نیروی
گرانشی
تعریف نیروی گرانشی:

این نیرو بر اجسام واقع در
میدان گرانشی
وارد میشود و از پتانسیل گرانشی ناشی میگردد که یک
نیروی پایستاری میباشد و عامل
حرکت سقوط آزاد اجسام
و همچنین
حرکت پرتابی و نیز یک نیروی جاذبهای بین اجرام مختلف میباشد. بنابراین ،
نیروی گرانش عبارتست از حاصلضرب جرم جسم در شتاب جاذبه ناشی
از گرانشی.
دید کلی:
پدیده طبیعی سقوط آزاد اجسام در اثر گرانشی ، گردش
اجرام آسمانی
در مدارات ویژه خودشان ، حرکت ماه دور زمین و آیا تا به حال
این سوال را از خود پرسیدید که :
قانون جهانی گرانش:

این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است که کشف و فرمولبندی
شد. اگر چیزی را رها کنید سقوط میکند. چون سرعت اجسام در
ضمن سقوط تغییر میکند، باید نیرویی بر آن وارد شود. این
نیرو که اسحاق نیوتن اولین بار در اثر سقوط سیبی از درخت
آنرا کشف نمود، قانون گرانش نام دارد که اسحاق نیوتن آنرا یک
نیرویی بنیادی در جهان دانست و آنرا نیرویی بین اجسام مختلف
معرفی کرد که توسط رابطه
F=GmM/r
2
داده میشود که در آن
G ثابت
جهانی گرانش m
و M
جرم اجسام و r
فاصله اجسام از همدیگر میباشد.
نیروی وزن:
نیروی وزن را میتوان با ترازوی فنری خنثی کرد. وزن یک ویژگی
اجسام نیست ، بلکه مقدار آن با حمل جسم تغییر میکند. به
عنوان مثال اگر وزن شخصی در قطب شمال 712N
باشد، وزن او در استوا 708.5N
خواهد بود. اگر وزن همان شخص بر روی کره ماه
اندازه گیری شود، ترازو عدد 120N
را نشان خواهد داد.
هرچه شتاب ناشی از
گرانش کمتر باشد وزن هم کمتر است. در واقع ، وزن مستقیما با
شتاب ناشی از گرانشی متناسب است. بدیهی است که نیروی وزن به
عامل دیگری هم بستگی دارد، زیرا وزن اجسام در مکانهای معین
نیز متفاوت است و آن کمیت مقدار ماده موجود جرم جسم)
میباشد.
آزمایش ساده:
اگر شما 10 کیلوگرم شکر بخرید تصور میرود که 10 اسحاق نیوتن
باشد. اگر شکر را به کره ماه منتقل کنید. در آنجا نیز وزن
کیسه شکر 10 کیلویی ، دو برابر وزن کیسه شکر 5 کیلویی است.
مقدار شکر (جرم شکر) در جاهای مختلف تغییر نمیکند و وزن آن
با جرم متناسب است. در حالت کلی نیروی وزن هم با جرم و هم با
شتاب ناشی از گرانش متناسب میباشد. به عبارتی
W=mg
که در آن w وزن ، m
جرم و g شتاب جاذبه گرانشی
میباشد. این شتاب جاذبه در میادین مختلف گرانشی «شتاب
گرانشی کرات مختلف) مقادیر متفاوتی دارد.
پتانسیل گرانشی منشا نیروی گرانشی:

شبیه مبحث الکتریسیته برای نیروهای پایستار که نیروی گرانش
نیز از این نوع میباشد یک پتانسیلی وجود دارد. میدان گرانشی
نیز از این پتانسیل گرانشی ناشی میشود. بر این اساس ، نیروی
گرانشی عبارتست از تغییرات مکانی پتانسیل گرانشی با علامت
منفی. یعنی
V=GmM/r→F=-V→F=GmM/r2
نحوه اندازه گیری نیروی وزن:
از وسایلی
که در اندازه گیری نیروی وزن به کار میرود، ترازوی فنری
میباشد که از طریق سنجش نیروی کشانی فنر به اندازه گیری
نیروی وزن دست مییابیم برای اندازه گیری نیروی وزن ترازوهای
مختلفی از جمله ترازوی دوکفهای ، ترازوی اهرمی ، ترازوی
دیجیتالی و غیره استفاده میشود. این ترازوها در اندازه گیری
نیروی وزن دقتهای متفاوتی بر حسب مکانیزم اندازه گیریشان
دارند.
زمین در آغاز شکل گیری
-
در اوایل پیدایش منظومه شمسی ، ذرات ریز
غبار موجود در قرص خورشید که عمدتا از گاز و غبار تشکیل
شده بود، پس از برخورد به هم چسبیده و اجسام بزرگ و
بزرگتری را بوجود آوردند. بدین ترتیب چهار سیاره درونی از
این ذرات شکل گرفتند.
-
4.5 میلیارد پیش ، زمین دارای سطحی داغ ،
قرمز و نیمه مذاب بود. پس از گذشت میلیونها سال ، سطح زمین
شروع به سرد شدن نمود و پوسته جامدی ، به دور زمین بوجود
آمد. گازهای داغ و مواد مذاب از لایههای زیرین و از طریق
دهانههای آتشفشانی بیرون زده و جو ضخیم زمین را بوجود
آوردند. در همین مدت شهاب سنگهای زیادی به سطح زمین خوردند
و هزاران گودال شهاب سنگی را در سطح زمین بوجود آورد. و
مقدار زیادی غبار به جو زمین اضافه کردند.
-
پس از یک میلیارد سال ، زمین به اندازه
کافی سرد شده بود تا بخار آب موجود در جو متراکم شده و
قطرات آب را بوجود آورد. این قطرات آب میلیونها سال به شکل
باران شدید به سطح زمین افتاده ، باعث پاک شدن جو زمین و
بوجود آمدن اقیانوس شدند. کره زمین به تدریج به شکل کنونی
درآمده است.
نحوه پیدایش و تکامل زمین

زمین در بدو
پیدایش بصورت کرهای از مواد بسیار داغ و نیمه مذاب بوده که
به تدریج عناصر سنگینتر تهنشین شده و هسته فلزی را به وجود
آوردند ، و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و
جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت میلیاردها سال زمین
سرد شد، سطح زمین جامد گشت، جو زمین شکل گرفت، و اقیانوسها
بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز ادامه دارد. پوسته زمین توسط
فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده و دائماً بر
اثر زمین لرزهها و حرکتهای قارهای در حال تغییر و تحول
است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای
انسان به آرامی در حال تغییر است.
مشخصات زمین

-
زمین سیارهای است منحصر بفرد ، دارای آب
مایع و جوی که قسمت اعظم آن از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده
که تداوم حیات را ممکن میسازند. در منظومه شمسی ، زمین
پنجمین سیاره از لحاظ بزرگی و سومین سیاره نزدیک به خورشید
است. چگالی زمین از تمامی سیارات بیشتر است.
-
زمین در منظومه شمسی دو نوع حرکت ، وضعی و
انتقالی
دارد. در حرکت وضعی زمین در یک شبانه روز به دور خودش
میچرخد و در حرکت انتقالی در یک سال مداری بیضی شکل حول
خورشید را طی میکند (مدار زمین).
کره مغناطیسی

-
با چرخش زمین به دور خودش ، چرخههایی در
هسته خارجی آن که از آهن مذاب تشکیل شده بوجود آمده،
جریانهای الکتریکی تولید میکنند. این جریانها باعث ایجاد
یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین شده و پوششی محافظ
در اطراف آن ایجاد میکنند (کمربند تشعشعی زمین). این
میدان که کره مغناطیسی نامیده میشود، زمین را در برابر
جریانهای سریع ذرات باردار بادهای خورشیدی محافظت میکند.
-
بعضی از این ذرات در دو نقطه میدان
مغناطیسی به نام کمربندهای «وان آلن» به دام میافتد. کره
مغناطیسی بیشتر بادهای خورشیدی را از زمین دور میکند، اما
جریانهای ذرات باد خورشیدی آنقدر قوی هستند که قسمت جلویی
کره مغناطیسی را مسطح نموده و باعث کشیدگی عقب آن میشوند.
آینده زمین

از آنجا که
حیات در زمین وابسته به خورشید است، آینده کره زمین نیز به
آینده خورشید وابسته خواهد بود. حدود 5 میلیارد سال دیگر
ذخایر انرژی خورشید تمام شده و خورشید به یک غول سرخ تبدیل
میشود و افزایش حجم میدهد. گرمای شدید حاصل از افزایش حجم
باعث آب شدن یخ مناطق قطبی و بالا آمدن آب اقیانوس میشود.
سپس جو زمین شروع به تبخیر میکند و گیاهان خشک آتش
میگیرند. در چنین شرایطی امکان حیات در زمین کلا از بین
میرود.
انتظار نجومی
-
شاید انسان در آینده بتواند قبل از وقوع
فاجعههای فوق زمین را به جایی دورتر از خورشید منتقل کند.
-
شاید امکانات آینده ، انسانهای آن زمان به
سیاره قابل سکونت دیگری کوچ کنند.
-
شاید بشر بتواند مانع از وقوع فاجعههای
فوق در خورشید و زمین شود.
-
باید پنج میلیارد سال انتظار کشید.