أحدث مقال
لماذا لا تنصهر المركبات الفضائية في ظل درجات الحرارة العالية؟

لماذا لا تنصهر المركبات الفضائية في ظل درجات الحرارة العالية؟



أحد الأمور الهامَّة لفهم ما الذي يُبقي معدات المركبة آمنة، هو مفهوم الحرارة ومفهوم درجة الحرارة، بشكل غير متوقع درجات الحرارة العالية لا تعني بشكل دائم على أنَّها تسخين لجسم معين.
في الفضاء قد تصل درجات الحرارة إلى آلاف الدرجات وذلك بدون أن تعطي سخونة ملحوظة أو شعور بالحرارة، وذلك يعود لأنَّ درجات الحرارة تقاس بسرعة تحرك الجسيمات، أمَّا الحرارة المقدَّمة أو التسخين يقاس بكمية الطاقة الكلية التي ينقلونها؛ وبالتالي هذا يعني أنَّ تحرك الجسيمات بشكل سريع أي (درجة حرارة عالية)، لكن إذا كان هناك عدد قليل منهم لن ينقلوا طاقة بشكل كبير أي (تسخين قليل)، وبما أنَّ الفضاء أغلبه فارغ فإنَّ هناك عددٌ قليل من الجسيمات التي يمكن أن تنقل الطاقة إلى المركبة.
فهالة الشمس التي سيسافر المسبار فيها -على سبيل المثال- لها درجة حرارة عالية جداً لكن بالمقابل كثافتها قليلة جداً.
مما يعني أنَّ المسبار سيسافر في الفضاء بدرجة حرارة تصل لعدة ملايين درجة ولكن سطح الدرع الواقي المقابل للشمس لن يسخن إلا بـ 2500 درجة (فهرنهايت) ما يعادل 1400 درجة (سيليسيوس).
ومع ذلك فإنَّ هذه الدرجات مازالت تعد عالية جداً، ولذلك تمَّ إدخال العديد من المعادن ذات درجة انصهار عالية في تصنيع المركبة والتوصيلات الداخلية حتى تتحمل هكذا درجات وتبقي المركبة آمنة من أي خلل في العتاد والادوات.

المصدر:
أحدث مقال

لماذا يغرق الجسم الحي ويطفو الجسم الميت ؟


الجسم الأعلى كثافة ينغمر، الجسم الأقل كثافة يطفو.. أليس كذلك ؟
متوسط كثافة جسم الإنسان هي 0.985 جم/سم3[1] وبمقارنة ذلك بكثافة الماء 1 جم/سمنجد أنه من المفترض أن يطفو جسم الإنسان لأنه الأقل كثافة، فلمَ يغرق البعض إذاً ؟ ولمَ يطفو الجسم الميت ؟ أليست كثافة جسم الإنسان وهو حي نفسها وهو ميت ؟

لماذا يطفو الجسم الحي ولماذا يغرق ؟

أولاً، كثافة جسم الإنسان تعتمد على العديد من العوامل منها كتلة الدهون وكتلة العضلات والعظام، ولهذا وبعكس ما يظن البعض الأشخاص الذين يعانون من السمنة يَطفُون أسهل من غيرهم لأن الدهون أخف وأقل كثافة من الماء فازدياد كتلة الدهون نسبةً إلى باقي كتلة الجسم من عضلات وعظام تقلل من كثافة جسم الإنسان وتسهل من عملية الطفو[2].

ثانياً، كثافة الماء أيضاً لها دور في عملية الطفو، الماء النقي كثافته 1 جم/سم3  بينما الماء المالح كثافته حوالي 1.02 جم/سمولهذا نجد أنه من السهل السباحة في البحر الميت أو في البحيرة المالحة الكبرى.

حسناً، مع هذا كله لماذا يغرق البعض ؟  السبب في ذلك يعود إلى عاملين، الأول هو كمية الهواء في الرئتين، وهو العامل الأساسي والهام في هذه العملية وزيادة كمية الهواء في الرئتين يقلل من كثافة جسم الإنسان، الأمر مشابه لما يحدث في الباخرات الضخمة والسفن، وأيضاً عند خوف وهلع الإنسان في الماء يضطرب التنفس لديه ويفقده الاتزان وثبات كثافته في الماء ويغرق، العامل الآخر هو وضعية الجسم والعضلات نفسها، فالعضلات والعظام أعلى كثافة من الماء وبهذا تختلف الكثافة في مناطق الجسم، فيجب تحريكهما وجعلهما في وضعية تجعل المناطق الأعلى كثافة متوزعة ومتزامنة مع الأماكن الأقل كثافة كمنطقتي الصدر والبطن اللتان تحويا نسبة أكثر من الدهون ونسبة أقل من العضلات والعظام.

لماذا تطفو الجثة ؟

عند غرق الإنسان تدخل كمية كبيرة من الماء إلى رئتيه مما يجعله يغرق، فمَ الذي يجعله يطفو إذاً ؟ ولمَ يطفو على بطنه ؟
بعد غرق الإنسان وعندما يحل الماء مكان الهواء في الرئتين يغرق ويغوص في الماء. وبعد موت الجسم تبدأ البكتيريا في الأمعاء والرئتين في تحلل الجسم الميت مصدرةً من ذلك غازات منها الميثان وكبريتيد الهيدروجين، وعندما تزداد نسبة هذه الغازات إلى درجة معينة تبدأ الجثة في الطفو، عملية التحلل تأخذ أيام أو أسابيع والوقت اللازم للتحلل يعتمد على عوامل عديدة، الشاهد هنا أن المناطق التي تحتوي على بكتيريا أكثر وتكثر فيها نسبة الغازات هي منطقتي البطن والصدر ولهذا تطفو الجثة على بطنها، وفي حالة بقاء نسبة بسيطة من الهواء فإن الجثة لا يلزمها الأسابيع والساعات كي تطفو بل تطفو معتمدةً على دهون الجسم المتركزة في منطقتي البطن والصدر وكمية الهواء إن وجدت وأيضاً وكما سبق ذكره كثافة مناطق السيقان والأذرع لأنها تحتوي على نسبة أكبر من العظام والعضلات فتغوص نظراً لكثافتها فيبقى الجزء الأقل كثافةً هو البارز وهو منطقتي الصدر والبطن.

الخلاصة:

يغرق الجسم الحي بسبب معدل التنفس ومدى اضطرابه وإيضاً بسبب وضعية الأذرع والسيقان وطريقة حركتهما.
يطفو الجسم الميت بسبب كمية الدهون فيه وارتخاء العضلات وكذلك بسبب إطلاق البكتيريا المحللة للجسم غازات تساعد على طفو الجسم الميت.

انظر أيضاً:


مراجع:


أحدث مقال

من أين تحصل الأشجار على كتلتها الهائلة ؟

بذور شجرة السيكويا.
شجرة السيكويا العملاقة تعد أثقل وأكثر الأشجار كتلةً إذ تزيد كتلتها عن 1909.5 طن !(1) وهي شجرة تنمو عن طريق البذور والتي لا تتجاوز عدة جرامات، من أين تأتي الأشجار بهذه الكتلة الهائلة ؟! كيف يتضاعف وزن الشجرة من عدة جرامات إلى أطنان ؟ّ!
أحد الأجوبة الشائعة والبديهية بين الناس هي أن الشجرة تحصل على كتلتها من التربة الخصبة، ولكن هذا لا يفسر عدم وجود حفرة كبيرة تحت الشجرة، فبما أن الشجرة تمتص وتستهلك التربة فيجب أن تقل كمية التربة بين جذور الشجرة، أو يجب أن ينخفض مستوى التربة في الأصيص المزروعة فيه النبتة، وقد أثبتت الدراسات حديثاً أن مستوى التربة تقريباً لا يقل عند نمو النبتة، ففي بدايات القرن السابع عشر عالم يدعى بـJohann baptista van helmont حاول معرفة من أين تأتي الأشجار بالكتلة، فأحضر أصيص مليء بالتربة ووزن كتلة التربة بدقة، ثم زرع بها شجرة واعتنى بها لخمس سنوات مع تأكده من عدم خروج التربة من الأصيص أو دخولها، في نهاية التجربة وزن الشجرة ليجد أن وزنها 72 كجم بينما لم ينقص من كتلة التربة سوى حوالي 60 جرام. وهذا كان أحد أقوى الأدلة على أن معظم كتلة الشجرة لا يأتي من التربة.
ولد صغير يقف بجوار شجرة السيكويا.


كتلة الشجرة تعتمد بشكل أساسي على الكربون والذي تمتصه الشجرة من الهواء المحيط بها خلال عملية البناء الضوئي، فتحول النبتة الطاقة الشمسية إلى الطاقة الكيميائية المختزنة في الروابط الكربونية. وتستهلك النباتات الطاقة المختزنة في بعض جزيئات الكربون في نشاطات متعددة، منها التكاثر والنمو، والبعض الآخر من هذه الجزيئات يستخدم في نمو الأجزاء المركبة من النبتة كالجذور والسيقان والأوراق وغيرها، وكل سنة تختزن الأشجار ما تبقى من جزيئات الكربون في زيادة حجمها وكتلتها(2).

ومن المهم القول بأن للتربة دور كبير جداً في بقاء وحياة الأشجار، حيث تعتبر المركز التي تتشبث وترتكز عليه الشجرة، كما أنها توفر للشجرة الماء والعناصر الغذائية الهامة (ولكنها ليست بالقدر الملحوظ الذي يعطي تلك الكتلة الهائلة للشجرة)(2).

الخلاصة:
كتلة الشجرة تأتي من جزيئات الكربون التي تمتصها من الهواء على شكل ثاني أكسيد الكربون، وهذه العملية أعقد مما نتصور.. بل أن العلماء الذين وجدوا أدق التفاصيل لهذه العملية وكيفية حدوثها نالوا على جائزة نوبل !(2)

انظر أيضاً:

مصادر:
(1)Fry, Walter; White, John Roberts (1942). Big Trees. Palo Alto, California: Stanford University Press
(2) Michigan State University


أحدث مقال

لماذا يكون النظر إلى كسوف الشمس ضار بالعين ؟



كسوف الشمس إحدى الظواهر الفلكية الشهيرة والتي تحدث عند عبور القمر أمام الشمس مسبباً سقوط ظله على الأرض، بل ويعتبر فرصة مميزة للعلماء والطلاب لرؤية ودراسة هذه الظاهرة الطبيعية التي تبين المفاهيم الأساسية للرياضيات والعلوم  ومن المرجح أنك قد حذرك أحدهم بعدم النظر إلى كسوف الشمس لما قد يسببه من عمى أو ضرر للعين، ولكن ما السبب الذي يجعل النظر إلى كسوف الشمس ضار ؟ فعند التفكير بالأمر، كمية الإشعاعات التي تطلقها الشمس في حالة الكسوف أو عدمه هي واحدة، بل وأنه ستقل كمية الإشعاعات الواصلة للأرض عند تغطية القمر للشمس.

في الواقع، مجرد النظر إلى الكسوف ليس ضاراً بالعين ولكن مالسبب الذي يجعل غالبية الناس يحذِّرون من النظر إلى كسوف الشمس ؟
بشكل عام (عندما لا تكون الشمس في حالة كسوف) من المحتمل أنك قد سمعت عن عدم التحديق في الشمس. السبب في ذلك هو أن الشمس تصدر كمية إشعاعات أكبر مما تستطيع العين معالجته، إضافةً إلى تسرب بعض الأشعة فوق البنفسجية من طبقة الأوزون؛ فطبقة الأوزون لا تمتص جميع الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة فوق البنفسجية تعمل على تدمير وقتل الخلايا بشكل عام؛ وهي سبب حروق الشمس حيث تعمل (عند التعرض لها طويلاً) على تدمير خلايا الجلد بل وتزيد من احتمالية الإصابة بسرطان الجلد.

هذه الأشعة هي مفتاح هذا السؤال، فعند التحديق بالشمس بشكل عام، تعمل كل من الرموش والحواجب وعدسة العين على حجب كمية كبيرة من الإشعاعات التي تصدرها الشمس عن إلا أنه رغم ذلك تبقى نسبة ضارة من الإشعاعات التي تدخل شبكية العين والتي تعمل (عند التعرض لها طويلاً) على تدمير الخلايا الحسية في الشبكية. إلا إن هذا الضرر يكون أكبر عند كسوف الشمس، والسبب في ذلك هو أنه عند حدوث الكسوف وتغطية القمر للشمس تبدأ عدسة العين تلقائياً بالتوسع شيئاً فشيئاً لدخول كمية أكبر من الضوء متكيفةً بذلك مع انخفاض الإضاءة أثناء تغطية القمر للشمس، كما ترتخي عضلات الحواجب والرموش، وعندما يبدأ القمر في الابتعاد عن الشمس مؤدياً إلى ظهور أشعة الشمس، يدخل أكبر قدر من أشعة الشمس ويسقط على شبكية العين مدمراً بذلك أكبر عدد من الخلايا الحسية في العين ويعرف طبياً بـ"حروق شبكية العين" أو "اعتلال الشبكية الشمسي".

أضف إلى ذلك الضرر الناتج عن رؤية الكسوف قبل بدء القمر في تغطية الشمس، حيث النظر إلى الشمس طوال فترة التغطية يضع عبءاً أكثر على شبكية العين، الجدير بالذكر أن اعتلال العين الشمسي يعتبر عمى مؤقت يدوم لفترة ما بين أقل من شهر إلى سنة، وقد يزيد من انخفاض حدة البصر على المدى البعيد 
يحدث كسوف الشمس الكلي عندما يغطي القمر الشمس بالكامل، ويمكن رؤية وهج الشمس على طول الطرق باللون الأحمر وكذلك ما يسمى بالخيوط التاجية.

مصادر:
  • www.physlink.com
  • www.eclipse.gsfc.nasa.gov
  • www.thenakedscientists.com
  • Sefic-Kasumovic S, Firdus H, Alimanovic E, Ljaljevic S, Sefic M. "[Eye injuries caused by an eclipse of the sun]."
  • Chen JC, Lee LR. "Solar retinopathy and associated optical coherence tomography findings." Clin Exp Optom. 2004 Nov.
  • Kallmark FP, Ygge J. "Photo-induced foveal injury after viewing a solar eclipse." Acta Ophthalmol Scand. 2005 Oct.
 
أحدث مقال

كيف تنعطف الدبابة ؟


الدبابات أو المدرعات إحدى أكثر المركبات القتالية قوةَ وشيوعاً، اخترعها البريطانيون لأول مرة في الحرب العالمية الأولى وأطلقوا عليها اسم "Tank"، وقد تم إعطاءها بنية وهيكل قوي وسلس للعجلات للسير في الطرق الوعرة والغير ممهدة، وبملاحظة هذا الهيكل يتبادر للذهن كيفية استدارة وانعطاف الدبابة.

لنبدأ أولاً بكيفية انعطاف السيارة، تنعطف السيارة نتيجة اختلاف سرعة جانبيها، فعند الانعطاف لليمين تكون العجلة اليمنى أقل سرعة من العجلة اليسرى وهذا ما يجعل السيارة تنعطف فاختلاف السرعات في الجانبين يؤدي إلى استباق احدهما ولكن بما أنهما متصلين فيكون الجانب الأبطء بمثابة محور للانعطاف. ويكون الجانب الأيسر أسرع من الجانب الأيمن نتيجة تعرض العجلة اليمنى لاحتكاك أكبر عند انعطاف السائق، فعند الانعطاف لليمين تكون العجلة اليمنى أكثر عجلة تتغير زاويتها وبالتالي تتعرض لاحتكاك أكبر يؤدي إلى اختلاف السرعات بين الجانبين.
هيكل الدبابة الخارجي

السبب نفسه يكون في الدبابة أو في لوح التزلق ينعطف أيضاً، الفارق الوحيد أن الانعطاف في السيارة والذي نستطيع التعبير عنه باختلاف سرعة جانبي السيارة يكون نتيجة الاحتكاك بعد استدارة العجلات الأمامية، ولكن لا توجد عجلات أمامية تستدير في الدبابة، لذا فأنه في قمرة قيادة الدبابة يتم التحكم بهذا الاختلاف بالسرعة بدون اللجوء إلى الاحتكاك كعامل، كذلك فإن هاوي رياضة لوح التزلج يعلمون هذا تماماً، فلتحقيق انعطاف بلوح التزلج يجب ارتكاز كتلة ووزن اللاعب على الجانب الذي يريد أن ينعطف إليه مؤدياً بذلك إلى زيادة احتكاك الجانب المُرتكز عليه وبالتالي سير نفس العملية السابقة.






انعطاف للوح التزلج، لاحظ ارتكاز اللاعب على الجانب الأيمن

قمرة القيادة داخل الدبابة.

 
                 
 -روابط خارجية:

-مصادر:
أحدث مقال

مالذي يجعل الإطارات المستديرة مثالية لتحريك الأجسام بسلاسة ؟

لماذا لا توجد سيارات ذات إطارات مربعة أو سداسية الشكل ؟ قد يبدو السؤال تافهاً للوهلة الأولى، ولكن فكر به جيداً.. مالذي يجعل الشكل الدائري مثالياً لتحريك الأجسام بسلاسة ؟ كيف يحافظ الشكل الدائري على الطاقة ؟

ذلك بسبب الخواص الهندسية للشكل الدائري، الدائرة لا تحتوى على زوايا ولا على أضلاع وهذا هو السبب الذي يجعل الأجسام تتحرك بسلاسة.

 أضلاع أكثر يعني احتكاك أقل:

الضلع أو السطح المستوي في المربع والأشكال الأخرى يحتك بصورة أكبر مع الأرض، كلما زادت الأضلاع كلما قلت كمية الإحتكاك بالأرض. لاحظ أنه في الدبابات يستعمل جنزير لزيادة كمية الاحتكاك بالأرض وذلك عند دخول الدبابة في الطرق الوعرة والغير ممهدة وكذلك في عربات النقل الثلجية لا تستخدم إطارات بل تستخدم قطعة خشبية ممتدة على طول طرفي العربة.

:زوايا أكثر يعني سلاسة أكثر

في الهندسة.. عدد الزوايا متزامن ومترابط مع عدد الأضلاع، ولكنه يعتبر من العوامل المؤثرة أيضاً في سلاسة حركة المركبة، الزاوية هي النقطة التي ترتكز عليها السيارة في حركتها (لاحظ الصورة المتحركة)، مقدار الزاوية يؤثر أيضاً فلاحظ أنك عندما تدحرج صندوقاً بزاوية قائمة 90 درجة فإنك تدفع الصندوق بالزاوية المكملة لهذه الزاوية وهي 90 درجة، كلما قلت الدرجة  التي تدفع بها الصندوق كلما قل الجهد الذي تبذله في عملية الدفع (الصورة التالية توضح كيفية ذلك أكثر)، فلو كنت تدفع صندوقاً ذو شكل سداسي الأضلاع فإنك تحتاج لدفع ما هو مقدار 60 درجة فقط وهو أقل من 90 درجة في الصندوق لذلك تشعر بسهولة وسلاسة أكثر من دحرجة الصندوق المكعب.

ما علاقة كل هذا بالدائرة ؟


يمكننا اعتبار أن الدائرة ذات زوايا وأضلاع لا نهائية، لاحظ أنك تقترب للشكل الدائري كلما رفعت  من عدد الأضلاع، ولاحظ أن كلما رفعت من عدد الأضلاع كلما انفرجت الزاوية. لهذا فالدائرة مثالية لإطارات سيارتك :) 






أحدث مقال

لماذا ستنعكس أقطاب الكرة الأرضية في يوم ما ؟



هل تدرك أن المجال المغناطيسي للأرض تحول عدة مرات على مدى مئات الألوف من السنين الماضية ؟ إننا نعيش في زمن كانت فيه أقطاب الأرض مستقرة نسبياً، ولكن في يوم قريب يمكن أن ينعكس قطبي الشمال والجنوب ؟ كيف عرف العلماء هذه الظاهرة ولماذا يظنون أنها تحدث ؟

عرف العلماء هذه الظاهرة عن طريق دراسة رواسب طرحت خلال انفجارات بركانية، حيث أن اتجاه المجال المغناطيسي في ذلك الوقت أثر على كيفية تموضع هذه الرواسب.


ولكن لماذا تنعكس أقطاب الكرة الأرضية بالأصل ؟

السبب في ذلك ما زال موضع دراسة من قبل العلماء ولكنه يُتوقع أن يكون السبب هو تغير وانحراف كبير في مجرى حركة الصهارة داخل اللب الخارجي للكرة الأرضية.

كما أنه وفق البيانات المستقاه من مصفوفة الأقمار الصناعية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية إيسا فإن قوة المجال المغناطيسي تشهد انخفاضاً في نصف الكرة الغربي بينما شهدت ارتفاعاً في مناطق أخرى كجنوب المحيط الهندي. يعتقد العلماء أن ذلك الانخفاض قد يعود إلى أن أقطاب الأرض في طريقها إلى الانعكاس ولا يحدث هذا الانعكاس بين ليلة وضحاها إنما يستغرق مئات بل آلاف السنوات. لا يوجد أي دليل على أن انعكاس قطبي الأرض يمكن أن يتسبب في دمارها وهلاك الأحياء على سطحها. فإن انعكاس قطبي المجال المغناطيسي هو ظاهرة طبيعية تحدث كل 200,000 إلى 300,000 سنة، وعلى مدار 3 مليار سنة مرت الأرض بمئات الانعكاسات ولا دليل على حدوث انقراض جماعي أو دمار من أي نوع. وقد حدث آخر انعكاس منذ 780,000 سنة، ولم يجد العلماء أي تغييرات تُذكر في سجل الحفريات التي تعود إلى تلك الحقبة الزمنية. ولكن تخوف العلماء يتوجه نحو شبكات الكهرباء والاتصالات التي سوف تتأثر بشدة إثر هذا الانعكاس.

المصادر:
nasa