هل يمكن أن يكون تسارع الجاذبية المركزية صفرًا: 7 حقائق مهمة


قبل معرفة أن تسارع الجاذبية يمكن أن يكون صفراً ، يجب أن نفهم مفهوم تسارع الجاذبية. هنا التسارع المركزي هو التسارع الناتج في أي مادة عندما تنتقل على طول المسار الدائري.

هل يمكن أن يكون تسارع الجاذبية صفرًا يمكن أن يقال على النحو التالي ؛ إذا كان تسارع الجاذبية صفرًا ، فلن تكون هناك قوة دائرية تهدف إلى جعل الجسيمات تتحرك على طول المسار الدائري. من الضروري فهم المفهوم بالتفصيل لأنه يساعدنا تعرف على الحقائق المختلفة لتسارع الجاذبية الصفرية.

موضوع المناقشة هنا هو ما إذا كان التسارع المركزي يمكن أن يكون صفراً ، وهو ما يُفهم بوضوح من خلال قراءة الحقائق أدناه.

يمكن أن يكون تسارع الجاذبية صفرًا
الصورة: تسارع الجاذبية

ماذا تقصد بالتسارع المركزي؟

يُعرَّف التسارع الجاذب لأي جسم بأنه أحد حالات الحركة المهمة التي يمر بها الجسم. يحدث دائمًا على مسار دائري ، ودائمًا ما يتم توجيه التسارع الذي يعمل على هذا الجسم المعين نحو منتصف المسار الدائري.

تعني كلمة الجاذبية دائمًا اتجاه المركز ، والتسارع مصطلح يشير إلى التغيير في سرعة أي مادة عندما تكون حالة حركة ما في مسار معين.

ما هي صيغة العجلة الجاذبة؟

يوجد تسارع عندما يحدث تغيير في سرعة الجسم المتحرك. إذا كان الجسم يتحرك بشكل دائري ، فهناك تسارع الجاذبية ، ويمكن حسابه باستخدام معادلة محددة مذكورة أدناه ،

                                                            ac = v2/r

هنا،

ac يشير إلى عجلة الجاذبية المركزية التي تعمل على الجسم

تشير v إلى السرعة المؤثرة على الجسم المتحرك

يشير r إلى نصف قطر المسار الدائري الذي يتحرك عليه الجسم

يمكن عرض صيغة العجلة المركزية من منظور قانون نيوتن الثاني للحركة. يمكننا أيضًا التفكير في قوة الجاذبية ، ومن خلال استبدال القيمة بالسرعة الزاوية ω ، يمكننا ربطها بعجلة الجاذبية المركزية.

                                                              F = م * ² * ص 

قوة الجاذبية المركزية هي بعض الإجراءات التي تؤدي إلى تسارع الجاذبية الذي يتم ملاحظته في حالات الأقمار الصناعية والتأرجح والسلسلة.

متى يكون تسارع الجاذبية صفرًا؟

في حركة دائرية ، ستتغير سرعة واتجاه الجسيم. خاصة أثناء التسارع العرضي ، سيكون الجسيم أو السرعة الزاوية منتظمًا أو ثابتًا ، مما يؤدي إلى صفر تسارع عرضي.

لنفكر في حالة الحركة الخطية المنتظمة. ستكون سرعة الجسيم ثابتة لأنه يتحرك على المسار المستقيم الذي يؤدي تلقائيًا إلى صفر تسارع ، ولكن في حركة دائرية ، تكون الحالة مختلفة. ستكون السرعة الشعاعية غير صفرية ، بينما السرعة العرضية ستكون صفرًا.

من هذا ، يمكننا تفسير أن عجلة الجاذبية ستكون صفرًا بهذه السرعة.

 ماذا تقصد بالحركة الدائرية المنتظمة؟

عندما يتحرك أي جسم حول المسار الدائري بسرعة ثابتة (لا يتم النظر في الاتجاه) ، يتم تعريف حركة هذا الجسيم على أنها حركة دائرية منتظمة. عندما يمر الكائن على طول المسار الدائري ، يستمر اتجاه حركته في التغير أثناء انتقاله ؛ ستكون حركتها عرضية تجاه المسار الدائري.

سيتم توجيه متجه السرعة للجسم نحو ظل المسار الدائري ، والذي يظهر في مسار حركة الجسم.

لماذا التسارع المركزي صفر؟

 سيكون الجزء المماسي من عجلة الجاذبية المركزية صفراً لأن السرعة الزاوية للجسيم في هذا الاتجاه ستكون لها قيمة ثابتة. سيوجه قوى الجاذبية المركزية المؤثرة على الجسيم Fr نحو منتصف المسار الدائري.

إذا تحرك الجسيم بسرعة ثابتة على طول المسار الدائري ، عند هذه النقطة فقط سيكون تسارع الجاذبية غير صفري.

هو الجاذبية التسارع دائما صفر؟

في حركة دائرية ، ينتقل الكائن في مسار 90 درجة إلى الاتجاه الشعاعي. هنا إذا أخذنا حاصل الضرب القياسي ، فسيكون صفرًا. من هذا ، يمكننا أن نلاحظ أن الشغل الذي تقوم به قوة الجاذبية المركزية للجسم أثناء حركته سيكون صفرًا.

 في هذه الحالة ، يمكننا ملاحظة أنه عندما تكون قوة الجاذبية صفرًا ، فإن عجلة الجاذبية المركزية ستصبح صفرًا تلقائيًا.

ماذا يحدث عندما يكون عجلة الجاذبية صفرًا؟

إذا كانت عجلة الجاذبية المركزية تساوي صفرًا ، فإن قوة الجاذبية ستكون صفرًا. بدون هذين العاملين العاملين على الجسيم ، لا يمكنه أبدًا التحرك في مسار دائري.

بدون تسارع الجاذبية والقوة الجاذبة التي تعمل على الجسيم ، ستستمر في التحرك على المسار الخطي. لن تنحرف أبدًا عن هذا الاتجاه ، وهذه القوة فقط هي التي يمكن أن تجعل الجسيم يغير اتجاهه ويجعله يخضع للداخل. .

أمثلة من العالم الحقيقي لتسارع الجاذبية الصفرية

غالبًا ما نجد أمثلة مختلفة لتسريع الجاذبية في روتيننا اليومي. يمكن أن تكون قيادة مركبة حول مسار دائري أو قمر صناعي يدور حول الكوكب.

بعض الأمثلة الواقعية الهامة للتسارع المركزي الصفري مذكورة أدناه ،

  • السيارة تغير اتجاهها
  • تدوير الخيط
  • السفينة الدوارة
  • لعب

السيارة تغير اتجاهها

عندما يقوم شخص ما بتدوير الكرة المتصلة بالخيط فوق رأسه ، فإن تسارع الجاذبية يؤثر على الكرة التي تدفعها نحو المركز. ومع ذلك ، إذا لم يكن هناك تسارع للجاذبية المركزية ، فإن الكرة تتحرك في اتجاه خطي. إنه مثال حقيقي على التسارع المركزي الصفري.

يمكن أن يكون تسارع الجاذبية صفرًا
الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

تدوير الكرة بخيط

عندما يقود شخص ما السيارة حول الطريق الدائري ، يتم سحب السيارة نحو نقطة المنتصف من خلال تسارع الجاذبية. ومع ذلك ، إذا لم يكن هناك تسارع بالجاذبية المركزية ، فإن السيارة تتحرك في اتجاه خطي. إنه أحد الأمثلة الواقعية المهمة على التسارع المركزي الصفري.

السفينة الدوارة

يستمتع الجميع عادة بركوب الأفعوانية ؛ إنها مسرحية ممتعة. لكن يجب أن نعلم أن التسارع الجاذب هو الظاهرة التي تساعد الأفعوانية على الدوران الحاد وتساعدها على البقاء على مسارها أثناء حركتها. إذا لم يكن هناك تسارع جاذب مركزي ، فسنفتقد تجربة التقلبات والمنعطفات في الوقايات الدوارة.

يمكن أن يكون تسارع الجاذبية صفرًا
الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

لعب

أثناء اللعب ، إذا ركضنا باستمرار حول المسار الدائري ، فإننا نشعر ببعض القوة التي تجذبنا نحو المركز ؛ هذه القوة الجاذبة الخاصة ناتجة عن تسارع الجاذبية الذي يحدث بسبب التغيير المستمر في الاتجاه والسرعة ؛ إذا لم يكن هناك تسارع جاذب ، فلا يمكن التناوب أثناء الركض حول الدائرة.

يمكن أن يكون تسارع الجاذبية صفرًا
الصورة الائتمان: مجموعة من المدرسة الفصلالصغار، Uncletomwood في ويكيبيديا الإنجليزية ، CC BY-SA 3.0 بواسطة المشاعات ويكيميديا

هذه هي بعض من أمثلة مهمة من العالم الحقيقي لتسارع الجاذبية الصفرية.

هل يمكن أن يكون تسارع الجاذبية صفرًا عند قطبي الأرض؟

سيكون التسارع المركزي ضعيفًا أو صفرًا عند قطبي الأرض ، وسيكون أكثر عند جزء خط الاستواء من الأرض.

سيكون تسارع الجاذبية صفرًا أو أضعف عند القطبين لأن المسافة من الجسم إلى محور دورانه ستكون أقل ، مما يؤدي إلى قوة جذب أقل. نظرًا لأن قوة الجاذبية المركزية لها تسارع الجاذبية ، فستكون صفرًا.

هل يمكننا اعتبار أن أي جسم يتحرك في حركة دائرية ليس له عجلة جاذبية مركزية؟

 إذا كانت الحركة في الاتجاه العرضي للجاذبية المركزية ، فيمكننا اعتبار أن الجسم المتحرك في مسار دائري لن يكون له تسارع جاذب مركزي. سيكون الجسم في حركته المتسارعة عند التحرك في مسار دائري ، حتى عندما تكون السرعة ثابتة.

سيتسارع الجسيم الذي يتحرك على الدائرة ، وتعتبر الجسيمات المتسارعة كائنات تغير سرعتها أو اتجاهها. أي جسم يتحرك في حركة دائرية منتظمة سيكون له دائمًا سرعة ثابتة ، على الرغم من أنه سيتسارع بسبب تغيره المستمر في اتجاه الحركة.

هل يمكن أن يكون التسارع صفراً في حالة الحركة الدائرية المنتظمة؟

في أي جسم يتحرك حول المسار الدائري ، سيكون التسارع المركزي صفراً فقط في اتجاه التسارع العرضي ، ويحدث ذلك بسبب السرعة الزاوية الثابتة للجسم.

لذلك ، في حركة دائرية منتظمة ، سيكون الاتجاه العرضي لعجلة الجاذبية دائمًا صفرًا.

هل يمكننا القول أن عجلة الجاذبية لأي جسم تساوي صفرًا؟

إذا لاحظنا أن أي مادة أو جسم يزيد سرعته أو ينقصها أثناء الحركة ، فهناك تسارع مماسي غير صفري يعمل في مسار الحركة. ولكن إذا لم يكن هناك اختلاف في سرعة الجسم المتحرك على المسار الدائري ، فعند هذه النقطة فقط يكون تسارع الجاذبية ، وليس صفرًا.

لذلك ، فإن العجلة العرضية التي تعمل على المسار ستكون صفرًا.

في الختام

لذلك ، يمكننا تلخيص أن أي جسم يتحرك في حركة دائرية منتظمة سوف يمتلك تسارعًا مماسيًا وجاذبيًا. سيكون العجلة المماسية صفرًا لأن السرعة الزاوية للجسم ستكون ثابتة. في المقابل ، إذا كان تسارع الجاذبية صفرًا ، فلا وجود لحركة دائرية.

راجافي أشاريا

أنا Raghavi Acharya ، لقد أكملت تخرجي في الفيزياء بتخصص في مجال فيزياء المادة المكثفة. امتلاك فهم جيد جدًا في Latex و gnu-plot و octave. لطالما اعتبرت الفيزياء مجالًا جذابًا للدراسة وأنا أستمتع باستكشاف المجالات المختلفة لهذا الموضوع. في وقت فراغي ، أشرك نفسي في الفن الرقمي. تهدف مقالاتي إلى تقديم مفاهيم الفيزياء بطريقة مبسطة للغاية للقراء. دعنا نتواصل من خلال - LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/raghavi-cs-260a801b1 معرف البريد الإلكتروني: raghavics6@gmail.com

آخر المقالات