القوة والحركة – الجلسة 7

تخيل أن لديك قطعة من الخيط. إذا قمت بسحب طرفي الخيط في اتجاهين متعاكسين، فأنت تطبق عليه القوة. سوف يقاتل الخيط ويحاول البقاء قطعة واحدة. القوة الموجودة داخل الخيط والتي تحاول سحبه للخلف ومنعه من الانقطاع تسمى الشد.

عندما تجلس على الأرجوحة، يتم شد الحبال على الجانبين بإحكام. هذا لأنهم يشعرون بالتوتر. الحبال تحاول أن تمسك بك. إنهم يقاومون قوة gravity. ولهذا السبب يمكنك التأرجح ذهابًا وإيابًا بأمان دون السقوط.

عندما تقوم بتعليق الملابس المبللة على حبل لتجف، فإن الحبل يتدلى قليلاً تحت وطأة الوزن. ومع ذلك، فإنه عادة لا ينكسر. ذلك لأن الخط به توتر يبقيه متماسكا. هذه القوة الشدّية توازن قوة سحب الملابس بفعل gravity.

تخيل أن لديك شريط مطاطي. امسك طرفًا واحدًا من المطاط في كل يد. عندما تسحب طرفي الشريط المطاطي بعيدًا عن بعضهما البعض، فإنك تقوم بتمديده. يؤدي هذا التمدد إلى خلق توتر في الشريط المطاطي. وتخيل ماذا يحدث عندما تطلق نهايات الشريط المطاطي؟. إن التوتر المخزن في الشريط المطاطي يجعله يعود بسرعة إلى شكله الأصلي.

عندما ترمي لعبة اليويو إلى الأسفل، فإنها تدور ثم تعود إلى يدك. ولكن كيف يحدث هذا؟. عندما ترمي لعبة اليويو لأسفل، تبدأ في فك الخيط. تدور لعبة اليويو أثناء نزولها. يقوم اليويو الدوار بسحب الخيط بقوة، مما يخلق التوتر. عندما يصل اليويو إلى نهاية الخيط، يكون التوتر في الخيط في أعلى مستوياته. يريد الخيط أن يسحب نفسه إلى مكانه مرة أخرى. قوة الشد تدفع الخيط إلى الخلف على بكرة اليويو. وأخيرًا يعود إلى يدك.

والآن دعونا نتحدث عن ظاهرة أخرى مثيرة للاهتمام وهي التوتر. هل سبق لك أن لعبت بالبالون في حفل عيد ميلاد؟. بالطبع لديك. لكن هل لاحظت يومًا حدوث شيء غريب بعد فرك البالون على شعرك؟. دعونا نجري تجربة صغيرة. خذ بالونًا وافركه على شعرك. بعد ذلك، قم بتقريب البالون ببطء من بعض القطع الصغيرة من الورق. هل يمكنك أن تقول ماذا سيحدث؟. تبدأ الورقة بالتحرك نحو البالون وكأنها سحر. ولكن هل هذا سحر حقا؟. لا، إنه شيء أكثر إثارة للاهتمام. يحدث هذا بسبب القوة الكهروستاتيكية.

دعونا نفهم القوة الكهروستاتيكية. كل ما يحيط بنا يتكون من أشياء صغيرة جدًا تسمى الذرات. بعض أجزاء الذرات لها شحنة موجبة، وبعضها لها شحنة سالبة. تخيل أن الشحنات الموجبة والشحنات السالبة تشبه طرفي المغناطيس المتقابلين. الشحنات الإيجابية تجذب الشحنات السلبية. الشحنات الموجبة تتنافر مع الشحنات الموجبة الأخرى. والشيء نفسه ينطبق على الشحنات السلبية. الشحنات السالبة تتنافر مع الشحنات السالبة الأخرى.

القوة الكهروستاتيكية هي الدفع أو السحب الذي يحدث بين هذه الشحنات. تسمى القوة الجاذبة بين الشحنات الموجبة والسالبة بالقوة الكهروستاتيكية. تسمى القوة التنافرية بين شحنتين متشابهتين أيضًا بالقوة الكهروستاتيكية.

عندما تقوم بفرك البالون على شعرك، تنتقل بعض الشحنات السالبة الصغيرة من شعرك إلى البالون. تنتقل هذه الشحنات من الشعر إلى البالون بسبب قوة الاحتكاك. الآن، أصبح البالون يحمل شحنات سلبية إضافية. يريد العثور على بعض الشحنات الإيجابية لجذبها.

الورقة تحتوي على بعض الشحنات الإيجابية. الشحنات السالبة في البالون تجذب الشحنات الموجبة على الورق. ونتيجة لذلك، يسحب البالون الورقة نحوه. يمكننا القول أن قوة الجذب الكهروستاتيكية موجودة بين البالون والورق.

تخيل أنك تستعد في الصباح. لقد انتهيت من تمشيط شعرك الجاف بمشط بلاستيكي. بعد تمشيط شعرك، أصبح للمشط الآن قوة خاصة. لقد جمع بعض الشحنات السلبية الصغيرة من شعرك.

الآن قم بفتح الصنبور بحيث يتدفق منه تيار رقيق من الماء. خذ المشط الذي استخدمته لشعرك. قم بتقريب المشط ببطء من مجرى الماء دون لمسه فعليًا. سوف ترى شيئا مذهلا. يبدأ الماء بالانحناء نحو المشط. هل يمكنك أن تقول لماذا ينحني الماء باتجاه المشط؟.

ما يحدث هنا هو مثال آخر على القوة الكهروستاتيكية في العمل. عندما تقوم بتمشيط شعرك، يقوم المشط بجمع تلك الشحنات السالبة من شعرك. الآن أصبح المشط يحمل هذه الشحنات السلبية الإضافية. الماء لديه بعض الشحنات الإيجابية أيضاً. الشحنات السالبة للمشط تجذب الشحنات الموجبة في الماء نحوه. يؤدي هذا إلى انحناء الماء واتباع المشط أثناء تحريكه.

لقد تحدثنا عن القوة الكهروستاتيكية الناتجة عن جذب الشحنات المعاكسة. القوة الكهروستاتيكية هي أيضًا نتيجة للتنافر بين الشحنات المتشابهة. تخيل أن لديك بالونين. تفركهما على شعرك. من خلال فركهما على شعرك، تقوم كلتا البالونتين بجمع الشحنات السلبية الإضافية من الشعر.

الآن، حاول تقريب البالونين من بعضهما البعض. بدلاً من الالتصاق ببعضهم البعض، فإنهم سوف يدفعون بعضهم البعض بعيدًا. يحدث هذا لأن كلا البالونين يحملان الآن شحنات سلبية إضافية من شعرك. تذكر أن الرسوم المتشابهة لا تريد أن تكون قريبة من بعضها البعض. إنهم يريدون أن يبتعدوا عن بعضهم البعض، مثل قطبي المغناطيس المتشابهين. وهذا يوضح أن التنافر بين شحنتين متشابهتين هو أيضًا قوة كهروستاتيكية.