الفيزياء ببساطة
الدفع والتصادم، والأراجيح، والمغانط والشفق القطبي، والحار والبارد، ولماذا يحتاج GPS إلى أينشتاين، بلغة بسيطة.
الدفع والتصادم
- الأطفال
تستمر الأشياء فيما تفعله حتى يدفعها شيء. والشيء الثقيل أصعب في تسريعه من الخفيف. وعندما تتصادم عربتان، فإن الاندفاع الذي تفقده إحداهما تكسبه الأخرى.
اختبر نفسك: إذا اصطدمت عربة كبيرة بعربة صغيرة واقفة، فأيهما يتحرك أسرع بعد ذلك؟
الصغيرة: في تصادم مرن، تدفع عربة 2 كغ بسرعة 3 م/ث عربة 1 كغ بسرعة 4 م/ث.
الأراجيح والبندولات
- الأطفال
يستغرق بندول طوله 1 م نحو 2 ثانية ليذهب ويعود، أيًا كان وزنه. والبندولات الأطول تتأرجح أبطأ، ولهذا استخدمتها الساعات القديمة لضبط الوقت.
اختبر نفسك: هل تتأرجح الأرجوحة الأثقل أسرع؟
لا. الطول (والجاذبية) وحدهما يحددان الزمن، ما دامت التأرجحات صغيرة.
مقاومة الهواء
- المراهقون
كرة تُرمى بسرعة 40 م/ث (144 كم/س) ستطير نحو 153 م بلا هواء. ومع الهواء الذي يعيقها لا تصل إلا إلى نحو 94 م. والسحب ينمو مع مربع السرعة، فتشعر به الأجسام السريعة أكثر بكثير.
اختبر نفسك: مع الهواء، هل ما زالت 45° أفضل زاوية للرمي لأبعد مسافة؟
لا: لهذه الكرة أفضل زاوية نحو 41°، أقل قليلًا.
المغانط والشفق القطبي
- المراهقون
تنفث الشمس رياحًا من الجسيمات المشحونة بسرعة نحو 400 كم/ث. ويجعلها مجال الأرض المغناطيسي تلتف حول خطوطه نحو القطبين، حيث تصطدم بالهواء العلوي فتجعله يتوهج: إنه الشفق.
اختبر نفسك: لماذا يُرى الشفق غالبًا قرب القطبين؟
هناك تنحدر خطوط المجال المغناطيسي للأرض إلى الغلاف الجوي وتوجه الجسيمات إلى الداخل.
لماذا يحتاج GPS إلى أينشتاين
- كلية المجتمع
تحمل أقمار GPS ساعات ذرية. ولأنها عالية حيث الجاذبية أضعف، تكسب تلك الساعات نحو 46 ميكروثانية يوميًا؛ ولأنها سريعة، تخسر نحو 7. والمكسب الصافي البالغ نحو 38 ميكروثانية يوميًا سيضيف قرابة 12 كم من خطأ الموقع كل يوم لولا التصحيح.
اختبر نفسك: أي التأثيرين يغلب في GPS: السرعة أم الجاذبية؟
الجاذبية: تتقدم الساعات إجمالًا، ولذلك تُضبط أبطأ قليلًا قبل الإطلاق.
مستعد للمعادلات؟ تابع مع الرياضيات خطوة بخطوة. · جرّبه في مختبر الفيزياء