نیروی هیدرواستاتیک (F_H) گرانش (نیروی جو جاذبه)

نیروی هیدرواستاتیک (F_H) گرانش (نیروی جو جاذبه) محمود یوسف / گروه فیزیک – دانشگاه نایروبی، P.O.BOX 30197 نایروبی

در این مقاله علمی ،  نظریات نیوتون در خصوص جاذبه را نقض خواهیم کرد.

چکیده: حجم هوایی که در 100 کیلومتری بالای زمین گسترش می‌یابد، فشاری را روی هر چیزی در سطح صفحه زمین مسطح  ایجاد می‌کند، این فشار جو=اتمفلت AtmoFlat (معادل نجوم کروی : اتمسفرAtmosphere) برای نشان دادن عامل پشت وزن‌ها و به عنوان یک عامل مهم در بلند کردن (لیفت) هواپیما‌ها و پرندگان در علم آیرودینامیک پیشنهاد می‌شود؛ و همچنین نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جاذبه یا نیروی فشار جو (Fp) را تشکیل می‌دهد، که در اینجا پیشنهاد می‌شود تا نیرویی که سیب نیوتن را از درخت پایین آورد و اجسام و موجودات مختلف را روی سطح صفحه زمین وادار به تنظیم با فشار خودش کرد را نشان دهد. فرمول ریاضی و بزرگی نیرو به دست می‌آید؛ این مدل به عنوان جایگزینی برای قانون جاذبه نیوتن در رابطه با سیارات ارائه شده است.

کلمات کلیدی: نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جاذبه، نیروی جاذبه؛ نیروی فشار جو؛ نیروی فشار هیدرواستاتیک.

مقدمه

نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جاذبه یا نیروی فشار جو (Fp)، تعبیری متفاوت از نیرویی است که باعث می‌شود انسان‌ها و اجسام با نیروی فشار روی این سیاره پایدار و منظم شوند، از زمان گذشته تصور می‌شد که نیروی این پایداری از مرکز زمین ظاهر شده است، همانطور که اخیراً توسط نیروی جاذبه سِر آیزاک نیوتن [1] نشان داده شد، اما نیروی جاذبه یک نیروی کمتر شناخته شده در بین چهار نیروی طبیعت است [2]، عدم توضیح مکانیکی جاذبه، یکی از چالش برانگیزترین مشکلات برای کسانی بود که آن را به عنوان یک الگو پذیرفته بودند [3]، نیروی جاذبه به عنوان “نیرویی که هر دو جسم دارای جرم را جذب می‌کند” تعریف می‌شود، این نیرو جذاب است زیرا همیشه سعی می‌کند جرم‌ها را به همدیگر نزدیک کند و هرگز آن‌ها را از هم جدا نمی‌کند [4]، به دلیل عدم وجود مکانیسم شناخته شده، جاذبه عمدتاً به عنوان یک جاذب ذاتی بین هر جفت ذرات ماده تعبیر می‌شود [3]، که می‌تواند گفته فوق را توجیه کند “نیرویی که هر دو جسم دارای جرم را جذب می‌کند. ” اما قدرت فرمول، فاینمن را مجبور کرد به این نتیجه برسد که «امروزه هیچ مدلی از نظریه جاذبه به جز شکل ریاضی وجود ندارد» [1]، بر اساس این فرمول ریاضی، و طبق مکانیک نیوتنی، جاذبه، نیروی مرکزگرای مسئول مدار‌های نجومی را فراهم می‌کند [5]، اخیراً کشف شده است که ثابت G یک ثابت فیزیکی تجربی [6] دخیل در محاسبه اثرات جاذبه در قانون جاذبه جهانی سِر آیزاک نیوتن است [7] ولی در نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین [8]، یک ثابت تجربی نیست، جایی که یافته‌های زیر ظاهر شد [9] (در ادامه مطالب با فرض نجوم کروی بیان شده) :

– ثابت G، فرمول خاص خود را دارد که از حاصل‌ضرب فاصله شعاعی یک سیاره در مجذور سرعت مداری آن، تقسیم بر جرم جسم مرکزی (خورشید) تشکیل شده است، که می‌تواند مقدار کمی متفاوت برای هر سیاره حاصل کند.

– هنگامی که ثابت G در فرمول جاذبه با این فرمول جایگزین می‌شود، آن جرم مرکزی (خورشید)، یک شعاع را حذف کرده و مربع سرعت مداری را اضافه می‌کند، بنابراین فرمول جاذبه را به فرمول نیروی مرکزگرا (F_c) تبدیل می‌کند.

– بنابراین، استفاده از رقم برای ثابت G موجب حذف داخلی عناصر جاذبه و تبدیل فرمول جاذبه به نیروی مرکزگرا (F_c) شد.

– مقایسه فرمول جاذبه نیوتن با فرمول نیروی مرکزگرا (F_c) برای سیارات خورشیدی نتایجی را در محدوده 98.4204% برای زحل تا 102.0448% برای عطارد به دست می‌دهد که در صورت استفاده از ثابت G مناسب می‌تواند به 100% برسد، به این معنا که ما از فرمول نیروی مرکزگرا (Fc) برای هر محاسبه استفاده می‌کنیم.

– بر اساس این یافته‌ها به این نتیجه می‌رسیم که قانون جاذبه نیوتن اشتباه است [9].

قانون جاذبه نیوتن در طول سه قرن گذشته مورد استفاده قرار گرفته است و پیشرفت‌های بسیاری در آن دوره رخ داده است که آن‌ها فکر می‌کردند علتش نیروی جاذبه است، اما چگونه می‌توان بین نیروی جاذبه و نیروی مرکزگرا (Fe) تفاوت قائل شد؟ تنها وسیله قابل قبول اندازه‌گیری جاذبه توسط یک ابزار است، اما عدم اختراع ابزاری مناسب به معنای شکست در خلاقیت برای اختراع ابزار نیست، بلکه به معنای عدم وجود نیروی جاذبه است؛ با رسیدن به این نتیجه، چه جایگزینی وجود دارد که باعث سقوط سیب می‌شود؟

در این مقاله ما اولین مکانیسم از دو مکانیسم یعنی نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جاذبه، یا نیروی فشار جو (Fp) را پیشنهاد کردیم که فعالیت‌های داخل جو سیاره را با ثبات می‌کند و توسط یک نیروی الکترومغناطیسی (F_EM) دنبال می‌شود که سیارات و حرکت آن‌ها را در مدار‌های خاص به دور خورشید تثبیت کرده است. همه ما درمورد فشار جو و نیروی آن می‌دانیم که در رابطه با ثبات گونه‌های مختلف در این سیاره بسیار نادیده گرفته شد‌ه‌اند و این به عنوان یک پیشنهاد؛ نیازمند مطالعات بیشتری پیرامون این عامل مهم در موجودیت بشر است که نقش آن به اشتباه جا افتاده بود.

1. II. جاذبه در مقابل نیروی جو

وجود جو بر روی صفحه زمین تخت چیزی منحصر به فرد است؛ جو زمین با لایه‌هایی از گاز‌ها که معمولاً به نام هوا شناخته می‌شوند تشکیل شده است که بالای سطح زمین مسطح (=تخت=غیرکروی) ما را احاطه کرده است، جرم جو حدود 10¹⁸×5.15 کیلوگرم است که سه چهارم آن در حدود 11 کیلومتری سطح صفحه زمین قرار دارد و با افزایش ارتفاع بدون هیچ مرز مشخصی بین جو و فضای بیرونی نازک‌تر می‌شود، اما خط کارمان در 100 کیلومتری یا 1.57 درصد شعاع زمین، اغلب به عنوان مرز بین جو و فضای بیرونی استفاده می‌شود [10]، جو عمدتاً دارای 4 لایه است: تروپوفلتی (در نجوم کروی =تروپوسفری نامیده میشود) که در نزدیک سطح زمین در آن زندگی می‌کنیم. استراتوفلتی (در نجوم کروی معادل=استراتوسفری) که لایه اوزون را در خود جای داده است از 12 تا 50 کیلومتر گسترده است. مزوفلت (در نجوم کروی مزوسفر نامیده میشود)، یک لایه سردتر و با چگالی کمتر حدود 0.1٪ از جو از 50 تا 80 کیلومتر گسترده است و ترموفلت(در نجوم کروی ترموسفر نامیده میشود)، لایه بالایی از 80 تا 700 کیلومتر، جایی که هوا گرم است اما بسیار نازک (رقیق) است [11]، لایه پنجم به نام اگزوفلت (در نجوم کروی اگزوسفر نامیده میشود) 700 تا 10000 کیلومتر گسترش یافته است [10]، –

کروی گرایان ادعا می کنند که :  بسیاری از اجرام نجومی دارای جو هستند، این‌ها شامل مشتری، زحل، اورانوس و نپتون و همچنین مریخ، زهره می شود، چندین قمر و اجسام دیگر نیز دارای جو هستند، مانند دنباله دار‌ها و خورشید [12] یا 8 سیاره و بیش از 160 قمر در منظومه شمسی همگی دارای جو هستند [13]،

در نجوم کروی (خورشید مرکزی) گفته میشود که اجزای اصلی جو زمین، نیتروژن (78.084٪)، اکسیژن (20.946٪)، آرگون (0.9340٪) و دی اکسید کربن (0.04٪) و آب هستند. بخار آب تقریباً 0.25 درصد از جو را تشکیل می‌دهد [10]، طبق ادعاها جو زمین، زهره و مریخ عمدتاً در نتیجه انتشار گاز‌های آتشفشانی تشکیل شده‌اند، که این تکامل این گاز‌ها در هر سیاره متفاوت بوده است [13]. همچنین ادعا میشود که زمین تنها سیاره‌ای است که جو مناسبی برای حیاتی شناخته شده است دارد [10]، اجرام نجومی زمانی جو را حفظ می‌کنند که سرعت فرار آن‌ها به طور قابل توجهی بزرگتر از میانگین سرعت مولکولی گاز‌های موجود در جو باشد [13]، که این ها  نشان می‌دهد وجود جو هیچ ربطی به جاذبه ندارد.

شکل 1. نمودار فشار جو در مقابل ارتفاع [19]، که در آن هواپیما در ارتفاع 12000 متری با فشار جو حدود 30 کیلو پاسکال احاطه شده است [19]، برای محافظت و آسایش مسافران، بدنه هواپیما تا 101.325 کیلو پاسکال تحت فشار قرار می‌گیرد [20]، اما اگر یک پنجره شکسته شود، مسافران و اشیاء نزدیک آن با نیرویی معادل 0.5 تن به بیرون پرت می‌شوند [21]، تا زمانی که کابین داخلی تثبیت شود.

وجود جو به صورت لایه‌هایی از گاز‌ها نشان‌دهنده یک وزن سنگین بر روی اجسام مختلف روی سطح صاف صفحه زمین است که به این وزن فشار جو گفته می‌شود، گاهی اوقات فشار هوا نیز نامیده می‌شود، این فشار داخل محدوده جو زمین است. در اکثر شرایط فشار جو با فشار هیدرواستاتیک ناشی از وزن هوا در بالای نقطه اندازه ‌گیری تقریب نزدیکی دارد [14]. تصور می‌شود که فشار جو ناشی از جاذبه جو صفحه  بر روی گاز‌های جو بالای سطح است و به‌عنوان تابعی از جرم سیاره، شعاع سطح و مقدار گاز و توزیع عمودی آن در جو است. [15،16]، فشار جو از طریق اثرات محلی مانند سرعت باد، تغییرات چگالی ناشی از دما و تغییرات در ترکیب تغییر می‌کند[14].

فشار از سطح زمین تا بالای مزوفلت(معادل این کلمه در نجوم کروی=مزوسفر) به آرامی تغییر می‌کند، اگرچه فشار با آب و هوا تغییر می‌کند، ناسا شرایط را برای تمام نقاط زمین در تمام طول سال به طور میانگین محاسبه کرده است، که متوجه شده است با افزایش ارتفاع، فشار جو کاهش می‌یابد، می‌توان فشار جو را در یک ارتفاع معین محاسبه کرد [17]، بنابراین با افزایش ارتفاع، جرم جو پوشاننده کمتری وجود دارد، به طوری که با افزایش ارتفاع، فشار جو=اتمفلت (معادل نجوم کروی=اتمسفر) کاهش می‌یابد [14].

در سال 1640، اواجلیستا توریچلی کشف کرد که هوا دارای وزن است، هنگام آزمایش با اندازه‌گیری جیوه، او متوجه شد که هوا بر جیوه فشار وارد می‌کند [18]، بنابراین ستون متوسطی از ​​هوا با سطح مقطع 1 سانتی‌متر مربع (²cm)، اندازه‌گیری‌شده از سطح میانگین ​​(متوسط) دریا تا بالای جو زمین، دارای جرمی در حدود 1.03 کیلوگرم است که با دستیابی نیرو، فشار در واحد مساحت سطح، با واحد SI پاسکال (1 پاسکال = 1 نیوتن بر متر مربع، ) اندازه‌گیری می‌شود ]14[.

شکل 2. اگر جاذبه وجود داشته باشد، هواپیما در (A) باید با نیروی جاذبه (F_G) زمین و نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جو مواجه شود، در حالی که (B) قدرت مانور بالای سه عقاب را نشان می‌دهد [22].

شکل 1 نمودار فشار جو (بر حسب کیلو پاسکال) را در مقابل ارتفاع از سطح دریا برحسب متر، بر اساس معادله کتابچه راهنمای CRC، دمای 15 درجه و رطوبت نسبی 0٪ را نشان می‌دهد [19]، انسان روی سطح قرار می‌گیرد، در حالی که هواپیما در ارتفاع 12000 متری (40000 فوتی) قرار می‌گیرد، انسان برای زندگی روی سطح سیاره حالت طبیعی دارد، در حالی که ستونی از هوا که 100 کیلومتر تا مرز فضا امتداد دارد در معرض خطر قرار می‌گیرد. همانطور که توسط ستون قرمز که از انسان تا ارتفاعی که هواپیما در حال پرواز است، نشان داده شده است. میزان فشاری که هر فرد توسط این ستون از هوا متحمل می‌شود به سطحی که بر روی آن می‌افتد بستگی دارد، انسان و گونه‌های زنده دیگر با این وزن و نیرو سازگار شده‌اند، به همین دلیل است که زنده ماندن برای مسافران هواپیما در ارتفاع بالاتر از 3000 متر (10000 فوت) از سطح دریا بدون تحت فشار قرار دادن کابین بسیار دشوار است، برای محافظت از خدمه و مسافران از خطر، تعدادی از مشکلات فیزیولوژیکی ناشی از فشار کم خارج از کابین به‌وجود می‌آید، در حالی که فشار هوا بالای آن ارتفاع بسیار کم است. ، اکسیژن کم می‌تواند باعث هیپوکسی (کم اکسیژنی) شود، که تنش اکسیژن آلوئولی را در ریه‌ها و متعاقباً در مغز کاهش می‌دهد، که منجر به کندی فکر، تاری دید، از دست دادن هوشیاری و در نهایت مرگ می‌شود. بیماری ارتفاع شامل بیماری کاهش فشار و باروتروما است. در همین حال، برای جلوگیری از آسیب به کالا‌های حساس به فشار که ممکن است در اثر فشار مجدد نشت، منبسط، ترکیدن یا له شوند [20]، فشار به انبار بار نیز لازم است، متخصص ناسا بیان کرد که “حدود 100 ثانیه برای فشار لازم است، اگر از طریق یک سوراخ تقریباً 30 سانتی‌متری در بدنه یک بوئینگ 747 یکسان شود، همانطور که در شکل 2-A نشان داده شده است، کسی که در کنار سوراخ نشسته باشد، نیم تن نیرو خواهد داشت که آن‌ها را در جهت سوراخ می‌کشد. ” [21]، همانطور که در شکل 2-A نشان داده شده است. در ارتفاع 12000 متری، هواپیما تحت فشار نیروی هیدرواستاتیک پایین (F_H) در بالا و نیروی جاذبه (F_G) از پایین کشیده می‌شود، در حالی که مسافران تحت تأثیر نیم تن نیرو قرار می‌گیرند، در این مورد جاذبه باید نقش بیشتری داشته باشد اگر وجود دارد! نیروی هیدرواستاتیک (F_H)، در آن ارتفاع حداقل است و نیروی نیم تنی به سمت سوراخ کشیده می‌شود [21]. آن نسبت به ارتفاع خارجی است، تفاوت در هنگام پایین آمدن به سمت زمین کاهش می‌یابد، جایی که ما حالت عادی را احساس می‌کنیم اما نیرویی که آن‌جا وجود دارد ما را به سمت پایین می‌کشد. اگر چنین نیروی عظیمی وجود داشته باشد، پس چه تأثیراتی می‌تواند بر انسان، گیاهان و موادی که در این زمین وجود دارد بگذارد؟ اما همانطور که در شکل 2-A نشان داده شده است، یکی از دو نیروی مؤثر بر هواپیما وجود دارد، جاذبه و فشار جو، اما کدام یک از آن‌ها واقعاً درست است؟

شکل 3. تعادل وزن: در شکل (A) وزن ستون جو هوا، با فشار دادن ترازو فنری، و کالیبره شدن صفر خوانده می‌شود، در حالی که در (B) ترازوی تعادل، دو ستون از هوا را که روی هر دو کفه ترازو قرار دارند متعادل می‌کند.

شکل 3، دو نوع ترازو، فنری و تعادلی را نشان می‌دهد، ستونی از هوا که وزن جوی 1.03 کیلوگرم را بر روی هر 1 سانتی‌متر مربع (سانتی‌متر مکعب) اعمال می‌کند، روی ترازو فنری قرار می‌گیرد، که به‌صورت کالیبره عدد صفر را بخواند. هر آیتم اندازه‌گیری شده به آن ستون اضافه می‌شود، در حالی که دو ستونی که بر روی دو ترازو قرار می‌گیرند، تعادل لازم را ایجاد می‌کنند، هر وزنی با جرم‌های استاندارد در کفه دیگر مقایسه می‌شود. اما از آنجایی که وزن یک جسم به مقدار نیروی وارد بر جسم مربوط می‌شود، چه به دلیل جاذبه یا ناشی از نیروی واکنشی که آن را در جای خود نگه می‌دارد [23]، پس این وزن به وزن موجود فشار جو اضافه می‌شود. مانند شکل 3-B; از این رو سؤال مطرح شده توسط شکل 3; چه چیزی باعث وزن، جاذبه یا فشار جو می‌شود؟ ما هرگز جاذبه را احساس نکردیم، در حالی که می‌توانیم وجود فشار جو را در همه جا احساس کنیم! از آنجایی که فشار، نیروی اندازه‌گیری در واحد مساحت سطح است [14]، بنابراین این رابطه منطقی است تا جاذبه، پس چرا چنین عامل مهمی که ما را در این محیط راحت تحت فشار قرار می‌دهد و حفظ می‌کند، هرگز به عنوان نیروی پایداری لحاظ نشد و نیز نادیده گرفته شد و با نیرو‌های دیگر ادغام نشد. درصورتی‌که می‌تواند عامل نیروی حفظ ثبات در این سیاره باشد؟

انسان‌ها به دلیل شناور بودنشان در هوا موفق به ساخت وسایل نقلیه سبک‌تر از وسایل نقلیه هوایی شده‌اند مانند هواپیمای نشان داده شده در شکل 1، که از زمین بلند می‌شوند و پرواز می‌کنند [24]. اما مکانیسمی که به آن امکان می‌دهد به آن ارتفاع برسد چیست؟ برکدام یک از دو نیروی نشان داده شده در شکل 2-A غلبه می‌کند، نیروی هیدرواستاتیک (F)، یا نیروی جاذبه؟ از آنجایی که پرواز فرآیندی است که طی آن یک جسم در جو (یا فراتر از آن) با ایجاد لیفت آیرودینامیک مرتبط با رانش پیشرانه، از نظر هواشناسی با استفاده از شناوری، یا با حرکت بالستیک حرکت می‌کند [24]، و این پرواز به چگالی یک شی نسبی نسبت به هوا بستگی دارد. اگر چگالی جسمی کمتر از هوا باشد، شناور است و قادر است بدون صرف انرژی در هوا شناور شود [24]. آئروستات نمونه‌ای از چنین سیستمی است که عمدتاً از طریق استفاده از شناور برای دادن چگالی کلی یک هواپیما در هوا باقی می‌ماند. این‌ها شامل بالون‌های آزاد، سفینه‌های هوایی، و بالن‌های لنگردار هستند، جزء ساختاری اصلی آئروستات پوشش آن است، پوسته‌ای سبک وزن که حجمی از گاز بالابر را برای ایجاد شناوری در بر می‌گیرد، که اجزای دیگر به آن متصل می‌شوند [24]. شکل 4-A چهار نیروی اصلی مربوط به پرواز را نشان می‌دهد که عبارتند از: رانش پیشرانه، لیفت ایجاد شده توسط واکنش به جریان هوا، درگ ایجاد شده توسط اصطکاک آیرودینامیک، وزن ایجاد شده توسط جاذبه و شناور، برای پرواز سبک‌تر از هوا، این نیرو‌ها باید برای انجام پرواز پایدار متعادل باشند [25]، مشابه با مقیاس‌های شکل 3، فشار جو در حال برخورد با ناحیه بالایی هواپیما نشان داده شده در شکل 4-A، یک عامل لحاظ نشده است، و وزن ناشی از جاذبه در نظر گرفته می‌شود. اما می‌دانیم که ستونی از هوا که در ارتفاع 100 کیلومتری امتداد دارد نیز وجود دارد و به هر سانتی‌متر مربع هواپیما با 1.03 کیلوگرم برخورد می‌کند [14]، لذا آنچه باعث این وزن می‌شود، جاذبه است که ما حتی از وجود آن اطلاع نداریم، به جز فرمولی که اشتباه بودن آن ثابت شده است؟ [9]، بنابراین پیشنهاد می‌کنیم که نیروی وزنی که هواپیما در شکل 4-A با آن مواجه می‌شود، نیروی جو است، که در آن وزن از طریق فشار جو و شناور ایجاد می‌شود، همچنین قابلیت مانور دینامیکی و بالای عقاب‌ها در شکل 2 نشان داده شده‌اند. [22]، و نحوه بلند شدن (لیفت) هواپیما همانطور که در شکل 4-B نشان داده شده است، این را ثابت می‌کند، که بال‌های هواپیما به گونه‌ای شکل می‌گیرند تا هوا را سریعتر روی بال حرکت دهند، وقتی هوا سریعتر حرکت می‌کند، فشار هوا در این نقاط کاهش می‌یابد. بنابراین فشار روی بالای بال کمتر از فشار روی پایین بال است، اختلاف فشار، نیرویی بر روی بال ایجاد می‌کند که بال را همراه با بار، همانطور که در شکل 4-B نشان داده شده است، به سمت هوا بالا می‌برد [18]، بنابراین، لیفت آیرودینامیک، ایجاد شده توسط حرکت یک جسم آیرودینامیکی (بال) در هوا، به دلیل شکل و زاویه آن، هوا را منحرف می‌کند [24]، از این رو انحراف هوا فشار کم در بالا و فشار زیاد در پایین بال ایجاد می‌کند که باعث بلند شدن هواپیما می‌شود، بنابراین، لیفت ترفندی است که در فشار هوا روی بدنه بالا، با ایجاد عدم تعادل نیرو‌های موجود در خط در امتداد بال ایجاد می‌شود، همانطور که در شکل 4-B نشان داده شده است، از این رو بال در هنگام بلندشدن، در حین کروز (بلند شدن) در ارتفاعات بالاتر، مانند یک تکیه گاه می‌شود. هواپیما در فشار هوای پایین از اینسو به آنسو حرکت می‌کند، در حالی که هنگام کروز در ارتفاع پایین‌تر، مقاومت فشار هوا بسیار بالا است و مرتبط با افزایش مصرف سوخت است [26]، که در آن هواپیما‌های تجاری معمولاً بین 10 کیلومتر (33000 فوت) تا 13 کیلومتر (43000 فوت) حرکت می‌کنند، جایی که هوای نازک‌تر (رقیق‌تر) مصرف سوخت را بهبود می‌بخشد [10]، و از آنجایی که وزن همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، باری است که در اثر فشار جو روی یک اجسام ایجاد می‌شود، پس برای پرواز مستقیم و همسطح پایدار، لیفت باید برابر و مخالف با وزن (فشار) باشد[24]، از این رو همانطور که در شکل 4-B نشان داده شده است، چگونه با فشار جو مقابله می‌کند، این همچنین نقش حفره‌های فشار کم و زیاد هوا را در ناپایدارکردن ارتفاع هواپیما‌ها توضیح می‌دهد

شکل 4.(الف) چهار نیروی مربوط به پرواز، رانش، لیفت، درگ و وزن را نشان می‌دهد [24] وزن به‌صورت نیروی ناشی از فشار جو دوباره تفسیر می‌شود، با تحت فشار قرارگرفتن هواپیما، نقش نیروی لیفت برای تغییر نیروی فشار به حالت شناوری است. در حالی که در (B) یک شبیه‌سازی رایانه‌ای که نشان می‌دهد چگونه دینامیک بال‌ها باعث لیفت می‌شود، جایی که فشار پایین‌تری در بالای بال ایجاد می‌شود، که مرتبط با فشار بالا در زیر بال است که لیفت حاصل می‌شود [18]، این مکانیسم نشان‌دهنده تبدیل وزن نیروی جو به وضعیت شناوری است.

نیروی هیدرواستاتیک (𝐅𝐇)

ویلئام استوکلی= جزئیات سیب نیوتن را شرح داد، حکایت نیوتن برای او اینگونه بود: «چرا باید آن سیب همیشه عمود بر زمین فرود آید؟» و افزود: «چرا نباید به طرفین یا به سمت بالا برود؟» نیوتون گمان کرد و گفت: مطمئناً دلیل آن این است که زمین آن را می‌کشد که باید در ماده، نیروی کششی وجود داشته باشد، و مجموع قدرت کشش در ماده زمین باید در مرکز زمین باشد، نه در هیچ سمتی از زمین. ” بنابراین آیا این سیب عمود بر مرکز می‌افتد؟” اگر ماده باشد آن‌گاه ماده را به این ترتیب می‌کشد، باید متناسب با مقدار آن باشد. بنابراین سیب زمین را می‌کشد، همانطور که زمین سیب را به پایین می‌کشد. ” [27]، به این ترتیب است که او جاذبه را بدست آورد که با جرم کل زمین، یعنی نیروی جاذبه [28] ارائه میشود، سیب او در شکل 5-A نشان داده شده است، کشش توسط نیروی جاذبه، از طریق معادله زیر داده می‌شود،

جایی که، 𝑚1 جرم اول (کره تخیلی زمین)،  جرم دوم (سیب)، r فاصله بین دو جرم است، ثابت جاذبه (گرانش) برابر است که در هیچ منبعی هیچ کجا گفته نشده که G چطور به دست آمده و هیچ فرمولی ندارد!!!. اگر جرم یک سیب 70 و 100 گرم باشد، جرم کره تخیلی زمین 10²⁴×5.97، شعاع کره تخیلی زمین، r = 6371000 متر است، نتایج این دو سیب در جدول 1 نشان داده شده است. اما از آنجاییکه ثابت جاذبه G دارای فرمولی است که وقتی در معادله (1) جایگزین شود آن‌گاه معادله زیر را می‌دهد [9]

پس از حل معادله (2)، ماهیت واقعی دینامیک داخلی فرمول گرانشی ارائه شده توسط معادله. (1)، پدید آمد به عنوان

بنابراین، نتیجه به‌دست آمده از معادله (3)، همان نتایج معادله (1) است، که این فرمول نیروی مرکزگرا (F_c) است، بنابراین قانون جاذبه نیوتن و نتایج برای دو نیروی ارائه شده در جدول 1 نیز اشتباه است! [9]، زیرا دو سیب دارای نیروی مرکزگرا (F_c) هستند، برای سیب‌هایی که در یک مدار فرضی در سطح زمین می‌چرخند!

شکل 5. چرا و چطور یک سیب به پایین می‌افتد؟ آیا این به دلیل کشش نیروی جاذبه نیوتنی (F_G) نشان داده شده در (A)، یا به دلیل نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جاذبه، (یا نیروی فشار جو (Fp))، نشان داده شده در (B) است؟ شما روزانه فشار را تجربه می‌کنید، اما آیا کسی می‌داند جاذبه چیست؟

همانطور که به این نتیجه رسیدیم که قانون جاذبه نیوتن به طور کامل اشتباه است! [9]، سؤالات فوق توسط نیوتن پرسیده شد که “چرا آن سیب همیشه باید عمود بر زمین فرود آید؟” و “چرا نباید به طرفین یا به سمت بالا برود؟ ” [27]، پاسخ درستی به این‌ها داده نشده است، آنچه در زیر آمده است این است که ما چه چیزی را درک کردیم که سیب را به سمت پایین آورد.

شکل 5-B، سیبی مانند سیب نیوتن را نشان می‌دهد، اما تحت نیروی هیدرواستاتیک (F) جاذبه یا نیروی فشار جو (Fp) قرار دارد، از این رو پرسیدیم که علت سقوط سیب از درخت چیست؟ آیا جاذبه در شکل 5-A نشان داده شده است، یا چیزی است که انسان‌ها در این سیاره روزانه در معرض آن قرار می‌گیرند که در شکل 1 نشان داده شده است، یا تعادل حاصل‌شده از مقیاس نشان داده شده در شکل 3-B که فشار جو است؟

یک سیب روی درختش، به طور مداوم تحت یک نیرو از بین دو نیروی نشان داده شده در شکل 5 قرار می‌گیرد، اما چه اتفاقی برای سیب افتاد و چگونه به حالتی رسید که در آن آماده سقوط از درخت شد؟

مطالعه‌ای که توسط دانشگاه ایالتی میشیگان انجام شد نشان داد که وقتی سیب‌ها شروع به رسیدن می‌کنند، مقادیر زیادی اتیلن، هورمون رسیدن، تولید می‌کنند. اتیلن باعث نرم شدن میوه‌ها و تشکیل یک لایه جداکننده در ساقه می‌شود. اتیلن باعث افزایش تولید آنزیم‌هایی می‌شود که دیواره‌های سلولی را تجزیه می‌کنند و قند‌های پیچیده‌ای که دیواره‌های سلولی را در ناحیه جداکننده ساقه کنار هم نگه می‌دارند. همانطور که این مواد چسبناک تجزیه می‌شوند، میوه را تنها با رشته‌های آوندی متصل می‌کنند که به راحتی شکسته می‌شوند [29]، زیرا همانطور که گفته شد ، اجرام نجومی زمانی که سرعت فرار آن‌ها به طور قابل توجهی بزرگتر از سرعت متوسط ​​مولکولی باشد، جو را حفظ می‌کنند. گاز‌های موجود در جو [13]، و از آنجایی که هوا یک ماده فیزیکی است که دارای وزن است و مولکول‌ها دائماً در حال حرکت هستند، فشار هوا را با نیرویی ایجاد می‌کند که بادبادک‌ها و بالون‌ها را بالا و پایین می‌برد [18]. از این رو سیب نشان داده شده در شکل 5-B به طور مداوم تحت فشار جو قرار می‌گیرد، لذا لحظه‌ای می‌رسد که رشته‌های آوندی که سیب را به هم متصل می‌کنند نمی‌توانند نیروی فشار جو را که دائماً تحت تأثیر آن قرار می‌گیرد تحمل کنند، بنابراین به سمت پایین می‌افتد؛ و از آنجایی که یک غواص در عمق 10.3 متری زیر آب فشاری حدود 2 اتمفلت (=جو— معادل در نجوم کروی : اتمسفر) (1 اتمفلت هوا به اضافه 1 اتمفلت آب) را تجربه می‌کند [14]، و غواصی محافظت نشده در اعماق اقیانوس می‌تواند به بدن انسان آسیب بزند، بنابراین این نیرو باعث سقوط سیب می‌شود و اینکه نگه داشتن اجسام روی سطح صفحه مسطح زمین  کار نیروی هیدرواستاتیک (F) جاذبه یا در تعریف دقیق تر کار همان نیروی فشار جو (Fp) است.

نیروی هیدرواستاتیک (F)، در واحد سطح، با واحد‌های SI پاسکال (1 پاسکال = 1 نیوتن بر متر مربع، ) اندازه گیری می‌شود [14]، و می‌توانیم این رابطه را به‌صورت زیر بیان کنیم،

جایی که، 𝐹𝐻 نیروی هیدرواستاتیک در نیوتن، A مساحت بر حسب m2، و P فشار بر حسب پاسکال است، بنابراین از این رابطه، نیرو برابر است با

از آنجایی که به طور متوسط، یک ستون هوا با سطح مقطع 1 سانتی متر مربع (سانتی متر مربع) که از میانگین (متوسط) سطح دریا تا بالای جو زمین اندازه گیری می شود، جرمی در حدود 1.03 کیلوگرم دارد [14]، را می توان به صورت بیان کرد:

فشار هوا در سطح دریا 1.013 × 105 نیوتن بر متر مربع (101 کیلو پاسکال، کیلو پاسکال) است [14]، بنابراین نیرو به صورت بیان می شود:

اگر نیرو مشخص باشد، مساحت ناشی از چنین نیرویی برابر است با:

بازگشت به شکل 5-B، نیروی هیدرواستاتیک (𝐹𝐻)، ارائه شده توسط معادله. (7) در لحظه ای که سیب شروع به رشد کرد و شکل گرد به خود گرفت، نیرویی از فشار اتمسفر بر روی سیب وارد کرد، اما هنگامی که مواد چسب مانند شکسته می شوند و میوه را تنها با رشته های آوندی که به راحتی به هم متصل می شوند، باقی می گذارند. شکسته شده [29]، این مرحله ای است که FH > از رشته های آوندی باعث اتصال سیب به درخت می شود و از آنجایی که دو سیب با قطرهای 7 و 8 سانتی متر (معادل 70 و 100 گرم تخمین زده شده) گرفته می شود، بنابراین مساحت تحت نیروی هیدرواستاتیک نیمی از مساحت کره با شعاع معادل 3.5 و 4 سانتی متر است، بنابراین سطح سطح A = 4πr^2/2 است، بنابراین نیروی هیدرواستاتیک (𝐹𝐻 ) روی سیب به صورت :

نتیجه به دست آمده در جدول. 1، با استفاده از معادله (9)، از نظر قدر بسیار زیاد است، که نشان دهنده تناسب گمشده بین نیروی در فشار و مرتبه های بزرگی نیروهای شناخته شده است [30]. و از آنجایی که منشأ جو فشار است نه نیرو و ضرب فشار وارد بر ناحیه منجر به این نیرو شده است، اما بزرگی فیزیکی نیرو نسبت به فشار به خوبی توضیح داده نشده است و از آنجایی که وزن یک سیب متوسط 1 نیوتن است [30]، و مرتبه قدر فشار [31] سقوط سیب را با فشار مرتبط نمی کند، بنابراین معادله. (9) برای به دست آوردن فرمول زیر اصلاح شده است:

بنابراین، از معادله (7) و معادله (10)، فرمول کلی برای نیروی هیدرواستاتیک (𝐹𝐻 ) در سطح دریا، توسط:

با افزایش ارتفاع، فشار اتمسفر کاهش می یابد، می توان فشار اتمسفر را در یک ارتفاع معین محاسبه کرد [17]، بنابراین، فرمول کلی نیروی هیدرواستاتیک (𝐹𝐻)، با:

جدول. 1. مقایسه بین نیروی گرانش ( .kg-1، جرم زمین 5.97×1024 است، شعاع زمین (𝑟𝐸 ) = 6،371،000 متر، دو نتیجه برای نیروی هیدرواستاتیک (𝐹𝐻) به دست می آید، که در آن 𝐹𝐻−1 با استفاده از معادله. (9)، در حالی که 𝐹𝐻−2 با استفاده از معادله پاسخ صحیح است. (10).

1. IV. نتایج و بحث

•  بر اساس این یافته، نیروی جاذبه نیوتن (FG)، کشف شد تا شکل اندکی تحریف شده از نیروی مرکزگرا (Fc) را نشان دهد، و از نظر تئوری یا فیزیکی به قانون جاذبه نیوتن ربطی ندارد [9].
•  و اینکه نیروی مرکزگرا (Fc) از فرمول جاذبه مشتق شده و با معادله (3) داده شده است. بنابراین نیروی محاسبه شده روی سیب نیوتن، فقط یک نیروی مرکزگرا (F) است که برای گردش در شعاع  کره تخیلی زمین به دست می‌آید. چنین نیرویی که توسط معادله (1) داده شده است، نیروی جاذبه‌ای نیست که نیوتن تصور کرده است و دانشمندان در قرون گذشته با اطمینان آن را تضمین کرده‌اند.
• – بنابراین، نیاز به یک مکانیسم جایگزین برای توضیح علت سقوط سیب وجود دارد.
•  – فشار اتمسفری عامل مهمی است که محیط صفحه زمین مسطح را بر خلاف سیارات منظومه شمسی در نجوم دروغین کروی برای زندگی مناسب می‌کند.
• – جو متشکل از چندین لایه گاز تا 100 کیلومتر گسترش یافته و فشار جو را تحمیل می‌کند که نشان‌دهنده نیروی هیدرواستاتیک (F) جاذبه یا نیروی فشار جو (Fp) در هر مساحت یا هر جسم روی سطح یا در سطحی در محیط زمین است. نیرو در سطح دریا قوی‌ترین است و با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد [10].
•  جهت نیروی هیدرواستاتیک (F) یا نیروی فشار جو (Fp) در هر جسمی به‌طور مستقیم به سمت پایین صفحه مسطح زمین است.
•  اگرچه اواجلیستا توریچلی در سال 1640 پس از انجام آزمایشات فشار با جیوه [18] متوجه شد که هوا دارای وزن است، و هم دوره نیوتن بود که کتاب خود را در سال 1686 منتشر کرد [7]، اما جاذبه نیوتن نمی‌توانست اجازه دهد تا رابطه بین فشار جو و سقوط سیب برقرار شود.
•  – تصور بر این بود که یک سفینه هوایی به این دلیل پرواز می‌کند که نیروی رو به بالا، از جابجایی هوا، برابر یا بیشتر از نیروی جاذبه است [32]، اما در واقع زمانی که نیروی رو به بالا، از جابجایی هوا، برابر یا بیشتر از نیروی هیدرواستاتیک (F) یا نیروی فشار جو (Fp) باشد، سفینه هوایی پرواز می‌کند.
•  هواپیمای تحت فشار، به معنای بازگرداندن ستون هوای 100 کیلومتری نشان داده شده در شکل 1، به مسافران داخل هواپیما، به معنای عادی‌سازی شرایط برای مسافران در محیط با فشار است، اگرچه ارتفاع فقط 100 کیلومتر است، اما شرایط تحت فشار قرار می‌گیرد.
• – اگر نیروی جاذبه وجود داشته باشد، باید برای مقابله با نیروی فشار در ارتفاع تنها 100 کیلومتری، نیروی جاذبه برابر یا بیشتر باشد، در عوض این نیروی جاذبه تمایل به پرت کردن فرد از هواپیما دارد.
• – نیروی هیدرواستاتیک (F)، با تبدیل فرمول شناخته شده P1 = FR به دست می‌آید
• – با استفاده از این فرمول برای دستیابی به نیروی هیدرواستاتیک (F_H) یا نیروی فشار جو (Fp)، سیب در نیمه بالایی کره خود تحت تأثیر این نیرو قرار می‌گیرد، جایی که با نیرو برهمکنش می‌کند.
• – بزرگی نیروی هیدرواستاتیک (F) بزرگتر از 1000 است، بنابراین تناسب بین نیرو در فشار و بزرگی نیرو‌های دیگر [30] انجام می‌شود و نیرویی با بزرگی N1.0265002817150426716111391226029 برای سیب با قطر cm8 به دست می‌آید.
•  – بزرگی نیروی هیدرواستاتیک (F) که باعث سقوط سیب می‌شود برای دو مورد فوق در جدول 1 به دست آمده است.
• – به عنوان یک پیشنهاد، بزرگی نیروی هیدرواستاتیک (F_H) نیاز به بررسی دارد و کار‌های تجربی بیشتری می‌تواند اعتبار فرضیه را تعیین کند.
• – از نیروی هیدرواستاتیک (F_H) جاذبه، نیرو‌ها در سطح دریا قوی‌تر از ارتفاعات بالا هستند.
•  از نقطه‌نظر بالا، سیب‌ها و میوه‌هایی که در مزارع در سطح دریا کاشته می‌شوند، نسبت به آن‌هایی که در ارتفاعات کاشته می‌شوند، به آسانی سقوط می‌کنند.

نتیجه

فشار جو ساختار مهمی در صفحه  زمین  تخت ما هست ، فشار جو محیطی را ایجاد کرده است که زندگی را بر روی زمین آسان می‌کند، همچنین دارای فشار و نیروی هیدرواستاتیک جاذبه (F_H) یا نیروی فشار جو (Fp) است که بر روی هر جسمی در سطح صفحه مسطح زمین  تأثیر می‌گذارد، جهت نیرو به سمت پایین صفحه زمین هدایت می‌شود. دینامیک هوای ایجاد شده توسط بال هواپیما باعث ایجاد فشار کم در بالا و فشار زیاد در پایین می‌شود که این امکان را می‌دهد سنگین‌تر از هوا جریان داشته باشد، زیرا این عملیات با نیروی هیدرواستاتیک (F) مقابله می‌کند، بنابراین این نیرو در فشار جو است نه جاذبه که باعث سقوط سیب نیوتن می‌شود، فرمولی با نیروی هیدرواستاتیک (F) و مثالی از نیروی وارد بر سیب حاصل می‌شود.

منابع

[1]. R Feynman, The Character of Physical Law, The M.I.T. Press, Massachusetts, 1965.
[2]. D DeYoung, Gravity The Mystery Force, Creation.com, http://creation.com/gravity-the-mystry-force
[3]. T S Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions, INTERNATIONAL ENCYCLOPEDIA of UNIFIED SCIENCE, VOLUMES
I AND II • FOUNDATIONS OF THE UNITY OF SCIENCE VOLUME II • NUMBER 2, 1970
[4]. study.com, Gravitational Force Definition, study.com, https://study.com/academy/lesson/gravitational-force-definition-equation-
examples.html
[5]. Wikipedia, Centripetal Force, the free encyclopedia, 2018., https://en.wikipedia.org/wiki/Centripetal_force
[6]. Wikipedia, Gravitational constant, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_constant
[7]. Wikipedia, Gravity, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity
[8]. Wikipedia, General relativity, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/General_relativity
[9]. M E Yousif, “Newton‟s Gravitation Law is Wrong!” IOSR J. of Appl Phys (IOSR-JAP), e-ISSN: 2278-4861.Volume 10, Issue 4
Ver. I, 34-38, DOI: 10.9790/4861 – 100401 3438, 2018.
[10]. Wikipedia, Atmosphere of Earth, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Earth
[11]. Structure of the Atmosphere, NC State University, https://climate.ncsu.edu/edu/Structure
[12]. Wikipedia, Extraterrestrial atmosphere, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Extraterrestrial_atmosphere
[13]. Britannica, The atmospheres of other planets, https://www.britannica.com/science/atmosphere/The-atmospheres-of-other-planets
[14]. Wikipedia, Atmospheric pressure, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_pressure
[15]. National Geographic, “atmospheric pressure (encyclopedic entry)”, Retrieved 28 February 2018.
[16]. Department of Physics, “Q & A: Pressure – Gravity Matters?”. University of Illinois Urbana-Champaign. Retrieved 28 February
2018.
[17]. Portland State Aerospace Society, A quick derivation relating altitude to air pressure Archived 2011-09-28 at the Wayback
Machine, accessed 05032011, 2004.
[18]. NASA, Dynamics of Flight, https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/UEET/StudentSite/dynamicsofflight.html
[19]. Wikipedia, Atmospheric Pressure vs. Altitude.png, the free encyclopedia, 2018.https://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric
Pressure_vs._Altitude.png
[20]. Wikipedia Cabin pressurization, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Cabin_pressurization
[21]. Wikipedia, Uncontrolled decompression, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Uncontrolled_decompression
[22]. Jim Flowers, harassment, The Eagles of Conowingo, Birds and Blooms. 2017 https://birdsandblooms.me/category/birds/
[23]. Wikipedia, Weight, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Weight
[24]. Wikipedia, Flight the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Flight
[25]. Wikipedia, Main forces on a heavierthanair aircraft, NASA, the free encyclopedia, 2018.https://en.wikipedia.org/wiki/File:For
ces2.gif
[26]. Wikipedia, Fuel economy in aircraft, the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_economy_in_aircraft
[27]. Steve Connor, The core of truth behind Sir Isaac Newton’s apple, The Independent, 2010.
https://www.independent.co.uk/news/science/the-core-of-truth–behind-sir-isaac-newtons-apple-1870915.html
[28]. A K T Assis, J E A Ribeiro, A Vannucci, The field concepts of Faraday and Maxwell, in: Trends in Physics, São Paulo, 2009.
[29]. Amy Irish-Brown, Phil Schwallier, Bill Shane and Bob Tritten, Why does apple fruit drop prematurely? Michigan State University
Extension, 2011. http://msue.anr.msu.edu/news/why_does_apple_fruit_drop_prematurely
[30]. Wikipedia, Orders of magnitude (force), the free encyclopedia, 2018. https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(force)
[31]. Wikipedia, Orders of magnitude (pressure), the free encyclopedia, 2018.
https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(pressure)
[32]. Derek Jensen (Tysto) – user-made, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=375008