داخل قشرة كروية منتظمة ينعدم مجالها، لكن جهدها بالنسبة إلى اللانهاية يبقى سالبًا. [1][2]
الخلاصة السريعة
الجهد ثابت داخل القشرة؛ المجال يعتمد على تغير الجهد، لا على قيمته وحدها. [2]
- قشرة كتلة كروية رقيقة منتظمة وثابتة؛ داخلها فارغ. نحسب مجال القشرة وحدها وفق نيوتن، مع كتلة اختبار مهملة التأثير. نهمل الدوران والحواجز المادية عند حساب فروق الطاقة. [1]
R>0نصف القطر، وr≥0البعد عن المركز بالمتر؛μ=GM>0بوحدةm³/s². نختارΦ(∞)=0: داخلهاΦ=−μ/RوخارجهاΦ=−μ/r؛ΦبوحدةJ/kg، والطاقةU=mΦبالجول لكتلةmبالكيلوغرام. [2]- المركبة الشعاعية
gr=−dΦ/drموجبة للخارج:gr=0عندr<R، وgr=−μ/r²عندr>R، بوحدةm/s². الجهد متصل عندr=R، لكن للمجال حدان مختلفان؛ لا نعيّن قيمة سطحية واحدة. [2] - لطاقتي حركة طرفيتين متساويتين:
Wext=m(Φf−Φi)، وشغل الجاذبية−ΔU. داخليًا الشغل صفر؛ إلى اللانهاية−Uinitial. إضافة ثابت لا تغير الفروق أو المجال. [2][3] - مثال مؤلف:
μ=8m³/s²,R=2m,m=2kg. عندr=0.5mو1.5m:Φ=−4J/kg,U=−8J,gr=0؛ الشغل بينهما صفر وإلى اللانهاية8J. عندr=4m:Φ=−2J/kg,U=−4J,gr=−0.5m/s²؛ الباقي إلى اللانهاية4J. النقل من الداخل إلى4mيتطلب4J. إضافة4J/kgتعطي داخليًا صفرًا وعند اللانهاية4J/kg؛ يبقى الشغل8J. لا عبور لجدار حقيقي. [1][3]
ثبت نموذج القشرة
قشرة كتلة كروية رقيقة منتظمة وثابتة؛ داخلها فارغ. نحسب مجال القشرة وحدها وفق نيوتن، مع كتلة اختبار مهملة التأثير. نهمل الدوران والحواجز المادية عند حساب فروق الطاقة. [1]
الكتلة موزعة على السطح؛ هذه ليست كرة مصمتة مملوءة بالكتلة. [1]
اختر الصفر والوحدات
R>0 نصف القطر، وr≥0 البعد عن المركز بالمتر؛ μ=GM>0 بوحدة m³/s². نختار Φ(∞)=0: داخلها Φ=−μ/R وخارجها Φ=−μ/r؛ Φ بوحدة J/kg، والطاقة U=mΦ بالجول لكتلة m بالكيلوغرام. [2]
نستخدم المرجع نفسه لجميع المواضع؛ السالب هنا مرتبط باختيار الصفر عند اللانهاية. [2]
اقرأ ميل الجهد
المركبة الشعاعية gr=−dΦ/dr موجبة للخارج: gr=0 عند r<R، وgr=−μ/r² عند r>R، بوحدة m/s². الجهد متصل عند r=R، لكن للمجال حدان مختلفان؛ لا نعيّن قيمة سطحية واحدة. [2]
المجال صفر في كامل الداخل، لا عند المركز وحده. عند السطح يبقى الجهد −μ/R؛ ميله يتغير. [2]
افصل الشغل عن القيمة
لطاقتي حركة طرفيتين متساويتين: Wext=m(Φf−Φi)، وشغل الجاذبية −ΔU. داخليًا الشغل صفر؛ إلى اللانهاية −Uinitial. إضافة ثابت لا تغير الفروق أو المجال. [2][3]
يتغير الصفر المرجعي؛ يبقى فرق الطاقة ثابتًا. [3]
افحص مواضع داخلية وخارجية
مثال مؤلف: μ=8m³/s²,R=2m,m=2kg. عند r=0.5m و1.5m: Φ=−4J/kg,U=−8J,gr=0؛ الشغل بينهما صفر وإلى اللانهاية 8J. عند r=4m: Φ=−2J/kg,U=−4J,gr=−0.5m/s²؛ الباقي إلى اللانهاية 4J. النقل من الداخل إلى 4m يتطلب 4J. إضافة 4J/kg تعطي داخليًا صفرًا وعند اللانهاية 4J/kg؛ يبقى الشغل 8J. لا عبور لجدار حقيقي. [1][3]
الشغل الداخلي صفر؛ الخارجي موجب. المجموع ليس صفرًا. [3]

r/R=1/4، وΔK=0 بين الطرفين؛ الرأسي Wext/(μm/R) والأفقي حد اللانهاية 1. لا عبور لجدار. [3][4]المراجع
- Feynman I13: القشرة المنتظمة
- Feynman I14: الجهد والمجال
- OpenStax: فروق الطاقة والشغل
- Rose-Hulman: تكامل جهد القشرة
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
