قد تبدو الفيزياء كموضوع مخيف ، لكن هناك طرقًا لجعلها ممتعة. ليس فقط هو الأساس لعلوم أخرى مثل الكيمياء والأرصاد الجوية ، بل إنه يشرح الكثير أيضًا عن العالم الذي نعيش فيه. تستكشف الفيزياء المفاهيم الأساسية للمادة والطاقة والمكان والزمان والتفاعلات بين هذه الخصائص. بالنسبة لطلاب المدارس الثانوية الذين يبحثون عن تجارب بسيطة ، يعد الضوء والكهرباء الساكنة والديناميكا الحرارية أماكن رائعة للبدء.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
ألقِ مصباحًا يدويًا عبر الماء والحليب لتكتشف لماذا السماء زرقاء بينما غروب الشمس أحمر ؛ استخدم مشطًا لثني الماء بالكهرباء الساكنة ؛ ومشاهدة بيضة مسلوقة يتم امتصاصها في زجاجة لترى الديناميكا الحرارية وهي تعمل.
لون الضوء
هل تساءلت يومًا لماذا السماء زرقاء ولكن غروب الشمس أحمر؟ استخدم مصباح يدوي ووعاء مستطيل شفاف وماء وكوب من الحليب لمعرفة السبب.
املأ الحاوية ثلاثة أرباعها مملوءة بالماء وألق المصباح في جانب الحاوية. راقب الضوء من الجانب المقابل ونهاية الحاوية. على الأكثر ، يمكن رؤية عدد قليل من جزيئات الغبار البيضاء حيث تمر الحزمة.
يقلب الآن 1/4 كوب من الحليب في الماء. راقب الضوء من الجانب المقابل ونهاية الحاوية. من الجانب الآخر ، قد يبدو الضوء أزرق ، ومن النهاية ، قد يبدو الضوء أصفر. لاحظ عرض الشعاع. كرر حتى يضاف كل الحليب. ستلاحظ بعد كل إضافة أن اللون الأزرق يغمق ويتحول اللون الأصفر إلى اللون البرتقالي ويزداد عرض الحزمة.
فلماذا يظهر الضوء بلونين مختلفين حسب الزاوية؟ ينتقل الضوء في خط مستقيم ما لم يصادف جسيمات تتسبب في تشتت الحزمة. كلما زاد الحليب (الذي يحتوي على جزيئات الدهون والبروتينات) الذي تضيفه إلى الماء ، زاد تشتت الضوء ، مع الانحناء الأزرق بينما يستمر اللون الأحمر والبرتقالي في خط مستقيم. أما بالنسبة لغروب الشمس ، فبسبب مسار الشمس ، يكون للضوء مسافات أبعد في ذلك الوقت ويصادف المزيد من جزيئات الغبار في الغلاف الجوي.
كهرباء ساكنة
يمكن للكهرباء الساكنة أن تصدم شخصًا مطمئنًا ، ويمكنها أيضًا تحريك الأشياء. استخدم مشطًا من النايلون وصنبورًا لمشاهدة الكهرباء الساكنة وهي تنحني المياه.
قم بتشغيل الصنبور حتى يتدفق الماء بقطر 1/16 بوصة من الصنبور. مرري المشط على الشعر عدة مرات. أمسك المشط من 3 إلى 4 بوصات أسفل الصنبور بأسنان المشط على بعد شبر واحد من تيار الماء. لاحظ ما يحدث. حرك المشط بالقرب منك ولاحظ ما يحدث. مرري المشط على شعرك مرة أخرى ولاحظي ما إذا كان سيغير النتائج. حاول تعديل تدفق المياه لمعرفة ما إذا كان يحدث فرقًا. أخيرًا ، جرب أمشاطًا مختلفة الأحجام وكرر ذلك.
تمشيط الشعر يولد كهرباء ساكنة. يصبح أحد الأشياء مشحونًا سالبًا عن طريق اكتساب إلكترونات ، بينما يصبح الجسم الآخر مشحونًا بشكل إيجابي بفقدان الإلكترونات. يتحرك تيار الماء نحو المشط لأن إلكترونات الماء تنجذب إلى المشط المشحون. قد يتنافر الشعر الممشط أيضًا ، لأن كل خصلة تحمل نفس الشحنة ، وتتنافر مثل الشحنات.
الضغوط العالية والمنخفضة
ماذا يعني عامل الطقس ب "الضغط العالي" و "الضغط المنخفض"؟ يمكن أن تساعدك بيضة مسلوقة وزجاجة حليب زجاجية قديمة وبعض أعواد الثقاب في معرفة ذلك.
قشر بيضة مسلوقة ومبردة. أشعل ثلاث أعواد ثقاب في نفس الوقت وأسقطها في زجاجة فارغة. قم بسرعة بتغطية الفتحة بالبيضة. بعد إطفاء أعواد الثقاب ، راقب البيضة وهي تُمتص في الزجاجة.
تتسبب الحرارة الناتجة عن المباريات في تمدد الهواء المحكم في الزجاجة. بعد خروج المباريات يبرد الهواء وينكمش. يصبح الضغط داخل الزجاجة أقل من الضغط خارج الزجاجة. عندما يتساوى الضغط ، تضغط البيضة في الزجاجة.
أشياء رائعة! استمتع بهذه التجارب ، ونأمل أن تصبح مفاهيم الفيزياء هذه أسهل قليلاً في الهضم.