تجارب فيزيائية ممتعة

تجارب فيزيائية ممتعة عن المغناطيس

يوجد العديد من التجارب الممتعة التي تقدم نماذج رائعة عن علم الفيزياء، وفي البداية سوف يذكر بعض تجارب المغناطيس:

تجربة عمل مغناطيس

يجب أولًا معرفة أن المغناطيس هو مادة ذات أقطاب ومجال مغناطيسي ناتج عن ترتيب الإلكترونات فيه، ويجب أن يحتوي المغناطيس الطبيعي على أحد المواد الممغنطة الثلاث وهي؛ الحديد، والنيكل، والكوبالت.^[١]

الأدوات اللازمة لتجربة عمل مغناطيس

في حال إجراء تجربة فيزيائية حول عمل المغناطيس، فسوف يكون هنالك حاجة إلى كل مما يلي:^[١]

• مشابك ورق.
• 2. مغناطيس دائم.

طريقة تنفيذ تجربة عمل مغناطيس

فيما يلي خطوات تنفيذ تجربة عمل المغناطيس:^[١]

1. إحضار مشبك ورق الذي سوف يكون بكل تأكيد غير ممغنط في البداية، ثم تقريبه من المغناطيس الدائم.
2. من المفروض الآن أن المشبك قد اكتسب خصائص مغناطيسية تحثه على جذب المشابك الأخرى.
3. تقريب المشبك الممغنط من المشابك الأخرى وملاحظة عملية جذبه.
4. تقريب المشبك الممغنط من الطرف الآخر للمغناطيس الدائم، وملاحظة كيف أن المشبك قد لا ينجذب له أو ينفر منه بسبب اختلاف الأقطاب.
5. وبذلك يكون المشبك مغناطيسًا مؤقتًا قادرًا على الجذب لفترة ما، أو لحين أن يؤثر عليه شيء يفقده خصائصه المغناطيسية.

التفسير العلمي لتجربة عمل المغناطيس

يتحول مشبك الورق الى مغناطيس مؤقت بقطبين بعد توصيله بمغناطيس دائم بسبب تكون مجال مغناطيسي ناجم عن تنظيم مسار الإلكترونات باتجاه واحد داخل معدن المشبك.^[١]

تجربة خطوط المجال المغناطيسي

يعرف المجال المغناطيسي على أنه المنطقة غير المرئية المحيطة بالمغناطيس والناتجة من ترتيب الالكترونات فيه، ويؤثر المغناطيس في هذه المنطقة بقوة ما على مغناطيس آخر أو على مادة مغناطيسية أخرى.^[٢] وفيما يأتي طريقة عمل تجربة خطوط المجال المغناطيسي:

الأدوات اللازمة لتجربة خطوط المجال المغناطيسي

في حال الرغبة في أداء تجربة ممتعة لمشاهدة المجال المغناطيسي الناتج عن مغناطيس مستطيل الشكل، فيجب تحضير كل مما يلي:^[٢]

• مغناطيس دائم مستطيل الشكل.
• بوصلات صغيرة الحجم.
• ورقة رسم.
• قلم.

طريقة تنفيذ تجربة خطوط المجال المغناطيسي

فيما يلي خطوات تنفيذ تجربة خطوط المجال المغناطيسي:^[٢] 

1. وضع البوصلة بالقرب من المغناطيس، مع وضع ورقة تحتهما، وبالتأكيد ستتحرك إبرة البوصلة باتجاه المجال المغناطيسي (نحو القطب الجنوبي للمغناطيس).
2. رسم اتجاه حركة الإبرة على الورقة بواسطة القلم.
3. الانتقال إلى موضع آخر بالبوصلة حول المغناطيس، وبكل تأكيد ستتحرك الإبرة نحو القطب الجنوبي للمغناطيس بغض النظر عن مكانها.
4. تكرار الخطوة السابقة مرارًا وتكرارًا بمواضع مختلفة حول المغناطيس.
5. رسم اتجاه إبرة البوصلة في كل مرة على الورقة حتى يكتمل شكل المجال المغناطيسي المحيط بالمغناطيس.

التفسير العلمي لتجربة خطوط المجال المغناطيسي

تتجه البوصلة بالوضع الطبيعي دون تأثير المجال المغناطيسي لاتجاه القطب الجنوبي المغناطيسي للأرض، وهو الشمال الجغرافي، ويعتقد العلماء أن سبب ذلك هو تيارات الحمل الناشئة في باطن الأرض المتكون من النيكل والحديد، ويتبع أي مغناطيس مهما كان هذا السلوك، فدائمًا ما تتجه إبرة البوصلة للاتجاه الجنوبي له.^[٢] 

تشير البوصلة لاتجاه الشمال الجغرافي في الوضع الطبيعي بسبب تصميمها فقط، أما بالفعل فهي تشير لاتجاه الجنوب المغناطيسي للأرض.^[٢] 

تجارب فيزيائية ممتعة عن الضوء

ينتج الضوء من مصادره المتعددة لينتشر حولنا على شكل أشعة مستقيمة غير مرئية بسرعة 300,000 كم/ساعة، ويكون هذا الانتشار في جميع الاتجاهات، وللأشعة الضوئية خصائص تميزها مثل؛ الانكسار والانعكاس، وفيما يلي ذكر لبعض تجارب الضوء على هذه الخصائص:

تجربة رؤية القطعة المعدنية المختفية

في حال الرغبة بالحصول على الكثير من المتعة وإبهار الآخرين، فقد يكون المطلوب هو ممارسة السحر من خلال التجربة التالية التي تخفي قطعة نقود أمام الحاضرين:^[٣]

الأدوات اللازمة لتجربة رؤية القطعة المعدنية المختفية

إن تنفيذ تجربة رؤية القطعة المعدنية المختفية بحاجة الى كل مما يلي:^[٣]

• عملة معدنية.
• طبق صغير شبيه بصحن فنجان القهوة.
• كأس زجاجي شفاف.
• وعاء ممتلئ بالماء.

طريقة تنفيذ تجربة رؤية القطعة المعدنية المختفية

فيما يلي خطوات تنفيذ تجربة رؤية القطعة المعدنية المختفية:^[٣]

1. وضع عملة نقدية على سطح أملس كسطح طاولة ما.
2. وضع الكأس الزجاجية الشفافة فوق العملة، وبالتأكيد ستكون العملة النقدية ظاهرة ويمكن رؤيتها من أعلى الكأس أو من جوانبه.
3. وضع الطبق الصغير فوق الكأس الزجاجية حتى تغطيها من الأعلى، وهذه الخطوة ضرورية لمنع الآخرين من النظر للقطعة النقدية من الأعلى والنظر فقط إلى الجوانب.
4. سحب الطبق قليلًا للخلف.
5. ملء الكأس بالماء تدريجيًا.
6. إعادة الطبق كاملًا فوق الكأس، وحتمًا حينها ستختفي القطعة النقطية ولا يمكن رؤيتها من الجوانب، لكن في حال إزالة الطبق سوف يكون من الممكن رؤيتها من أعلى الكأس.

التفسير العلمي لتجربة رؤية القطعة المعدنية المختفية:

عند وضع الكأس الزجاجي فوق العملة المعدنية؛ يحدث انكسارًا بسيطًا لصورة العملة وذلك اعتمادًا على معامل انكسار الضوء في الزجاج، وفي هذه الحالة يمكن رؤية العملة.^[٤]

لكن عندما يضاف الماء يحدث انكسارًا أكبر للأشعة، وتكون الأشعة الناتجة قريبة من سطح الكأس في الأعلى فمن المستحيل رؤية العملة من الجوانب، مع إمكانية رؤيتها من الأعلى، لذلك يجب وضع الطبق من الأعلى حتى لا يتمكن أحد من مشاهدة العملة من الأعلى ولا من الجوانب.^[٤]

تجربة انعكاس الضوء

يعرف انعكاس الضوء على أنه ارتداد الأشعة الضوئية عند سقوطها على الأسطح المختلفة، ويختلف الانعكاس بحسب طبيعة السطح الساقط عليه، فإذا كان السطح لامعًا وأملسًا يكون الانعكاس منتظمًا، أما إذا كان السطح خشنًا فيكون انعكاس الأشعة عليه غير منتظم وعشوائي.^[٥]

الأدوات اللازمة لتجربة انعكاس الضوء

فيما يلي قائمة بالأدوات اللازمة لتجربة انعكاس الضوء:^[٥]

• مصدر ضوء ليزر.
• ورقة بيضاء.
• مرآه مستوية مثبتة على قاعدة خشبية.
• طاولة.
• شريط لاصق.
• منقلة كبيرة.
• قلم.

طريقة تنفيذ تجربة انعكاس الضوء

فيما يلي خطوات تنفيذ تجربة انعكاس الضوء:^[٥]

1. تثبيت الورقة البيضاء على الطاولة باستخدام الشريط اللاصق.
2. تثبيت المنقلة فوق الورقة البيضاء باستخدام الشريط اللاصق.
3. تثبيت المرآة المستوية على الخط المستقيم للمنقلة من الأسفل، والتأكد من أن نقطة منتصف المرآة تقع فوق نقطة منتصف المنقلة.
4. وضع إشارة على الورقة البيضاء عند الزاوية 90 درجة.
5. توجيه شعاع الليزر نحو المرآة بحيث يسقط عليها عند المنتصف.
6. قياس زاوية السقوط باستخدام المنقلة.
7. مشاهدة انعكاس شعاع الليزر عن سطح المرآة، ثم قياس مقدار زاوية الانعكاس.
8. تكرار الخطوة السابقة بزوايا مختلفة وقياس زوايا السقوط والانعكاس في كل حالة، وحتمًا سوف تكون في كل مرة زاوية السقوط مساوية لزاوية الانعكاس؛ لأن المرآة سطح مستوٍ منتظم.

التفسير العلمي لتجربة انعكاس الضوء

عند سقوط حزمة من أشعة الضوء على سطح جسم مصقول كالمرآة، فإن الشعاع ينعكس عن السطح في الاتجاه الآخر وبنفس الزاوية، وهذا بسبب خاصية الضوء المعروفة باسم الانعكاس.^[٦]

وإذا وضع عمود عند نقطة سقوط الشعاع على السطح المصقول، فإن هذا العمود يقطع الشعاعين الساقط والمنعكس، والزاوية التي تقع بين العمود المقام والشعاع الساقط تسمى بزاوية السقوط، بينما تعرف الزاوية التي تقع بين العمود والشعاع المنعكس بزاوية الانعكاس.^[٦]

تجارب فيزيائية ممتعة عن الحركة

الحركة هي تغير موقع الجسم من مكان إلى آخر، ويوجد العديد من التجارب المسلية والممتعة التي توضح مفهوم الحركة وفيما يلي ذكر لبعضها:

تجربة سقوط قطع الدومينو

تعتمد لعبة الدومينو على الجاذبية الارضية بكل تأكيد، وفيما يلي تجربة فيزيائية مسلية عن الحركة بواسطة هذه اللعبة:^[٧]

الأدوات اللازمة لتجربة سقوط قطع الدومينو

في حال الرغبة بتجربة سقوط قطع الدومينو ما عليك سوى إحضار ثلاث قطع أو أكثر من الاحجار مستطيلة الشكل (الدومينو).^[٧]

طريقة تنفيذ تجربة سقوط قطع الدومينو

فيما يلي خطوات تنفيذ تجربة سقوط قطع الدومينو:^[٧]

1. صف الأحجار المستطيلة الثلاث تتاليًا.
2. جعل المسافة بين كل حجر والآخر متوسطة.
3. دفع الحجر الأول باليد ليسقط، وعندها سيسقط الحجر الأول على الحجر الذي يليه مسببًا سقوطه على الحجر الثالث، حتى تصبح الأحجار الثلاثة على الأرض.

التفسير العلمي لتجربة سقوط قطع الدومينو

عندما تصطف الأحجار خلف بعضها سيكون لديها طاقة وضع كامنة في كل حجر، وعند دفع الحجارة تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية تبعًا لقانون حفظ الطاقة، وعند انزلاق الحجارة على الأرض وارتطامها ببعضها ستتولد قوة احتكاك وبالتالي ستخسر قطع الدومينو جزءًا من طاقتها على شكل حرارة وصوت.^[٧]

تجربة رمي كرة وورقة

تسقط الأجسام جميعها باتجاه الأرض متأثرة بالجاذبية الأرضية، فيا ترى من سيصل للأرض أولًا عند إسقاط كرة وورقة مختلفتان بالوزن؟^[٨] يمكن معرفة ذلك من خلال إجراء التجربة التالية:

الأدوات اللازمة لتجربة  رمي كرة وورقة

في حال الرغبة بإجراء تجربة رمي كرة وورقة، فستكون هناك حاجة إلى كل مما يلي:^[٨]

• كرة تنس.
• كرة سلة.
• ورقة.

طريقة تنفيذ تجربة رمي كرة وورقة

فيما يلي خطوات تنفيذ تجربة رمي كرة وورقة:^[٨]

1. إسقاط كرة التنس وكرة السلة من ارتفاع واحد وفي نفس التوقيت.
2. مراقبة أي الكرتين ستصل أولًا، ويمكن الاستعانة بكاميرا تصوير فيديو بحركة بطيئة، (سوف تصل الكرتين معًا في الوقت نفسه أو باختلاف بسيط يعود إلى عدم الدقة في التنفيذ).
3. إسقاط كرة التنس والورقة بالوقت نفسه ومن نفس الارتفاع.
4. مراقبة أيهما ستصل أسرع (بالتأكيد سوف تصل الكرة أسرع بسبب شكل الورقة الذي يعيق سقوطها من خلال مقاومة الهواء).
5. جعل الورقة دائرية الشكل.
6. إسقاط كرة التنس والورقة دائرية الشكل في الوقت نفسه ومن نفس الارتفاع.
7. مراقبة أيهما ستصل أسرع (بالتأكيد سوف يصلان في نفس الوقت أو باختلاف بسيط).

التفسير العلمي لتجربة رمي كرة وورقة

تتسبب قوة الجاذبية في سقوط الأجسام إلى الأسفل، ولأن تسارع الجاذبية الأرضية له قيمة ثابتة ولأنه تم رمي الأجسام من نفس الارتفاع، فستكون للأجسام جميعها نفس سرعة السقوط بغض النظر عن كتلتها.^[٨]

أما بالنسبة للورقة فقد وصلت الأرض متأخرة بسبب مساحة سطحها الكبيرة التي تزيد من مقاومة الهواء لسقوطها، وفي حال جعل الورقة دائرية الشكل ستصل الأرض بنفس سرعة الكرة التي رميت معها.^[٨]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت ث} "Magnetizing and Unmagnetizing", Magnet Academy, Retrieved 12/10/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث ج} "Magnetic fields", Bitesize - The BBC, Retrieved 9/10/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت} "Disappearing Money", Steve Spangler Science, Retrieved 10/10/2021. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "Disappearing Money", steve spangle rscience. Edited.
5. ^ ^{أ ب ت} "Reflection, refraction, and sound waves", BBC, Retrieved 17/10/2021. Edited.
6. ^ ^{أ ب} "The Law of Reflection", physics class room, Retrieved 17/10/2021. Edited.
7. ^ ^{أ ب ت ث} Jennifer Barone (11/2/2019), "Domino Designer", Science World, Retrieved 8/10/2021. Edited.
8. ^ ^{أ ب ت ث ج} "FALLING OBJECT ", FLEET, Retrieved 8/10/2021. Edited.