فكر في الفيزياء .. و أجب ... Arnold

[Arnold]

إليكم بعض الأسئلة في الفيزياء العَمَلية الواقعية الملموسة و التي غالبا ما تـُهمل في مجال الدراسة و من الوارد أن يفتقر إليها فيزيائيون معروفون...
فأرجو أن تفكروا قليلا بهذه الأسئلة ... و تعطوا إجابة مع تعليلكم و تحليلكم الشخصي و المنطقي ...
و سأضع الإجابات بعد فترة .....


يقف شخص على كفة ميزان ، و من ثم يتحول إلى وضع القرفصاء بسرعة .. بأي اتجاه ستتحرك كفة الميزان ( إلى الأعلى أم للأسفل ) أثناء حركته تلك ؟؟؟


أي الجدارين يحمي من البرد أكثر : جدار من الخشب أم جدار من الثلج بنفس السماكة ؟

في أي المقلاتين ينضج الطعام بشكل أفضل : في مقلاة نحاسية أم في مقلاة من الحديد ؟؟


عند تركيب طبقة زجاجية ثانية لنوافذ البيت .. ينصح عمال البناء عادة ً بترك مسافة حرة بين الطبقتين .. ما التفسير الفيزيائي لهذه النصيحة ؟؟؟

تنتقل الحرارة دوما من الجسم الساخن إلى الجسم البارد ..لماذا نشعر بالحر في غرفة مدفأة جيدا مع أن درجة حرارة جسمنا تبقى أعلى من درجة حرارة الهواء فيها ؟؟؟


أيهما أغنى بالأكسجين : الهواء الذي نستنشقه أم الهواء الذي تستنشقه الأسماك ؟؟؟

يجدف شخص موجود على متن قارب يجري مع تيار ماء النهر و باتجاه التيار و يطوف بمحاذاته على سطح الماء جذع خشبي .. أيهما أسهل بالنسبة لهذا الشخص .. أن يتقدم بعشرة أمتار أو أن يتأخر بعشرة أمتار بالنسبة لهذا الجذع ؟؟؟

[echo]

يقف شخص على كفة ميزان ، و من ثم يتحول إلى وضع القرفصاء بسرعة .. بأي اتجاه ستتحرك كفة الميزان ( إلى الأعلى أم للأسفل ) أثناء حركته تلك ؟؟؟
إلى الأسفل

أي الجدارين يحمي من البرد أكثر : جدار من الخشب أم جدار من الثلج بنفس السماكة ؟
كما أعرف جدار الثلج

في أي المقلاتين ينضج الطعام بشكل أفضل : في مقلاة نحاسية أم في مقلاة من الحديد ؟؟
مقلاة نحاسية

عند تركيب طبقة زجاجية ثانية لنوافذ البيت .. ينصح عمال البناء عادة ً بترك مسافة حرة بين الطبقتين .. ما التفسير الفيزيائي لهذه النصيحة ؟؟؟
منعاً للإنكسار بسبب الإحتباس الحراري الذي يتولد بينهما

تنتقل الحرارة دوما من الجسم الساخن إلى الجسم البارد ..لماذا نشعر بالحر في غرفة مدفأة جيدا مع أن درجة حرارة جسمنا تبقى أعلى من درجة حرارة الهواء فيها ؟؟؟
الحقيقة لا أعرف

أيهما أغنى بالأكسجين : الهواء الذي نستنشقه أم الهواء الذي تستنشقه الأسماك ؟؟؟
الهواء الذي تسنشقه الأسماك على ما أعتقد

يجدف شخص موجود على متن قارب يجري مع تيار ماء النهر و باتجاه التيار و يطوف بمحاذاته على سطح الماء جذع خشبي .. أيهما أسهل بالنسبة لهذا الشخص .. أن يتقدم بعشرة أمتار أو أن يتأخر بعشرة أمتار بالنسبة لهذا الجذع ؟؟؟
أن يتقدم بعشرة أمتار

و شكراً على الموضوع الحلو و بتمنى من الكل يشارك

[Arnold]

شكرا لك ايكو على التفاعل و الاجابة ... لكن من الأفضل وضع تعليل منطقي لسبب اخيارك الاجابة .. ( بلكي شالفا شلف ) ... عم امزح ... منشان هيك حاططلك الحكم على إجابتك ( صح أم غلط ) مع التعليل ...


1- الإجابة خاطئة ...
من الخطأ الإعتقاد بأن كفة الميزان لن تتحرك لأن كتلة هذا الشخص لم تتغير أثناء جلوسه . إن القوة التي تشد الجذع إلى الأسفل أثناء الجلوس تقوم أيضا بشد الأرجل إلى الأعلى فيخف ضغطها على كفة الميزان و ترتفع هذه الأخيرة قليلا إلى الأعلى


2- الإجابة صحيحة ...
إن الناقلية الحرارية للثلج أصغر بـ 2.5 مرة من ناقلية الخشب .. لذلك فإن الجدار الثلجي أفضل من الجدار الخشبي من حيث الحماية من البرد .. و هذا ما يفسر قدرة الثلج على حماية النبات من الصقيع عندما يغطي الأرض .. إذ أن ناقليته الحرارية الضعيفة ستخفف من فقدان النبات للحرارة ...


3- الإجابة خاطئة ...
إن الناقلية الحرارية للحديد الصب ( الفونط ) أكبر بـ 7.5 مرة من ناقلية النحاس .. و هذا يعني أن طبقة من الحديد الصب تستطيع أن تمرر من الحرارة 7.5 ضعفا لما تستطيع طبقة مماثلة من النحاس أن تمرره في واحدة الزمن .. فإذا ما أردنا مثلا قلي بيضة في مقلاة من الحديد الصب .. فإنه من المستحسن أن نراقبها قبل أن تتفحم بسرعة..


4- الإجابة خاطئة ...
توضع الطبقة الزجاجية الثانية للحد من فقدان الحرارة من الغرفة إلى الخارج .. و لكن هذا لن يحدث إلا إذا كان الهواء الموجود بين الطبقتين معزول سواء عن الوسط الخارجي أو عن هواء الغرفة .. أما إذا لم يتحقق ذلك فإن الهواء البارد سيدخل إلى ما بين الطبقتين و سيسخن ثم يزيحه هواء بارد جديد وهكذا دواليك... إن هذه الحرارة التي سيكتسبها الهواء البارد آتية من حرارة هواء الغرفة الذي سيبرد شيئا فشيئا . إذا فكلما كان عزل الهواء ما بين الطبقتين أفضل .. كلما كان فقدان الحرارة من النافذة أقل ...


5- إليك التعليل ...
تختلف درجة حرارة سطح جسم الإنسان من نقطة إلى أخرى.. فهي عند باطن القدم حوالي 29ْ و عند الوجه 35ْ .. أما هواء غرفة دافئة فلا تكاد تزيد درجة حرارته عن 21ْ .. و لا يمكن أن تنتقل الحرارة من هواء كهذا إلى جسمنا... فلماذا إذا نشعر بالحر في هذه الغرفة ؟
يحدث ذلك لأن الهواء لا يتخلص من حرارته بسهولة.. فهو ناقل ضعيف للحرارة .. و لهذا يكون جسمنا محاطا بطبقة رقيقة من الهواء لها نفس درج حرارته.. و كلما ازدادت كثافة الشعر على جسمنا أو ارتفعنا في الغرفة .. كان تبرد طبقة الهواء هذه أقل و أحسسنا بالدفء أكثر .. و هذا ما يفسر شعورنا بالإنتعاش لمجرد هبوب نسمة خفيفة تجدد الهواء المحيط بجسمنا ...


6- الإجابة صحيحة ...
لنقارن نسبة الأكسجين في الهواء المحيط بنا بنسبته في الهواء المنحل في الماء :
يؤلف الأكسجين 21% من الهواء الذي نستنشقه و يشكل الآزوت الجزء الأكبر من النسبة المتبقية . أما في الماء فإن انحلالية الأكسجين أكبر بمرتين من انحلالية الآزوت مما يجعل نسبة غاز الأكسجين تصل إلى 34% من الهواء المنحل . يحتوي الهواء على غاز ثنائي أكسيد الكربون بنسبة 0.04 % بينما تصل نسبته إلى 2 % من الهواء المنحل في الماء و بالتالي تكون نسبة غاز الأكسجين أكبر في الماء منها في الهواء ...


7- الإجابة خاطئة ...
حتى هواة الألعاب المائية يخطئون بالإجابة على هذا السؤال ظنا منهم أن التجديف عكس التيار أصعب من التجديف مع التيار و بالتالي يكون تجاوز جذع الشجرة أسهل من التأخر عنه ...
من المؤكد أن التجديف عكس التيار سيكون أصعب من التجديف مع التيار عندما نريد أن نتجه إلى نقطة من الضفة ... و لكن الأمر يختلف كليا عندما تكون النقطة المراد الوصول إليها طافية بجوارك على سطح الماء ...
يجب أن نأخذ بعين الاعتبار أن الزورق ثابت بالنسبة للما الذي يحمله.. فالمجدف يقدم جهدا يعادل تماما الجهد الذي يطبقه في بحيرة ساكنة حيث تكون جميع الاتجاهات بنفس السهولة بالنسبة له ... الأمر نفسه ينطبق على المجدف في المياه الجارية .. فالجهد الذي يجب بذله للتقدم على غصن شجرة يعادل تماما الجهد المبذول للتأخر عنه ..

و إليكم بعض الأسئلة الفيزيائية الأخرى .......

1- في أي من الحالتين تسقط الزجاجة بشكل أسرع على الأرض ... عند رميها من نافذة عربة متحركة أم ساكنة ؟

2- بأي اتجاه يجب أن نقذف زجاجة من نافذة قطار أثناء سيره بحيث نقلل أكثر ما يمكن من احتمال تحطمها عند ملامستها الأرض ؟

3- ما هو أقل السوائل كثافة ؟

4- أيهما أكثر قابلة للضغط : الماء أم الرصاص ؟

5- يصعد الماء في أنبوب شعري عمودي حتى ارتفاع 10 مم .. فوق السطح .. إلى أي ارتفاع يصعد الماء في الأنبوب المائل بزاوية قدرها 30 درجة بالنسبة لمستوي السطح؟


6- ما هي درجة الحرارة التي ينعدم عندها التوتر السطحي للسائل ؟

7- قارن الضغط الذي يولده الإعصار بالضغط المتولد في مكبس الآلة البخارية .. بكم مرة يزيد أحدها عن الآخر؟

8- إن الماء الساخن أسرع من الماء البارد في إطفاء الحريق لأنه يستهلك حرارة اللهب بسرعة متحولا إلى بخار يحيط بالنار و يمنع عنها الأكسجين الضروري لعملية الاحتراق ... لماذا إذا لا يستخدم رجال الإطفاء الماء الساخن في إطفاء الحريق ؟

[Mr.Post]

1- أعتقد ساكنة
2- إلى الأمام
3- الماء
4- الرصاص
5- لا اعرف
6- لم افهم السؤال
7- ؟؟؟؟
8- ؟؟؟؟

نرجو منك الإجابة عن هذه الأسئلة المثيرة

[mick75]

1- يسقط أسرع من عربة ثابتة .
2- نقذفها عكس اتجاه العربة .
3
4
5
6 يمكن بدي مراجعة لمنهاج الفيزياء و الكيمياء للمرحلة الاعدادية
7 أظن الضغط المتولد ضمن مكبس الآلة البخارية أكبر ..
8 معقول حتى لا يتأذوا هم بالماء الساخن و ربما لأن البودرة الجافة او الرغوة تمنع الاوكسجين عن الحريق
بشكل أفضل
..

[Arnold]

1- الاجابتان خاطئتان ...
تسقط جميع الأجسام تحت تأثير قوة واحدة هي قوة الثقل و ذلك مهما كانت السرعة الإبتدائية للقذف و مهما كان اتجاهه .. إن ما يساهم في زيادة السرعة هي كمية الحركة الابتدائية التي يتلقاها الجسم المقذوف.
في تجربتنا هذه يترك الجسم بدون سرعة ابتدائية و بالتالي يخضع لنفس التسارع في كلتا الحالتين فيلاقي الارض في نفس اللحظة . ستستغرق القارورة إذا ً نفس الزمن للوصول إلى الأرض سواء كان القطار متحركا أم ساكنا.. و ستلامس الأرض في نفس اللحظة ( و ذلك بفرض أن القطار يتحرك بشكل أفقي )


2- Mr.post مخطئ .. mick 75 مصيب
يعتقد الأشخاص بأنه من الأفضل رمي القارورة باتجاه سير القطار .. لأنه من الأفضل أن نقفز للأمام عند النزول من عربة القطار المتحرك كي نقلل من خطر السقوط .. و لكن هذا غير صحيح بالنسبة للقارورة و يجب أن نقذفها باتجاه الخلف حيث تساوي سرعة القارورة بالنسبة للأرض بعد قذفها إلى سرعة القطار منقوصا ً منها سرعة القذف و بالتالي تقل سرعتها عند ملاقاتها الأرض .. و من الممكن أن نعوض سرعة القطار تماما.. بالمقابل تضاف سرعة القذف لسرعة القطار عند قذف القارورة باتجاه الحركة مما يزيد من احتمال الكسر.
بالرغم من ذلك يعتبر من الأسلم أن نقفز باتجاه الأمام من أن نقفز باتجاه الخلف .. و لكن هذا يفسَّر لأسباب مختلفة تماما فالأذى الحاصل يكون أقل عندما نسقط للأمام ..


3- Mr.post مخطئ ...
أقل السوائل كثافة هو الهيدروجين السائل ( بدرج حرارة -256ْ و تحت ضغط 1 atm ) حيث تبلغ كثافته 0.07 g.cm^-3 و هو أخف من الماء بحوالي أربعة عشر مرة أي تعادل النسبة بين كثافتيهما كالنسبة بين كثافتي الزئبق و الماء . يأتي بعد ذلك الهليوم ( بدرجة حرارة – 273ْ و تحت ضغط 1 atm ) حيث تبلغ كثافته 0.15 g/cm^3



4- Mr.post مخطئ ...
بالغت الكتب المدرسية بتقديم السوائل على أنها غير قابلة للانضغاط حتى كدنا نعتبرها عديمة الانضغاط أو لا تنضغط سوى قليلا جدا بالنسبة للأجسام الصلبة . في الحقيقة تعتبر السوائل غير قابلة للانضغاط نظرا لانضغاطها الضئيل جدا مقارنة مع الغازات في حين تعتبر قابلة للانضغاط بشكل جيد إذا ما قورنت بالأجسام الصلبة .
يعتبر الرصاص أفضل المعادن القابلة للانضغاط حيث ينقص حجمه تحت ضغط 1 atm بمقدار 0.0006 % ، بينما ينقص حجم الماء بمقدار 0.005 % تحت نفس الشروط ، أي أكبر بحوالي ثمانية أضعاف .. أما الفولاذ فانضغاطيته أقل بحوالي سبعين مرة من الماء .
و يعتبر الآزوت السائل ( - 196ْ ) سائلا قابلا للانضغاط حيث ينقص حجمه حوالي 0.034 % أي بحوالي خمسمائة مرة من الفولاذ .
أما بالنسبة للغازات فهي تنضغط أفضل بكثير من السوائل ( حوالي مئات آلاف المرات ) و لذلك تعتبر انضغاطية السوائل ضئيلة فعلا .

5- إليكم الاجابة ...
لا يعتمد الارتفاع الذي يصعده السائل في أنبوب شعري على درجة ميل هذا الأنبوب ، أي في كل الحالات سيرتفع السائل عن سطح السائل الأفقي مسافة شاقولية واحدة . إذا يمتد السائل في الأنبوب الشعري المائل بزاوية 30 درجة على طول يعادل ضعفي امتداده في الوضع العمودي . و لكن الارتفاع الشاقولي يبقى نفسه في كلتا الحالتين.


6- إليكم الاجابة مع الشرح ...
يتلاشى التوتر السطحي للسائل عندما تصل درجة حرارته إلى الدرجة الحرجة و يفقد عندها قدرته على البقاء على شكل قطرات و يصبح بخارا . تتعلق قيمة الدرجة الحرجة بالضغط و هي معرّفة دائما ، فعلى سبيل المثال تبلغ قيمة الدرجة الحرجة للماء 100ْ تحت ضغط 1atm .


7- mick 75 مصيب
إن أقسى الإعصارات و أقواها ، أي تلك التي تقتلع الأشجار و تهدم جدران الحجر .. تطبق ضغطا يعادل 3000 N/m^2 و هذا لا يعادل سوى 3 % من الضغط الجوي . في حين يخضع مكبس آلة بخارية لضغط يعادل عشرات أضعاف الضغط الجوي . إذا فالضغط الذي يولده الإعصار أقل بمئات المرات من ضغط بخار المكبس .


8- mick 75 مخطئ
لا تستطيع المضخات التي يستعملها رجال الإطفاء أن تسحب الماء المغلي ، لأن بخار الماء سيتشكل تحت مكبس المضخة عوضا عن الهواء المخلخل ، و بضغط قدره 1 atm ( ضغط البخار المشبع للماء في الدرجة 100 ْ ) أي ما يعادل الضغط الخارجي ، و هذا ما يسبب عدم صعود الماء .


إليكم بعض الأسئلة :


1-هل هناك معدن قابل للتمغنط أكثر من الحديد ؟

2-هل يمكن للزجاج أن ينقل الكهرباء ؟

3-لماذا يعتبر الإطفاء المتكرر جدا لبعض المصابيح الكهربائية ضار بها ؟

4-إن تيارا كهربائيا بشدة 0.1أمبير هو تيار مميت بالنسبة للإنسان ، يكون التيار المار عادة في التوصيلات الكهربائية للمترل أكبر من هذه القيمة بشكل واضح . لماذا لا نموت إذا فور لمسنا مأخذا للتيار الكهربائي ؟

5-هل يمكن رؤية جزء من عشرة ملايين من الغرام بالعين المجردة ؟

[Arnold]

وين الاجابات يا شباب

[perin]

1-هل هناك معدن قابل للتمغنط أكثر من الحديد ؟
نعم الفولاذ

2-هل يمكن للزجاج أن ينقل الكهرباء ؟
نعم لأن الزجاج يصنع من الرمل والرمل يحوي على شوارد كهربائية

3-لماذا يعتبر الإطفاء المتكرر جدا لبعض المصابيح الكهربائية ضار بها ؟
لأن المصباح يحوي على سلك رقيق جدا وهذا السلك اذا ما تعرض للحرارة متفاوتة (وهذا مايحصل عند اشعال المصباح مرات كثيرة متتالية) فأن السلك لا يحتمل هذا التراوح في الحرارة فيحترق

4-إن تيارا كهربائيا بشدة 0.1أمبير هو تيار مميت بالنسبة للإنسان ، يكون التيار المار عادة في التوصيلات الكهربائية للمترل أكبر من هذه القيمة بشكل واضح . لماذا لا نموت إذا فور لمسنا مأخذا للتيار الكهربائي ؟
لأن المأخذ الكهربائي يحتوي على عوازل بلاستيكية وهذا ما لا يدع الكهرباء تنتقل الينا

5-هل يمكن رؤية جزء من عشرة ملايين من الغرام بالعين المجردة ؟
نعم

[Arnold]

1- صح ...
تتمغنط بعض الخلائط بشكل أفضل من الحديد بشروط مماثلة .
الألنيكو مثلا .. و هو خليط من النيكل ( 45 % ) و الكوبالت ( 25 % ) و الحديد ( 30 % ) يتمغنط أفضل بمرتين من الحديد .


2- صح .. لكن الزجاج لا ينقل الكهرباء في الحالة العادية .. التفسير خاطئ
ليس الزجاج دوما بعازل للكهرباء ، بل إنه يصبح ناقلا عندما تزداد درجة حرارته كثيرا . لنضع قطعة صغيرة من الزجاج بيث تصل بين طرفي دارة تغذي مصباحا كهربائيا . عند تسخين قطعة الزجاج بلهب موقد كحولي لفترة كافية ترتفع درجة حرارة الزجاج كثيرا ،و يضيء المصباح دالا ً على مرور التيار الكهربائي في الزجاج .



3- خطأ ...
يضر التشغيل و الإطفاء المتكررين بالمصابيح الكهربائية ذات سلك الولفرام ( و هو الأوكسيد الطبيعي للحديد و المنغنيز و التنغستن ) . فالمعدن يمتص الآثار المتبقية من الغاز بعد تخلية زجاجة المصباح عندما يكون باردا ، و عندما يسخن يعود و يحرر هذه الغازات و هذا ما يسبب تلفه .


4- خطأ ...
تتجاوز شدة التيار المار في الدارة الكهربائية المترلية القيمة 0.5 أمبير .. و لكن عندما يمر هذا التيار في جسم بشري متصل بالدارة تنخفض شدته كثيرا لأن المقاومة الكهربائية للجسم البشري كبيرة جدا . تتراوح قيمة هذه المقاومة من عدة عشرات إلى مئات الألوف من الأومات .. إن دخول هذه المقاومة الهائلة في الدارة سيخفض كثيرا من شدة التيار بحيث يصبح غير مميت للإنسان المتصل بهذه الدارة .
إن جهداكهربائيا تصل قيمته إلى 5000 فولط قد لا تؤثر على الإنسان أبد إذا كان هذا الأخير موضوعا في شروط مناسبة ، إلا أنه ليس من الحكمة بمكان محاولة حشر الإصبع في مأخذ للتيار الكهربائي المترلي . في الواقع ليست مقاومة جسم الإنسان بالمقدار الثابت ، بل تتغير تبعا لعدة عوامل ( رطوبة الجلد و سماكته ... إلخ ) ، لذلك يمكن أيضا لجهد كهربائي ضئيل نسبيا أن يشكل خطرا على الحياة .


5- صح .. و إليك الإثبات ...
قد يبدو من غير المعقول أن نتمكن من رؤية كمية من المادة بهذا الوزن الضئيل 10^-7 غرام إلا أن هذا ممكن و يحدث كثيرا كل يوم !
إن النقطة الطباعية ( كالتي نراها فوق حرف النون مثلا في أي نص مطبوع ) تزن تقريبا جزءا من عشرة ملايين جزء من الغرام . لقد تم قياس وزنها كما يلي : تم قياس وزن ورقة بيضاء بواسطة ميزان فائق الحساسية ، و من ثم رسمت عليها نقطة بقلم حبر و أعيد وزن الورقة من جديد . إن الفرق بين القياسين يعطينا وزن نقطة الحبر بالطبع . و لقد كانت النتيجة الدقيقة 0.00000013 غرام .
ملاحظة : من المحتمل أن تكون هذه التجربة قد كررت عددا كبيرا من المرات ، أو أنه تم وضع عدة نقط على الورقة بحيث أمكن الحصول على نتيجة بهذه الدقة .