هل تعلم؟

•   لماذا تنقل بعض الأجسام الكهرباء؟

تنقل بعض الأجسام الكهرباء لأنها مكونة من ذرات أو مجموعة من الذرات المحتوية على إلكترونات ضعيفة الترابط بها ( يسهل نزعها) تدعى إلكترونات حرة. التيار الكهربائي ما هو إلا انتقال لهذه الالكترونات في اتجاه معين نتيجة للتوتر الكهربائي.

•  لماذا تسقط الأجسام بنفس السرعة ؟

الأجسام لا تسقط بنفس السرعة إلا في الفراغ ( وسط لا يحتوي على الهواء أو السائل). في الفراغ تسقط ريشة طائر وكرية من الحديد بنفس السرعة، لكن في وسط يحتوي على الهواء مثلا فالأمر يختلف.

ينتج عن سقوط جسم في وسط كالهواء والغاز أو السائل تعرض هذا الجسم إلى قوتين معاكستين لاتجاه الحركة هما مقاومة الوسط  ودافعة آرخميدس.

تتعلق شدة قوة المقاومة بشكل الجسم الساقط،  فإذا كان للجسمين الساقطين نفس الشكل تكون قوة مقاومة الوسط لسقوطهما متساوية. غير أن الجسم الأكبر كتلة يتباطأ بشكل أقل لأن القوة المقاومة المطبقة عليه تكون قليلة الأهمية نسبيا مقارنة بتلك المطبقة على الجسم الأصغر كتلة.

قوة دافعة أرخميدس تتعلق بكثافة الجسم الساقط وكثافة الوسط الذي يحدث فيه السقوط. وهنا أيضا يسقط الجسم الأكبر كتلة بسرعة أكبر.

•  لماذا لا يلتصق الغراء داخل الزجاجة؟

عند تعريض قطرة ماء للهواء فإنها تتبخر وتجف لكن لو تركناها داخل زجاجة مغلقة فلن يحدث لها شيئ. نفس الشيء يمكن أن نقوله عن الغراء . فلكي يلتصق الغراء يجب أن يكون في تماس مع الهواء.

•  لماذا تصبح عيوننا حمراء على الصور الفوتوغرافية؟

العين تشبه إلى حد ما آلة التصوير إنها تتكون من حدقة وشريط صور(الشبكية) التي تتشكل عليها الصور التي نراها. عندما يصبح الجو أكثر ظلمة تتسع الحدقة لتسمح بمرور أكبر كمية من الضوء نحو الشبكية. عند تشغيل ضوء (فلاش) آلة التصوير في جو مظلم يسقط هذا الضوء مباشرة ععلى الشبكية الغنية بالأوعية الدموية الرفيعة.

اللون الأحمر الذي نراه على بعض الصور هو لون دم الأوعية الدموية لشبكية ععين الشخص الذي نقوم بتصويره.

• لماذا نرى زفيرنا في الشتاء؟

الهواء الذي نخرجه من رئتنا أثناء عملية الزفير يحتوي على نفس الكمية من ثنائي الازوت التي تدخل الرئة بالشهيق ويحتوي أيضا على ثنائي الأكسجين لكن بكمية أقل من تلك التي تدخل الرئة بالآضافة إلى ثنائي أكسيد الأزوت وبخار الماء.

بالنظر إلى الفرق الكبير بين درجة الحرارة داخل الرئة وخارجها فإن بخار الماء بمجرد خروجه من الفم يتكاثف بانخفاض مفاجيء في درجة الحرارة أي أن الماء يتحول من بخار إلى قطرات صغيرة جدا من الماء نتمكن من رؤيتها.

• لماذا تنفجر القنابل؟

الجسم المتفجر يحتوي على مواد غير مستقرة قابلة للاشتعال بتفاعلات متتالية. تثير هذه التفاعلات اللحظية اتساعا للغاز وحرارة وصوتا. وبما أن هذا التوسع يحدث بسرعة كبيرة فإنه يتسبب في موجة صدم تنتشر بسرعة كبيرة في الجو مسببة نسف الانفجار.

• لماذا يزيد حجم الماء بالتجمد؟

عند وضع زجاجة مليئة بالماء داخل مجمد ثلاجة نلاحظ بعد مدة أن زجاجها ينكسر نتيجة لتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

يعتبر الماء من العناصر القليلة التي يزيد حجمها ععند المرور من الحالة السائلة الى الحالة الصلبة.

يتكون الماء من جزيئات الماء H2O التي تكون في الحالة الصلبة غير مرتبة.

بتحول الماء إلى الحالة الصلبة تترتب هذه الجزيئات في شبكة جزيئية  ذات شكل سداسي وعند الوصول إلى هذه الحالة من النظام يكون الفراغ داخل السداسيات المتشكلة أكبر مما كان عليه في الحالة السائلة ونتيجة لهذا الفرق في الفراغ بين الحالة السائلة والصلبة نلاحظ الزيادة في حجم الماء عند مروره من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة عكس غالبية الأجسام.

•  لماذا لا تتكهرب العصافير؟

لكي يمر تيار كهربائي يجب أن يوجد مكان يذهب إليه.

فلكي يمر تيار كهربائي من سلك الطور يجب أن يكون هنالك سلك آخر يدعى المحايد متصل بالأرض. فالعصافير التي تحط فوق سلك واحد لايحدث لها تكهرب. غير أن بعض العصافير الكبيرة الحجم التي تلمس سلكين في نفس الوقت تصاب بالصعقة الكهربائية نتيجة لتفريغ الشحنة الكهربائية نحو الأرض بالسلك المتصل بها.

•  لماذا يلتصق أنبوب بلاستيكي بالزجاج عند دلكه بقماش؟

عند دلك أنبوب بلاستيكي بقطعة قماش يفقد الأنبوب إلكترونات وتصبح شحنته موجبة. بتقريب الأنبوب المدلوك من جسم غير ناقل للتيار الكهربائي مثل الزجاج ينجذب الأنبوب نحو إلكترونا الزجاج ويلتصق به. على العكس من ذلك، عند تقريب الأنبوب المدلوك من جسم ناقل كالمعدن فإن تفريغا للشحنة سيحدث بينهما أي أن الأنبوب سيأخذ الإلكترونا التي تنقصه من المعدن.

•  لماذا نرى البرق قبل سماع الرعد؟

نرى البرق قبل سماح الرعد لأن سرعة الضوء300000 كم/ثا أكبر من سرعة انتقال الصوت في الهواء 340 كم/ ثا تجدر الاشارة إلى أن سرعة انتقال الصوت في الماء هي 1500 كم/ثا أي أن سرعة انتشار الصوت تزيد كلما كانت المادة التي ينتشر فيها أكثر كثافة ومن هذا المنطلق نستخدم اختبارات صوتية لتحديد جودة خرسانة البناء فكلما كان سرعة الصوت بطيئة كلما تأكدنا من وجود فقاعات هواء كثيرة في الخرسانة.

• لماذا يطفح الحليب ولا يطفح الماء بالتسخين؟

عند ترك الحليب فوق النار فإنه يطفح ( يفيض) عكس الماء والسبب في ذلك يعود إلى تكون غشاء رقيق على سطح الحليب يمنع فقاعات بخار الماء المتشكلة أسفل الإناء أول الأمر من المرور إلى الأعلى فتقوم هذه الفقاعات بحمل الغشاء ودفعه إلى الأعلى وهكذا يطفح الحليب.

•  لماذا يشتعل عود ثقاب بالاحتكاك؟

يؤدي الاحتكاك بين جسمين إلى ارتفاع درجة حرارتهما.

يشتعل عود ثقاب بالاحتكاك نتيجة لارتفاع درجة الحرارة بشكل كاف لاشتعال النار.

في أفلام الواستيرن يشعل راعي البقر عود الثقاب بحكه إلى حذائه وعندما تقلده باستعمال أعواد الثقاب الحالية فإنك لن تحصل على النتيجة المرجوة لأن تركيب عود الثقاب الحالي يختلف عن سابقه، لقد أصبح أكثر أمنا ويحتاج الرأس المشتعل لعود الثقاب (  مكون من مادتي ثلاثي كبريتات الأنتموان وكلورات البوتاسيوم) إلى سطح خشن خاص ليشتعل بتفاعل بين رأس عود الثقاب والمادة التي صنع منها السطح الخشن.

• لماذا نتمكن من إشعال نار باستخدام عدسة مكبرة؟

تسقط الأشعة الضوئية على العدسة المكبرة – وهي عدسة لامة – على شكل مستقيمات متوازية وعندما تعبر العدسة فإنها تتجمع في نقطة واحدة ويؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة هذه النقطة ما ينتهي بالجسم القابل  للاشتعال إلى اشتعال النار به. تلعب الزجاجات المرمية بالغابات دور عدسة لامة تشعل نيرانا تنتهي بحرائق هائلة.

• لماذا لا يتمغنط الألمنيوم؟  

  لا يتمغنط الألمنيوم لأنه ليس معدنا حديديا أي أنه لا يحتوي على الحديد الذي يعتبر معدنا ينجذب إلى المغناطيس.

• لماذا يكون شكل نتف الثلج سداسيا؟

شكل نتف الثلج سداسي نتيجة لترتيب المكونات الأساسية للماء أي شكل جزيئات الماء. لاتكون ذرات جزيء الماء على استقامة واحدة بل تكون الزاوية بين الذرات H-O-H  حوالي 104.5 درجات فعند تكون الثلج فإن الجزيئات تتموضع متبعة الروابط الهيدروجينية. إن الشكل المرفقي للجزيئة يؤدي إلى بنية ثلاثية الأبعاد ومعقدة لكنها سداسية.

• لماذا يتجاذب الالكترون والبروتون دون أن يلتصقا؟  

من المعروف أن شحنتين من نفس النوع تتنافران ووان شحنتين من نوعين مختلفين تتجاذبان. شحنة الإلكترون سالبة وشحنة البروتون موجبة فهذا يعني أنهما يتجاذبان لكنهما لايلتصقان ببعضهما نتيجة لحركتهما الدائمة. القوة الطاردة المركزية هي التي تمنعهما من الالتصاق ببعضهما وهذه القوة هي التي تجعل القمر و الأرض يتجاذبان بينهما  دون أن يقترب أحدهما من الآخر.

• لماذا الكهرباء الساكنة؟

عندما نقوم بدلك جسم بلاستيكي بقطعة قماش فإن قطعة القماش تنزع إلكترونات من على سطح البلاستيك الذي تصبح شحنته موجبة وبما أن البلاستيك جسم عازل فإنه سيحتفظ بهذه الشحنة لزمن معين، لهذا عندما نقربه من جسم آخر فإنه يقوم بجذب إلكترونات هذا الجسم نحوه . ينتصب الشعر عند تقريب قطعة من البلاستيك  المشحون منه نتيجة لأن الكترونات الشعر تحاول الاقتراب من قطعة البلاستيك تحت تأثير القوة الكهروستاتيكية.

• لماذا لا نتنقل بسرعة أكبر من سرعة الضوء؟

تتغير كتلة  جسم متحرك  بتغير سرعته وهناك سرعة حدية لكل جسم متحرك هي سرعة الضوء. عندما يتحرك جسم بسرعة متزايدة يصبح ثقله أكبر فأكبر وتصبح كتلته لانهائية عندما يبلغ سرعة الضوء. وبما أن كتلته لا يمكن آن تكون لانهائية فان سرعة الضوء هي الحد الذي لا يمكن لهذا الجسم أن يتجاوزه.

• لماذا تكون الشمس عند الغروب حمراء؟

لقد بين لورد رايلي أنه عندما تكون الدقائق المنتشرة من الشمس صغيرة جدا فإن الاشعاعات ذات طول موجة قصيرة تكون الأكثر انتشارا من الدقائق ذات طول موجة أكبر ( الحمراء).

ان انتشار الأزرق يكون 16 مرة أكثر فعالية من انتشار الأحمر عندما تكون السماء صافية جدا.

في الصباح والمساء تكون سماكة الهواء الذي تجتازه الأشعة أكبر بعشر مرات من سماكته أثناء منتصف النهار، ومن هنا فإن الضوء الأتي من الأفق يكون منقوص من الأشعة الزرقاء، الخضراء والبنفسجية وبذلك تبدو لنا الحمرة.

• لماذا يكون لون الضوء أبيضا؟

يكون لون الضوء أبيضا لأن الأبيض هو مجموع كل الألوان المرئية.

• لماذا يكون الجو أكثر برودة في المرتفعات؟

الشمس لا تسخن الفراغ بل تقوم بتسخين الجزيئات الموجودة في الهواء.

الشمس إذن تقوم بتسخين الجزيئات المنتشرة في الهواء المحيط بالكرة الأرضية وبما أن هذه الجزيئات خاضعة لقانون الجاذبية كغيرها من الأجسام فإن الأرض تجذبها إليها معنى ذلك أن الجزيئات تكون بأعداد كبيرة قرب سطح الأرض ويتناقص عددها كلما ابتعدنا نحو الأعلى.

العدد الكبير للجزيئات قرب سطح الأرض يمتص كمية كبيرة من الحرارة الاتية من الشمس على عكس الععدد القليل منها في قمة جبل مثلا.

• لماذا ينكسر إناء زجاجي عندما نضع فيه ماء ساخنا؟

عندما نسخن جسما فإن الجزيئات المكونة له تهتز بشكل سريع جدا وعلى مسافات كبيرة محتلة مكانا واسعا على المستوى الجزيئي. فكل جزيئة تسبب استطالة محسوسة للجسم وتكون القوة الناتجة عن هذه الاستطالة كبيرة نسبيا وكافية لتسبب كسورا في الجسم خاصة إذا كان شكله لا يسمح له بالاستطالة كما هو الحال بالنسبة للأسطوانة.

• لماذا يوجد الصدى؟

الصدى هو سماع الصوت الذي نطلقه بعد مدة لكن بشكل أضعف.

عندما نطلق صوتا يجد في طريقه مساحة صلبة تقوم بعكسه كما يحدث لشعاع ضوئي يسقط على مرآة.

إن الفارق الزمني بين إطلاق الصوت وسماع صداه يعود إلى الزمن اللازم لقطع المسافة بين مصدر الصوت والحائط ذهابا وجيئة. تقدر سرعة الصوت بحوالي 300متر/الثانية

فمثلا إذا سمعت رجع الصدى بعد ثانية من إصدار الصوت فإن المسافة التي تفصلك عن الحائط هي 150 متر.

• لماذا نرى السراب؟

تأتي هذه الظاهرة من الانعكاس والانكسار. أما المناطق التي تحدث بها فهي المناطق الخالية والساخنة حيث تكون بالقرب من الأرض الملتهبة طبقات ساخنة جدا من الهواء وطبقات أقل سخونة.

تتغير كثافة الهواء وخصائصه بشكل عام بتغير درجة حرارته وبالأخص معامل الانكسار والانعكاس.

معامل الانكسار والانعكاس يشكلان خاصية لمدى قدرة الضوء على اجتياز الوسط ما بين طبقتي الهواء الساخنة والباردة.

في الصحاري تتشكل صورة مدينة أو واحة بعيدة جدا في هذا الوسط وتبدو للمسافر أقرب مما هي عليه في الواقع.

• لماذا تترك الطائرات المحلقة آثارا بيضاء في السماء؟

يؤدي احتراق الكيروزان إلى تشكل ثنائي أكسيد الكربون وبخار الماء. ينتقل بخار الماء من +500 درجة مئوية داخل المحرك إلى -30  درجة مئوية وهي درجة حرارة الجو على ارتفاع 10000متر وهذا الانخفاض في درجة حرارته يؤدي به إلى التكاثف. ان العتقاد السائد عندنا أن ذاك الأثر سببه النفايات الغازية التي تنفثها الطائرة لا أساس له من الصحة.

• لماذا يصبح صوتنا حادا بتنفس الهليوم؟

يصبح صوتنا حادا بتنفس الهليوم لأن الحبال الصوتية لا تهتز بشكل سريع. الغاز الأقل كثافة يعطي صوتا حادا والغاز الأكثر كثافة يعطي صوتا قويا.

• لماذا تفقد الصودا فقاقيعها بمجرد فتح الزجاجة؟

إن غاز ثنائي أوكسيد الكربون منحل في المشروب ويمارس ضغطا غازيا. في الزجاجة يتسرب الغاز إلى الفراغ الموجود أعلى المشروب حتى يصبح ضغط الغاز في ذلك الفراغ مساويا للضغط في المشروب ويحدث بذلك التوازن . عند فتح الزجاجة يتسرب الغاز المتجمع أعلى المشروب لينحل في الهواء وبذلك يصبح ضغط الغاز في المشروب أعلى من الضغط خارجه لهذا نلاحظ فقاقيع الغاز تتصاعد منتقلة من الوسط الأكبر ضغطا ( السائل) إلى الوسط الأقل ضغطا الهواء.

• لماذا تتكون فقاقيع الصابون؟

تتكون جزيئات الصابون من سلسلة على النحو التالي CH3(CH2)n تنتهي في أحد طرفيها برأس نافر للماء hydrophobe  وفي النهاية الأخرى رأس ينجذب نحو الماء hydrophile . إن فقاعة الصابون تتكون نتيجة لقوى لندن London التي تجعل التماسك هشا بين الأطراف النافرة للماء في جزيئة الصابون أما باقي الفقاعة فيتكون من الماء الذي يثبت بين طبقتين من الصابون. الفقاعة إذن ماهي سوى طبقة من الماء بين طبقتين من الصابون.

• لماذا نستعمل الزئبق في الترمومترات.؟

للزئبق خواص جد مهمة فهو يتمدد تحت تأثير الحرارة بشكل كبير خاصة إذا ما قورن بالكحولات التي كانت تستعمل قبل الزئبق وللزئبق أيضا درجة تجمد جد منخفضة و درجة تبخر مرتفعة وهذا يمنح للمستخدم فرصة قياس درجات الحرارة المنخفضة للأجسام دون أن يتجمد الزئبق في خزان الترمومتر وكذا قياس درجات الحرارة المرتفعة لأجسام أخرى دون أن يتبخر الزئبق.

• لماذا يخضر النحاس بتعرضه للهواء؟

يخضر النحاس عند تعريضه للهواء نتيجة لعملية التأكسد.

يحدث التأكسد نتيجة لوجود الأكسجين في الجو حيث تتحد ذرات المعدن مع ذرات الأكسجين عبر تفاعل بطيء.

عندما يتأكسد المعدن يمكن أن يتغير لونه فاللون الذي يأخذه المعدن المؤكسد هو من خواص الجسم الناتج ( أكسيد الحديد يصبح أحمر وأكسيد النحاس أخضر …)

• لماذا لا يختلط الماء بالزيت؟

لا يختلط الماء مع الزيت نظرا لكون جزيئات الزيت تنتهي برأس هيدروفوبي( يكره الماء) وذيل هيدروفيلي ( يحب الماء). عند خلط الزيت بالماء فإن رؤوس جزيئات الزيت ستهرب من الماء.    

يتوضع الزيت فوق الماء نتيجة لأن الكتلة الحجمية للزيت أصغر من الكتلة الحجمية للماء.

• لماذا يطفح الحليب ولا يطفح الماء بالتسخين؟

عند ترك الحليب فوق النار فإنه يطفح ( يفيض) عكس الماء والسبب في ذلك يعود إلى تكون غشاء رقيق على سطح الحليب يمنع فقاعات بخار الماء المتشكلة أسفل الإناء أول الأمر من المرور إلى الأعلى فتقوم هذه الفقاعات بحمل الغشاء ودفعه إلى الأعلى وهكذا يطفح الحليب.

• لماذا يتكون غشاء رقيق على الحليب عند تسخينه؟

يتكون غشاء رقيق على الحليب عند تسخينه لأن الحليب يتكون بالإضافة إلى الماء وبعض المكونات الأخرى من الدسوم. هذه الدسوم لا تنحل في الماء بل تميل إلى التجمع على شكل كريات تصعد إلى سطح الحليب عند تسخينه مشكلة قشدة.

بتسخين الحليب تنمو الكريات بسرعة ويتسارع تشكل القشدة. بالإضافة إلى أن الكازيين caseine – وهو بروتين يقوم بإبعاد كريات الدسم بعضها عن بعض- يتخثر في 80 درجة مما يمنعه من مواصلة إبعاد كريات الدسم عن بعضها وبهذا تتكون على السطح طبقة مستمرة من الدسوم.

• لماذا يكون شكل نتف الثلج سداسيا؟

شكل نتف الثلج سداسي نتيجة لترتيب المكونات الأساسية للماء أي شكل جزيئات الماء. لاتكون ذرات جزيء الماء على استقامة واحدة بل تكون الزاوية بين الذرات H-O-H  حوالي 104.5 درجات فعند تكون الثلج فإن الجزيئات تتموضع متبعة الروابط الهيدروجينية. إن الشكل المرفقي للجزيئة يؤدي إلى بنية ثلاثية الأبعاد ومعقدة لكنها سداسية.

•   لماذا يبكينا البصل؟

تحتوي خلايا البصل زيتا مكبرتا. عندما يختلط هذا الزيت مع الماء والهواء تتشكل كبريتات الأليل sulfate d’allyle وهو مركب عدواني نسبيا.

تخرب الخلايا بقطع البصل وتتصاعد كبريتات الأليل مختلطة بدموع سطح القرنية وتتضرر العين ثم يعطي الدماغ أمرا بإنتاج المزيد من الدموع لمواجهة هذا الجسم الغريب وهكذا نبكي. ينصح بتبريد البصل قبل قطعه للتقليل من آثاره على العين.

• لماذا يحدث الوهج المستنقعي؟   

تموت النباتات في المستنقعات وتتحلل وتنطلق منها غازات يمكن أن تشتعل بملامسة الهواء. عندما تنفجر فقاعة غازية من هذه الغازات تعطي شعلة نار متراقصة تدعى وهجا مستنقعيا.

تحدث هذه الظاهرة في المقابر والمستنقعات وكل الأماكن التي يحدث فيها تحلل لمواد عضوية ينتج عنه انطلاق مركبات الفسفور المشتعلة عفويا.

 بظهور هذه الشعل في المقابر كان الناس يعتقدون أنها ظاهرة تسببها كائنات ما ورائية كالأشباح والجن.

• لماذا يتغير لون التفاحة عند نزع قشورها؟

 يتغير لون التفاحة عند نزع قشورها لأن اكسجين الهواء يدخل في تماس معها تماما كما يحدث للحديد عند تعريضه للهواء. تدعى هذه الظاهرة بالتأكسد وتحدث بوجود الضوء.

يحتوي التفاح على فوق كلور الفضة والذي يسود بوجود الضوء الذي ينشط هذه الأكسدة. فإذا وضعت بقعة من الظل على التفاحة فإن الجزء غير المعرض منها للضوء لا يتغير لونه.

• لماذا تسمر بشرتنا بشكل أقل خلف الزجاج؟

اسمرار البشرة هو رد فعل دفاعي للجسم على الأشعة فوق البنفسجية( فوتونات أكثر طاقة من فوتونات المجال المرئي). 

إذا كان الزجاج لا يسمح بمرور الأشعة فوق البنفسجية أو يسمح بمرور كمية قليلة منها فإن بشرتنا لن تصبح سمراء.

نشير أنه إذا كانت الأشعة فوق البنفسجية مسؤولة عن اسمرار البشرة فإن الأشعة تحت الحمراء مسؤولة عن إحساسنا بالحرارة عند الجلوس بالقرب من موقد أو عند التعرض لأشعة الشمس. هناك نوع من الزجاج المستعمل في وسائل النقل TGV  لا يسمح بمرور هذه الأشعة.