السؤال: احسب الزمن الذي يستغرقه القمر الاصطناعي بالثواني والدقائق ليكمل دورة حول الأرض ويعود إلى المدفع.
- الإجابة: يستغرق القمر الاصطناعي 5.3 × 10³ ثانية، وهو ما يعادل 88 دقيقة تقريبًا.
شرح الإجابة:
لفهم هذه النتيجة، علينا أن نتخيل الأمر كأنه تجربة فكرية عظيمة. فكرة “المدفع” هنا ترمز إلى المبدأ الأساسي لإطلاق أي جسم في مدار حول الأرض. جوهر الأمر يكمن في إعطاء الجسم سرعة أفقية هائلة لدرجة أنه بينما يسقط نحو الأرض بفعل الجاذبية، يكون قد تحرك للأمام مسافة كافية ليظل على نفس الارتفاع، فيدخل في حالة سقوط دائم حول الكوكب لا ينتهي.
وهنا يكمن المفتاح؛ إن حركة القمر الصناعي هي نتيجة توازن دقيق ومستمر بين قوتين أساسيتين. القوة الأولى هي الجاذبية الأرضية التي تسحبه باستمرار نحو مركز الكوكب، والثانية هي القوة الناتجة عن سرعته الهائلة التي تدفعه للتحرك في خط مستقيم مبتعدًا عن الأرض. عندما تتساوى هاتان القوتان، ينشأ مسار دائري ثابت يُعرف بالمدار، ويستمر الجسم المداري في الدوران دون أن يسقط أو يبتعد في الفضاء.
وبانتقالنا إلى لغة الأرقام، فإن حساب الزمن اللازم لإكمال دورة واحدة، أو ما يعرف علميًا بـ “الفترة المدارية”، يعتمد على عاملين رئيسيين: المسافة التي يقطعها القمر الصناعي وسرعته. المسافة هي ببساطة محيط دائرته المدارية، أما سرعته فتعتمد بشكل مباشر على ارتفاعه عن سطح الأرض، فكلما كان المدار أقرب، زادت قوة الجذب، وبالتالي احتاج القمر إلى سرعة أكبر للحفاظ على توازنه.
إقرأ أيضا:حل لغز أصله من طين ويعشي المساكينبالنسبة لقمر صناعي في مدار منخفض، كما هو الحال في هذا السؤال، فإن الحسابات الفيزيائية التي تأخذ في الاعتبار كتلة الأرض وقوة جاذبيتها وثابت الجذب العام، تُظهر أن الجسم يحتاج إلى التحرك بسرعة تقارب 28,000 كيلومتر في الساعة. بناءً على هذه السرعة الهائلة والمسافة التي يقطعها في دورانه حول الكوكب، نصل إلى المدة الزمنية المحسوبة.
خلاصة القول، إن الزمن المستغرق لإتمام دورة كاملة هو نتاج مباشر لهذه العلاقة الفيزيائية الدقيقة. الحسابات العلمية تعطينا قيمة تبلغ 5300 ثانية. ولجعل هذا الرقم أكثر واقعية في أذهاننا، يمكننا تحويله إلى الدقائق. بما أن كل دقيقة تحتوي على 60 ثانية، فإن قسمة 5300 على 60 تعطينا ما يقارب 88 دقيقة، وهي فترة زمنية قصيرة بشكل مذهل للدوران حول كوكبنا بأكمله.
إقرأ أيضا:عائلة الجديعي وش يرجعون