أين يقع مركز ثقل الكرة الأرضية

كتابة - آخر تحديث: ٠٩:٤٧ ، ٢٠ يونيو ٢٠١٩

مركز الثقل

يُمكن تعريف مركز الثِّقل (بالإنجليزية: Centre of gravity) فيزيائياً على أنَّه عِبارة عن نُقطة تَخيُلية في مكان مُناسب لِبعض الإجراءات الحسابية، وفي بعض الأحيان يتم حِساب مركز الثِّقل عند تصميم الهياكل الثابتة كالمباني والجسور، أو عند محاولة التنبؤ بسلوك جسم مُتحرك عند التأثير عليه بواسطة الجاذبية الأرضية، ويُمكن معرفة مركز الثِّقل عندما يكون مجال الجاذبية مُوحد من خلال معرفة مركز كُتلة الجسم، إذ إنَّ مركز كتلة الجسم مُطابق لمركز الثِّقل في هذه الحالة.[١]


كما يُمكن تعريف الجاذبية الأرضية على أنها قوة تقوم بِسحب المواد للأسفل نحو مركز الأرض، وبِناءً على مفهوم الجاذبية الأرضية كُل ما يُرمى للأعلى سينزل أُخرى للأسفل، إلَّا أنَّ الجاذبية لا تعمل دائماً وِفق هذا المفهوم وذلك لأن التوازن يلعب دوراً في التأثير عليها، وذلك نِسبة إلى مركز الثِّقل الخاص بالمادة والذي يعتمد على شكل المادة بصورة مُباشرة.[٢]


موقع مركز ثقل الكرة الأرضية

علمياً يُمكن تعريف مركز ثقل الكرة الأرضية بطريقتين إمَّا أنها مركز الكتلة للأرض الصلبة، أو أنها مركز الكتلة لِنظام الكرة الأرضية كاملاً بما فيه مِن أرض صلبة، وصفائح جليدية ومُحيطات، وغلاف جوي، إلَّا أنَّ مركز الكرة الأرضية غير مُحدَّد علمياً في كلتا الحالتين، إذ إنَّ الأرض تتغير بِشكل مُستمر بسبب تغير القوى التكتونية والقوى المناخية.[٣]



مركز ثقل الكون

لا يوجد أي مركز ثقل للكون، أي أنَّه لا يوجد له نُقطة أصل، ويُمكن فهم ذلك مِن خلال الرجوع إلى نظرية الانفجار الكبير قبل ما يُقارب 13.7 مليار سنة، والتي تنص على أنَّ الكون لم ينفجر مِن نُقطة مركزية، إذ بدأ الكون صغيراً في الحجم ثُمَّ بدأت كُل نُقطة في هذا الكون بالتَّوسُع بِشكل مُتساوي، وما زال هذا التَّوسع مُستمراً حتى الوقت الحالي، ومِن الجدير بالذِّكر أنَّه لا يزال العلماء غير مُتأكدين مِن صحة محدوديته، إذ إنَّ العالم ريدن (بالإنجليزية: Ryden) قال بأنَّه "نظرًا لمحدودية المسافة التي قطعها الضوء منذ الانفجار الكبير، فإنَّ ملاحظات علماء الكونيات لا تُقدِّم سوى لمحة محدودة عن الكون، إذ إنَّ الكون بأكمله قد يكون بلا حدود".[٤]


طريقة حساب موقع مركز الثق لنظام ما

يتم حساب موقع مركز الثقل لنظام مِن مجموعة جُزيئات، مِن خلال اتباع الخطوات التالية:[٥]

  • تحديد محصلة الوزن للنظام كاملاً، فإذا كان هُناك نظام يتألَّف مِن العدد ن مِن الجُزيئات الموجودة في مكان محدد فإنَّ كتلة هذه الجُزيئات يُمكن استبدالها بِمحصلة الوزن (بالإنجليزية: resultant weight) ويتم الرمز لها بالرمز ج.
  • تكون قيمة محصلة الوزن مساوية لقيمة مجموع وزن الجزيئات في النِّظام،
وم= Σو، حيث إنَّ Σو هو مجموع الكتل في النَّظام، و جم هو قيمة الكتلة المُكافئة لِكتل هذا النظام.
  • مجموع العزم لِوزن جميع جُزيئة حول هذه المحاور، ومِنها يجب جمع قيم العزم حول محور س وتُسمى قيمته بـ و س، ثُمَّ جمع قيم العزم حول المحور ص وتُسمى قيمته بـ و ص، ثُمَّ جمع قيم العزم حول المحور ع وتُسمى قيمته بـ و ع.
  • قيمة بُعد النظام الكلي عن المحور س مضروباً بِالوزن الكلي للنظام و م، تُساوي قيمة بُعد الجزيء الأول عن المحور س مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الأول الموجودة على المحور س مُضافاً إليه قيمة بُعد الجزيء الثاني عن المحور س مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الثاني، وهكذا لِكافة الجزيئات الواقعة عند المحور س.
  • قيمة بُعد النظام الكلي عن المحور ص مضروباً بِالوزن الكلي للنظام و م، تُساوي قيمة بُعد الجزيء الأول عن المحور ص مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الأول الموجودة على المحور ص مُضافاً إليه قيمة بُعد الجزيء الثاني عن المحور ص مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الثاني، وهكذا لِكافة الجزيئات الواقعة عند المحور ص.
  • قيمة بُعد النظام الكلي عن المحور ع مضروباً بِالوزن الكلي للنظام و م، تُساوي قيمة بُعد الجزيء الأول عن المحور ع مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الأول الموجودة على المحور ع مُضافاً إليه قيمة بُعد الجزيء الثاني عن المحور ع مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الثاني، وهكذا لِكافة الجزيئات الواقعة عند المحور ع.
  • يتم مَعرفة قيمة موقع الثِّقل على المحور س، مِن خلال قِسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور س مضروبة بالبُعد عن المحور س، ثُمَّ قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.
  • يتم مَعرفة قيمة موقع الثِّقل على المحور ص، مِن خلال قِسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور ص مضروبة بالبُعد عن المحور ص، ثُمَّ قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.
  • يتم مَعرفة قيمة موقع الثِّقل على المحور ع، مِن خلال قِسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور ع مضروبة بالبُعد عن المحور ع، ثُمَّ قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.


المراجع

  1. " Centre of gravity", www.britannica.com, Retrieved 30-5-2019. Edited.
  2. Chris Woodford (5-7-2018), "Center of gravity"، www.explainthatstuff.com, Retrieved 30-5-2019. Edited.
  3. "NASA Scientist Finds a New Way to the Center of the Earth", www.nasa.gov,6-11-2007، Retrieved 30-5-2019. Edited.
  4. Marcus Woo (14-5-2018), "Where Is the Center of the Universe?"، www.livescience.com, Retrieved 30-5-2019. Edited.
  5. Cenk Üstündağ, STATICS, Page 4-6. Edited.