سرعة الإفلات للجسم ومركز الجاذبية

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

سرعة الإفلات للجسم مركز الجاذبية الفيزياء

سرعة الإفلات والسقوط الحر

إذا أردنا لصاروخ أن يفلت كلياً من مجال الجذب الأرضي فلابد أن تبلغ سرعته مقداراً معيناً يُسمى سرعة الإفلات. تبلغ سرعة الإفلات من الأرض 36.745 قدماً في الثانية (11.2 كم / ثانية).

الصاروخ أو التابع الصُنعي الذي يُوضع في مدار حول الأرض لا يحتاج تسريعه إلى بلوغ هذه السرعة.

يمكن للتابع أن يأخذ مداره حول الأرض على أي ارتفاع طالما كانت سرعته كافية ليتغلب على تأثير قوة الجاذبية ويتلافى حالة السقوط الحر، إي أن السرعة الاتجاهية للتابع عالية المقدار بما يكفي لمنعها من السقوط نحو الأرض.

مركز الجاذبية (الثُقل)

لمركز الكتلة – يُسمى أيضاً مركز الجاذبية ومركز الثقل– تأثير مهم على اتزان الكتلة.

يُمكن تعريف اتزان الجسم بتصور رسم خط عمودي يمر عبر نقطة مركز الكتلة. فللشكل الهرمي الموضوع على قاعدته يمر هذا الخط بمركز كتلة الهرم وقاعدته، ويُقال في هذه الحالة أن الهرم في حالة اتزان مستقر.

فإذا مال الشكل قليلاً يؤثر وزنه إلى الأسفل بحيث يؤدي إلى عودته إلى وضع الاستقرار. لكن إذ قُلب الهرم ليستند على رأسه فإن أقل حركة له تؤدي إلى قلبه، ويقال حينئذ أن الوضع هو حالة اتزان غير مستقر.

كما أن الكرة أو الأسطوانة الموضوعة على جانبها حالة من حالات الاتزان المتعادل– إذا أزيحت الكرة أو الأسطوانة جانبياً يبقى مركز الكتلة مؤثراً بثقله إلى الأسفل باتجاه نقطة اتصال سطح الأسطوانة مع سطح الأرض. تبقى الأجسام في حالة الاتزان المستقر أو المتعادل في مواضعها ما لم تؤثر عليها قوى خارجية.