التسريعيعطيالجاذبية هو معدل سرعة سقوط جسم في السقوط الحرباتجاه مركز الأرض. عند مستوى سطح البحر ، يكون تسارع جاذبية الأرض ، في المتوسط ، 9.8 م / ث². تعتمد الجاذبية على عوامل مثل كتلة الكوكب ونصف قطره وهي واحدة لجميع الأجسام ، بغض النظر عن كتلها.
نرى أيضا: التسارع - كل شيء عن كمية فيزياء المتجهات
ما هو تسارع الجاذبية؟
التسارع الناتج عن الجاذبية هو مقياس للتغير في سرعة الأجسام التي يتم إسقاطها من ارتفاع معين بالنسبة إلى الأرض. عند سقوط جسم ما بشكل حر ، فإن سرعته تختلف بمعدل 9.8 م / ث كل ثانية. مقياس التسارع هذا هو الشيء نفسه بالنسبة لجميع الأجسام ، حتى تلك ذات الكتل المختلفة، إذا تجاهلنا عمل قوى مشتتة، مثل سحب الهواء.
ما هي قيمة تسارع الجاذبية؟
مقدار تسارع الجاذبية على سطح أرضتختلف باختلاف المسافة بيننا وبين قلب الأرض. على مسافة 6370 كم تقريبًا ، عندما نكون عند مستوى سطح البحر ، تبلغ الجاذبية الأرضية ، في المتوسط ، 9.8 م / ث². ومع ذلك ، يمكن أن تختلف هذه القيمة وفقًا لكثافة التربة ووجود مساحات فارغة تحت الأرض وما إلى ذلك.
عندما نبتعد عن مستوى سطح البحر ، فإن يختلف تسارع الجاذبية في الشكل يتناسب عكسيا تربيع المسافةلذلك ، عندما نكون على ارتفاع 6470 كم فوق مستوى سطح البحر (12940 كم إلى مركز الأرض) ، فإن قيمة الجاذبية ستكون مساوية لـ ¼ من قيمتها الأصلية ، أي حوالي 2.45 م / ث².
نرى أيضا: لماذا لا نشعر بأن الأرض تدور؟
كيف تحسب تسارع الجاذبية؟
تسارع الجاذبية يمكن حسابها بطرق مختلفة. الطريقة الأكثر شيوعًا هي من خلال معادلات معادلات الحركة المتعلقة بحركة السقوط الحر. يوجد أدناه الصيغة التي تربط الارتفاع بوقت السقوط والتي يمكن استخدامها لحساب قيمة الجاذبية المحلية.
ز - تسارع الجاذبية (م / ث²)
H - ارتفاع السقوط (م)
ر - سقوط الوقت (ق)
بالإضافة إلى الصيغة الموضحة أعلاه ، من الممكن تحديد مقدار تسارع الجاذبية دون معرفة وقت السقوط. لهذا، نطبق مبدأ الحفاظ على الطاقة الميكانيكية: نقول ان الكل طاقة الجاذبية الكامنة تحولت إلى الطاقة الحركيةلذلك علينا أن:
يمكن أيضًا الحصول على الصيغة الموضحة أعلاه ، والتي تتعلق بتسارع الجاذبية بارتفاع السقوط والسرعة ، من معادلة توريسيللي.
صيغة تسريع الجاذبية
يمكن الحصول على تسارع الجاذبية بطرق أخرى إلى جانب المعادلات الحركية ، كما هو موضح أعلاه. واحد منهم من خلال استخدام قانون الجاذبية الكونية، في إسحاق نيوتن. وفقًا لهذا القانون ، يمكن الحصول على تسارع الجاذبية بالصيغة التالية:
جي - ثابت الجاذبية العامة (6.67408.10.6)-11نيوتن متر مربع / كجم²)
م - كتلة الأرض (كجم)
ص - نصف قطر الأرض (م)
تمارين تسريع الجاذبية
السؤال رقم 1 - مع العلم أن تسارع الجاذبية على سطح القمر يساوي تقريبًا 1/5 من جاذبية الأرض ، فمن الصحيح القول:
أ) بالنسبة لجسمين متطابقين مهجورتين لهما نفس الارتفاع على القمر وعلى الأرض ، سيكون وقت سقوط الجسم على القمر أقل بخمس مرات من وقت سقوط الجسم على الأرض.
ب) بالنسبة لجسمين متطابقين مهجورين لهما نفس الارتفاع على القمر وعلى الأرض ، فإن سرعة الجسم يقع على سطح القمر ، مباشرة قبل لمس الأرض ، سيكون أصغر بخمس مرات من الكائن الذي يسقط على سطح القمر أرض.
ج) سيكون وقت سقوط جسمين متطابقين مهجورين من نفس الارتفاع على القمر والأرض هو نفسه.
د) لا أحد من البدائل.
القرار:
عند إطلاقه على القمر ، سيتعرض الجسم للجاذبية بمقدار خمسة أضعاف الجاذبية الأرضية. بهذه الطريقة ، ستكون السرعة التي يصل بها هذا الجسم إلى الأرض أبطأ بخمس مرات ، لذا فإن البديل الصحيح هو الحرف B.
السؤال 2 - يتم تحرير كرة البولينج والريشة من نفس الارتفاع ، في منطقة يتم فيها إنشاء فراغ جزئي. بغض النظر عن تأثير أي قوى احتكاك بين الأشياء والهواء ، حدد البديل الصحيح.
أ) سيضرب القلم وكرة البولينج الأرض معًا.
ب) ستصل كرة البولينج إلى الأرض قبل ضربة الجزاء.
ج) ضربة الجزاء ستضرب الأرض بسرعة أبطأ من كرة البولينج.
د) ستصل كرة البولينج إلى الأرض بسرعة أبطأ من ضربة الجزاء.
القرار:
نظرًا لأنه يمكن إهمال مقاومة الهواء ، فسوف يسقط القلم وكرة البولينج بنفس التسارع ، لذلك سيصطدمان بالأرض في نفس الوقت. وبالتالي ، فإن البديل الصحيح هو الحرف A.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aceleracao-da-gravidade.htm
