من طرف هناك كثير من المصطلحات والكميات العلمية التي تُعرَّف بطرق مختلفة في الكتب المدرسية والجامعية، وتؤدي بعض هذه التعاريف لإعطاء معنى غير دقيق أو تعريف غير صحيح أصلاً.
وأود في هذه المشاركة التطرق إلى بعضها، علماً بأن المقصود هو "تصحيح"هذه المفاهيم على المستوى التدريسي للأخوة والأخوات الطلبة في المراحلالثانوية والسنوات الجامعية الأولى، وليس المقصود التعريف العلمي المتطورالذي يستخدم مفاهيم معقدة ونظريات فيزيائية لايعلم بها إلا المتخصصون.
وسأبدأ بمفهوم الكتلة لأنه يستخدم يومياً وعلى كل المستويات.
ماهي الكتلة؟
معظم الكتب تعطي تعريفاً مبسطاً يقول: الكتلة هي مقدار مايحويه الجسم من مادة.
ولكن المادة هي عناصر مختلفة من كربون وأوكسجين وحديد و .. و... وغيرها. وكل هذه العناصر لها كتل. أي أننا نعرف الكتلة بأنها مقدار ماتحويه من كتلة !
إذاً يجب إعطاء تعريف أدق لهذه الكمية.
(تعريف تأثيري(Operational Definition) ( أي أثر جسم له خاصة الكتلة
لو أنني أخذت كتاباً وسألت أحد الطلبة: هل له كتلة؟ فسيكون الجواب الواضح: نعم، للكتاب كتلة.
فأسأل الطالب: كيف يمكنك إيجاد كتلة هذا الكتاب؟ فيجيب: أضعه على ميزان بالطبع الوزن هو ثقل الكتاب وليس كتلته وهذا من الأخطاء الشائعة أيضاً عند معظم الناس
ولكن عملية وزن الكتاب ماهي إلا "تحسس"تأثير الأرض (كتلة أخرى) عليه! لأن الميزان يعمل بمبدأ بسيط حيث ينضغط فيهزنبرك، بسبب وزن الكتاب عليه، فيؤثر على هذا الأخير بقوة إرجاع للأعلى إلىأن تتساوى القوتان ويتزن الكتاب على الميزان.
فنحن نقرأ مقدار انضغاط الزنبرك الذي نحوله لكتلة الجسم بعملية معايرة للميزان.
فلمعرفة كتلة الكتاب احتجنا لجاذبية الأرض، أي احتجنا لكتلة ثانية !
ولوأننا ركبنا سفينة فضاء وانطلقنا لمكان بعيد لاتوجد فيه أرض ولاكواكبولانجوم وحاولنا معرفة وزن الكتاب لما استطعنا استخدام الميزان. لأنه لميعد هناك جسم آخر له خاصة الكتلة لنرى تأثيره على الكتاب !
فلا تظهر خاصية الكتلة لجسم إلا إذا وجد جسم آخر له نفس الخاصية.
من هذا المنطلق نعرف الكتلة بأنها خاصية طبيعية (natural property) أوجدها الله عزوجل في بعض ماخلق ولم يوجدها في أخرى، (كالضوء أو النيترينو وغيرها)
ويمكن أن نزيد كتلة جسم له خاصة الكتلة أو نأخذ منها. لكن لو لم تكن له هذهالخاصة فلا يمكن ولا بأي شكل أن نعطيه كتلة مهما حاولنا. ولذلك لايمكن أن"نعطي" للضوء كتلة أبداً.
وبنفس الشكل نعرف خاصة الشحنة. فهناك أجسام لها شحنة كالبروتون والإلكترون، والتي تظهر عند وجود أجسام أخرى لها نفس الخاصة (قوة كولوم)، بينما لاتظهر أهمية الشحنة عندما نضع الجسم على الميزان، بمعنى أن لاعلاقة لخاصة الكتلة بخاصة الشحنة.
وهناك أجسام لاتوجد فيها هذه الخاصة، أي أنها غير مشحونة، ولايمكن أن نشحنها ولو حاولنا، كالنيوترون والضوء والنيترينو وغيرها.
ويدخل ماتقدم عن الخواص الطبيعية في مفهوم القدر، لأن الله عز وجل قدّرخواص الأشياء. فالماء سائل، والنار حارة، والحديد صلب، والأوكسجين غاز،وجسم له كتلة أو شحنة أو كلاهما، وآخر غير ذلك، وهكذا.
ولواختفت الخاصة التي قدرها الله عزوجل فهذه معجزة، مثل: "قُلْنا يانارُ كونيبرْداً وسلاماً على ابراهيم" (الأنبياء 69)، و"فأوحينا إلى موسى أنْاضرِبْ بِعَصاكَ البحرَ فانفلقَ فكانَ كلُّ فرْقٍ كالطَوْدِ العظيم" (الشعراء 63). فانتفت الخاصة الطبيعية التي أودعها الله في النار والماء بإرادته وحده عزوجل !
( تعريف تحريكي (Dynamical Definition) (القصور الذاتي
لنفترضأن لدي علبة صغيرة وصندوق كبير، وكلاهما ساكن على سطح جليدي أملس، بحيثيمكن إهمال الاحتكاك بين السطح وبينهم. فلو أنني دفعت كل واحد منهما بنفسالقوة لرأيت أن الصندوق الكبير "يمانع" أن يتحرك أكثر من العلبة الصغيرة.وبالعكس، لو كان كل واحد منهما ينزلق على السطح الجليدي بنفس السرعةوحاولت إيقافهما لوجدت أن إيقاف الصندوق أصعب من إيقاف الكرة.
ولواستبدلت العلبة الصغيرة بأخرى كبيرة جداً لوجدت أنها تمانع هذه المرة أكثربكثير من الصندوق. ولو سألنا شخصاً عن السبب لأجاب بكل بساطة أنه فيالحالة الأولى كانت كتلة الصندوق أكبر من كتلة العلبة الصغيرة ولذا كانتحريكه أو إيقافه أصعب من العلبة. بينما صار تحريك العلبة الكبيرة جداً أوإيقافها أصعب من الصندوق في الحالة الثانية بسبب كتلتها الكبيرة.
فكلما زادت كتلة جسم زادت ممانعته، ومن هذا المنطلق نعطي للكتلة تعريف تحريكي ونقول:
الكتلة هي مقدار ممانعة الجسم لأي تغيير في حالته الحركية الانتقالية.
وفي كلا الحالتين فإن تغيير الحالة الحركية للجسم (تغيير السرعة) يتناسب عكساً مع كتلته.
ولابأسمن التنويه إلى أن سرعة الجسم (قيمة واتجاهاً) هي التي تحدد الحالةالحركية الانتقالية. فإذا بقي جسم ما ساكناً أو تحرك بسرعة ثابتة قيمةواتجاهاً دائماً فإننا نقول إنه متزن ولاتتغير حالته الحركية الانتقالية. أما لو تسارع أو تباطأ فنقول إنه غير متزن. فالتسارع هو "دليل" تغير الحالة الحركية.
ونستنتج من الملاحظات السابقة أن دليل تغير الحالة الحركية لجسم يتناسب عكساً مع ممانعة هذا الجسم لهذا التغيير.
وبالطبع فإننا لانستطيع تغيير الحالة الحركية لجسم إلا إذا وجد سبب لذلك. ويرمز للسبب عادة باسم قوة. فالقوة هي "سبب" تغير الحالة الحركية الانتقالية لجسم. وكلما زاد السبب زاد الدليل.
ومن ثم فإننا نعرف قانون التحريك الأساس في الحركة الانتقالية (ويطلق عليه اسم قانون نيوتن الثاني) بالقول:
يتناسب دليل تغير الحالة الحركية الانتقالية لجسم أو منظومة طرداً مع سببها وعكساً مع ممانعتها، أي:
الدليل (التسارع) = السبب (القوة)/الممانعة (الكتلة(
ولو تمعنا بهذه الصياغة وفهمنا كيفية تطبيقها لصار حل معظم المسائل المتعلقة بقانون نيوتن الثاني مباشر وبعلاقة واحدة، على الأغلب.
وتأتي أهمية هذه الصياغة عند التطرق للحركة الدورانية ومفهوم عزم القصور الذاتي (أو عزم العطالة) (moment of Inertia)، عندما يصير دليل التغير في الحالة الحركية الدورانية هو التسارع الزاوي، وسببه هو عزم القوى. ومن ثم يمثل عزم القصور الذاتي ممانعة الجسم أو النظام لأي تغيير في حالته الحركية الدورانية.
آمل أن يجد الأخوة والأخوات في هذا المنتدى الطيب مايفيدهم فيما تقدم، ويحفزهم على التفكير والحوار العلمي الهادف.
والله أعلى وأعلم وفوق كل ذي علم عليم
» موقع رائع جداً للكتب الالكترونية في مختلف المجالات
» كتاب أوتوكاد ثلاثي الأبعاد(3D)
» أساليب الحساب الذهني
» كل ما تحتاجه لتعلم اللغة التركية ( اسطوانات + برامج + كتب + قواميس + دروس )
» دروس مجانية لتعلم التركية Online Turkish Lessons
» أقدم لكم أقوى اسطوانات تعلم اللغة التركية CDs learn Turkish
» ارجوك اريد معرف كيفيه كتابه هذه الاسئله بلغه الفيجول بيسك 6
» asdasdfas
» برنامج لجلب مفاتيح كل برامج الفايروسات
» برنامج Internet Download Manager 6.07 Build 5 Final للتحميل من الانترنت
» روابط لا تعمل
» متصفح الانترنت أوبرا 11 "Opera 11"
» البرنامج الأقوى في*ر البروكسي
» كتاب الكيمياء العضوية نظري+ عملي
» صدور نتائج المفاضة الأولى
» العمليات الحسابية البسيطة في اكسل
» موقعين لفتح المسنجر بدون برامج
» مدخل إلي cosmosmotion-2008
» رسائل تناثرت مع الرياح
» كلمات رائعة
» اللانهاية في الرياضيات
» ألبوم أنا وليلي للفنان كاظم الساهر
» الأبعاد في الكون
» ديناميكية نواة كوكب الأرض