هو العلم المختص بدراسة المادة والطاقة)
يحاول الفيزيائيون أن يفهموا ماهية المادة وأسباب سلوكها المشاهد ، وكيفية إنتاج الطاقة ، وانتقالها من موقع إلى آخر وكيفية التحكم فيها . كما أن للفيزيائيين اهتماماً بالعلاقة بين المادة والطاقة وكيف يؤثر بعضها على الآخر على مدى الزمان والمكان
المعرفة المتحصلة من دراسة الفيزياء مهمة في العلوم الأخرى ، بما في ذلك الفلك وعلم الأحياء والكيمياء وعلم الأرض . كما أن هناك صلة وثيقة بين الفيزياء والتطورات العملية في الهندسة والطب والتقنية . فمثلاً يصمم المهندسون السيارات والطائرات بناء على مبادئ معينة في الفيزياء . ومكنت قوانين ونظريات الفيزياء المهندسين والعلماء من وضع المركبات الفضائية في مساراتها ومن استقبال معلومات ترسلها أقمار الفضاء التي تجوب مناطق بعيدة من المجموعة الشمسية . وأدت بحوث الفيزياء إلى استخدام المواد المشعة في دراسة وتشخيص وعلاج أمراض معينة . بالإضافة أن مبادئ الفيزياء وراء تصميم كثير من الأجهزة المنزلية من المكانس الكهربائية إلى مسجلات الفيديو .
ــــــــــــــــــــــــــــ
علوم الفيزياء تنقسم إلى مجموعتين كبيرتين هما :
الفيزياء التقليدية: (تعتني بالأسئلة حول الحركة والطاقة)
أقسامها خمسة هي :
1- الميكانيكا 2- الحرارة 3-الصوت 4 -الكهرباء والمغناطيسية 5 - الضوء
الفيزياء الحديثة : ( تعتني بدراسة التركيب الاساسي للعالم المادي)
أقسامها الأساسية هي :
1 - الفيزياء الذرية والجزيئية والالكترونيات 2 - الفيزياء النووية 3 - فيزياء الجسيمات 4 - فيزياء الطاقة الصلبة 5 - فيزياء الموائع والبلازما .
طرق التبريد :-
1. التبريد أثناء تغير حالات المادة :-
• هناك ثلاثة انواع من التغير في الحالة يؤدي الى إحداث تبريد :-
أ. الانصهار : يستخدم انصهار الجليد لإحداث التبريد ويستخدم نوعان من الجليد حسب درجة الحرارة المطلوبة .
1. الجليد المئي العادي :- ويستخدم للتبريد عند درجات الحرارة أعلى من الصفر علما أن هذا النوع من الجليد يذوب عند حرارة صفر مئوي .
2. الجليد المصنع من المحاليل الملحية (ماء +ملح) ويستخدم للحصول على درجات حرارة تبريد أقل من الصفر حسب نسبة تركيز الملح في الماء , هذا النوع من الجليد يذوب عند درجات حرارة أقل من الصفر والاملاح التي تضاف الى الماء المصنع منة هذا الجليد هي :-
أ. كلوريد الصوديوم NACL
ب. كلوريد الكالسيوم CACL2
*طرق إستخدام الجليد للتبريد :-
1. الطريقة المباشرة :- يوضع الجليد في هذة الحالة مباشرة في المكان المراد تبريدة .
2. الطريقة الغير مباشرة :- وفي هذة الطريقة يوضع الجليد خارج المكان المبرد ويتدفق حولة محلول أو هواء يمرر بواسطة انابيب او دكتات الى المكان المراد تبريدة .
ب. الغليان :- تتحول المادة من الحالة السائلة الى الحالة الغازية وتحتاج الى حرارة ليتم هذا التحول , هذة الحرارة تسمى الحرارة الكامنة للإنصهار .
-
أنظمة القياس ~ المساحة
وأي شكل من الأشكال التالية هو الأكبر ؟ أي الشكلين أكبر ؟
من الصعب في بعض الأحيان الإجابة بدقة عن هكذا سؤال . أليس كذلك ؟
إن قياس كِبر الشكل , يعني أننا نقيس مساحته .
سندرس معاً هنا , كيف نقدر مساحة الأشكال بالنظر وكذلك طرق الحساب الدقيق لمساحة بعض الأشكال المضلعة .
نماذج التبليط
هل سبق وشاهدت عامل تبليط وهو يقوم بعمله ؟
إنه يستخدم بلاطات من نفس الشكل ويرصفها بشكل متراص ومتلاصق بجانب بعضها البعض على أرضية الغرفة , وهو قد يستخدم بلاطات سيراميك من شكلين أساسين أو أكثر ويثبتها على جدران الحمامات والمطابخ بشكل متراص ومتلاصق بجانب بعضها البعض .
نُسمي قطع البلاط نماذج تبليط
وكما لاحظت فإن نماذج التبليط هذه تأخذ أشكالاً مختلفة مثل المربع , المثلث , المستطيل ...
النماذج التي تملأ مستوى بلا فراغ تُسمى نماذج التبليط
قياس المساحة
يمكن أن يُقاس كِبَرْ أي شكل (أي قياس مساحته) بعدد الوحدات المستخدمة من نموذج التبليط التي ترصف الشكل تماماً.
وعندما نقارن بين شكلين من حيث الكبر (أي المساحة) فإننا يجب أن نستخدم دائماً وحدات تبليط من نفس الشكل.
وطبعاً نختار الشكل المناسب من نماذج التبليط أي النموذج الأكثر ملائمة للشكل المراد قياس مساحته .
أنظمة القياس ~ المساحة
قلنا أن النماذج التي تملأ المستوى بلا فراغ تسمى نماذج تبليط . ويمكن أن يُبنى نموذج التبليط من وحدة أساسية مثل المثلث , المربع , السداسي المنتظم ... ، كما يمكن تكوين نماذج التبليط أيضاً بضم شكلين أساسيين أو أكثر , مثلاً مثلث متساوي الأضلاع مع مربع . راجع درس الأشكال الفسيفسائية
يُعتبر المربع الصغير وحدةً لنموذج تبليطٍ سهل الاستخدام ونستعمله لإيجاد مساحات الكثير من الأشكال المختلفة . فلإيجاد مساحة شكلٍ ما نجد عدد الوحدات المربعة التي يتكون منها هذا الشكل . أنظمة القياس ~ المساحة
المساحة : هي الحيّز الذي يَشغله سطح مُسطح أو مقوس.
وحدة قياس المساحة
الوحدة المستخدمة في جميع أنحاء العالم ، حسب النظام المتري ، لقياس المساحة هي وحدة المتر المربع ، وهو عبارة عن مربع طول ضلعه 1م .
وكما مر معك فإن النظام المتري يتميز بسهولة اشتقاق وحدات أصغر وأكبر من الوحدة الأساسية . وعلى ذلك يمكنك استخدام وحدات قياس مناسبة ومشتقة لقياس المساحات الصغيرة والكبيرة .
الكيلومتر المربع........................ المتر المربع.................................... السنتيمتر المربع
1 كم × 1 كم = 1 كم2............ 1 م × 1 م = 1 م2............................ 1سم × 1سم = 1 سم2
السنتيمتر المربع (سم2) يُستعمل لقياس مساحة الأشكال الصغيرة وهو وحدة قياس مترية مشتقة وأصغر من وحدة المتر المربع .
الكيلو متر المربع (كم2) يستعمل لقياس المساحات الكبيرة مثل مساحات المُدُن والدول وهو وحدة قياس مترية مشتقة وأكبر من وحدة المتر المربع .
أنظمة القياس ~ المساحة
المساحة : هي الحيّز الذي يَشغله سطح مُسطح أو مقوس.
تدريب :
احسب مساحة الأشكال أدناه بالوحدات المربعة
يُمكنك تحريك الأشكال ووضعها على لوحة الوحدات المربعة
نكسار الضوء
عندما تصادف أشعة الضوء سطحاً صلباً فإنها ترتد وهذا الارتداد يسمى انعكاساً؛ فالانعكاس هو:
" ارتداد الضوء إلى الجهة التي صدر منها عندما يصادف سطحاً صلباً"
وهنا يجب تعريف المصطلحات التالية:
1- السطح العاكس: هو السطح الذي تسقط عليه الأشعة.
2- العمود المقام على السطح العاكس: هو مستقيم يقام عمودياً على السطح العاكس في نقطة الانعكاس.
3- الشعاع الساقط: الشعاع الذي يسقط على السطح العاكس.
4- زاوية السقوط: الزاوية بين الشعاع الساقط والعمود المقام على السطح (1)
5- الشعاع المنعكس: الشعاع المنعكس عن السطح العاكس.
6- زاوية الانعكاس: الزاوية بين الشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح(2).
قانونا الانعكاس
الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح العاكس من نقطة السقوط تقع جميعها في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس.
القانون الثاني :
زاوية السقوط = زاوية الإنعكاس
كما أن طول الموجة الساقطة يساوي طول الموجة المنعكسة لأنهما ينتشران في وسط واحد لذا فإن سرعتهما واحدة وبناء عليه تتساوى الموجتان في التردد.
انتشار الضوء في خطوط مستقيمة
1- انتشار الضوء في خطوط مستقيمة (مبدأ فيرما).
ينبعث الضوء من المصدر بخطوط مستقيمة , ويطلق على اتجاه سير الضوء اسم " الشعاع الضوئي". لقد صاغ العالم فيرما هذه الحقيقة على شكل قانون يسمى مبدأ فيرما "عندما ينتقل الضوء من نقطة إلى أخرى, فإنه يسلك المسار الذي يحتاج في أقل زمن ممكن".
ولإثبات هذه الحقيقة سنقوم بإجراء النشاط رقم (1):
نشاط رقم (1)
الأدوات اللازمة: شمعة- ثلاث قطع كرتون مربعة (15سم ×15سم) في مركزها ثقب صغير- ثلاث قطع خشبية لتثبيت قطع الكرتون.
خطوات إجراء التجربة:
1- ضع قطع الكرتون بعد تثبيتها باستخدام القطع الخشبية فوق سطح الطاولة.
2- اجعل الثقوب الثلاث في القطع على نفس الخط المستقيم.
3- هل تستطيع رؤية ضوء الشمعة من الجهة الأخرى؟
4- الآن حرك أحد قطع الكرتون بحيث لا تصبح الثقوب على استقامة واحدة وحاول رؤية ضوء الشمعة مرة أخرى.
ما هو الشرط اللازم حتى تستطيع رؤية ضوء الشمعة؟
انكسار الأشعة الضوئية
قال تعالى : " ألم تر إلى ربك كيف مد الظل و لو شاء جعله ساكناًً و جعلنا الشمس عليه دليلاً ، ثم قبضناه إلينا قبضاً يسيراً ." الفرقان ( 45) .
فالظل هنا هو الظل بمعناه العام ، سواء كان ظل حيوان أو نبات أو جماد بما في ذلك الليل الذي هو ظل الأرض .
ينبعث الضوء من الشمس ، و يسير عبر الفراغ الكوني بخطوط مستقيمة ، حتى إذا اصطدم بعضه بالهواء الأرضي ، ذي الكثافة العالية بالنسبة للفضاء ، انحرف ليسير في خط مستقيم آخر يشكل خط سيره في الفراغ زاوية ما .
هكذا يظهر لنا بوضوح كيف ا، حادثة الانكسار سبب قبض الظل قبضاً يسيراً .
ميكـــانيـــكا الصــــــوت
يمكن تعريف الصوت بأنه سلسلة من التضاغطات والتخلخلات التي تنتقل في الوسط المادي إلى أن تصل إلى طبلة الأذن فتسبب حركتها وبالتالي تؤدي إلى الإحساس بالسمع .
وإذا أردنا أن نفصل أكثر في ميكانيكا الصوت فإنه يمكن أن نقول أنه عندما يصدر الصوت من الجسم المهتز فإنه يسبب ازدياد ونقصان للضغط في تلك المنطقة عن الضغط الجوي الطبيعي . وعندما يزداد الضغط بسبب الصوت تسمى هذه الحالة تضاغطات وعندما يقل الضغط تسمى هذه الحالة تخلخلات ، هذه التضاغطات والتخلخلات تنتقل عبر الوسط الناقل إلى أن تصل إلى طبلة الأذن .
ومن المناسب أيضاً أن نتحدث عن إزاحات جزيئات الهواء تحت تأثير الموجة الصوتية بدلاً من الحديث عن الضغط فيها . حيث أن جزيئات الوسط تتحرك ذهاباً وإياباً بنفس الطريقة التي يتحرك يها مصدر الصوت ذهاباً وإياباً. ويلاحظ في هذه الحالة أن الحركة الإهتزازية لجزيئات الوسط هي في نفس اتجاه انتشار الموجة الصوتية ، لذلك فإن هذه الأمواج هي أمواج طولية .
ويمكن القول أن هناك شرطان أساسيان لحدوث الصوت واتقاله هما :
1 - وجود جسم مهتز يصدر الموجات التضاغطية .
2 - وجود وسط مادي لنقل الصوت .
سرعـــة الصـــوت
الصوت عبارة عن أمواج طولية تنتقل عبر الوسط المادي ، ولكي نحدد سرعة الصوت أو الموجة الطولية في الوسط لابد أن نتعرف على أهم العوامل لتحديد سرعة الصوت وهو عامل الحجم (K ).
ويعرف عامل الحجم بأنه النسبة بين الإجهاد والإنفعال .
والآن يمكننا أن نحدد سرعة الصوت من العلاقة التالية :
v = (K /d )-½
حيث d كثافة الوسط ............ K عامل الحجم ...............v سرعة الصوت
إذاً من العلاقة السابقة يتبين لنا أنه بازدياد عامل الحجم K تزداد سرعة الصوت في الوسط . ومن المفيد أن نعرض بعض السرعات للصوت في أوساط مختلفة للتوضيح :
سرعة الصوت ( م. ث-1 )
الكثافة ( كجم . م-3 )
الوسط
344
1.20
الهواء
1284
0.0899
الهيدروجين ( عند الصفر المئوي )
1207
790
الكحول
1295
870
البنزين
1498
998
الماء النقي
5000
2700
الألومنيوم
5120
7900
الحديد
1570
1056
الدم (عند 37 درجة مئوية)
الرنيــــــــــــــن
عندما تؤثر سلسلة من الدفعات على جسم قادر على الإهتزاز بحيث أن تردد هذه الدفعات يساوي أحد الترددات الطبيعية للجسم فإن الجسم يهتز بسعة كبيرة نسبياً . نسمي هذه الظاهرة بظاهرة الرنين ، ويقال بأن الجسم في حالة رنين مع الدفعات المطبقة .
وكمثال شائع على حادثة الرنين الميكانيكي نذكر حادثة الارجوحة ، فالارجوحة هي عبارة عن بندول بسيط لها تردد طبيعي وحيد يتعلق بطولها . فإذا أعطينا الأرجوحة سلسلة من الدفعات بتردد يساوي تردد الارجوحة فإنه يمكن جعل سعة الإهتزازة كبيرة لدرجة كافية .
وكذلك يمكن توضيح ظاهرة الرنين بواسطة اتخدام الأمواج الطولية التي تتولد في الهواء بسبب اهتزاز شوكة رنانة ، فإذا وضعنا شوكتين رنانتين متماثلتين تماماً بعيدتين بعض الشيء عن بعضهما وضربنا الشوكة الأولى فسنجد أن الشوكة الثانية سوف تتجاوب مع الشوكة الأولى وتبدأ في الإهتزاز بشكل مماثل وسنسمع صوت الشوكة الثانية حتى بعد إيقاف الرنانة الأولى عن الإهتزاز .
السبت فبراير 19, 2011 3:09 am
