Overview
تناول الدرس تسارع الجاذبية الأرضية، ظاهرة انعدام الوزن، مفهوم مجال الجاذبية، أنواع الكتلة، ونظرية أينشتاين في الجاذبية مع شرح مبسط للتجاذب الكوني والثقوب السوداء.
تسارع الجاذبية الأرضية
- يمكن حساب تسارع الجاذبية الأرضية (g) بدمج قانون نيوتن الثاني مع قانون الجذب الكوني.
- قانون الجذب الكوني: F = G × (M₁ × M₂) / r².
- قانون نيوتن الثاني: F = m × a.
- عند الدمج: g = G × Mₑ / r² (Mₑ: كتلة الأرض، r: نصف قطر الأرض).
- كلما ابتعدنا عن سطح الأرض يقل تسارع الجاذبية حسب العلاقة العكسية التربيعية مع البعد.
انعدام الوزن ورواد الفضاء
- يظهر رواد الفضاء عديمي الوزن لأنهم في حالة سقوط حر داخل المركبة الفضائية حول الأرض.
- تسارع الجاذبية في المدار يقل قليلاً عن سطح الأرض لكنه لا ينعدم.
- انعدام الوزن لا يعني انعدام الجاذبية بل ناتج عن السقوط الحر.
مجال الجاذبية
- كل جسم ذو كتلة محاط بمجال جاذبي يؤثر بقوة على الأجسام الأخرى الواقعة ضمن هذا المجال.
- قوى الجذب تحدث بين الكتلة والمجال الجاذبي للجسم الآخر، وليس بين الكتلتين مباشرة.
- قانون شدة المجال الجاذبي: g = G × M / r².
- اتجاه المجال دائماً نحو مركز الجسم المسبب له.
- وحدة قياس المجال: نيوتن/كغم أو متر/ثانية².
أنواع الكتلة
- كتلة القصور: مقياس مقاومة الجسم لأي قوى خارجية، تُحسب من قانون نيوتن الثاني، وتقاس بميزان القصور.
- كتلة الجاذبية: الكتلة المستخدمة في قانون الجذب الكوني، وتقاس بميزان ذو الكفتين.
- كتلة القصور وكتلة الجاذبية متساويتان وفق مبدأ التكافؤ لنيوتن.
نظرية أينشتاين في الجاذبية والثقوب السوداء
- أينشتاين افترض أن الجاذبية ناتجة عن انحناء الفضاء (الزمكان) الذي تحدثه الكتل الكبيرة.
- الأجسام تسلك مساراً منحنياً حول الكتل نتيجة انحناء الفضاء.
- الضوء ينحرف عند مروره بقرب أجسام ذات كتل كبيرة بسبب هذا الانحناء.
- الثقوب السوداء مناطق ذات كتل وكثافات عالية جداً لا يستطيع الضوء الخروج منها وتُكتشف بتأثير ها على النجوم المجاورة.
Key Terms & Definitions
- تسارع الجاذبية الأرضية (g) — التسارع الذي تكتسبه الأجسام نتيجة جذب الأرض لها.
- قانون الجذب الكوني — القوة بين جسمين تتناسب مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما.
- مجال الجاذبية — المنطقة المحيطة بجسم ذي كتلة حيث تظهر تأثيرات الجاذبية.
- كتلة القصور — مقياس مقاومة الجسم لتغيير حالته الحركية.
- كتلة الجاذبية — الكتلة المؤثرة في قوى الجذب الكوني.
- مبدأ التكافؤ — تساوي كتلة القصور مع كتلة الجاذبية.
- الثقب الأسود — جسم ذو كثافة وكتلة هائلة لا يتمكن الضوء من الهروب منه.
Action Items / Next Steps
- مراجعة أمثل ة ومسائل على حساب الجاذبية وتنفيذ التدريبات العملية.
- قراءة الجزء المتعلق بالفروقات بين كتلة القصور وكتلة الجاذبية في الكتاب المدرسي.
- مشاهدة الفيديو المخصص لحل المسائل في نهاية الفصل.