جاذبية

قانون الجذب العام لنيوتن هو قانون استنباطي كمحاولة لوصف قوى الجاذبية بين الأجسام غير المشحونة، وقد استنبطه نيوتن من خلال مشاهدات فلكية عديدة وبالاستعانة بقوانين كيبلر لحركة الكواكب. كان البيروني والخازني أيضاً قد أشارا لهذا المفهوم قبلهما بسبعة قرون تقريباً.

ينص قانون الجاذبية العام لنيوتن: قوتا التجاذب بين جسمين ماديين تتناسب طردياً مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما.

صورة توضيحية لقانون نيوتن للجذب العام (الصورة القياسية)

• الصورة القياسية لقانون الجذب العام لنيوتن

${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}}$

حيث:

${\displaystyle F\ }$ هي القوة الناتجة عن الجاذبية

${\displaystyle G\ }$ هو ثابت الجذب العام بين الكتل

${\displaystyle m_{1}\ }$ هي كتلة الجسم الأول

${\displaystyle m_{2}\ }$ هي كتلة الجسم الثاني

${\displaystyle r\ }$ هو المسافة بين مركزي الجسمين

• الصورة الاتجاهية لقانون الجذب العام لنيوتن

${\displaystyle {\vec {F}}_{12}=-{\vec {F}}_{21}=-G{m_{1}m_{2} \over {\vert {\vec {r}}_{12}\vert }^{2}}\,{\hat {r}}_{12}}$

حيث:

${\displaystyle {\vec {F}}_{12}}$ هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسم 1 على الجسم 2

${\displaystyle {\vec {F}}_{21}}$ هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسم 2 على الجسم 1

${\displaystyle G\ }$ هو ثابت الجذب العام بين الكتل

${\displaystyle m_{1}\ }$ و${\displaystyle m_{2}\ }$ هما كتلتا الجسمين على الترتيب

${\displaystyle \vert {\vec {r}}_{12}\vert \ =\vert {\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}\vert }$ هو البعد بين الجسيمين (أي مقدار المتجه الذي هو مقدار الفرق بين متجهي موضع الجسيمين)

${\displaystyle {\hat {r}}_{12}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {{\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}}{\vert {\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}\vert }}}$ هو وحدة متجه للمتجه من 1 إلى 2

هذا القانون مثل معظم قوانين الميكانيكا الكلاسيكية يطبق على الأجسام النقطية (الجسيمات) أما الأجسام الكبيرة ذات الأشكال المختلفة فنعمد إلى تطبيق حسبان التكامل من أجل الحصول على شدة قوة الجاذبية المطبقة عليها.

ويمكن ملاحظة أن الصورة الاتجاهية لقانون الجذب العام لنيوتن هي نفس الصورة القياسية، إلا أن F الآن كمية متجهة، ويتم ضرب الجانب الأيمن بمتجه الوحدة المناسب.

مجال الجاذبية هو مجال متجه الذي يصف قوة الجاذبية التي سيتم تطبيقها على أي جسم في نقطة معينة في الفضاء، لكل وحدة الكتلة. هو في الواقع يساوي تسارع الجاذبية عند تلك النقطة. وهو تعميم لنموذج المتجه، الذي يصبح مفيداً بشكل خاص إذا تم إشراك أكثر من جسمين (مثل صاروخ بين الأرض والقمر)، بالنسبة لجسمين (الجسم الأول الأرض، والجسم الثاني صاروخ)، سنكتب r بدلاً من r12 وm بدلا من m2 وبالتالي يمكن تحديد مجال الجاذبية (g(r على النحو التالي:

${\displaystyle g(r)=-G{\frac {m_{1}}{{\vert \ r\vert }^{2}}}{\hat {r}}}$

وبالتالي يمكن كتابة:

${\displaystyle F(r)=mg(r)}$

تعتبر قوة الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية قوة مباشرة بعيدة المدى بمعنى أن هذه القوة تستطيع التأثير عن بعد بدون واسطة ويتم تأثيرها بشكل لحظي فأي تغير في موقع أحد الجسمين يرافقه تحول لحظي في الجاذبية بينه وبين الجسم الآخر، ولكي يفسر اسحاق نيوتن هذه الخاصية عمد إلى تعريف حقل جاذبية كوني موجود في كل نقطة من الفضاء. هذا الحقل هو حقل إتجاهي يعبر عنه بمتجه في كل نقطة ويمثل قوة الجاذبية التي تتعرض لها وحدة الكتل عندما توضع في هذه النقطة.

تنص نظرية النسبية العامة لآينشتاين على أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو العزم يحدث انحناء في الزمكان، وبسبب هذا الانحناء فان المسارات التي تسلكها الأجسام في الأطر المرجعية القصورية يمكن أن تنحرف أو تغير اتجاهها ضمن الزمن. وهذا الانحراف يظهر لنا على أنه تسارع نحو الأجسام الكبيرة وعرفه نيوتن بأنه ثقالة أو جاذبية. وبالتالي فان النسبية العامة ترى تسارع الجاذبية أو السقوط الحر بأنه حركة قصورية فعليا (منتظمة) في حين أن المراقب هو من يتحرك حركة متسارعة، وهذا ما يعرف ب مبدأ التكافؤ.

• تمدد الزمن الثقالي
• إسحاق نيوتن
• ثابت الجاذبية
• يوهانز كبلر
• مغناطيسية الجاذبية
• قياس الثقالة
• جاذبية فائقة
• كيناماتيكا النجوم

• بوابة رحلات فضائية
• بوابة المجموعة الشمسية
• بوابة الفضاء
• بوابة الفيزياء
• بوابة علم الفلك
• بوابة علم الكون
• بوابة علم طبيعة الأرض
• بوابة نجوم