استكشافات عملية في عالم الفيزياء

اختبار انحناء الضوء

توضح هذه التجربة كيف يمكن للضوء أن ينحني عند مروره عبر وسائط مختلفة.

المستلزمات

• مؤشر ليزر
• كتلة من الستايروفوم
• زجاجة مياه بلاستيكية فارغة بغطاء
• مقص أو أداة حادة
• لتر من الماء
• ملعقتان صغيرتان من الحليب
• شريط لاصق ورقي
• قلم تحديد

الخطوات

1. ثبت مؤشر الليزر على كتلة الستايروفوم باستخدام الشريط اللاصق.
2. املأ الزجاجة بالماء وأضف الحليب ليصبح الماء معكرًا.
3. ضع الزجاجة أمام كتلة الستايروفوم وشغل الليزر.
4. حدد مكان خروج الضوء من الجانب الآخر للزجاجة باستخدام القلم.
5. أفرغ الزجاجة واصنع ثقبًا صغيرًا مكان العلامة باستخدام المقص، ثم أغلق الثقب بالشريط اللاصق.
6. املأ الزجاجة مرة أخرى بالماء وأضف قليلًا من الحليب، ثم ضعها في نفس المكان.
7. أزل الشريط اللاصق ليخرج الماء من الثقب. وجه ضوء الليزر نحو الثقب، ولاحظ انحناء الضوء مع الماء.

التفسير العلمي

يعزى انحناء الضوء إلى خاصية انكسار الضوء. يحدث الانكسار عندما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر مختلف الكثافة، مما يؤدي إلى تغيير سرعة الضوء وانحنائه.

اختبار انعكاس الضوء

توضح هذه التجربة كيف ينعكس الضوء عند اصطدامه بسطح عاكس مثل المرآة.

المستلزمات

• مرآة بدون إطار
• قطعة ورق
• قلم رصاص
• مسطرة
• دبوس
• مؤشر ليزر
• غرفة مظلمة

الخطوات

1. اطوِ الورقة من المنتصف وارسم خطًا باستخدام المسطرة على مكان الطي.
2. ضع المرآة بشكل عمودي على الخط المرسوم.
3. ارسم علامة (+) كبيرة على الورقة مقابل المرآة وضع الدبوس في المنتصف.
4. أطفئ الأنوار وشغل الليزر ووجهه نحو المرآة.
5. حرك الليزر بحيث يسقط الضوء على رأس علامة الصليب وارسم مسار الضوء الساقط والمنعكس.
6. كرر الخطوات السابقة مع تغيير زوايا سقوط الضوء.

التفسير العلمي

تظهر التجربة أن زاوية سقوط الضوء على المرآة تساوي زاوية انعكاسه عنها. هذه الخاصية تسمى الانعكاس المنتظم، حيث تتحرك الأشعة المنعكسة في اتجاهات محددة.

اختبار سماع الصوت في الماء

توضح هذه التجربة كيف يمكن للصوت أن ينتقل عبر الماء.

المستلزمات

• كوبان ورقيان
• خيط طويل (أكثر من 15 مترًا)
• إبرة حادة
• مقص

الخطوات

1. اصنع ثقبًا صغيرًا في قاع كل كوب ورقي.
2. مرر طرفي الخيط من خلال الثقوب في الكوبين واربط عقدة كبيرة لمنع الخيط من الانزلاق.
3. ابتعد أنت وزميلك عن بعضكما البعض بحيث يكون الخيط مشدودًا.
4. تحدث في أحد الكوبين بينما يضع زميلك الكوب الآخر على أذنه.

التفسير العلمي

ينتقل الصوت عبر الخيط، حيث تهتز جزيئات الخيط نتيجة لصوت المتحدث. يعمل الكوب الآخر كمكبر للصوت، مما يتيح سماع الصوت بوضوح.

اختبار رؤية موجات الصوت

توضح هذه التجربة كيف يمكننا رؤية تأثيرات موجات الصوت.

المستلزمات

• وعاء شفاف فارغ
• غلاف بلاستيكي
• شريط مطاطي كبير
• بلورات سكر

الخطوات

1. شد الغلاف البلاستيكي بإحكام على فوهة الوعاء وثبته بالشريط المطاطي.
2. ضع بعض بلورات السكر في منتصف الغلاف البلاستيكي.
3. أصدر صوتًا عاليًا بالقرب من الغلاف البلاستيكي.

التفسير العلمي

تتحرك بلورات السكر نتيجة للاهتزازات الصوتية التي تنتقل من الهواء إلى الغلاف البلاستيكي. تظهر حركة البلورات تأثير موجات الصوت المرئية.

اختبار سحب الورقة من تحت الكأس

توضح هذه التجربة مفهوم القصور الذاتي.

المستلزمات

• ورقة
• كأس بلاستيكي مملوء بالماء

الخطوات

1. ضع الورقة على حافة الطاولة.
2. ضع الكأس المملوء بالماء على الورقة بالقرب من حافة الطاولة.
3. اسحب الورقة بسرعة من تحت الكأس.

التفسير العلمي

يبقى الكأس ثابتًا نسبيًا بسبب القصور الذاتي، وهو ميل الجسم الساكن للبقاء ساكنًا.

اختبار أعواد الأسنان المتحركة

توضح هذه التجربة تأثير التوتر السطحي.

المستلزمات

• وعاء عميق
• 4 أعواد أسنان
• ماء
• صابون سائل

الخطوات

1. املأ الوعاء بالماء الدافئ.
2. رتب أعواد الأسنان على شكل مربع في الماء.
3. ضع قطرة من الصابون السائل في منتصف المربع.

التفسير العلمي

يقلل الصابون السائل من التوتر السطحي للماء، مما يدفع جزيئات الماء بعيدًا عن مركز المربع ويؤدي إلى تحرك أعواد الأسنان.

اختبار فصل الملح عن الفلفل الأسود

توضح هذه التجربة الكهرباء الساكنة.

المستلزمات

• ملح
• فلفل أسود
• ملعقة بلاستيكية
• ورقة سوداء
• قطعة قماش

الخطوات

1. انثر الملح والفلفل الأسود على الورقة السوداء واخلطهم.
2. افرك الملعقة البلاستيكية بقطعة القماش لبضع ثوان.
3. قرب الملعقة من خليط الملح والفلفل.

التفسير العلمي

تتولد الكهرباء الساكنة على سطح الملعقة، مما يجذب الفلفل الأسود الخفيف الوزن.

اختبار صنع ساعة من البطاطا

توضح هذه التجربة كيف يمكن استخدام البطاطا لإنتاج الكهرباء.

المستلزمات

• حبتان من البطاطا
• قطعتان من الأسلاك النحاسية
• مسماران مغلفنان
• 3 مشابك تمساح
• ساعة بسيطة بدون بطاريات
• قلم تحديد

الخطوات

1. ضع رقمًا على كل حبة بطاطا.
2. أدخل مسمارًا في كل حبة بطاطا.
3. أدخل سلكًا نحاسيًا في كل حبة بطاطا، بعيدًا عن المسمار.
4. استخدم مشابك التمساح لتوصيل المسمار في البطاطا رقم 1 بالقطب الموجب للساعة، والمسمار في البطاطا رقم 2 بالقطب السالب.
5. وصل السلك النحاسي في البطاطا رقم 1 بالسلك النحاسي في البطاطا رقم 2 باستخدام مشبك التمساح الثالث.

التفسير العلمي

تعمل البطاطا كخلية كهروكيميائية. تتفاعل أيونات الزنك في المسمار مع أيونات النحاس في السلك، مما ينتج طاقة كهربائية.

اختبار تحريك السيارة بالمغناطيس

توضح هذه التجربة القوة المغناطيسية.

المستلزمات

• سيارة لعبة
• مغناطيسان
• شريط لاصق

الخطوات

1. ثبت مغناطيسًا على السيارة اللعبة بالشريط اللاصق.
2. قرب المغناطيس الآخر من المغناطيس المثبت على السيارة.

التفسير العلمي

تتحرك السيارة بسبب قوة الجذب أو التنافر بين المغناطيسين.

اختبار صنع مغناطيس كهربائي

توضح هذه التجربة كيف يمكن للكهرباء أن تنتج مغناطيسية.

المستلزمات

• مسمار
• بطارية
• سلك معزول
• مشبك ورق
• شريط لاصق

الخطوات

1. لف السلك المعزول حول المسمار.
2. صل طرفي السلك بأقطاب البطارية وثبتها بالشريط اللاصق.
3. قرب المسمار من المشبك الورقي.

التفسير العلمي

عندما يمر التيار الكهربائي عبر السلك، يتولد مجال مغناطيسي حول المسمار، مما يحوله إلى مغناطيس مؤقت.

تجربة السقوط الحر لجاليليو

أثبت جاليليو أن الأجسام تسقط بنفس السرعة بغض النظر عن وزنها.

تجربة طبيعة الضوء الأبيض لنيوتن

أظهر نيوتن أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة من الألوان.

تجربة قياس كثافة الكرة الأرضية لكافنديش

قام كافنديش بقياس كثافة الأرض باستخدام جهاز حساس لقياس الجاذبية.

تجربة حفظ الطاقة لجول

أثبت جول أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث، ولكنها تتحول من شكل إلى آخر.

تجربة قياس سرعة الضوء لفيزو

قام فيزو بقياس سرعة الضوء باستخدام عجلة دوارة ومرآة.