Tuesday, October 05, 2010

(جاذبية )

)

قوة الجاذبية تبقي الكواكب في المجموعة الشمسية ضمن مدار معين

الجاذبية أو الثقالة (بالإنكليزية: Gravity) هي ميل الكتل والأجسام للتحرك والانجذاب نحو بعضها البعض كما في الجاذبية بين المغناطيس والأجسام الحديدية.

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

[أخف]

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.

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.

صورة توضيحية لقانون نيوتن للجذب العام (الصورة القياسية)

الصورة القياسية لقانون الجذب العام لنيوتن

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

حيث:

$F\$ هي القوة الناتجة عن الجاذبية

$G\$ هو ثابت الجذب العام بين الكتل

$m_1\$ هي كتلة الجسيم الأول

$m_2\$ هي كتلة الجسيم الثاني

$r\$ هو البعد بين الجسيمين

الصورة الاتجاهية لقانون الجذب العام لنيوتن

$\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} = - G {m_1 m_2 \over {\vert \vec{r}_{12} \vert}^2} \, \hat{r}_{12}$

حيث:

$\vec{F}_{12}$ هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 1 على الجسيم 2

$\vec{F}_{21}$ هو متجه القوة التي يؤثر بها الجسيم 2 على الجسيم 1

$G\$ هو ثابت الجذب العام بين الكتل

$m_1\$ و $m_2\$ هما كتلتا الجسيمين على الترتيب

$\vert \vec{r}_{12} \vert \ = \vert \vec{r}_2 - \vec{r}_1 \vert$ هو البعد بين الجسيمين (أي مقدار المتجه الذي هو مقدار الفرق بين متجهي موضع الجسيمين)

$\hat{r}_{12} \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ \frac{\vec{r}_2 - \vec{r}_1}{\vert\vec{r}_2 - \vec{r}_1\vert}$ 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.

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 إتجاهي 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.^{[بحاجة لمصدر]}

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 الى 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 إختراق 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.^{[بحاجة لمصدر]}

قانون نيوتون للثقالة

في سنة 1687 نشر عالم الرياضيات الإنكليزي إسحاق نيوتون نظريته الشهيرة، وهي أن الأجسام تجذب بعضها البعض تبعاً لكتلتها، وتعتمد قوة الجاذبية على تربيع البعد 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" ^[1] وقد قام "إسماعيل بوليادوس" بنشر نظرية مشابهة تماماً قبل نيوتن بـ42 سنة.

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 نيتوتن 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 صنع انحناء أكبر في الفراغ، 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.

Sunday, February 21, 2010

Wednesday, November 07, 2007

Wednesday, October 03, 2007

Astronomy Picture of the Day

Explanation: How can part of the Sun just disappear? When that part is really hiding behind the Moon. Last Friday, the first partial solar eclipse of 2005 and the last total eclipse of the Sun until March 2006 was visible. During a solar eclipse, the Sun, Moon and Earth are aligned. The total solar eclipse was primarily visible from the Southern Pacific Ocean, while a partial solar eclipse was discoverable across South America and lower North America. The above image composite was taken with a handheld digital camera last Friday. After a day of rain in Mt. Holly, North Carolina, USA, a partially eclipsed Sun momentarily peeked through a cloudy sky. After taking a sequence of images, the best eclipse shot was digitally combined with a less good eclipse shot that featured a passing airplane.
Tomorrow's picture: earth or mars

Tuesday, August 28, 2007

ماهو البرق؟

يجيب على هذا السؤال

البروفيسور ريتشارد بريل من جامعة هونولولو: يحدث الرعد بسبب البرق، والبرق عبارة عن تيار كهربائي يتدفق بين السحب وبعضها أوبين السحب والأرض। ومع تدفق هذا التيار الكهربائي تزداد سخونة الهواء المحيط بالتيار المضيء بل وتزداد سرعة سريانه تماما كأنه انفجار مدوٍ من الحرارة والضوء وينتج عن هذا الانفجار قناة فارغة نسبياً تسير جنباً إلى جنب مسار من المقاومة المتبوعة بالضوء المنتشر في طبقات الجو، ومع سرعة تمدد الهواء الموجود في تلك القناة الفارغة ينشئ الهواء قصفاً أو صفعة لا تختلف عن تلك التي نسمعها حين نضرب كفي اليد ببعضهما البعض ويؤدي هذا الصوت إلى حدوث رجة واهتزار قوي يشبه اهتزاز سطح الطبلة، ومع حدوث الصدى الناجم عن هذا الصوت وتردده في الوسط المحيط به نسمع هذا القصف القوي الذي نسميه رعداً. ومن الممكن أن نسمع هذا القصف من مسافات بعيدة، حتى في حالة عدم رؤية البرق المسبب له، وعندما نرى البرق فإننا نراه أولاً॥ سرعة الصوت في الهواء أقل نسبيا من سرعة الضوء وسرعة التيار الذي يحمل الإلكترونات لذلك يكون الصوت الناجم هنا أشبه بالصدمة منه للموجات الصوتية التي نسمعها، وتتبع تلك الصدمة التيار الكهربائي بنفس سرعة سريان قبضة اليد عند توجيه اللكمات. ومن الثابت علمياً أن سرعة الصوت لا تقارن بسرعة الضوء لذلك يصل الضوء إلينا في أجزاء من الثانية بينما يصل الصوت يزحف كزحف سلحفاة وراء صاروخ أرض جو. إن الظاهرة المرئية الصوتية للرعد والبرق تستند أساساً إلى ديناميكيات الاهتزاز الناجم عن جزيئات الهواء واحتكاكها بالتيار الكهربائي فالرعد والبرق عرض مثير للفزع والرهبة، عرض يذكرنا بضعفنا أمام قوة الطبيعة وقوانينها، وكل هذا بمشيئة الله جلّت قدرته.

Tuesday, July 24, 2007

سبعة مليار ساعه و25 مليار ريال...يا بلاش

اكثر من سبعة مليارات ساعة عمل في تعاطي القات سنويا
نبات مخدر
أدرجت منظمة الصحة العالمية القات عام 1973 ضمن قائمة المواد المخدرة، بعدما أثبتت أبحاث المنظمة التي استمرت ست سنوات احتواء نبتة القات على مادتي نوربيدو فيدرين والكاثين المشابهتين في تأثيرهما للأمفيتامينات.
التركيب الكيميائي
تتكون نبتة القات من عدة مركبات كيميائيه اهمها"الكاثين" و"النوربيدو إفيدرين" وهي مواد تتشابه في تركيبها مع الأمفيتامين، ولهذه المواد تأثير على الجهاز العصبي، حيث تتسبب إفراز بعض المواد الكيميائية التي تعمل على تحفيز الخلايا العصبية مما يقلل الشعور بالإجهاد والتعب، ويزيد القدرة على التركيز في الساعات الأولى للتعاطي، ثم يعقب ذلك شعور بالاكتئاب والقلق.
وتناول تقرير صادر عن منظمة الصحة العالمية عام 1979 القات جاء فيه أن باحثيها توصلوا إلى حصر أربعين مادة من اشباه القلويات في نبتة القات، صنفوها ضمن مجموعة الكاثيديولين، ومعظمها يتشابه مع الكوكايين والأمفيتانيات في تأثيرها على المتعاطي، تؤدي هذه المواد إلى زيادة ضربات القلب والنشاط الحركي وزيادة استهلاك الأوكسجين.وقد أجرى الخبراء تجاربا على الفئران لمعرفة تأثير الكاثينون فوجدوها تعيش حالة من المرح الصاخب لمدة 24 ساعة عقب تناول الجرعة، ثم تعقبها حالة من الاكتئاب والخمول والشعور بالأرق والقلق بعد ذلك، وهي حالات مشابهة لما يشعر به مدمنو القات.
وفي أوائل الثمانينيات اكتشف الباحثون في منظمة الصحة العالمية مادة جديدة في الأوراق أطلقوا عليها اسم "الكاثينون" أو "أمينو بروبريوفينون" تتشابه كذلك معه مجموعة الأمفيتامينات في تأثيرها المنبه على الجهاز العصبي.

طرق التعاطي

يضع المتعاطي أوراق القات في فمه ثم يقوم بمضغها وتخزنيها في أحد شدقيه ويمتصها ببطء عن طريق الشعيرات الدموية في الفم، أو يبتلع المتعاطي عصيرها مع قليل من الماء أو المياه الغازية بين الحين والآخر.تستمر عملية الاجترار هذه لساعات طويلة، حيث يبدأ المضغ (التخزين) بعد تناول الغداء الذي يكون غالباً بين الواحدة والثانية ظهراً إلى قبيل غروب الشمس، ثم يعاود بعضهم التعاطي مرة أخرى حتى ساعة متأخرة من الليل.في الساعات الأولى لتعاطي القات يبدأ المخزنون في الحديث بنشاط وبحيوية في قضايا كثيرة ومتشعبة ليس بينها رابط، حيث تتقافز إلى أذهانهم الأفكار بسرعة كبيرة، وفي الساعتين التاليتين تسود حالة من الصمت والهدوء، بعد ذلك يشعر المدمنون بالخمول والكسل وعدم الرغبة في القيام بأي مجهود عضلي أو ذهني وتسيطر على المتعاطي حالة من الشعور بالقلق.في حين يرى آخرون معارضون لهذه العادة بأن القات سببا من أسباب التفكك الأسري، حيث يقضي المتعاطي ساعات طويلة في جلسة التعاطي بعيدا عن زوجته وأولاده، وكذلك الحال إذا كانت الزوجة تتعاطي القات حيث تجلس هي الآخرى مع صاحباتها لساعات طويلة بعيدا عن الزوج والأولاد مما يضعف من الروابط الأسرية.ولتعاطي القات بعدا اجتماعياً سلبيا آخر يتمثل في ذهاب جزء كبير من دخل الأسرة في شرائه مما يؤثر على تلبية الاحتياجات المعيشية لبقية أفراد الأسرة وبخاصة في الجوانب المتعلقة بالغذاء والتعليم مما ينعكس في النهاية على الجو العام للأسرة.في هذه الاثناء اظهرت دراسات يمنية حديثة بان نسبة الفتيات اللواتي يتعاطين القات في ازدياد حتى وصلت الى 65% وقد انتشرت ظاهرة تعاطي القات في اوساط الفتيات خاصة من عام 1990م كنوع من التعويض على عدم وجود بعض مظاهر الترفيه.كما ان هناك عاملا اخرا ساعد على انتشار القات بشكل كبير في اوساط الفتيات وهو المناسبات الاجتماعية كالاعراس التي يتم استخدام القات فيها كنوع من الكرم والتباهي..الآثار النفسية والفسيولوجية
يرى الأطباء أن القات ليست له أية فوائد صحية كما يتوهم بعض المتعاطين، ويعددون الكثير من الأمراض التي تسبب فيها القات، ومنها صعوبة التبول، والإفرازات المنوية اللإرادية بعد التبول وفي أثناء المضغ، وذلك لتأثير القات على البروستاتة والحويصلة المنوية، وما يحدثه من احتقان وتقلص، كذلك يتحدث الأطباء عن الضعف الجنسي كأحد نتائج إدمان القات.كذلك يؤدي إدمان القات إلى زيادة نسبة السكر في الدم، مما يجعل متعاطيه أكثر عرضة للإصابة بمرض السكري، كما يقلل نسبة البروتين في الدم، مما يؤثر على نمو الجسم، ولعل هذا ما يفسر الهزال وضعف البنية لدى غالبية المتعاطين في اليمن على سبيل المثال.ويؤثر على الجهاز الهضمي، وهومسبب رئيسي في عمليات عسر الهضم، وأمراض البواسير، بسبب وجود مادة التانين، ويعزى السبب كذلك إليه في فقدان الشهية وسوء التغذية لدى المتعاطين.وقد لاحظ الأطباء ارتباطاً بين ازدياد حالات سرطانات الفم والفك وبين إدمان هذا النبات المخدر، خاصة في السنوات الخمس الأخيرة إذ انتشرت عمليات استخدام مواد كيميائية غير مسموح بها عالمياً ترش على هيئة بودرة أثناء زراعته.أما عن آثاره النفسية فيلاحظ على ماضغي القات ميلاً للكسل الذهني بعد ساعات من الإدمان، ثم سرعان ما يبدأ شعور بالقلق المصحوب بالاكتئاب، ونوم متقطع.

القات والاقتصاد

يؤثر تعاطي مخدر القات تأثيراً كبيراًُ على الاقتصاد اليمني فزراعته تحتل مساحات كبيرة من الأراضي الصالحة للزراعة ويستهلك كميات من المياه يمكن استغلالها في محاصيل أخرى نافعة .فقد أثرت زراعة القات على معظم المحاصيل المهمة وبخاصة على البن الذي اشتهرت به اليمن لسنوات طويلة، وفي تقديرات منظمة الأغذية والزراعة تقدر المساحات المزروعة بالقات في اليمن بربع مساحة الأراضي المروية،أما عن حجم الانفاق على تعاطي القات فيبلغ بحسب الإحصائيات الرسمية(مع ملاحظة ان الاحصاءات الرسميه تميل دائما الى التقليل من حجم الكارثه) قرابة 25 مليار ريال يمني سنوياً (156 مليون دولار تقريباً). وتذكر دراسة لمكتب المفوضية الأوروبية في صنعاء أن عدد اليمنيين الذين لا يستطيعون تأمين الغذاء الضروري بلغ ثلاثة ملايين نسمة في العام 1996 (من الواضح تراجع مستوى التنميه والدخل ونحن الان في العام( 2006)،
ويضيع القات على الدولة اليمنية عشرين مليون ساعة عمل يومياً على الأقل كما جاء في دراسة أجرتها الحكومة اليمنية. وتوضح الإحصائيات الرسمية أن القات يضيع على الفرد 1460 ساعة.
ويتعاطى القات مجموعات كبيرة من الفقراء ذوي الدخل المنخفض غير القادرين ابتداء على تأمين احتياجاتهم الأساسية، مما يزيد من معاناتتهم وحرمانهم.وفي التقرير العام لمسح ميزانية الأسرة الذي أجرته الحكومة اليمنية عام 1998 أظهر أن الإنفاق على التبغ والقات يأتي في المرتبة الأولى بين الإنفاق على مجموعة السلع الغذائية وسط سكان الحضر، إذ تعتبر هذه الأسر القات سلعة غذائية يحدد لها جزء رئيسي من ميزانية الأسرة. وجاء الإنفاق على شراء القات في المرتبة الثانية بعد الإنفاق على الحبوب في الريف.وتشير إحصائيات الجهاز المركزي اليمني إلى أن نصف مليون أسرة يعتمد دخلها الأساسي على زراعة وتجارة القات، أي أن أكثر من 20% من عدد السكان في اليمن قد ارتبطت حياتهم بزراعة وتجارة القات، الأمر الذي يجعل من مقاومة هذا المخدر أمراً معقداً.
القات والمياهأما تأثير القات على استهلاك المياه فتشير الإحصائيات المتوفرة عن نموذج اليمن إلى أن القات في المزارع المحيطة بمدينة صنعاء على سبيل المثال يستهلك نصف الكمية المخصصة لها من المياه والبالغة 60 مليون متر مكعب

القات الدين والقانون

يزيد من انتشار القات في الدول المذكورة عدم صدور تشريعات قانونية تحرم تعاطيه أو الاتجار فيه، مقارنة بالدول التي اعتبرته من المواد المخدرة المحظورة مثل المملكة العربية السعودية على سبيل المثال والتي ظهر تعاطي القات في بعض محافظاتها المتاخمة للحدود اليمنية وبخاصة في منطقة جيزان.أما في اليمن فقد صدرت عدة قرارات حكومية بين عامي 1972 و 1976 تمنع زراعته أو تعاطيه لكن مصير تلك القرارات كان الفشل، حيث لا توجد آلية فعالة لتنفيذها..وأنشئت بعض الجمعيات الأهلية لمحاربة القات، من أشهرها الجمعية الوطنية لمواجهة أضرار القات التي تأسست عام 1992، ولها فروع في بعض المحافظات، وتهتم بنشر الوعي بأضرار هذا النبات المخدر. كذلك أنشئت صحيفة غير دورية تحمل عنوان "يمن بلا قات" متخصصة في التوعية بأضراره الصحية والنفسية والاقتصادية.وبالنسبة لعلماء الدين الإسلامي في اليمن، يلاحظ انقسامهم في الرأي حول هذا النبات، فالبعض يرى جوازه لعدم ثبوت آثاره التخديرية لهم، وبالتالي لا يستطيعون قياسه على المسكرات التي تغيب العقل، في حين يرى البعض الآخر تحريمه على اعتبار أنه يؤدي إلى مضيعة الوقت والمال وما يؤكد الأطباء من أنه سبب للعديد من الأمراض.وإزاء هذا الاختلاف في النظرة الفقهية والاجتماعية لهذا النبات المخدر فإن هذه المشكلة مرشحة للاستمرار لفترات طويلة بالرغم من الإجماع العلمي على آثاره السلبية الفسيولوجية والنفسية.
المصادر
المركز الوطني للمعلومات، اليمن، نقلاً عن وزارة الزراعة والجهاز المركزي للإحصاء.
جامعة بنسلفانيا، Evrything about QAT ، Qat4-
موقع Drugscope مادة الـ KHAT
-National Library of Medicine مادة الـ QAT.6-
قناة الجزيرة، برنامج ضيف وقضية، القات في اليمن: تطور الظاهرة والعلاج
المخدرات مأساة البيئة المعاصرة - مرجع سابق - ص 669 - 695.8- سعيد ثابت - صحيفة المستقلة - العدد 344 السنة التاسعة - 26/3/2001م
مقابلات مع عدد من أطباء الجهاز الهضمي في اليمن.

Thursday, July 19, 2007

فكرة عمل السيارة

محرك السيارة
يعتبر محرك السيارة من التطبيقات العملية لعلم الديناميكا الحرارية حيث أن هذا العلم يركز على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. ولا شك ان كل شخص يمتلك سيارة أو يستخدمها للتنقل من مكان إلى آخر.. فهل سألت نفسك يوما كيف يعمل محرك السيارة وما دور كل قطعة فيه لتجعل السيارة تسير بسرعات تصل إلى 200 كيلومتر في الساعة. واعتقد انه من الضروري على كل شخص يستخدم السيارة معرفة ماذا يجري بعد تشغيلها وخصوصا عن حدوث عطل ما والذهاب إلى الميكانيكي لإصلاحها وقد نجهل تماماً ماذا فعل لإصلاحها؟ وما هي قطعة التي قام بتغيرها؟ كذلك عند شراء سيارة جديدة فإن ثمنها يعتمد على مواصفاتها فماذا تعني سعة المحرك 2 ليتر أو إنها تحتوي على 6 صمامات أو إنها تعمل بطريقة ضخ الوقود Fuel Injection وغيره من هذه الأمور.. في هذا الجزء من تفسيرات فيزيائية سوف نقوم بتوضيح فكرة عمل محرك السيارة والتعرف على مكوناته...

ماكنة الاحتراق الداخليتنقسم المحركات إلى نوعين نوع يعرف باسم ماكنة الاحتراق الخارجي external combustion engine وهو المستخدم قديما في محركات القطارات البخارية والسفن البحرية حيث يتم استخدام الطاقة الحرارية الناتجة من حرق الفحم لتبخير الماء واستخدام ضغط البخار في دفع المكابس التي بدورها تكون متصلة بعامود الحركة لإدارة العجلات ولكن هذا النوع من المحركات قل استخدامه لقلة كفاءته وصعوبة تصنيعه وصيانته، أما النوع الثاني فيعرف باسم ماكنة الاحتراق الداخ

لي internal combustion engines وهو المستخدم حاليا في اغلب السيارات لما لهذه المحركات من كفاءة في التشغيل وسهولة تزويد السيارة بالوقود وتكلفة تصنيعها اقل نسبياً

من المحركات الاحتراق الخارحي

لتوضيح فكرة عمل ماكنة الاحتراق الداخلي والتي على أساسها يعمل محرك السيارة سنقوم بتشبيه ذلك على نحو قذيفة المدفع القديمة التي قد نشاهدها في الأفلام السينمائية القديمة حيث يقوم الشخص بوضع بودرة البارود في الطرف الخلفي للمدفع ومن ثم يقوم بوضع الكرة المعدنية في فوهة المدفع. ولإطلاق القذيفة يتم إشعال البارود لتتولد طاقة حرارية هائلة تزيد مقدار الضغط الذي يتجه إلى دفع الكرة المعدنية بقوة من فوهة المدفع..
قد يتساءل القارئ عن العلاقة بين فكرة عمل المدفع السابق الذكر ومحرك السيارة؟؟ في الواقع إن ما يحدث داخل محرك السيارة مشابه تماماً من ناحية المبدأ لفكرة عمل المدفع السابق الذكر، فهذه هي فكرة عمل الاحتراق الداخلي حيث أن الطاقة الحرارية الناتجة عن احتراق البارود تولدت داخل مكونات المحرك نفسها لتعطي طاقة الدفع الناتجة عن ارتفاع في درجة الحرارة والضغط.

خطوات عمل محرك السيارةيعمل محرك السيارة ذو الاحتراق الداخلي من خلال دورة متكاملة يمكن تقسيمها إلى اربعة ا
شواط اساسية نذكرها على النحو التالي:
(1) شوط الأخذ Intake stroke
(2) شوط الانضغاط Compression stroke
(3) شوط الاحتراق Combustion stroke
(4) شوط العادم Exhaust stroke
نرى في الشكل السابق الجزء الأساسي من المحرك والذي يسمى المكبس Piston وهو الجزء المماثل للمدفع في المثال السابق. يتصل المكبس بعامود الحركة crank shaft الرمز P في الشكل التوضيحي. وبدوران عامود الحركة يمكن إعادة المكبس إلى وضعه الابتدائية كما ويعمل هذا الجزء على تحويل الحركة الرأسية للمكبس إلى حركة دائرية.

وصف الدورة الكاملة لمحرك السيارة(1) شوط الأخذ: يبدأ المكبس عمله في الحركة من أعلى موضع له ليتحرك إلى الأسفل حيث يكون صمام الإدخال مفتوح ليدخل خليط من الوقود والهواء إلى داخل اسطوانة الاحتراق. وتكون نسبة الوقود صغيرة بالنسبة للهواء ولكن كافية لإحداث الاحتراق. وهذا الشوط موضح في الفترة المحددة باللون الأصفر.
(2) شوط الانضغاط: يغلق صمام الأخذ عندما يبدأ المكبس في الحركة للأعلى ليضغط خليط الوقود والهواء وترتفع درجة حرارته تدريجياً ليساعد على رفع كفاءة الاحتراق. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون البنفسجي.
(3) شوط الاحتراق: في اللحظة التي يصل إليه المكبس إلى أعلى ارتفاع له يصبح الخليط عند ضغط عالي تنطلق شرارة كهربية لينتج عنها احتراق (انفجار) للوقود المكون للخليط فترتفع كلا من درجة الحرارة والضغط ارتفاعاً هائلاً لتدفع المكبس بقوة للأسفل. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون البرتقالي.
(4) شوط العادم: عندما يصل المكبس في حركته للاسفل إلى ادنى قيمة له يفتح صمام العادم لتخرج نواتج الاحتراق من المكبس ومنه إلى العادم خارج السيارة ويرتفع المكبس نتيجة لدوران ناقل الحركة إلى الاعلى طاردا ما تبقى من نواتج الاحتراق ليبدأ دورة جديدة بسحب كمية جديدة من الهواء والوقود. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون الاخضر.
مرة اخرى لا حظ ان حركة المكبس كانت دائما حركة رأسية للأعلى وللأسفل ولكن هذه الحركة تتحول بواسطة الجزء المغمور في الزيت (لتقليل الاحتكاك) من حركة رأسية إلى حركة دائرية ليأخذها عمود ناقل الحركة crank shaft ليدير عجلات السيارة والتي ستحرك السيارة للأمام أو للخلف.

مكونات محرك السيارة
الاسطوانة Cylinder
هذا هو الجزء الرئيسي للمحرك وعادة ما تحتوي محركات السيارات على اربعة اسطوانات أو ستة أو ثمانية وفي هذه الحالة يتم ترتيب الاسطوانات في المحرك بثلاثة أوضاع فإما تكون مرتبة على خط مستقيم أو ترتب في خطين متوازيين أو على شكل حرف V كما هو موضح في الشكل التالي

ترتيب الاسطوانات في خط مستقيم
ترتيب الاسطوانات في خطين متوازيين
ترتيب الاسطوانات على خطين بزاوية حادة تعمل شكل حرف V
يلعب ترتيب وعدد الاسطوانات في محرك السيارة دوراً رئيسيا في نعومة حركة المحرك وكفاءته وكذلك سعر السيارة.
البوجيهSpark plug
وهي التي تولد الشرارة الكهربية في لحظة انضغاط الخليط لتحدث الاحتراق وللعلم في محركات الديزل لا توجد هذه القطعة حيث يحترق الوقود نتيجة لارتفاع حرارته.
الصمامات Valves
لكل اسطوانة صمامين واحد لادخال الوقود والهواء والثاني لاخراج ناتج الاحتراق وكلاهما يفتحا ويغلقا حسب الشوط ولكن في حالة شوط الانضغاط يغلغا تماما.
المكبس Piston
وهو قطعة من الصلب تتحرك للأعلى والاسفل داخل الاسطوانة.
حلقات المكبس Piston rings
توجد حلقات المكبس بين الجزء الخارجي للمكبس والجزء الداخلى للاسطوانة لتسمح بحركة المكبس دون السماح لتسرب خليط الوقود والهواء أو ناتج الاحتراق من التسرب كذلك تمنع من تسرب الزيت إلى داخل الاسطوانة. وعادة ما يحتاج المحرك إلى تغيير هذه الحلقات إذا لوحظ نقصان متكرر في معدل الزيت لانه يكون قد تسرب إلى داخل الاسطوانة.
غرفة الاحتراق Combustion chamber
وهي المساحة التي يحدث فيها الانضغاط والاحتراق وكما لاحظنا فهي تتغير بين قيمة صغرى (عند الانضغاط) وقيمة عظمى (عند سحب الخليط). إن الفرق بين القيمة العظمى والقيمة الصغرى تسمى الاازاحة Displacement وتقاس بوحدة الليتر أو السنتمتر المكعب (1000 سنتمتر مكعب تعادل لتر). فإذا كان المحرك يحتوي اربعة اسطوانات بحيث أن كل اسطوانة تعمل ازاحة نصف لتر يكون سعة المحرك 2 لتر، أما اذا كان عد الاسطوانات 6 على شكل حرف V فإن سعة المحرك في هذه الحالة تكون 3 لتر وتكتب "3.0 liter V-6." بصفة عامة سعة المحرك يعطى معلومات عن قوة المحرك. فمحرك يعمل ازاحة بمقدار نصف ليتر يستهلك وقود ضعف ما يستهلكه اسطوانة تعمل ازاحة مقدارها ربع ليتر وهذا يعني ان قوة المحرك ذو السعة الاكبر تكون اعلى من المحرك ذو السعة الاقل. يمكن زيادة ازاحة المحرك أما بزيادة عدد الاسطوانات أو بزيادة حجم الاسطوانة نفسها أو زيادة الاثنين معاً.
عمود التوصيل Connecting rod
وهو العمود الذي يوصل المكبس مع عمود ناقل الحركة Crank shaft والذي يجعله يدور في حركة دائرية
Crank shaft
وهو الذي يعمل على تحريك المكبس للأعلى وللأسفل.
وعاء الزيت Sump
وهو وعاء يحتفظ بالزيت ليغمر عمود ناقل الحركة Crank shaft.

سبب عدم عمل المحرك في حالة عدم قبول محرك السيارة من العمل فإن هذا يعود إلى خلل ما وحيث أنك اصبحت على دراية بفكرة عمل المحرك فإن العديد من الاسباب يمكن ان تسبب في عدم تشغيل المحرك ولكن هناك ثلاثة اسباب رئيسية نذكرها على النحو التالي:
خلل في خليط الوقود والهواء:وهذا يعود لاحد الاسباب التالية:
نقص كمية الوقود اللازم لتشغيل المحرك فيدخل الهواء بدون الوقود فلايحدث الاحتراق.
انسداد في منفذ الهواء فيدخل الوقود بدون كمية هواء كافية فلا يعمل المحرك.
كمية الوقود اما تكون اكثر أو اقل من اللازم فيحدث خلل في الاحتراق الناتج.
وجود شوائب في الوقود مثل بعض الماء الذي سيمنع الوقود من الاحتراق.
ضعف في شوط الانضغاط
وهذا يعود إلى وجود تسريب في الاسطوانة تمنع من عدم الوصول إلى الضغط المطلوب الذي سيتحول إلى قوة دافعة لتحريك السيارة وخذا التسريب يعود في أغلب الاحيان إلى اهتراء في الحلقات المبطنة للاسطوانة نتيجة للحرارة العالية أو تسريب في المكان الذي يثبت فيه رأس الاسطوانة مع الاسطوانة نفسها حيث يوجد gasket وهي قطعة تثبت في اطار محدد لتضمن احكام اغلاق رأس الاسطوانة.
تسرب الشرارة الكهربية
خلل يصيب مولد الشرارة (spark) نتيجة لكسر في احد طرفيه أو ان توقيت الشرارة يحدث في غير الوقت المطلوب كما ذكرنا سابقا.

الجزء الخارجي للمحركالجزء الداخلي للمحرك والمكون من الاسطوانة لا يمكن ان يعمل بدون الاجزاء الأخرى التابعة له فدورة المحرك تمر بعد ذلك خلال العديد من الحلقات المتكاملة المتزامنة فهناك دورة لماء التبريد ودورة كهربية مسؤولة عن توزيع الشرارة الكهربية على الاسطوانات وهناك دائرة التغذية الكهربية لشحن البطارية ودورة الوقود والهواء ودورة التحكم باغلاق وفتح الصمامات وكل هذه الدورات يجب ان تعمل معا وبشكل متكامل واي خلل في احدها يؤدي إلى توقف المحرك بعد احداث خلل فيه.
دورة التحكم باغلاق وفتح الصمامات
في المحركات الحديثة يثبت عمود ناقل الحركة أعلى الصمامات حيث أن دورانه يؤدي إلى التحكم في فتح واغلاق الصمامات من خلال القطع المعدنية (باللون الاخضر) المثبتة على ذراعه.

توزيع الشرارة الكهربية
يوضح الشكل المقابل الدائرة الكهربية المسؤولة عن توزيع شرارة الاحتراق. لا حظ دور الدتربيوتر distributor (باللون الاحمر) في توزيع الكهرباء على الـ Spark. حيث أنه موصل في مصدر فرق الجهد العالي عند المنتصف ويخرج منه اربعة توصيلات لكل اسطوانة بحيث تحصل كل اسطوانة على الكهرباء في الوقت المناسب.
الرسومات التوضيحية من موقع كيف تعمل الاشياء http://www.howstaffworks.com

رفع كفاءة محرك السيارة للحصول على قوة دفع اكبر
هناك العديد من العوامل التي يمكن من خلالها رفع كفاءة المحرك ويسعى منتجي السيارات لتعديل هذه المتغيرات للحصول على نتائج أفضل وهذه العوامل هي:
زيادة الإزاحة
زيادة نسبة الانضغاط
تبريد الهواء الداخل للاسطوانة
تسهيل مرور الهواء للاسطوانة
تسهيل خروج العادم من الاسطوانة بعد الاحتراق
صناعة السيارة من مواد خفيفة الوزن
ضخ الوقود بنسب احتياج كل اسطوانة لتقليل الاستهلاك.

Ghidan