وزن الجسم .... والجاذبية الأرضية

خلف الجميلي · #1 07-05-2007, 20:13

علاقة الوزن بالجاذبية الأرضية .

هل يمكن أن تكون الأشياء أثقل مما هي عليه ؟

من المعلوم أن قوة جذب الأرض للأجسام تقل كلما ارتفعنا عن سطح الأرض ، فإذا رفعنا جسما يزن كيلو جراما واحدا( 1000 جم ) إلى علو قدره 6400 كم أي ابعدناه عن مركز الأرض مسافة تساوي نصف قطرها ، لقلت قوة الجاذبية بمقدار ( 2 ^2 ) أي ( 4 مرات ) ولأشار الميزان الزنبركي إلى ( 250 جم ) فقط بدلا من ( 1000 جم ).
إن الأرض طبقا لقانون الجاذبية تجذب الأجسام الأخرى كما لو كانت الأرض برمتها مركزة في المركز.
أما قوة هذا الجذب فتتناسب عكسيا مع مربع المسافة ، وكذلك لو أبعدنا الجسم عن سطح الأرض مسافة قدرها 12800 كم ( أي ثلاثة أضعاف نصف قطر الأرض ) لقلت الجاذبية بتسع مرات وسيصبح وزن الجسم تقريبا 111 جم بدلا من 1000 وهكذا ...

وماذا ينتج عن ذلك ؟

ينتج عن ذلك بالطبع أننا لو توغلنا بالجسم في أعماق الأرض أي إذا قربناه من مركز الأرض ، فيجب أن تزداد قوة جذب الأرض للجسم ، بمعنى أنه يجب أن وزن الجسم في أعماق الأرض أكثر مما هو عليه قوق سطحها .

وهذا الكلام ليس صحيحا بل هو استنتاج خاطئ ، إذ أن وزن الجسم لا يزداد بتعمقه داخل الأرض ، بل على العكس من ذلك يقل .

وما تفسير ذلك ؟
تفسيره أن القوى التي تتألف منها الجاذبية الأرضية لا تؤثر على الجسم من جهة واحدة ، بل من جميع الجهات ، ( انظر للشكل في الأسفل ) .

سنرى أن الجسم الموضوع في باطن الأرض سينجذب إلى أعلى بتأثير قوى الجاذبية الأرضية الموجودة فوقه .
ويمكننا أن نثبت أن قوى الجاذبية التي تؤثر على الجسم بالفعل هي القوى المحصورة داخل كرة يساوي نصف قطرها المسافة من مركز الأرض إلى المكان الذي يوجد فيه الجسم ،ولهذا السبب فإن وزن الجسم يجب أن يقل طرديا مع العمق في باطن الأرض .
فإذا ما وصلنا إلى مركز الأرض سنرى أن الجسم يفقد وزنه تماما ويصبح عديم الوزن ، وذلك لأن قوى الجاذبية الموجودة في المركز ستؤثر عليه تأثيرا متساويا من جميع الجهات.

وهكذا فإن أكبر وزن للجسم يكون على سطح الأرض مباشرة ، ويقل ذلك الوزن كلما ابتعد عن مركز الأرض سواء ارتفع في الجو أم نزل إلى باطن الأرض .

ملاحظة :

سيكون الكلام السابق حقيقة لو كانت الأرض متجانسة الكثافة تماما ولكن الذي يحدث في الواقع أن كثافة الأرض تزداد نزولا كلما اقتربنا من المركز.
ولهذا فعند نزول الجسم إلى باطن الأرض تزداد قوة الجاذبية في البداية إلى مسافة معينة فقط ثم بعدها تبدأ بالانخفاض كما ذكرنا سابقا.