گروه فيزيك سازمان آموزش و پرورش خوزستان

آسانسوری که آزادانه سقوط می کند را در نظر بگیرید اجسام موجود در چنین آسانسوری بی وزن به نظر می رسد اجسامی که آزادانه سقوط می کنند نیازی به نیروی نگهدارنده ندارند. اجسام موجود در مدار هم به همین دلیل بی وزن به نظر می رسند. نیوتن شاید نخستین کسی بود که به روشنی از حرکت در مدار سخن گفت. او شکلی شبیه به شکل مقابل را در کتاب پر آوازه اش (principia) نشان می دهد این شکل نشان می دهد که چنانچه جسمی را از فراز قله ای با سرعتهای متفاوت پرتاب کنند، چه اتفاقی خواهد افتاد. نیوتن شرایط را ایده آل در نظر گرفت و از مقاومت هوا صرف نظر کرد.

می دانیم پرتابه ای که به موازات سطح زمین پرتاب می شود، به زمین خواهد افتاد این پرتابه از طریق نیروی گرانش زمین، به طرف زمین کشیده می شود اگر پرتابه با سرعت کافی پرتاب شود چیز غیر عجیبی اتفاق می افتد . هر چه سرعت پرتاب جسم بیشتر باشد جسم در فاصله ی دورتری به زمین خواهد افتاد جسمی که با سرعت به اندازه کافی زیاد پرتاب شود، به دلیل گرد بودن زمین، دیگر به زمین نخواهد گشت.برای مثال مدارD را در شکل مقابل، در نظر بگیریم نیروی گرانش مؤثر بر جسم بطور پیوسته آن را به طرف مرکز زمین می کشاند اما انحنای زمین باعث می شود که سطح زمین نیز به همان میزان انحنای مسیر جسم پایین بیاید. در این حال اگر چه جسم سقوط آزاد دارد، ولی هرگز با سطح زمین برخورد نمی کند. آنها اثر نیروی گرانش زمین بر جسم این است که مسیر آن را به صورت دایره ایی فر گرد زمین در می آورد.

یک سفینه ی ماهواره ایی هم، وقتی که در مدار زمین قرار گیرد مسیری مانندD می پیماید چنین سفینه ایی همواره در حال سقوط است این سفینه بدان علت با زمین برخورد نمی کند که سرعت اولیه ی افقی اش آن را از رسیدن به زمین باز داشته است. هر چیز ساکن در سفینه هم آزادانه در حال سقوط است اجسام موجود در سفینه هیچ گونه نیازی به نگهدارنده ندارند زیرا این اجسام برای اینکه سر جای خود بمانند باید آزادانه در حال سقوط باشند این گونه اجسام موجود در سفینه بی وزن به نظر می رسند و سر نشینان احساس بی وزنی می کنند باید تذکر داد که یک سفینه ی فضایی هنگامی که از مو تور هایش استفاده نمی کند به هر مقصدی که در حرکت باشد باز هم در حال سقوط آزاد خواهد بود.

صفحه 207-206 فیزیک مهندسی (فردریک بیوکی)