هل وزني أقل على خط الاستواء مقارنة بالقطب الشمالي؟.. الوزن مزيج من جميع القوى واسعة النطاق وطويلة المدى على الجسم

هل وزني أقل على خط الاستواء مقارنة بالقطب الشمالي؟

نعم، وزنك أقل على خط الاستواء مقارنة بالقطب الشمالي أو الجنوبي، لكن الفرق صغير.

لاحظ أن جسمك نفسه لا يتغير.

بل إن قوة الجاذبية والقوى الأخرى هي التي تتغير كلما اقتربت من القطبين.

تتغير هذه القوى فور عودتك إلى خط العرض الأصلي. باختصار، الرحلة إلى خط الاستواء ليست برنامجًا طويل الأمد لإنقاص الوزن.

وزنك هو مزيج من جميع القوى واسعة النطاق وطويلة المدى على جسمك.

في حين أن جاذبية الأرض هي إلى حد بعيد أقوى قوة واسعة النطاق، فهي ليست القوة الوحيدة.

ما تشعر به على أنه "شيء يسحبك" هو في الواقع مجموع كل القوى وليس الجاذبية فقط.

القوى الأربعة المهيمنة واسعة النطاق وطويلة الأجل هي:

1- جاذبية الأرض.

2- جاذبية الشمس.

3- جاذبية القمر.

4- قوة الأرض الطاردة.

لاحظ أنه على الرغم من أن قوة كوريوليس الأرضية تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل الأعاصير وتيارات المحيط، نظرًا لأنها ليست قوة ثابتة، فهي لا تساهم في وزنك الإجمالي.

تظهر أيضًا قوى إضافية عند ركوب قطار الملاهي أو مصعد أو أرجوحة أو مركبة أخرى، ولكن هذه القوى عابرة، لذا فهي لا تساهم في وزنك الإجمالي طويل المدى.

أخيرًا، تكون القوى الكهرومغناطيسية والنووية إما صغيرة جدًا أو قصيرة المدى جدًا للمساهمة في وزنك الإجمالي.

لأغراضنا، نريد أن نأخذ في الاعتبار القوى التي تختلف اختلافًا كبيرًا عند خط الاستواء مقابل القطبين.

في حين أن جاذبية الشمس قوية بما يكفي لإبقائنا والأرض في المدار، فإن موضع الشمس بالنسبة إلى بقعة على خط الاستواء مقابل القطبين يتغير باستمرار.

نتيجة لذلك، بمتوسط ​​خلال أيام قليلة، فإن قوة جاذبية الشمس على بقعة على خط الاستواء هي نفس قوة جاذبية الشمس على بقعة على القطبين.

نفس الوضع ينطبق على القمر.

هذا يترك فقط جاذبية الأرض وقوة الطرد المركزي للأرض كقوتين تساهمان في اختلاف وزنك عند خط الاستواء مقابل القطبين.

كما تعلمنا في المدرسة الثانوية، فإن جاذبية الأرض ثابتة تقريبًا في جميع أنحاء سطح الأرض. لكن هذا مجرد تقريب.

إذا كانت الأرض كروية تمامًا وكانت كثافتها موحدة تمامًا، فإن قوة جاذبية الأرض ستكون ثابتة تمامًا في جميع النقاط على سطحها. لكنها ليست كذلك.

هناك ثلاثة تعقيدات رئيسية لحقل الجاذبية الأرضية.

أولا الأرض ليست كروية.

الأرض تدور، مما يجعلها تتسطح قليلاً مثل قشرة بيتزا يتم إلقاؤها وتدويرها في الهواء.

نتيجة لذلك، فإن الأرض عبارة عن كرة مفلطحة وليست كرة كاملة.

إذا كنت تقف عند مستوى سطح البحر على خط الاستواء، فأنت على بعد 6378 كم من مركز الأرض.

في المقابل، في كل قطب، أنت على بعد 6357 كم فقط من مركز الأرض.

نظرًا لأن قوة الجاذبية تضعف كلما ابتعدت عن جسم الجاذبية، فإن النقاط الموجودة على خط الاستواء تكون أبعد وتكون جاذبيتها أضعف من القطبين.

التعقيدان الآخران لحقل الجاذبية الأرضية؛ الكثافة الداخلية غير المنتظمة والتغيرات المحلية في الكتلة السطحية مثل الجبال ؛ هي عوامل صغيرة بما يكفي لإهمالها هنا.

لذلك ، بافتراض أن كتلة الأرض تقع في مركزها، يمكننا حساب قوة جاذبية الأرض عند خط الاستواء وعند القطبين.

باستخدام قانون الجاذبية لنيوتن ، نجد أن قوة جاذبية الأرض على جسمك عند خط الاستواء تساوي 9.798 م / ث 2 ضعف كتلة جسمك، بينما عند القطبين تبلغ 9.863 م / ث 2 ضعف كتلة جسمك.

تختلف قوة الطرد المركزي للأرض أيضًا باختلاف خط العرض.

قوة الطرد المركزي هي القوة الخارجية التي تشعر بها عندما تكون في إطار مرجعي دوار.

في حين أن قوة الطرد المركزي هي قوة غير أساسية ناتجة في نهاية المطاف عن القصور الذاتي للأجسام، إلا أنها حقيقية جدًا للجسم في إطار مرجعي دوار، مثل جسمك على سطح الأرض الدوارة.

تتناسب قوة الطرد المركزي مع السرعة العرضية للإطار المرجعي الدوار.

يتحرك خط الاستواء بسرعة مع دوران الأرض، لذلك لديه الكثير من قوة الطرد المركزي.

على النقيض من ذلك، فإن القطبين لا يدوران على الإطلاق ، لذلك ليس لديهم قوة طرد مركزي.

نظرًا لأن قوة الطرد المركزي تشير إلى الخارج من مركز الدوران، فإنها تميل إلى إلغاء القليل من جاذبية الأرض.

إذا لم تكن الأرض تدور، فستكون أثقل كما ستشعر بقوة الجاذبية الكاملة.

نظرًا لوجود المزيد من قوة الطرد المركزي عند خط الاستواء لإلغاء الجاذبية، يكون وزنك الإجمالي عند خط الاستواء مقابل القطبين أقل.

قوة الطرد المركزي المؤثرة على جسمك عند خط الاستواء هي 0.034 م / ث 2 ضعف كتلة جسمك.

قوة الطرد المركزي عند القطبين تساوي صفرًا.

إجمالي وزنك عند مستوى سطح البحر عند خط الاستواء (الجاذبية مطروحًا منه قوة الطرد المركزي) يساوي 9.764 م / ث 2 ضعف كتلتك، بينما وزنك 9.863 م / ث 2 ضعف كتلتك عند القطبين.

إذا استخدمنا نموذجًا أكثر دقة (مثل أخذ شكل القارات في الاعتبار)، فستكون هذه الأرقام مختلفة قليلاً، لكن النقطة الإجمالية ستكون هي نفسها: تزن حوالي 1٪ أقل عند خط الاستواء منه عند القطبين.

إذا كان وزنك 200 رطل في القطب الشمالي، فسوف تزن 198 رطلاً عند خط الاستواء.

لاحظ أننا ركزنا على خط الاستواء والقطبين باعتبارهما طرفي نقيض، ولكن نفس التأثير ينطبق على جميع خطوط العرض.

وزنك أقل بقليل في مكسيكو سيتي منه في مدينة نيويورك، حيث أن مكسيكو سيتي أقرب إلى خط الاستواء.