+ الرد على الموضوع
النتائج 1 إلى 2 من 2

الموضوع: مقدمة للفيزياء

  1. #1
    تاريخ التسجيل : Apr 2011
    المشاركات : 5

    مقدمة للفيزياء


    تعريف علم الفيزياء و فروعه المختلفة
    اشتهر علم الفيزياء بصعوبته بالمقارنة بالعلوم الاخرى ولكن كنوع من التحدي الذي نواجهه في حياتنا فإن النجاح في دراسة الفيزياء له متعة خاصة. فمن حصل على شهادة علمية في احد تخصصات الفيزياء فإنه يكون مرشح للنجاح في العديد من المجالات التي قد يوضع بها فعلم الفيزياء يكسب دارسه العديد من المهارات ومنها على سبيل المثال ليس للحصر:
    • التمثيل الرياضي لاية مشكل لايجاد الحل المنطقي لها.
    • اكتساب المهارات الكافية لتصميم التجارب واجراءها،
    • العمق في ايجاد تفسير لنتائج التجارب.
    • اكتساب الخبرات في مجال البحث العلمي.
    من يدرس الفيزياء ?
    هل ترغب في معرفة كيف تعمل الاشياء من حولنا مثل الكمبيوتر والليزر والصواريخ الفضائية؟ وهل ترغب في ايجاد تفسير لما يدور في هذا الكون من ظواهر عديدة مثل الجاذبية والضوء والنجوم والعواصف والاعاصير والزلازل. هل ترغب في الشعور بمتعة الاكتشاف والمشاركة بالمعرفة العالمية واجراء التجارب العلمية واكتشاف نظريتها. اذا كنت مغرم بهذا فإن الفيزياء هي لك...

    ما هو علم الفيزياء ?
    علم الفيزياء هو القاعدة الاساسية لمختلف العلوم فهو يقدم التفاصيل العميقة لفهم كل شيء بدءاً بالجسيمات الاولية إلى النواة والذرة والجزيئات والخلايا الحية والمواد الصلبة والسائلة والغازات والبلازما (الحالة الرابعة للمادة) والدماغ البشري والانظمة المعقدة والكمبيوترات السريعة والغلاف الجوي والكواكب والنجوم والمجرات والكون نفسه. أي ان الفيزيائيين يختصون بمعرفة اصغر عنصر لهذا الكون وهو الجسيمات الاولية إلى الكون الفسيح مرورا بالتفاصيل التي ذكرناها.

    ماذا تقدم الفيزياء لدارسيها ?
    معظم العلماء المشهورين مثل اينشتين ونيوتن وماكسويل .... كانوا فيزيائيين. يمكننا ان نقول ان الفيزيائيين هم اكثر العلماء المدربين في عدة مجالات مثل الرياضيات والكمبيوتر بل انهم احيانا يتفوقون على اقارنهم المتخصصين لانهم يتعاملون مع هذه العلوم على اساس تطبيقي كما ان الفيزيائي يمكن ان يكسر الحواجز بين العلوم التطيبقية الاخرى كالكيمياء والبيولوجي والجيولوجيا والهندسة والطب ولا يجد الفيزيائي صعوبة في فهم اي نوع من العلوم المختلفة ولأهمية هذا العلم ظهرت تخصصات تجمع الفيزياء مع العلوم الاخرى مثل الجيوفيزياء والبيوفيزياء. عندما تظهر تطبيقات علمية جديدة او اجهزة متقدمة فإن علم الفيزياء يكون مطلوباً...

    هل انت مرشح لدراسة الفيزياء ?
    اذا كنت من المولعين بفهم وتعلم كيف تعمل الاشياء وتحب الرياضيات والكمبيوتر واجراء التجارب فإن عليك ان تصبح فيزيائياً. فإن دراسة هذا العلم سوف يشبع رغباتك وستجد في كل موضوعاته ما يزيدك زهوا وفخرا كلما اكتشفت جديد فدراسة الفيزياء مغامرة جدير بالاهتمام. ولا يجب عليك قبل التفكير في دراسة هذا التخصص بفرص العمل المتوفرة لك بعد اتمام الدراسة المهم ان تدرس ما يشبع رغباتك وان تستمتع بما تدرس ودع المستقبل للخالق.

    ماذا يمكن ان يعمل متخصص الفيزياء ?
    في اي مكان تتواجد فيه التكنولوجيا يجد الفيزيائي عمل له ويكون مفضل عن غيره لما يمتلكه من معلومات عن المبادئ الاساسية والخبرات الذاتية التي تؤهله للتعامل مع التكنولوجيا وتطورها بشكل اسرع. وفي الدول الصناعية المتقدمة لا يمكن ان يوجد فيزيائي عاطل عن العمل. فيمكن للفيزيائي ان يعمل في المجال الطبي حيث ان كل اجهزة التشخيص في المستشفيات يعتمد تشغيلها على الفيزياء مثل استخدام اشعة اكس والنظائر المشعة والرنين المغناطيسي والامواج فوق الصوتية واشعة الليزر والمنظار وغيرها من الاجهزة المستخدمة والتي هي تطبيقات لاكتشافات وابحاث الفيزيائيين ولا يمكن ان يكون هناك علاج بدون تشخيص فكلما تطورت وسائل التشخيص امكن التغلب على امراض كانت قاتلة. كذلك في مجال الاتصالات والاقمار الصناعية الذي يعتمد على تطور احد فروع الفيزياء وهو الالكترونيات. كما وان علم الفيزياء ضرورياً لمراكز الارصاد الجوية ومراكز التنبؤ بالزلازل ومراكز البحوث كما ان للفيزيائي دورا اساسياً في مجال التعليم لاعداد اجيال جديدة لاكمال مشوار التقدم العلمي. وكذلك في التطبيقات الصناعية ومراكز تطوير مواد جديدة ولا شك ان علم الفيزياء وراء تطور اجهزة الكمبيوتر بكافة مكوناته من المعالج إلى الذاكرة إلى الشاشة إلى اقراص الليزر وكلما تقدمت الابحاث الفيزيائية كما انعكس ذلك على تطور اجهزة الكمبيوتر وكفاءتها....
    فروع الفيزياء
    الفيزياء الكلاسيكية
    الميكانيكا ,الديناميكا الحرارية ,الكهرباء والمغناطيسية ,الضوء.....
    الفيزياء الحديثة
    النظرية النسبية, الفيزياء الجزيئية, الفيزياء الذرية, ميكانيكا الكم, الفيزياء النووية, فيزياء الحالة الصلبة....
    علوم فيزياء تطورت بتطور مفاهيم الفيزياء الحديثة :
    الليزر ,الطاقة الشمسية, الألياف الضوئية ,الأغشية الرقيقة ,الفيزياء الإشعاعية, البلازما ,الجسيمات الأولية, الفلك...

    القياسات الفيزيائية
    ان أي نظرية عامة للفيزياء تتألف من مجموعة من المفاهيم وافتراضات عن التمثيل الرياضي لهذه المفاهيم وعلاقات رياضية من بين هذه المفاهيم ومن ثم قواعد لربط البنية الرياضية للقياسات الفعلية وبعد ذلك تأتي الأدلة المتراكمة الي تؤيد الافتراضيات والقواعد.
    والمفاهيم الفبزيائية يمكن ان تكون كميات قياسية Scalaar Quantities أو كميات متجهة Vector Quantities وحينما نقول ان مفهوما ما هو كمية متجة او قياسية فإن ذلك يعني ان المفهوم يمكن تناوله في معادلات او معالجته رياضيا بحيث يتحدد بقيمة عددية او رياضية ومن الكميات القياسية المألوفة الكتلة Mass والطاقة Energy ودرجة الحرارة Temperature بينما تشمل الكميات المتجهة :القوة Force السرعة Velocity والتسارعAcceleration اذ يعبر عن الكمية بمقدار واتجاه بالنسبة لنقطة مرجعية ..
    وهناك نوعان من الكميات الفيزيائية : الكميات الفيزيائية الاساسية وهي الكميات التي تكون معروفة بذاتها وهي لا تعرف بدلالة الكميات الفيزيائية الاخرى لذلك تسمى في بعض الاحيان بالكميات الفيزيائية غير المعرفة مثل الكتلة , المسافة, الزمن, الشحنة.
    وثانيهما الكميات الفيزيائية المشتقة وهي الكميات التي يتم اشتقاقها من الكميات الاساسية وتعرف بدلالتها ولذلك تسمى احيان بالكميات المعرفة.
    نظام الوحدات System of Units
    ان قياس الكمية الفيزيائية يعني تحديد مقدارها بأداة القياس والمقدار يعني رقما ووحدة قياس معيارية. لذلك اتفق العلماء على استخدام وحدات معيارية للكميات الاساسية في الفيزياء(مسافة,كتلة,زمن) وبالتالي اعتمدت ثلاث فئات من الوحدات المعيارية هي:
    1. النظام الدولي(SI )The International System : ويرمز له (م,كغم,ث kg,s,m, ) ويعتبر المترmللبعد,الكيلو غرامkg للكتلة,والثانيةsللزمن, والكلفن وهي وحدة لقياس درجة الحرارة.
    2. النظام الغاوسي(Cgs) Gaussian:والذي يبنى على اساس السنتمترc والغرامg والثانيةs والكلفن.
    3. النظام البريطانيThe British System : ويبنى على اساس القدمFoot والباوندPound والثانيةSecond ودرجة الفهرنهيت.
    ولقد تم تبني النظام الدولي من قبل المؤتمر العام الحادي عشر حول الاوزان والمقاييس وميزة هذا النظام انه يشمل وحدات الكهرباء العملية الفولت الامبير الاوم والواط اما وحدتا القوة والطاقة في النظام الدولي(SI) فهما النيوتن (ن,N) والجول(ج,J).
    1 ن = اكغم م/ث2 1N=kgm/sec2
    1 ج = 1كغم م2/ث2 1J=kgm2/sec2

    الوحدات القياسية للقياس:
    وحدات الطول Length:
    اسنوات عديدة كان المعيار العلمي للطول, قضيب معدني محفوظ في قبو درجة حرارته قيد الضبط بالقرب من باريس وطوله بالتعريف متر واحد,اما الآن فالشيء المعياري هو وحدة طبيعية تعتمد على الانبعاثات الذري وهو موجة ضوئية خاصة لضوء احمر- برتقالي ينبعث من ذرات نظير الكربتون86, فالمتر الواحد هو بالتعريف 1.650.763.73أطول موجة من هذا الضوء.
    وحدة الزمن Time:
    ان وحدة الزمن في النظام البريطاني والمتري هي الثانية وقد عرفت في الاصل ثانية واحدة من الزمن بأنها 1/86400 من اليوم ولتحسين الدقة في قياسات الزمن فقد تم منذ عام 1967م تعيين وحدة طبيعية للزمن كما هو الطول وقد عرفت المعيارية بأنها الزمن اللازم لاتمام 9192631770ذبذبة كاملة لذرة السيزيوم .
    وحدة الكتلة Mass:
    ان المعيار الدولي للكتلة عبارة عن اسطوانة من البلاتين والايريديوم طولها 9.9سم وقطرها 3.9سم مخزونة في مستودع في سيفر بفرنسا وتعرف ب
    ان لها كتلة 1كيلوغرام وقبل المعايرة الحالية كان الكيلوغرام يعرف بأنه كتلة 1لتر من الماء في درجة 4س° وهي درجة الحرارة التي تتخذ فيها كثافة الماء حدها الاعلى.

    الكثــافـة..
    نعني بالكثافة :
    وحدة كتل الحجوم ، أو كل ما تحتوية المادة من جزيئات ويقاس بوحدة الوزن " رطل/فوتمكعب " PSI ..
    لو وضعنا ثلاثة مكعبات من الزجاج مقاس كل منهما فوت مكعب ووضعنا في الول كمية من الهواء سوف نجد وزنة يساوي 0.08 رطل ، ولو وضعنا في المكعب الثاني كمية من الماء العذب لوجدنا وزنة يعادل 62.4 رطل ، ولو وضعنا في المكعب الثالث ماء البحر المالح لوجدنا وزنة 64 رطل .
    نستنتج من ذلك أن كلما زادة الكثافة زاد وزن وباتالي زاد الضغط المادة ، ونستنتج أن كثافة البحر أكثر 800 مرة عنه في الهواء .
    جاء في الموسوعة العالمية: إن الكتلة العظيمة للجو غير موزعة بشكل متساوٍ بالاتجاه العامودي، بحيث تتجمع خمسون بالمئة من كتلة الجو (50 %) مـا بين سطح الأرض وارتفـاع عشريـن ألف قدم (20.000 ft) فوق مستوى البحر، وتسعون بالمئة (90 %) ما بين سطح الأرض وارتفاع خمسين ألف قدم (50,000 ft) عن سطح الأرض.

    وعليه: فإن الكثافة ( Density ) تتناقص بسرعة شديدة كلما ارتفعنا بشكل عامودي، حتى إذا بلغنا ارتفاعات جد عالية، وصلت كثافة الهواء إلى حد قليل جداً.

    المرونـــــة و العلاقة بين التشوه
    يمكن تقسيم المواد من حيث مقدار احتفاظها بالتشوه الحاصل في إلى ثلاث أقسام :
    1- مواد تامة المرونة : و هي جميع المواد التي لا تحتفظ بشيء من التشوه بعد زوال القوة المؤثرة عليها . (الزنبرك ، سلك الحديد ، الفولاذ )
    2- مواد عديمة المرونة : و هي جميع المواد التي تحتفظ بكامل التشوه بعد زوال القوة المؤثرة عليها . (العجين ، الصلصال ، الطين )
    3- مواد مرنة : و هي جميع المواد التي تحتفظ بجزء من التشوه الحاصل لها بعد زوال القوة المؤثرة عليها .(النحاس،المطاط،الرصاص)
    تعريف المرونة :ميل المادة للعودة إلى حالتها الأصلية بعد زوال القوى عنها .
    العلاقة بين التشوه الحاصل و القوة المؤثرة :
    أن الزيادة الحاصلة في الطول تتناسب طردياً مع القوة المؤثرة ما دامت هذه القوة دون حد المرونة .
    تعريف حد المرونة : ( أ ) هو الحد الأعلى للقوة التي يمكن التأثير بها على المادة دون أن تفقد مرونتها .
    تعريف حد الاستسلام : (ب) و هو الحد الذي بعده تستمر المادة في الاستطالة مع زيادة بسيطة في قوة الشد .
    تعريف حد الكسر : (جـ) و هو الحد الذي تنكسر عنده المادة . و تسمى القوة هنا بقوة الكسر.
    و تعرف العلاقة بين القوة و الاستطالة بقانون هوك :
    [تحت حد المرونة لمادة تحت الشد،فإن الاستطالة الحادثة تتناسب طردا مع قوة الشد المسببة لها.]
    و يعبر عنه رياضياً بالعلاقة : ق = أ Dل ................ (1)
    (ق) القوة المؤثرة و حيث Dل مقدار الاستطالة (أ) ثابت التناسب و هو ثابت الصلابة = ثابت القوة (نيوتن/م)
    قياس المرونـــــــــة
    إذا تأثر جسم ما بقوة شد فإن هذا الجسم سوف يتشوه . فإذا أخذنا سلك معدني و علقنا فيه ثقل فإن هذا السلك سوف يتشوه (يزداد طوله) إذن من تعريف المرونة يمكن اعتماد صفة التمدد كأساس لقياس مرونة الشد لأي مادة .

    اللـــزوجــة..
    أن من خصائص المائع المثالي أنه عديم اللزوجة،وقد تصدق هذه الفرضية على بعض السوائل مثل الماء ،إلا أننا لانستطيع اهمال اللزوجة للزيت مثلاً والتي تبدو واضحة جداً عند نقل الزيت من وعاء لآخر .
    واللزوجة تعّبر عن قوى الاحتكاك بين جزيئات المائع ، ولتكوين علاقة كمية توضّح مفهوم اللزوجة ، نأخذ مثالاً حركة المائع بين صفحتين متوازيتين مستويين المائع بين الصفحتين قبل الحركة ، وهو مقسّم إلى طبقات ، فاذا ثبتنا الصفحة السفلى وأثرنا بقوة أفقية في الصفيحة العليا فإنها ستتحرك بسرعة وستكون سرعة المائع الملامس لكلتا الصفيحتين هي نفس السرعة بسبب لزوجته ، وعليه فستبقى الطبقة السفلى ساكنة في حين تكون سرعة الطبقة العليا وتتدرج سرعة الطبقات بينهما .

    ظاهرة التوتر السطحي
    من منا لم يسأل نفسه لماذا قطرة الماء تبقى معلقة في صنبور الماء لبعض الوقت ? و لماذا تميل السوائل لجعل سطوحها شبه كروية ? , أيضاً لم تكون بعض الحشرات قادرة أن تمشي على سطح الماء? , و كيف بإمكاننا جعل إبرة فولاذية جافة قادرة أن تطفو على سطح الماء إذا وضعت بعناية ?.
    إن سبب هذه الظواهر هو الظاهرة السطحية للسوائل التي تعرف باسم التوتر السطحي
    تربط بين جزيئات المادة المتجانسة قوى تسمى قوى الجذب الجزيئية ( قوى التماسك ) تعمل على تماسك جزيئات هذه المادة بعضها ببعض , إن قيمة هذه القوى في السوائل تكون أقل مما عليه في الأجسام الصلبة و هذا ما يفسر تغير شكل السائل بتغير الإناء الموجود فيه , بالإضافة على تلك القوى يوجد قوى تؤثر بين جزيئات السائل و جزيئات الأوساط الأخرى التي تلامسها سواء أكانت حالة تلك الأوساط صلبة أو سائلة أو غازية تدعى هذه القوى ب ( قوى التلاصق ) .
    الآن و اعتمادا على ما سبق سوف نوضح الفرق بين محصلة قوى الجذب الجزيئية لجزيئات السائل في أوضاعها المختلفة سواء عند السطح أو داخل السائل .
    بالنسبة للجزيئات الواقعة في داخل السائل أي على بعد عدة أقطار جزيئية إلى الأسفل من سطحه , فإن كل جزيء مثل ( A ) سوف يتأثر بقوى تماسك مع جزيئات السائل الأخرى من جميع الجهات و بنفس القدر تقريباً مما يعني أن جزيء مثل ( A ) سيكون متأثر بمجموعة متزنة من القوى محصلتها معدومة . أما بالنسبة لجزيئات السائل عند السطح فإن كل جزيء مثل ( B ) سوف يكون متأثر بقوى تماسك مع جزيئات السائل من الجهة السفلى و متأثر بقوى التلاصق مع جزيئات الهواء من الجهة العليا و حيث أن كثافة السوائل أكبر بكثير من كثافة الغازات لذلك فإن محصلة هذه القوى تكون في اتجاه قوى التماسك .
    أي أن كل جزيء عند السطح يكون متأثراً بقوى جذب إلى الداخل ( مما يقلل من فرصة شغله موقع سطحي ) تؤدي إلى تقلص سطح السائل ليشغل أصغر مساحة ممكنة له. و هذا يفسر الشكل الشبه الكروي لفطرات السائل و يكون عندئذ سطحها أصغرياً بالنسبة لحجم معين .
    و بالتالي عدد الجزيئات الموجودة على السطح أقل من جزيئات السائل , و لذلك فإن البعد المتوسط بين الجزيئات على السطح أكبر قليلاً من البعد المتوسط داخل السائل و هذا يؤدي وسطياً إلى وجود قوى تجاذبية بين جزيئات السطح و هذا يفسر وجود التوتر السطحي.


  2. #2


 

مواقع النشر (المفضلة)

مواقع النشر (المفضلة)

ضوابط المشاركة

  • لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
  • لا تستطيع الرد على المواضيع
  • لا تستطيع إرفاق ملفات
  • لا تستطيع تعديل مشاركاتك