قوة الطرد المركزية للأرض

بواسطةفوري

قوَّة الطرد المركزية

ينص قانون نيوتن الثاني على أنَّ أي قوة محصلة تؤثر على جسم، تظهر عليه بشكل تسارع في حركته، فالقوة المحصلة الخطية تعطي تسارعاً خطياً، وكذلك القوة المركزية تعطي تسارعاً مركزياً والعكس صحيح. ويعرف التسارع المركزي بأنّه تغير سرعة الجسم الذي يسير بشكل دائري حول مركز للحركة ويبعد عن الجسم بمقدار يساوي نصف قُطر الدائرة التي يرسمها الجسم بحركته.ويسمى بهذا الاسم، لأنّ اتجاهها يكون بحيث يبعد أي يطرد الجسم عن مركز الدائرة التي يشكلها الجسم خلال حركته. ويمكن توضيح الفكرة بتجربة حبل مربوط بطرفه حجر ويتم تحريكه بشكل دائري بحيث يكون طول الحبل هو نصف قطر الحركة واليد مركزها فإن الحبل قد حدث به شد باتجاه يطرد به الحجر بعيدا عن اليد أي مركز الحركة، وكلما ازدادت سرعة الدوران كان الشد أكبر، هذا الشَّد هو قوة الطرد المركزية.[١]

القانون الرياضي لقوة الطرد المركزية

يمكن حساب قوة الطرد المركزية من خلال العلاقة الرياضية التالية:[٢]

C.F=m*V²/r

حيث :

  • C.F هي قوة الطرد المركزية وتقاس بوحدة النيوتن حسب النظام العالمي للوحدات.[٣]
  • m هي كتلة الجسم الذي يتعرض للقوة المركزية وتقاس بالكيلوغرام.
  • V هي السرعة الخطية الثابتة للجسم الذي يتعرض لقوة الطرد وتقاس بالمتر لكل ثانية.
  • r هو نصف قطر المدار ويقاس بالمتر.

قوة الطرد المركزية للأرض

المقصود هنا هو أن الأرض تعتبر مركزا تدور حوله الأجسام، ويؤثر عليها بقوة طرد مركزية. في حالة الأرض فلا يوجد حبل يربط الأجسام وإنما هناك قوة الجاذبية التي تعمل على جذب الأجسام الى الأرض أي باتجاه مركز الكرة الأرضية، ويعبر عنها بالعلاقة الرياضية الآتية:[٤]

F=G*M*m/r²

حيث :

  • F هي قوة جذب الأرض للجسم وتقاس بالنيوتن.
  • G ثابت الجذب العام ومقداره 6.674*10للأس(-11) نيوتن متر مربع/كغم مربع.
  • M هي كتلة الكرة الأرضية بالكيلوغرام ومقدارها 5.972*10للأس24 كغم.
  • m هي كتلة الجسم الذي يتعرض لقوة الجذب (القمر مثلا) وتقاس بالكيلوغرام.
  • r هو نصف قطر المدار أو المسافة بين الجسم ومركز الكرة الأرضية ويقاس بالمتر.

وقياسا على مثال الحجر والحبل، فإن الأرض تمارس أثرا مشابها على الأجسام التي في مجال جاذبيتها. وحتى يستقر أي جسم في مدار حول الأرض دون أن يقع بإتجاهها بفعل الجاذبية، عليه أن يمتلك سرعة دورانية عالية تمنحه قوة طرد مركزية كافية تبقيه بعيدا في مدار حول الأرض، فالقمر مثلا يدور حول الأرض بسرعة عالية تمكنه من الحفاظ على نفسه وعدم السقوط في مجال جاذبية الأرض.[٥]
مما يجدر ذكره هنا أن العلاقة الرياضية السابقة تعطي نتائج جيدة ولكنها تقريبية، كما أثبتت ذلك النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين.[٦]

فيديو كوكب الأرض المقلي

هل فكرت يوماً بالفرضية التي تقول أن الأرض مسطحة؟ ماذا لو كانت كذلك بالفعل؟:

مراجع

  1. ↑ Jim Lucas (15-10-2015), “What Are Centrifugal & Centripetal Forces?”، www.livescience.com, Retrieved 13-8-2018. Edited.
  2. ↑ “CENTRIFUGAL FORCE”, phun.physics.virginia.edu, Retrieved 13-8-2018. Edited.
  3. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica, “International System of Units”، www.britannica.com, Retrieved 14-8-2018. Edited.
  4. ↑ “Newton’s Law of Gravitation”, theory.uwinnipeg.ca, Retrieved 4-9-2018. Edited.
  5. ↑ Valerio Carruba (updated 18-7-2015), “Is the gravitational force exerted by the Earth on the Moon equal to the centripetal force acting on the Moon? (Intermediate)”، curious.astro.cornell.edu, Retrieved 14-8-2018. Edited.
  6. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica, “General relativity”، www.britannica.com, Retrieved 13-8-2018. Edited.