هل قوة الجاذبية إيجابية أم سلبية: ماذا ومتى وكيف والعديد من الحقائق


في هذه المقالة ، سنناقش ما إذا كانت قوة الجاذبية موجبة أم سالبة ولماذا يتم الإشارة إلى قوة الجاذبية بعلامة سالبة.

تكون قوة الجاذبية دائمًا موجبة ، ولكن نظرًا لأنها قوة جذب بين الجسمين ، فيمكن الإشارة إليها بعلامة سلبية. الجاذبية السالبة هي الجاذبية المضادة بين جسمين تدفعهما بعيدًا عن بعضهما البعض.

ما هي قوة الجاذبية السلبية؟

قوة الجاذبية هي قوة جذب تمارس بين الجسمين اللذين لهما كتلة والتي تبقيهما مرتبطين ببعضهما البعض.

إذا كانت قوة الجاذبية التي يمارسها الجسم دقيقة ، فإن المسافة الفاصلة بين الجسمين سوف تتسع بسبب بعض الظروف أو القوى الخارجية ، ثم يطلق عليها قوة الجاذبية السلبية.

إذا نظرنا إلى الكهرباء الساكنة ، استنادًا إلى الشحنات التي تظهر بينها قوة الجذب من التنافر في الصورة ، يمكننا القول ما إذا كانت القوة موجبة أم سالبة.

هنا ، يصعب تحديد ما إذا كانت قوة الجاذبية موجبة أم سالبة لأن الكتلة لا يمكن أن تكون كمية سالبة. ومن ثم ، فهو تفسير نظري للإيجابي و الجاذبية السالبة سحب الجاذبية.

تعتمد جاذبية أي جسم على كتلته. إذا كانت كتلة الجسم أقل ، فإن الجاذبية القوة التي يمكن أن تمارسها على أشياء أخرى أقل أو صفر. يمكن سحب هذه الأجسام بسهولة بسبب الجاذبية ؛ ومن ثم فإن قوة الجاذبية السالبة هي من حيث الأجسام الأخف وزنًا أيضًا.

قراءة المزيد عن كيفية حساب الكتلة من قوة الجاذبية: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة.

هل قوة الجاذبية إيجابية؟

تُعطى قوة الجاذبية بالصيغة F = Gm1m2/r2

حيث G = 6.67 * 10-11

m1 هي كتلة الجسم 1

m2 هي كتلة الجسم 2

"r" هو أقصر مسار يصل بين الكائنين

دائمًا ما تكون قوة الجاذبية موجبة ، ولكن من الناحية النظرية ، يمكننا كتابتها على أنها سالبة في صورة متجه حيث يتم بذل قوة التجاذب بين الجسمين في اتجاهين متعاكسين.

لنفترض أن جسمين لهما كتلة م1 و M2 بذل قوة F.1 على الكتلة M.2 وقوة F.2 على الكتلة M.1 على التوالي كما هو موضح في الشكل أدناه.

هل قوة الجاذبية موجبة
قوة الجاذبية بين كتلتين

تتبع قوة الجاذبية قانون نيوتن الثالث للحركة ، والذي بموجبه:

"كل فعل له رد فعل مساو له ومعاكس له".

القوة التي تتفاعل مع كل جسم متساوية ولكنها تمارس في الاتجاه المعاكس.

قراءة المزيد عن كيفية البحث عن تسريع الجاذبية: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة.

متى تكون قوة الجاذبية إيجابية؟

إنها قوة جذب صغيرة جدًا بين جسمين يتألفان من كتلة.

تكون قوة الجاذبية موجبة إذا استمرت هذه القوة في ربط الجسمين معًا وأظهرت قوة الجذب تجاه بعضهما البعض.

عندما يتم ممارسة قوة الجاذبية على الجسم تجاه بعضهما البعض في الاتجاهين المعاكسين للحفاظ على الأجسام مرتبطة ببعضها البعض بمسافة ثابتة أو تقترب من بعضها البعض ، يُقال إن قوة الجاذبية موجبة.

يعتمد حجم قوة الجاذبية دائمًا على ناتج كتل الأجسام وأقصر طول يربط بينهما.

يوفر طاقة الجاذبية الكامنة من الأشياء كما

تشير العلامة السالبة إلى أن قوة الجاذبية هي قوة جذب بين الجسمين.

قراءة المزيد عن كيف تجد تسارع الجاذبية بدون كتلة: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة.

كيف تكون قوة الجاذبية إيجابية؟

إذا كان هناك بعض الشغل الذي تم القيام به بسبب وجود جهد سحب الجاذبية ، فإن قوة الجاذبية تكون موجبة.

سيكون الشغل المنجز موجبًا إذا كان هناك إزاحة لكلا الجسمين اللذين تعمل بينهما قوة الجاذبية ، وتتحرك الأجسام تجاه بعضها البعض بسبب جهد الجاذبية على كل جسم.

العمل الذي تقوم به قوة الجاذبية يصور بالصيغة ،

Work done=F*displacement

Work done=G m1m2/r2 d

إذا كان هناك عمل قامت به الأجسام ، فيمكننا القول إن قوة الجاذبية موجبة. يمكننا أن نأخذ مثالاً على المد والجزر المرتفع والمد والجزر المنخفضة لتيارات المحيط على الأرض بسبب قوة الجاذبية للقمر التي تحدث على الأرض. يُرى المد العالي في المنطقة عندما يقترب القمر من ذلك الجانب المعين من الأرض ، وعندما يتحرك القمر بعيدًا عن تلك المنطقة ، يتم ملاحظة انخفاض المد.

قراءة المزيد عن مثال تسريع الجاذبية: رؤى مفصلة.

هل قوة الجاذبية سلبية؟

تصبح قوة الجاذبية صفرًا إذا اصطدم الجسم بالكتلة الثقيلة بسبب قوة الجاذبية.

قوة الجاذبية ليست سالبة في الواقع ، ولكن نظرًا لأن قوة الجاذبية يتم إجراؤها بالتساوي وفي الاتجاه المعاكس من قبل الجسمين اللذين لهما كتلة ، فإن الإشارة السالبة تشير إلى نفس الشيء.

يتم إعطاء حجم قوة الجاذبية بواسطة المعادلة ،

F = G م1m2/r2

في الشكل المتجه ، تكون قوة الجاذبية ،

أين

الإشارة السالبة هي أن القوة قوة جاذبة وتعمل جنبًا إلى جنب مع المسافة "–r".

إذا اعتبرنا أن كائنين مرتبطين مع قوة الجاذبية كما هو موضح في الرسم البياني أدناه:

القوة المتساوية والعكسية

بعد ذلك ، بناءً على الاتجاه ، يمكننا القول إن القوة المؤثرة على الكتلة 'M.2"بسبب الكتلة" م1'موجب إذا أخذنا في الاعتبار كلتا الكتلتين على المحور x. إنه،

F = جم1m2/r2

والقوة المؤثرة على الكتلة 'M1"بسبب الكتلة" م2سلبي لأنه موجه في المحور x السالب.

F= – Gm1m2/r2

قراءة المزيد عن قوة الجاذبية قوة الاتصال: لماذا وكيف ومتى وحقائق مفصلة.

متى تكون قوة الجاذبية سلبية؟

قوة الجاذبية السلبية هي قوة دقيقة مطلوبة لكي يتنافر جسم ما بعيدًا عن بعضه البعض.

قد يكون هذا هو الحال إذا تم فصل الجسمين عن بعضهما البعض على مسافة لا نهائية ، أو إذا زادت المسافة الفاصلة بين الجسمين بسبب التأثيرات الداخلية أو الخارجية.

تسمى قوة الجاذبية السلبية بالجاذبية المضادة ، وهي مكان لا يوجد فيه وجود لقوة الجاذبية من الناحية النظرية. أمثلة على قوى الجاذبية السلبية هي انفجار المستعرات الأعظمية ، الكون المتوسع بسبب الطاقة المظلمة.

تشير قوة الجاذبية على الأجسام المحيطة بالأرض دائمًا إلى مركز الأرض ، وبالتالي تسمى قوة المركز أيضًا. لكن أثناء انفجار أي مستعر أعظم ، تدخل قوة الطرد المركزي في سيناريو يؤثر على انفجار السوبرنوفا. الطرد المركزي القوة عالية جدًا مقارنة بالوسط قوة.

يتم الحصول على قوة الطرد المركزي من خلال الصيغة

Fc = بالسيارات2/r

إذا كانت قوة الطرد المركزي مساوية لقوة الجاذبية ، إذن

mv2/r =GMm/r2

v=√GMm/r

هذه هي سرعة الجسم في وجود قوة الجاذبية ، إذا كانت قوة الجاذبية غائبة ، فحينئذٍ سيتأرجح الجسم بعيدًا عن مسافة غير محدودة مع الطاقة التي يتلقاها عند الانفجار.

قراءة المزيد عن هل قوة مجال الجاذبية متجه: لماذا ، كيف ، حقائق مفصلة.

كيف تكون قوة الجاذبية سلبية؟

تحافظ قوة الجاذبية الإيجابية للجاذبية على ارتباط الجسمين ببعضهما البعض.

الشغل الذي قام به الجسمان اللذان يبذلان جاذبية دقيقة للابتعاد عن بعضهما البعض ، تكون قوة الجاذبية سالبة.

ستحاول القوة الجذابة بين الجسمين دائمًا تقريبهما من بعضهما البعض. يتم عمل بعض الأعمال على كل كائن لإزاحته تجاه بعضها البعض. هذا في حالة قوة الجاذبية الإيجابية ، حيث يكون الشغل المنجز موجبًا.

ولكن إذا استمر الفصل بين الجسمين في الزيادة ، ولم تعمل القوة بينهما باستمرار تجاه المركز ، فسيكون العمل المنجز بين الاثنين سالبًا ، وبالتالي سيتنافر الجسمان بعيدًا عن بعضهما البعض. ومن ثم ، يُقال إن قوة الجاذبية سالبة.

هذا هو العمل المنجز سيكون ،

Work done=-Gm1m2/r2 d

في هذه الحالة ، فإن القوة الظرفية المؤثرة للخارج والتي تسحب الأجسام بعيدًا عن بعضها البعض تكون أكثر مقارنةً بقوة الجاذبية التي تعمل بشكل متساوٍ ومتعاكس بين الجسمين. قد تكون هذه هي النتيجة عندما يفصل الجسمان مسافة أكبر عن بعضهما البعض.

سنرى حالة أخرى حيث يمكن أن تكون قوة الجاذبية سالبة. دعونا نفكر في جسم له كتلة ضخمة "M" وجسم آخر صغير الحجم له كتلة أخف "م".

قوة الجاذبية السلبية

قوة الجاذبية للكتلة "M" التي تمارس على الكتلة الأخف "م" ستكون أكبر بكثير من قوة الجاذبية بالكتلة "م" على الكتلة "م" ، ونتيجة لذلك فإن جسم الكتلة "م" سوف يقترب وأقرب نحو جسم الكتلة "M" ، مما يزيد من قوة الجاذبية على جسم الكتلة "م".

قراءة المزيد عن هي قوة الجاذبية قوة مركزية: لماذا ، كيف ورؤى مفصلة.

هل ثابت الجاذبية سالب أم موجب؟

من الواضح أن ثابت الجاذبية هو كمية موجبة ولا يمكن أن يكون سالبًا.

The gravitational constant G=6.67*10-11 هو ثابت التناسب الذي يربط بين مربع المسافة التي تفصل بين الجسمين وحاصل ضرب كتلتيهما معادلة لقوة الجاذبية.

قراءة المزيد عن ثابت الجاذبية.

ضع في اعتبارك جسمًا كتلته "م" على الأرض يمارس قوة الجاذبية بسبب الأرض. دع "M" تكون كتلة الأرض و "r" نصف قطر الأرض.

يتم الإشارة إلى قوة الجاذبية من خلال العلاقة على النحو التالي ،

F=G Mm/ r2

حيث F هي قوة الجاذبية

G ثابت الجاذبية

M كتلة الأرض

m كتلة الجسم الذي يدور حول الأرض

ص هو نصف قطر الأرض

وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة ، فإن القوة المؤثرة على الجسم بسبب الجاذبية هي F = mg.

هنا ، القوة الناتجة عن الجاذبية الأرضية التي تمارس على جسم الكتلة "م" أكبر حيث أن الكتلة "م" أكبر من الكتلة "م". ومن ثم ، فإن القوة الناتجة عن الجاذبية بالكتلة 'M' هي F = Mg. عند معادلة هذا مع معادلة قوة الجاذبية ، لدينا

Mg=Mm/r2

لذلك نحصل

ز = جم / ص2

ومن ثم لدينا

G=gr2/m

بالتعويض عن القيم في هذه المعادلة ، يمكننا الحصول على قيمة ثابت الجاذبية.

لدينا ز = 9.8 م / ث2

نصف قطر الأرض ص = 6400 كم

The mass of the Earth is m= 6*1024kg

بإدخال هذه القيم في المعادلة أعلاه ، نحصل على ،

G= 9.8*(6400*103)2/ 6 * 1024

= 9.8*6400*6400*10-18/6

= 6.67 10 *7* 10-18

= 6.67 10 *-11 Nm2KG2

وهكذا رأينا أن ثابت الجاذبية موجب.

قراءة المزيد عن 10+ أمثلة على طاقة وضع الجاذبية.

الأسئلة المتكررة

ما هي قوة الجاذبية بين جسمين كتلتهما 105kg و 2.5 × 103 كجم مفصولة بالمسافة 103كم؟

معطى: م = 105 كجم

م = 2.5 × 103 kg

ص = 103km

G = 6.67 * 10-11Nm2KG2

نملك،

F=GmM/r2

= 6.67 * 10-11{10،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX5* * 2.5 103/ (103)2

= 1750.9 10 *-14

= 1.75 10 *-11 N

ومن ثم ، فإن قوة الجاذبية بين الجسمين هي

1.75 * 10-11 N.

ما هي سرعة هروب كوكبنا الأرض؟

Escape velocity is given as vesc=√2GM/r

We know that g=GM/r2.

باستخدام هذا في المعادلة أعلاه ،

vESC=√2gr

Radius of the Earth r=6400km=6400*103 m

=√2*9.8*6400*103

=√125.44*106

= 11.2 10 *3الآنسة

=11.2 km/s

ومن ثم ، فإن سرعة هروب الأرض هي 11.2 كم / ث.

ما جاذبية الجسم الذي كتلته ١٠4كجم نصف قطرها 10 أمتار موجودة على الأرض؟

معطى: م = 104kg

ص = 10 م

G=6.67* 10-11Nm2KG2

We have, g=GM/r2

= 6.67 10 *-11* 104/ 102

= 6.67 10 *-9نيوتن / كجم

Hence, the gravity of the object is 6.67*10-9N/kg.

ما هي سرعة الهروب؟

يتم تحديد سرعة الهروب من خلال الصيغة

v=√2GM/r

إنها السرعة الدنيا التي يتطلبها أي جسم للتغلب على قوة الجاذبية المفروضة عليه. هذا عندما الطاقة الكامنة التي يكتسبها الجسم على ارتفاع معين تصبح مساوية لطاقتها الحركية.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

الارتباط هل المجال الكهربائي متجه؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

هل المجال الكهربائي متجه؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

يتم إنشاء المجال الكهربائي بسبب الجسيمات المشحونة. ستوضح هذه المقالة ما إذا كان المجال الكهربائي هو كمية قياسية أو كمية متجهة. المجال الكهربائي هو متجه لأنه يحتوي على ...