قوة التجاذب بين أي جسمين تعتمد على
قوة التجاذب بين أي جسمين تعتمد على
قوة التجاذب بين أي جسمين تعتمد على الكتلة والمسافة بين الجسمين Mass and Distance between Two Bodies.
وذلك وفقاً لقانون الجاذبية لإسحاق نيوتن، فأن قوة التجاذب وهي بالإنجليزية Gravitational Force، بين اثنين من الأجسام تتناسب طردياً مع كتلتيهما وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما، أي تزداد قوة التجاذب بين أي جسمين، كلما ازدادت كتلتيهما، وقلت المسافة بينهما، ولا تتأثر قوة الجذب بين أي جسمين بالحيز أو الوسط المتواجدين فيه بل بالكتلة والمسافة بينهما فقط.[1][2]
كما تُحسب قوى التجاذب والتي يُرمز إليها بحرف F، والتي توجد في الوسط بين أي جسمين من خلال المعادلة الرياضية التالية الموضحة بالصورة، والتي نشرحها تفصيلياً بالأمثلة خلال السطور القادمة:
الجدير ذكره أنه أيضاً وفقاً لقوانين الجاذبية، فإن قوى التجاذب بين أثنين من الجزيئات أو الأجسام المتشابهة تسمى قوى التماسك والمصطلح العلمي لها force of cohesion، أما في حالة اختلاف الأجسام أو الجزئيات تُسمى قوى التجاذب بينهما قوى الالتصاق ويُطلق عليها علمياً اسم force of adhesion.
توجد الجاذبية في كل شيء في حياتنا، مثل الجاذبية بين الأرض والقمر، القوة المسئولة عن سقوط الأشياء، والتي نحسب قوة الجذب من خلال الاعتماد على كتلة الجسم الأول وكتلة الجسم الثاني والمسافة بين الكتلتين، حيث توجد القوة التي تجذب أحدهما إلى الأخر.[3]
قوة التجاذب بين أي جسمين تعتمد على الحجم والمسافة الكتلة والمسافة
الإجابة هي المسافة والكتلة هي العوامل التي تعتمد عليها قوة التجاذب بين أي جسمين، وتقاس الكتلة بواحدة ال كجم.
وضع إسحاق نيوتن معادلة لحساب قوة التجاذب وهي:
قوة الجاذبية ق= حاصل ضرب كتلة الجسم الأول ك 1 ×كتلة الجسم الثاني ك 2 × ثابت الجذب العام (ث) مقسوماً على مربع المسافة بين الجسمين أو ف2.
أما عن قيمة ثابت الجذب العام ث Universal Gravitational Constant ثابتة حددها نيوتن وتساوي 6.67408 × 10^-11 نيوتن. م²/ كجم²، أي 6.67 × 10 -11 (عشرة أُس سالب 11) نيوتن م2 لكل كجم2.
والمعادلات بالإنجليزية تكون بالشكل التالي:
F وهي قوة الجاذبية = M1×M2× G وال G هي اختصار ثابت الجذب العام ÷ D2 وهي اختصار لمربع المسافة بين الجسميين Square Distance، أي القانون باختصار:[4][5]
F= M1×M2× G ÷ D2.
لتوضيح القانون بشكل تفصيلي، نعطي لأعزاءنا الطلاب مثالاً محلولاً لحساب قوة التجاذب بين أي جسمين من خلال الكتلة ومربع المسافة بينهما:
مثال:
لدينا جسمين متطابقتين كتلتهم 3.01 كجم، والمسافة بينهما 15.05 سم، احسب قوة الجاذبية بين الجسمين، وعامل الجذب العام الثابت G يساوي 6.67408 × 10^-11 نيوتن. م²/ كجم².
الحل:
F= M1×M2× G ÷ D2.
قوة التجاذب ق= حاصل ضرب ث في كتلة الجسم الأول في كتلة الجسم الثاني مقسومة على مربع المسافة بين الكتلتين، أي:
ق= ث ×ك 1×ك 2 ÷ ف2، والمسافة يجب تحويلها إلى قيمة تربيعية، ولأنه يوجد 100 سم في المتر الواحد، إذاً سنقسم القيمة على 100، 15.05 مقسومة على 100= 0.1505 متر.
ق= 6.67408 × 10-11× 3.01× 3.01 ÷ 0.1505 = 2.668 ×10 8- نيوتن
وبالتالي فإن قوة الجاذبية بين الجسمين هنا تساوي 2.668 ×10 8- نيوتن.
معلومة هامة: شاهد الفيديو التالي لتعرف كيف تحسب قوة التجاذب بين الأجسام، وعلاقة ذلك بالجاذبية بين الشمس والكواكب والأرض والقمر.[6]
إذا قلت المسافة بين مركزي الجسمين إلى النصف فإن قوة الجاذبية بينهما:
تزداد بمقدار أربعة أضعاف.
كما ذكرنا من قبل أن قوة التجاذب تتناسب طردياً مع كتلتيهما وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما، وفي حالة اصبحت المسافة بين جسميين بمقدار الضعف، كلما قلت قوة الجاذبية إلى الربع، أما إذا قلت المسافة بين مركزي الجسمين إلى النصف، فإن قوة الجاذبية بينهما تزداد بمقدار أربعة أضعاف.[7]
لقياس قوة الجاذبية بين جسمين تستخدم تجربة
تجربة كافنديش Cavendish experiment.
تعتمد تجربة كافنديش على قياس قوة الجاذبية بين جسمين وفي هذه التجربة هما كرتان والقوة الجاذبة بينهم، والتي تُحسب من خلال حاصل ضرب كتلة الكرة الأولى في كتلة الكرة الثانية في عامل الجذب العام الثابت المحدد من قِبل إسحاق نيوتن، والناتج يكون مقسوماً على مربع المسافة بين الجسمين.
أطلق على هذه التجربة هذا الاسم، نسبةً إلى العالم الإنجليزي الذي قام بها هنري كافنديش، في الفترة ما بين عامي 1797 و1798، وجهاز التجربة هو عبارة عن عصى خشبية متدلية من سلك من الأعلى، وكل طرف من العصا يوجد كرتان من الرصاص، الأولى 0.73 كجم والثانية أكبر في الحجم والثُقل.
من هذه التجربة أثبت كافنديش أنه يتأثر مجال الأرض بمقدار كتلة الجسم الموضوع عليه، وأن قوة التجاذب تعتمد على الكتلة وتؤثر على المسافة بينهما، وهذا ما أثبتته التجربة من خلال حساب قوة الجذب بين الكرات الأقل والأكبر حجماً، ثم تطبيق هذه النظرية على كثافة كوكب الأرض وقوة الجذب بنيها وبين الكواكب أو بينها وبين القمر.[8]