السؤال: قوة الجاذبية التي تؤثر في جسم ما قرب سطح الأرض تتناسب مع كتلة الجسم. لماذا لا تسقط كرة التنس بسرعة أكبر من كرة تنس الطاولة في حالة السقوط الحر؟
- الإجابة: لا يعتمد التسارع على كتلة الجسم، حيث تحتاج الأجسام ذات الكتلة الأكبر إلى قوة أكبر للتسارع بالمعدل نفسه.
شرح الإجابة:
قد يبدو الأمر للوهلة الأولى مخالفا للمنطق، فمن الطبيعي أن نعتقد أن الجسم الأثقل، وهو كرة التنس في هذه الحالة، سيسقط نحو الأرض بشكل أسرع لأن قوة الجذب المؤثرة عليه أكبر. هذا الاستنتاج صحيح جزئياً، فالجاذبية الأرضية بالفعل تسحب كرة التنس بقوة تفوق تلك التي تسحب بها كرة تنس الطاولة. لكن هذه ليست الصورة الكاملة للحركة الفيزيائية.
وهنا تكمن النقطة الجوهرية التي تحل هذا اللغز، وهي مفهوم “القصور الذاتي”. ببساطة، كل جسم يمتلك خاصية طبيعية لمقاومة أي تغيير في حالته الحركية، وهذه المقاومة تزداد بزيادة كتلة الجسم. وعليه، فإن كرة التنس ذات الكتلة الأكبر لا تملك فقط قوة جذب أكبر تشدها للأسفل، بل تملك أيضاً قصوراً ذاتياً أعلى، أي أنها “أكثر عناداً” في مقاومة البدء في الحركة والتسارع.
من هذا المنطلق، يتجلى توازن دقيق ومحكم في قوانين الطبيعة. فالقوة الإضافية التي تؤثر بها الجاذبية على كرة التنس هي بالضبط القوة اللازمة للتغلب على مقاومتها الإضافية للحركة (قصورها الذاتي الأكبر). ونتيجة لهذا التعادل المثالي بين قوة الجذب المتزايدة والقصور الذاتي المتزايد، فإن كلا الجسمين، بغض النظر عن اختلاف كتلتيهما، يكتسبان نفس معدل تغير السرعة، وهو ما نعرفه باسم “تسارع الجاذبية الأرضية”.
إقرأ أيضا:ما الحيوان الذي ينتج حليب من بين الحيوانات الاتيه؟ الدجاجه، الضفدع، القرد، الافعىوبالتالي، في بيئة مثالية تخلو من أي تأثير لمقاومة الهواء، وهو ما يُعرف علمياً بمصطلح “السقوط الحر”، ستهبط كرة التنس وكرة تنس الطاولة جنباً إلى جنب وتصلان إلى سطح الأرض في اللحظة ذاتها. إن تسارعهما نحو الأسفل يكون متطابقاً تماماً لأن زيادة قوة الجذب تُلغى تماماً بزيادة القصور الذاتي.