الميكانيكا الكلاسيكية
الجواب هو : cos تربيع ألفا ! لكن كيف نتوصل لهذا الحل ؟
و القوة عندما تؤثر على جسم فتحركه ، نقول أنها ـ القوة ـ قد بذلت شغلا أو عملا .. و من المعلوم أن الشغل ما هو إلا تحويل للطاقة المختزنة من شكل لآخر .
فالشغل تعريفا هو .. الأثر التحريكي لقوة مــا ، أي أنه عندما تحرك قوة معينة جسما مـا على مسافة معينة .. نقول أنها قد بذلت شغلا ، و يمكن أن تؤثر قوة على جسم دون أن تحركه ، فهنا القوة لم تقم بشغل .
بعد أن وضع العالم اسحاق نيوتن قانونه المعروف بقانون نيوتن للجذب العام والذي ينص على أن
“كل جسمين ماديين يتجاذبان بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسيا مع مربع السافة بين مركزيهما “
ووضع الصيغة الرياضية التي تبين هذا القانون
F # mM/r2
حيث :
F: قوة الجذب
# علامة التناسب
M: الكتلة الاولى
m: الكتلة الثانية
r: المسافة بين الجسمين
وجميعنا يعلم ان اي علامة تناسب بامكاننا التخلي عنها وذلك بوضع اشارة المساواة مع ثابت نسميه بثابت التناسب
F = GmM/r2
حيث G : ثابت الجذب العام
وضع نيوتن ثابت التناسب هذا وسماه بثابت الجذب العام (اطلق علليه فيما بعد بثابت نيوتن ) ولكنه لم يهتم كثيرا بحساب هذا الثابت لسببين رئيسيين وهما:
1- انه اعتقد ان ثابت التجاذب بين جسمين ماديين ساكنيين ضعيفة جدا بشكل يجعل منه غير محسوس وصعب القياس
2- ان اي تجاذب في ظل وجود قوة جذب الارض الكبيرة للاجسام سيكون غير عملي.
الا انه في منتصف القرن الثامن عشر الميلادي حاول مجموعه من العلماء قياس وزن الارض بمراقبة قوة الجذب المؤثرة على كتلة اختبار موضوعة بالقرب من أحد الجبال الضخمة , لكن هذا الجهد قد باء بالفشل بسبب نقص المعلومات عن تركيب و كثافة الصخور المكونه لهذا الجبل.
تعتبر تجربة العالم هنري كافندش أول تجربة فيزيائية لقياس ثابت الجذب العام بدقة عن طريق قياس قوة الجذب بين كتلتين في المختبر.
تجربة كافندش
في البداية دعونا نتحدث عن مبدأ عمل الجهاز الذي استخدمه كافندش،، وكولوم من قبله،، وهو نابض اللي، وهو عبارة عن مادة لدنة تستجيب نتيجة الجدل او الفتل..ومن ناحية عملية،،فإن الفتل أكثر يعني، قوة اكبر مؤثرة سببت هذا الفتل…نابض اللي يصنع عادة من سلك او ملف..
نابض اللي بصورة مبسطة هو عبارة عن ملف قابل للفتل نتيجة قوة خارجية تؤثر عليه،،مما يؤدي الى تخزين الطاقة فيه…
الآن ،،تم استخدام نابض اللي في عمل ميزان اللي لأول مرة من قبل العالم الكبير كولوم…
الآن،، ما الذي فعله كولوم؟
ميزان اللي هو جهاز استخدمه شارل اوجستين كولوم عام 1771، وذلك لقياس القوى الضعيفة جدا..استخدم كولوم ميزان اللي لقياس القوة الكهربائية الساكنة المتبادلة بين شحنتين..
ميزان اللذي استخدمه كان مكونا من كرتين معدنيتين مربوطتين بنهايتي قضيب عازل معلق من منتصفه بسلك ليفي رفيع.
لقياس القوة الكهربائية المتبادلة بين الكرتين ، قام بشحن كرة أحد الكرات بشحنة كهربائية،،،ثم قرب منهما كرة ثالثة مشحونة بذات شحنة الكرة الاخيرة،،تتنافر الكرتان بالتالي فيلتف السلك،،او يفتل بزاوية معينة..
لو استطعنا حساب القوة التي سببت فتل السلك بتلك الزاوية،،استطعنا عندها حساب قوة التنافر الكهربائي التي اثرت في الاصل على السلك وفتلته..
استخدام ميزان اللي لحساب ثابت كولوم كان اسهل بكثير من استخدامه لحساب ثابت الجاذبية..
دعونا معا،،كانت تجربة كافندش هي اول تجربة في الفيزياء لحساب ثابت الجذب العام الذي تحدث عنه نيوتن ولم يفكر في حسابه …صممت التجربة في الاساس لحساب النسبة المتوسطة بين كثافة الارض والماء..التجربة الاصلية صممت من قبل جون ميشتل، لكنه توفي قبل ان يكمل الجهاز ويبدأ العمل،بعد وفاته في 1793 انتقل الجهاز ومخطط العمل الى فرانسيس ولاستون الذي سلمه الى هنري كافندش وطلب منه ما بدأه العالم ميتشل.
قام كافندش بإعادة بناء الجهاز وتصميمه الا انه ظل محتفظا وقريبا من الخطوط الرئيسية التي رسمها ميتشل،وقام بسلسلة من التجارب الدقيقة على هذا الجهاز عام 1798.. الجهاز كما هو موضح في الصور المرفقة مكون من كرتين وزن كل منهما 156 كغم( لاحظوا مقدار الكتل) مربوطتين كما قلنا بسلك ليفي رفيع،ولتجنب تدخل أي مؤثر خارجي مثل الهواء قام بوضع الجاهز تصميمه في سقيفة منزله المغلقة بعيدا عن كل التيارات الهوائية..
الآن لا يوجد شيء يؤثر على الكرتين الثقيلتين الا قوة الجاذبية،،باستخدام منظار دقيق قام بقياس مقدار الفتل في الخيط ( حدد زاوية الفتل او الانحراف)، وبمعرفة كتلة كل من الكرتين،،ومقدار زاوية الفتل، تمكن كافندش من قياس ثابت الجاذبية( طبعا هم يعرفون ان القوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب الكتلتين وعكسيا مع مربع المسافة،،هذا قانون نيوتن)..
وقد استخدمت التجربة ايضا لقياس كتلة الارض لأول مرة في الفيزياء..
لكم منا تحية كلاسيكة كواركية مشتركة
والسلام عليكم جميعا
الإخوة الكرام : حياكم الله تعالى ..
يكاد يُجمع كل من كتب أو بحث في قانون نيوتن الثالث : ( لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه ) على أن المراد من هذا القانون هو : وقوع فعل من جسم على آخر , ورد الآخر على الأول بإيقاع فعل عليه مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه .
فإذا أثرت الأرض بجاذبيتها على إنسان , رد هذا الإنسان على الأرض بجذبها إليه بمقدار مساوٍ لجاذبية الأرض له – ولكن أثر ذلك لا يظهر لضآلته بالنسبة للأرض – .
وإذا رُمي الحائط بكُرة , رد الحائط على الكرة برميها في الجهة المعاكسة بمقدار ما أثرت فيه .
إنه بالرغم من تبني المؤسسات العلمية والتعليمية لهذا التفسير , نجد تساؤلات حول هذا القانون مازالت تبحث عن إجابات دقيقة .
فمن ذلك على سبيل المثال :
إذا ركلتُ كرة بقوة ما , فكيف ستَرد الكرة عليَّ ؟
هل رد الفعل يحدث مع الفعل في وقت واحد ؟ أم بعد انتهاء زمنه كاملاً ؟
إذا كان لكل فعل رد فعل … فكيف تحصل الحركة أو التحريك أصلاً ؟
هل هذا القانون خاص في التوازن ؟
أم هو يدل على ثبات الأقوى – إن صح التعبير – إن كان الجسمان مختلفين ؟
أم يدل على أن لكل فعلٍ قوةً , وأن هذه القوة لكي تحرك الجسم الآخر , أو تكون مؤثرة فيه عموماً , يجب أن تكون أعظم من رد فعل ذاك الجسم ؟
……………………………
أسئلة كثيرة ما تزال الأجوبة عليها غير دقيقة .
بعد تأمل طويل في مضمون القانون الثالث لنيوتن , ظهر لي أنه لا يدل على تبادل التأثير بين جسمين , وإنما يدل على سبب عودة الجسم إلى الثبات بعد ما لحقه من تغيير .
وأنه لا تكتمل الإحاطة بمفهوم هذا القانون إلا مع النظر في القانونين الأول والثاني .
فنص القانون الأول : (( يبقى الجسم على حالته من السكون أو الحركة المنتظمة في خط مستقيم , ما لم تجبره قوة على تغيير حالته ))
يدل على ثبات الجسم على حالة ما .
ونص القانون الثاني : (( إذا أثرت قوة على جسم ما , فإن هذه القوة تسبب تسارع الجسم في اتجاه القوة , ويتناسب مقدار التسارع تناسباً طردياً مع مقدار القوة , وعكسياًُ مع كمية المادة الموجودة في الجسم ))
يدل على ما يغير ثبات الجسم , و كيف تصير حالته .
وأما نص القانون الثالث : (( لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه ))
فإنه – كما ظهر لي – يدل على عودة الجسم إلى ثباته بعد ما لحقه من تغيير .
فلو افترضنا وجود جسمين في مكان معزول , بينهما حركة مستقيمة منتظمة
فيكونان بالنسبة إلى بعضهما : أحدهما ساكن والآخر يتحرك حركة مستقيمة منتظمة ( القانون الأول )
فإذا أثرت قوة ما على الجسم الساكن – ولنسمِّهِ ( أ ) – فإنها تجعله يتحرك بتسارع منتظم ( القانون الثاني )
وإذا أثرت قوة ما على الجسم المتحرك حركة مستقيمة منتظمة – ولنسمِّهِ ( ب ) – فإنها تجعله أيضاً يتحرك بتسارع منتظم ( القانون الثاني )
فلو رفعنا القوتين المؤثرتين عن كلٍّ من ( أ ) و ( ب ) , فماذا يحصل ؟
هل يبقى حالهما من التسارع على ما هو عليه ؟
الذي يحصل – كما يخبرنا نيوتن – أن ( أ ) يصبح متحركاً حركة مستقيمة منتظمة
وأن ( ب ) ترجع حركته أيضاً إلى مستقيمة منتظمة .
ما هو السبب في ذلك ؟
هنا يأتي القانون الثالث ليقول لنا :
عندما أثرت قوة على ( أ ) لنفرض أنها جعلته يتسارع بمقدار ( 1 كم / سا )
فإنه في الساعة الأولى تكون سرعته ( 1 كم / سا )
وفي الساعة الثانية تصبح ( 2 كم / سا )
وفي الساعة الثالثة تصبح ( 3 كم / سا )
وفي الساعة مئة تصبح ( 100 كم / سا ) …..
فلو رفعنا القوة المؤثرة عن ( أ ) في الساعة العاشرة , فإن سرعته تكون ( 10 كم / سا ) ولن تزداد بعد الآن , كما أنها لن تنخفض عن ذلك أيضاً , لأن الجسم ( أ ) منع استمرار أثر القوة عليه بعد أن ارتفعت عنه , وذلك برد هذا الأثر بما يساويه في المقدار ويعاكسه في الاتجاه ,
وستبقى سرعته ( 10 كم / سا ) إلى الأبد , ما لم تؤثر عليه قوة أخرى , زيادة أو نقصاناً .
ويحدث مثل ذلك تماماً في الجسم ( ب ) .
فالأثر هو زيادة كيلو متراً واحداً في الساعة
ورد الأثر هو إيقاف هذه الزيادة فقط
وسواء أكان هذا الإيقاف يحدث بعد ساعة واحدة , أو بعد مليون أو مليار ساعة … , فإن الأثر هو زيادة ( 1 كم / سا ) فقط .
فليس الأثر هو جعل الجسم يتحرك مليار كيلو متراً في الساعة , لأنه لو كان الأمر كذلك لوجب أن يعود الجسم ( أ ) إلى سكونه بعد رفع القوة المؤثرة عنه
ولأن الجسم يتحرك إلى الأبد حركة مستقيمة منتظمة – مهما بلغت سرعته – من غير قوة ثابتة عليه , كما ينص على ذلك القانون الأول .
ويمكننا أن نقول بناء على ما تقدم :
إن المراد برد الفعل في القانون الثالث لنيوتن هو :
رد الأثر , أو وقف استمرار الأثر على الجسم بعد ارتفاع القوة المؤثرة عنه .
وهو من مدلولات تعريف العطالة الذي يقول : (( يبقى الجسم المعزول عن كل تأثير خارجي ساكناً . وإذا أثرت عليه قوة تحرك . وإذا زالت عنه القوة المؤثرة , تحولت عندها حركته إلى مستقيمة منتظمة . ))
وأما ارتداد الكرة عن الحائط , فهو ليس بردة فعل الحائط , كما هو شائع وذائع , بل هو عدم قدرة الكرة على – تفريغ – كامل ما تحمله من أثر على الحائط , فيكون ارتدادها ليس بسرعة انطلاقها , وإنما ينقص منه ما تركته من أثر على الحائط .
فإذا ترجح ما تقدم , فلا شك أنه ينشأ عنه ما يدفعنا إلى إعادة النظر في بعض المفاهيم , حيث يوصلنا هذا التفسير إلى أن للحركة المستقيمة المنتظمة سرعة ابتدائية .
ولكم تحياتي
الرصاصة والهواء
يعلم الجميع ان الهواء يعرقل انطلاق الرصاصة ,ولكن القليلين فقط , بامكانهم ان يتصوروا بوضوح مدى قوة تلك التأثيرات المعرقلة الناتجة عن الهواء ومعظم الناس يميل الى التفكير بأن وسطاً رقيقا كالهواء
الذي لا نحس به عادةً ليس بأستطاعته عرقلة الانطلاق السريع لرصاصة مسدس او بندقية يأي قدر ملحوظ …
ولكننا لو ركزنا في الامر لفهمنا ان الهواء يشكل عقبة خطيرة جدا بالنسبة للرصاصة . ان القوس الذي يمثل الطريق الذي يمكن ان تقطعه الرصاصة في حالة عدم وجود المحيط الجوي (الهواء). وعندما تنطلق الرصاصة من سبطانة البندقية (بزاوية 45 درجة وبسرعة ابتدائية قدرها 620 كم /ثا فانها ترسم قوسا كبيرا جدا يباغ ارتفاعه 10 كم وتقطع مسافة افقية قدرها 40 كم وفي الواقع ,فأن الرصاصة في الضروف المذكورة لا ترسم إلا قوساً صغيراً نوعا ما , ولا تقطع ألا مسافة تقدر ب 4 كم .
والقوس الصغير ليست له قيمة اذا ما قورن بالقوس الاول . تلك هي نتيجة مقاومة الهواء
اذا لم يكن ثمة هواء لأمكن رمي هدف على بعد 40 كم
المصدر …. ياكوف بيريلمان
الفيزياء المسلية
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?15815
هو المسرح الذي تتمثل فيه حركة الأجسام ويمكن اعتبار هذا الإطار مرجعاً لوصف احداثيات حركة الأجسام، فالأرض تشكل إطاراً نسبة للقطار الذي يسيرعليها، والقطار يتحرك نسبة للأرض. ومن جهة أخرى فالقطار يشكل إطاراً نسبة للركاب، والركاب يتحركون نسبة للقطار.
وعندما نقول أن القطار يتحرك بسرعة 100كم/ ساعة فنحن نقصد 100كم/ ساعة نسبة إلى الأرض التي نعتبرها إطاراً مرجعياً لوصف الأجسام المتحركة فيه.
الأطر المرجعية القصورية (Inertial Reference Frames)
هو الإطار الثابت أو المتحرك بسرعة ثابتة، وفي هذه الأطر تتحرك الأجسام بحرية وتكون فيه القوانين الفيزيائية صحيحة، وذلك لأن الأجسام المتحركة لا يتم تطبيق أي قوة عليها من قبل الإطار.
ولنعتبر القطار إطاراً مرجعياً للركاب الذين فيه، فإذا فرضنا أن القطار ساكناً ففي هذه الحالة يستطيع الركاب الذين في داخله التحرك والتمتع بلعب كرة الطاولة، وإجراء التجارب العلمية التي تقيس المتغيرات الحركية. والآن لنتخيل أن القطار تحرك بسرعة ثابتة، فماذا سيحصل؟ الجواب هو لا شيء على الأطلاق! ستبقى حركة الركاب كما لو كانوا في قطار ثابت وستظل اللعبة مستمرة والتجارب صحيحة.
وتفسير ذلك: أن القطار يعتبر إطاراً مرجعياً بالنسبة للركاب ولكونه ساكناً أو متحركاً بسرعة ثابتة فهو لن يؤثر بقوة على الأمور التي تجري داخله.
وبلغة الرياضيات: فالقوة التي يؤثر بها القطار على ما بداخله هي F وكتلة القطار هي m وتسارعه هو a وبتطبيق قانون نيوتن الثاني:
F=ma ; a =dv/dt
If v=0 or constant >>>> a=0 >> F=0
ولأن التسارع يساوي مشتقة السرعة فإنه سيتلاشى عندما تثبت السرعة أو تتلاشى، ومع زوال التسارع فإن القوة المؤثرة ستزول أيضاً، وبالتالي لن يتأثر ما يجري داخل القطار بحركة القطار.
ومن هنا فإن الأجسام المتحركة في هذا الإطار ستبقى كذلك للأبد، والأجسام الساكنة ستبقى كذلك للأبد، ما لم تتأثر هذه الأجسام (الساكنة أو المتحركة) بقوة من الأجسام الأخرى الموجودة في نفس الإطار.
في الحقيقة إن أول من أدرك هذه المبادئ هو غاليليو ومن ثم صاغ معادلات الحركة الخطية، وبعده قام نيوتن بتعميم هذه المبادئ بما يعرف بالقانون الأول للحركة أو قانون القصور.
ويجب الإشارة هنا إلى أن هذه الأطر ليست موجودة وإنما هي حالة مثالية، ولكننا يمكن أن نعتبر الأرض إطاراً قصورياً لأن تأثيرها على الأجسام المتحركة طفيف جداً.
الأطر المرجعية غير القصورية (The Non-Inertial Reference Frames)
الأطر المرجعية المتسارعة (The Accelerated Reference Frames)
هي الأطر التي تسير بسرعة متغيرة (متسارعة)، وهذه الأطر تطبق قوة على الأجسام التي تتحرك داخلها وبالتالي فإن قوانين الفيزياء لن تكون صالحة في هذه الأطر.
ولنعد إلى مثال القطار، ولنتخيل أننا أردنا حساب سرعة الكرة التي يتم اللعب بها في لعبة كرة الطاولة، فإذا كان القطار ساكناً أو متحركاً بسرعة ثابتة فإننا نستطيع معرفة سرعة الكرة باستخدام الأدوات المناسبة. ولنفرض أن القطار زادت سرعته فجأة أو أنه تم الضغط على الكوابح، هنا سيصبح القطار إطاراً متسارعاً ولن نستطيع حساب سرعة الكرة البتة، وذلك لأن الإطار (القطار) سيأثر بقوة على الأجسام، وسيشعر بها كل من في القطار.
وكل ما نستطيع معرفته هنا هو تأثير القطار على ما بداخله من خلال قانون الحركة الثاني:
F=ma
وللتخلص من قصور القوانين الميكانيكية وعجزها عن إيجاد المتغيرات الحركية داخل الأطر المتسارعة دأب أينشتاين وببراعة بوضع الحلول من خلال النظرية النسبية العامة، وبذلك فقد عمم القوانين الفيزيائية لتصبح صالحة في الأطر كافة.
ملاحظة: تعتبر الأطر المتحركة حركة دائرية أطراً متسارعة حتى لو كانت سرعة دورانها ثابتة، وذلك لأن اتجاه السرعة يتغير، والتسارع متجه وبالتالي فهو يعتمد على تغير السرعة مقداراً أو اتجاهاً أو كلاهما. ويمكن ملاحظة ذلك عملياً عند دوران السيارة حول المنعطف، حيث سيتأثر الراكب بقوة وسيشعر بها
المصدر
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?4507
.
شكراا على الموضوع المفيد
وقد نتج نظام الأرض الخالي من العيوب عن التناسب بالغ الدقة لهذه القوى وبإجراء مقارنة بين هذه القوى ستظهر نتيجة مثيرة للغاية، وهي أن كل المادة التي نشأت وتشتت عبر الكون بعد الانفجار العظيم تشكلت نتيجة لتأثير هذه القوى التي تختلف فيما بينها اختلافات شاسعة ومبين أدناه، بوحدات القياس المعيارية الدولية، مقادير هذه القوى المختلفة المدهشة: تسمح هذه القوى الأساسية بتكوين العالم المادي من خلال توزيع كامل للقوة ويرتكز هذا التناسب بين القوى إلى توازن دقيق جدا يمكِّن هذه القوى من تحقيق الأثر اللازم على الجسيمات من خلال هذه النسب المحددة فقط.
القوة النووية الشديدة: 15
القوة النووية الضعيفة : 7.03×10 -10
القوة التجاذبية : 5.90× 10-39
القوة الكهرومغناطيسية : 3.05×10-12
القوة النووية الشديدة وتضمن هذه القوة بقاء البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض في نواة
1. القوة العملاقة (الشديدة) في النواة: القوة النووية الشديدة لقد استعرضنا مقال سابق كيف تم خلق النواة لحظة بلحظة والتوازنات الدقيقة الفاعلة في هذا الخلق ورأينا أن كل شيء حولنا، بما في ذلك أنفسنا، يتكون من ذرات، وأن هذه الذرات مؤلفة من جسيمات عديدة ما هي إذن تلك القوة التي تحافظ على تماسك كل هذه الجسيمات المكونة لنواة الذرة؟ إن هذه القوة، التي تحافظ على النواة سليمة، والتي تعتبر أشد قوة عرفتها قوانين الفيزياء، هي ”القوة النووية الشديدة” وتضمن هذه القوة بقاء البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض في نواة الذرة دون أن تتطاير بعيداً وتتكون نواة الذرة بهذه الطريقة وهذه القوة من الشدة بمكان بحيث إنها تكاد تجعل البروتونات والنيوترونات تلتصق ببعضها البعض داخل النواة ولهذا السبب يطلق على الجسيمات الدقيقة التي تمتلك هذه القوة اسم ”gluon” وهي تعني ”اللصق” باللاتينية وقد ضبطت قوة الربط هذه بدقة بالغة، إذ تم ترتيب شدة هذه القوة بشكل دقيق للإبقاء على مسافة معينة بين البروتونات والنيوترونات فلو كانت هذه القوة أشد قليلاً، لتصادمت البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض أما لو كانت هذه القوة أضعف قليلاً، لتشتت البروتونات والنيوترونات لقد بلغت هذه القوة القدر المناسب اللازم لتكوين نواة الذرة بعد الثواني الأولى من الانفجار العظيم، وتبين لنا تفجيرات هيروشيما وناكازاكي كيف يمكن أن تصبح القوة النووية الشديدة مصدراً للتدمير بمجرد تحريرها والسبب الوحيد الذي يجعل القنابل الذرية، التي سيتم استعراضها بمزيد من التفصيل في مقالات أخرى، بهذا
القوة النووية الضعيفة تحافظ على التوازن في النيوترون والبروتون داخل النوا
القدر من الفعالية هو تحرر كميات صغيرة جداً من هذه القوة المختبئة داخل نواة الذرة.
2. حزام أمان الذرة (القوة النووية الضعيفة):
إن أحد أهم العوامل في استمرار النظام على الأرض هو التوازن الموجود داخل الذرة إذ يضمن هذا التوازن عدم انهيار الأشياء فجأة وعدم انبعاث أشعة ضارة منها وتتحمل ”القوة النووية الضعيفة” مسؤولية الحفاظ على هذا التوازن بين البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة وتؤدي هذه القوة دوراً مهما في الحفاظ على توازن النوى التي تحتوي على أعداد عالية من النيوترونات والبروتونات وإذا تمت المحافظة على هذا التوازن، يمكن أن يتحول النيوترون، إذا لزم الأمر، إلى بروتون وبما أن عدد البروتونات في النواة يتغير في نهاية هذه العملية، فإن الذرة تتغير معه أيضا وتصبح ذرة مختلفة وهنا، تكون النتيجة في غاية الأهمية؛ لأن الذرة تتحول إلى ذرة أخرى مختلفة دون أن تتفتت وتستمر في الحفاظ على وجودها ويحمي حزام الأمان هذا الكائنات الحية من الأخطار التي كانت ستنشأ لولا وجوده من جراء تحرر الجسيمات بشكل غير قابل للسيطرة ومؤذ للبشر.
3. القوة التي تُبقي الإلكترونات في المدار(القوة الكهرومغناطيسية):
لقد بشر اكتشاف هذه القوة بمقدم عصر جديد في عالم الفيزياء فقد تبين بعد ذلك أن كل جسيم يحمل”شحنة كهربائية” وفقاً لخصائصه التركيبية، وأن هناك قوة بين هذه الشحنات الكهربائية تجعل الجسيمات ذات الشحنات الكهربائية المتناقضة تنجذب نحو بعضها البعض وتجعل الجسيمات ذات الشحنات المتشابهة تتنافر عن بعضها البعض، ومن ثم يضمن ذلك أن البروتونات
القوة الكهرومغناطيسية تجعل الإلكترونات والبروتونات ضمن الذرة الواحدة تنجذب نحو بعضها البعض
الموجودة في نواة الذرة والإلكترونات التي تتحرك في المدارات حولها ستنجذب نحو بعضها البعض وبهذه الطريقة، تبقى ”النواة” و”الإلكترونات”، وهما العنصران الأساسيان في الذرة، مع بعضهما البعض إن أدنى تغيير في شدة هذه القوة من شأنه أن يؤدي إلى انطلاق الإلكترونات بعيداً عن النواة أو إلى وقوعها داخلها وفي كلتا الحالتين، سيؤدي ذلك إلى استحالة وجود الذرة، وبالتالي، استحالة وجود الكون المادي ومع ذلك، فمنذ اللحظة الأولى التي تكونت فيها هذه القوة، قامت البروتونات الموجودة داخل النواة بجذب الإلكترونات بالقوة المطلوبة بالضبط لتكوين الذرة بفضل قيمة هذه القوة..
4.القوة المسؤولة عن تماسك الكون(القوة التجاذبية):
على الرغم من أن هذه القوة هي القوة الوحيدة التي نستطيع إدراكها عادة، فإنها هي أيضا القوة التي نعرف عنها أقل قدر من المعلومات وعادة ما نطلق على هذه القوة اسم الجاذبية، في حين أنها تسمى في الواقع ”قوة جذب الكتل””mass attraction force” .
وعلى الرغم من أن هذه القوة هي أقل القوى شدة مقارنة بالقوى الأخرى، فإن الكتل الكبيرة جدا تنجذب بواسطتها نحو بعضها البعض وهذه القوة هي السبب في بقاء المجرات والنجوم الموجودة بالكون في مدارات بعضها البعض ومرة أخرى، تظل الأرض والكواكب الأخرى تدور في مدار معين حول الشمس بمساعدة هذه القوة التجاذبية كما أننا نتمكن من المشي على الأرض بسبب هذه القوة ولو حدث انخفاض في قيمة هذه القوة، لسقطت النجوم، لانتزعت الأرض من مدارها، ولتشتتنا نحن عن الأرض في الفضاء قال الله تعالى في القرآن الكريم (إِنَّ اللَّهَ يُمْسِكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ أَن تَزُولَا وَلَئِن زَالَتَا إِنْ أَمْسَكَهُمَا مِنْ أَحَدٍ مِّن بَعْدِهِ إِنَّهُ كَانَ حَلِيمًا غَفُورًا)[سورة فاطر].
]وفي حال حدوث أدنى زيادة في قيمة هذه القوة تتصادم النجوم ببعضها البعض، وتصطدم الأرض بالشمس، وننجذب نحن نحو القشرة الأرضية· وقد يبدو لك أن احتمالات حدوث تلك الأشياء بعيدة جداً الآن، ولكنها ستكون حتمية لو انحرفت هذه القوة عن قيمتها الحالية ولو حتى لفترة قصيرة جدا من الوقت ويعترف كل العلماء الذين يجرون بحوثاً حول هذا الموضوع أن القيم المحددة بدقة لهذه القوى الأساسية تعتبر من العوامل الحاسمة في وجود الكون وعندما تناول هذه النقطة عالم البيولوجيا الجزيئية الشهير مايكل دنتون Michael Denton، أشار في كتابه ”قدر الطبيعة: كيف تكشف قوانين البيولوجيا الغاية من الكون ”How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe Nature’s Destiny ” إلى أنه: ”لو كانت، على سبيل المثال، القوة التجاذبية أقوى تريليون مرة، لكان الكون أصغر بكثير، ولكان تاريخ حياته أقصر بكثير ولكانت كتلة أي نجم عادي أقل تريليون مرة من الشمس ولبلغت دورة حياته نحو سنة واحدة ومن ناحية أخرى، لو كانت الجاذبية أقل قوة، لم تكن أية نجوم أو مجرات لتتكون على الإطلاق وليست العلاقات والقيم الأخرى أقل خطراً فلو كانت القوة الشديدة أضعف قليلاً، لكان الهيدروجين هو العنصر الوحيد المستقر ولما تمكنت أية ذرات أخرى من الوجود ولو كانت القوة الشديدة أقوى قليلاً مقارنة بالقوة الكهرومغناطيسية، لأصبحت النواة الذرية المكونة من بروتونين فقط سمة ثابتة في الكون – ويعني ذلك انعدام وجود الهيدروجين – وإذا نشأت أية نجوم أو مجرات، ستكون مختلفة جداً عن شكلها الحالي ومن الواضح أنه لو لم تكن لهذه القوى والثوابت المختلفة قيمها الحالية بالضبط، لما كانت هناك أية نجوم، أو نجوم متفجرة فائقة الوهج supernova، أو كواكب، أو ذرات، أو حياة ” (1) وقد عبر الفيزيائي المعروف بول ديفيز Paul Davies عن إعجابه بالقيم المقدرة سلفاً لقوانين الفيزياء في الكون : ” عندما يلجأ المرء لدراسة علم الكونيات، يزداد لديه الميل إلى الشك· ولكن الاكتشافات الأخيرة فيما يتعلق بالكون البدائي تضطرنا إلى القبول بأن الكون المتمدد قد بدأ في حركته بتعاون يتسم بدقة مثيرة للدهشة ”(2) ويسود الكون كله تصميم فائق وتنظيم متقن يقومان على أساس توفر هذه القوى الأساسية ومالك هذا النظام هو، دون شك، الله سبحانه وتعالى، الذي خلق كل شيء من العدم دون أية عيوب وإذا تأملنا قليلاً سنجد أن الله، رب العالمين، يبقي النجوم في مداراتها بأضعف القوى، ويبقي على توازن نواة الذرة الدقيقة بأشد القوى وتعمل كل القوى وفقاً ”للحدود” التي قدرها الله وقد أشار الله إلى النظام الموجود في خلق الكون والتوازنات ”المقدرة بمنتهى الدقة” في إحدى آياته: (الَّذِي لَهُ مُلْكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَلَمْ يَتَّخِذْ وَلَدًا وَلَمْ يَكُن لَّهُ شَرِيكٌ فِي الْمُلْكِ وَخَلَقَ كُلَّ شَيْءٍ فَقَدَّرَهُ تَقْدِيرًا) (الفرقان: ·2).
بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
سريان الموائع
المائع هو المادة التي ليس لها شكل معين بل تأخذ شكل الإناء الحاوي لها و تتميز بقدراتها على الانسياب
* * * *
و لهذا فإن التعبير يشمل السوائل و الغازات و تنقسم إلى قسمين:
موائع قابلة للانضغاط و هي الموائع التي تتغير كثافتها بتغير الضغط الواقع عليها مثل الغازات
موائع غير قابلة للانضغاط و هي الموائع التي لا تتغير كثافتها بتغير الضغط الواقع عليها مثل السوائل.
تحتفظ المادة في حالة الصلابة بشكل ثابت ؛ بعكس المادة في حالة السيولة و الحالة الغازية .
فما السبب في ذلك؟ إن قوى التماسك بين جزيئات المادة الصلبة تكون كبيرة، لدرجة أنه ليس من السهل أن تغادر مواضعها؛ في حين أنه في حالة السيولة تكون قوى التماسك بين جزيئاتها ضعيفة نسبيا، بحيث تسمح لجزيئات المادة بالحركة داخل المادة. أما في الحالة الغازية، فتكاد قوى التماسك بينها أن تكون معدومة. لذلك، لا يكون للمادة في حالة السيولة والحالة الغازية شكل ثابت ؛ بل يعتمد شكلها على شكل الوعاء الذي توجد فيه.
إن الترابط الضعيف أو شبه المنعدم بين جزيئات السوائل والغازات، يجعلها قابلة للاستجابة بسهولة للقوى الخارجية التي تحاول تغيير شكلها ، كما أنها تسلط قوة عمودية على أسطح الأوعية الحاوية لها، بحيث أنها إذا وجدت منفذاً فيها، فإنها تنساب وتجري خارجاً. من هنا سميت السوائل والغازات “الموائع”.
* * * *
السريان الثابت و غير الثابت
يوجد نوعان من الانسياب أو السريان:
النوع الأول و هو السريان الثابت تكون سرعة المائع عند نقطة معينة ثابتة لا تتغير بمرور الزمن و يمكن ان تتغير من نقطة إلى أخرى حسب مقطع الأنبوبة
النوع الثانى و هو السريان غير الثابت فتتغير السرعة عند نفس النقطة من لحظة إلى أخرى.
* * * *
السريان الانسيابى و الدوامى
في السريان الانسيابى يكون لكل جزىء من السائل مسار محدد و لا تتقاطع المسارات المختلفه و هذا عكس ما يحدث في السريان الدوامى حيث تتقاطع المسارات.
* * * *
خطوط السريان
خط السريان هو خط وهمى داخل المائع بحيث يعطى المماس له عند أى نقطة اتجاه السريان.
* * * *
أنبوبة السريان
لرسم أنبوبة السريان داخل المائع في حالة السريان المنتظم نتصور مساحة صغيرة عمودية على اتجاه السريان و يرسم من كل نقطة على محيط هذه المساحة خط سريان المائع المار بهذه النقطة و بذلك يتكون ما يسمى بأنبوبة السريان و هي أنبوبة وهمية جدرانها خطوط السريان و من خواصها أن المائع لا يخترق جدرانها لأن اتجاه الجدار عند أى نقطة هو اتجاه السريان عند هذه النقطة.
* * * *
معادلة الاستمرار
إذا مر مائع في أنبوبة مختلفة المقطع فإن سرعته تتغير من مقطع لآخر و لكن كتلة المائع التي تمر خلال كل مقطع في الثانية تكون ثابتة.
حيث ان سرعه المائع تتناسب عكسيا مع مقطع الانبوبه
* * * *
المصدر
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?18850
/b]
شكراا على الموضوع المفيد
1- يتساوى الضغط على النقاط الواقعة فى مستوى افقى واحد داخل السائل .
2- تضغط السوائل بصورة عمودية على الجدران الملامسة لها .
3- لا يتوقف ضغط السائل الساكن على شكل و حجم الاناء الذي يحتويه .
4- يتساوى ضغط السائل من جميع الاتجاهات على اية نقطة داخل سائل ساكن .
5- يكون سطح السائل بمستوى افقي واحد في الاوعية المتصلة بعضها ببعض (الاواني المستطرقة).
6- ينتقل الضغط الاضافي المسلط على سائل محصور من غير نقص الى جميع الاتجاهات .
مثال :-
حوض لتربية الاسماك على شكل متوازي مستطيلات طوله 30م و عرضه 15م و عمق مائه 50م . احسب :-
أ- الضغط على قاعدته .
ب- القوة المؤثرة على تلك القاعدة .
علما ان كثو للماء = 9800 نت/م3 .
الحل :-
أ- ض = ع كثو
= 50*9800 = 490000 نت/م2 .
ب- ق = ض مس
= 490000*(30*15) = 220500000 نت .
مثال :-
حوض ارتفاعه متر واحد و طوله 2.5 م و عرضه متر واحد مثبت على قاعدته العليا انبوب شاقولي صب نفط في الحوض و الانبوب بحيث اصبح ارتفاع النفط في الانبوب متر واحد فوق سطح الحوض . جد :-
أ- الضغط و القوة على القاعدة العليا للحوض .
ب- الضغط و القوة على القاعدة السفلى للحوض .
علما ان كثو للنفط = 7850 نت/م3 .
الحل :-
أ- ض = ع كثو
اذن يكون الضغط على القاعدة العليا ض1 = 1*7850 = 7850 نت/م2 .
ق = ض مس
لذا تكون القوة على القاعدة العليا ق1 = 7850*(1*2.5) = 19625 نت .
ب- يكون الضغط على القاعدة السفلى ض2 = (1+2)*7850 = 15700 باسكال .
ق = ض مس
لذا تكون القوة على القاعدة السفلى ق2 = 15700*(1*2.5) = 39250 نت .
متوسط الضغط – الضغط الجانبي (average pressure) :-
لو اخذنا اناء على شكل متوازي المستطيلات ارتفاعه (ع) و قاعدتاه افقيتان , مليء بسائل كثافته الوزنية(كثو) بوساطة انبوب مثبت بقاعدته العليا , و كان ارتفاع السائل بالانبوب (ع1) من قاعدته العليا . لذا يكون الضغط على القاعدة العليا :-
ض1 = ع1 كثو
و يكون الضغط على القاعدة السفلى :-
ض2 = (ع1 + ع) كثو
لذا فالضغط الجانبي ض = ½(الضغط على القاعدة العليا + الضغط على القاعدة السفلى )
اي ان الضغط الجانبي يساوي حاصل ضرب بعد منتصف ارتفاع المساحة الجانبية الملامسة للسائل عن سطح السائل في الكثافة الوزنية لذلك السائل .
او ان الضغط الجانبي = نصف (الضغط عند اعلى نقطة من الوجه الملامس للسائل + الضغط عند اوطأ نقطة من الوجه نفسه )
مثال :-
احسب الضغط الجانبي و القوة المسلطة على الجانب للحوض في المثال الاسبق .
الحل :-
ضج = ½ (ع1كثو + ] ع1+ع[كثو) = ½ كثو (2ع1+ع) = (ع1+1/2ع)كثو
= (1+0.5*1)*7850 = 11775 باسكال .
القوة على الجانب = معدل الضغط الجانبي * مساحة الجانب = 11775(1*1) = 11775 نت .
س/هل يمكن ان يكون سطح السائل غير افقي ؟ علل ذلك .
ج/لا يمكن ان يكون سطح السائل غير افقي لانه سيكون الضغط عند الاعلى اكبر من الضغط عند النقطة عند السفلى من سطح السائل و بهذا سوف يجري السائل من منطقة الضغط العالي الى منطقة الضغط الواطيء الى ان يتساوى الضغط و يكون سطح السائل افقي .
س/اذا كانت قراءة المرواز الزئبقي 75 سم . ما مقدار الضغط الجوي محسوبا بالباسكال ؟ علما ان كثو للزئبق = 133280 نت/م3 . و لو استبدل الزئبق بالماء فكم سيكون ارتفاع الماء في المرواز في المكان نفسه ؟
الحل :-
ضج = كثوع = 133280*0.75 = 99960 باسكال .
ضج = كثوع ===> 999960 = 9800 ع ===> ع = 10.2 م .
س/ انبوب مفتوح الطرفين نصف قطر مقطعه العرضي (3.14)1/2 سم وضع على قاعدته السفلى قرص معدني رقيق كتلته 20 غم و انزل بصورة شاقولية في الماء الى عمق 200 سم . ما اقل ارتفاع يجب ان يسكب في الانبوب من زيت كثافته 0.98 غم/سم3 حتى ينفصل القرص ؟
الحل :-
قزيت + وصفيحة = قضاغطة للماء
ضزيت مسص + كص ج = ضماء مسص (الضغط يؤثر من جميع الجهات على نقطة داخل السائل).
عزيت كثوزنية للزيت ج نقص2 π + كص ج = كثوزنية للماء ج عماء نقص2 π
عزيت كثوزنية للزيت نقص2 π + كص = كثوزنية للماء عماء نقص2 π
عزيت * 0.98 + 20 = 200 ===> عزيت = 183.673 سم .
