المستقبل

  البندول البسيط   هو نظام ميكانيكي يتكون من كتلة معلقة بخيط أو قضيب صلب. يتأرجح البندول ذهابًا وإيابًا حول نقطة محورية ، وتسمى هذه الحركة بالتذبذب. يمكن وصف حركة البندول البسيط بواسطة معادلة: T = 2π √ (l / g) حيث: T هي الفترة ، وهي الوقت الذي يستغرقه البندول لإكمال دورة واحدة. l هو طول البندول ، وهو المسافة من نقطة التعليق إلى الكتلة. g هي تسارع الجاذبية الأرضية ، وهي القوة التي تجذب الأشياء نحو مركز الأرض. العوامل المؤثرة على حركة البندول البسيط: طول الخيط: كلما زاد طول الخيط، زاد الزمن الدوري. تسارع الجاذبية الأرضية: كلما زاد تسارع الجاذبية، قل الزمن الدوري. كتلة الجسم المعلق: لا تؤثر كتلة الجسم المعلق على الزمن الدوري. خصائص البندول البسيط: لا يوجد احتكاك. تتمركز كتلة البندول في نقطة. تُهمل كتلة الخيط. يمكن ملاحظة أن فترة البندول لا تعتمد على كتلة الكتلة. هذا يعني أن بندولين بنفس الطول يتأرجحان بنفس السرعة ، بغض النظر عن مدى ثقلها. ملاحظات: تُستخدم هذه المعادلة فقط عندما يكون البندول البسيط مثاليًا، أي عندما لا يوجد احتكاك، وتتمركز كتلة البندول في نقطة، وتُهمل كتلة الخي...

  التردد الموجي( Frequency) هو عدد مرات تكرار الموجة في ثانية واحدة. يقاس بالهرتز (Hz). طول الموجة هو المسافة بين ذروتين متتاليتين للموجة. يقاس بالوحدات مثل الأمتار أو السنتيمترات أو الإنش. العلاقة بين التردد الموجي وطول الموجة هي: f = v / λ حيث: f هو التردد الموجي (بالهرتز) v هي سرعة الموجة (بالمتر في الثانية) λ هو الطول الموجي (بالمتر) فيما يلي بعض الأمثلة على التردد الموجي وطول الموجة: ضوء : تردد ضوء المرئي يتراوح بين 400 و 700 نانومتر (10 ^ -9 متر). صوت : تردد الصوت يتراوح بين 20 هرتز و 20000 هرتز. موجات الراديو : تردد موجات الراديو يتراوح بين 3 كيلو هرتز و 300 جيجاهرتز. الأشعة السينية : تردد الأشعة السينية يتراوح بين 30 بيتا هرتز و 30 إكسا هرتز. يمكن استخدام التردد الموجي وطول الموجة لقياس خصائص الموجات. على سبيل المثال، يمكن استخدامها لقياس سرعة الموجة أو طاقتها.

 تصدر أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أصواتًا مزعجة لأسباب رئيسية تتعلق بكيفية عملها : 1. المجال المغناطيسي القوي: تُصدر أجهزة الرنين المغناطيسي مجالًا مغناطيسيًا قويًا لإنشاء صور للأعضاء والأنسجة الداخلية للجسم. تتفاعل certain molecules في الجسم، مثل الماء، مع هذا المجال، مما ينتج عنه اهتزازها وإصدار أصوات نقر أو طنين. 2. موجات الراديو: تُستخدم موجات الراديو مع المجال المغناطيسي لتنشيط ذرات الهيدروجين في الجسم. عندما تسترخي هذه الذرات، تُطلق طاقة على شكل موجات راديو، تُترجمها الجهاز إلى صور. تُصدر هذه العملية أيضًا أصواتًا نقرية أو طنينية. 3. التدرج في شدة المجال المغناطيسي: أثناء الفحص، يتم تغيير شدة المجال المغناطيسي تدريجيًا. يُسبب ذلك تمدد وانكماش بعض المواد في الجهاز، مما ينتج عنه أصوات طقطقة أو طحن. 4. حركة المريض: قد تُصدر حركة المريض داخل الجهاز، مثل التنفس أو النبض، أصواتًا إضافية. أنواع الأصوات: نقر: أصوات قصيرة ومتكررة، تشبه نقر الأظافر على الطاولة. طنين: أصوات مستمرة ذات نغمة عالية. طقطقة: أصوات قصيرة حادة، تشبه صوت فرقعة رقائق البطاطس. طحن: أصوات مستمرة ذا...

  الحث الكهرومغناطيسي: ظاهرة أساسية وراء توليد الكهرباء تعريف: يُعرّف الحث الكهرومغناطيسي بأنه ظاهرة فيزيائية تُنتج تيارًا كهربائيًا في موصل كهربائي عندما يتعرض لتغير في المجال المغناطيسي. بمعنى آخر، عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي عبر موصل، يتم توليد قوة دافعة كهربائية (emf) في ذلك الموصل، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي. اكتشافه: يرجع الفضل إلى العالم الإنجليزي مايكل فاراداي في اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي عام 1831. شرح الظاهرة: لتوضيح كيفية حدوث الحث الكهرومغناطيسي، إليك بعض الأمثلة: تحريك مغناطيس داخل ملف: تخيل وجود قضيب مغناطيسي داخل ملف من الأسلاك. عند سحب المغناطيس للخارج من الملف، أو إدخاله إليه، يتغير تدفق المجال المغناطيسي عبر الملف. يؤدي هذا التغير إلى توليد emf في الملف، مما ينتج عنه تدفق تيار كهربائي. دوران ملف داخل مجال مغناطيسي: يمكن أيضًا توليد تيار كهربائي عن طريق تدوير ملف من الأسلاك داخل مجال مغناطيسي ثابت. يؤدي دوران الملف إلى تغيير اتجاه المجال المغناطيسي عبر الملف بشكل دوري، مما ينتج عنه emf متناوب، وبالتالي تيار كهربائي متناوب. تطبيقات الحث الكهروم...

قوانين نيوتن للحركة :   قانون نيوتن الأول :  مبدأ القصور الذاتي: ينص هذا القانون على أن الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يبقى متحركًا في خط مستقيم وبسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. بمعنى آخر: يقاوم الجسم أي تغيير في حالته الحركية، سواء كان ساكنًا أو متحركًا.   أمثلة : عندما تقف في حافلة ثم تتسارع فجأة إلى الأمام، تميل إلى السقوط للخلف لأن جسمك يقاوم التغيير في سرعته. عندما ترمي كرة في الهواء، فإنها تتحرك لأعلى ثم تسقط للأسفل بسبب تأثير الجاذبية.   قانون نيوتن الثاني:  قانون التسارع: ينص هذا القانون على أن تسارع الجسم يتناسب طرديًا مع القوة المحصلة المؤثرة عليه، ويتناسب عكسًا مع كتلته. معادلة القانون: F = ma، حيث: F هي القوة المحصلة (نيوتن) m هي كتلة الجسم (كجم) a هو تسارع الجسم (م/ث^2) بمعنى آخر: كلما زادت القوة المؤثرة على الجسم، زاد تسارعه. وكلما زادت كتلة الجسم، قل تسارعه.  أمثلة : عندما تدفع عربة تسوق، فإنها تتسارع إلى الأمام كلما زادت القوة التي تدفعها بها. عندما تسقط كرة على الأرض، فإنها تتسارع إلى الأسفل بسبب تأثير الجاذبية.  قانو...

من الشائع جدًا استخدام الكلمتين الوزن والكتلة كأنّهما مصطلح واحد دون التدقيق بالاستخدام الصحيح والمُناسب لكل كلمة، لكن في الواقع لكل كلمة معنى مُختلف تمامًا عن الأُخرى فعندما  نسأل الشخص "كم وزنك" هذا يعني أننا نسأل عن الخصائص الكمية لجسمنا، دون التفكير حقًا بوجود عوامل أخرى يمكن أن تدخل ضمن هذا التعريف. لذلك لكي لا يتم الخلط بين المفهومين، دعونا نتعرف لماذا لا يمكن أن تكون الكتلة نفسها الوزن. الكتلة الكتلة أو كتلة الجسم هي مقدار ما يحتويه الجسم من مادة  .  وهي مقدار ثابت لا يتغير مهما كان موقع الجسم، فكتلة الجسم في القطب الشمال للأرض هي نفسها كتلة الجسم عند خط الاستواء وهي نفسها على سطح القمر أو المريخ أو أي موقع. يُعبر عن قياس الكتلة بالكيلو غرام، وهو وحدة قياس الكتلة المعترف بها دوليًا، بالإضافة لوحدات أخرى لقياس الكتلة مثل: الجرام، والمليجرام، والطن، والأوقية، والرطل، ويرمز للكتلة برمز (m).   الوزن  الوزن يعرف على أنه قوة جذب الأرض للجسم، ويعتمد على عاملين هما كتلة الجسم وقوة جذب الأرض للجسم. يرمز للوزن برمز (w)، وهي إحدى المتغيرات الطبيعية، إذ تتغير بمدى ار...

الطرق الفيزيائية يتم تحضيرها ابتداءً من الحالة البخارية للمادة بتسخين المادة أو بقذفها بحزمة من الإلكترونات أو حلها حرارياً باستخدام أشعة الليزر، ثمّ يتم تبريد البخار من خلال صدمه بغاز محايد ليصبح أكثر إشباعاً وبعد ذلك يتم وضعه على سطح بارد بسرعة لتجنب حدوث بناء بلوري، ثمّ يتم تحضير مواد النانو باستخدام الموجات أو باستخدام الليزر أو عن طريق PVD أو Epitaxie. الطرق الكيمائية التفاعلات في الحالة البخارية: يدخل بخار المادة المراد تحضيرها في مفاعل CVD، ثمّ تمتزج جزيئات المادة على سطح أساس بدرجة حرارة معينة وتتفاعل مع غازات أخرى لتكوين شريط صلب على سطح الأساس، وتستخدم هذه الطريقة لتحضير مواد النانو مثل كميمات أشباه النوافل. التفاعلات في وسط سائل: يعتبر الماء أو السوائل العضوية الأكثر استخداماً، ويتم تحضير مواد النانو من خلال تغيير شروط التوازن الكيميائي فيزيائي من خلال تفاعلات الترسيب الكيميائي المزدوج أو التحليل بالماء للحصول على جزيئات كروية يمكن التحكم بأبعادها، أو من خلال استخدام تقنيات sol gel باستخدام محاليل غروية على درجات حرارة منخفضة . الطرق الميكانيكية التركيب الميكانيكي...

العالم المسلم ابن الهيثم هو أول من تحدث عن كيفية إبصار الأشياء وهو من اخترع الكمرة للتصوير والكمرة أخذت من (القُمرة) وهي الغرفة المعتمة التي استخدمها ابن الهيثم للتصوير ، وبين ابن الهيثم أن الرؤيا تتم بسبب مقدار الضوء المنعكس أو الصادر من الأشياء على العين ، وعلى هذه النظرية بنى العلماء فكرة اختراع جهاز يقوم باستقطاب مقدار أكبر من الضوء الصادر من النجوم البعيدة أو المنعكسة من الكواكب السابحة في هذا الكون … فكان جهازا سموه (التلسكوب). هذا وكان أول من اخترع آلة الرصد الفلكي هو العالم المسلم أبو حامد الاسطرلابي وكان ذلك سنة 990هـ. إن صنع تلسكوب يعتبر خبرة غير عادية و مفيدة أول فائدة لك هي الإستمتاع بصنع شئ و الفائدة الثانية هي الإشتراك في متعة إستخدام ما صنعته في إستكشاف الكون و يضاف إلى ذلك توفير بعض المال و تعلم شئ عن التلسكوبات و صنع الأشياء. صنع و تركيب منظار فلكي بسيط يجب أولاً أن تعلم  أن هناك نوعان من التلسكوبات البصرية، تلسكوب بصري كاسر و تلسكوب بصري عاكس، والفرق بين الاثنين أن التلسكوب الكاسر تستخدم فيه عدستان ، عدسة أمامية تسمى العدسة الشيئية و هي التي تقوم بتجميع الضوء ا...

يمضي ملايين الرجال والنساء حول العالم ساعات لا تحصى لنزع الشعر غير المرغوب فيه ويتشتمل ذلك على الحلاقة ، الشمع ، الوسائل الكيميائية ، الملقاط وهناك وسيلة شبه دائمة (التحليل الكهربائي) تقوم بحرق وتدمير بصيلة الشعر ولكنها تستغرق قتاً طويلاً وفي بعض الأحيان مؤلمة. إن إزالة الشعر بأشعة الليزر وسيلة علاجية واعدة . حيث يقوم شعاع الليزر بإرسال حزمة من الطاقة الى جزر الشعرة الملون حيث تقوم البصيلة بإمتصاص هذه الأشعة مما يدمرها ويوقف نمو الشعرة. ويناسب الليزر أي منطقة من الجسم تعاني من الشعر الزائد . وبما أن الليزر يعالج أكثر من بصيلة في نفس الوقت فقد أصبحت معالجة المساحات الواسعة من الجسم كالظهر ، الأذرع ، والأرجل مسألة سهلة مثلها مثل المنطقة فوق الشفة أو الوجه. ومع أن إزالة الشعر بأشعة الليزر أصبحت شائعة ومقبولة طبياً فإن النتائج يمكن أن تختلف بإختلاف الأشخاص إعتماداً على مستوى الهرمونات ونوع وعدد بصيلات الشعر . إضافة الى ذلك فإن الشعر الطبيعي يمر بمراحل نمو ثلاثة : مرحلة الـ Anagen أو النمو ، مرحلة الـ Telogen أو البيانات ، ومرحلة الـ Catagen وهي المرحلة الإنتقالية . فخلال مرحلة الـ A...

يمكن  بث المعلومات عن طريق أشعة الليزر بتحويل هذه المعلومات إلى نبضات كهربية تعبر عنها تماماً، ثم يتم توجيهها إلى جهاز الليزر، فيصدر أشعة تتحول وتتطابق مع النبضات الكهربية، وتساويها، أيضاً، في الشدة، أي أن المعلومات قد تحولت إلى أشعة ليزر معدلة modulated يمكنها أن تطلق ومضاتها عبر الألياف البصرية.وعند المستقبل هناك أجهزة استقبال خاصة تحول أشعة الليزر إلى معلومات مرة أخرى، وهكذا يمكن لأشعة الليزر نقل المعلومات من مكان إلى آخر، وهناك نوعان من قنوات الاتصال بين طرفي الاتصالات الضوئية، أولهما القنوات الموجهة، وهي عبارة عن ألياف بصرية ينتقل الضوء بداخلها من المرسل إلى المستقبل.والنوع الثاني هو القنوات غير الموجهة، وتكون عبر الفضاء، وتتأثر بالعوامل الجوية، مثل الأمطار وقطرات الندى والغبار، واختلاف الكثافة بين طبقات الجو، وكذلك درجة التأين  في كل طبقة. كما تتأثر بالضوضاء الناتجة من الإشعاعات الضوئية الطبيعية والدوامات الهوائية. وكان للجمع بين الألياف البصرية والليزر أثر عظيم على الاتصالات. فمنذ عام 1880م استخدم ألكسندر جراهام بيل شعاع ضوء عادي لنقل صوته عبر الغرفة. واليوم، تستخدم ...

إن أقصى شدة إضاءة تتحملها عين الإنسان دون أن تصاب بأضرار تبلغ حوالي 5 ميكروجول على السنتيمتر المربع. ولما كانت الطاقة التي تتعرض لها عين الإنسان تقل كلما ابتعد عن مصدر أشعة الليزر، فإن مسافة الأمان هي أقل مسافة بين العين وجهاز الليزر، بحيث إذا تعرضت العين لنبضة ليزر مباشرة فلا تصاب بضرر. وتختلف هذه المسافة حسب العوامل الآتية: 1. حالة الجو. 2. أجهزة التكبير الضوئية المستخدمة في أجهزة الرؤية. 3. الانعكاسات الضارة. 4. درجة تركيز شعاع الليزر. 5. نوع مادة الليزر. 6. نوع شعاع الليزر، نبضي أو مستمر. ولتوضيح خطورة الليزر، فإن مقدرات المسافة التي تستخدم الياج لها قدرة أكبر من 1ميجاووات، ومن ثم، فإن أقل مسافة للتعرض المباشر لمصدر ليزر الياج تكون حوالي 500متر، بينما مقدرات المسافة التي تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون تصل مسافة الأمان بالنسبة لها إلى حوالي 2 ـ 3 سنتيمترات. أي أنها في الواقع مأمونة تماما الوقاية من أشعة الليزر يمكن تحقيق الوقاية من أشعة الليزر بثلاث طرق رئيسية وهي: 1. استخدام المرشحات Filters الامتصاصية وفيها يمكن امتصاص الضوء باستخدام صبغات ملونة، توضع بداخل المواد ال...

الفيزياء يعرّف علم الفيزياء بأنه العلم الذي يبحث في حركة المادة وطاقتها وظواهرها الطبيعيّة، وما يؤثر فيها، ووضع القوانين التي تفسر كل الظروف المحيطة بالمادة، وهو أحد أقدم العلوم وأهمها، كونه يفسر الكثير من الظروف المحيطة بالإنسان وتحركاته مما ساعده على الإنتاج والتطور أهميّة علم الفيزياء؟ يمكن القول أنّ سبب التقدّم الكبير الذي شهدته الحضارة الإنسانيّة في القرون الأخيرة يرجع بشكل أو بآخر إلى علم الفيزياء، خاصّة بعد إيجاد قوانين الحركة للعالم إسحاق نيوتن، وبعد اكتشاف المبادئ التي بُنيت عليها العديد من الأجهزة التي لم يعد الإنسان قادراً على الاستغناء عنها كوسائل الاتصالات،والأجهزة الطبية التي استطاعت إنقاذ العديد من أرواح البشر الذين يعانون من مختلف الأمراض.من العلوم التي تتقاطع بشكل كبير جداً مع علم الفيزياء -بحيث يشكلان معاً توأمةً رائعةً- هو علم الرياضيات، والذي يُعتبر سببَ تحويل معظم الظواهر الطبيعية وسلوكاتها المختلفة إلى معادلات وصِيَغ رياضية هامَّة تخدم حاجة الإنسان إلى التنبؤ بهذه الظواهر، وبذلك يُستنتج أنَّ الرياضيات والفيزياء لا يمكن أن ينفصلا أبداً.يتفرّع علم الفيزياء إلى ...

عندما يجري تحفيز جهاز الليزر بوساطة الكهرباء ترتفع طاقة ذراتها من المستوى الادنى إلى المستوى الاعلى ،وتعاود الانخفاض إلى مستوى الطاقة الادنى مرورا بالمستوى الأوسط نتيجة عدم استقرار الجسيمات الواقعة في مسار الطاقة ، عندها تنبعث الفوتونات التي تعطي رنينا في جهاز الليزر وتخرج من الجهاز بطاقة كبيرة وصلت اقصى ما وصلت اليه 1700 مليون ميجاواط ويتم التفاعل في ثلاثة على عشرة ملايين ثانية وضغطها مليون وخمسين الف كيلو جرام على السنتيمتر المربع ودرجة الحرارة بين 100-200 الف درجة . ويأمل العلماء بإستعمال تلك الطريقة في التوصل إلىالإندماج النووي للعناصر الخفيفة مثل الهيدروجين الثقيل و التريتيوم و الليثيوم بغرض إنتاج الكافة الكهربائية . وتستخدم أنواع من أجهزة الليزر كالموصوفة أعلاه ولكن تعمل بطاقات أقل ، تصل حرارتها إلى بين 1000 و 1800 درجة مئوية في الصناعة في قطع ألواح الصلب ، قد يصل سمك اللوح منها 3 سنتيمتر . وميزتها أنها تقطع بدقة متناهية حيث يُوجه جهاز الليزر بوساطة الحاسوب . ومن استخدامات الليزر لحام المواد الصلبة والنشطة والمواد التي تتمتع بدرجة انصهار عالية مع امتيازها بدقة التصنيع بسبب...

يتكون الليزر شبه الموصل: من بلورة من مادة شبه موصلة يتم تطعيمها بعناصر مانحة وأخرى مستقبلة لتصبح على شكل وصلة موجب_سالب (PN junction) أي ثنائي (diode) ولذلك يغلب على اسمه ثنائي الليزر (laser diode). ويتم صقل وجهين متعامدين من أوجه البلورة للحصول على التغذية الخلفية وأما عملية الضخ فتتم من خلال تمرير تيار في هذه الوصلة وإذا ما تجاوزت قيمة التيار قيمة حدية (threshold) فإن الثنائي يبدأ بتوليد ضوء الليزر. ولكي يعمل الليزر يحتاج أن يكون سمك المادة الفعالة ضئيل جدا تقاس بالميكرومترات وذلك للحصول على كثافة تيار عالية جدا قد تصل لعشرات الآلاف أمبير للسنتيمتر المربع. إن هذا السمك الضئيل للطبقة الفعالة يعطي عرض شعاع دقيق جدا عند خروجه من الليزر مما يزيد من زاوية انفراج الشعاع كما شرحنا سابقا ولهذا يتطلب استخدام عدسات للحصول على شعاع بزاوية انفراج صغيرة. ولا تستخدم المواد شبه الموصلة الأساسية وهي السيليكون والجرمانيوم في هذه الليزرات لعدم تحقيقها لكامل شروط عمل الليزر بل يتم استخدام مواد شبه موصلة مركبة من عناصر العامود الثالث والخامس في الجدول الدوري ويمكن الحصول على مدى واسع من الترددات ...