][®][^][®][رابعاً: متفرعات من علم الفيزياء :-][®][^][®][
يتفرع من علم الفيزياء كثير من العلوم ومن اهمها :
الفيزياء الكلاسيكية :
الميكانيكا
الديناميكا الحرارية
الكهرباء والمغناطيسية
الضوء
الفيزياء الحديثة :
النظرية النسبية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء الذرية
ميكانيكا الكم
الفيزياء النووية
فيزياء الحالة الصلبة
علوم فيزياء تطورت بتطور مفاهيم الفيزياء الحديثة :
الليزر
الطاقة الشمسية
الألياف الضوئية
الأغشية الرقيقة
الفيزياء الإشعاعية
البلازما
الجسيمات الأولية
الفلك ( احلى علم عندي ) .
][®][^][®][خامساً: تجارب فيزيائية :-][®][^][®][
1- التوازن :-
فكرة التجربة :
إغلاق الدائرة الكهربائية ينتج عنه مرور تيار كهربائي يؤدي إلى إحداث صوت
الأدوات المستخدمة :
سلك من مادة موصلة - قاعدة خشبية - جرس كهربائي - أسلاك للتوصيل
طريقة العمل :
اثني سلك موصل على شكل أرنب مثلا وصليه بأحد قطبي البطارية بسلك معدني معزول
هيئي جزرة من الخشب البلسا واجعلي فيها ثقبين للبصيلتين
ثبتي الشريحة المعدنية في الجهة الخلفية للجزرة ملامسة للبصيلتين
وصلي الشريحة بسلك معدني إلى قطب البطارية الآخر
لصنع المقبض أدخلي خطافا نصف دائري في طرف الدسار ووصلي سلكا منه نزولا على طول الدسار وثبتيه بشريط لاصق
اتركي طولا طليقا كافيا من السلك ووصلي طرفه بشريحة البصيلتين
أخيرا أغلقي الخطاف ليصبح حلقة حول سلك الأرنب السلكي
مسار اللعبة
بتحكم دقيق دوري الحلقة حول الأرنب السلكي دون أن تلمسي السلك فتضيء البصيلتان وهما عينا الجزرة دليلا على فشل محاولتك
: :
2- المنظار الافقي :-
فكرة التجربة :
استخدام المرايا لعمل انعكاس للأشعة بغرض الرؤية فوق الحواجز
الأدوات المستخدمة :
مرآتان مستويتان متماثلتان في كل من الطول والعرض
اسطوانة مصنوعة من الورق المقوى
خطوات العمل :
استخدم قطعة من الورق المقوى في عمل صندوق طويل (متوازي مستطيلات) مع مراعاة أن تكون زوايا الأركان قائمة تماما والجوانب متعامدة على بعضها البعض
حدد علامات لتبين أماكن الطي ث افتح الصندوق مرة ثانية
قم بعمل نافذتين في الأمام والخلف
ألصق شرائح الفلين بالغراء أو الصمغ على الجوانب بزاوية 45 درجة مع الجوانب حتى تثبت المرآتين في اتجاهين متقابلين عند وضعهما داخل الصندوق بعد إعادة تقفيله
اطو الورقة لتعطي شكل الصندوق
ثبت المرآتين بداخل الصندوق
ألصق أركان الصندوق مع بعضها البعض باستخدام غراء أو صمغ
جهز لوحين صغيرين من قطعة الورق الأخرى ثم ثبت أحدهما في الناحية العلوية والآخر في الناحية السفلية للمنظار
وجه النافذة الأمامية ناحية هدف فوق حاجز معين وانظر من النافذة الخلفية (السفلية) ماذا ترى؟
: :
3- القطع بالكهرباء :-
فكرة التجربة :
مرور تيار كهربائي في سلك موصل ينشأ عنه طاقة حرارية
الأدوات المستخدمة :
مصدر كهربائي
مسلك موصل للكهرباء
لوح خشبي
أسلاك للتوصيل
خطوات العمل :
نحضر لوح خشبي على شكل حرف U ونثبت عليه سلك رفيع ذو مقاومة كبيرة
نوصل طرف السلك بطرف بطارية (4V)
عند إغلاق الدائرة الكهربائية ترتفع درجة حرارة السلك بحيث يمكن قطع أشكال مختلفة من الفلين
: :
][®][^][®][سادساً: مفاهيم فيزيائية:-][®][^][®][
1- المادة :-
المادة هي التركيب الاساسي لكل جسم فيزيائي , و قد تغير اعتقاد الانسان كثيرا عبر العصور حول هذا التركيب المادي من تقسيم الطبيعة الى أربعة عناصر اساسية الى اكتشاف العناصر الكيميائية الى اكتشاف الذرة فمكونات الذرة و الآن نتحدث عن الفرميونات الأولية . أما البوزونات بما فيها الفوتونات فلا يمكن اعتبارها مادة .
: :
2- الجسيمات الاولية :-
الجسيمات الأولية في الفيزياء هي الجسيمات الأساسية التي تتكون منها باقي الجسيمات الأكبر و الأعقد و بالتالي هي الأشكال الأبسط للوجود المادي .
: :
3- الكتلة:-
الكتلة عبارة عن خاصية فيزيائية للأجسام ، تقيس كمية المادة التي يحتويها الشيء. وهو مفهوم مركزي من الميكانيكا والمواضيع ذات العلاقة بها ، تقاس بوحدات كالجرام والكيلوجرام .
على وجه التحديد، هناك نوعان مختلفان من الكتلة:
كتلة القصور : مقياس لقصور جسم الذاتي، مقاومته إلى تغيير حالته من الحركة عندما يتم تطبيق قوة عليه.
كتلة الجاذبية: مقياس لقوّة تفاعل جسم مع حقل الجاذبية .
: :
4- الطاقة :-
ما هي الطاقة: الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة، يتمثل أهمها في الحرارة والضوء. الصوت أيضا عبارة عن طاقة. وهناك" الطاقة الميكانيكية" التي تولدها الآلات، و"الطاقة الكيميائية" التي تتحرر عند حدوث تغيرات كيميائية. يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب إلى ضوء
كمية الطاقة الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث. وعندما يبدو أن الطاقة قد استنفذت، فإنها في حقيقة الأمر تكون قد تحولت إلى صورة أخرى.لهذا نجد أن الطاقة هي قدرة المادة للقيام بالشغل( الحركة), كنتيجة لحركتها أو وضعها بالنسبة للقوي التي تعمل عليها .فالطاقة التي يصاحبها حركة يطلق عليها طاقة حركية kinetic energy . والطاقة التي لها صلة بالوضع يطلق عليها طاقة كامنة (جهدية أو مخزنة ) potential energy . فالبندول المتأرجح به طاقة جهدية في نقاطه النهائية . وفي كل أوضاعه النهائية له طاقة حركية وطاقة جهدية في أوضاعه المختلفة .والطاقة توجد في عدة أشكال كالطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية والطاقة الديناميكية الحرارية والطاقة الكيميائية والطاقة الكهروبائية والطاقة الإشعاعية والطاقة الذرية . وكل أشكال هذه الطاقات قابلة للتحويل الداخلي بواسطة طرق مناسبة . والطعام الذي نتاوله ,به طاقة كيماوية يخزنها الجسم ويطلقها عندما نعمل أو نبذل مجهودا. وتستغل مصادر هذه الطاقات لتوليد الكهرباء التي نحتاجها في بيوتنا ومدارسنا ومكاتبنا ومصانعنا وكمبيوتراتنا سواء للإنارة أم لتشغيل الماكينات والأجهزة الكهروبائية .والبترول نحرقه ليدير سياراتنا وغيرها من الأنشطة الخلاقة التي نمارسها ونتمتع بها في حياتنا . فنحن نستخدم الطاقة لعمل كل شيء . فهي ضرورة حياتية للعيش فوق كوكبنا وننعم فيه.ومن خلالها صعدت المركبات للفضاء وجاب الإنسان العالم ليتعرف عليه ويستنزف ثرواته .
أنواع الطاقة
تعتبر الطاقة الحيوانية أول طاقة إستخدمها الإنسان في فجر الحضارة عندما إستخدم الحيوانات الأليفة في أعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح في تسيير قواربه لآفاق بعيدة .واستغل هذه الطاقة مع نمو حضارته, واستخدمها كطاقة ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء و في إدارة عجلات ماكينات الطحن و مناشير الخشب وطلمبات رفع الماء من الآبار وغيرها .وهذا ما عرف بالطاقة الميكانيكية .
وقوة الحيوانات نجدها مستمدة من الطاقة الكيماوية chemical energy الموجودة في الطعام بعد هضمه في الإنسان والحيوان .والطاقة الكيماوية نجدها في الخشب الذي كان يستعمل منذ القدم في الطبخ والدفء .وفي بداية الثورة الصناعية استخدمت القوة المائية كطاقة تشغيلية من خلال حركية نظم سيور وبكر وتروس لإدارة العديد من الماكينات.
ونجد الطاقة الحرارية Thermal energyفي الآلات البخارية التي تحول الطاقة الكيماوية لوقود تحوله لطاقة ميكانيكية . فالآلة البخارية يطلق عليها آلة إحتراق خارجي لأن الوقود يحرق بالخارج لتوليد البخار الذي يدير الآلات من الداخل . لكن في القرن 19 إخترعت آلة الإحتراق الداخلي مستخدمة وقودا يحترق داخل الآلة حسب نظام غرف الإحتراق الداخلي المباشر بها , لتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي إستغلت في عدة أغراض كتسيير السفن والعربات والقطارات .
وفي القرن 19 ظهر مصدر آخر للطاقة , لايحتاج لإحتراق الوقود ,وهي الطاقة الكهروبائية المتولدة من الدينامو( المولد). وأصبحت هذه المولدات تحول الطاقة الميكانيكية لطاقة كهروبائية التي أمكن نقلها إلي أماكن بعيدة عبر الأسلاك. مما جعلها تنتشر, حتي أصبحت طاقة العصر الحديث ولاسيما وأنها متعددة الأغراض ,بعدما أمكن تحويلها لضوء وحرارة وطاقة ميكانيكية, بتشغيلها موتورات الماكينات والأجهزة الكهربائية . وتعتبر طاقة نظيفة .
ثم ظهرت الطاقة النوويةNuclear energy التي استخدمت في المفاعلات الذرية حيث يجري الإنشطار النووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذي يدير المولدات الكهروبائية التي تمدنا بالكهرباء أو يدير الموتورات التي تسير السفن والغواصات .لكن مشكلة هذه المفاعلات النووية في نفاياتها المشعة واحتمال حدوث تسرب إشعاعي أو إنفجار المفاعل , كما حدث في مفاعل تشيرنوبل الشهير .
والطاقة الغير متجددة نحصل عليها من باطن الأرض كسائل كما في النفط وكغاز كما في الغاز الطبيعي أو كمادة صلبة كما في الفحم الحجري .وهي غير متجددة لأنه لايمكن صنعها ثانية أو إستعواضها مجددا في زمن قصير .عكس الطاقة المتجددة , فيمكن إستعواضها في زمن قصير .ومصادر الطاقة المتجددة نجدها في طاقة الكتلة الحيوية Biomass energyالتي تستمد من مادة عضوية كإحراق النباتات وعظام الحيوانات وروث البهائم والمخلفات الزراعية.فعندما نستخدم الخشب أو أغصان الأشجار أو روث البهائم في إشتعال الدفايات أو الأفران , فهذا معناه أننا نستعمل وقود الكتلة الحيوية التي تستغل كمادة عضوية من النباتات ونفايات الزراعة أو الخشب أو مخلفات الحيوانات .وفي الولايات المتحدة تستغل طاقة الكتلة الحيوية في توليد 3%من مجمل الطاقة لديها لتوليد 10 آلاف ميجا وات كهرباء
.وهناك تستغل طاقة الحرارة الأرضية Geothermal energy لتوليد الكهرباء والتسخين . وحاليا نصف الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية تأتي من قوة دفع المياه التي تدير التوربينات, والتب تسير الموتورات لتوليد الكهرباء. كما يحدث عندنا في السد العالي. وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية 12% من جملة الكهرباء هناك .
ويمكن مضاعفتها إلي 72ألف ميجاوات.وهناك طاقة قوة الرياح Wind power حيث تدير شفرات(ألواح) كبيرة تدور بالهواء فوق الأبراج بحركة مروحية ومثبت بها مولدات كهرباء .وكانت قوة الرياح تستغل في إدارة طواحين الهواء وطلمبات رفع المياه , كما إتبع في هولاندا عندما نزح الهولانديون مساحات مائية من البحر لتوسيع الرقعة الزراعية عندهم .وسبب عدم إنتشارها في العالم ,أصواتها المزعجة وقتلها للطيور التي ترتطم بشفراتها السريعة .
..............يتبع