الجاذبية والمدارات – حركة الكواكب والأقمار

ماذا تعرض

يتحرك جسم في مدار لأن قوة الجاذبية نحو الجسم المركزي تغيّر اتجاه سرعته باستمرار، فيسقط نحوه دون أن يصطدم به. تحسب المحاكاة قوة الجذب بين كل جسمين F = G·m₁·m₂/r² وتحدّث المواقع والسرعات خطوة بخطوة. إذا أُوقفت الجاذبية تحرك كل جسم في خط مستقيم بسرعة ثابتة بسبب القصور الذاتي. ويتعلق الزمن الدوري بنصف قطر المدار وبكتلة الجسم المركزي (قانون كبلر الثالث: T² ∝ r³)، أما كتلة الجسم الدائر الصغيرة فتكاد لا تؤثر. والعرض بمقياس حقيقي يُظهر أن المسافات في الفضاء أكبر بكثير من أحجام الأجسام.

طريقة الاستخدام

اختر الأجسام: «الشمس – الأرض» أو «+ القمر» أو «الأرض – القمر» أو «الأرض – قمر اصطناعي». غيّر منزلق كتلة الجسم المركزي ولاحظ الزمن الدوري في سطر الحالة. اضغط «⏸ إيقاف مؤقت» ثم اسحب رأس سهم السرعة الأخضر واضغط «▶ تشغيل». ألغِ «الجاذبية مفعّلة» لترى الحركة المستقيمة، واستخدم «الشريط» لقياس المسافات، و«بمقياس حقيقي» لمقارنة الأحجام.

المعاملات القابلة للتغيير

• الأجسام الشمس – الأرض, الشمس – الأرض – القمر, الأرض – القمر, الأرض – قمر اصطناعي
• العرض نموذج (أحجام مكبّرة), بمقياس حقيقي
• كتلة الجسم المركزي (×) 0.1–10
• كتلة الجسم الدائر (×) 0.1–10
• الجاذبية مفعّلة
• متجه قوة الجاذبية
• متجه السرعة
• مسار المدار
• دوائر المسافات المرجعية
• شريط القياس

أسئلة للاستكشاف

1. ماذا يحدث للأرض لحظة إلغاء «الجاذبية مفعّلة»؟ ولماذا تتحرك في خط مستقيم؟
2. كيف يتغير الزمن الدوري للأرض عندما تضاعف كتلة الشمس؟
3. إذا زدت سرعة القمر الاصطناعي الابتدائية قليلًا، فكيف يتغير شكل مداره؟