Page 15 - الجاذبية

‫مجال الجاذبية ‬

‫‪The Gravitational Field‬‬

‫تذكر من الفصل الرابع أن الكثير من القوى هي قوى تماس‪ .‬فالاحتكاك يتولد عند تلامس‬
‫جســمين‪ ،‬ومن ذلك دفع الأرض أو الكرسي عليك‪ .‬لكــن الجاذبية مختلفة؛ فهي تؤثر في‬
‫التفاحة التي تسقط من الشجرة‪ ،‬وتؤثر في القمر‪ .‬أ ْي أن الجاذبية تؤثر عن ُبعد‪ ،‬وهي تعمل‬
‫بين أجسام غير متلامسة‪ ،‬أو قد تكون بعيدة‪ .‬وقد انشغل نيوتن بذلك وكان يتساءل‪ :‬كيف‬

‫تؤثر الشمس بقوة في الأرض البعيدة؟‬

‫جاء الجواب عن هذا التساؤل من خلال دراسة المغناطيسية‪ .‬ففي القرن التاسع عشر ط ّور‬
‫فارادي مفهوم المجال لتفســر كيفية جذب المغناطيس للأشياء‪ .‬ثم ُطبق مبدأ المجال على‬

‫الجاذبية‪ .‬فكل جســم له كتلة محاط بمجال جاذبي يؤثر من خلاله بقوة في أي جســم آخر‬
‫يوجــد في ذلك المجال نتيجة التفاعل المتبادل بين كتلته والمجال الجاذبي ‪ .g‬ويوصف ذلك‬

‫بالمعادلة الآتية‪:‬‬

‫​ _ ​ ​‪g = _​ G_r​M_2‬‬ ‫المجال الجاذب ي ‬

‫المجال الجاذبي يساوي ثابت الجذب الكوني مضرو ًبا في كتلة الجسم‪ ،‬مقسو ًما على مربع‬

‫البعد عن مركز الجسم‪ .‬ويكون اتجاهه في اتجاه مركز الكتلة‪.‬‬

‫افترض أن هناك مجالاً جاذب ًّيا نات ًجا عن الشــمس‪ ،‬فإن أي كوكب كتلته ‪ m‬سيخضع لقوة‬
‫تؤثــر فيه‪ ،‬تعتمد على كتلة الكوكب ومقدار المجال في ذلك المكان؛ أ ْي ‪ F = mg‬في اتجاه‬

‫الشمس‪.‬‬

‫تنتج القوة بسبب تفاعل كتلة الكوكب مع المجال الجاذبي في مكان وجود الكوكب وليس‬

‫مع الشمس نفســها التي تبعد ملايين الكيلومترات‪ .‬وإذا أردنا إيجاد المجال الجاذبي الذي‬
‫يســببه أكثر من جسم فيجب حساب المجال الجاذبي لكل جســم‪ ،‬ثم ُ ْتمع جم ًعا اتجاه ًّيا‪.‬‬
‫ويمكن حساب مجال الجاذبية بوضع جسم كتلته ‪ m‬في المجال‪ ،‬ثم تقاس القوة المؤثرة فيه‪،‬‬
‫وتقســم القوة ‪ F‬على الكتلة ‪ ،m‬كما في العلاقة الآتيــة‪ ،g = F/m :‬حيث ُيقاس المجال‬

‫الجاذبي بوحدة ‪ N/kg‬التي تساوي أي ًضا​ ​‪. m/s​ 2‬‬

‫إن شدة المجال الجاذبي عند ســطح الأرض تساوي ‪ 9.80 N/kg‬في اتجاه مركز الأرض‪.‬‬ ‫ال�ش��كل ‪ 1-12‬ت�ش�ري كل المتجه�ات‬
‫ويمكــن تمثيــل المجال بمتجه طوله ‪ g‬يشــر إلى مركز الجســم الذي ُينتج هــذا المجال‪.‬‬ ‫الممثل�ة لمج�ال الجاذبي�ة �إلى اتج�اه مرك�ز‬
‫ويمكنك تصور مجال الأرض بمجموعة من المتجهات تحيط بالأرض وتشير إلى مركزها‪،‬‬ ‫الأر��ض‪ .‬وي�ضع�ف المجال كلما ابتعدنا عن‬

‫الشكل ‪ .1-12‬ويتناسب المجال عكس ًّيا مع مربع البعد عن مركز الأرض‪ ،‬كما يعتمد على‬ ‫الأر�ض‪.‬‬
‫كتلة الأرض لا على كتلة الجسم‪.‬‬

‫‪22‬‬