سقوط التفاحة باتجاه الأرض هذه العبارة تمثل تأثير قوة الجاذبية الأرضية على الأجسام، وهي قوة غير متلامسة تجعل الأجسام تتسارع نحو مركز الأرض. هذا الوصف يرتبط مباشرةً بـقانون نيوتن للجاذبية وبالتسارع الجاذبي g ≈ 9.8 م/ث².
ما هي الجاذبية الأرضية؟ ولماذا تسقط التفاحة لأسفل؟
الجاذبية قوة تجذب أي جسمين لهما كتلة نحو بعضهما. تجذب الأرض التفاحة بقوة تتناسب مع كتلتيهما وتتناقص مع مربع المسافة بينهما. لذلك تتحرك التفاحة باتجاه الأرض بتسارع ثابت تقريبًا قرب السطح (إذا أهملنا مقاومة الهواء).
هل تمثل العبارة قوة تلامس أم غير تلامس؟
تمثل قوة غير متلامسة (مجالية/عن بُعد). بخلاف قوى التلامس (كالاحتكاك والشدّ)، تعمل الجاذبية دون وجود تماس مباشر بين الجسمين.
سقوط التفاحة وقانون نيوتن للجاذبية
- الصياغة المفاهيمية: كل جسمين بينهما جذب متبادل.
- النتيجة المرصودة: سقوط التفاحة نحو الأرض (وسقوط كل الأجسام نحو مركز الأرض).
- التسارع الجاذبي: نحو 9.8 م/ث² بالقرب من سطح الأرض؛ يزيد قليلًا عند الانخفاض في الارتفاع، ويقلّ مع الارتفاع.
الفرق بين الكتلة والوزن عند سقوط التفاحة
- الكتلة (kg): مقدار المادة في الجسم، ثابتة لا تتغير بمكانك.
- الوزن (N): قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم = الكتلة × g. يتغير الوزن بتغير قيمة g.
ما دور مقاومة الهواء؟ ولماذا لا تسقط كل الأجسام بنفس السرعة فعليًا؟
نظريًا (سقوط حر)، تتسارع الأجسام بنفس المعدّل. عمليًا، مقاومة الهواء تؤثر: التفاحة ذات مساحة عرضية وشكل معيّن يحددان قوة السحب الهوائي. في الفراغ (بدون هواء) تسقط الريشة والتفاحة معًا بالتسارع نفسه.
أمثلة يومية على نفس المبدأ
- سقوط كرة من يدك نحو الأرض.
- حركة المطر نحو سطح الأرض.
- مدارات الأقمار الصناعية (جذب مستمر مع سرعة أفقية كافية ينتج مدارًا).
مقارنة: قوى التلامس مقابل قوى غير التلامس
| الفئة | أمثلة | هل تتطلب تماسًا؟ | أمثلة تطبيقية |
|---|---|---|---|
| قوى التلامس | الاحتكاك، الشد، القوة العمودية، الدفع | نعم | انزلاق صندوق، سحب حبل |
| قوى غير التلامس | الجاذبية، الكهروستاتيكية، المغناطيسية | لا | سقوط التفاحة، انجذاب مشحونين، جذب مغناطيس |
مقارنة مختصرة: الجاذبية vs الكهروستاتيكية vs المغناطيسية
| القوة | مصدرها | تجذب/تتنافر؟ | نطاق التأثير | مثال |
|---|---|---|---|---|
| الجاذبية | الكتلة | تجذب فقط | كوني (طويل المدى) | سقوط التفاحة نحو الأرض |
| الكهروستاتيكية | الشحنات الكهربائية | تجذب وتتنافر | قويّة قصيرًا/متوسط المدى | انجذاب قصاصة ورق لمسطرة ممسوحة |
| المغناطيسية | الأقطاب المغناطيسية/تيارات | تجذب وتتنافر | متوسط المدى | انجذاب مسمار للمغناطيس |
لماذا تُعد عبارة «سقوط التفاحة باتجاه الأرض» مثالًا تعليميًا مهمًا؟
- تبسّط مفهوم القوى غير المتلامسة للطلاب.
- تربط بين الملاحظة اليومية والقوانين الفيزيائية.
- تُمهّد لفهم الحركة بعجلة ثابتة والسقوط الحر والطاقة الكامنة الثقالية.
خطأ شائع يجب تجنّبه
يعتقد البعض أن التفاحة تسقط لأن «الهواء يدفعها لأسفل». الصحيح: الجاذبية هي القوة الأساسية التي تُسقط التفاحة؛ الهواء غالبًا ما يقاوم الحركة لأعلى أو لأسفل (قوة سحب)، ولا يسبب السقوط.
مصادر خارجية موثوقة
- Encyclopedia Britannica – Gravity
- Encyclopedia Britannica – Isaac Newton
- NASA – What Is Gravity?
- Khan Academy – What is gravity?
الخلاصة
سقوط التفاحة باتجاه الأرض هذه العبارة تمثل تأثير قوة الجاذبية الأرضية (قوة غير متلامسة) التي تُحدث تسارعًا ثابتًا تقريبًا قرب سطح الأرض، وتُعد مثالًا بديهيًا يربط ملاحظاتنا اليومية بقوانين الحركة والجذب لنيوتن.
إرسال تعليق