فهرس المحتويات
| تعريف مركز الثقل |
| مركز ثقل كوكب الأرض |
| هل للكون مركز ثقل؟ |
| حساب مركز ثقل نظام ما |
| المراجع |
ما هو مركز الثقل؟
يُعرّف مركز الثقل (Centre of gravity) فيزيائيًا بأنه نقطة تخيلية تُستخدم في الحسابات. يُستخدم هذا المفهوم في تصميم الهياكل الثابتة كالجسور والمباني، كما يُساعد في التنبؤ بحركة الأجسام تحت تأثير الجاذبية الأرضية. في مجال جاذبية موحد، يتطابق مركز الثقل مع مركز كتلة الجسم. [١]
الجاذبية الأرضية هي القوة التي تجذب الأجسام نحو مركز الأرض. لكن، التوازن يلعب دورًا هامًا، حيث يعتمد على مركز ثقل الجسم، والذي يتأثر بشكل الجسم مباشرة. [٢]
موقع مركز ثقل الكرة الأرضية
يمكن تعريف مركز ثقل الأرض بطريقتين: مركز كتلة الأرض الصلبة، أو مركز كتلة النظام الأرضي الكامل (الأرض الصلبة، الصفائح الجليدية، المحيطات، والغلاف الجوي). مع ذلك، يبقى تحديد مركز الأرض تحديًا علميًا، نظرًا لتغير الأرض المستمر نتيجة القوى التكتونية والمناخية. [٣]
هل للكون مركز ثقل؟
لا يوجد مركز ثقل للكون. لا نقطة أصل له. تُفسر نظرية الانفجار الكبير، التي تقول بأن الكون بدأ صغيرًا ثم توسع بشكل متساوٍ في كل اتجاه، هذا المفهوم. ولا يزال هذا التوسع مستمرًا حتى الآن. يُشير العالم ريدن (Ryden) إلى أن “ملاحظات علماء الكونيات تُقدم لمحة محدودة فقط عن الكون، نظرًا لمحدودية المسافة التي قطعها الضوء منذ الانفجار الكبير، وقد يكون الكون بأكمله بلا حدود”. [٤]
كيفية حساب مركز ثقل نظام من الجسيمات
لحساب مركز ثقل نظام يتكون من “ن” جسيم، نتبع الخطوات التالية: [٥]
- إيجاد محصلة الوزن: نعوض كتلة كل جسيم بوزنها، ومحصلة الوزن (resultant weight) “ج” تساوي مجموع أوزان جميع الجسيمات: م = Σو
- حساب عزم الوزن: نجمع عزوم أوزان جميع الجسيمات حول محاور س، ص، و ع.
- إيجاد إحداثيات مركز الثقل:
- المسافة من المحور س: (مجموع (وزن الجسيم × بعده عن س)) / محصلة الوزن.
- المسافة من المحور ص: (مجموع (وزن الجسيم × بعده عن ص)) / محصلة الوزن.
- المسافة من المحور ع: (مجموع (وزن الجسيم × بعده عن ع)) / محصلة الوزن.
المراجع
- [١] “Centre of gravity”, www.britannica.com (تمّت مراجعته في ٣٠-٥-٢٠١٩)
- [٢] Chris Woodford (٥-٧-٢٠١٨),”Center of gravity”، www.explainthatstuff.com (تمّت مراجعته في ٣٠-٥-٢٠١٩)
- [٣] “NASA Scientist Finds a New Way to the Center of the Earth”, www.nasa.gov, ٦-١١-٢٠٠٧ (تمّت مراجعته في ٣٠-٥-٢٠١٩)
- [٤] Marcus Woo (١٤-٥-٢٠١٨),”Where Is the Center of the Universe?”، www.livescience.com (تمّت مراجعته في ٣٠-٥-٢٠١٩)
- [٥] Cenk Üstündağ, STATICS
