المستقبل

رحلة عبر عالم الكم والنسبية مقدمة: تُعدّ الفيزياء الحديثة رحلةً مذهلةً عبر عوالم غامضة لم تكن مألوفةً لعلماء الفيزياء الكلاسيكية، حيثُ حلّت مفاهيم جديدة ثورية محلّ النظريات القديمة، مُشكّلةً فهمًا جديدًا للكون على مختلف مستوياته. نشأة الفيزياء الحديثة: يُمكن اعتبار أواخر القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين بمثابة فجرٍ جديدٍ للفيزياء، حيثُ شهدت تلك الفترة ظهور نظريتين رئيسيتين زعزعتا أركان الفيزياء الكلاسيكية: النسبية: طرح ألبرت أينشتاين عام 1905 نظريته النسبية الخاصة، والتي ثوّرت مفهومنا للزمن والمكان، ثم تلاها عام 1915 نظرية النسبية العامة، والتي أوضحت العلاقة بين الجاذبية والزمكان. ميكانيكا الكم: شهدت هذه الفترة أيضًا ظهور ميكانيكا الكم، والتي وصفت سلوك الجسيمات على المستوى الذري دون الذري، مقدّمةً مفاهيم غريبة مثل ثنائية الموجة والجسيم، ومبدأ عدم اليقين. أهمّ فروع الفيزياء الحديثة: تفرّعت الفيزياء الحديثة إلى العديد من المجالات، تشمل: فيزياء الجسيمات: تُعنى بدراسة المكوّنات الأساسية للكون، مثل الجسيمات دون الذرية وتفاعلاتها. فيزياء النواة: تُركز على دراسة بنية نواة الذرة وتفاع...

التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ما هو التصوير بالرنين المغناطيسي؟ هو فحص تصويري يستخدم مجالات مغناطيسية قوية وموجات راديو لإنشاء صور مفصلة للأعضاء والأنسجة داخل الجسم. كيف يعمل التصوير بالرنين المغناطيسي؟ يُصدر جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي مجالات مغناطيسية قوية تُسبب اصطفاف ذرات الهيدروجين في الجسم. تُرسل بعد ذلك موجات راديو تُسبب اهتزاز هذه الذرات. يقوم الكمبيوتر بقياس إشارات الراديو الصادرة عن الجسم، ويستخدمها لإنشاء صور و مقاطع مفصلة للأعضاء والأنسجة. الأساسيات: النوى الذرية:  تمتلك العديد من ذرات العناصر الموجودة في الجسم، مثل الهيدروجين والكربون والأكسجين، نوى تدور حول نفسها مثل  الدُّوَامَاتِ  الصغيرة. المجال المغناطيسي:  عند وضع الجسم في مجال مغناطيسي قوي، تصطف هذه النوى  مغناطيسياً  إما موازية أو مضادة لاتجاه المجال.     . ذبذبات الراديو :  تُرسل موجات راديو محددة التردد إلى الجسم. الرنين:  تمتص النوى  المصفوفة  طاقة موجات الراديو هذه، مما يؤدي إلى  انقلاب  اتجاه دورانها. الاسترخاء:  بعد إيقاف موجات ا...

  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...

  قانون أوم: مبدأ أساسي في عالم الكهرباء ما هو قانون أوم؟ ينص قانون أوم، الذي اكتشفه الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم ، على العلاقة بين ثلاث كميات كهربائية أساسية : الجهد الكهربائي (V): هو الفرق في الإمكانات الكهربائية بين نقطتين. ويتم قياسه بالفولت (V). التيار الكهربائي (I): هو تدفق الشحنات الكهربائية عبر موصل. ويتم قياسه بالأمبير (A). المقاومة الكهربائية (R): هي معارضة الموصل لتدفق التيار الكهربائي. ويتم قياسها بالأوم (Ω). صيغة قانون أوم: يمكن التعبير عن العلاقة بين هذه الكميات الثلاث بثلاث صيغ: V = I × R : الجهد يساوي التيار مضروبًا في المقاومة. I = V / R : التيار يساوي الجهد مقسومًا على المقاومة. R = V / I : المقاومة تساوي الجهد مقسومًا على التيار. ماذا يعني قانون أوم؟ التناسب الطردي بين الجهد والتيار: ينص القانون على أن التيار الكهربائي المار في موصل يتناسب طرديًا مع الجهد الكهربائي المطبق عليه . بمعنى آخر، كلما زاد الجهد، زاد التيار بنفس النسبة. التناسب العكسي بين التيار والمقاومة: ينص القانون أيضًا على أن التيار الكهربائي المار في موصل يتناسب عكسيًا مع مقاومته . بمع...