تفسير آلية حدوث الجاذبية الأرضية لدى الأطفال

1999 أطفالنا والعلوم في المرحلة الابتدائية

KFAS

الجاذبية الأرضية الفيزياء

إن الأطفال يدركون أن الأرض تسحب الأشياء للأسفل، منذ أن كانوا صغارا يسقطون لعبهم خارج عربتهم، أو يحاولون الوقوف.

ويمكن الطلب من الأطفال التفكير في أمثلة توضح وجود الجاذبية الأرضية، وقد يقترحون أنه عندما يتدحرج جسم عن الطاولة فإنه يسقط للأسفل، أو أن الماء المندفع من القنينة يسقط للأسفل، أو أنه عند قذف الكرة فإنها أخيرا ستسقط للأسفل.

يؤثر كل جسم على غيره بقوة جذب، ولكنها عادة تكون من الصغر بحيث لا يمكن ملاحظتها، وكلما زادت الكتلة زادت قوة جذبها، ولكن هذا التجاذب لا يكون ذا أهمية إلا في الكتل الضخمة، مثلما يحدث في الكواكب.

ولمساعدة الأطفال في توضيح من أين تأتي قوة الجاذبية الأرضية، يمكن للمعلم أن يسأل تلاميذه عما يحدث في الأنحاء الأخرى من العالم، ألا تزال الأجسام تسقط للأسفل؟

 

ويمكن للأطفال الذين سافروا للبلاد الأخرى إعطاء خبرتهم في ذلك. كما أن تثبيت نماذج لأشخاص على مواقع مختلفة على جسم الكرة الأرضية، قد يساعد الأطفال على فهم أن الجاذبية الأرضية تجذب الأشياء نحو مركز الأرض، ويمكن شرح المفهوم بتفصيل أكثر، عن طريق ربط كرة بخيط ثم دورانها، فجذب الأرض يتصرف نوعا ما مثل الخيط وقد يتساءل الأطفال أحيانا، لماذا لا ينجذب القمر نحو الأرض؟

ومرة أخرى يمكن تفسير ذلك باستخدام الكرة المربوطة بالخيط، فعندما يدير الأطفال الكرة بحركة دائرية، سيشعرون بأنها تنجذب للخارج، وإذا تركوا الحبل فإن الكرة ستطير لخارج الدائرة، وللإبقاء على القمر في مداره يوجد هناك توازن بين القوى، فالجاذبية الأرضية تجذب القمر باتجاه الأرض، ولكن توجد هناك قوى أخرى، القوة الطاردة المركزية تجذبها للخارج.

وقياس الوزن في الواقع ما هو إلا مقياس لقوة جذب الأرض للجسم، وهذا يفسر لماذا يمكن للميزان الزنبركي أن يقيس كلا من الكيلوجرامات والنيوتن، فكل جسم له كتلة تتكون من كمية المادة فيه، وهذه ليست مثل الحجم، إذ يمكن للحجم أن يتغير بالعصر أو الضغط، ولكن الكتلة لا يمكن تغييرها، ووزن كل طفل هو مقدار قوة جذب الأرض لكتلة جسمه.

 

وكلما اقترب الجسم من مركز القوة، زاد تأثيرها عليه، ويمكن تذكير الأطفال بأنهم قد صادفوا هذه الفكرة عند استخدامهم للمغناطيسات والكهرباء الساكنة، فعند تقريب المغناطيس لمشبك الورق تزداد قوة الجذب المغناطيسية بينهما باطراد، وفي النهاية سيقفز مشبك الورق نحو المغناطيس، ويحدث ذلك أيضا في المجالات الكهربائية، حيث تؤثر قوى الكهرباء الساكنة، فإذا دلك الأطفال بالونا فإنه يمكنه أن يجذب قصاصات الورق حتى وإن لم يلمسها.

وبالرغم من أن الأطفال يصعب عليهم فهم هذه الفكرة، إلا أن كبسولات السفن الفضائية شائعة الآن، وهم يعرفون بأن لها وزن على سطح الأرض، ولكنها عديمة الوزن في الفضاء، ولها وزن أقل على سطح القمر، فالجاذبية تعتمد على كتلة كل كوكب.

فكوكب ضخم مثل الأرض له جاذبية أقوى من كوكب أصغر كتلة مثل القمر، فعلى سطح القمر تبقى كتلتنا كما هي، ولكن وزننا يتغير فقوة جذب القمر تساوي (1/6) قوة جذب الأرض، لأنها أصغر، ولذلك فإن وزننا هناك يساوي (1/6) وزننا الأرضي.

 

هل تسقط الأجسام جميعا بنفس المعدل؟

إذا أسقطت كتلة حديدية ثقيلة وبلية زجاجية من الحجم نفسه معا على طبق معدني، يمكن سماع طرقهما للطبق في آن واحد، ومن الأفضل أن يقف الأطفال على كرسي لزيادة ارتفاع الإسقاط، ويجب إعادة النشاط عدة مرات لتأكيد النتيجة.

وهذه الخبرة أكثر ما تكون إقناعا عندما يكون الإسقاط من أماكن مرتفعة مثل مبنى عال أو جسر، إلا أن مثل هذه الفرص نادرا ما تتاح للمدارس الإبتدائية.

ويجب الحرص في اختيار مواد التجربة، فمقاومة الهواء ستؤثر على الأجسام الخفيفة، وما أن يفهم الأطفال بأن جميع المواد تسقط بنفس المعدل، يمكنهم البحث في تأثير مقاومة الهواء.

ويمكن توضيح ذلك بسهولة عن طريق مقارنة سقوط ورقة عادية بأخرى مطوية بإحكام على شكل كرة، ويمكن أن يقود ذلك إلى فهم عمل البراشوتات والطائرات الشراعية، وكيف تستخدم الحيوانات مثل الطيور والخفاش هذا المفهوم.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]