أقرأ أيضاً
التاريخ: 15-2-2016
7322
التاريخ: 10-2-2016
1856
التاريخ: 18-2-2016
2082
التاريخ: 12-12-2016
2204
|
والآن، بعد أن عرفنا ما نعنيه بكلمة قوة نستطيع أن نسأل: «بالنسبة لأي محاور يكون صحيحًا أن الجسيم الذي لا تؤثر عليه قوى يتحرك بسرعة ثابتة؟» بمعنى: بالنسبة لأي محاور يكون قانون نيوتن الأول صحيحًا؟ كثيرًا ما تُسمى مجموعة المحاور ب «إطار الإسناد» أو «الإطار المرجعي»، وتسمى تلك المحاور التي يكون قانون نيوتن الأول صحيحًا بالنسبة إليها الأطر القصورية.
من المهم ملاحظة أنه نتيجة لقانون نيوتن الأول، يوجد أكثر من إطار قصوري. إذا كانت مجموعة ما من المحاور XYZ إطارًا قصوريًا، وإذا كان هناك مجموعة أخرى من المحاور X'Y'Z' تتحرك بسرعة ثابتة دون دوران بالنسبة إلى XYZ؛ فإن X'Y'Z' تكون هي أيضًا إطارًا قصوريًا. وهذا ينتج من حقيقة أن أي جسيم له سرعة ثابتة بالنسبة إلى المحاور XYZ سيكون له أيضًا سرعة ثابتة بالنسبة إلى المحاور X'Y'Z'.
لقد رأينا بالفعل أن مجموعة المحاور المرتبطة بعربة سكة حديد متسارعة ليست إطارًا قصوريًا، لكن مجموعة المحاور المرتبطة بالكرة الأرضية تُعَدُّ إطارًا قصوريًّا. في الحقيقة هذا ليس صحيحًا تمامًا. بالنسبة لمعظم الأغراض، تبدو المحاور المرتبطة بالكرة الأرضية إطارًا قصوريًا. ومع ذلك، نتيجة لدوران الكرة الأرضية، تدور هذه المحاور بالنسبة إلى خلفية النجوم البعيدة. إذا أعطيت قرص لعبة الهوكي سرعة كبيرةً في اتجاه الجنوب على حلبة تزلُّج جليدية ملساء تمامًا في مدينة فيلادلفيا، فإنه لن ينتقل في خط مستقيم تمامًا بالنسبة إلى المحاور المرتبطة بسطح الجليد، بل سينحرف قليلًا نحو الغرب بسبب دوران الكرة الأرضية. هذا التأثير مهم في المدفعية البحرية ويوضح أن المحاور المرتبطة بالكرة الأرضية ليست إطارًا قصوريًّا تاما. إن مجموعة المحاور الأفضل – وإن كانت أقل سهولة – هي تلك التي لا تدور بالنسبة إلى النجوم البعيدة والتي تتحرك نقطة أصلها مع مركز الكرة الأرضية.
«بندول فوكو» ظاهرة أخرى من الظواهر التي توضح أن المحاور المرتبطة بسطح الكرة الأرضية ليست إطارًا قصوريًا تامًا. إن الكرة الرأسية المربوطة بوتر متدل من سقف مبنى في القطب الشمالي أو الجنوبي سوف تتذبذب في مستوى لا يدور بالنسبة للنجوم البعيدة، بينما تدور الكرة الأرضية بالنسبة إلى مستوى البندول.
كان نيوتن مهتما بالأساس بحساب مدارات الكواكب. لهذا استخدم محاوِر لها نقط أصل ثابتة بالنسبة إلى الشمس، ولا تدور بالنسبة للنجوم البعيدة. وهذه المجموعة هي أفضل إطار قصوري استطاع أن يَجِدَهُ، ويبدو أنه رأى أن من البديهي أن تكون هذه المحاور ثابتة في «الفضاء المطلق» الذي «يظل دائمًا متشابها وغير قابل للتحرك دون أن يكون له علاقة بأي شيء خارجي.» لاحظ كبلر أن، بالنسبة لهذه المحاور، الكواكب تتحرك في مدارات إهليجية، وأن الأزمنة الدورية للكواكب (أي الزمن اللازم لكي يصنع الكوكب دورة واحدة حول الشمس) تتناسب طرديا مع نصف القطر الأكبر للإهليج مرفوعا إلى الأُس 3/2. استخدم نيوتن قوانينه في الميكانيكا، بالإضافة إلى قانونه العام للجاذبية (الذي أعطى معادلة كمية للقوة التي تبذلها الشمس على الكواكب) لتفسير ملاحظات كبلر، بفرض أن المحاور قيد البحث تُكون إطارًا قصوريًّا أو تُقدَّر كذلك تقريبا. الأكثر من ذلك، استطاع أن يحسب مدار مُذَنَّب هالي بدقة هائلة.
يقول معظم (وربما كل) الفيزيائيين اليوم إن مفهوم «الفضاء المطلق» يعتبر مفهومًا مراوغا، أو لا معنى له، وأن الأُطُّر القصورية تُعرَّف فيزيائيا بتأثير المادة البعيدة. من العادي – عندما نسرد القوى المؤثرة على جسم – أن نقوم فقط بتضمين القوى المؤثرة عليه بواسطة أجسام أخرى قريبة منه بدرجة كافية؛ مثلًا، إذا كان الجسم كوكبا، نأخذ في الاعتبار قوة الجاذبية التي تؤثر بها الشمس على الكوكب، لكننا لا نأخذ في الاعتبار صراحة القوة التي تؤثر بها النجوم البعيدة على الكوكب (حتى إننا لا نعلم في واقع الأمر كيف نحسب تلك القوة. وبالرغم من ذلك، فإن تأثير النجوم البعيدة لا يمكن تجاهله لأنها تحدد أي الأطر يكون قصوريًا؛ أي إنها تُميِّز المحاور المفضلة التي تكون قوانين نيوتن صحيحة بالنسبة لها. إن الصفة المهمة للمحاور المرتبطة بالشمس ليست أنها ساكنة في فضاء مطلق، وإنما أنها تسقُط بحرية تحت تأثير جاذبية المادة الكلية خارج النظام الشمسي.
|
|
علامات بسيطة في جسدك قد تنذر بمرض "قاتل"
|
|
|
|
|
أول صور ثلاثية الأبعاد للغدة الزعترية البشرية
|
|
|
|
|
مكتبة أمّ البنين النسويّة تصدر العدد 212 من مجلّة رياض الزهراء (عليها السلام)
|
|
|