تاریخچه ی:
گرانش زمین
!دید کلی
آیا تاکنون سنگی را از دست خود رها کردهاید، به هنگام جدایی سنگ از دستتان شاهد سقوط آن بطرف زمین بودهاید؟ آیا تاکنون دیدهاید که سنگ یا هر شیء دیگر که از دستتان رها میکنید، برخلاف حرکت آن بسوی زمین به سمت آسمان حرکت کند؟ اما زمان یونانیان این مسأله مورد توجه بوده است که اجسام تمایل حرکت بطرف زمین دارند و در جایی که ((نیروی وزن|نیروی گرانی)) رو به پایین است، ولی پایین در استوا عمود بر پایین در ((قطب شمال)) و پایین در ((قطب جنوب)) در جهت مقابل پایین در قطب شمال است.
در هر جا نیروی گرانی بسوی مرکز زمین است. به گفته __نیوتن__ نیروی گرانی تا ((مدار ماه)) گسترش پیدا میکند. طبق مطالعاتی که نیوتن در این خصوص انجام داده است، نیروی لازم برای نگه داشتن ماه در مدارش با نیروی گرانی در سطح زمین با تقریب خوبی مشابه است.
!تاریخچه
به گفته __استوکلی__ یکی ازدوستان نزدیک نیوتن اولین بار نیوتن زمانی که زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چایی بوده است، ایده گرانش به ذهنش خطور کرده است. به گفته استوکلی او در حالیکه نسشته و در فکر فرو رفته بود، یک سیب توجهش را جلب کرد و به مفهوم گرانش پی برد.
!سیر تحولی و رشد
نیوتن دستاوردهای خود را در خصوص گرانش در سال ١٠٥٧- ١٦٧٨ در کتاب مشهور __اصول__ منتشر کرد، نیوتن در این کتاب از حد مسائل __سیب - زمین__ فراتر رفته و ((قانون جهانی گرانش|قانون گرانش)) را در تمام اجسام تعمیم داده است. با توجه به اینکه گرانش در سه قلمرو مطالعه شده: جاذبه گرانش میان دو جسم ، جاذبه زمین و اجسام اطراف ما و در قلمرو ((منظومه شمسی)) ((برهمکنش بین ستارهای|برهمکنش میان ستارههای کهکشانها)). اولین اقدامات برای توصیف حرکت منظومه شمسی توسط یونانیها انجام گرفت، بطلمیوس مطرح کرد که هر ستاره بر روی دایرهای حرکت میکند که مرکز آن به نوبه خود روی دایره دیگری به مرکز زمین در حال حرکت است.
در قرن ١٦ __کوپرنیک__ یک طرح ((کائنات خورشید مرکز|خورشید مرکزی)) پیشنهاد کرد که در آن ((خورشید)) در مرکز منظومه شمسی قرار دارد و زمین حول آن حرکت میکند. اما __کپلر__ قوانین مهمی برای ((حرکت سیارات)) پیشنهاد کرد، اینکه تمام سیارات در مدارات بیضی شکل حرکت میکنند و خورشید در یکی از کانونهای آن قرار دارد، خط واصل هر سیاره به خورشید در زمانهای مساوی مساحتهای مساوی جاروب میکند، مجذور دوره دوران هر سیاره حول خورشید با مکعب فاصله توسط آن سیاره از خورشید متناسب است. اما نیوتن توانست ((قوانین کپلر)) را از ((قوانین حرکت نیوتن|قوانین حرکت)) و قانون گرانش نتیجه بگیرد و این یک پیروزی بزرگ برای او محسوب میشد.
!قانون جهانی گرانش
نیرویی که دو ذره به جرمهای __m1__ و __m2__ به فاصله __r__ از یکدیگر بهم وارد میکنند نیروی جاذبهای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر میکند. و بزرگی آن برابراست با:
::~~brown:__F = G m1m2/r2__~~ و __~~brown:G = 6.67X10-11 Nm2/(kg)2~~__::
__m1__ و __m2__ جرم هر دو جسم ، __r__ فاصله بین ((مرکز جرم)) آنها و __G__ ((ثابت جهانی گرانش|ثابت جهانی)) است و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. ((نیروی گرانشی)) میان دو جسم در واقع نیروهای کنش و واکنشاند، یعنی جسم اول نیرویی به جسم دوم وارد میکند، متعاقب آن جسم دوم نیز نیرویی به جسم اول وارد میکند، این در خط واصل بین دو جسم اثر میکند. این نیرو در مورد ذرات جرمدار است، یعنی اگر بخواهیم نیروی میان دو جسم بزرگ مانند زمین و ماه را تعیین کنیم باید هر جسم را به صورت مجموعهای از ذرات را در نظر بگیریم و سپس نیروی برهمکنش میان این ذرات را باهم محاسبه کنیم، در این قانون فرض میشود که نیروی گرانش میان دو ذره از اجسام دیگر مستطیل است و به خواص فضای اطراف آنها بستگی ندارد.
!تعیین ثابت جهانی گرانش
ثابت __G__ توسط ((ترازوی کاوندیش)) بدست میآید، این ترازو برای بررسی تجربی قانون گرانش جرمهای
~~brown:__m1 = m2__~~ به یک رشته آویخته ~~brown:__M1 = M2__~~ حول محور ساکنی دوران میکنند. تصویر ((تنگستن|رشته لامپ)) توسط آینه متصل به __m__ و __m__ وی خطکش مدرج میافتد و در هتیجه هر گونه دوران __m__ و __m__ قابل اندازه گیری است. در این ترازو جرمها ذره نیستند، بلکه اجسامی بزرگ هستند.
جرم زمین را میتوان با استفاده از قانون جهانی گرانش نیوتن و مقدار محاسبه شده __G__ از آزمایش کاوندیش تعیین کرد. به همین دلیل ((کاوندیش)) را نخستین کسی میدانند که زمین را وزن کرده است. ((اندازه گیری جرم زمین|جرم زمین)) از مساوی قرار دادن روابط به نیروی برهمکنش جرم زمین و جرم هر جسم واقع بر سطح آن ، __m__ ، نیروی گرانش وارد بر جسم __m__ بدست آورد.
!تفاوت G و g
ثابت G دارای ابعاد ~~brown:__L3/MT2__~~ است و یک ((کمیت نردهای)) است. __g__ دارای ابعاد __~~brown:L/T2__~~ است و یک ((کمیت برداری)) است و نه جهانی است و نه ثابت. هر چه استوا بطرف قطب روی نصف النهار جلو میرویم مقدار __g__ افزایش مییابد، مثلا اگر رکورد پرش طول یک ورزشکار در برلین که __g = 9.8128 m/s2__ است برابر 8.09 متر است. رکورد او در ملبورن انگلستان که __g = 9.7999 m/s2__ است، یک سانتیمتر بیشتر میشود.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((اندازه گیری جرم زمین))
*((خانواده زمین))
*((دوران زمین و سقوط آزاد))
*((قانون جهانی گرانش))
*((قوانین حرکت نیوتن))
*((قوانین کپلر))
*((مرکز ثقل))
*((نیروی گرانشی))
*((نیروی وزن))