طرائف علمية

[افلاطون....]

انا : افلاطون

طرائف علمية
تعتبر الطرائف العلمية مدخل لتدريس العلوم فهي تثير الإنتباه و الدهشة لدى الطالب و هذا أمر مهم يحتاج إليه المعلم كي يصل إلى هدفه بسهولة و يسر و هنا سوف نتعرض لبعض الطرائف العلمية و النوادر المدهشة التي يمكن اتخاذها عونا بعد الله في مساعدة معلم الفيزياء لإيصال المعلومة للطالب في المرحلة الثانوية بوجه الخصوص و طلابنا في جميع المراحل عامة


أتحداك أن تزحزح الأرض ... يا أرخميدس:ـ ( الروافع) :ـ

قال أرخميدس لو وجدت نقطة ارتكاز لرفعت الأرض ، و لو وجدت هناك أرضاَ ثانية لأنتقلت إليها و حركت أرضنا من مكانها ـ نعم يمكن ذلك من الناحية النظرية و لكن هناك اعتبارات أخطأ فيها أرخميدس هل تعرفها ؟

و الأرض تسقط على التفاحة أيضاً ... يانيوتن ( قانون نيوتن الثالث للحركة ) :ـ

سأل الطالب المعلم بعد أن فهم نص قانون نيوتن الثالث و قال يا أستاذ إذا كان الحصان يجر العربة و العربة تجر الحصان بالقوة نفسها و لكن باتجاه معاكس فمعنى ذلك أن العربة لن تتحرك فلماذا نراها تتحرك اذن ؟

فأجاب المعلم لقد نسي زميلكم أن القوتين غير متعادلتين لأنهما تؤثران على جسمين مختلفين : فالأولى تؤثر على العربة وتؤثر الثانية على الحصان لذا فإن القوى المتساوية إذا أثرت على الجسم نفسة فإن قانون نيوتن الثالث ينطبق عليها تماماً ـ أما إذا أثرت على أجسام مختلفة فإن لكل منها تأثير يختلف بإختلاف الجسم و طبيعته و على مقدار المقاومة التي يبديها ضد تلك القوة

رحم الله الاحتكاك :ـ

بعد أن شرح المعلم معنى الاحتكاك و أهميته في المشي و الوقوف و اهتراء الملابس و تفتت الجبال و غيرها الكثير ‘ سأل الطالب قائلا ماذا لو لم يكن هناك احتكاك ؟

قال المعلم لو اختفى الاحتكاك لما استطعت أن تمسك بالقلم و لزلت بك قدمك فتقع على الأرض ... و هناك من الأمثلة الكثير

الجاذبية ...في اجازة ( قانون الجاذبية العام ) :ـ

عندما فكر كولومبس أن يعبر المحيط الأطلسي كان كثير من الناس يعتقدون أن الأرض منبسطة فقالو ان كولومبس سوف يسقط فور و صوله لحافتها و لم يعلموا ان الأرض كروية أو شبه كروية فما أن انتهى المعلم من كلامه حتى باذره سؤال من بعيد يقول نعم و إلا لكان الناس الذين في أسفل الكرة الأرضية سائرين و رؤوسهم إلى أسفل و لا يمكن هذا قطعا فكيف تكون حياتهم اذن ؟

فقال المعلم للطالب تعال و أشر أمام زملائك إلى أسفل فأشار بأصبعة إلى الأرض ثم قال له أشر إلى أعلى فأشار الى السماء فقال المعلم لو سألنا نفس السؤال لأحد الطلاب في بلاد بعيدة عنا فهل يتفق معك في الاجابة ـ قال نعم ـ قال المعلم اذن اسفل الذي تشير اليه و يشير اليه اي طالب أخر هو مركز الأرض كما أن فوق هو بعيدا عن مركز الأرض و هذا هو الخطأ الذي لا يعرفه كثير من الناس

بحر لا يغرق فيه أحد (خواص السوائل) :ـ

سأل الطالب هل هناك بحر لا يغرق فيه أحد فعلاً يا أستاذ فقال المعلم نعم يقع هذا البحر في الأرض المحتلة فلسطين و يسمى البحر الميت و لكن ما تفسير ذلك علميا؟

إن مياه البحر الميت مالحة جداً لذا فإن مياهه أثقل من مياه البحار الأخرى و هذا سبب استحالة الغرق فيه

الهواء يتحدى ستة عشر حصاناً (الضغط الجوي) :ـ

قال هذه العبارة المعلم فما انتظر الطالب حتى اعترض بقوله معقول ؟ فقال المعلم جرى ذلك في مدين ريجنسبرج بالمانيا و بحضور الامبراطور و أمراءه حيث شاهدوا عرضا عجيباً ستة عشر حصاناً تحاول و بكل قوتها ان تفصل نصفي كرة من النحاس ملتصقتين ببعضهما ـ فسأل الطالب و لكن ما هي المادة اللاصقة و هل هي موجودة عندنا؟

فأجاب المعلم نعم انها الهواء الذي يعتبره الكثير لا شيء علماً أن له وزن و له قوة ضغط كبيرة على كل الأشياء الموجودة على سطح الأرض .

أيها الصوت ما أعجبك ( انتقال الصوت) :ـ

سوأل : ـ من يسمع الصوت أولاً الجالس أمام المتحدث في قاعة محاضرات مثلاً أم الذي يجلس في بيته واضعا سماعة الراديو في أذنه ؟ نجد أن المستمع من بيته يسمع أولاً و لكن كيف نعم لأن الموجات الكهرومغناطيسية التي تحمل الصوت إلى المذياع تسبق مليون مرة تقريبا الصوت المنتقل من المتحدث الى مستمع يجلس أمامه في القاعة

سوأل :ـ عندما يبطئ الصوت خطاه

ماذا تتوقع أن يحدث لوسار الصوت بسرعة أقل من سرعة الشخص الماشي على قدمية ـ نعم أعتقد بأنني سوف أقول كلمة ثم أسبقها لأستمع إليها من الطرف الأخر و أتوقع أن تتداخل الأصوات فلا نستطيع التمييز بينها

سؤال:ـ الغيوم الصوتية

هل تعلم ان الصوت يمكن ان ينعكس عن الأشياء الرقيقة الناعمة كالغيوم مثلا نعم لقد اكتشف ذلك عالم اسمه تندال صدفة عندما كان يجري تجاربه على الإشارات الصوتية عند ساحل البحر فكتب يقول : ـ لقد تكون الصدى من انعكاس الصوت عن سطح الهواء الشفاف تماماً . وقد وصلنا الصدى بطريقة سحرية من غيوم صوتية غير مرئية و تفسير تلك الغيوم هو تيارات الهواء المتفاوتة التسخين أو التي تحتوي على كمية مختلفة من البخار

برق ... للبيع:ـ موضوع الدرس الطاقة الكهربائية

عند وميض البرق نرى الشوارع الزاخرة بالحركة في لحظات الوميض خالية من الحركة تماماً . هل تعرف لهذه الظاهرة تفسيراً ؟

إن سبب توقف الحركة الظاهر يتلخص في ظآلة الوقت الذي يستغرقة حدوث البرق و هو ضئيل جداً لا يمكن قياسه بالأجهزة العادية و هو يتراوح بين 0.001 -0.02 ثانية . و لهذا فإننا لا نستطيع ملاحظة أو الإحساس بالحركات التي يقل زمن حدوثها عن جزء من ألف من الثانية و كل إطار من إطارات العجلات السريعة لا يمكن أن يتحرك خلال هذه الفترة إلا لمسافة جزء من المليمتر لدرجة يمكن اعتباره صفر بالنسبة للعين . علماً بأن تأثير الصورة على شبكية العين يدوم لفترة تزيد بكثير عن الفترة التي يستغرقها وميض البرق
هل تستطيع حساب ثمن البرق حسب تسعيرة شركة الكهرباء ؟ إذا علمت أن جهد تفريغ شحنة الصاعقة حسب ما تشير إليه أحدث البيانات هو خمسين مليون فولت ، كما تقدر شدة التيار القصوى في هذه الحالة 200 ألف مليون أمبير و بحساب القدرة الناتجة بالواط (الجهد × شدة التيار) علماً بأن الجهد هو الجهد المتوسط لأن الجهد يصل إلى الصفر أثناء التفريغ و هكذا فإن القدرة هي خمسة مليارات كيلو واط و بما أن الفترة الزمنية التي يستمر فيهاالبرق قصيرة جداً 0.001 ثانية فإن الطاقة المستهلكة بالكيلو واط /ساعة أي حوالي 1400 كيلو واط / ساعة فإذا كان سعر الكيلو واط / ساعة 5 هللات فإن ثمن البرق هو 1400×5 = 5200 هللة = 52 ريال

هل تصدق هذه النتيجة المدهشة لحساب ثمن وميض البرق الذي يستغرق جزء من ألف من الثانية و يضيء المدينة كلها بنور أبيض لامع جميل

أنت المسئول ... أيها القصور الذاتي

تخيل أحد الطلاب أنه قفز قفزة عجيبة في الهواء و بقي محلقاً لبضع دقائق ثم هبط على الأرض مرة أخرى و لكن يا للمفاجئة لقد نزل في منطقة أخرى لا يعرفها هذا مدهش كيف حدث ذلك لا أدري قال الطالب لنفسة إنها طريقة سهلة للسفر و السياحة . فهل هذا معقول يا أستاذ هل يمكن أن يحدث ذلك فقال له الأستاذ / لا بد أنك كنت تحلم فقط لأننا إذا أرتفعنا عن الأرض لا نكون في الواقع منفصلين عن الأرض بل نحن مرتبطين بغلافها الغازي و معلقين بجوها الذي يساهم بدوره في حركة دوران الأرض حول محورها . إن الهواء ، و على الأخص طبقاته السفلى الأكثر كثافة ، يدور مع الأرض و يجعل كافة الأسياء الواقعة ضمنه ، مثل الغيوم و الطائرات و الطيور و الحشرات الطائرة و غيرها ، تدور هي الخرى مع الأرض . هذا يعني أننا عندما نبتعد عن سطح الأرض الدوارة ، فإننا بدافع القصور الذاتي نستمر في حركتنا بنفس السرعة و عندما نهبط على الأرض نجد انفسنا في نفس المكان الذي انفصلنا عنه سابقاً

و قال الطالب يا أستاذ ماذا يحدث لو توقفت الأرض عن الدوران فجأة؟ ماذا يحدث

قال الأستاذ/ يحدث شيء خطير لن تكون هناك منازل أو أشجار أو حياة على الأرض لأن القصور الذاتي سوف يلقي بها بعيداً عن ذلك السطح و تطير بسرعة الرصاصة على خط مماس لسطح الأرض و بعدها تسقط و تتحطم

طيب لقد خطر لي خاطر :ـ لو كنت راكب طائرة و أحببت في إلقاء رسالة على منزل صديقي الذي أعرف موقعه على الأرض فتسقط الرسالة في حديقة منزله مثلا.قال المعلم على مهلك يا إبني فالرسالة لن تقع في الحديقة أبداً كما تظن لأنه سوف يسقط أمام منزل زميلك بمسافة كبيرة لأن الرسالة و لو ربطها بثقل سوف تحافظ على مكانها تحت الطائرة و كأنها مربطة إليها بخيط و تفسير ذلك أن الرسالة عندما كانت في الطائرة كانت تسير بنفس سرعتها و عندما انفصلت عنها لم تفقد سرعتها الإبتدائية و إنما تابعت حركتها أثناء الهبوط في نفس اتجاه الحركة العمودية و الأفقية و نتيجة لذلك تسقط الرسالة إلى أسفل بخط منحني مع بقاءها تحت الطائرة

بئر ... ما لها قرار:- الجاذبية الأرضية

من المعروف أن أعمق بئر لا تمتد في باطن الأرض إلى أكثر من 7.5 كم و لكن لنفرض أن هناك بئر تمتد بطول محور الأرض ، أي من قطب إلى آخر (نصف قطر الأرض 6400 كم) و أن هناك شخصاً قد سقط في هذه اليئر التي ليس لها قرار فماذا يمكن أن يحدث لهذا الشخص إذا ما تجاهلنا مقاومة الهواء ؟

قال الطالب : إنه سوف يصطدم بالقاع و يتهشم أو يستقر في مركز الأرض

قال المعلم : لا ، ذلك لأنه عند وصوله إلى المركز تكون سرعة سقوطه قد بلغت حداً كبيراً جداً (8 كم/ث) مما يجعل وقوفه في تلك النقطة أمراً مستحيلاً و هذا يعني أنه سوف يستمر في سقوطه إلى أسفل مع تخفيف سرعة السقوط تدريجياً إلى أن يصل إلى مستوى حافات فتحة البئر المقابلة ، و هنا يجب أن يتشبث قوياً بحافة البئر و إلا سقط فيها مرة ثانية و عاد أدراجه إلى الفتحة الأولى

و هذا ما تؤكده قوانين الميكانيكا مثل قانون نيوتن للجذب الكوني و سوف تستغرق عملية السقوط ذهاباً و ايابا 84 دقيقة 24 ثانية بالتحديد

البطيخة ... القنبلة:- الطاقة الحركية

قال المعلم بيدك تستطيع أن تمسك بالرصاصة المنطلقة فسمع همهمة التلاميذ فقال أحدهم إن هذا أمر يخرج عن نطاق المعقول لأن سرعة الرصاصة عالية و حرارتها عالية

حدث ذلك فعلا لطيار فرنسي كان يحلق على ارتفاع 2 كم حيث شاهد شيئاً صغيراً يتحرك على مقربة من وجهه فما كان منه إلا أن التقطه فوجد أنه رصاصة منطلقة ! ولكن ما هو تفسير ذلك

فقال المعلم إن الرصاصة لا تبقى دائماً منطلقة بسرعتها الإبتدائية التي تتراوح بين 800 و 900 م/ث ، إذ نتيجة لمقاومة الهواء تقلل الرصاصة من سرعتها تدريجياً و عند نهايتها تهبط سرعتها إلى 40 م/ث فقط و بمثل هذه السرعة كانت تطير الطائرة في ذلك الوقت و هذا ما جعل الرصاصة تبدو كأنها ساكنة بالنسبة للطيار فأمكنه التقاطها بكل سهولة

قال المعلم لنستمع لهذه القصة : أثناء سباق السيارات الذي جرى في عام 1924 م بين مدينتين سوفيتيتين رحب فلاحو القرى القوقازية بالسيارات المارة بالقرب منهم و عبروا عن ترحيبهم بقذف المتسابقين بالبطيخ و الشمام و التفاح و قد ظهر بعد ذلك أن تأثير تلك الهدايا البسيطة كان كبيراً على المتسابقين حطم سياراتهم و أصابهم بجروح خطيرة فما السبب ؟ لقد أضيفت سرعة السيارة إلى سرعة البطيخة أو الشمامة أو التفاحة المرمية و حولتها إلى قذائف خطيرة مدمرة لأن الطاقة الحركية للبطيخة التي تزن 4 كجم مثلا هي نفسها بالنسبة للرصاصة التي تزن 10 جم و التي قذفت بها السيارة المنطلقة بسرعة 120 كم/ساعة ولكن في مثل هذه الظروف لا يمكن مقارنة التأثير الذي تحدثة البطيخة بتأثير الرصاصة لأن صلادة البطيخة أقل كثيراً من صلادة الرصاصة …
منقول للفائدة