حلقات الفيزياء المسلية

الحلقةالأولى.. تعلم الفيزياء من "القلة" و"الكارازا" !!

القلة كما يسمونها في مصر والكارازا كما يسمونها في أسبانيا هي تلك الأواني المصنوعة من الفخار وتستخدم لتبريد المياه والسر في ذلك بسيط جدا يرشح السائل من خلال الجدران الفخارية إلى الخارج حيث يتبخر ببطء ويأخذ الحرارة اللازمة لذلك من الإناء ومن الماء الموجود بداخله.وكلما كان الجو حار زادت سرعة ووفرة تبخر السائل الذي يرطب جدران القلة من الخارج وبالتالي يصبح أكثر برودة ويعتمد تبريد السائل على رطوبة الهواء المحيط فإذا كان الهواء رطبا يتم التبخر بصورة بطيئة ويبرد السائل قليلا أما إذا كان الهواء جاف فعلى العكس يتم التبخر بصورة سريعة ويبرد السائل أكثر.والرياح بدورها تعجل من عملية التبخر وبذلك تساعد على تبريد السائل وانخفاض درجة الحرارة في القلة أو الكارازا لايزيد عن 5 درجات مئوية فمثلا لو كانت درجة الحرارة 33 فستكون في القلة 28 غير أن هذه القلل تحفظ الماء البارد جيدا ولحساب درجة تبريد الماء في القلل نفرض ان لدينا قلة تتسع لـ 5 لتر ماء وان 1 /10 لتر من الماء قد تبخر ولتبخير لترا من الماء (ا كجم) نحتاج في يوم درجة حرارته 33 درجة مئوية إلى حوالى 580 سعر حراري وبما ان 1/10 كجم قد تبخر في هذه الحالة فإن ما صرف على هذه العملية 58 سعر .وهذه الكمية من الحرارة تؤخذ من الماء الموجود في القلة فقط ولكن كذلك من جدران القلة بالذات ومن الهواء المحيط بها ومن ناحية أخرى تقترن عملية تبريد الماء بالقلة بعملية تدفئة من قبل الهواء الحار الملاصق لجدران القلة ولهذا السبب بالكاد أن تصل درجة التبريد إلى نصف القيمة بواسطة الحساب ودائما يكون من الأفضل وضع القلة في الظل وتعريضها لريح خفيفة لمزيد من التفاصيل عن القلل والفيزياء يمكن دراسة الظواهر الحرارية في الفيزياء

الحلقة الثانية من الفيزياء المسلية…لماذا يطفئ الماء النار؟

لماذا يطفئ المار النار؟1- عندما يلمس الماء جسم ملتهب فإنه يتحول إلى بخار ويأخذ بذلك كمية كبيرة من حرارة الجسم الملتهب ولتحويل الماء المغلي إلى بخار نحتاج إلى كمية من الحرارة تزيد على خمسة أضعاف الحرارة اللازمة لتسخين نفس الكمية من الماء البارد إلى 100 مئوية 2- إن حجم الأبخرة المتكونة أثناء ذلك يزيد على حجم الماء الناتجة عنه بمئات المرات وعندما تحيط الأبخرة بالجسم الملتهب تمنع وصول الهواء إليه وبدون هواء لا يحدث احتراق ولزيادة قوة إطفاء المار للنار يضاف ؟إلى الماء أحيانا قليل من البارود قد يبدو هذا التصرف غريبا ولكنه معقول تماما ذلك لان البارود يحترق بسرعة ويحرر كمية كبيرة من الغازات غير المحترقة التي تحيط بالجسم الملتهب وتعرقل احتراقه فيما بعد. ثانيا إطفاء النار بالنار !!أحسن وسيلة وأحيانا الوسيلة الوحيدة لإطفاء ومكافحة حرائق الغابات هي حرق الغابة من الجهة المقابلة للحريق وفي هذه الحالة سيزحف اللهب الجديد لمقابلة الحريق الهائل الأول ويلتهم في طريقه المواد القابلة للاحتراق وبذلك يحرم النار من الوقود وحالما يلتقى الحريقان يخمد كلا جدارى النار في الحال كما لو كان كل منهما التهم الآخر.ولكن هذه العملية تحتاج لخبير لتنفيذها وألا أصبحت الكارثة أكبر فالمسألة تحتاج إلى حسابات وتوقيت وليس مجرد حريق يُشعل فقط والسؤال التالي هل يمكن أن نغلي الماء في الماء المغلي ؟!!خذ زجاجة صغيرة أو قنينة وصب فيها ماء ثم ضعها في داخل قدر (وعاء) موضوع على النار ومملؤء بالماء النقي بحيث لاتلامس تلك الزجاجة أو القنينة قعر القدر ويجب على القارئ والحالة هذه ان يعلق الزجاجة بأنشوطة سلكية وعندما يغلى الماء الموجود في القدر لن يغلى الماء في القنينة وان كان سيصبح حارا ولكنه لن يغلى وهكذا يبدو أن الماء المغلي الموجود في القدر ليس كافي لغلى الماء في القنينة .أن الماء النقي يغلى عند 100 مئوية ولاترتفع درجه حرارته إلى أكثر من هذا في الظروف العادية وهذا يعنى أن درجة حرارة مصدر الحرارة (ماء القدر) تبلغ 100 مئوية ويمكنه تسخين الماء الموجود داخل القنينة إلى 100 مئوية فقط وعندما تتساوى درجة الحرارة يتوقف انتقال الحرارة من الماء الموجود في القدر إلى القنينة وهكذا لايمكن تزويده بالحرارة اللازمة لتحويل الماء على البخار (لتحويل 1 جم من الماء المسخن إلى 100 مئوية إلى بخار نحتاج إلى كمية من الحرارة تزيد عن 500 سعر حراري).والفرق بين ماء القدر والقنينة أنه منفصل بواسطة جدران القنينة وجدران القنينة تمنع الماء الموجود داخلها من الاشتراك في تلك التيارات التي تحرك الماء الموجود في القدر أن كل جزء من ماء القدر تلامس القعر الحامي مباشرة أما الماء في القنينة فيمكن ان تلامس الماء المغلي فقط ولحل هذه المشكلة نضيف كمية من الملح على ماء القدر حيث أن الماء المالح يغلى عند درجة حرارة أكثر من 100 مئوية وهكذا تصبح درجة حرارة الماء في القدر أكبر من 100 مئوية وفي هذه الحالة فقط يمكن أن تغلي ماء القنينة ولكن لماذا هذا السؤال لأنه ببساطة تمهيد للسؤال التالي هل يمكن أن نغلي الماء بواسطة الثلج؟!! لقد فشلنا في جعل الماء المغلي يغلى الماء إلا باستعمال الملح فمن الطبيعي أن نفشل بالثلج… لايجب أن نتعجل الإجابة وقم بهذه التجربة أملا قنينة إلى المنتصف بالماء واغمرها في الماء المالح المغلي وعندما يغلى الماء في القنينة ارفع القنينة من القدر (الوعاء) وسد فوهتها بسرعة بسدادة من الفلين وأقلب القنينة وانتظر أن يتوقف غليان الماء الموجود في داخلها وبعد حلول هذه اللحظة صب الماء المغلي على الزجاجة وستجد ان الماء لن يغلى ولكن إذا وضعت قليل من الثلج أو صببت على الزجاجة ماء بارد فسترى ان الماء يبدأ في الغليان وهكذا يفعل الثلج ما لا يفعله الماء المغلي أن السر يكمن في تبريد جدران القنينة الزجاجية ونتيجة لذلك يتكثف البخار ويتحول إلى قطرات من الماء ولما كان الهواء قد طرد من القنينة الزجاجية قبل ذلك في مرحلة الغليان فإن الماء الموجود في داخلها الآن يتعرض لضغط يقل عن السابق بكثير ومن المعروف انه عند تقليل الضغط المؤثر على السائل فإنه يغلى عند درجة حرارة أقل من درجه غليانه الطبيعية بكثير وهكذا يكون لدينا ماء مغلي ولكنه غير حار.الأفضل لتنفيذ هذه التجربة استخدام قنينة كروية الشكل لأن الجدار الزجاجي إذا كان رقيق يمكن ان ينكسر في هذه التجربة أو استخدام علبة من الصفيح يمكن سد فتحتها بإحكام وستبدو العلبة مجعدة بعد إجراء هذه التجربة.

الحلقة الثالثة: أستعد لمعركة مع المريخ…

الحلقة الثالثة: أستعد لمعركة مع المريخ… تقدمت صفوف الجنود الأرضية في ثبات وعزم واثقة من الانتصار على قوات المريخ الذين بدا وكأنهم يتهيئون للانسحاب ولكن في نفس الوقت هبط من السماء جسم ضخم من مادة داكنة سوداء والتي ما أن ظللت الجنود الأرضية حتى تبعثروا وتشبع الجو بغيوم كثيفة من البنادق والأسلحة الآلية المختلفة حتى الدبابات والمدفعية طارت في الهواء والتصقت بهذا الجسم الضخم ولم تستطع أي قوة أن تثبت أمام هذا الجسم وهكذا تمكن جيش المريخ من انتزاع أسلحة الجنود الأرضيين دون أن يلحقوا بهم أي أذي باستثناء حالة الفزع التي انتابتهم واستمرت الجسم العملاق يطارد الجنود المساكين لانتزاع أسلحتهم بينما أستمر الجنود في الفرار …كان هذا جزء من قصة "على سطح كوكبين" للكاتب كورت لاسفيتس وطبعا عرفتم كيف خدع جيش المريخ جيش الأرض بالنسبة لي لا اعرف متى عرف اهل المريخ المغنطيس ولكن بالنسبة للأرض فقد أطلق الصينيون اسم الحجر العاشق على هذا الحجر "تشو شى " وكذلك الفرنسيين "aimant" وهي الفرنسية تعنى مغناطيس أو عاشق ويمكن الاطلاع على كتب العلوم البسيطة في المرحلة الابتدائية والاعدادية لمعرفة العديد من خواص المغناطيس وكيفية عمل مغناطيس كهربائي ولهذا قصة طريفة حدثت مع أحد السحرة حيث كان في أحد الحفلات وطلب من احد الشباب الأقوياء رفع صندوق موجود على المسرح فرفعه الشاب بسهولة ثم قال له الساحر ثم قال له الساحر سوف أسلبك قوتك وأشار له بعصا بيديه ثم طلب منه رفع الصندوق مرة أخرى فلم يستطع رغم المحاولات المستميتة ولو كان هذا الشاب القوى على علم بقواعد المغناطيسية لأكتشف الخدعة على الفور فقاعد الصندوق هي في الحقيقة قطب لمغناطيس كهربائي قوى وعند عدم مرور التيار الكهربائي يكون من السهولة رفع الصندوق وما أن يمر التيار حتى تتحول القاعدة على مغناطيس قوى يجذب الصندوق فلا يمكن رفعه ولو حتى أكثر من شاب قوى قام بذلك وللمغناطيس استخدامات ظريفة في مجال الزراعة حيث يساعد على التخلص من الطفيليات حيث لبذور الطفيليات شعيرات دقيقية تتعلق بأصواف الحيوانات المارة بقربها ولفصل البذور الشعرية للطفليلات عن البذور الملساء للنباتات النافعة مثل الكتان والبرسيم بواسطة مغناطيس حيث نقوم بنثر مسحوق الحديد على بذور المزروعات فإن دقائق الحديد ستعوق بذور الطفيليات بإحكام بدون أن تؤثر على البذور الملساء للمزروعات النافعة ثم نقوم بتعرض الخليط لمجال مغناطيس كهربائي فتنفصل البذور تلقائيا حيث يسحب المغنطيس بذور الطفلييات العالقة بدقائق الحديد وتبقى المزروعات خالية من الشوائب وللمغناطيس استخدامات ظريفة المواصلات ولعب الأطفال يطول الحديث فيها.

الحلقة الرابعة من الفيزياء المسلية .. أصنع طاقية الإخفاء

هناك روايات وأفلام كثيرة حول شخصية الرجل المرئي وإمكانية تحقيقها عمليا على أرض الواقع ومن المعروف أن الرؤية تعتمد على تصرف الأجسام المرئية في الضوء والأجسام أما أن تمتص الضوء أو أن تعكسه أو تكسره فإذا لم يحدث ذلك فانك تحصل على جسم غير مرئي ومن هنا نرى الألوان فالسماء زرقاء لأنها تعكس اللون الأزرق وهكذا وعندما ينعكس الضوء وينكسر في نفس الوقت نحصل على المظهر المتألق. والصندوق الزجاجي أقل لمعانا ورؤيته أقل وضوحا من رؤية الصندوق المصنوع من الماس وذلك لأن نسبة الانعكاس والانكسار فيه أقل مما هي عليه للماس وإذا وضعنا قطعة من الزجاج العادي الأبيض في الماء وخصوصا في سائل أكثف من الماء (يمكن مراجعة ورشة تصنيع الزجاج) فأنها ستختفي عن الأنظار تقريبا وذلك لأن الضوء الساقط على الزجاج من خلال الماء ينكسر وينعكس بصور ضعيفة مثل تيار غاز ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين الموجودين في الماء وذلك لنفس السبب السابق .تجربة الإخفاء ويمكننا جعل الجسم شفاف للغاية يختفى عن الأنظار بالمرة وذلك بإحاطته بجدران تشتت الضوء بشكل منتظم تماما أن العين التي تنظر إلى الداخل من خلال فتحة جانبية صغيرة ستتلقى عندئذ من كافة نقاط الجسم كمية متساوية من الضوء كما ل كان الجسم غير موجود مطلقا وذلك لعدم وجود بريق أو ظلال يشيران إلى وجوده.ولإجراء هذه التجربة نأخذ قمعا من الكارتون الأبيض قطره 50 سم ونثبته على مسافة قليلة من مصباح كهربائي قوته 25 واط وندخل في القمع من الأسفل قضيب زجاجي بحيث يكون عموديا تماما قدر الإمكان ذلك لأن أقل انحراف عن الوضع العمودي يؤدى إلى أن يظهر القضيب الزجاجي معتما عند محوره ومضيئا عند الحافة أو العكس وتتحول هاتان الصورتان من واحدة إلى أخرى عند أقل تغيير يطرأ على وضع القضيب العمودي وبعد عدة محاولات متكررة يمكن التوصل إلى إضاءة القضيب بصورة منتظمة تماما وفي هذه الحالة سيبدو القضيب الزجاجي بالنسبة للعين التي تنظر إليه من خلال فتحة جانبية صغيرة لاتزيد عن 1 سم وكأنه قد اختفى تماما وعند إجراء تجربة في مثل هذه الظروف يصبح القضيب غير مرئي وعلى الرغم من الاختلاف الشديد بين معامل انكسار الزجاج ومعامل انكسار الهواء وهناك طريقة أخرى يمكن بواسطتها ان نجعل قطعة مضلعة من الزجاج مثلا تختفى عن الأنظار وذلك بوضعها داخل صندوق طليت جدرانه من الداخل بطلاء براق (برجاء إرسال النتائج والملاحظات بعد إجراء هذه التجربة)الحيوانات ذات البشرة البيضاء والتي لايغطى جسمها الصوف وهي الحيوانات التي لا تحتوى أنسجتها على المواد الملونة تمتاز بالشفافية الواضحة وقد وصف أحد علماء الحيوان ضفدعة ذات بشرة بيضاء عثر عليها في صيف عام 1934 هذا الوصف " أن أنسجتها الجلدية والعضلية الرقيقة شفافة جدا بحيث يتمكن المرء من رؤية الأعضاء الداخلية بمناسبة قصة الإنسان غير مرئي نقول ان الأفكار الفيزيائية الخاصة بهذه القصة صحيحة علميا بمعنى ان كل جسم شفافا موضوع في وسط شفاف يصبح غير مرئي عندما يقل الفرق بين معاملى الانكسار 0.05 وتمكن العالم الألماني شباللتيجولتز من تحقيق فكرة القصة عمليا ولكن من نماذج غير حية والطريقة التي اكتشفها العالم 1911 تتلخص في معالجة النموذج المراد تحضيره يشبع بسائل ساليسيلات الميثيل وهو سائل عديم اللون وله معامل انكسار كبير ويتم وضع النماذج من فئران وأسماك في وعاء مملوء بهذا السائل ولكنها لن تكون غير مرئية تماما إلا إذا تساوى معامل انكسارها مع معامل انكسار الهواء ولم يتوصل احد لذلك حتى الآن ولكن حتى إذا توصل احد لحل هذه المشكلة وتمكن بالفعل من صناعة فكرة الإنسان الغير مرئي فإن هذا الإنسان لن يكون ذو قوة خارقة بل سيكون إنسان قليل الحيلة وأعمى لأن الأشعة التي ستمر من خلال هذا المخلوق لن تنكسر او تنعكس وللحديث بقية في حلقات قادمة من الفيزياء المسلية.

الحلقة الخامسة.. مهمة مستحيلة… كسر قشرة البيضة كسر قشر البيضة يعتبر مهمة سهلة بالنسبة للجميع بل ان الجميع ربما مارس هذه المهمة عمليا باستثناء غير محبي البيض أو الممنوعين منه بأمر الطبيب ولكن الأمر ليس سهلا إذا غيرنا موضع البيضة سنجد صلابة غير عادية حيث تعتمد البيضة على شكلها المحدب لذا من المستحيل كسرها لو ضغطنا عليها براحة اليدين معا على سطحها الخارجي وبالرجوع إلى السبب العلمي لذلك نقول أن القوى التي تضغط على جدار البيضة بهذه الطريقة ولنعبر عنها بـ "أ" مثلا تتحلل إلى قوتان س وص مثلا واللتان تتعادلان مع مقاومة الجدار المجاور للبيضة وبالتالي لايمكن بأي حال من الأحوال أن تكسر القوة أ البيضة ولكن من الداخل "داخل البيضة الأمر يختلف وهكذا يكون الكتكوت الصغير داخل البيضة محمى من الخارج بجدار منيع وفي نفس الوقت من السهل الخروج منه بسهول متى سمحت ظروفه بذلك ونفس القصة مع المصابيح الكهربائية التي تأخذ شكل البيضة تقريبا ولنعلم ان هذا المصباح الذي يزيد قطره عن 10 سم يتعرض لضغط يزيد عن 75 كجم من كلتا الجهتين دون أن يتحطم .أرجو من الجميع قراءة المزيد حول هذه النقطة حيث أن هناك الكثير لم أتمكن طرحه من خلال حلقات الفيزياء المسلية وكذلك العديد من التجارب الممتعة في مجال الحركة.

الحلقة السادسة من الفيزياء المسلية اعرف ثمن البرق واصنعه في غرفتك

تمكن العلماء من تحديد الوقت الذي يستغرقه البرق ويتراوح بين 0.001 – 0.02 ثانية وحدوث البرق بين الغيوم 1.5 ثانية البرق في الأزمان الغابرة يعتبر شئ ألهى مقدس والسؤال كم يبلغ ثمن البرق ليس بعديم المعنى وتتلخص المسألة في حساب الطاقة الكهربائية المستهلكة عند تفريغ شحنة الصاعقة وتقدير ثمنها ويقدر جهد تفريغ شحنة الصاعقة بخمسين مليون فولت كما تقدر شدة التيار بـ 200 ألف أمبير (تحدد شدة التيار بدرجة تمغنط قضيب من الفولاذ عندما يمر في ملف القضيب ذلك التيار الكهربائي الناتج من اصطدام الصاعقة بموصل الصواعق) ونحصل على القدرة مقاسة بالواط بضرب عدد الفولتات في عدد الامبيرات ولكن عند القيام بذلك يجب أن نأخذ في الاعتبار هبوط الجهد إلى الصفر أثناء عملية تفريغ الشحنة ولذلك يجب عند القيام بحساب القدرة الكهربائية للتفريغ اخذ متوسط الجهد أو بعبارة أخرى أخذ نصف الجهد الابتدائي وهكذا نحصل على قدرة تفريغ تساوى 5000000000000 واطأ و5 مليار كيلو واط وبهذا يكون ثمن البرق غاليا جدا ولكن تبقى المشكلة في التفريغ فلابد من اخذ الفترة الزمنية في الاعتبار لأن تفريغ الشحنة الصاعقة يستغرق جزء من ألف من الثانية وخلال هذه الفترة القصيرة جدا يصل إلى حوالي 1400 كيلو واط – ساعة وسعر الكيلو واط يساوى 4 كوبيكات (حيث ان مؤلف الكتاب روسي) وبالحساب 1400 ضرب 4 = 5600 كوبيك يعنى 56 روبل بالعملة الروسية وهذا يساوى تقريبا 60 دولار بالنسبة للكاتب وقت كتابة هذا الكتاب.المهم أن العلماء تمكنوا من تصنيع برق صناعي داخل المعمل يتراوح من 3 على 5 مليون واط ونتج عنها شرارة طولها 15 متر .ولتصنيع عاصفة رعدية في الغرفة بتجربة بسيطة استخدم أنبوب مطاطى وأغمر أحد طرفيها في سطل ماء (جردل) موضوع في مكان مرتفع أو إدخال ذلك الطرف في صنبور الماء بحيث تكون فتحة الطرف الآخر للأنبوب أو الخرطوم ضيقة جدا بحيث يخرج الماء على شكل نافورة واجعلها عمودية إلى ارتفاع نصف متر فقط ويمكن سد الطرف بشئ ما مثل قلم رصاص مثلا ليزداد تدفق الماء إلى أعلى ثم نقرب منه قضيب من شمع الختم او مشط من الأبونيت بعد فركهما جيدا قرب شمع الختم من عمود الماء وراقب ما يحدث وكذلك مشط الأبونيت وراقب ما يحدث ………… بلغنى بالنتيجة بعد ذلك ولكن لنحسب الأمر نظريا القطرات القريبة من المشط أو الشمع تشحن بشحنة موجبة نتيجة فرك المشط والبعيدة تكون سالبة ولهذا يحدث التجاذب بينهما ويفسر ما حدث أثناء التجربة …… وبدون هذه التجربة قرب مشط الأبونيت أو أي جسم مشحون بكهربية ساكنة (قلم جاف مثلا) من صنبور المياة ولاحظ تدفق الماء ……وبمناسبة موضوع الفرك يمكنك إذا كنت قريب من محطة قطار ان تنتظر عبور قطار ثم قم بيد يد ومسك كل قضيب معا بمعنى اليد اليمني تمسك قضيب واليسرى قضيب وستلاحظ مرور تيار كهربائي خفيف في جسمك غير مؤذي طبعا حيث ستكون أنت الرابط بين الموجب والسالب في هذه الحالة .. حاول وجرب واكتشف المزيد وبلغنى بالنتيجة.

الحلقة السابعة من الفيزياء المسلية هيا نرفع الأرض!!

لو وجدت نقطة ارتكاز لرفعت الأرض هذا ما قاله أرشميدس والذي يعود إليه الفضل إلى معرفة قانون العتلة وأستطاع بحجة قوية أن يثبت القدرة على تحريك أي ثقل بواسطة العتلة حتى الأرض بشرط وجود أرض أخرى غير هذه الأرض ليقف عليها ويرفع منها والسبب ببساطة أن القوة المؤثرة في هذه الحالة هي قوة العزوم التي يمكن حسابها بضرب قوة الجسم في ذراع المقاومة وبالتالي يمكن رفع أي وزن بقوة أضعف منه بشرط وجود ذراع "عتلة" وهذا السبب الذي يجعل الضربة الدائرية عند الملاكمين أقوى من المستقيمة .والآن لنفترض أن أرشميدس وجد أرضا ثانية وكذلك نقطة الارتكاز التي يبحث عنها ولكن أولا لنعرف كتلة الأرض انه ذلك الرقم 6000000000000000000000 طن فإذا كان الإنسان يستطيع ان يرفع مباشرة 60 كجم فانه سيحتاج لذراع "عتلة " طولها 100000000000000000000000 مرة ليرفع الأرض وفي هذه الحالة إذا ارتفعت الأرض سم واحد سيكون الطرف الثاني للعتلة رسم طريقا طوله 1000000000000000000 كم لابد على أرشميدس أو علينا إذا جربنا رفع الأرض سم واحد أن نقطع هذا الطريق لرفع الأرض سم واحد وهكذا بحساب بسيط لرفع 60 كجم إلى ارتفاع 1 متر في ثانية فلرفع الأرض 1 سم نحتاج إلى زمن 1000000000000000000000 بمعنى 30 بليون سنة وحتى لو كانت سرعتنا تعادل سرعة الضوء 300000 كم / ثانية لأحتجنا إلى 10 مليون سنة تقريبا لرفع الأرض.. هذه هي النتائج هل من مجرب؟؟؟؟ يتحدث كاتب الفيزياء المسلية عن العملاق "ماتيفو" الذي تمكن من إنقاذ سفينة كادت تنقلب على الرصيف وحمد الناس الله على وجود العملاق ماتيفو بعضلاته الضخمة والتي لولا وجوده لحدثت كارثة وانقلبت السفينة ولكن الكاتب يوضح ان الأمر أبسط من ذلك وليس هناك حاجة للعملاق ماتيفو فطفل صغير في العاشرة يمكنه ان يؤدى نفس المهمة التي تحدث عنها كاتب القصة الخيالية ونكتشف ذلك من علم الميكانيكا لأنه عند انزلاق الجبل الملفوف على ركيزة اسطوانية تصل قوة الاحتكاك إلى قيمة كبيرة وكلما زاد عدد اللفات زاد الاحتكاك (كذلك الحال في حبل المرساة الخاص بالسفن) وهكذا يمكن إيقاف البواخر التي تقترب من السفن عندما يمسك طفل الحبل الملفوف على عمود ثابت إذا كان عدد اللفات أكثر من 3 لفات والسبب هنا ليس قوة الطفل ولكن الاحتكاك بين الحبل والوتد والقانون الرياضي لذلك ق = ق1 هـ ك @ق = القوة التي نحاول التغلب عليها بالجهد العضلي ق1 الجهد العضلي هـ = أساس اللوغاريم الطبيعية 2.728 ك معامل الاحتكاك بين الحبل والوتد@ زاوية اللف أي نسبة طول القوس الذي يشغله الحبل إلى نصف قطر ذلك القوس (هذه الرموز ليس بالضرورة المستخدمة في قوانين الفيزياء)نفترض وزن السفينة 50 طن وميل المنزلق 1/10 وفي هذه الحالة يكون الوزن المؤثر على الحبل عشر وزن السفينة لا الوزن كله بمعنى 5000 كجم ونفترض ك 1/3 وللحصول على @ من هذه المعادلة 3 × 2 ط نق / نق = 6 ط وبعد التعويض في هذا القانون المذكور بأعلى ق = ق1 هـ ك @نحصل على 5000 = ق 1 (2.72) أساس 6 ط × 1/3 = ق 1 (2.72) 2 ط وبالحصول على المجهول ق 1 أي مقدار القوة العضلية اللازمة نجد ان لو5000 = لو ق1 + 2 ط لو 2.72واخيرا ق1 = 9.3 كجم وهكذا ففي القصة الخيالية لم يكن العملاق ماتيفو في حاجة إلا إلى 10 كجم لشد السفينة 50 طن لتصحيح المعادلات يمكنك الاستعانة بمدرس الفيزياء وللتأكد كذلك من سلامة النظرية.

الحلقة الثامنة من الفيزياء المسلية "من يعرف قرص نيبكوف"؟ الحلقة الثامنة من الفيزياء المسلية "من يعرف قرص نيبكوف"؟ قرص نيبكوف استخدم في أجهزة التلفاز الأولية وكان بمثابة حالة رائعة من حالات الاستفادة من خداع البصر للأغراض الصناعية ولوصف القرص فهو دائري يوجد به 12 ثقب صغير قطر كل منها يساوى 2 مم وهذه الثقوب موزعة بصورة منتظمة على خط حلزونى وكل ثقب أثر إلى المركز من الثقب المجاور بمسافة تساوى 2 مم والآن نركب هذا القرص على محور ما ونضع أمامه نافذة صغيرة وخلفه صورة بنفس حجم النافذة وإذا أدرنا القرص بسرعة فسوف نرى ظاهرة غير متوقعة وهي أن الصورة المحجوبة رواء القرص غير المتحرك تظهر بوضوح من خلال النافذة الأمامية وذلك عن دوران القرص بسرعة وإذا قللنا السرعة تصبح الصورة غامضة الملامح وإذا وقفنا الدوران فسوف تختفى الصورة ولايمكن رؤيتها إلا من خلال الثقب الصغير!!!والآن لنبحث سر التأثير الغريب لهذا القرص وسوف نبدأ القرص ببطء ونتتبع مرور كل ثقب من الثقوب بالتعاقب من وراء النافذة الصغيرة أن ابعد ثقب عن المركز يمر بقرب الحافة العليا للنافذة فإذا كانت الحركة سريعة فسوف ترينا النافذة ذلك الشريط الكامل من الصورة، الملاص لحافتها العليا والثقب الثاني الواقع تحت الثقب الأول سيتفتح أمام النافذة عند الدوران السريع مجالا يرينا الشرط الثاني من الصورة وهو الشريط المتاخم للشريط الأول والثقب الثالث سيجعلنا نرى الشريط الثالث من الصورة وهكذا وعند حركة القرص السريعة الدورانية تصبح الصورة بفضل ذلك واضحة المعالم برمتها وكأن ذلك الجزء من القرص الواقع أمام النافذة الصغيرة قد اقتطع منه بحيث ظهرت الصورة واضحة تماما ويمكن تنفيذ التجربة عمليا بسهول وللحصول على الحركة الدورانية أما بخيط أو استعمال محرك كهربائي جربوا وأرسلوا لي النتائج.

الحلقة التاسعة من الفيزياء المسلية "روبرت كان يكذب"

إذا كنت من الدول التي يوجد بها قطارات ومر القطار من جوارك فسوف تسمع صوت القطار بطريقة متميزة من لحظة اقترابه منك إلى لحظة ابتعاده عنك، وهذه الظاهرة التي حدثت تُعرف في علم الفيزياء بظاهرة دوبلر (1842) وبقيت مقرونة باسمه وهي ليست خاصة بالصوت فقط بل للضوء أيضا لأن الضوء ينتشر على شكل موجات كالصوت أن التردد يظهر للعين على هيئة تغير في اللون وفي الصوت تغير في النغمة قاعدة دوبلر تقدم للفلكيين إمكانية رائعة ليس للتأكد من اقتراب أحد الكواكب منا أو ابتعاد – كحركة سير القطار- ولكنها تسمح بقياس سرعة حركة تلك الكواكب.فبفضل هذه الظاهرة نعرف الان أن نجم "الشعرى اليمانية المتألق" يبتعد عنا بمقدار 75 كم في كل ثانية ويبعد عنا مسافة لايصدقها عقل بحيث أن ابتعاده حتى بمقدار مليارات الكيلومترات لايؤثر على تألقه الظاهرى وهكذا تساعد ظاهرة دوبلر والتي يمكن التعرف عليها من خلال أي كتاب عن مبادئ الفيزياء على قياس حركة الشموس الهائلة الحجم السابحة في الكون اللامتناهي. روبرت يكذب.. أثبت يتم تحديد سرعة الكواكب بواسطة جهاز الاسبكترسكوب الذي يستطيع تحديد سرعة الكواكب حتى تلك التي تبغ 1 كم / ثانية وكان للعالم الفيزيائي روبرت وود قصة طريفة مع مبدأ دوبلر وذلك عندما تقدم منه رجل البوليس وطلب منه أن غرامة نقدية لأنه لم يوقف السيارة التي انطلقت بسرعة بالرغم من إشعال الضوء الأحمر له ليقف وبدأ روبرت يقنع رجل الشرطة بان الضوء الأحمر يبدو أخضر عندما تنطلق السيارة بسرعة ولكن المشكلة أنه ليتحقق ذلك لابد أن تنطلق السيارة بسرعة قدرها 135 مليون كم في الساعة وطبعا كان روبرت يكذب.ولكن كيف يمكن حساب ذلك من خلال هذا القانون ل/ل1 = 1 + س/ص حيث ل (طول الموجات الضوئية الصادرة من سيارة رجل الشرطة) ول 1( الموجات التي يستقبلها روبروت في سيارته) وس سرعة السيارة و ص سرعة الضوء أقصر الموجات التي تطابق الضوء الأحمر تساوى 0.0063 مم وأطوالها الضوء الأخضر 0.0056 مم وسرعة الضوء 300000 كم / ثانية فنحصل على النتيجة التالية 0.0063/0.0056= 1 + س/300000 فتكون س = 37500 كم / ثانية وبمثل هذه السرعة كان روبروت سيكون أبتعد عن رجل الشرطة مسافة أبعد من الشمس وهكذا نعرف بدقة أن روبرت يكذب ويجب عليه أن يدفع الغرامة.

الحلقة الأخيرة من الفيزياء المسلية : من يسمع عمرو خالد أولا؟

الصوت ينتشر بسرعة تقل عن سرعة انتشار الضوء بمليون مرة تقريبا وبما أن سرعة الموجات اللاسلكية تنطبق مع سرعة انتشار الذبذبات الضوئية لذا فإن سرعة الصوت تقل عن سرعة الإشارة اللاسلكية بمليون مرة وهذا يقودنا إلى السؤال التالي من الذي يسمع المذيع أولا أهو المستمع الجالس في القاعة بجوار المذيع أم المستمع بجوار الراديو على بعد مئات الكيلو مترات وربما أكثر؟ الظريف أن المستمع في أمريكا مثلا بجوار الفضائية سيسمع صوت عمرو خالد أولا قبل المستمع الجالس على بعد أمتار من عمرو خالد وذلك يعود للمعادلة التالية لحساب سرعة الموجات اللاسلكية لقطع مسافة 100 كم 100/300000= 1/3000 ثانية أما الصوت فيقطع مسافة 10 متر في زمن 10/340 = 1/34 ثانية وهذا يحتاج بث الصوت بواسطة الراديو إلى زمن يقل 100 مرة عن الزمن اللازم لبث الصوت عبر الهواء لذا لا يجب أن يحزن أحباء عمرو خالد الذين لم يتمكنوا من حضور دروسه فالفيزياء أثبتت أن هذا لن يعيق صوته عن الوصول إلى أي مكان وبسرعة خيالية .وهكذا انتهت حلقات الفيزياء المسلية أرجو أن تكون ممتعة ومفيدة ومثمرة.

حلقات الكيمياء المسلية.. الحلقة الأولى والأخيرة

الرسم باليود التجربة يمكن تنفيذها في المنزل كل المطلوب شمعة ومحلول من اليود وقطعة ما من الحديد ويفضل قطعة حديد تالفة كمفصل باب مثلا أو مفتاح قفل.نظف السطح الذي ستطبع عليه الصورة جيدا بورق صنرة حتى يصبح لامعا اشعل الشمعة واحنيها وفوق قطعة الحديد كى يتساقط البارافين عليها، سخن قطعة الحديد بلطف حتى ينتشر البارافين عليها مشكلا طبقة رقيقة.بعد أن يبرد البارافين خطط عليه بأبرة عميقة تصل إلى سطح المعدن.نقط محلول اليود بواسطة ماصة على هذه الخطوط وبعد عدة دقائق يصبح لونه شاحب وعندها يجب التنقيط مرة أخرى انزع البارافين من على سطح الحديد بعد حوالي ساعة فنلاحظ على السطح آثارا واضحة للخطوط التي رسمتها على البارافين .إذا نجحت في هذه التجربة كرر التجربة بكتابة كلمة أو رسم مثلا فكرة التجربة الحديد يتفاعل مع اليود مكونا ملح يدعى يوديد الحديد وهذا الملح عبارة عن مسحوق ينصل بسهولة من على سطح القطعة الحديدية وتتكون على السطح آثارا للخطوط التي رسمت على البارافين وتسمى هذه الطريقة بالحفر الكيميائي وهى تطبق كثيرا وتستعمل فيها مواد غير اليود أكثر فاعلية.وبالمناسبة اليود يتفاعل كذلك مع النحاس ويمكن أن تعيد التجربة مستخدما النحاس جرب وأرسلوا لي بما حدث .أدلة (مشعرات) من صنعك في المخابر الكيميائية يلجأ أحيانا إلى الأدلة للكشف عن مادة ما ولكن الوظيفة الرئيسية للأدلة هي التعر على حموضة الوسط وفي التجارب نحتاج إلى مثل تلك الأدلة والعديد من الزهور والثمار يحوى مواد ملونة تغير لونها كرد فعل لتأثير خارجي ما ومن تلك الزهور (السوسن – التوليب – الورود – زهر الثالوث وهو نوع من البنفسج – والفراولة والكرنب) ولتجربة ذلك أضف محلول حمضي محلول الخل مثلا المستعمل في المنزل وكذلك محلول قلوي مثل كربونات الصوديوم إلى زهرة السوسن ذات اللون الأزرق الفتح يصبح لونها أحمر مع الخل وازرق مخضر مع كربونات الصوديوم.يمكنك بعد ذلك عمل جدول على الأدلة التي تجمعها بنفسك تكتب فيها اسم الدليل واللون الأصبى له ثم لونه مع وسط حمضى ولونه مع وسط قلوى وهكذا حتى تكون جدول بالأدلة التي تجمعها ومن الظريف أن الملوك فى العصور القديمة كانوا يستعملون الزهور في الكتابة وإرسال البرقيات ويستعملون محلول حمضي أو قلوي تبعا للون المطلوب ويمكنك أن تجرب إرسال رسالة بهذه الطريقة وأرسلوا لي بالنتائج تجارب على الغازات التجارب مع الغازات أصعب قليلا سنحتاج إلى سدادات مثقوبة وأنابيب لتصريف الغاز.التجربة 1: اسكب حوالي نص كأس من ماء ساخن على نصف معلقة شاي من مسحقو الكلس المطفأ اخلط المزيج ثم اترك ليستقر يتجمع الراسب ي قعر الكأس ويعلوه سائل شفاف يدعى ماء الكلس أصل هذا السائل بحذر عن الراسب (وهذه الطريقة تسمى الترويق)يمكن تحضير ماء الكلس من محلولين يباعان بالصيدلية كلوريد الكالسيوم CACL2 ومحلول النشادر المائي (هيدروكسيد الأمونيوم )NH4OH عند المزج بينهما يتكون محلول شفاف هو ماء الكلس.افتح زجاجة تحوى ماء معدني أو كازوزة وسدها بسدادة مزودة بأنبوب تصريف الغاز (أنبوب تصريف الغاز @@@) اغمس طر الأنبوب الآخر ي كاس يحوى ماء الكلس ضع الزجاجة في ماء ساخن كى تنطلق منها فقاعات الغاز بسرعة (غاز ثاني اكسيد الكربون) وهو يضاف خصيصا إلى هذه المياه لحظها من الفساد ولإعطائها طعم لذيذ تلاحظ أن ماء الكلس تعكر تدريجيا لأن ثانى اكسيد الكربون يصل إلى الكأس عن طريق أنبوب التصريف ويدخل في ماء الكلس حيث يتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم المنحل فيه ويحوله إلى كربونات الكالسيوم CACO2 وهذه تذوب في الماء مما يؤدى إلى ظهور عكر أبيض.يمكن الحصول على غاز ثانى اكسيد الكربون بالنفخ حيث أن الغاز الخارج من الزفير غاز ثانى اكسيد الكربون افتح زجاجة أخرى وضع يها سدادة مزودة بأنبوب تابع تمرير ثانى أكسيد الكربون خلال ماء الكلس تلاحظ بعد فترة أن المحلول يصبح شفافا من جديد لأن غاز الكربون هذا يتفاعل مع كربونات الكالسيوم ويحولها إلى ملح آخر هو ثانى كربونات الكاليسوم (بيكروبونات الكالسيوم) التي تذوب جيدا في الماء.تكملة الحلقة من الكيمياء المسلية المرسل : مشرفة 2004 4/5/2004(13:43) GMT أضف رداً الغاز الثانى النشادر ومن السهل التعرف عليه من رائحته النفاذة اسكب ي زجاجة قليلا من محلول مشبع ومغلى جيدا من صودا الغسيل أضف إليه هيدروكسيد الأمونيوم (ماءات الأمونيوم) أغلق فوهة الزجاج بسدادة مزودة بأنبوب تصريف مرن تدخل نهايته الأخرى ي أنبوب مقلوب رأسا على عقب سخن الزجاجة ي ماء ساخن ولما كانت أبخرة النشادر أخف من الهواء أنها سرعان ما تملأ الأنبوب المقلوب أمسك الأنبوب كما هو مقلوب وأغطسه بحذر ي كأس من الماء لاحظ كي أن الماء يبدأ ورا بالارتفاع الانبوب لأن النشادر ينحل ويذوب جيدا في الماء فيترك له مكانه في الأنبوب. للتعرف على النشادر ليس فقط من الرائحة ولكن يمكن عن طريق محلول من كبريتات النحاس لونها أزرق باهت اغمر فيه أنبوب تصريف الغاز من التجربة السابقة وعندما يبدأ غاز النشادر بالانطلاق كي أن لون المحلول عند نهاية الأنبوب يصبح أزرق فاتح حيث أن النشادر يكون مع ملح النحاس مكون صيغته (CU(NH3)2SO4 لونه أزرق فاتح.والآن أحضر قطعة صغيرة من كربيد الكالسيوم لنقوم بتحضير الأسيتلين. ركب جهازا كما في تجربة النشادر- اسكب في الزجاجة ماء عادي عوضا عن هيدروكسيد النشادر- ارم فيه قطعة بحجم حبة الحمص من كربيد الكالسيوم وملفوفة بورق نشاف – أغلق الزجاجة بسدادة ذات أنبوب وعندما تبلل ورقة النشاف يبدا الغاز بالانطلاق – اجمع الغاز كما في تجربة النشادر في أنبوب مقلوب راسا على عقب – بعد دقيقة اقلب الأنبوب وقرب فوهته من عود ثقاب مشتعل لاحظ أن الغاز يشتعل بلهب مفحم وهذا الغاز المنطلق ما هو إلا الاسيتلين الذي يستعمل في لحام المعادن .تحضير ثانى أكسيد الكبريت (So2) وهو غاز ذو رائحة واخزة حادة لذا يجب أن تتم التجربة في غرفة جيدة التهوية أو في الهواء الطلقاسكب في زجاجة حمض الخليك المخفف مع قليل من كبريتيت الصوديوم na2so3 الملفوفة بورق نشاف (تتوفر هذه المادة في المخازن التي تبيع المواد اللازمة لتحميض الصور الفوتوغرافية) اغلق الزجاجة بسدادة مزودة بأنبوب لتصريف الغازات – اغمر الطرف الآخر من الأنبوب في كأس يحوى محلول مخفف ومحضرا من قبل من برمنجنات البوتاسيم kmno4 يجب أن يكون لونها وردي باهت وعندما تبلل ورق النشاف يبدأ غاز ثاني أكسيد الكبريت في الانطلاق من الزجاجة فيصل إلى الكاس حيث يتفاعل مع البرمنجنات ويزيل لونها.تجربة مع البطاطس في تجربة ثانى أكسيد الكبريت نسمى ثانى أكسيد الكبريت بالمختزلات والبرمنجنات بالمؤكسدات ويمكن معرفة المزيد عن هذه الألفاظ مع مدرس الكيمياء.وللمزيد حول هذه الألفاظ نقوم بالتجربة التالية مع البطاطس أقطع حبة بطاطس – نقط عليها نقاط من محلول مخفف من اليود فيظهر لون ازرق يعود إلى أن النشاء الموجود بالبطاطس يزرق باليود – نقط مكان اليود قليلا من محلول كبريتيت الصوديوم لاحظ زوال اللون بسرعة – وتفسير ذلك أن الكبريتيت أعطى إلى اليود إلكترون فأصبح مشحون كهربائيا وفي هذه الحالة لا يلون النشا باللون الأزرق.تجربة اخرى خذ أربعة محاليل من برمنجنات البوتاسيم ألوانها كالتالى (وردى ضعيف – وردى – وبنفسجي فاتح – بنفسجي غامق) ضع كل محلول من الأربعة في أنبوب اختبار أضف كبريتيت الصوديوم لاحظ ما يحدث ودون ملاحظاتك.تكون في الأنابيب الأربعة أكسيد المنجنيز mno2 رغم اختلاف شكله في كل انبوب – يمكنك التعرف عن المزيد عن برمنجنات البوتاسيم مع مدرس العلوم حيث أنها يطلق عليها الحرباء الكيميائية ولها خواص متميزة. وبها يمكن التمييز بين الماء النقى والملوث حيث تحتفظ بلونها في الماء النقي بينما يزول هذا اللون في الماء الملوث حيث يتفاعل مع مواد عضوية وتغير لونه.تجربة أخرى خذ قليلا من محلول ثانى كرومات البوتاسيم (k2cr2o7) الأصفر (تعامل مع هذه المادة بحذر حيث تستخدم لغسل الأدوات في الصناعة) وأضف قليلا من حمض الكبريتيتك بحذر شديد – يصبح اللون أحمر – ارم قطع من الزنك – يصبح لون البيكرومات أخضر غامق و ينطلق الهيدروجين دون ملاحظاتك وأخبرني بما حدث.تجربة مع الفحم حضر محلول باهت من أي حبر كان واسكبه في أنبوب اختبار دون أن تملاه إلى الآخر – ارم في المحلول حبة من الفحم الفعال (يفضل أن تسحقها قبل أن تلقيها) سد الأنبوب وأبدا الرج تلاحظ زوال اللون وهذه الخاصية تسمى الامتزاز – لاحظ أن هناك الفحم الخشبي يمكن إجراء التجربة عليه ولكنه أقل فاعلية ويمكن إجراء نفس التجربة باستعمال الطباشير.تحضير الصابون حضر محلول ساخن من صودا الغسيل – اسكبه في أنبوب اختبار وأضف إليه نقطة من زيت نباتي – ارم في المحلول الناتج قبضة من ملح الطعام فيما يعرف باسم التمليح أي فصل مركب عضوي من محلول بإضافة الملح – وبعد إضافة الملح يطفو الصابون على السطح ويمكن فصله بسهولة .تجربة شمعة من الصابون خذ قطعة صابون وقطعها بالسكين إلى قشور صغيرة ثم ضعها في علبة نظيفة صب عليها الماء وضع العلبة في حمام مائي – حرك المزيد ليذوب الصابون في الماء مع التسخين ثم صب الخل فتنفصل من المحلول كتلة بيضاء غليظة تطفو على السطح هي الاستيارين اجمعه بمعلقة وضعه في وعاء نظيف اغسله مرتين أو ثلاث بالماء ولفه بقطعة قماش وبعد التنشيف ابدا بصناعة الشمعة ويوجد عدة طرق لذلك مثلا خذ خيط غليظ وأغمسه عدة مرات في الاستيارين ثم اسحبه واتركه في الهواء حيث ينشف ولتحصل على شمعة بالقطر المطلوب – الطريقة متعبة جدا ولكن الناس كان يستعملونها في العصور القديمة.

مشكوور