الكون وعلومه

من نحن المرصد الأوروبي الجنوبي تعليم تفاعلي الأخبار في مثل هذا اليوم ناسا بالعربي المقالات الألبومات الفيديو التصنيفات التلفزيون المساهمون المهمات الكون يحتوي هذا التصنيف المقالات الخاصة بالكون بشكلٍ عام؛ والقادمة من العديد من المؤسسات العلمية والبحثية في العالم وأهمها ناسا. قد تتمكن قد تتمكن "جاذبية النحلة الطّنانة" من تفسير سبب اتساع الكون بهذه السرعة 13-01-2022 إذا تكمن الباحثون من إثبات أن ظلّ الثقب الأسود أصغر مِمَّا تَكَهَّنت به النظريات الفيزيائية، فستثبت صحة نظرية جاذبية النحلة الطّنانة. حقوق الصورة: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF (black hole) لطالما زعم العلماء أن الكون يُكوِّن تقريبا ذاتَه في جميع الاتجاهات، وقد تمكنوا الآن من… محاكاة مذهلة تمنحُنا أفضلَ ما شاهدنا حتى الآن عن ولادة النجوم محاكاة مذهلة تمنحُنا أفضلَ ما شاهدنا حتى الآن عن ولادة النجوم 18-08-2021 إن ولادة نجم حدث جامح ورائع.

 
= كما أنه يمتاز بالزخم أيضاً، فهو يحدث على مدار ملايين السنين، داخل سُحب كثيفة وباردة مكونة من الغاز الجزيئي والغبار، حيث تتشكل عناقيد نجمية مع بعضها البعض. إنها عملية من المرجح ألا نستطيع رصدها من بدايتها إلى نهايتها لكن محاكاة مذهلة للغاية مكنتنا… الثقوب الدودية قد تكون مختبئةً في الكون، ودراسات جديدة تقترح طرقًا للعثور عليها الثقوب الدودية قد تكون مختبئةً في الكون، ودراسات جديدة تقترح طرقًا للعثور عليها 26-04-2021 هل بإمكاننا السفر إلى أكوان أخرى باستخدام الثقوب الدودية؟. حقوق الصورة: ktsdesign/Shutterstock. لقد غيرت نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين تفكيرنا حول المفاهيم الأساسية في الفيزياء مثل المسافة والزمن بشكل جذري، ولكنها تركت لنا أيضًا بعض الألغاز العميقة.

 

 

= أحدها هو الثقوب… علماء الفلك يعيدون قياس عمر الكون علماء الفلك يعيدون قياس عمر الكون 08-02-2021 ألقى العلماء مؤخرًا نظرة على الكون لتحديد عمره وحسم الجدل القديم. (Image credit: EPFL) يؤكد علماء الفلك أن عمر الكون يبلغ 14 مليار سنة تقريبًا. ألقى العلماء نظرة جديدة على الكون المرصود المتوسّع، وبالرغم من وجود خلافات واضحة حول العمر الحقيقي للكون، فقد قدّروا أنه يبلغ من العمر 13.77… ثقوب سوداء ثقوب سوداء "عارية" وخطرة قد تكون مختبئة في الكون! 27-12-2020 حقوق الصورة: (© MARK GARLICK via Getty) الثقوب السوداء هي مناطق ذات كثافة لا نهائية تُعرف باسم التفرد. وفقًا للفيزياء السائدة فإن كلٍّ من أجزاء المادة الكونية هذه محاط بأفق الحدث، وهو الحدّ الذي بمجرد أن تسقط فيه لن تخرج أبدًا. لكن ماذا إذا كانت بعض هذه الثقوب السوداء العارية… المادة المظلمة في أبحاث علم الكون المادة المظلمة في أبحاث علم الكون 20-09-2020 حقوق الصورة: Milennium-II Simulation بقلم زهراء السراج، طالبة بكالوريوس في الفلك وعلوم الفضاء في جامعة إسطنبول. مع تطوّر العلم عرف الإنسانُ أنه لا يستطيع رؤية كلّ شيءٍ في العالم، فهناك على سبيل المثال الأشعة والغازات التي لا تستطيع عينُه المجرّدة رصدَها، فاخترع آلاتٍ… أقدم ضوء باقٍ على قيد الحياة يكشف عن عمر الكون الحقيقي أقدم ضوء باقٍ على قيد الحياة يكشف عن عمر الكون الحقيقي 20-08-2020 جزء من الصورة حديثة العهد لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي cosmic microwave background التقطها تلسكوب أتاكاما الكوني Atacama Cosmology Telescope's. (حقوق الصورة : © © ACT Collaborationà) يبلغ عمر الكون 13.77 مليار سنة، يزيد أو ينقص 40 مليون سنة.

 

 = كشف ضوءٌ… فرضيات شكل الكون وتطوّرها في ضوء نظرية النسبية فرضيات شكل الكون وتطوّرها في ضوء نظرية النسبية 09-08-2020 حقوق الصورة: Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine بقلم زهراء السراج، طالبة بكالوريوس في الفلك وعلوم الفضاء في جامعة إسطنبول. كيف بدأ الكون؟ وما هو شكلُه؟ وما هي نهايتُه؟ أسئلةٌ قد تخطرُ على بال طفل، لكن الإجابة عنها تتطلّب جهود العديد من العلماء والخبراء وطلاب… هل تحتضن درب التبانة عشرات الحضارات الفضائية الذكية؟ هل تحتضن درب التبانة عشرات الحضارات الفضائية الذكية؟ 13-07-2020 تصور فني لما يمكن أن يبدو عليه سطح الكوكب كبلر-1649 سي المُكتشف حديثًا خارج المجموعة الشمسية. (حقوق الصورة: © NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter). هل توجد العشرات من الحضارات الذكية خارج الأرض فعلًا في مجرتنا الأم؟ وفقًا لدراسة جديدة، فإن من الممكن وجود ثلاثين حضارة قادرة… بقع مغناطيسية ضخمة قد تفسر أنماط الضوء الغريبة للنجوم شديدة الحرارة بقع مغناطيسية ضخمة قد تفسر أنماط الضوء الغريبة للنجوم شديدة الحرارة 25-06-2020 (حقوق الصورة: ESO / L. Calçada، INAF-Padua / S. Zaggia) حتى النجوم ليست محصنة ضد التبقّع بحسب بحث جديد. درس العلماء مجموعةً من النجوم الصغيرة الساخنة إلى حدٍّ غير عادي تحتوي على هيدروجين قليلٍ جدًا. يهتم علماء الفلك بدراسة هذه الأجسام لأنه عندما تنفد هذه النجوم من الوقود،… العلماء يعثرون على نجم حطم الرقم القياسي بعمره الذي يقارب عمر الكون العلماء يعثرون على نجم حطم الرقم القياسي بعمره الذي يقارب عمر الكون 19-06-2020 تصور فني للنجوم الأولى. حقوق الصورة: (Wise, Abel, Kaehler (KIPAC/SLAC)) لقد عُثر على نجم قديم آخر مختبئًا في مجرة درب التبانة: عملاق أحمر اسمه SMSS J160540.18-144323.1 يبعد نحو 35000 سنة ضوئية عن الأرض، ويحتوي على أقل مستويات من الحديد من أي نجم آخر في المجرة، مما يعني أنه… ما هو ثابت هابل؟ ما هو ثابت هابل؟ 03-12-2018 تظهر هذه الصورة التي التقطها تلسكوب هابل الفضائي بواسطة عدسة الجاذبية للمجرة MACS0647-JD عن قرب، وهي أبعد جسم معروف حتى الآن، تقع هذه المجرة على بعد 13.3 مليار سنة ضوئية من الأرض، وقد تشكلت بعد 420 مليون سنة من الانفجار العظيم. حقوق الصورة: NASA, ESA, M. Postman and D. Coe (STScI),… قد تغير مجرة قرصية ضخمة فكرتنا عن كيفية تشكل المجرات قد تغير مجرة قرصية ضخمة فكرتنا عن كيفية تشكل المجرات 29-05-2020 محاكاة فنية لقرص وولف، وهي مجرة قرصية ضخمة من بداية الكون. حقوق الصورة: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello. إنها عبارة عن مجرة قرصية تشبه مجرتنا درب التبانة إلى حد كبير. زعم باحثون في دراسة حديثة أنه بإمكان مجرة قرصية دوارة كبيرة الحجم تكونت بعد 1.5 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم أن… علماء الفلك يأملون رؤية أولى النجوم والمجرات في الكون علماء الفلك يأملون رؤية أولى النجوم والمجرات في الكون 01-05-2020 تصوّر فني لما بدت عليه النجوم الأولى في الكون. حقوق الصورة: NASA أحياناً من السهل أن تصبح فلكياً، عندما يكون هدفك على قبة السماء مباشراً وجلياً. فيكون حينها الأمر بسيطاً للغاية: فما عليك سوى أن تقوم بتوجيه التلسكوب نحو الهدف، وتنتظر حتى تتدفق جميع الفوتونات الفاتنة نحو فتحة… علماء يستخدمون درب التبانة في البحث عن المادة المظلمة علماء يستخدمون درب التبانة في البحث عن المادة المظلمة 19-04-2020 يعتقد العلماء بأن هالة كروية متوهجة من انبعاث الأشعة السينية تنتج من المادة المظلمة حول مركز درب التبانة. حقوق الصورة: تصور فني أنجزه كل من: كريستوفر دِسِرت Christopher Dessert وبنجامين ر. سافدي Benjamin R. Safdi ونيكولاس ل. رود Nicholas L. Rodd وزوسيا روستوميان Zosia… بالتّفصيل، ما هو الشكل الهندسي للكون؟ بالتّفصيل، ما هو الشكل الهندسي للكون؟ 01-04-2020 حقوق الصورة: Peter Trevelyan بقلم إيريكا كلاريتش Erica Klarreich، حاصلة على درجة الدكتوراه في الرياضيات من جامعة ستوني بروك وخريجة برنامج الاتصال العلمي في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز. تعود حقوق الرسوم التوضيحية غير الموصوفة إلى لوسي ريدينج-إكاندا Lucy Reading-Ikkanda.… هل كانت الطاقة المظلمة هي السبب في الانفجار العظيم؟ هل كانت الطاقة المظلمة هي السبب في الانفجار العظيم؟ 21-03-2020 كيف شكّلت الطاقة المظلمة عالمنا؟ حقوق الصورة: NASA's Goddard Space Flight Center يخبرنا علماء الكونيات أن تلك القوة وراء التّوسع المتسارع للكون، والتي نسميها بالطاقة المظلمة، تبقى ثابتة ولا تتغير. ولكن هذا ما نرصده في الوقت الحاضر فحسب، فوفقًا لبحث جديد، فمن المحتمل أن الطاقة… علماء يرصدون أكبر انفجار معروف بالكون علماء يرصدون أكبر انفجار معروف بالكون 14-03-2020 يمتلئ العنقود المجري أوفيوتشوس (Ophiuchus) بالغاز الساخن، وتظهر بالصورة انبعاثات الأشعة السينية باللون البنفسجي والانبعاثات الراديوية باللون الأزرق. أما اللون الأبيض اللامع في الصورة فهو عبارة عن مجرة يكمن بها ثقب أسود هائل الكتلة وقد انفجر ليطلق أكبر انفجار كوني مرصود لحد الآن.… اندماج المجرات يحمل أخبارًا سيئة بالنسبة لولادة النجوم اندماج المجرات يحمل أخبارًا سيئة بالنسبة لولادة النجوم 24-10-2019 يظهر في هذه الصورة اندماج مجرتين، الكبيرة تدعى NGC 7752 والأصغر تدعى NGC 7753 ويُطلق عليهما مجتمعتين اسم APR 86 ويمثّل اللونان الأزرق والأخضر أطوالًا موجية من الضوء تنبعث بقوة من النجوم بينما يظهر اللون الأحمر كطولٍ موجي ينبعث غالبًا من الغبار. حقوق الصورة: NASA/JPL-Caltech.… ما هو حجم الكون؟ هل يمتد إلى الأبد؟ ما هو حجم الكون؟ هل يمتد إلى الأبد؟ 17-09-2019 حقوق الصورة: NASA/ESA Hubble Space Telescope إذا كنت تحلم بالسفر فما عليك سوى النظر الى السماء ليلًا لترى الوميض المنبثق من تلك النجوم والكواكب والمجرات البعيدة جدًا، والتي تُعتبر صورًا من الماضي، إذ أنها بعيدةٌ جدًا لدرجةٍ أنّ حتى أقربها يمكن أن يأخذ آلاف السنين حتى يصل إلى… 1 2 3 4 5 6 7 » Last › المقال الصوتي عملية قياسٍ واحدة قد تتنبأ بانهيار نظامٍ بيئيٍ برمته! المتصفح الخاص بك لايدعم الملفات الصوتية روابط تطوع في ناسا بالعربي تواصل معنا الأعضاء الأكثر تميزاً أنس رومية أنس رومية كاتيا مقعبري كاتيا مقعبري وجدي شايب وجدي شايب كنانة حمادي كنانة حمادي أسامة صبحي أسامة صبحي إيمان صابوني إيمان صابوني سارة بوالبرهان سارة بوالبرهان فاطمة العموري فاطمة العموري أحمد صلاح أحمد صلاح ابتهال زيادة ابتهال زيادة تابعنا على فيسبوك جميع الحقوق محفوظة © ناسا بالعربي، 2022 برمجة وتطوير: D4A.ME
المصدر: https://nasainarabic.net/main/categories/view/muniverse
=======================================
الكون المرصود  من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة  الكون المنظور

 

 رسم تخيّلي لكامل الكون المنظور. المقياس محدد حيث أن الحبيبات الدقيقة على الرسم تُمثّل مجموعات مؤلفة من أعدد كبيرة من العناقيد المجرية الهائلة. وقد عُلِّمَ عنقود مجرات العذراء العظيم ألا وهو موطن درب التبانة في المنتصف ولكنه صغير للغاية لدرجة أنه لا يمكن رأيته على هذا المقياس.
القطر 8.8×1026 م (28.5 فرسخ فلكي أو 93 مليار سنة ضوئية)
الحجم 4×1080 م3
الكتلة (المادة العادية) 1053 كيلوغرام
الكثافة 9.9×10−30 غرام/سم3 (وتكافئ ستة بروتونات كل متر مكعب من الفضاء)
العمر 13.799±0.021 مليار سنة
متوسط الحرارة 2.72548 كلفن
المكونات مادةعادية (باريونية) (4.9%)
مادة مظلمة (26.8%)
طاقة مظلمة (68.3%)
 

 الكون المرصود أو الكون المنظور كما يُعرف باسم الكون المشاهد (بالإنجليزية: Observable universe)‏ هو منطقة كروية الشكل من الكون تتألف من مجمل المادة الممكن رصدها من كوكب الأرض في الوقت الحاضر، ويعود هذا نتيجة أخذ الإشعاع الكهرومغناطيسي القادم من تلك الأجرام للزمن الكافي حتى وصوله للأرض منذ بداية التوسع الكوني. يوجد ما لا يقل عن تريليونينمجرة في الكون المرصود.
وبافتراض أن المادة في الكون موزعة توزيعاً متساوياً فإن المسافة إلى حافة الكون المرصود هي تقريباً نفسها في جميع الجهات. وقد يختلف الشكل الحقيقي للكون عن الشكل الكروي. إلا أن ما نستطيع رؤيته من ضوء أو أشارات أخرى إنما هي آتية إلينا من مصادر بعيدة من جميع الاتجاهات. وكذلك هو الأمر بالنسبة لأي نقطة مشاهدة في بقعة أخرى من الكون فهي تراه كرويا.
وفي الواقع فإننا نستطيع مشاهدة تكوينات قد تكون بعيدة عنا بعد إشعاع الخلفية الميكروني الكوني ولكن قبله كان الكون معتما. وربما استطعنا في المستقبل مشاهدة الخلفية النيوترنوية والتي سبقت ظهور الخلفية الميكرونية الكونية أو ما هو أبعد من ذلك مثل الأمواج الثقالية ويمكن أحيانا التفريق بين الكون المرئي والذي يشمل ضوء صادر وتعدد انكساره، وبين الكون المشاهد والذي يشمل أشارات تصل إلينا منذ بدء الانفجار العظيم أو نهاية مرحلة التوسع الكوني كما نفهمها حاليا في علم الفلك. فيعتبر نصف قطر الكون المشاهد أكبر 2% من الكون المرئي.
وتبلغ قيمة المسافة المسايرة بحسب الحسابات حوالي 14.0 مليارات فرسخ فلكي (حولي 45.7 مليار سنة ضوئية) أما المسافة المسايرة إلى حافة الكون المرصود فتبلغ قيمتها حوالي 14.3 مليار فرسخ فلكي (حوالي 46.6 مليار سنة ضوئية)، أي أنها أكبر بنسبة 2% تقريباً. ما يعني أن قيمة نصف قطر الكون المرصود تقدر بنحو 46.5 مليار سنة ضوئية وقيمة قطره نحو 28.5 مليار فرسخ فلكي (93 مليار سنة ضوئية 8.8×1023 كيلومتر أو 5.5×1023 ميل).
يمكن حساب الكتلة الكلية للمادة العادية للكون (غير المادة المظلمة) باستخدام قيمتي الكثافة الحرجة وقطر الكون المرصود وتبلغ حوالي 1.5×1053 كيلوغرام.
لن يتمكن الضوء الصادر عن جميع الأجرام البعيدة والمار ببعض الوقت تبعاً لانزياحه الأحمر الحالي من الوصول للأرض فمن المعلوم بأن التوسع الكوني في تسارعٍ وسيصبح أُسّيَّاً في المستقبل. وستصبح جميع الأجرام المرصودة حالياً متجمدةً في الزمن قليلاً قليلاً بالمستقبل، وهذا في غضون إصدارها لضوء تتزايد حمرته وخفوته أكثر فأكثر. فعلى سبيل المثال فإن الأجرام التي تتراوح قيمة انزياحها الأحمر z الآن من 5 حتى 10 ستظل مرصودة فقط حتى 4 إلى 6 مليارات سنة من الآن. كما لن يصل إلى الأرض الضوء الصادر عن الأجرام الواقعة خلف مسافة مسايرة معينة (تبلغ قيمتها حالياً حوالي 19 مليار فرسخ فلكي).
محتويات
1 الكون والكون المرصود
2 الحجم
2.1 مفاهيم خاطئة حول حجم الكون المرصود
3 انظر أيضًا
4 مراجع
الكون والكون المرصودإن بعض أجزاء الكون بعيدة جداً بحيث لم يتسن للضوء الصادر منها -بعد الانفجار العظيم- وقتاً كافياً للوصول إلى الأرض بَعد، فيكون هذا القسم من الكون خارج نطاق الكون المرصود. سيتسنى لنا في المستقبل رؤية بعضاً من المناطق التي لا نستطيع رؤيتها حالياً حالما يصل هذا الضوء إلى الأرض، بيد أن الأجزاء البعيدة عنّا من الكون تبتعد بسرعة تفوق سرعة الضوء طبقاً لقانون هابل (تمنع النسبية الخاصة ابتعاد الأجرام المتجاورة في منطقة محلية واحدة في الكون من الابتعاد عن بعضها البعض بسرعة تفوق سرعة الضوء، لكن لا يوجد أية قيود كهذه بالنسبة لمجموعات الأجرام البعيدة عن بعضها البعض حيث يستمر الفراغ بينهما بالازدياد. شاهد استخدامات المسافة المسايرة للاطلاع على المناقشة)، ويظهر أن معدل التوسع الكوني هذا في تسارعٍ مستمر بفعل الطاقة المُظلمة. وبافترض أن الطاقة المظلمة ستبقى ثابتة (أي أن الثابت الكوني غير متغير) بحيث يظل معدل توسع الكون في ازديادٍ مستمر سيكون هنالك "محدودية في الرؤية المستقبلية" بعد أن يستحيل للأجرام السماوية الدخول في مجال رؤيتنا خلال المستقبل اللانهائي نظراً لاستحالة وصول الضوء الصادر منها إلينا. (بمعنىً أدق قد تكون هنالك حالات تصلنا بها -في نهاية المطاف- إشارة قد أصدرتها إحدى المجرات التي تبتعد عنّا بسرعة تفوق سرعة الضوء قليلاً وذلك يعود إلى انخفاض عامل هابل المتغير مع مرور الزمن
). تقدر محدودية الرؤية المستقبلية بمسافة -متغيرة بطريقة مترابطة- بـ19 مليار فرسخ نجمي (ما يعادل 62 مليون سنة ضوئية) وذلك إن افترضنا أن الكون سيظل يتمدد إلى الأبد. مما يعني بأن عدد المجرات التي سيكون في وسعنا مشاهدتها نظرياً في المستقبل اللانهائي (بغض النظر عن أولئك اللاتي من المستحيل رؤيتها عملياً نتيجة تأثير الانزياح الأحمر. كما سيتم مناقشته في الفقرة التالية) أكبر من عدد المجرات التي يمكن رؤيتها حالياً بمعامل قدره 2.36.

تصوّر نفذه فنان لمقياس لوغاريتمي يمثل الكون المرصود ويظهر في مركزه النظام الشمسيوالكواكب الداخلية والخارجية وحزام كايبروسحابة أورتورجل القنطوروذراع حامل رأس الغولومجرة درب التبانةومجرة المرأة المسلسلة ثم المجرات القريبة ثم الشبكة الكونية ثم الإشعاع الكوني الميكروي ثم البلازما غير المرئية للانفجار العظيم على حافة الكون.
رغم أنه ومن حيث المبدأ فإن المزيد من المجرات ستكون مرئية في المستقبل، إلا أن عدداً متزايداً منها سيتأثر بظاهرة الانزياح الأحمر إلى درجة كبيرة حتى أنها ستتلاشى تدريجياً وتصبح غير مرئية، وذلك نظراً لتوسع الكون المستمر. وفي حال تَلَقِّينا لإشاراتٍ قد صدرت من مجرةٍ ما في الماضي فستقع -عند مسافةٍ (متغيرة بطريقة مترابطة) معينة- في مجال "الكون المرصود" (كإشارةٍ أرسلتها مجرةٌ ما بعد 500 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم). لكن قد يأتي زمنٌ -في المستقبل اللامتناهي- لا تصلنا فيه أية أشارة من ذات المجرة بسبب توسع الكون المستمر (على سبيل المثال لن نرى كيف كان شكل هذه المجرة بعد 10 مليارات من الانفجار العظيم) حتى وإن بقيت في المسافة -المتغيرة بطريقة مترابطة- عينها ("المسافة المتغيرة بطريقة مترابطة" هي المسافة الثابتة مع الزمن، على عكس "المسافة الصحيحة" وهي السرعة الراكدة بفضل توسع الفضاء) وهي أقل من نصف قطر الكون المرئي -المتغير بطريقة مترابطة-. وبمقدورنا استخدام هذه الحقيقة العلمية لتعريف أحد أنواع أفق الحدث الذي يتغير بُعده عنّا مع مرور الزمن. فعلى سبيل المثال تقدّر المسافة بيننا وبين هذا الأفق بحوالي 16 مليار سنة ضوئية، مما يعني بأنه يمكن لإشارةٍ صادرة من حدثٍ في الكون -وقع في الزمن الحاضر- أن تصل إلينا يوماً ما في المستقبل بشرط أن لا يبعد عنّا ذلك الحدث أكثر من 16 مليار سنة ضوئية، أما في حال كان يبعد عنّا أكثر من تلك المسافة فيستحيل وصول الإشارة.تستخدم كِلا المقالات البحثيّة العامّة والمتخصصة في مجال علم الكون مصطلح "الكون" للإشارة إلى "الكون المرصود". ويُعزى ذلك إلى عجزنا عن معرفة أية أمر يتعلق بأي مناطق الكون المنفصلة سببياً عن كوكب الأرض من خلال التجارب المباشرة، على الرغم من أن العديد من النظريات الموثوقة تفترض وجود كون كُلّي أكبر بكثير من الكون المرصود. لا يوجد دليل يشير إلى أن حدود الكون المرصود هي حدود الكون بأكمله، ولا يوجد أصلاً أية نماذج كونية سائدة تقترح وجود حدود فيزيائية للكون، وإن كانت بعضها تقترح إمكانية محدوديته لكن بلا حدودٍ -محسوسة-، أي تماماً كسطحٍ ثنائي الأبعاد لمجسمٍ كروي، فهو محدود في المكان لكن بلا أية حدود. من المعقول جداً أنّ تمثل المجرات ضمن كوننا المرصود جزءاً ضئيلاً من المجرات الموجودة في الكون بأكمله. فوِفقاً لنظرية "التضخم الكوني" التي طرحها مؤسسها آلان غوث (وديموستينيس كازاناس)، لو افترضنا بأن التضخم الكوني قد بدأ بعد حوالي 10−37 ثوانٍ من الانفجار العظيم و -بحسب الفرضية المعقولة- بأن حجم الكون حالياً كان يساوي تقريباً سرعة الضوء × عمر الكون، فذلك يعني بأن حجم الكون الكلّي حالياً لا يقل عن 3×1023 أضعاف نصف قطر الكون المرصود. وهنالك تقديرات أقل تُدلي بأن حجم الكون بأكمله يتجاوز حجم الكون المرصود بـ 250 ضعفاً. ولو كان حجم الكون بأكمله يساوي على أقل تقدير 250 ضعف حجم الكون المرصود فسيتجاوز قطره 176 مليار فرسخ نجمي (أي ما يعادل 575 مليار سنة ضوئية). كما وتضع تقديرات أعلى بالقيمة بأن حجم الكون أكبر من الكون المرصود بما لا يقل عن 101010122 ضعفاً.ومادام الكون محدوداً لكن بلا أية حدودٍ محسوسة فمن المحتمل أيضاً أن يكون الكون الفعلي أصغر حجماً من الكون المرصود. وفي هذه الحالة قد تكون في الحقيقة المجرات التي نعدها شديدة البعد صور مستنسخة لمجراتٍ قريبة قد شكلها الضوء المسافر في الكون. من الصعب اختبار هذه النظرية تجريبياً وذلك يُعزى إلى إظهار الصور المختلفة لمجرةٍ بعينها حقباً مختلفة من تاريخها وتبدو المجرة في نهاية المطاف مختلفة تماماً. يطالب بيليويز وغيره بوضع حدٍ أدنى بمسافة 27,9 مليار فرسخ نجمي (أي ما يعادل 91 مليار سنة ضوئية) على قطر "سطح التشتت" الآنف (وبما أنه حداً أدنىً، فتترك الدراسة المجال مفتوحاً لاحتمالية أن يكون الكون الكُلّي أكبر من ذلك بكثير -بل لا نهائي-). وتستند هذه القيمة على تحليل الدائرة المطابقة لبيانات مسبار ويلكينسون لقياس التباين الميكروي على مدى 7 سنوات. ولكن هذه الطريقة محل خلاف.
الحجم

صورة حقل هابل العميق الفائق لمنطقة من الكون المرصود بالقرب من كوكبة الكور (ويظهر ما يكافئها في حجم المنطقة من السماء بأسفل يسار الصورة). كل بقعة تُمثّل مجرة، وتتألف كل مجرة بدورها من مليارات النجوم. إن الضوء القادم من أصغر المجرات وأكثرها انزياحا نحو الأحمر نشأت منذ 14 مليار سنة.
تقدر المسافة المسايرة من كوكب الأرض إلى حافة الكون المرصود بحوالي 14.26 مليارفرسخ فلكي (وذلك يعادل 46.5 مليار سنة ضوئية أو 4.40 × 1026 متر) في أي اتجاه. ولذا فإن الكون هو عبارة عن طبقة قطرها حوالي 28.5 مليار فرسخ فلكي (أي ما يعادل 93 مليار سنة ضوئية أو 8.8 × 1026 متر).
ويتطابق هذا الحجم مع الحجم المتغير بطريقة مترابطة (المساير) الذي يقدر بحوالي 1.22×104 مليار فرسخ فلكي مكعب (4.22×105 مليار سنة ضوئية مكعبة أو 3.57×1080 متر3) وذلك لو افترضنا أن شكل الفضاء مسطح تقريباً (بمعنى أن يكون فضاءً إقليدياً).
تمثل الأرقام المذكورة أعلاه المسافة في الوقت الحالي (في الزمن الكوني) وليس في الوقت الذي انبعث فيه الضوء. فعلى سبيل المثال لقد انبعث إشعاع الخلفية الكونية الميكروي الذي نراه الآن، في زمن انفصال الفوتون والذي قُدِّر وقت حدوثه بحوالي 380,000 سنة بعد الانفجار العظيم، الذي حدث قبل 13.8 مليار سنة مضت. وقد انبعث هذا الإشعاع من مادة تكثف معظمها ليصبح مجرات في الوقت الحالي، وتبلغ المسافة بيننا وبين هذه المجرات نحو 46 مليار سنة ضوئية. ولتقدير المسافة بيننا وبين تلك المادة في الزمن الذي انبعث فيه الضوء منها يجدر بالذكر أولاً أنه إذا كنا نتلقّى في الزمن الحاضر ضوءاً ذو الانزياح الأحمر z {\displaystyle \ z} فعامل التحجيم في الوقت الذي انبعث فيه الضوء في الأصل، وذلك وفقاً لإحداثيات فريدمان-لوميتر-روبرتسون-ووكر التي استُخدِمت لتصميم نموذج الكون الآخذ في التوسّع تُعطى بالأساس حسب العلاقة:
a ( t ) = 1 1 + z {\displaystyle \!a(t)={\frac {1}{1+z}}} .
تُظهر نتائج مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية على مدى 9 سنوات وقياسات أخرى أن الانزياح الأحمر لانفصال الفوتون هو z = 1091.64 ± 0.47 {\displaystyle z=1091.64\pm 0.47} ،
مما يعني أن عامل التحجيم في الزمن الذي انفصل في الفوتون يقدر بـ 1 1092.64 {\displaystyle {\frac {1}{1092.64}}} .
إذاً في حال كان لدى المادة التي قد بعثت أقدم فوتوناتإشعاع الخلفية الكونية الميكروي مسافة حالية تبلغ 46 مليار سنة ضوئية، فإن المسافة ستكون حوالي 42 مليون سنة ضوئية فقط في وقت الانفصال الذي انبعثت فيه الفوتونات بالأصل.
مفاهيم خاطئة حول حجم الكون المرصود

مثال على أحد أكثر المفاهيم الخاطئة شيوعاً حول حجم الكون المرصود. بغض النظر عن أن عمر الكون يقدر بـ 13.8 مليار سنة إلا أن المسافة إلى حافة الكون المرصود ليست 13,8 مليار سنة ضوئية وذلك يعزى إلى توسع الكون المستمر. توجد هذه اللوحة في مركز روز للأرض والفضاء في مدينة نيويورك.
لقد ذكرت العديد من المصادر الثانوية تشكيلة واسعة من أرقامٍ غير صحيحة لحجم الكون المرصود. وفيما يلي بعض من هذه الأرقام أدناه مع وصفٍ موجز للأسباب المحتملة وراء هذه المفاهيم الخاطئة.
13.8 مليار سنة ضوئية
يقدر عمر الكون بأنه 13.8 مليار سنة. وفي حين شيوع المفهوم الذي يفيد أنه لا شيء سرعته تساوي أو تتخطى الضوء تنتشر فكرة خاطئة مفادها أنه لابد وأن نصف قطر الكون لا يتجاوز الـ 13.8 مليار سنة ضوئية. قد يكون هذا المنطق صحيحاً فقط في حالة واحدة وهي أن يكون تصور زمكان مينكوفيسكي الثابت المسطح بموجب النسبية الخاصة صحيحاً. لكن الزمكان (الزمان والوقت) في الكون الواقعي منحني بطريقة متوافقة مع توسع الكون كما أثبت قانون هابل. ولايوجد دليل مادي مباشر على صحة المسافات المتوصل إليها عن طريق ضرب سرعة الضوء في الفاصل الزمني الكوني.
15.8 مليار سنة ضوئية
تم التوصل إلى هذا الرقم أيضاً بنفس الطريقة التي استخدمت للتوصل إلى الرقم 13,8 مليار سنة ضوئية إلا أن الرقم المنسوب إلى عمر الكون والذي نُشِر في الصحف الشعبية في منتصف عام 2006 غير صحيح. اطلع على المرجع التالي في نهاية هذه المقالة للاطلاع على تحليل هذه النظرية والمستندات الداعمة لها.
27.6 مليار سنة ضوئية
تم حساب هذا القطر باستخدام رقم (غير صحيح) لنصف قطر الكون وهو 13.8 مليار سنة ضوئية.
78 مليار سنة ضوئية
في عام 2006 توصل العالم كورنيش وعلماء آخرون إلى هذا الرقم كحد أدنى ليمثل قطر الكون بأكمله (وليس فقط المرصود منه) وذلك لو سلّمنا بمحدودية الكون في حجمه نظراً لطوبولوجيته (بنيته الهندسية) المعقدة، وبهذا الحد الأدنى المستند على المسافة الحالية المقدرة بين النقاط التي يمكننا رؤيتها على جانبين متقابلين من إشعاع الخلفية الكونية الميكروي لو كان الكون بأكمله أصغر حجماً من هذه الطبقة فسيكون قد تسنى للضوء الإبحار فيه منذ حدوث الانفجار العظيم منتجاً صوراً عديدة لجهات بعيدة في "إشعاع الخلفية الكونية الميكروي" وتظهر على شكل أنماط من الدوائر المتكررة. لقد بحث كورنيش وآخرون عن مثل هذا التأثير على مستويات تصل إلى 24 مليار فرسخ فلكي (أي ما يعادل 78 مليار سنة ضوئية أو 7.4×1026 م) لكنهم أخفقوا في العثور عليه، فاقترحوا أنه لو كان بإمكانهم توسيع نطاق البحث لكي يشمل جميع الاتجاهات المحتملة فعندئذٍ "سيكون بوسعهم استبعاد احتمالية عيشنا في كونٍ يصغر قطره عن 24 مليار فرسخ فلكي. خمّن العلماء أيضاً أننا سنتمكن من البحث عن دوائر أصغر، بالإضافة إلى توسيع الحدود حتى ~28 مليار فرسخ فلكي، باستخدام خرائط منخفضة الضوضاء وعالية الدقة لإشعاع الكوني الميكروي (من مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية في مهمته الممتدة، ومن مرصد بلانك الفضائي). يتطابق هذا التخمين للحد الأدنى -كحد أقصى- ,والذي يمكن اعتماده في الرصد المستقبلي، مع دائرة نصف قطرها 14 مليار فرسخ نجمي أو حوالي 46 مليار سنة ضوئية، ويقارب ذلك الرقم الذي يمثل نصف قطر الكون المرصود (المحدد بواسطة طبقة إشعاع الخلفية الكونية الميكروي) الوارد في الجزء الافتتاحي لهذه المقالة. وهو مطبوع خاص قد أصدره العلماء عينهم (كورنيش والآخرون) قدم الحد الأدنى الحالي بقطر يبلغ 98.5% من قطر "طبقة إشعاع الخلفية الكونية الميكروي أو ما يقارب 26 مليار فرسخ فلكي.
156 مليار سنة ضوئية
تم التوصل إلى هذا الرقم من خلال مضاعفة الـ 78 مليار سنة ضوئية، بافتراض أنها تمثل نصف قطر الكون. بما أن قطر الكون هو 78 مليار سنة ضوئية (قد ورد في البحث الأصلي لـكورنيش وآخرون أنه "بتوسيع نطاق البحث لكي يشمل جميع الاتجاهات المحتملة عندها سيكون بوسعنا استبعاد احتمالية عيشنا في كونٍ يصغر قطره عن 24 مليار فرسخ نجمي " وتعادل 78 مليار سنة ضوئية). إن هذا الرقم المُضاعف والذي ذُكِر على نطاق واسع غير صحيح في الإعلام. لقد تم التنويه على هذا الخطأ في بيان صحفي عُقِد في جامعة ولاية مونتانا - مدينة بوزمان حيث يعمل عالم الفيزياء الفلكي كورنيش وذلك أثناء مناقشة قصة وردت في مجلة ديسكوفر قائلين: "لقد ذكرت مجلة ديسكوفر على نحوٍ خاطئ أن حجم الكون هو 156 مليار سنة ضوئية، باعتقادهم أن الـ 78 مليار سنة ضوئية تمثل قطر الكون بدلاً من نصف قطره".
وكما ذُكِر أعلاه فإن 78 مليار هي أيضاً قيمة خاطئة.
180 مليار سنة ضوئية
يجمع هذا التقدير كلاً من تقدير 156 مليار سنة الخاطئ، وقد تم التوصل إليه أن مجرة مسييه 33 هو أبعد بنسبة 15% عن التقديرات السابقة وبذلك فإن ثابت هابل أصغر بنسبة 15%.

 

بغض بنود الفيزياء

من ويكي كتب

دليل دراسة الفيزياء/الحركة 
 دليل دراسة الفيزياء
• فهرس الكتاب
• القسم الأول | الحركة | القوى | الجاذبية | الزخم | العزم | الإحتكاك | العمل | الطاقة
• القسم الثاني | الدوران | الإهتزاز | الموجات | الصوت
• القسم الثالث | السوائل والغازات | حرارة | كهرومغنطيسية | إلكترونيات | بصريات
• الملاحق | وحدات | ثوابت | حروف إغريقية | كميات قياسية ومتجهات
محتويات
1 علم الحركة
2 الحركة الخطية
2.1 التنقل
2.2 السرعة
3 معادلات الحركة الخطية فے بعد واحد
4 الحركة الدورانية
4.1 الموقع الزاوي
4.2 السرعة الزاوية
4.3 التسارع الزاوي
4.4 العلاقة بين الكميات الدورانية والخطّية
4.4.1 التنقـل
4.4.2 السـرعة الخطّية
5 الحركة في أكثر من بعد
علم الحركة

 للمزيد من التفاصيل طالع مقالة ويكيبيديا: علم الحركة.

علم الحركة (Kinematics) هو فرع من فروع الميكانيكا (Mechanics) يصف حركة الأجسام والنظم المادية. هناك مفهومان أساسيان لصياغة نظريات علم الحركة بشكلها الكلاسيكي، وهما ثبات الأبعاد المكانية وإسقلاليتها عن الزمن. نستطيع وصف حركة جسم مادي نقطي في فضاء إقليدي باستخدام ثلاثة مفاهيم وهي التنقل، والسرعة والتسارع. بالنسبة للأجسام الحقيقية (التي لا يمكن وصفها بكونها نقاطا رياضاتية)، يصف علم الحركة تنقل ودوران مركز الكتلة (Center of mass) الجسم في فضاء ثلاثي الأبعاد. حاليا سنركز على الحركة الخطية المنتظمة، ثم في وقت لاحق على الحركة الدائرية.
الحركة الخطية

يعرف التنقل، والسرعة والتسارع على النحو التالي.
التنقل

ص. 1- موقع جسم (P) في فضاء ثلاثي الأبعاد.

ص. 2- تمثيل موقع جسم على محور يمثل بعداً واحداً.

عندما نبحث عن تنقل جسم نسأل هذه الأسئلة "هل غير الجسم موقعه ؟ في أي اتجاه ؟". أول شيء يجب فعله هو تثبيت نقطة مرجعية لدراسة التنقل. يوصف موقع الجسم في الفضاء بإحداثياته الثلاثة (x, y, z) في إطار نظام إحداثي ديكارتي (Cartesian coordinate system) (ص. 1). باستعمال الإحداثيات الديكارتية تكتب متجهة (Vector) التنقل من الأصل إلى نقطة ( x , y , z ) {\displaystyle (x,y,z)} : r → = x ı ^ + y ȷ ^ + z k ^ {\displaystyle {\vec {r}}=x{\hat {\imath }}+y{\hat {\jmath }}+z{\hat {k}}}

أو r → ( x y z ) {\displaystyle {\vec {r}}{\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}}} ( ı ^ , ȷ ^ , k ^ ) {\displaystyle ({\hat {\imath }},{\hat {\jmath }},{\hat {k}})} هي متجهات الوحدة في نظام الإحداثيات الديكارتية.

عندما تتم الحركة في بعد واحد (ص. 2) لنقل على سبيل المثال (x) فإن التنقل هو متجهة، يمكن حسابها كالآتي :
(1.1) Δ x → = x → f − x → i = ( x f − x i ) ı ^ {\displaystyle \Delta {\vec {x}}={\vec {x}}_{f}-{\vec {x}}_{i}\,=(x_{f}-x_{i})\,{\hat {\imath }}}


أي أنه الفرق بين الموقع (ونرمز له بالحرف الإغريقي Δ {\displaystyle \Delta } ) الذي كان فيه الجسم في النهاية ( x f {\displaystyle x_{f}\,} ) وموقعه عند البداية ( x i {\displaystyle x_{i}\,} ).

في علم الحركة هناك فرق بين "المسافة" (Distance) و"التنقل" (Displacement)، تخيل أن جسما ما يدور حول مركز؛ المسافة التي يقطعها عندما ينهي دورته هي بكل بساطة محيط الدائرة، ولكن التنقل هو صفر لأنه رجع لنقطة البداية.
السرعة

في علم الحركة، هناك فرق بين "السرعة (Speed)" و"السرعة الاتجاهية (Velocity)". فأما الأولى فهي كمية قياسية (Scalar) وأما الثانية فهي كمية إتجاهية (Vector).

توصف السرعة الاتجاهية المتوسطة (Average velocity) في بعد واحد بأنها نتاج قسمة كمية اتجاهية وهي التنقل، بكمية قياسية وهي المدة الزمنية التي يستغرقها التنقل:
(1.2) ⟨ v → ⟩ = Δ x → Δ t {\displaystyle \langle {\vec {v}}\rangle ={\frac {\Delta {\vec {x}}}{\Delta t}}}


وتعرف السرعة الاتجاهية اللحظية (Instantaneous velocity)، حسب حساب التفاضل، على أنها إشتقاق التنقل بالنسبة للزمن:
(1.3) v → = d x → d t {\displaystyle {\vec {v}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {x}}}{\mathrm {d} t}}}


الحرف (d) يعني التنقل الذي يطرأ في فترة متناهية الصغر من الزمن، وهي اختصار للعبارة التالية: d x → d t = lim t → 0 Δ x → Δ t {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} {\vec {x}}}{\mathrm {d} t}}=\lim _{t\to 0}{\frac {\Delta {\vec {x}}}{\Delta t}}}

السرعة الاتجاهية اللحظية يمكن أن تكون موجبة أو سالبة أو صفرا ووحدتها هي متر \ ثانية (m/s). اما (instantaneuos speed =مطلقInstantaneous velocity

نص عنص عريضريض=== التسارع === "هل يغير الجسم سرعته ؟" يجيب عن هذا التساؤل البحث عن التسارع (Acceleration) أو العجلة.

يعرف التسارع المتوسط، وهو كمية اتجاهية، على أنه معدل تغير السرعة في فترة من الزمن:
(1.4) ⟨ a → ⟩ = v f → − v i → t f − t i = Δ v → Δ t {\displaystyle \langle {\vec {a}}\rangle ={\frac {{\vec {v_{f}}}-{\vec {v_{i}}}}{t_{f}-t_{i}}}={\frac {\Delta {\vec {v}}}{\Delta t}}}


والتسارع اللحظي هو اشتقاق السرعة الاتجاهية اللحظية بالنسبة للزمن، أي أنه المشتقة الثانية للتنقل:
(1.5) a → = d v → d t = d 2 x → d t 2 {\displaystyle {\vec {a}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {v}}}{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} ^{2}{\vec {x}}}{\mathrm {d} t^{2}}}}


التسارع اللحظي هو كمية اتجاهية يمكن أن يكون:

• موجباً وهذا يعني أن سرعة الجسم تتصاعد (يعجل).

• سالباً وهذا يعني أن الجسم يبطئ.

• صفراً وهذا يعني أن الجسم إما ساكن أو يسير بحركة منتظمة دون تسارع أو تباطؤ.

وحدة التسارع هي متر \ مربع ثانية (m/s2).

هناك من يستعمل أيضا، خاصة في الملاحة الفضائية، المشتقة الثانية للسرعة وهو ما يعبر عنه بالـزخّة أو التسارع المركب (jerk):
(1.6) j → = d a → d t = d 2 v → d t 2 = d 3 x → d t 3 {\displaystyle {\vec {j}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {a}}}{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} ^{2}{\vec {v}}}{\mathrm {d} t^{2}}}={\frac {\mathrm {d} ^{3}{\vec {x}}}{\mathrm {d} t^{3}}}}

 
وحدة الـزخّة هي متر \ مكعب ثانية (m/s3).
معادلات الحركة الخطية فے بعد واحد

عندما يسير الجسم بتسارع منتظم، وهذا يعني أن سرعته تزيد بنفس القيمة في فترات متساوية من الزمن، فهذا يعني حسب (مـ 1.6) أن: j → = d a → d t = 0 {\displaystyle {\vec {j}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {a}}}{\mathrm {d} t}}=0}

وهذا ما يحدث مثلاً مع السقوط الحرّ للأجسام في حقل الجاذبية الأرضية، فالتسارع ذو قيمة ثابتة. عندما ينطلق جسم في هذه مثل هذه الضروف بسرعة بقيمة سرعة بدائية ( u {\displaystyle u\,} ) لينتهي إلى موقع ما في زمن ( t {\displaystyle t\,} )، فإن قيمة سرعته النهائية ( v {\displaystyle v\,} ) هي:
(1.7) v = u + a t {\displaystyle v=u+at\,}


وبما أن التنقل الذي يحدث في بعد واحد ( s {\displaystyle s\,} ) بين هاذين الموقعين هو تكامل السرعة، سنتحصل على:
(1.8) s = s 0 + u t + 1 2 a t 2 {\displaystyle s=s_{0}+ut+{\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}{at^{2}}}


هنا ( s 0 {\displaystyle s_{0}\,} ) هو موقع الجسم عند البداية.

الآن بدمج (مـ 1.7) و(مـ 1.8) ننتهي إلى المعادلة الثالثة للحركة وهي:
(1.9) v 2 = u 2 + 2 a ( s − s 0 ) {\displaystyle v^{2}=u^{2}+2a(s-s_{0})\,}


أو حسب (1.1) على هذا الشكل: v 2 = u 2 + 2 a Δ s {\displaystyle v^{2}=u^{2}+2a\Delta s\,}

هذه المعادلة مفيدة جداً لحساب السرعة عندما لا نمتلك معلومات عن الأوقات.
الحركة الدورانية

ص. 3- وصف الحركة الدائرية.

حركة الدوران هي حركة تتم في بعدين على مسار دائري يسمى مداراً. يمكن أن تكون الحركة منتظمة أي أن السرعة الزاوية ثابتة، أو غير منتظمة عندما تتغير السرعة حسب الزمن. يمكن أن يدور الجسم حسب محاور عديدة ولكننا سنختار هنا الحالة التي يدور فيها حول المحور (z).
الموقع الزاوي

المسافة المتجهة من مركز المدار، المنتمي لمحور الدوران، إلى نقطة ما في الجسم الدائر هي متجهة التنقل التي تحدد موقع الجسم ( r → {\displaystyle {\vec {r}}} ) في كل لحظة من الزمن (ص. 3). هناك إسقاط لهذه المتجهة على المستوي المعامد لمحور المدار نرمز له ب( r → ⊥ {\displaystyle {\vec {r}}_{\perp }} ). الزوية ( θ {\displaystyle \theta } ) التي تكونها هذه المكونة العمودية مع المحور (x) هي حسب الاتفاق الموقع الزاوي للجسم الدائر. اصطلاحاً، إذا كان الجسم يتحرك في الاتجاه المخالف لعقارب الساعة فإن الموقع الزاوي يكون موجباً والعكس بالعكس.

وحدة قياس الموقع الزاوي هي الراديان (Radian) إختصاراً (rad).
السرعة الزاوية

المعدل الذي يتغير به الموقع الزاوي حسب الزمن يعرف على أنه السرعة الزاوية ( ω {\displaystyle \omega } ). وتكتب قيمة السرعة الزاوية اللحظية كالآتي:
(1.9) ω = d θ d t {\displaystyle \mathbf {\omega } ={\frac {\mathrm {d} \theta }{\mathrm {d} t}}}


تمثل السرعة الزاوية بمتجهة ( Ω → {\displaystyle {\vec {\Omega }}} ) مطابقة لمحور الدوران حيث تكون قيمتها ( ω {\displaystyle \omega } )، وإتجاهها محدداً بإتجاه الدوران (إلى الأعلى إذا كان الدوران يتم عكس إتجاه عقارب الساعة وإلى أسفل إذا كان الدوران يتم في نفس إتجاه عقارب الساعة).

وحدة قياس السرعة الزاوية هي الراديان \ ثانية (rad/s).
التسارع الزاوي

قيمة التسارع الزاوي ( α {\displaystyle \alpha } ) هي معدل تغير قيمة السرعة الزاوية بالنسبة للزمن:
(1.10) α = d ω d t {\displaystyle \mathbf {\alpha } ={\frac {\mathrm {d} \mathbf {\omega } }{\mathrm {d} t}}}


وحدة قياس التسارع الزاوي هي الراديان \ مربع ثانية ( r a d / s 2 {\displaystyle \mathrm {rad/s^{2}} } ).
العلاقة بين الكميات الدورانية والخطّية

ص. 4- وصف حركة دائرية بنظام الإحداثيات القطبية.
التنقـل

يحدد تنقل جسم دائر بمتجهة قيماتها اللحظية هي:
(1.11) r → ( t ) = R u ^ R ( t ) {\displaystyle {\vec {r}}(t)=R\,{\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}(t)\ }


حيث ( u ^ R {\displaystyle {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}} ) هي متجهة وحدة تشير إلى الخارج، من محور الدوران إلى الجسم الدائر. و ( R {\displaystyle R} ) هو نصف قطر المدار.
السـرعة الخطّية

السرعة الخطية لجسم دائر ( v → {\displaystyle {\vec {v}}\,} ) هي حسب (1.3) تفاضل التنقل بالنسبة للزمن: v → ( t ) = d d t r → ( t ) = d R d t u ^ R + R d u ^ R d t {\displaystyle {\vec {v}}(t)={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}{\vec {r}}(t)={\frac {\mathrm {d} R}{\mathrm {d} t}}{\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}+R{\frac {\mathrm {d} {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}}{\mathrm {d} t}}\ }

إذا إعتبرنا أن نصف قطر المدار ( R {\displaystyle R\,} ) ثابت طيلة الوقت، فإن المكونة الشعاعية للسرعة ( v → ⊥ {\displaystyle {\vec {v}}_{\perp }} ) هي صفر. وبما أن ( u ^ R {\displaystyle {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}} ) هي متجهة وحدة ذات قيمة ثابتة فإن تغيرها مع الوقت لا يمكن أن يكون سوى نتيجة دوران هذه الأخيرة على منوال متجهة التنقل ( r → {\displaystyle {\vec {r}}} ) التي تشير دائما نحو الجسم الدائر (أنظر ص. 4). وهذا يعني أن ( u ^ R {\displaystyle {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}} ) ترسم قوساً ( d θ {\displaystyle \mathrm {d} \theta } ) في مقدار من الزمن ( d t {\displaystyle \mathrm {d} t} )، أو بعبارة أخرى: d u ^ R d t = d θ d t u ^ θ {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}}{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} \theta }{\mathrm {d} t}}{\boldsymbol {\hat {u}}}_{\theta }\ }

حيث أن ( u ^ θ {\displaystyle {\boldsymbol {\hat {u}}}_{\theta }} ) هي متجهة وحدة معامدة ل( u ^ R {\displaystyle {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}} ) وهي تشير بذلك إلى إتجاه الحركة. وبما أن الجسم يتحرك بسرعة لحظية زاوية مقدارها ( ω {\displaystyle \omega } )، إذن فالتغير في متجهة الوحدة ( u ^ R {\displaystyle {\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}} ) هي نتيجة الجداء الاتجاهي (Cross product) (×) لهذه الأخيرة مع متجهة السرعة الزاوية ( Ω → {\displaystyle {\vec {\Omega }}} ): d d t u ^ R ( t ) = Ω → × u ^ R = ω ( t ) u ^ θ {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}{\boldsymbol {\hat {u}}}_{R}(t)={\vec {\Omega }}\mathbf {\times {\boldsymbol {\hat {u}}}} _{R}=\omega (t)\mathbf {\boldsymbol {\hat {u}}} _{\theta }\ }

إذن السرعة الخطية في كل لحظة هي:
(1.12) v → ( t ) = R ω ( t ) u ^ θ {\displaystyle {\vec {v}}(t)=R\,\omega (t){\boldsymbol {\hat {u}}}_{\theta }\ }


أو بصيغة أكثر بساطة وذلك بإعتبار الكميات القياسية فقط: v = R ω {\displaystyle v=R\,\omega }
الحركة في أكثر من بعد


يقال أن الحركة ثنائية الأبعاد إذا ما كانت تتم في مستوي، وثلاثية الأبعاد إذا ما كانت تتم في الفضاء.



======



محتويات
1 تعريف القوة
2 قانون نيوتن الأول للحركة = مبدأ القصور الذاتي
3 قانون نيوتن الثاني للحركة = مبدأ الديناميكا
4 قانون نيوتن الثالث للحركة = مبدأ الفعل ورد الفعل
تعريف القوة


محصل مجموع القوى التي تسلط على جسم تتسبب في تسارعه. مقدار هذا التسارع يرجع إلى القصور الذاتي للجسم(أي مقاومة الجسم للتغير الذي يطرء في حركته) والذي يقاس عن طريق الكتلة. عندما قام إسحاق نيوتن بصياغة مبادأ الميكانيكا الكلاسيكية، إكتشف ثلاثة قوانين أساسية للحركة.
قانون نيوتن الأول للحركة = مبدأ القصور الذاتي




قانون نيوتن الثاني للحركة = مبدأ الديناميكا
قانون نيوتن الثالث للحركة = مبدأ الفعل ورد الفعل


========


/الجاذبية

< دليل دراسة الفيزياءاذهب إلى التنقلاذهب إلى البحث



دليل دراسة الفيزياء
• فهرس الكتاب (تعديل)
• القسم الأول | الحركة | القوى | الجاذبية | الزخم | العزم | الإحتكاك | العمل | الطاقة
• القسم الثاني | الدوران | الإهتزاز | الموجات | الصوت
• القسم الثالث | السوائل والغازات | حرارة | كهرومغنطيسية | إلكترونيات | بصريات
• الملاحق | وحدات | ثوابت | حروف إغريقية | كميات قياسية ومتجهات


قوة الجاذبية تبقي الكواكب في المجموعة الشمسية ضمن مدار معين

الجاذبية أو الثقالة (Gravity) هي ميل الكتل والأجسام للتحرك والانجذاب نحو بعضها البعض كما في الجاذبية بين الأرض والشمس.

فالوزن هو القوة التي تحثها الجاذبية محدثة الانجذاب بين الأرض والجسم المعني وهي تساوي جداء تسارع الجاذبية في كتلة الجسم. وكان أول من وضع نظرية للجاذبية هو الفبزبائي المعروف أسحاق نيوتن وبقيت هذه النظرية صامدة حتى تم استبدالها من قبل آينشتاين بنظرية النسبية العامة لكن معادلة نيوتن تبقى صحيحة وأكثر عملية عندما نتحدث عن حقول جاذبية ضعيفة كإرسال المركبات الفضائية والتطبيقات الهندسية الانشائية مثل بناء الجسور المعلقة.

انتشر مصطلح الجاذبية الأرضية مبكرا كون فكرة التجاذب كانت راسخة حسب النظرة النيوتنية، لاحقاً انتشر مصطلحي الجاذبية كتعميم لظاهرة التجاذب بين أي جسمين، ومصطلح ثقالة المشتق من الثقل وهو أكثر دلالة على مفهوم النظرية النسبية للثقالة حيث تعتبر النسبية الثقالة أو الجاذبية مجرد التواء في الزمكان وليس هناك من أي تجاذب بين الأجسام. بشكل عام قد يكون من الأنسب استخدام مصطلح "جاذبية" في إطار الميكانيكا الكلاسيكية في حين يستخدم مصطلح "ثقالة" في إطار النظرية النسبية.


محتويات

1 الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية
2 حقل الجاذبية
3 طبيعة قوى الجاذبية حسب النظريات الفيزيائية
4 تاريخ نظرية الجاذبية
4.1 الثورة العلمية
4.2 دور العرب
4.3 قانون نيوتن للثقالة
4.4 نظرية النسبية
الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية

قانون الجذب العام لنيوتن هو قانون استنباطي كمحاولة لوصف قوى الجاذبية بين الأجسام غير المشحونة، وقد استنبطه نيوتن من خلال مشاهدات فلكية عديدة وبالاستعانة بقوانين كيبلر لحركة الكواكب. كان البيروني والخازني أيضاً قد أشارا لهذا المفهوم قبلهما بسبعة قرون تقريباً.

يقول قانون الجاذبية العام لنيوتن : أن كل جسم يجذب جسما آخر في الكون بقوة محمولة على الخط الواصل بين المركزين وشدتها متناسبة طرديًا مع كتلتيهما وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما.

الصورة القياسية لقانون الجذب العام لنيوتن F = G m 1 m 2 r 2 {\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}}

حيث: F {\displaystyle F\ } هي القوة الناتجة عن الجاذبية G {\displaystyle G\ } هو ثابت الجذب العام بين الكتل m 1 {\displaystyle m_{1}\ } هي كتلة الجسيم الأول m 2 {\displaystyle m_{2}\ } هي كتلة الجسيم الثاني r {\displaystyle r\ } هو البعد بين الجسيمين
الصورة متجه|الاتجاهية لقانون الجذب العام لنيوتن F → 12 = − F → 21 = − G m 1 m 2 | r → 12 | 2 r ^ 12 {\displaystyle {\vec {F}}_{12}=-{\vec {F}}_{21}=-G{m_{1}m_{2} \over {\vert {\vec {r}}_{12}\vert }^{2}}\,{\hat {r}}_{12}}

حيث: F → 12 {\displaystyle {\vec {F}}_{12}} هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 1 على الجسيم 2 F → 21 {\displaystyle {\vec {F}}_{21}} هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 2 على الجسيم 1 G {\displaystyle G\ } هو ثابت الجذب العام بين الكتل m 1 {\displaystyle m_{1}\ } و m 2 {\displaystyle m_{2}\ } هما كتلتا الجسيمين على الترتيب | r → 12 | = | r → 2 − r → 1 | {\displaystyle \vert {\vec {r}}_{12}\vert \ =\vert {\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}\vert } هو البعد بين الجسيمين (أي مقدار المتجه الذي هو مقدار الفرق بين متجهي موضع الجسيمين) r ^ 12 = d e f r → 2 − r → 1 | r → 2 − r → 1 | {\displaystyle {\hat {r}}_{12}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {{\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}}{\vert {\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}\vert }}} هو وحدة متجه للمتجه من 1 إلى 2

هذا القانون مثل معظم قوانين الميكانيكا الكلاسيكية يطبق على الاجسام النقطية الجسيمات أما الأجسام الكبيرة ذات الاشكال المختلفة فنعمد إلى تطبيق حسبان التكامل من أجل الحصول على شدة قوة الجاذبية المطبقة عليها.

ويمكن ملاحظة أن الصورة الاتجاهية لقانون الجذب العام لنيوتن هي نفس الصورة القياسية ، إلا أن F الآن كمية متجهة ، ويتم ضرب الجانب الأيمن بمتجه الوحدة المناسب .
حقل الجاذبية

حقل الجاذبية هو حقل متجه الذي يصف قوة الجاذبية التي سيتم تطبيقها على أي كائن في نقطة معينة في الفضاء ، لكل وحدة الكتلة. هو في الواقع يساوي تسارع الجاذبية عند تلك النقطة. وهو تعميم لنموذج المتجه، الذي يصبح مفيدا بشكل خاص إذا تم إشراك أكثر من كائنين (مثل صاروخ بين الأرض والقمر). بالنسبة لكائنين (مثل object 2 صاروخ، و object 1 الأرض) ، سنكتب r بدلا من r12 وm بدلا من m2 وبالتالي يمكن تحديد حقل الجاذبية g(r) على النحو التالي : g ( r ) = − G m 1 | r | 2 r ^ {\displaystyle g(r)=-G{\frac {m_{1}}{{\vert \ r\vert }^{2}}}{\hat {r}}}

وبالتالي يمكن كتابة: F ( r ) = m g ( r ) {\displaystyle F(r)=mg(r)}
طبيعة قوى الجاذبية حسب النظريات الفيزيائية

تعتبر قوة الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية قوة مباشرة بعيدة المدى بمعنى أن هذه القوة تستطيع التأثير عن بعد بدون واسطة ويتم تأثيرها بشكل لحظي فأي تغير في موقع أحد الجسمين يرافقه تحول لحظي في الجاذبية بينه وبين الجسم الآخر، ولكي يفسر اسحاق نيوتن هذه الخاصية عمد إلى تعريف حقل جاذبية كوني موجود في كل نقطة من الفضاء. هذا الحقل هو حقل اتجاهي يعبر عنه بمتجه في كل نقطة ويمثل قوة الجاذبية التي تتعرض لها وحدة الكتل عندما توضع في هذه النقطة.

تنص نظرية النسبية العامة لآينشتاين على أن وجود أي شكل من أشكال المادة أو الطاقة أو العزم يحدث انحناء في الزمكان، وبسبب هذا الانحناء فان المسارات التي تسلكها الأجسام في الأطر المرجعية القصورية يمكن أن تنحرف أو تغير اتجاهها ضمن الزمن. وهذا الانحراف يظهر لنا على أنه تسارع نحو الاجسام الكبيرة وعرفه نيوتن بأنه ثقالة أو جاذبية. وبالتالي فان النسبية العامة ترى تسارع الجاذبية أو السقوط الحر بأنه حركة قصورية فعليا (منتظمة) في حين أن المراقب هو من يتحرك حركة متسارعة، وهذا ما يعرف ب مبدأ التكافؤ.
تاريخ نظرية الجاذبية
الثورة العلمية

تشير الكتب التاريخية إلى أن العرب كانوا قد عرفوا عن الجاذبية وتأثيراتها إلا أن العمل على نظرية "الجاذبية الحديثة" في أواخر القرن السادس عشر وبداية القرن السابع عشر حيث قام غاليليو بتجربته الشهيرة التي رمى فيها كرات ذات كُتَل مختلفة من أعلى برج بيزا وبيّن ان سرعة وصول الجسم للأرض لا تتعلق بكتلته. لاحقاً قام أيضاً بتجربة دحرجة الكرات على سطح مائل واستنتج منها أن السبب الذي قد يؤدي إلى وصول الأجسام الأثقل للأرض قبل الأجسام الأخف في بعض الأحيان هو احتكاك الهواء في الغلاف الجوي بالجسم.
دور العرب

عرف العرب منذ القرن التاسع للميلاد قوة التثاقل الناشئة عن جذب الأرض للأجسام وأطلقوا عليها آنذاك اسم "القوة الطبيعية". كذلك أدرك علماء العرب و فلاسفتهم أن هذه القوة تتعاظم كلما كبر الجسم، كما في قول ابن سينا في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي في كتابه (الإشارات والتنبيهات)

«القوة في الجسم الأكبر، إذا كانت مشابهة للقوة في الجسم الأصغر حتى لو فصل من الأكبر مثل الأصغر، تشابهت القوتان بالاطلاق، فانها في الجسم الأكبر أقوى وأكثر، إذ فيها من القوة شبيه تلك» – كتاب الإشارات والتنبيهات

و زيادة وقف علماء العرب و المسلمين تماماً الجاذبية الأرضية و يتضح ذلك جلياً في كتاباتهم ، منها ما جاء لسان أبي الريحان البيروني في كتابه (القانون المسعودي) حيث قال:

«الناس على الأرض منتصبوا القامات كاستقامة أقطار الكرة وعليها أيضاً تؤول الأثقال إلى أسفل»

ومنها ما جاء في كتابات الخازني حيث قال

«إن الأجسام الساقطة تنجذب نحو مركز الأرض و إن اختلاف قوة الجذب يرجع إلى المسافة بين الجسم الساقط و هذا المركز» – كتاب ميزان الحكمة وقال أيضا:

«الجسم الثقيل هو الذي يتحرك بقوة ذاتية أبداً إلى مركز العالم، أعني أن الثقل هو الذي له قوة الحركة إلى نقطة المركز» – كتاب ميزان الحكمة

كما شبّه الإدريسي جاذبية الأرض بجذب المغناطيس للحديد، لما قال في كتابه نزهة المشتاق في اختراق الآفاق:

«الأرض جاذبة لما في أبدانها من أثقال بمنزلة حجر المغناطيس الذي يجذب الحديد»

إلا أن اندثار علوم العرب والمسلمين بعد ذلك كانت لها أسباب عدة من أبرزها الشقاقات العربية وعدم تقبل بعض فقهاء الدين لهذه العلوم حتى أن منهم من قاموا بتكفير هؤلاء العلماء خاصة مع رفض كثير من هؤلاء العلماء لفكرة إدراج شؤون القرآن في هذه العلوم.
قانون نيوتن للثقالة

في سنة 1687 نشر عالم الفيزياء و الرياضيات الإنكليزي إسحاق نيوتن نظريته الشهيرة، وهي أن الأجسام تجذب بعضها البعض تبعاً لكتلتها ، وتعتمد قوة الجاذبية على مربع المسافة بين الجسمين المتجاذبين. وبكلماته: "استنتجت من هذا أن القوة التي تُبقي الكواكب في مساراتها متعلقة بتربيع البعد بين مركزيهما. من هنا قارنت القوة التي تمسك القمر في مساره بالقوى على سطح الأرض ووصلت إلى نتيجة قريبة جدا".
نظرية النسبية


في أوائل القرن العشرين وفي بحثين نُشر أولهما في عام 1905 وثانيهما في عام 1915، قام الفيزيائي الشهير ألبرت آينشتاين بتغيير مفهوم الجاذبية. فحسب نظرية نيوتن كانت الجاذبية هي قوة، بينما أثبتت النسبية أن الجاذبية هي مجال. فحسب النسبية ، الجاذبية هي عبارة عن انحناءات في الفراغ تُسببها الكتلة . فكلما كانت كتلة الجسم أكبر كلما انحناء الفضاء حوله أكبر . والأجسام الأقل كتلة سوف تقع في هذا الانحناء الذي صنعه الجسم الأول وبالتالي سيأسرها بجاذبيته. بهذا التفسير الجديد المدهش للجاذبية، وبدمج البعد الزماني الرابع بالأبعاد المكانية الثلاث، أصبحت النسبية واحدة من النظريتين الأكثر شهرة وأهمية في القرن العشرين مع نظرية الكم.

====


/الزخم


لقد تطرقنا إلى موضوع الحركة في الفيزياء وقلنا أن الحركة تنقسم إلى عدة أنواع منها وتطرقنا إلى الحركة المنتظمة بسرعة منتظمة وبخط مستقيم فالحركة المنتظمة بسرحة منتظمة هي الحركة التي تكون ثابتة في إاتجاه واحد...فلو طرأ تغيير على هذه الحرة فعلى سبيل المثال إذا كانت لدينا حركة دفعناها بقوة فسارت بسرعة ثابتة فإذا قمنا بزيادة القوة المؤثرة على الكرة في نفس الاتجاه أو في اتجاه معاكس ؟ نلاحظ تسارع الكرة بسرعة مقدارها (v2) إذا كانت القوة المؤثرة على الكرة في نفس اتجاه حركتها أو توقف الكره عن الحركة إذا كانت القوة في عكس اتجاه الحركة. فمن هذا المنطلق صاغ نيوتن قانونه الأول في الحركة الذي ينص على أن: [c]القانون الأول لنيوتن[/c]

(كل جسم يبقى على حالته السكونية أي السكون أو الحركة المنتظمة بسرعة ثابتة وبخط مستقيم مالم تؤثر عليه قوة أو مجموعة قوى تغير من هذه الحالة.)..... فهذا يعني أن الجسم يبقى ساكنا مالم تؤثر عليه قوة فتحركة أو يبقى متحركة بسرعة منتظمة وبخط مستقيم مالم تؤثر عليه قوة فتغير من سرعته أو من اتجاهه أو من كليهما معا.....

[c]قانون نيوتن الثاني[/c] قانون نيوتن الثاني يعتمد بدرجة أساسة على الممانعة التي يتعرض لها الجسم المتحرك إلتي تتسبب في اغيير سرعته وبالتالي التغير المستمر في التعجل إلى أن يتوقف الجسم عن الحركة..

فينص قانون نيوتن الثاني على: (إذا أثرت قوة(أو محصلة قوى) على جسم بحيث تكسبة سرعة فإن مقدار التسارع الذي يكسبه الجسم يتناسب طرديا مع القوة المؤثرة عليه)..... مثلا: إذا أثرت قوة على جسم مقدارها(F) كتلته (m) فإنها تكسبه تسارع مقداره (g) فمقدار القوة معطى بالعلاقة التالية:

[c]F=m * g[/c]

حيث أن: F:القوة بالنيوتن.

m: الكتلة بالكيلو جرام g: التعجيل الأرضي ومقادره غالبا معلوم وهو(9.8متر/ثانية^) (^ يعني الأس التربيعي).

أما قانون نيوتن الثالث فيتعلق بالفعل ورد الفعل حيث ينص على: ( لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومضاد له في الاتجاه).

أمثلة من الحياة اليومية لهذا القانون:

1- عند وضع ثقل على راحة يدك فان الثقل يؤثر بقوة ضغط إلى الأسفل ويكون رد الفعل لليد إلى أعلى لكي يساوي الفعل الواقع عليها.. 2- حركة القذيفة الصاروخية أو الصاروخ أو الرصاصة من البندقية حيث تكون حركة المواد النفاثة في عكس اتجاه المقذوف..... 3- الفرامل في السيارة.....

==


الطاقة

< دليل دراسة الفيزياءاذهب إلى التنقلاذهب إلى البحث


الطاقـة تُعرَّف في الفيزياء بأنها القدرة على أداء شغل. فمثلاً زيادة سرعة سيارة أو رفع حجر يتطلب شغلاً. وتقاس الطاقة والشغل بالوحدات نفسها. ويخلط الناس كثيرًا بين الطاقة والقدرة والقوة. فالقدرة هي معدّل بذل الشغل. والقوة هي الدفع أو الجذب المبذول على الجسم. وتؤدي القوة شغلاً طالما أنها تحرّك الجسم، ويمكن تعيين كمية الشغل بشدة القوة المستخدمة والمسافة التي يتحركها الجسم. والطاقة التي تقترِن بالحركة تُسمّى الطاقة الميكانيكية

أشكال الطاقة

الطفلة الموجودة على الأرجوحة توضح كيف تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية وبالعكس. في الرسم إلى اليمين نرى أن الطفلة هي في وضع الحد الأقصى للطاقة الكامنة، ولكن دون طاقة حركية في الوضع (ب). وفي الرسم إلى اليسار فإن الجاذبية تؤرجحها إلى أسفل من الوضع (ب) وفي الوضع (ج) لا توجد للطفلة طاقة كامنة وإنما أقصى طاقة حركية هي التي تؤرجحها إلى النقطة (د). الطاقة إحدى المفاهيم الأساسية في الفيزياء، وكذلك الكتلة. وتوجد الطاقة في عِدّة أشكال. وكل شكل من أشكال الطاقة يمكن أن يتحوّل إلى آخر، في عملية تُسمّى تحوُّل الطاقة. فمثلاً الطاقة الحرارية التي نشعر بها قادمة من النار تصلنا في صورة إشعاع. والأجسام القريبة من النار تسخَنُ بوساطة الأشعة تحت الحمراء، وهي إحدى أشكال الأشعة الكهرومغنطيسية. وهذه الأجسام تكتسب الطاقة في شكل حرارة. والضوء أيضاً موجات كهرومغنطيسية، ولهذا فهو أحد أشكال الطاقة. وهناك أشكال أخرى من الطاقة مثل الطاقة الكيميائية والطاقة النووية والطاقة الكهربائية والكتلة.

والحياة الإنسانية كلُّها تعتمد على الطاقة التي نستقبلها من الشّمس على هيئة إشعاعات. فالأشعاعات الشمسية تحت الحمراء تدفئ الأرض وأشعتها الضوئية تعطي النبات الطاقة اللازمة لنموه. والنباتات تختزن الطاقة الشمسية في شكل طاقة كيميائية في عملية التركيب الضوئي والمواد الغذائية التي يكونها النبات هي الغذاء الذي تعتمد عليه جميع الكائنات الحية. وتستخدم الحيوانات والكائنات الحية الأخرى الطاقة الناتجة من الغذاء لدفع العمليات الجسمية وتحريك العضلات. وتختزن طاقة الشمس أيضاً في شكل طاقة كيميائية في الزيت والغازات والفحم الحجري. وقد نتجت هذه الأنواع من الوقود الأحفوري عن تآكل النباتات والكائنات الحية التي عاشت منذ ملايين السنين. ونحن نحرق هذا الوقود لاستخلاص الطاقة منه. ويحوّل الاحتراق الطاقة الكيميائية في الوقود إلى حرارة. والحرارة بالتالي يمكن أن تُحوَّل إلى طاقة ميكانيكية. فاحتراق الفحم الحجري مثلاً يمكن أن يُدير العنفات (التوربينات) البخارية التي تنتج الكهرباء في محطات توليد الطاقة الكهربائية. وفي هذه المحطات تتحول الطاقة الكيميائية في الفحم الحجري إلى طاقة حرارية تتحوّل بدورها إلى طاقة ميكانيكية. وتتحول الطاقة الميكانيكية في العنفات بوساطة المولدات إلى طاقة كهربائية.

والطاقة النووية شكل آخر من أشكال الطاقة، وتُختزن في نَوَى الذرات. وتنتج التفاعلات النووية، مثل الانشطار والاندماج طاقة في شكل حرارة وإشعاع. وتُنتج التفاعُلات الانشطارية الحرارة في المفاعلات النووية، وتولد التفاعلات الاندماجية حرارة شديدة في باطن الشمس. وفي الطبقات الخارجية للشمس تتحول الحرارة إلى الإشعاع الذي ينبعث من الشمس في كافة الاتجاهات، ونحن نستقبل جزءًا ضئيلاً فقط من هذا الإشعاع. وفي التفاعلات الانشطارية والاندماجية، تكون كتلة المواد الناتجة من التفاعل أقلّ بقليل من كتلتها قبل التفاعل، ولذا فإن جزءًا صغيراً من المادة يكون قد تحول إلى طاقة. وقد استنتج العلماء أنّ المادة والطاقة متكافئتان. وجميع العمليات محكومة بالتغيُّرات التي تحدث في الطاقة من شكل إلى آخر. الطاقة الكامنة والطاقة الحركية الطاقة الميكانيكية هي الطاقة الناتجة عن الحركة، أي بسبب تأثير القوة على الأجسام. والطاقة الحركية هي الطاقة التي يتمتع بها الجسم لأنه يتحرك. وتتناسب طاقة حركة الجسم طردياً مع كتلته ومربع سرعته. ولهذا، فإنّ للقطار الذي يتحرّك بسرعة 80 كم في الساعة طاقة تعادل أربعة أمثال طاقة قطار آخر يتحرّك بسرعة 40كم في الساعة. والقطار الساكن ليس له طاقة حركة. فكل طاقة الحركة التي اكتسبها أثناء حركته قد تحولت إلى حرارة، تولدت عن الاحتكاك في المكابح التي أوقفت القطار.

الطاقة الكامنة هي الطاقة الموجودة في الجسم بسبب وضعه أو حالته. وهي تمثل الشغل الذي بُذِل فعلاً، وتسمّى أحياناً الطاقة المختزنة. فإذا رفعنا صندوقاً من الأرض إلى منضدة، فإن طاقة وضع الجسم سوف تزداد بمقدار كمية الشغل اللازمة لرفعه إلى منضدة. ويمكن تحويل الطاقة الكامنة إلى أشكال أخرى من الطاقة. فإذا ما دفعنا الصندوق من فوق المنضدة فسوف يبدأ في السقوط وتتحول طاقته الكامنة إلى طاقة حركية. وعندما يصطدم الصندوق بالأرض يحدث اهتزازات على الأرض والهواء المحيط بها. وتسخن هذه الاهتزازات الأرض والهواء، وبهذا تكون الطاقة الحركية للجسم قد تحوّلت إلى طاقة حرارية.

الطاقة الكيميائية. أحد أشكال الطاقة الكامنة. فالجزيئات يمكن أن تخزّن الطاقة نتيجة لطاقة وضع الذرات التي تنشأ عن تأثير القوى بين الذرات في الجزيئات. وأثناء التفاعلات الكيميائية تأخذ الذرات في الجزيئات مواقع مختلفة، وتحدث تغيرات في الطاقات الكامنة لهذه الذرات. وإذا قلت الطاقة الكامنة فإن التفاعل ينتج طاقة تَظهر على شكل حرارة.

بقاء الطاقة

الإشعاع الشمسي يتحول إلى حرارة.

الطاقة الميكانيكية الناتجة عن دوران المراوح تتحول إلى طاقة كهربائية. لاحظنا أنّه خلال زمن سقوط الصندوق من المنضدة قلت طاقته الكامنة، بينما زادت طاقته الحركية. ولكن يظل مجموع الطاقتين ثابتاً أثناء السقوط. ويعبّر العلماء عن ذلك بقانون ينص على أنّ الطاقة تظلّ باقية. ولا ينطبق قانون بقاء الطاقة على حالة الصندوق الساقط فقط، ولكنه ينطبق على حالة الكون كلّه. وينص هذا القانون على أن الطاقة الكلية للكون ذات قيمة ثابتة دائمًا.

ويُمكن أن يُعدّ البندول مثالاً لكيفية تحوُّل الطاقة من شكل إلى آخر بينما تظلّ الطاقة الكلية ثابتة. فعندما يصل البندول إلى نهاية اهتزازاته تكون له طاقة حركية فقط. وتتحوّل هذه الطاقة إلى طاقة كامنة عندما يصل البندول مرة أخرى إلى أعلى نقطة في اهتزازاته.وسوف يستمر البندول في الاهتزاز طالما لا يوجد هناك احتكاك أو مقاومة من الهواء. ولكن الطاقة التي تستخدم في التغلب على مثل هذا الاحتكاك لا تُفقد، وإنما تتحول إلى حرارة، ونحن نعلم الآن أن المادة والطاقة ترتبطان ارتباطاً وثيقاً. ولذا فإن قانون بقاء الطاقة يشمل المادة أيضاً. فالطاقة لا تفنى ولا تأتي من العدم، ولكنها يمكن أن تنشأ من المادة وتتحوّل إليها. فهي مثلاً قد تتحول إلى مادة في معجّلات الجسيمات عند ظهور جُسيمات جديدة أثناء تصادم الجسيمات المعجَّلة عند سرعات فائقة. انظر : ط= ك ث2؛ الكتلة.

قياس الطاقة. تقاس الطاقة في النظام المتري بالجول. والجول الواحد هو كمية الشغل المبذول لتحريك جسم مسافة متر واحد ضد مقاومة قوة مقدارها نيوتن واحد. وتقاس الطاقة الكامنة للجاذبية بحاصل ضرب وزن الجسم في المسافة الرأسية التي يُمكن تحريكها أثناء سقوطه حتى يصل إلى حالة السُّكون. وتُقاس الطاقة الحركية بالعلاقة : الطاقة الحركية = ½ ك ع²، حيث ك هي كتلة الجسم، وع² هي مربع سرعته. والقدرة هي معدل أداء الشغل، ووحدتها الواط. وتساوي قدرة الآلة واط واحد إذا كانت تنتج جولا واحداً في كل ثانية.
تحيات اخوكم هيثم صلاح الدبعي الجابري 

================