پیشینیان ما هیچگونه درکی از نیروی گرانش نداشتند و نمی توانستند بفهمند که چرا زمین همه چیز را به سوی خود می کشد بنابر این یکی معماهای قدیم این بود که چرا هرچه را رها کنیم به سوی زمین سقوط می کند؟ از طرفی عدم درک ما از نیروی جاذبه باعث یک سری ابهامات و تصورات اشتباه در مورد « زمین و آسمان ، بالا و پائین و…» می شود . بسیاری که از ماهیت جاذبه اطلاعی ندارند در مورد بسیاری از مسائل هم درک درستی ندارند مثلا شاید شنیده باشید که عده ای می پرسند اگر زمین کروی می باشد چرا کسانی که در طرف مقابل ما در روی زمین می باشند نمی افتند و… هر چند این سوالات بسیار احمقانه به نظر می آید ولی مشکل در عدم درک درست و شناخت جاذبه سیاره ای است که ما در روی آن زندگی می کنیم.
در مقاله های مختلف فصل گرانش در مورد نیروی گرانش و ابعاد آن به اندازه کافی توضیح دادیم . همچنین در دو مقاله “شتاب گرانشی زمین “ و “ ثقل سنجی “در مورد شتاب گرانشی زمین (g) و علت اختلاف آن در نقاط مختلف زمین و روش های اندازه گیری g و اهمیت این اندازه گیری ها توضیح دادیم .
در این مقاله نیروی جاذبه زمین را از نگاه دیگری مورد بررسی قرار می دهیم . و به بسیاری از پرسش ها در این رابط پاسخ می دهیم . و در انتها هم خلاصه مطالب بخش های مختلف این مقاله را در بخش انتهائی می آوریم ولی قبل از آن مروری می کنیم به مقاله هائی که تا این تاریخ در مورد گرانش نوشتیم .
۱-گرانش و مسائل مرتبط با آن
چرا زمین همه چیز را به طرف خودش می کشد؟ نیروی جاذبه زمین چیست؟ ستارگان و سیارات چگونه در آسمان معلق هستند و سقوط نمی کنند؟ و… این سوالات که برای ما بچه گانه هستند هزاران سال ذهن بشر را مشغول کرده یود .تا آن که سرانجام با کوشش دانشمندان و روشنفکران ابرها به کناری رفتند رازهای سر به مهر یکی پس از دیگری آشکار شدند . در این بخش به عنوان مقدمه این مقاله توضیح بسیار کوتاهی در مورد آنچه از گرانش و نیروی جاذبه تا کنون گفته ایم می دهیم .
در مقاله هائی که در مورد گرانش تهیه شده ما این مقاله ها را در سه فصل تهیه کردیم و در هر مقاله توضیحات کوتاهی در مورد مقاله های قبلی به همراه لینک آنها قرار می دهیم . قبل از مطالعه کامل مقاله حاضر مقاله های قبلی را هم مرور کنید .
۱) فصل اول گرانش
در فصل اول گرانش از تاریخچه گرانش و زندگی نیوتن شروع کرده و بعد از توضیح چند اصطلاح فیزیکی و ریاضی فرمول ها و نحوه عملکرد گرانش را در جهان هستی مورد مطالعه قرار دادیم . تعداد ۱۲مقاله دراین فصل منتشر شده است که برای مطالعه ودسترسی کامل به لینک آنها به صفحه “جمع بندی مقاله های فصل هفتم (گرانش۱) “ مراجعه کنید . در ادامه فقط به نام مقاله ها اشاره می کنیم .
۲) مقاله های فصل اول گرانش
مقاله های فصل اول گرانش به ترتیب به این صورت می باشد .
تاریخچه گرانش ، زندگینامه نیوتن ، نیوتن و گرانش ، قانون جاذبه عمومی نیوتن ، مکانیک مداری و قوانین کپلر(۱) ، مکانیک مداری و قوانین کپلر(۲) ، ماهواره ، گرانش و انرژی ، کمک گرانشی ، نیروهای کشندی(۱) ، نیروهای کشندی(۲) و نقاط لاگرانژی
برای مطالعه هر کدام بر روی آن کلیک کنید .
در این مقاله ها ابتدا از تاریخچه نجوم و گرانش شروع کرده و بعد به زندگی نیوتن و چگونگی کشف قانون جاذبه عمومی پرداخته و در مقاله های بعد به ترتیب قانون گرانش عمومی و بعد پدیده ها و مسائل در ارتباط با گرانش را مورد بررسی قراردادیم.
۲- مقاله های فصل دوم گرانش
در فصل هفتم “جمع بندی مقاله های فصل هفتم(گرانش۱) “ از تاریخچه گرانش و زندگی نیوتن و… شروع کرده و تعدادی مقاله در این رابطه روی سایت قرار دادیم و به علت زیاد بودن مقاله ها تصمیم گرفته شد که مقاله های دیگر را در ارتباط با گرانش در فصل هشتم “جمع بندی مقاله های فصل هشتم(گرانش۲) “ روی سایت قرار دهیم .این فصل در واقع ادامه فصل هفتم می باشد .
در این فصل با مقاله “ گرانش سطحی “ شروع کرده و مطالبی هم که در مقاله های دیگر نوشتیم به نحوی در ارتباط با گرانش سطحی می باشد که در این بخش به صورت خیلی خلاصه شرح می دهیم .
۱) گرانش سطحی
نیروی گرانش در سطح اجسام بزرگ سماوی (ستارگان و سیارات و…) همه اجسام را به طرف مرکز جذب می کند و این باعث ایجاد شتابی به این اجسام می شود که تقریبا در تمام نقاط و ارتفاع نزدیک به سطح جسم عظیم مرکزی به یک اندازه می باشد . این شتاب را در اصطلاح نجومی شتاب گرانش سطحی می نامند . و در مکانیک با “g” نشان می دهیم . در مقاله “ گرانش سطحی “ به این موضوع خواهیم پرداخت .
۲) چاه بی انتها(تونل جاذبه)
چاهی که از یک نقطه زمین حفر شده و از سمت دیگر بیرون بیاید را در اصطلاح چاه بی انتها(یا تونل جاذبه) می گویند.حال اگر کسی درون این چاه بیفتد تاکجا حرکت کرده و در کجا متوقف می شود؟ چه مدت طول می کشد تا متوقف شود؟. در مقاله “چاه بی انتها“ نشان دادیم این حرکت نوعی حرکت نوسانی است و با استفاده از فرمول های نوسان دوره تناوب و سرعت ماکزیمم را حساب کردیم .
۳) سرعت فرار
اگر پرتابه ای را به بالا پرتاب کنیم بعد از مدتی به زمین برگشته و روی زمین سقوط می کند حال اگر سرعت پرتاب ، پرتابه به اندازه کافی زیاد باشد (با صرف نظر کردن از مقاومت هوا) پرتابه برای همیشه از زمین دور می شود و در این صورت به سرعت فرار می رسد. که در مقاله “ سرعت فرار “ در مورد آن توضیح می دهیم.
۴) صعود
فرار ازجاذبه زمین و رفتن به آسمان و دستیابی به کرات آسمانی یکی از آرزوهای بشر نخستین و انسان متمدن بوده و هست. شاید به نظر برسد که در دوران مدرن خروج از زمین و جاذبه زمین کاری سهل و ساده می باشد.در مقاله “صعود “نشان می دهیم که فرار ازجاذبه زمین سخت ترازچیزی می باشد که فکر میکنیم.
۵) فرود
فضاپیمائی را در نظر بگیرید که به سفر فضائی (ماه و مریخ و… مدار زمین)رفته و قصد بازگشت به زمین را دارد . به نظر می رسد که این کار(فرود بر روی زمین و همچنین کرات دیگر)سهل و ساده بوده و هیچگونه تکنولوژی بالائی نیاز ندارد . در این مقاله نشان می دهیم که چنین نیست. و این کار اگر به درستی انجام نشود می تواند منجربه نابودی فضاپیما وکشته شدن فضانوردان شود.درمقاله “فرود “ این مسئله را موردبررسی قرارمیدهیم.
۶) شتاب گرانشی زمین
شتاب گرانشی زمین (g)در همه جای زمین یکسان نیست و تفاوت دارد . این تفاوت ها اگر چه ناچیز است ولی اهمیت زیادی در علوم مختلف دارد اندازه گیری دقیق(g)را ثقل سنجی می گویند در مقاله“شتاب گرانشی زمین “درمورد اندازه گیری دقیق(g)و علت اختلاف آن در نقاط مختلف زمین و کاربرد آن توضیح می دهیم.
۷) ثقل سنجی
مقدار g در نقاط مختلف زمین تفاوت های اندکی با هم دارد که به زحمت به ۷/ درصد می رسد ولی همین تفاوت اندک با دستگاه های پیشرفته قابل اندازه گیری می باشد . ثقل سنجی به اندازه گیری دقیق g می پردازد که استفاده گسترده ای در علوم و تکنولوژی داردو ما در مقاله “ثقل سنجی“ به آن خواهیم پرداخت.
۳- زمین
مکانی که در آن زندگی می کنیم سیاره زمین نام دارد و تا آنجائی که می دانیم تنها جائی در کل کیهان می باشد که زندگی در آن جریان دارد.(زیست فرا زمینی هر چند احتمال وقوع آن بسیار زیاد می باشد ولی تاکنون اثبات نشده است یعنی هیچ سند و مدرک و نمونه ای برای آن پیدا نشده است)در این بخش توضیح بسیار کوتاه و کلی در مورد سیاره زمین داده و بعدبه موضوع اصلی می پردازیم .در مقاله “ زمین “ به طور کامل به این موضوع خواهیم پرداخت .
۱) مشخصات کلی زمین
زمین سومین سیاره سامانه خورشیدی می باشد که همراه با هقت سیاره دیگر به دور خورشید می چرخد. و در بین سیارت سنگی(سیارات سنگی سیاراتی هستند که ساختاری سخت و صخره مانند داشته و روی آن را پوسته ای سخت و سنگی تشکیل داده است) زمین بزرگترین ٖآنها می باشد همچنین زمین دربین هشت سیاره بیشترین چگالی را دارد تعدادی از مشخصات زمین در جدول شماره یک فهرست شده است
جدول شماره یک – بعضی از مهمترین مشخصات زمین
نکته۱ : یک شبانه روز نجومی مدت زمان یک دور گردش کامل زمین به دور خودش می باشد که مدت آن دقیقا ۲۳ساعت و۵۶دقیقه و۴ثانیه میباشددرحالی که شبانه روزخورشیدی مدت زمانی دوعبور پیاپی خورشید ازنصف النهار محل می باشد که مدت زمان متوسط آن دقیقا ۲۴ساعت است.(برای مطالعه در مورد علت اختلاف شبانه روز خورشیدی از نجومی به مقاله “روز نجومی و روز خورشیدی “ مراجعه کنید. )
نکته۲ :دو نوع سال داریم سال نجومی و سال اعتدالی ، سال نجومی دقیقا مدت زمان یک بار گردش زمین به دورخورشید بوده ولی سال اعتدالی مدت زمان دو عبور متوالی مرکز خورشید ازنقطه اعتدال بهاری میباشد. سال نجومی۲۰دقیقه بلندتر ازسال اعتدالی می باشد که علت آن حرکت تقدیمی زمین می باشد. (برای مطالعه درموردعلت اختلاف سال اعتدالی از سال نجومی به مقاله “حرکت تقدیمی و آثار آن “ مراجعه کنید.)
۲) شتاب گرانش سطحی و سرعت فرار
شتاب گرانش سطحی شتابی است که به همه اجسامی که در سطح (و یا نقاط نزدیک به سطح) اجسام عظیم (ستارگان و سیارات و… ) قرار دارند تقریبا به یک اندازه وارد می شود و با “g” نشان می دهند . این شتاب به جرم و خصوصیات اجسام بستگی نداشته و فقط به جرم و فاصله از مرکز جسم عظیم(ستاره ، سیاره و… )بستگی دارد هرچه جرم جسم عظیم بیشتر و فاصله کمتر باشد این شتاب بیشتر است .
سرعت گریز یا“سرعت فرار“(Escape Velocity) درفیزیک و ستاره‌شناسی: « به حداقل سرعتی گفته میشود که یک جسم باید داشته باشد تا بتواند از چنگ نیروی گرانش جسم دیگر بگریزد. »
۴- گرانش سطحی زمین و مسائل مرتبط با آن
نیروی گرانش در سطح اجسام بزرگ سماوی (ستارگان و سیارات و… ) همه اجسام را به طرف مرکز جذب می کند و این باعث ایجاد شتابی به این اجسام می شود که تقریبا در تمام نقاط و ارتفاع نزدیک به سطح جسم عظیم مرکزی به یک اندازه می باشد که شتاب گرانش سطحی نامیده شده و با g نشان می دهند ( برای مطالعه بیشتر در مورد شتاب گرانش سطحی به مقاله گرانش سطحی “ مراجعه کنید .)
در روی زمین مقدار این شتاب تقریبا ۹٫۸ m/S2 می باشد. نکته بسیار مهم این است که مقدار این شتاب در همه جای زمین با یکدیگر مساوی نیوده و تفاوت های ناچیزی دارد.درمقاله “ شتاب گرانشی زمین“ دلائل این پدیده را نشان می دهیم . همچنین در مقاله “ ثقل سنجی “ با روش های اندازه گیری مقدار دقبق g و کاربرد این اندازه گیری ها در علم و تکنولوژی آشنا می شویم .این بخش درواقع خلاصه دو مقاله فوق می باشد .
۱) تفاوت های مقدار g در نقاط مختلف زمین و دلائل آن
اگر کره زمین یک کره کامل و صیقلی و همگن (منظور از همگن بودن یک جسم این است که چگالی آن در همه جای جسم یکسان باشد) بود و همچنین حرکت وضعی نداشت یعنی به دور محور خود نمی چرخید. در آن صورت مقدار g زمین در همه جای زمین یکسان بود ولی می دانیم که چنین نیست زمین کره ای کامل نبوده و شعاع استوائی آن بیش از۲۱کیلومتر ازشعاع قطبی آن بیشتر می باشد(جدول شماره یک ) همچنین حرکت وضعی زمین موجب ایجاد یک نیروی گریز از مرکز شده که در استوای زمین حداکثر و در قطب های زمین به حداقل می رسد . پستی و بلندی ها و ارتفاع از سطح دریا هم نقش بسیار مهمی در مقدار g داشته و دارد. همچنین جنس پوسته زمین در مناطق مختلف با هم تفاوت فاحشی دارد اجسام بسیار بزرگ موجود در روی زمین (رشته کوه ها و کوه های عظیم الجثه و…حتی آسمان خراش ها و سازه های بزرگ ) هم بر روی مقدار g و هم جهت آن تاثیر قابل توجهی دارند تغییرات g را به این صورت می توان خلاصه کرد .
۱-۱) ارتفاع : با افزایش ارتفاع مقدار g کاهش می یابد. علت آن هم دور شدن از مرکز زمین می باشد .
۱-۲) عرض جغرافیائی : با افزایش عرض حغرافیائی مقدار g افزایش می یابد و علت آن دو چیز می باشد : «حرکت وضعی زمین(چرخش زمین به دور محور خودش) و دیگر این که زمین کره کامل نیست . »
۱-۳) عمق: اگر چگالی زمین در همه جای زمین یکسان بود با فرو رفتن در اعماق زمین مقدار g به صورت خطی و یکنواخت کاهش پیدا می کرد(زیرا با فرو رفتن درداخل زمین فقط قسمتی از جرم زمین که زیر پای ما یاشد نیروی گرانش وارد می کند) ولی چون با فرو رفتن در اعماق زمین چگالی بشدت افزایش پیدا میکند مقدار g هم ابتدا افزایش و بعد کاهش پیدا می کند تا در مرکز زمین به صفر برسد (در نمودار شماره یک می توانید رابطه عمق و مقدار g را ببینید) در واقع بیشترین مقدار g در عمق ۲۹۰۰ کیلومتری می باشد (نمودار شماره ۱)
۱-۴) رابطه g با جنس لایه های مختلف زمین : مقدار g علاوه بر موارد فوق به جنس لایه های مختلف زمین و دوری و نردیکی با کوه ها و حتی سازه های بزرگ هم بستگی دارد زیرا علاوه بر کره زمین این اجسام غول آسا هم مقدار کمی جاذبه وارد کرده که باعث می شوندهم مقدار و هم جهت g تغییر کند .
نمودار شماره ۱ – رابطه g و عمق
۲) روش های اندازه گیری مقدار g
روش های مختلفی برای اندازه گیری g وجود دارد . بعضی از این روش ها در حد آزمایشگاهی و آموزشی بوده و می تواند مقدار gرا با حداکثر دو رقم اعشار بدست بیاورد ولی برای استفاده علمی و مهندسی باید مقدار g را تا چند میلونیم اعشار بدست آورد در این حالت باید از دستگاه های دقیق استفاده کرد .
۳) ثقل‌سنجی و اهمیت آن
عملیات اندازه گیری نیروی گرانش و ثقل را ثقل سنجی می گویند. در این روش اندازه‌گیری تغییرات میدان جاذبه زمین در نقاط مختلف آن انجام میشود. اندازه گیری شتاب جاذبه و میدان جاذبه اهمیت بسیار زیادی در علوم مختلف دارد به طوری که امروزه دانشمندان و متخصصان با ساختن دستگاه های بسیار دقیق و گران قیمت همه روزه در اقصی نقاط جهان به ثقل سنجی مشغول بوده و نقشه های متعددی در این رابطه تهیه می کنند ثقل سنجی در رشته های مختلفی همچون : مهندسی معدن ، مهندسی عمران ، کشف میدان های نفتی ، پیش بینی آتشفشان و… کاربرد دارد .
۴) روش های ثقل سنجی
برای ثقل سنجی و استفاده از علوم و فنون روش های مختلفی وجود دارد که در اینجا به صورت مختصر توضیح می دهیم و توضیح کامل تر را می توانید در مقاله “ ثقل سنجی“ مطالعه کنید .
۴-۱) روش های آزمایشگاهی : این روش ها بیشتر به منظور آموزش مکانیک و گرانش به دانش آموزان و دانشجویان در کارگاه های فیزیک به کار می رود و دقت خیلی بالا ندارد .
۴-۲) ثقل سنج های زمینی : در این روش به کمک دستگاه هائی که با دقت بالا شتاب جاذبه زمین را اندازه می گیرند مقدار g را با دقت چند میلونیم اعشار اندازه می گیرند نتایج این اندازه گیری ها در اختیار دانشمندان و متخصصان مربوطه گذاشته می شود .
۴-۳)ثقل سنجی ازطریق هواپیما:برای تهیه دقت بالاتردستگاه های ثقل سنج پیشرفته رادر هواپیما های مخصوص قرار داده و به کمک هواپیما نقشه های ثقل سنجی یک منطقه را تعیین می کنند .
۴-۴) ثقل سنجی به کمک ماهواره : امروزه تهیه نقشه های ثقل سنجی زمین بسیار مهم شده و کاربردهای مختلفی دارد تهیه این نقشه ها به کمک ایستگاه های زمینی و حتی هواپیما نیاز متخصصان و دانشمندان را تامین نمی کند از این رو ماهواره های مختلفی (ماهواره های ثقل سنجی) ساخته و به مدار زمین فرستاده شده تا این نیاز را برآورده سازد .
۴-۵) ثقل سنجی به کمک اینترنت : داده های ماهواره های ثقل سنجی و همینطور ایستگاه های زمینی در روی سایت هائی قرار داده شده و همه می توانند با دادن طول و عرض جغرافیائی و ارتفاع از سطح دریا مقدار دقیق شتاب جاذبه (g) را در هر نقطه ای بدست بیاورند .
شکل شماره یک – ماهواره های ثقل سنجی
۵- وزن چیست؟
در روی زمین ما وزن خودمان را همیشه احساس می کنیم ، هر جسمی را که بخواهیم بلند کنیم بستگی به ماده ای که از آن ساخته شده در مقابل ما مقاومت می کند ما این نیرو را با نام سنگینی و وزن می شناسیم و…در این بخش وزن و تفاوت آن با جرم را توضیح می دهیم .
۱) تاریخچه وزن
در زمان های گذشته مفهوم جرم شناخته شده نبود از این رو وزن و جرم را معادل هم در نظر می گرفتند ( امروزه هم بسیاری از عوام نمی توانند بین وزن و جرم تمایز قائل شوند)درزمان یونان باستان مفهوم‌های سبکی و سنگینی در دید آنها به عنوان ویژگی‌های ذاتی ماده در نظر گرفته می‌شد. افلاطون وزن را به صورت تمایل طبیعی ماده به بازگشت به خویش توصیف کرده بود. در دید ارسطو، سبکی و سنگینی نشان دهندهٔ تمایل به حفظ نظم طبیعی چهار عنصر پایه‌ای جهان: هوا، خاک، آب و آتش است. او سنگینی مطلق را به خاک و سبکی مطلق را به آتش نسبت داد. ارشمیدوس وزن را به عنوان ویژگیی در برابر شناوری دانست و آن را در کشمکش میان غرق شدن یا شناور ماندن یک جسم بر روی سیال مؤثر دانست. اولین تعریف ریاضی وزن از سوی اقلیدوس گفته شد؛ وی تعریف کرد که: «وزن، سنگینی یا سبکی یک جسم نسبت به دیگری است که با ترازو اندازه‌گیری میشود.»
۲) رابطه بین جرم و وزن
حتی امروزه هم (در نظر مردم عامی)، جِرم یک جسم معمولاً به عنوان وزن آن تلقی میشود، در حالی که جرم و وزن دو کمیت جداگانه می باشند . جرم (Mass) یک مفهوم بنیادی در فیزیک می باشد که بیانگر مقدار ماده در یک جسم می باشد جرم در واقع مقاومتی است که جسم در مقابل تغییر سرعت (شتاب گرفتن) ازخود نشان می دهد. و با واحد کیلوگرم (Kg) اندازه گرفته می شود . وزن (Weight) در واقع مقدار نیروی جاذبه ای است که از طرف زمین(یا هر سیاره یا جسم دیگر ) بر اشیا وارد می شود و بنابر این از جنس نیرو بوده و واحد آن هم نیوتن می باشد.اگر چه در نظر عامه کیلوگرم واحد وزن می باشد .
رابطه وزن و جرم به این صورت می باشد.
در این فرمول W وزن و M جرم و ٖg شتاب جاذبه می باشد.
۳) وزن اشیا در سیاره های دیگر
وزن ازنیروی گرانش بوجود می آید بنابر این اگر به فضای بین سیاره ای برویم وزن خود را از دست می دهیم .در روی سیارات و کره های آسمانی که جاذبه در خور توجهی دارندمقدار وزن به شتاب گرانشی آن کره (مقدار g ) بستگی دارد از این رو وزن اشیاء در کره ماه یک ششم زمین و در مریخ ۳۸/ زمین و در سیاره مشتری ۵/۲ برابر زمین می باشد و در فضای دور از گرانش چیزی به نام وزن وجود ندارد ولی مقدار جرم همیشه ثابت می باشد.
۴) چگونه وزن خود و اشیاء را احساس می کنیم
وقتی در روی یک سطحی ایستاده ایم نیروی وزن ما به سطح نیرو وارد می کند وطبق قانون عمل و عکس العمل سطح هم به پاهای ما نیرو وارد می کند که این نیرو را ما به عنوان وزن خود احساس می کنیم در صورتی که زیر پای ما خالی باشد و روی هیچ سطحی نباشیم نیروی وزن صرف شتاب دادن ما به طرف مرکز زمین شده و احساس بی وزنی میکنیم .
شکل شماره ۲ – چگونه وزن خود را احساس می کنیم .
۶- سقوط آزاد
هر جسمی که در هوا رها شود به سمت زمین سقوط می کند . هر پرتابه ای که به طرف بالا پرتاب شود اگر سرعت آن به اندازه کافی زیاد نباشد دوباره به سمت زمین برمی گردد. در این بخش در مورد حرکت سقوط آزاد که تحت تاثیر جاذبه زمین صورت می گیرد توضیح می دهیم .
۱) حرکت سقوط آزاد
سقوط آزاد نوعی حرکت شتابدار است که با شتاب ثابت در مجاورت زمین رخ می دهد.در صورتی که یک جسم را در ارتفاع معینی (ارتفاع h)در اطراف زمین رها کنیم . و از مقاومت هوا و نیروهای دیگر (وزش باد در راستای افقی و…)صرف نظر کنیم .جسم در راستای عمودی و تنها تحت تاثیر وزن خود با شتاب ثابت ( “g” که مقدار آن حدود ۹/۸ می باشد) به سمت مرکز زمین سقوط می کند بنابراین سقوط آزاد نوعی حرکت شتابدار (با شتاب ثابت g) می باشد) که در راستای عمودی ( مرکز زمین ) صورت می گیرد .
شکل شماره ۳ – حرکت سقوط آزاد
۲) اعتقاد پیشینیان در مورد سقوط آزاد
تا زمان گالیله فیلسوفان و دانشمندان اعتقاد داشتند اگر دو جسم را همزمان با یکدیگر از یک ارتفاع رها کنیم جسم سنگین تر زودتر به زمین می رسد این موضوع بر اساس تجربه روزمره بناشده بود آنها می دیدند وقتی یک پر و سنگ با یکدیگر رها شوند سنگ زودتر به زمین می رسد حتی ارسطو فیلسوف یونان باستان (۳۸۴تا ۳۲۲قبل از میلاد)نیز روی این مسئله تاکید می کرد. آنها نقش مقاومت هوا در سقوط اجسام را ندیده میگرفتند .
۳) جسم کوچکتر یا بزرگتر؟
ما هم می توانیم این موضوع را بسادگی آزمایش کنیم . ابتدا یک کاغذ را با یک سنگ همزمان از بلندی رها می کنیم می بینیم که سنگ خیلی زودتر به زمین می رسد( این همان تجربه ای بود که پیشینیان اعتقاد داشتند اجسام سنگین تر زودتر به زمین می رسند)حال کاغذ را مجاله میکنیم این بار اگر چه سنگ زودتر به زمین می رسد ولی فاصله زمانی آنها کم تر میشود. درمرحله بعد یک سنگ کوچک(۲۰ تا ۱۰۰گرمی) را با یک سنگ بزرگ (چند کیلوئی) با هم رها می کنیم می بینیم که تفاوت چندانی در رسیدن به زمین نخواهندداشت .جای تعجب است که چنین آزمایشات ساده ای را در آن زمان انجام نداده و بی جهت نتیجه گیری غلط می کردند .
۴) آزمایشات گالیله
گالیله هم اعتقاد داشت وزن اجسام تفاوتی در زمان سقوط اجسام ندارد همه اجسام صرف نظر از وزنی که دارند با هم سقوط می کنند اگر می بینیم سنگ زودتر از پر مرغ سقوط می کند بخاطر مقاومت هوا می باشد پس اگر دو جسم گلوله ای و سنگین انتخاب کنیم که مقاومت هوا تاثیری در آنها نداشته باشد می بینیم که با هم به زمین می رسند . او بارها از بالای برج کج پیزا وزنه های فلزی سنگین با جرم های متفاوت (یکی کوچک و دیگری بزرگ ) را رها کرد و نشان داد چنین تفکری اشتباه می باشد(شکل شماره ۴)
شکل شماره ۴ – آزمایش های گالیله از برح پیزا
۵) آزمایش پر و سکه
در دوران مدرن با ساخته شدن پمپ های خلاء دانشمندان هوای درون یک ظرف شیشه ای را خالی کرده و نشان دادند که در غیاب هوا همه اشیاء صرف نظر از جرمشان اگر از یک ارتفاع مشخص رها شوند با هم به زمین می رسند.( شکل شماره ۵)
شکل شماره ۵ – آزمایش پر و سکه
۶) آزمایشات دیگر
بعد از سفر به کره ماه در ماموریت های آپولو فرصت خوبی برای اجرای این آزمایش پیش آمد از این رو دیوید اسکات (فرمانده ماموریت آپولو ۱۵) در کره ماه با انداختن یک پر و چکش (وزن چکش ۱٫۳۲ Kg) نشان داد که درغیاب هوا هر دو جسم با هم سقوط می کنند .
شکل شماره ۶ – آزمایش پر و چکش توسط دیوید اسکات
نکته : اگر چه گرانش کره ماه یک ششم گرانش زمین می باشد و محیط ماه با زمین فرق دارد ولی قوانین گرانش در کره ماه هم مانند زمین می باشد و آزمایش اسکات توانست نشان دهد چون در کره ماه هوا وجود ندارد پر و چکش با هم به سطح ماه میرسند (هر چند هر دو جسم در ماه بسیار آهسته تر سقوط می کنند )
۷)چرا با هم سقوط می کنند؟
دلیل آن خیلی ساده است. طبق قوانین مکانیک کلاسیک شتاب گرانش برای همه اجسام در مجاورت زمین (بخصوص نقاط بسیار نزدیک به هم) به جرم اجسام بستگی نداشته و مقدار آن عددی ثابت می باشد m/S2) (a=g=9.8 بنابر این چون شتاب دو جسم یکسان بوده اگر همزمان با هم رها شوند در زمان های مساوی مسافت های مساوی را پیموده و با هم به زمین می رسند .
۶) وزن اجسام هنگام سقوط آزاد
مسئله را با حرکت آسانسور شروع می کنیم .آیا تا حالا دقت کرده اید وقتی سوار آسانسور شدید و آسانسور شروع به حرکت به سمت پائین می کند چه احساسی به شما دست میدهد. این همان احساسی است که در هنگام بی وزنی به انسان دست میدهد.درلحظه شروع به حرکت آسانسور ، پاهای شما نیروئی به کف آسانسور وارد نمیکند و کف آسانسور هم نیروئی به شما وارد نمی کند از این رو احساس بی وزنی میکنید. اگر روی یک ترازو ایستاده باشید در یک ثانیه می بینید که عقربه های ترازو صفر را نشان می دهند .
واقعیت این است که اشیا در هنگام سقوط آزاد وزن خود را از دست می دهند زیرا نیروی جاذبه طرف شتاب دادن به آنها می شود . گالیله در کتاب “دلائل ریاضی درباره دو زمینه از علم جدید” نوشته است :
«ما فقط وقتی احساس باری در پشت خود می کنیم که از سقوط آن جلوگیری کنیم . ولی اگر قرار باشد که آن را رها کنیم تا با هر سرعتی بی افتد چگونه می تواند فشاری به ما وارد کند »
در آزمایشاتی که برای فضانوردان ترتیب داده می شود لازم است احساس بی وزنی را هم آزمایش کنند در یکی از این آزمایش ها با هواپیما سقوط آزاد کرده و برای مدت کوتاهی فضانوردان بی وزنی را تجربه میکنند .
۷- جاذبه زمین چگونه کار می کند ؟
نیروی جاذبه زمین سبب ایجاد وزن در اشیاء روی زمین و همچنین سبب سقوط آزاد اشیاء در مجاورت زمین می شود. این همان نیروی جاذبه عمومی است که کره زمین با آن جرم عظیمش این نیرو را به همه اشیاء پیرامون خود وارد می کند و ما در مقاله های مختلفی که در فصل گرانش منتشر کردیم به ابعاد مختلف نیروی گرانش پرداختیم در این بخش به گونه ای دیگر این مسئله را مورد بررسی قرار می دهیم و به چند سوال عامیانه هم پاسخ می دهیم .
۱) جهت جاذبه زمین
جاذبه زمین نیروئی است که همه اشیا را به سمت مرکز زمین می کشاند.بنابر این جهت جاذبه به سمت مرکز زمین می باشد. بنابر این اگر دو نقطه داشته باشیم که به هم متصل باشند(بدون هیچ مانعی به هم راه داشته باشند) و یکی از مرکز زمین دورتر و دیگری به مرکز زمین نزدیکتر باشد اجسام (ازجمله آب ها) ازنقطه ای که از مرکز زمین دور تر بوده به نقطه ای که به مرکز زمین نزدیکتر بوده حرکت می کنند.
۲) انرژی پتانسیل گرانشی و حرکت شتابدار در مجاورت زمین
حال این مسئله را از دیدگاه انرژی بررسی می کنیم.بنابر این نخست توضیح کوتاهی در باره انرژی پتانسیل گرانشی می دهیم . برای مطالعه کامل انرژی پتانسیل گرانشی به مقاله “ گرانش و انرژی “ مراجعه کنید. انرژی پتانسیل گرانشی انرژی است که با حرکت کردن در جهت خلاف جاذبه در جسم ذخیره می شود . بنابر این در روی زمین با دور شدن از مرکز زمین انرژی پتانسیل گرانشی ذخیره می کنیم .
حال دو نقطه را در نظر بگیریم) نقطه A) که یکی از مرکز زمین دورتر بوده و دیگری به مرکز زمین نزدیکتر میباشد (نقطه B) اگر جسمی (جسم M) درنقطه A قرار بگیرد انرژی پتانسیل گرانشی بیشتری نسبت به موقعی که درنقطه B قرار بگیرد دارد. بنابر این در صورتی که دو نقطه A و B به هم راه داشته باشند و هیچ مانعی بین دو نقطه نباشد همچنین هیچ عاملی جلو حرکت جسم M را نگیرد ، طبق قوانین مکانیک کلاسیک جسم M از نقطه A به سمت نقطه B با حرکت شتابدار شروع به حرکت می کند. میزان شتاب به مسیر و زاویه ای که خط AB با مسیر افقی می سازد دارد ( شکل شماره ۳ ) برای محاسبه مقدار انرژی پتانسیل گرانش در اطراف زمین ازاین فرمول استفاده می کنیم .
شکل شماره ۷ – اختلاف انرژی پتانسیل گرانشی ، عامل شتاب
نکته مهم : مقدار مطلق انرژی پتانسیل گرانشی در هر نقطه اهمیتی ندارد آنچه مهم می باشد اختلاف انرژی پتانسیل گرانشی می باشد . یعنی اجسام تمایل دارند از نقطه ای با انرژی پتانسیل گرانشی بالاتر به نقطه ای با انرژی پتانسیل گرانشی کمتر حرکت کنند .
۳) مسبر شیب دار و مسطح
مسیر مسطح(افقی) مسیری است که فاصله همه نقاط آن تا مرکز زمین دقیقا به یک اندازه باشد . به عبارت دیگر نیروئی که عمود بر سطح از طرف زمین وارد میشود درهمه جای آن یکنواخت باشددر این مسیر هیچ نیروی گرانشی ازطرف زمین موازی با مسیربه جسم وارد نمی شود(نیروی واردشده ازطرف زمین عمود بر مسیر بوده که با عکس العمل سطح خنثی می شودو نمی تواند موجب حرکت جسم شود) بنابر این جسمی که روی این مسیر قرار بگیرد اگر نیروی دیگری به آن وارد نشود بی حرکت می ماند. نکته ای که در اینجا بسیار مهم می باشد این است که این مسیر یک خط راست نمی باشد بلکه یک خط منحنی با انحنای کره زمین( یک کمان از یک دایره عظیمه)می باشد(شکل های شماره ۷ و ۸)
هر مسیر دیگری غیر از این یک “مسیر شیب دار “می باشد( سرازیری و سربالائی ) که اگر جسمی روی آن قرار گیرد از نقطه ای که فاصله بیشتری با مرکز زمین دارد (انرژی پتانسیل گرانشی بیشتری دارد)به طرف نقطه ای که فاصله کمتری با مرکز زمین دارد(انرژی پتانسیل گرانشی کمتری دارد)حرکت می کند. یک سطح افقی هم صفحه ای می باشد که موازی سطح زمین می باشدو فاصله همه نقاط آن تا مرکز زمین یکسان میباشد.
چشمان ما به گونه ای ساخته شده اند که با یک نگاه می توانند سطح افقی را از سطح شپیب دار تشخیص بدهند هر چه شیب سطح بیشتر باشد تشخیص راحت تر است ولی همانطور که در بخش نهم (۹- مکان هائی با جاذبه معکوس)خواهیم گفت گاهی چشمان ما دچار خطا شده و شیب سطح را اشتباه گرفته و گمان می کنیم اشیا روی سطح شیب دار به بالا حرکت می کنند .
شکل شماره ۸ – سطح افقی
شکل شماره ۹ – سطح شیب دار ( غیر افقی )
۴) شتاب سطح شیب دار
جسمی که روی سطح شیب دار قرار دارد بر اثر گرانش زمین شتاب می گیرد ولی این شتاب بستگی به زاویه سطح شیب دار دارد اگر سطح شیب دار زاویه θ با امتداد افقی بسازد شتاب حاصل از سطح شیب دار از این رابطه بدست می آید .
اثبات این فرمول در مقاله “دینامیک “ «۱۰ – نیرو و حل مسائل » قسمت ششم – “۶)شتاب سطح شیب دار “ » آمده است . همچنین به شکل شماره ۱۰ هم دقت کنید .
شکل شماره ۱۰ – حرکت روی سطح شیب دار
۸- جاذبه زمین و دیدگاه های عامیانه
مردمان باستان هیچگونه درکی از گرانش نداشتند چون از نیرو نیز درکی نداشتند . آنها همه پدیده های طبیعت را با روش های خرافی و …توجیه می کردند .آنها وقتی می دیدند سنگ به سمت زمین سقوط میکند میگفتند سنگ به سمت زمین سقوط می کند چون ماهیت آن چنین است . همچنین می دیدند که ماه و حورشید و ستارگان معلق هستند و روی زمین سقوط نمی کنند و این هم یک معما بود و برای توجیه این موضوع کره آسمان و نظریه زمین مرکزی را در ذهن خود خلق کردند و… موقعی که دلائل کافی برای کروی بودن زمین پیدا شد بسیاری به کروی بودن زمین اعتقاد پیدا کردند ولی هنوز عده ای بودند (و متأسفانه هنوز هستند)که می پرسیدند اگر زمین کروی است چرا آب های زمین از بالای زمین به سمت پائین سقوط نمی کنند و یا کسانی که آنور کره هستند چگونه سروته هستند و…حتی چگونه زمین معلق است و سقوط نمی کند(به کجا؟)و… سوالاتی از این قبیل ،در مقاله “برخورد با دیدگاه سنتی نسبت به آسمان و زمین “ این گونه سوالات را مطرح و پاسخ آن را هم دادیم در این بخش توصیح کاملتری بر این مقاله می دهیم .
۱) بالاو پائین چیست؟
واژه های بالا و پائین فقط در روی زمین معنی پیدا می کنند.درفضا چیزی به نام بالا و پائین وجود ندارد(همچنین شمال و جنوب و شرق و غرب) زیرا در روی زمین “بالا و پائین” با توجه به سطح افقی زمین و آسمان و نیروی جاذبه ( که به سمت مرکز زمین متوجه است ) معنی پیدا می کند .(این که در کجای زمین باشیم فرقی نمی کند) و در فضا چون هیچکدام از این ها وجود ندارد بالا و پائین هم معنی پیدا نمی کند از طرفی در هر سیاره هم فرود بیائیم باز هم مسیر به طرف مرکز سیاره را پائین و آسمان سیاره (که از نظر رنگ با زمین متفاوت ولی از نظر شکل به همین صورت است)را بالا مینامیم بنابر این از روی زمین ماه در بالا قرار دارد ولی اگر به ماه سفر کنیم زمین را بالا می بینیم .
۲)چرا افرادی که سمت مخالف ما هستند سقوط نمی کنند؟
با وجودی که جواب این سوال خیلی واضح است باز هم افرادی هستند که با مطرح کردن کروی بودن زمین این سوالات را مطرح می کنند و یا می دانند ولی نمی توانند پاسخ قانع کننده ای بدهند بنابر این در اینجا از نقطه نظر جاذبه به این سوال پاسخ می دهیم. همانطور که می دانیم علت سقوط اجسام نیروی جاذبه زمین می باشد و جهت این نیرو در همه جای زمین تقریبا یکسان بوده و به طرف مرکز زمین می باشد بنابر این همه چیز به طرف مرکز زمین جذب شده و فرقی نمی کند شما در کجای زمین باشد زیرا همه جای یک کره نسبت به مرکز کره شبیه یکدیگرند(شکل شماره ۱۱)حال اگر کره زمین نیروی جاذبه نداشت و این نیروئی که همه چیز را به طرف خود می کشید از جای دوری در خارج از کره زمین می آمد(مثلا در پائین قطب جنوب) در این صورت بجز قطب شمال در هر کجای زمین که بودید به سمت جنوب سقوط می کردید (شکل شماره ۱۲) ولی اگر چنین بود در درجه اول کل کره زمین به سمت مرکز نیرو سقوط می کرد . و مدت ها پیش از بین می رفت .
شکل شماره ۱۱ – نیروی جاذبه از مرکز زمین ناشی می شود بنابر این همه اجسام جذب مرکز زمین می شوند.
شکل شماره ۱۲ – نیروی جاذبه از نقطه ای دور در زیر قطب جنوب ناشی می شود بنابر این بجز قطب شمال همه اجسام به طرف مرکز نیرو سقوط می کنند.
۹- در غیاب گرانش
بسیاری این سوال را مطرح میکنند که اگر نیروی جاذبه زمین نبود چقدر ما راحت بودیم و چه فوائدی داشت می توانستیم مثل یک پرنده سبک بال به هر کجا برویم و هر وزنه ای را بلند کنیم و… در حالی که واقعیت این است که اگر نیروی جاذبه زمین نبود نیروهای دیگری که در طبیعت وجود دارد نه تنها انسان بلکه همه چیز را روی زمین نابود می کردند بسیاری از اعمالی که ما در روی زمین و در حضور جاذبه زمین انجام می دهیم بدون حضور جاذبه امکان پذبر نبود و…در این بخش در مورد اهمیت آن برای انسان توضیح میدهیم.
در مقاله “ انسان و گرانش “ توضیحات کاملتری در این باره خواهیم داد . همچنین در مقاله “ زندگی در فضا ” در مورد بی وزنی و خطراتی که بی وزنی برای انسان خواهد داشت توضیحات کاملی دادیم .
۱) نیروی جاذبه زمین حفظ آب و هوا
می دانیم که یکی از مهمترین عوامل ایجاد و تداوم حیات وجود آب و هوا می باشد بدون نیروی جاذبه زمین نه هوائی در اطراف زمین باقی می ماند و نه آبی در اقیانوس های باقی می ماند و بنابر این زندگی و حیات هم در زمین شکل نمی گرفت . کافی است به کرات و سیاراتی که گرانش بسیار ضعیف تری از زمین دارند نگاهی انداخته تا موجه موضوع بشویم . برای مثال دانشمندان اعتقاد دارند زمانی کره ماه هم ماند زمین دارای آب و جوی مناسب بوده و بخاطر گرانش کمی که داشته همه جو و آب خود را از دست داده و امروزه به صورت کره ای خشک و بدون آب و هوا باقی مانده است . همچنین یکی از دلائلی که سیاره مریخ امروزه جو مناسب و آب ندارد همان گرانش ضعیفش می باشد .
۲) بدون وجودجاذبه چه چرخه هائی مختل می شود ؟
یکی از مهمترین چرخه های موجود برای زندگی چرخه آب می باشد . نور خورشید به اقیانوس ها و دریاها تابیده و آب آنها را بخار کرده ، بعد بخار آب به طبقات بالای جو صعود کرده و ابرها ایجاد می شود و ابرها هم به باران تبدیل شده و به این وسیله آب به قسمت های مختلف خشکی می رسد اگر جاذبه نبود چرخه آب هم انجام نمی شد همچنین چرخه هوا و ایجاد باد که بخاطر اختلاف وزن هوای گرم و سبک و سرد و سنگین رخ می دهد اتفاق نمی افتاد و… این ها فقط نمونه های کوچکی می باشد که درک کنیم بدون وجود جاذبه چه بر سر زمین و موجودات آن می آمد .
۳) نیروی جاذبه و نیروی گریز از مرکز
زمین در هر شبانه روز نجومی یک بار به دور خودش می چرخد این چرخش زمین ، نیروی گریز از مرکزی ایجاد می کند که تمایل دارد همه چیز را از روی زمین به بیرون پرتاب کند اگرنیروی جاذبه زمین نباشد نیروی گریز از مرکز همه چیز را از روی زمین به فضا پرتاب می کند و هیچ آب و هوا و موجود زنده ای در روی زمین نمی تواند باقی مانده و زندگی کند .
۴) نیروی جاذبه زمین و انسان
ما در روی زمین بسیاری از کارها را فقط به کمک جاذبه می توانیم انجام دهیم و بدون وجود جاذبه بسیاری از ساده ترین کارها روزانه را هم نمی توانیم انجام دهیم برای این که بدانید در غیاب بی وزنی چه کارهائی نمی توانیم انجام دهیم و چگونه زندگی ما مختل می شود به ایستگاه بین المللی فضائی سر می زنیم تا ببینیم زندگی در ایستگاه فضائی چگونه است.برای مثال کارهای ساده ای مانند : خوردن و آشامیدن ، دست شوئی رفتن و حمام کردن و…در ایستگاه های فضائی مانند روی زمین غیر ممکن می باشد . برای دستشوئی کردن باید حتما از پمپ های مکنده استفاده شود و حمام هم فقط با حوله های خیس امکان پذیر می باشد و…
۵) خطرات بی وزنی برای انسان
آب و هوا و شرایط روی زمین در طی میلیاردها سال که از خلقت زمین گذشته مرتب تعغیر کرده است ولی آنچه تعغیر نکرده است حجم و جرم زمین و به تبع آن نیروی جاذبه زمین می باشد . ما موجودات زمینی در روی زمین بوجود آمده و تکامل پیدا کردیم و ساز و کاربدن ما (ماهیچه ها ، سیستم گردش خون ، سیستم استخوان بندی و…) با همین جاذبه و شتاب گرانشی زمین ،جفت و جور شده است بنابراین در غیاب جاذبه تغیرات زیادی در سیستم های بدن ما رخ می دهد که عواقب وخیم و خطرناکی را برای بدن ما دارد .
برای مطالعه بیشتر در مورد عواقب بی وزنی به مقاله “ زندگی در فضا ” (۸- خطرات بی وزنی) مراجعه کنید . همچنین در مقاله “ انسان و گرانش “ توضیحات بیشتری در این رابطه خواهیم داد .
این عواقب از آنجائی ناشی می شود که وقتی بدن ما به سازوکاری نیاز نداشته باشد به تدریج در صددحذف و ضعیف کردن آن بر می آید. این مسئله برای فضانوردانی اتفاق می افتد که در سفرهای فضائی به مدت طولانی در معرض بی وزنی نسبی و یا مطلق قرار می گیرند . به علاوه در شرایط بی وزنی بسیاری از اعمال روزانه که عادی و طبیعی انجام می دهیم دچار مشکل می شود ( این مسئله را به طور مفصل در بخش زندگی در ایستگاه های فضائی مورد بررسی قرار می دهیم) در ادامه به چند مورد از خطرات بی وزنی می پردازیم .
۶) بی وزنی چه مشکلاتی برای انسان به وجود می آورد؟
در این قسمت در مورد خطرات و عواقب بی وزنی توضیح بسیار کوتاهی می دهیم توضیح کاملتر را درمقاله “ زندگی در فضا “ آوردیم برای مطالعه می توانید به این مقاله مراجعه کنید .
۶-۱) تحلیل ماهیچه ها : وقتی در شرایط بی وزنی قرار می گیریم در مدت اقامت در فضا بخاطر نبودن وزن ایستادن و حرکت کردن و بلند کردن اشیا نیاز به ماهیچه های بزرگی ندارد بنابراین بدن چون به این ماهیچه ها نیاز ندارد آنها را تحلیل برده و از مقدار و حجم ماهیچه ها(بافت عظلانی) می کاهد.
۶-۲) پوکی استخوان و از بین رفتن تراکم بافت استخوانی : به همان دلیل که ماهیچه ها تحلیل می رود استخواه ها هم تحلیل رفته و انسان به پوکی استخوان دچار می شود .
۶-۳) ضعیف شدن رگ های خونی پاها : در غیاب جاذبه مایعات بدن(مانند خون) بیشتر به سمت نیم تنه بالائی تعغیر جهت می دهند بنابراین پاها مقدار خون کمتری را دریافت می کنند (چون نیاز زیادی به آن ندارند ) بنابراین رگ های خونی پاها تنبل و ضعیف می شوند و توانائی انقباض و انبساط را دست می دهند.
۶-۴) کم شدن قدرت بینائی:به دلیل هجوم خون به بالاتنه فشار درون جمجمه افزایش یافته و ابن باعث ایجاد ورم در پشت چشم می شود و این ورم و فشار قدرت بینائی را بشدت کاهش می دهد.
۶-۵) کم شدن گلوبول های قرمز و ضعف سیستم ایمنی : یکی از مهلکترین خطراتی که انسان را در گرانش کم یا صفر تهدید می کندکاهش گلوبول های قرمز و سفید و کاهش سیستم ایمنی بدن می باشد.
۶-۷) مشکلات و صدمات دیگر : بجز این موارد که بر شمردیم موارد دیگری نیز وجود دارد که در صورتی که انسان در شرایط بی وزنی یا کم وزنی قرار بگیرد به آنها مبتلا می شود مانند : افزایش فشار خون ، فاصله پیدا کردن مهره های کمر ، التهاب تاندون ها و تجمع چربی ،کاهش حجم عضلات و.. که بسیاری از این عوارض می توانند کشنده باشند.این عوارض علاوه بر انسان در سایر حانوران و مهره داران بزرگ هم دیده می شود.
۷) تاثیر بی وزنی بر روی گیاهان
بی وزنی هم اثرات مختلفی بر روی گیاهان می گذارد ولی گیاهان قالیت های زیادی برای سازگاری دارند بسیاری از اثرات بی وزنی روی بعضی از گیاهان می تواند مضر و خطرناک بوده ولی بر روی بعضی گیاهان دیگر مطلوب و خوب می باشد . تحقیقات در این زمینه هنوز ادامه دارد .
۱۰- مکان های بدون جاذبه
آیا در روی زمین مکان هائی وجود دارد که نیروی جاذبه وجود نداشته و یا برعکس عمل کند؟ گزارشاتی ازنقاط مختلف جهان در باره چنین نقاطی منتشر شده که چند نمونه آن در ایران هم موجود می باشد. در این مکان ها گوی ها و اتومبیل هائی که خلاص شده اند به جای آن که در سرازیری خود به خود حرکت کنند در سربالائی حرکت می کنند.حتی رودها و نهرها هم برخلاف جاذبه زمین سربالائی مسیرخویش را می روند.در این بخش توضیح کوتاهی در باره این گونه پدیده ها داده و در مقاله “مکان های بدون جاذبه ” به طور مفصل تری این پدیده ها را بررسی می کنیم . در واقع آنچه در این بخش گفته می شود خلاصه ای از مقاله فوق است .
۱) تپه های گرانشی Gravity hill
تپه های گرانشی(Gravity hill) که به آنها تپه های مغناطیسی هم می گویند ( زیرا مردم عامی اعتقاد دارند نیروهای مغناطیسی این پدیده ها را ایجاد می کنند) مکان هائی هستند که نیروی گرانش برعکس عمل می کند. ماشینی که خلاص شده بجای سرازیری سربالائی حرکت می کند آب سربالائی حرکت می کند و… این تپه ها و جاده هائی که روی آن احداث شده اند در همه جای جهان وجود دارد
۲) نمونه هائی از تپه های گرانشی
این تپه ها در کشورهای مختلف و مناطق مختلف جهان وجود دارد (ازجمله درایران خیابان سئول ، زرین دشت فیروز کوه و…) فقط در آمریکا ۲۰ نقطه وجود دارد که دارای چنین خاصیتی هستند و همه آنها هم دراین نکته که جای سر بالائی و سرازیری عوض شده اتفاق نظر دارند.برای نمونه می توان به :کانفیوژن هیل در آمریکا، ایرشایر در اسکاتلند، تپهی بروف دراسترالیا و…تپه های گرانشی هند اشاره کرد .
شکل شماره ۱۳-تپه های مغناطیسی لاداخ هند
۳) آیا این تپه ها قوانین گرانش را نقص می کنند؟
خیر ، هیچ چیزی نقص نمی شود و این تنها یک توهم است.دانشمندان با قرار دادن دستگاه ها و وسائل مختلف به این نتیجه رسیدند که اجسام واقعا از سرازیری به پائین حرکت می کنند نه برعکس ، ولی چرا ما فکر می کنیم ماجرا برعکس است؟ دو موضوع باعث این توهم می شود : یکی افق می باشد که چون انتهای جاده در خط افق ناپدید می شود و ما همیشه خط افق را صاف می بینیم اگر سربالائی روی خط افق باشد ما آن را سرازیری می بینیم (و برعکس ) و دیگر این که اگر شیب جاده ملایم و شیب اطراف جاده زیاد باشد باز هم سرازیری را سربالائی و سربالائی را سرازیری می بینیم .خلاصه این که این پدیده تنها توهم بینائی می باشد.
۴) آبشارهای وارونه
آبشارهای مختلفی در اقصی نقاط جهان وجود دارد که وقتی نگاه می کنیم می بینیم که آب آن ها وارونه حرکت می کند یعنی به جای این که از بالا به پائین بریزد از پائین به بالا می ریزد . به عنوان نمونه می توان به آبشاری در جزایر فاروئه و دهکده هیفیلد انگلیس اشاره کرد . با کمی دقت می توان پی برد که این وزش باد شدید و دائمی است که آب ها را رو به بالا می برد البته آب ها بعد از پشت آبشار مجددا به پائین می ریزند .
شکل شماره ۱۴- آبشار دهکده هیفیلد انگلستان
۵) مکان ها و کلبه های مرموز
کلبه ها و مکان هائی در نقاط مختلف وجود دارد که ادعا میشود قوانین جاذبه را نقص می کند( اشیا سربالائی حرکت می کنند و… ) به عنوان نمونه می توان به کلبه سانتا کروز آمریکا و سنت ایگنس انگلیس اشاره کرد . اگر دقت کنیم می بینیم که صاحبان این کلبه ها به این بهانه درآمد زیادی نصیب خود می کنند با کمک معماری های خاص و اندکی دوز و کلک می توان چنین پدیده هائی را به بینندگان القا کرد .
شکل شماره ۱۵ – کلبه سنت ایگنس انگلستان
۱۱ – خلاصه مطلب
پیشینیان ما هیچگونه درکی از نیروی گرانش نداشتند و نمی توانستند بفهمند که چرا زمین همه چیز را به سوی خود می کشد بنابر این یکی معماهای قدیم این بود که چرا هرچه را رها کنیم به سوی زمین سقوط می کند؟ از طرفی عدم درک ما از نیروی جاذبه باعث یک سری ابهامات و تصورات اشتباه در مورد « زمین و آسمان ، بالا و پائین و…» می شود … در این بخش خلاصه آنچه در مقاله” نیروی جاذبه زمین “ در این مورد گفتیم مرور می کنیم .
۱) زمین
مکانی که در آن زندگی می کنیم سیاره زمین نام دارد و تا آنجائی که می دانیم تنها جائی در کل کیهان می باشد که زندگی در آن جریان دارد.(زیست فرا زمینی هر چند احتمال وقوع آن بسیار زیاد می باشد ولی تاکنون اثبات نشده است یعنی هیچ سند و مدرک و نمونه ای برای آن پیدا نشده است)در این بخش توضیح بسیار کوتاه و کلی در مورد سیاره زمین می دهیم .
۲) گرانش سطحی زمین و مسائل مرتبط با آن
نیروی گرانش در سطح اجسام بزرگ سماوی (ستارگان و سیارات و… ) همه اجسام را به طرف مرکز جذب می کند و این باعث ایجاد شتابی به این اجسام می شود که تقریبا در تمام نقاط و ارتفاع نزدیک به سطح جسم عظیم مرکزی به یک اندازه می باشد که شتاب گرانش سطحی نامیده شده و با g نشان می دهند ( برای مطالعه بیشتر در مورد شتاب گرانش سطحی به مقاله” گرانش سطحی “ مراجعه کنید .)
در روی زمین مقدار این شتاب تقریبا ۹٫۸ m/S2 می باشد. نکته بسیار مهم این است که مقدار این شتاب در همه جای زمین با یکدیگر مساوی نیوده و تفاوت های ناچیزی دارد.درمقاله “ شتاب گرانشی زمین“ دلائل این پدیده را نشان می دهیم . همچنین در مقاله “ ثقل سنجی“ با روش های اندازه گیری مقدار دقبق g و کاربرد این اندازه گیری ها در علم و تکنولوژی آشنا می شویم. این بخش درواقع خلاصه دو مقاله فوق می باشد.
۳) وزن چیست؟
در روی زمین ما وزن خودمان را همیشه احساس می کنیم،هر جسمی را که بخواهیم بلند کنیم بستگی به ماده ای که از آن ساخته شده در مقابل ما مقاومت می کندما این نیرو را با نام سنگینی و وزن می شناسیم و…در این بخش وزن و تفاوت آن با جرم را توضیح می دهیم.
۴) سقوط آزاد
هر جسمی که در هوا رها شود به سمت زمین سقوط می کند . هر پرتابه ای که به طرف بالا پرتاب شود اگر سرعت آن به اندازه کافی زیاد نباشد دوباره به سمت زمین برمی گردد. در این بخش در مورد حرکت سقوط آزاد که تحت تاثیر جاذبه زمین صورت می گیرد توضیح می دهیم .
۵) جاذبه زمین چگونه کار می کند ؟
نیروی جاذبه زمین سبب ایجاد وزن در اشیاء روی زمین و همچنین سبب سقوط آزاد اشیاء در مجاورت زمین می شود. این همان نیروی جاذبه عمومی است که کره زمین با آن جرم عظیمش این نیرو را به همه اشیاء پیرامون خود وارد می کند و ما در مقاله های مختلفی که در فصل گرانش منتشر کردیم به ابعاد مختلف نیروی گرانش پرداختیم در این بخش به گونه ای دیگر این مسئله را مورد بررسی قرار می دهیم و به چند سوال عامیانه هم پاسخ می دهیم .
۶) جاذبه زمین و دیدگاه های عامیانه
در این بخش دیدگاه های عامیانه و بدفهمی هائی که در مورد نیروی جاذبه زمین در نزد بسیاری از عوام وجود دارد مورد بررسی قرار می دهیم به عنوان مثال بسیاری با مطرح شدن کره زمین می پرسند : « پرسیدند اگر زمین کروی است چرا آب های زمین از بالای زمین به سمت پائین سقوط نمی کنند و یا کسانی که آنور کره هستند چگونه سروته هستند و…حتی چگونه زمین معلق است و سقوط نمی کند(به کجا؟)در مقاله “برخورد با دیدگاه سنتی نسبت به آسمان و زمین “ این گونه سوالات را مطرح و پاسخ آن را هم دادیم در این بخش توصیح کاملتری بر این مقاله می دهیم .
۷) در غیاب جاذبه
بسیاری این سوال را مطرح میکنند که اگر نیروی جاذبه زمین نبود چقدر ما راحت بودیم و چه فوائدی داشت می توانستیم مثل یک پرنده سبک بال به هر کجا برویم و هر وزنه ای را بلند کنیم و… در حالی که واقعیت این است که اگر نیروی جاذبه زمین نبود نیروهای دیگری که در طبیعت وجود دارد نه تنها انسان بلکه همه چیز را روی زمین نابود می کردند بسیاری از اعمالی که ما در روی زمین و در حضور جاذبه زمین انجام می دهیم بدون حضور جاذبه امکان پذبر نبود و…در این بخش در مورد اهمیت آن برای انسان توضیح میدهیم.
۸)مکان هائی با جاذبه معکوس
آیا در روی زمین مکان هائی وجود دارد که نیروی جاذبه وجود نداشته و یا برعکس عمل کند؟ گزارشاتی ازنقاط مختلف جهان در باره چنین نقاطی منتشر شده که چند نمونه آن در ایران هم موجود می باشد. در این مکان ها گوی ها و اتومبیل هائی که خلاص شده اند به جای آن که در سرازیری خود به خود حرکت کنند در سربالائی حرکت می کنند.حتی رودها و نهرها هم برخلاف جاذبه زمین سربالائی مسیرخویش را می روند.در این بخش توضیح کوتاهی در باره این گونه پدیده ها داده و در مقاله “مکان های بدون جاذبه ” به طور مفصل تری این پدیده ها را بررسی می کنیم . در واقع آنچه در این بخش گفته می شود خلاصه ای از مقاله فوق است .
برای مطالعه سایر مقاله های نجومی روی شکل زیر کلیک کنید.
برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا را کلیک کنید .
عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا , در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی
برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید
۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) نوشته های قرمز پر رنگ ارجاع به لینک هستند که هنوز لینک آنها قرار داده نشده است ( هنوز صفحه آنها منتشر نشده است )
۵) نوشته های آبی پر رنگ ارجاع به لینک هستند که لینک آنها قرار داده شده است (صفحه آنها منتشر شده است )
۶) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۷) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد.
