الرياضيات

الجمع

العد

الألغاز

مقدمة

هل جربت استخدام الرياضيات في حل مشكلات تحير العقل؟ في سبعينيات القرن العشرين، كانت الرياضيات عادةً تُدرَّس عبر أسئلة ومهمات كتابية بسيطة يُكلف بها الطلاب. إلا أن أحد المدرسين حينها كان يبحث عن سبيل لمساعدة طلابه على دراسة الرياضيات والمنطق بطريقة مسلية أكثر، لذا طور ما يُعرَف حاليًّا بألغاز مثلث المحيط السحري. جرِّبها، وسوف تستمتع بينما تبدأ في التفكير في العد بطريقة جديدة تمامًا!

معلومات أساسية

 العد أمر شائع، لدرجة أننا نسينا أنه يرتبط بفرع الرياضيات الأوسع، المعني بدراسة الأعداد، والذي يُعرف باسم الحساب. يمكننا أن ننظر إلى العد على أنه إضافة عنصر واحد بشكل متكرر؛ فعندما تضيف عنصرًا إلى آخر، يصبح لديك عنصران. وعندما تضيف عنصرًا آخر يصبح لديك ثلاثة، وهكذا. الجمع هو عملية إضافة الأعداد. تسمى نتيجة الجمع المجموع. مع الأعداد الصغيرة، يمكنك استخدام العد لإيجاد المجموع. على سبيل المثال، إذا كان لديك ثلاثة وتريد أن تضيف إليها اثنين، يمكنك أن تعد عددين بعد العدد ثلاثة لتصل إلى خمسة. إذا تدربت كثيرًا، ستتمكن غالبًا من حفظ مجاميع الأعداد من واحد حتى 10، وحينها يصبح اللعب بالأعداد لإيجاد جميع الطرق الممكنة لتكوين مجموع محدد أمرًا ممتعًا.

تُعد ألغاز الرياضيات وألعابها طريقةً مسليةً للتدرب على حساب الأعداد. كما تقدم الألغاز أيضًا سبلًا ممتعة لبناء التفكير الإستراتيجي والمنطقي. بالقليل من التجربة والخطأ، ستتمكن غالبًا من إيجاد إستراتيجيات جديدة لإنهاء اللغز بطريقة أسرع. وهذه الأساليب الفنية نفسها يستخدمها علماء الرياضيات، ألا وهي البدء بالأكثر بساطةً ومحاولة إيجاد أنماط في سلسلة الحلول. ثم تُستَخدم هذه الأنماط للتنبؤ بحلول ألغاز أكثر تعقيدًا.

إذا كان كل ما سبق يبدو نظريًّا للغاية بالنسبة لك، فجرِّب حل اللغز في النشاط التالي! فقد يساعدك في استيضاح عملية تعلمُّ الحساب.

المواد المستخدمة

•       ورقتان أبعادهما 9 بوصات في 12 بوصة، مثل الورق المقوى الملون المستخدم في التصميمات والأعمال الفنية. (اختر لونين متباينين إن أمكن)

• قلم رصاص أو قلم تحديد.
• مسطرة.
• مقص.
• عملة معدنية أو غرض آخر بالحجم نفسه.

• 21 بنسًا، أو أي أغراض شبيهة يمكن تكديسها.
• أوراق إضافية. (اختياري)

التحضير

• ارسم مثلثًا كبيرًا على ورقة. (يمكنك استخدام مسطرة لمساعدتك على رسم خطوط مستقيمة)

• استخدم العملة المعدنية لرسم دائرة عند رؤوس المثلث، ثم استعملها لرسم دائرة في منتصف كل ضلع في المثلث. ليصبح لديك ست دوائر.

• في الجزء السفلي من الورقة الثانية، ارسم ست دوائر بالحجم نفسه الذي رسمت به الدوائر على المثلث.
• قص هذه الدوائر، ورقمها بالأعداد من 1 حتى 6. سنشير إلى هذه الدوائر باسم أقراص الأعداد.
• احتفظ بالجزء العلوي من الورقة الثانية. ستستخدمه في تدوين حلولك.

الطريقة

• في الورقة المرسوم عليها المثلث، استخدم الـ21 بنسًا لبناء أبراج فوق كل دائرة. يجب أن يكون في كل دائرة بنسٌ واحدٌ على الأقل، لكن لا يجب أن يكون لأي برجين الارتفاع نفسه. هل يمكنك فعل ذلك؟
• استمر في المحاولة حتى تتمكن من إيجاد حل!
• عد البنسات في كل برج. دوِّن كل مجموع من الأصغر إلى الأكبر. ماذا تلاحظ بخصوص مجموعة الأعداد تلك؟
• غيِّر مواضع الأبراج أو أعد بناءها كي تتمكن من تحقيق شرط آخر: يجب أن يكون إجمالي عدد البنسات المستخدمة في بناء الأبراج الثلاثة على كل ضلع من أضلاع المثلث متماثلًا. على سبيل المثال، إذا بنيت أبراجًا مكونة من بنس واحد، و5 بنسات، و3 بنسات في الدوائر المتراصة على أحد أضلاع المثلث، فقد استخدمت 1 + 5 + 3 = 9 بنسات في ذلك الضلع. بالتالي، لا يمكنك بناء أبراج مكونة من بنسٍ واحد، وبنسين، و4 بنسات على الدوائر المرسومة على الضلع المجاور، لأن 1+ 2 + 4 = 7 وليس 9 مثل الضلع الأول. (لاحظ أن البرج المكون من بنس واحد موضوع على رأس هذا المثلث، لذا فهو مشترك بين ضلعين). أما إذا جربت 1 و2 و6 على الجانب المقابل، فسيفلح ذلك؛ لأن 1 + 2 + 6 = 9. الآن، يمكنك بناء البرج الوحيد المتبقي والتحقُّق مما إذا كانت الأبراج الثلاثة مكونة من تسعة بنسات على الضلع الثالث للمثلث. جرب ذلك! هل وجدت حلًّا؟
• إن لم يكن ذلك حلًّا، ففكر: هل يمكنك إعادة ترتيب بضعة أبراج كي تجد حلًّا؟

• إذا كان حساب الأعداد المجردة أسهل بالنسبة لك، فاستعمل أقراص الأعداد بدلًا من أبراج البنسات. حينها يمثل كل قرص برجًا من البنسات. يدل العدد المكتوب على أقراص الأعداد على عدد البنسات المكوِّنة لكل برج.
• استخدام 9 بنسات على كل ضلع ممكن! هل وجدت الحل؟ هل هناك عدة طرق لترتيب الأبراج بحيث يكون في كل ضلع 9 بنسات؟
• هل يمكنك ترتيب البنسات بحيث تستخدم 10 أو 11 أو حتى 12 بنسًا في كل ضلع؟

• نشاط إضافي: وضح أنه لا توجد حلول تمكِّنك من استخدام 8 بنسات أو أقل لكل ضلع — أو وضح أنه لا توجد حلول تتضمن إجمالي 13 بنسًا أو أكثر في كل ضلع.
• نشاط إضافي: اللغز المعروض في ذلك النشاط يسمى «المثلث السحري من الرتبة الثالثة». لتوسعة المثلث السحري إلى مثلث ذي رتبة أعلى، ارسم مثلثًا جديدًا. أضف الدوائر عند رؤوس المثلث كما فعلت في المرة الأولى، لكن هذه المرة ارسم دائرتين إضافيتين على كل ضلع من أضلاع المثلث بين رؤوسه. ستحتاج إلى تسعة أقراص أعداد في هذا اللغز. رقِّمها بالأعداد من 1 إلى 9. ومثل اللغز السابق بالضبط، عليك إيجاد طرق تمكِّنك من وضع الأقراص على الدوائر بحيث يصبح مجموع الأعداد على كل ضلع من أضلاع المثلث متطابقًا. يسمي علماء الرياضيات هذا المثلث «مثلثًا من الرتبة الرابعة»؛ لأنه يحوي أربعة أعداد في كل ضلع. بعد أن تحل هذا اللغز، جرِّب حل مثلث من الرتبة الخامسة (أضف ثلاث دوائر بين الرؤوس وقص 12 قرص أعداد)، ثم مثلث من الرتبة السادسة، وهكذا.

• نشاط إضافي: هل يمكنك وضع إستراتيجية لإيجاد حلول لهذا النوع من الألغاز بسرعة؟

المشاهدات والنتائج

هل وجدت أنه بإمكانك ترتيب الـ21 بنسًا في أبراج مكونة من 1 و2 و3 و4 و5 و6 بنسات إن كنت تحتاج إلى ستة أبراج بارتفاعات مختلفة؟ هل يمكنك ابتكار طرق لترتيب الأبراج بحيث يصبح مجموع البنسات المستخدمة في كل ضلع من أضلاع المثلث الثلاثة متطابقًا؟ هل من الممكن تكوين مجاميع تساوي 9 و10 و11 و12 بنسًا في كل ضلع؟

لاستخدام إجمالي 9 بنسات في كل جانب، ضع الأبراج المكونة من 1 و2 و3 بنسات عند رؤوس المثلث. وضع البرج المكون من 6 بنسات بين البرج المكون من بنس واحد والبرج المكون من بنسين؛ لأن 1 + 2 + 6 = 9. وضع البرج المكون من 5 بنسات بين البرج المكون من بنس واحد والبرج المكون من 3 بنسات، لأن 1 + 3 + 5 يساوي أيضًا 9. وعلى الضلع الثالث ستقع الأبراج المكونة من 2 و4 و3 بنسات. لاحظ كيف أن الأبراج ذات الأعداد الأصغر وُضِعَت عند رؤوس المثلث في ذلك الحل.

لترتيب الأبراج بحيث تستخدم 12 بنسًا على كل ضلع، ابدأ أولًا بتكوين الأبراج الأطول (المكونة من 6 و5 و4 بنسات) عند رؤوس المثلث ثم املأ الدوائر بينها. ضع أصغر برج متبقٍّ (المكون من بنس واحد) بين أطول برجين (المكونين من 5 بنسات و6 بنسات). أتلاحظ أن أصغر برج سيتبقى لك بعدها (المكون من بنسين) سيكون مكانه بين أطول برجين بينهما دائرة فارغة (البرج المكوَّن من 6 بنسات والبرج المكوَّن من 4 بنسات)؟

إحدى الإستراتيجيات التي يمكنك استخدامها لإيجاد الحل المتضمن 10 بنسات على كل ضلع هي أن تضع قائمة بجميع الطرق التي تستطيع من خلالها تكوين 10 بجمع ثلاثة أعداد مختلفة. ستجد أن 3 + 2 + 5 = 10، 5 + 4 + 1 = 10، 1 + 6 + 3 = 10. أتلاحظ أن الأعداد 3 و5 و1 هم جزء من مجموعين بين هذه المجاميع؟ هذا يعني أن هذه الأعداد مكانها عند رؤوس المثلث. يمكنك استخدام الإستراتيجية نفسها لمعرفة كيفية ترتيب البنسات بحيث يُستخدم 11 أو 12 بنسًا على كل ضلع.

هل تتساءل كيف تعرف أنه لا يمكن استخدام 8 بنسات في كل ضلع؟ إذا كان لديك 8 بنسات على كل ضلع، فهذا يعني استخدام 3 × 8 أو 24 بنسًا في المثلث بالكامل. ولأنك تستخدم البنسات الموجودة عند رؤوس المثلث مرتين، فأنت تستخدم عدد بنسات أقل، بما يساوي بحد أقصى 1 + 2 + 3 (مجموع أصغر ثلاثة أبراج) أو 6. بعبارة أخرى، لن تستخدم أكثر من 18 بنسًا بحد أقصى. واللغز يتطلب استخدام 21 بنسًا.

الفيزياء

الهندسة

الزلازل

القياس

مقدمة:

يدرس العلماء الزلازل حتى نتمكن من فهمها والتنبؤ بحدوثها على نحوٍ أفضل. وفي هذا النشاط ستتعرف على أحد الأجهزة التي يستخدمها العلماء لقياس قوة الزلازل، وستصمم جهازك الخاص باستخدام أدوات بسيطة.

الخلفية العلمية:

تحدث الزلازل طوال الوقت، لكن غالبيتها تكون ضعيفةً إلى الدرجة التي تجعلنا لا نشعر بها، وهي لا تسبب أي ضرر. غير أن الزلازل الضخمة يمكن أن تكون كارثية، بما تسببه من ضرر هائل في الممتلكات والأرواح. تقاس قوة الزلازل على مقياس يُعرف باسم مقياس ريختر. ويتدرج مقياس ريختر من 1 إلى 10، بحيث تعني كل زيادة مقدارها 1 ريختر زيادة قوة الزلزال عن الوحدة الأصغر بمقدار عشرة أضعاف (فعلى سبيل المثال، الزلزال الذي تبلغ شدته 2 ريختر تكون قوته عشرة أضعاف الزلزال الذي تبلغ شدته 1 ريختر، وليس مجرد الضعف فقط). حتى عام 2019 بلغت قوة أقوى زلزال تم رصده 9.5 درجات على مقياس رختر.

يستخدم العلماء جهازًا يسمى “راسِم الزلازل” لقياس حركة الأرض في أثناء الزلزال. تتسم راسمات الزلازل بالحساسية الشديدة؛ إذ تستطيع رصد الزلازل التي تحدث على مسافات بعيدة جدًّا (كما ترصد الأشياء الأخرى التي تسبب اهتزاز الأرض، كاندلاع البراكين والتفجيرات الضخمة)، وهي الاهتزازات التي قد تكون أكثر خفوتًا من أن يشعر بها الإنسان. تُصنع راسمات الزلازل بتعليق جسم ثقيل الوزن داخل إطار صلب متصل بالأرض. عندما تتحرك الأرض في أثناء وقوع الزلزال يتحرك الإطار مع حركة الأرض جيئةً وذهابًا. غير أن الجسم الثقيل لا يكون متصلًا بالأرض اتصالًا مباشرًا، ومن ثم يميل إلى البقاء ثابتًا في مكانه. والنتيجة أن الجسم الثقيل يظل في مكانه، بينما يتحرك الإطار حوله جيئةً وذهابًا. وبتثبيت قلم في الجسم الثقيل، وورق في الإطار، يستطيع العلماء ملاحظة الحركة النسبية للثُّقْل والإطار، من خلال العلامات التي يرسمها القلم، وبهذا يتكون “راسم الزلزال”. يمكن تحليل راسم الزلزال لاحقًا لمعرفة متى حدث الزلزال، وكم كانت قوته. تسجل راسمات الزلازل الحديثة هذه الحركة على هيئة إشارة كهربائية، لكنك في النشاط الذي ستنفذه هنا ستصمم راسم الزلازل الخاص بك، من الطراز القديم الذي يستخدم القلم لتسجيل حركة الزلزال على شريط من الورق.

المواد المطلوبة:

• صندوق متوسط الحجم من الورق المقوى.
• كوب من الورق أو البلاستيك يستخدم لمرة واحدة.
• خيط.
• قلم تعليم.
• مقص (استعن بشخص بالغ يساعدك في قص الورق المقوى والكوب إذا لزم الأمر).
• ورقة أو إيصال طويل مطبوع من محل تجاري.
• شريط لاصق.
• عُمْلات معدنية، وكرات بِلْي، وأحجار صغيرة، أو أشياء أخرى صغيرة الحجم ثقيلة الوزن، لاستخدامها كأثقال.
• شخص آخر ليساعدك.
• ورقة رسم بياني (اختيارية).

التحضير :

• قص غطاء أو طيات صندوق الورق المقوى بعناية. ضع الصندوق بحيث يقف على أحد جوانبه الصغيرة.
• اثقب ثقبين يقابل أحدهما الآخر بالقرب من حافة الكوب بعناية.
• اربط قطعة من الخيط (طولها يزيد قليلًا على طول الصندوق) في كل ثقب.
• اثقب ثقبين في قمة الصندوق (بحيث تكون المسافة بين الثقبين مساوية للمسافة بين الثقبين اللذَين ثقبتهما في الكوب) بعناية.
• أدخل الخيطين في فتحتي صندوق الورق المقوى واربطهما معًا فوق قمة الصندوق بحيث يصبح الكوب معلقًا داخل الصندوق، وبحيث تكون قاعدة الكوب أعلى من قاعدة الصندوق بحوالي بوصة.
• اصنع ثقبًا في وسط قاعدة الكوب. انزع غطاء قلم التعليم، وادفع قلم التعليم خلال فتحة قاعدة الكوب، حتى يلامس سن القلم قاعدة الصندوق.
• املأ الكوب بالعملات المعدنية أو أثقال صغيرة أخرى. في رأيك لماذا تعتبر الأثقال مهمةً لعمل الجهاز؟
• اطوِ قطعة ورق بالطول، ثم اطوِها من المنتصف مرةً أخرى. فض طي الورقة وقصها بطول الطيات لتكون أربعة أشرطة متساوية. ألصق أشرطة الورق معًا من الأطراف، لتكوِّن معًا شريطًا واحدًا طويلًا (تستطيع أن تتجاوز هذه الخطوة إذا كان لديك إيصال طويل مطبوع).
• اصنع شقين مستعرضين على جانبي صندوق الورق المقوى بعناية، بالقرب من قاع الصندوق قدر الإمكان، ويجب أن يكون كل شق واسعًا بما يكفي لإمرار الشريط الورقي من خلال جانب واحد؛ حتى يخرج من الشق الآخر بعد المرور بوسط الصندوق.
• تأكد من تَمركُز سن قلم التعليم على الشريط الورقي، وربما تحتاج إلى صنع فتحتين أُخرَيين في سقف الصندوق وتعيد تعليق الكوب إذا لزم الأمر.

طريقة العمل:

• أخيرًا أصبحْتَ جاهزًا لاستخدام راسم الزلازل الخاص بك. ثَبِّت الصندوق بيديك بينما يقوم الشخص الذي يساعدك بسحب شريط الورق بانتظام من أحد الجانبين. ما الذي يرسمه قلم التعليم على شريط الورق؟
• الآن هزّ الصندوق إلى الأمام وإلى الخلف، بينما يستمر الشخص الذي يساعدك في سحب شريط الورق، على أن يبذل قصارى جهده لجعل سرعة السحب ثابتة. كيف يتغير الخط المرسوم على الورق؟
• توقف عن هَزّ الصندوق لثوانٍ قليلة، ثم حاول هَزَّ الصندوق بقوة أكبر.
• توقف لثوانٍ أخرى، ثم هزّ الصندوق هزًّا خفيفًا جدًّا.
• اسحب شريط الورق كله إلى خارج الصندوق وانظر إلى الخط. هل تستطيع أن تعرف بأي قوة كان الصندوق يهتز، اعتمادًا على شكل الخط؟ هل تستطيع معرفة متى لم يكن الصندوق يهتز على الإطلاق؟
• كرر التجربة باستخدام أشرطة ورقية إضافية، مع اختبار مقادير مختلفة من الاهتزاز.
• نشاط إضافي: هل يعمل راسم الزلازل الخاص بك عندما تهز الصندوق من جانب إلى جانب؟ أم عندما تهزه من أعلى إلى أسفل؟ هل تستطيع تصميم راسم للزلازل يمكنه تسجيل الحركة في اتجاهات متعددة؟
• نشاط إضافي: هل تستطيع تصميم تدريجك الخاص لقياس قوة “الزلازل” التي تُحْدِثُها بنفسِك؟ حاول استخدام ورقة رسم بياني، وانظر كيف يقيس تدريجُك مقدار الاهتزازات التي تتفاوت في قوتها.

المشاهدات والنتائج:

عندما يَسحب مساعدك الورقة عبر الصندوق، دون هز الصندوق، فإن قلم التعليم يجب أن يرسم مجرد خط مستقيم على شريط الورق. عندما تهز الصندوق يتحرك إلى الأمام وإلى الخلف، وتتحرك معه الورقة. ونظرًا إلى ثقل كتلة الكوب وطريقة تعليقه بالخيوط، لا يتحرك الكوب كثيرًا. يعني هذا أن شريط الورق سيتحرك إلى الأمام وإلى الخلف أسفل سن قلم التعليم الذي يكون ثابتًا (في الغالب)، مما يؤدي إلى رسم خط متعرج. يتناسب حجم هذه التعرجات (والذي يُعرف علميًّا بسعتها) مع القوة التي هزَزْتَ بها الصندوق، تمامًا مثلما تُعَبِّر تعرجاتُ خط راسم الزلازل الحقيقي عن قوة الزلزال.

علم الأحياء
الصحة
الطب
جهاز الدورة الدموية

مقدمة

لماذا يجب علينا تناوُل الطعام الصحي وممارسة الرياضة؟ هذه الأمور تجعل دمك يستمر في التدفق جيدًا عبر جهاز الدورة الدموية، وهو أمرٌ أساسي للمحافظة على صحتك. تتمثل وظيفة الدورة الدموية في نقل الدم عبر القلب والأوردة والشرايين، لتزويد الجسم بالأكسجين والعناصر المغذية. وإذا كان الدم لا يتدفق كما ينبغي، فقد يؤثر ذلك على صحتك سلبًا. في هذا النشاط، ستعرف ما يحدث لتدفق الدم في أجسام الأشخاص الذين تتأثر أجهزة الدورة الدموية لديهم بحالةٍ تسمى مرض الشريان التاجي.

معلومات أساسية

يحتاج كل جزء من جسم الإنسان إلى التزود بالأكسجين والمواد المغذية. وهذه المهمة ينجزها جهاز الدورة الدموية في الجسم، والذي يُسمَّى أيضًا بالجهاز القلبي الوعائي (يتضمن القلب والأوردة والشرايين). ينقل الدم الأكسجين والعناصر المغذية بحركته عبر الشرايين، ويوصلها إلى الأجزاء الأخرى من الجسم. ويعمل القلب كمضخةٍ قوية، تولِّد القوة اللازمة لتحريك الدم في الدورة الدموية. تحمل الشرايين الدم من القلب إلى الرئتين، حيث يُشبَّع بالأكسجين، ومن ثم إلى أعضاء الجسم. ثم تعيد الأوردة الدم إلى القلب. وعندما يحدث خللٌ ما في جهاز الدورة الدموية، قد يؤدي ذلك إلى عواقب صحية خطيرة.

المشكلة الأكثر شيوعًا في جهاز الدورة الدموية اليوم هي مرض الشريان التاجي (وتُسمَّى أيضًا مرض القلب التاجي). يحدث مرض الشريان التاجي بسبب تراكم الكُوليسترول وموادَّ أخرى في الشرايين، تُسمَّى الترسُّبات الدهنية أو اللويحات. وبمرور الوقت، تزداد سماكة الترسبات الدهنية، وتصبح الشرايين أضيق. ومع ضيق الشرايين، لا تستطيع أن تنقل كمية الدم نفسها إلى أعضاء الجسم. ويمكن أن يؤدي انخفاض كمية الدم المشبع بالأكسجين إلى العديد من المشكلات الصحية.

في هذا النشاط، ستصنع نموذجًا لما يحدث لتدفُّق الدم عندما تضيق الشرايين بسبب مرض الشريان التاجي. ستفعل ذلك عن طريق مقارنة تدفق الدم عبر قشات مص (تمثل الشرايين) ذات أقطارٍ مختلفة. وبالطبع لن تستخدم دمًا حقيقيًّا، بل ماءً مُلوَّنًا بدلًا منه!

المواد المستخدمة

• كوبان بلاستيكيان من الأكواب غير القابلة لإعادة الاستعمال، سعة الواحد منهما 16 أونصة (473 ملليلترًا تقريبًا).
• قشتا مص، كل واحدة لها قطر مختلف.
• صلصال.
• ساعة توقيت.
• صينية أو حوض غير عميق (يكفي لاحتواء أكثر من 16 أونصة من الماء).
• ماء.
• مُلوِّن طعام أحمر.
• كوب قياس (مُدرَّج بالملليلتر).
• مقص.
• قلم تحديد دائم.
• ورق.
• مساحة عمل لا تتأثر بانسكاب السوائل.
• مساعد بالغ.

التحضير

• قِس 400 ملليلتر من الماء، وصبها في الكوب البلاستيكي الأول. ضع علامةً عند مستوى الماء على السطح الخارجي للكوب باستخدام قلم التحديد الدائم. ثم ضع علامةً على الكوب الآخر عند الارتفاع نفسه. والآن أفرِغ الكأس من الماء.
• اطلب مساعدة شخص بالغ لاستخدام المقص بحذر، واصنع ثقبًا في جانب كل كوب، على ارتفاع حوالي بوصة واحدة (2.54 سنتيمتر) من قاع الكوب. ووسِّع الثقبين ليتسع كل واحدٍ منهما لإحدى قشَّتَي المص.
• اقطع جزءًا طوله بوصتان (5.08 سنتيمترات) تقريبًا من كل قشة مص. ما الذي تمثله قشات المص في نموذج تدفُّق الدم الذي تصنعه؟
• أدخل قشَّتَي المص في الثقبين، وتأكد من أنَّهما غير مضغوطتين. واحرص على أن تميل قشتا المص نحو الأسفل خارج الكوب؛ لكي يتدفق الماء منها بسهولة.
• استخدم الصلصال لسد أي فراغات في الثقبين المحيطين بقشَّتَي المص من داخل الكوب وخارجه.
• حضِّر لترًا واحدًا من الماء، وأضف ملوِّن الطعام الأحمر إليه. ماذا يمثل الماء الأحمر في نموذج تدفُّق الدم الذي تصنعه؟

الطريقة

• ابدأ بوضع الكوب المُزوَّد بقشة المص الأوسع في الصينية. ما هي الحالة التي تعتقد أنَّ هذا الكوب يمثلها: جهاز قلبي وعائي سليم أم مريض؟ هل تستطيع أن تشرح السبب؟
• سد نهاية قشة المص بقطعة من الصلصال.
• املأ الكوب بالماء الأحمر حتى العلامة التي رسمتها بقلم التحديد. (أضف المزيد من الصلصال إذا وجدت أي تسريباتٍ من الثقب، وتأكد من وصول الماء إلى العلامة قبل بدء التجربة).
• جهِّز ساعة التوقيت. وأزِل سدادة الصلصال من نهاية قشة المص، وشغِّل الساعة على الفور. ثم أوقفها عندما يتوقف تدفق الماء من قشة المص. كم الوقت الذي استغرقه تدفُّق الماء من الكوب؟ سجِّل الوقت على قطعة من الورق.
• ضع الكوب المُزوَّد بقشة المص الأضيق في الصينية. ما الحالة التي يمثلها هذا الكوب؟ ولماذا تعتقد ذلك؟
• سد نهاية قشة المص بقطعة من الصلصال.
• املأ الكوب حتى العلامة بالماء الأحمر. (أضف المزيد من الصلصال إذا وجدت أي تسريباتٍ من الثقب، وأضِف المزيد من الماء إن كانت هناك حاجة إلى ذلك، حتى يصل الماء إلى العلامة قبل بدء التجربة).
• أزِل سدادة الصلصال من نهاية قشة المص، وشغِّل ساعة التوقيت على الفور. أوقِف ساعة التوقيت عندما يتوقف تدفق الماء من قشة المص، ثم سجل الوقت على قطعة من الورق. كم من الوقت استغرق تدفُّق الماء هذه المرة؟
• قارن بين الوقت الذي سجلته على ورقتك في الحالتين. ما الحالة (القشة الأوسع أم الأضيق) التي كان تدفق الدم فيها أسرع وأفضل؟ وما الذي تشير إليه النتائج التي توصلت إليها فيما يتعلق بتدفق الدم عند الأشخاص المصابين بمرض الشريان التاجي؟
• نشاط إضافي: احسب معدلات تدفق «الدم» في كلتا الحالتين (القشة الواسعة والقشة الضيقة) عن طريق قسمة حجم الماء بالملليلترات عند البدء على الوقت الذي استغرقه تدفُّق الماء من الكوب. كيف يبدو الرقمان عند مقارنتهما؟
• نشاط إضافي: بدلًا من استخدام قشتَي مص لهما قطران مختلفان، استخدم قشتين متطابقتين. ثم استخدم الصلصال في «سد» إحداهما، لتُحاكي تراكُم الترسبات الدهنية داخل الشرايين. ماذا يحدث لسرعة الماء الذي يتدفق من قشة المص؟

النتائج

كما خمَّنت على الأرجح، تمثل قشتا المص في نموذج تدفق الدم الذي صنعته شرايين جسمك، التي تنقل الدم من قلبك إلى أعضاء الجسم. والماء الأحمر يمثل الدم الذي يتدفق عبر الشرايين. والتجربة التي أجريتها باستخدام قشة المص الواسعة تُحاكي الجهاز القلبي الوعائي عندما تخلو شرايينه من الترسبات الدهنية. وكما لاحظت فإنَّ «تدفق الدم» من الكوب كان سريعًا نسبيًّا. أمَّا استخدام قشة المص الضيقة فيحاكي الجهاز القلبي الوعائي في حالة المرض. يبدأ الشريان (قشة المص) بالانسداد بالترسُّبات الدهنية، وهكذا يصبح قطر الشريان أصغر فأصغر. هذا يعني أيضًا تدفًّق كميةٍ أقل من الدم في الشريان، وهذا ما يجب أن تكون قد لاحظته في النشاط. وفي حالة قشة المص الضيقة أيضًا يستغرق الماء وقتًا أطول بكثير ليتدفق خارجًا من الكوب. وفي أسوأ حالات مرض الشريان التاجي، قد ينسد الشريان بكامله، بحيث لا تتدفق أي كمية من الدم إلى أعضاء جسمك بعد ذلك. هذا هو سبب أهمية ممارسة الرياضة وتناول الطعام الصحي طوال الحياة، لأنَّه يساعد على إبقاء الشرايين مفتوحةً ليتدفق الدم جيدًا.

نظِّف المكان

اسكب الماء الأحمر في الحوض. وأعد تدوير الكوبين إن أمكن، وألقِ قشَّتَي المص في سلة المهملات. ويمكنك تجفيف الصلصال وإعادة استخدامه.

الفيزياء

الجيولوجيا

الزلازل

الهندسة

المواد

مقدمة

هل تساءلت يومًا عن نوعية الأرض التي تُشَيَّد عليها المباني؟ تُوجد أنواع كثيرة ومختلفة من الأرض، كتلك التي تتكون من الصخر أو الحصى أو الرمل أو التربة، وغير ذلك. وتكتسب هذه المسألة أهميةً خاصةً في المناطق التي يُحتمل تعرُّضها للزلازل. في هذا النشاط، ستُشيِّد بنفسك مبنىً من الحلوى على طاولة مهتزة منزلية الصنع، وستكتشف كيف يُؤثر الزلزال على المباني التي شُيِّدت على أرض رملية. كيف سيكون سلوك هذا المبنى في نموذج محاكاةٍ لزلزال؟

معلومات أساسية

تُشبه الطبقة الخارجية للأرض أحجيةً تتكون من قطع ضخمة من الأرض. ويُطلَق على هذه القطع الصفائح التكتونية، وهي تنزلق ببطء على سطح الكرة الأرضية، ويدفع بعضها بعضًا وتنزلق كل واحدةٍ منها بجانب الأخرى. في بعض الأحيان، يُولِّد هذا الاحتكاك حركاتٍ مفاجئة، يمكن أن تتسبب في حدوث الزلازل. وتُطلق الزلازل الكثير من الطاقة التي تخرج في شكل موجات تسمى الموجات الزلزالية. هناك نوع من هذه الموجات يدفع ويسحب المواد التي يتحرك خلالها، وهذا يؤدي إلى شعور الناس بحركة إلى الأمام والخلف أو إلى اليسار واليمين. ويُعرَف هذا النوع من الموجات بالموجة الأولية. ويمكن أن تتحرك الموجة الأولية عبر المواد الصلبة والسائلة.

ويُؤثر أيضًا نوع الأرض التي تقف عليها في أثناء مرور موجة زلزالية على ما تشعر به. فغالبًا ما تعمل التربة الرخوة -مثل التربة الرملية- على مضاعفة الاهتزاز مقارنةً بالتربة الصلبة، مثل صخر الأساس. فبالإضافة إلى كونه ناعمًا، يمكن أن يخضع الرمل أيضًا لـ«عملية إسالة» في أثناء حدوث زلزال. وهو ما يعني أن سلوك الرمل يمكن أن يتغير من العمل كمادة صلبة إلى العمل كسائل ثخين، مما يزيد من قوة الاهتزاز.

في هذا النشاط، ستُشيِّد مبنىً وتضعه على مادة تُحاكي الرمل. وستختبر المبنى على طاولة اهتزاز منزلية الصنع، تُولِّد حركةً شبيهةً بحركة الدفع والسحب للموجة الأولية. إلى أي مدى سيصمُد المبنى أمام الزلزال؟

المواد المُستخدمة

• ورق تغليف اللحوم أو ورق جرائد
• ورق مُشمَّع
• قماش مبلل
• مكعبات من الحلوى المُغلفة أو مكعبات السكر (40 مكعبًا أو أكثر)
• زبدة فول سوداني مصنعة، أو أي بديل مثل زبدة الصويا أو زبدة بذور عباد الشمس
• ملعقة أو سكين زبدة
• نشا ذرة
• ماء
• كأس قياس
• صندوق قليل العُمق
• كرات بِلي أو أي كرات صغيرة متطابقة الحجم (دستة واحدة أو اثنتان)
• صينية قليلة العُمق أصغر ببضع بوصات من الصندوق القليل العُمق (يمكن استخدام صواني الكعك المصنوعة من الألومنيوم)
• شوكة
• لون طعام أصفر (اختياري)
• صلصال (اختياري)
• حبوب الجوز والعنب (اختياري)
• صوانٍ إضافية (اختياري)

التحضير

• استخدم ورق تغليف اللحوم أو ورق الجرائد لحماية المكان الذي تُجري فيه هذا النشاط. هذا سيساعدك في التنظيف السريع لاحقًا. جهِّز قطعة قماش مبللة لمسح يديك عندما تصبحان لزجتين بشدة.
• ضع أمامك قطعة من الورق المُشمَّع مساحتها خمس بوصات مربعة أو أكبر.
• أزل غلاف مكعبات الحلوى وافتح وعاء زبدة الفول السوداني. ستكون مكعبات الحلوى هي اللبنات التي تستخدمها في تشييد المبنى، وستكون زبدة الفول السوداني بمنزلة الملاط الذي يلصق الطوب معًا.
• خُذ قليلًا من زبدة الفول السوداني بملعقة أو سكين أو بإصبعك، وضعه على جانب أحد مكعبات الحلوى، ثم ألصق مكعبًا آخر به. كرِّر هذه العملية حتى يكتمل المبنى. يمكنك تشييد أي مبنى تريده، على أن يكون حجمه مناسبًا يسمح بوضعه داخل الصينية.
• ﻘُﺺ اﻟﻮرق المُشمَّع بحيث يتبقى نحو ﺑﻮﺻﺔ أو بوصتين ﻣﻦ اﻟﻮرق على ﺟﺎﻧبي اﻟﻤﺒﻨﻰ. ضع المبنى جانبًا على الورق المُشمَّع إلى أن تصبح جاهزًا لاختباره.
• لتحضير الخليط الذي سيُحاكي حركة الرمل في أثناء حدوث زلزال، خُذ ثلاث كؤوس من نشا الذرة وصُب هذه المقادير في الصينية قليلة العمق، ثم أضف كوبًا ونصف كوب من الماء. أضف بضع قطرات من لون الطعام الأصفر إذا كان متوافرًا. استعمل شوكة أو استخدم يديك لمزجه جيدًا. من المهم أن تحصل على القوام المناسب لخليط نشا الذرة. فلا بد من أن يكون الخليط متماسكًا بدرجة كافية لحمل مبنى التجربة، وأن يظل مع ذلك سائلًا بدرجة كافية بحيث يتسرب ببطء من الشوكة أو من أصابعك عندما تغرفه. أضف المزيد من نشا الذرة إذا كان الخليط سائلًا أكثر من اللازم، أو أضف المزيد من الماء إذا كان متماسكًا أكثر من اللازم. ضع الخليط جانبًا الآن.
• لبناء طاولة الاهتزاز الخاصة بك، ضع الصندوق قليل العمق أمامك. ضع كرات البِلي في الصندوق، ثم ضع الصينية التي تحتوي على خليط نشا الذرة بحيث تستقر فوق كُرات البِلي. عندما تهز الصندوق، يجب أن تتأرجح الصينية للخلف وللأمام أو لليمين ولليسار في أثناء تحرُّكها فوق كرات البِلي المتدحرجة.

الطريقة

• تدرَّب على كيفية هز طاولتك. قم بهزها بسرعة ولكن برفقٍ كافٍ وبالحركات المناسبة بحيث لا تصطدم الصينية بجوانب الصندوق.
• استخدم الورق المُشمَّع لتضع المبنى بحذرٍ فوق خليط نشا الذرة. ألقِ نظرةً متفحصة، إذ لا بد من أن يستقر المبنى على خليط نشا الذرة بحيث لا يفصل بينهما سوى الورق المُشمَّع، ولكن لا يجب أن يغوص فيه. لا بأس إن أحدث هيكلك بصمةً في الخليط، على غرار آثار الأقدام التي تُحفَر في الرمال الرطبة. ولكن إذا غاص المبنى ببطء إلى الأسفل، فهذا يعني أن المزيج رطب أكثر من اللازم. وفي هذه الحالة، أزِل المبنى وهو على الورق المُشمَّع، ثم ضع المزيد من نشا الذرة واخلطه جيدًا، وجرِّب مرةً أخرى.
• في رأيك، ما الذي سيحدث للمبنى عندما تهز الصندوق بسرعة؟
• هز الصندوق بسرعة كافية بحيث تتأرجح الصينية مع خليط نشا الذرة للأمام والخلف ولكن دون أن تصطدم بجانب الصندوق. وخلال هزك الصندوق، عُد إلى 20 قبل أن تتوقف لملاحظة ما يحدث. هل تغير المبنى بأي طريقة؟ هل تستطيع رؤية علامات تشقُّق؟ هل غاص المبنى في الخليط أكثر؟
• ما الذي تعتقد أنه سيحدث إذا هززت الطاولة بقوة أكبر أو لمدة أطول؟
• جرب بنفسك! زد القوة التي تهز بها الصندوق تدريجيًّا، مع الحرص على عدم اصطدام الصينية بجانب الصندوق. انظر إلى خليط نشا الذرة وأنت تهز الصندوق، هل يمكنك رؤيته وهو يتحرك مثل سائل ثخين للغاية؟
• قيِّم الضرر. هل لا يزال المبنى قائمًا؟ هل غاص المبنى أو الحطام في عمق الخليط، أم أنه ما زال قائمًا أو فوقه؟ لماذا يحدث هذا؟
• ادفع إصبعك في الخليط، هل الخليط متماسك؟
• استمر في الدفع بينما تهز الصندوق بقوة مستخدمًا يدك الأخرى، هل تغوص إصبعك في الخليط؟ هل تشعر أن السائل ثخين جدًّا؟ ما السبب وراء ذلك؟
• نشاط إضافي: استخدم مواد مختلفة لمحاكاة أنواع مختلفة من التربة، واستخدم طاولة الاهتزاز لتحديد أنواع التربة القادرة على حمل المبنى على نحوٍ أفضل. يمكن أن يكون الصلصال نموذجًا لصخر الأساس، وأن تكون حبوب الجوز والعنب نموذجًا للحصى، وأن يمثل خليطٌ يتكون من حبوب الجوز والعنب بواقع جزأين إلى ثلاثة أجزاء والماء بواقع جزء واحد مثالًا جيدًا لمحاكاة التربة المفككة. كرِّر الخطوات السابقة نفسها مع كل نوع من أنواع التربة هذه. اختبر مبانيَ متطابقة، وحافظ على ثبات قوة الاهتزاز ومدته. هل ستجعل بعض أنواع التربة الاهتزاز الناتج عن الموجة الأولية، أشد قوةً مقارنة بأنواع أخرى منها؟
• نشاط إضافي: اختبر تصاميم مختلفة للمباني، وحافظ على ثبات قوة الاهتزاز ومدته ولا تُغير نوع التربة، ولكن جرب تصميم مبنى مختلف. هل سيكون المبنى المرتفع أكثر عرضةً للخطر؟ هل سيكون من الأفضل أن يكون لديك مساحة سطح كبيرة، أم أن المباني الأصغر ستقاوم الاهتزاز الناتج عن الموجة الأولية على نحوٍ أفضل؟

المشاهدات والنتائج

هل أصبح خليط نشا الذرة سائلًا ثخينًا بعد رجِّه بقوة؟

يعمل خليط نشا الذرة كمادة صلبة عندما يُترك على حاله، ولكنه يتصرف كسائل ثخين عندما يُرَجُّ بقوة. يمكنك أن ترى وتشعر بأنه كان أشبه بمادة صلبة في البداية، وذلك لأنه كان يحمل المبنى، ويمكنك أن تشعر أن الخليط كان يقاوم إصبعك عندما كنت تضغط عليه. ولكن عملية الاهتزاز أحدثت تغييرًا في هذا الوضع. فالأرجح أن المبنى أو حطامه قد غاص في الخليط في أثناء رجِّ الصندوق، تمامًا مثلما سيغوص في الوحل السميك. من المحتمل أن تشعر أيضًا أن الخليط يُفسح المجال لإصبعك عندما تهز الصندوق في أثناء الضغط على الخليط، تمامًا مثلما يحدث في سائلٍ ثخين.

يعمل الرمل بطريقة مماثلة. ففي الظروف العادية، يتصرف كمادة صلبة، ولكن عندما يُرجُّ بقوة يتصرف كسائل ثخين. وهذا ما يُطلِق عليه العلماء عملية الإسالة، ومن المعروف أن الزلازل تعمل على تفعيل هذه العملية.

تُمثِّل طاولة الاهتزاز في هذا النشاط الحركة لليمين واليسار أو للخلف وللأمام التي تُحدِثها الموجة الأولية في أثناء الزلزال. ولكن الموجة الزلزالية الحقيقية تُولِّد حركةً أكثر قوة. لم تستخدم رملًا حقيقيًّا في هذا النشاط، وهذا لأنك تحاول محاكاة العملية التي يتغير فيها سلوك الرمل من سلوك مادة صلبة إلى سلوك مادة سائلة عندما يهتز في أثناء الزلزال. فعن طريق طاولة الاهتزاز التي تستخدم فيها يدَك كقوة دافعة، لا يمكنك هز الرمل بسرعة كافية لتفعيل عملية الإسالة، لذلك استخدمنا خليط نشا الذرة بديلًا لذلك.

إذا كنت قد استخدمت مواد “أرضية” أخرى (مثل: حبوب الجوز والعنب أو الصلصال) في التجربة، فربما شاهدت نتائج مختلفة بعد حدوث عمل الاهتزاز. بناءً على المادة التي استخدمتها في التجربة، ما نوع الأرض التي يمكن أن تُشيِّد بها مبنًى في منطقة معرَّضة للزلازل؟ في معظم المناطق التي يشيع فيها حدوث الزلازل، يستخدم المهندسون العديد من الإستراتيجيات الأخرى لمساعدة المباني على مقاومة الاهتزاز، والتي يمكنك معرفة المزيد عنها في قسم «استكشف المزيد».

تنظيف مكان التجربة

تخلَّص من خليط نشا الذرة والماء في القمامة، ولا تصبه في البالوعة لأنه يسد المواسير.

الفيزياء

الضغط

مبدأ برنولي

تدفق الهواء

مقدمة

هل سبق أن رأيتَ صورًا أو مقاطع فيديو لسقف منزل يُقتلع في أثناء إعصار أو زوبعة؟ قد تُفاجأ إذا عرفت أن السقف لم يُقتلع في الواقع بفعل قوة الرياح، بل بسبب الهواء داخل المنزل! يمكن تفسير ذلك من خلال مبدأ برنولي Bernoulli’s principle، الذي ينص على أن السوائل أو الهواء سريع الحركة، مثل الرياح القوية، تتمتع بضغط أقل من الهواء بطيء الحركة. وخلال الإعصار، فإن التدفق السريع للهواء فوق شكل السقف يولّد منطقةً ذات ضغط منخفض، وهذا يصنع فرقًا في الضغط بين الهواء الخارجي والهواء داخل المنزل. وفي نهاية المطاف، يصبح فرق الضغط كبيرًا بما يكفي ليبدأ الهواء داخل المنزل في دفع السقف إلى الأعلى. يتحول الضغط على سقف المنزل إلى قوة رفع، على غرار ما يحدث مع جناح الطائرة، فيطير بعيدًا! في هذا النشاط، ستعمل على تطبيق مبدأ برنولي، ولكن لا داعي للقلق، فسيكون سقف منزلك بأمان!

خلفية

دانييل برنولي عالِم سويسري، درس في القرن الثامن عشر سلوك السوائل عندما تكون في حالة حركة. وقد توصل إلى اكتشاف في أثناء إجرائه تجربةً على السوائل التي تتدفق عبر أنبوب على شكل ساعة رملية. فقد أدرك أن السوائل سريعة الحركة تنتج ضغطًا أقل، وأن السوائل بطيئة الحركة تنتج ضغطًا أكبر. وأصبح اكتشافه معروفًا باسم مبدأ برنولي Bernoulli principle. ولا ينطبق هذا المبدأ على السوائل فقط، بل على الهواء أيضًا، لأن الغازات -تمامًا مثل السوائل- قادرة على أن تتدفق وأن تأخذ أشكالًا مختلفة. يمكن إجراء إثبات بسيط لمبدأ برنولي من خلال جعل كرة بينج بونج تحوم في مجرى هواء متحرك، على سبيل المثال، فوق مروحة أو مجفف شعر موجّه مباشرةً إلى الأعلى. لماذا لا تطير الكرة بعيدًا عن المروحة؟ بسبب مبدأ برنولي؛ فضغط الهواء سريع الحركة الذي يحمل الكرة في الهواء يكون أقل من ضغط الهواء المحيط بالكرة. وعندما تبدأ الكرة في الابتعاد عن عمود الهواء فوق المروحة، فإن الهواء عالي الضغط المحيط يدفعها مجددًا إلى منطقة الضغط الأقل فوق المروحة. نتيجةً لذلك، تبقى الكرة حائمةً فوق المروحة.

يمكن أن يشرح مبدأ برنولي أيضًا كيف يتم توليد قوة الرفع لأعلى تحت جناح الطائرة. فأجنحة الطائرة مُصمّمة بطريقة تجعل الهواء المتدفق فوق الجزء العلوي للجناح يتحرك أسرع من الهواء المتدفق تحته. وهذا يصنع فرقًا في الضغط، بحيث يكون الضغط على الجزء العلوي من الجناح أقل من الضغط على الجزء السفلي منه. وهذا الهواء عالي الضغط يدفع الجناح لأعلى، وبالتالي، يولد قوة رفع للأعلى (على غرار مثال سقف المنزل السابق). توجد العديد من الأمثلة لشرح مبدأ برنولي في العالم من حولنا، وسنُجري واحدًا منها في هذا النشاط. لن تنطوي التجربة على الطيران أو جعل سقف منزل يطير، لكنها ستكون مثيرةً للدهشة بالقدر نفسه، بل في الواقع ستكون أشبه بالسحر!

المواد اللازمة للتجربة

• بالونان من الحجم نفسه

• خيط (طوله حوالي 60 سم)

• مقص

• شريط لاصق

• إطار باب

• أنبوب من محارم ورقية

التحضير

• انفخ البالونين، واعقدهما عند طرفيهما بحيث يكون كلا البالونين بالحجم نفسه تقريبًا.

• قص قطعتين من الخيط، بحيث يكون طول كلٍّ منهما حوالي 30 سم.

• اربط نهاية الخيط الأول بأحد البالونات.

• اربط نهاية الخيط الثاني بالبالون الثاني.

• استخدم الشريط اللاصق للصق الطرف الحر من كلا الخيطين بأسفل الجزء العلوي من إطار الباب. باعد بين البالونين بحيث تترك حوالي 15 سم بينهما.

تأكد من أن البالونين بعيدان عن مجرى هوائي قوي (مثل فتحة تهوية أو مروحة).

التجربة

• قف أمام البالونين وأمسك أنبوب المحارم الورقية حتى تتمكن من نفخ الهواء في الفراغ الموجود بينهما. ماذا تتوقع أن يحدث للبالونين إذا نفخت الهواء بينهما؟

• تأكد من أن البالونين لا يتحركان. ثم انفخ في أنبوب ورق المحارم ببطء شديد. حاول الحفاظ على ثبات تدفُّق الهواء. ماذا تلاحظ؟ هل يتحرك البالونان؟

• إذا تحرك البالونان، أوقف حركتهما ثم انفخ بينهما مرةً أخرى من خلال الأنبوب الورقي. حاول هذه المرة أن تنفخ أقوى من ذي قبل مع الحفاظ على ثبات تدفُّق الهواء. ماذا حدث للبالونين هذه المرة؟ هل يمكنك شرح ملحوظاتك؟

• كرر الخطوة السابقة، ولكن هذه المرة انفخ في الأنبوب بأقوى ما تستطيع، وحاول الحفاظ على ثبات تدفق الهواء. هل تتغير نتائجك مع زيادة تدفق الهواء؟ لماذا يحدث ذلك أو لماذا لا يحدث؟

نشاط إضافي: كرر التجارب نفسها مع استخدام أنابيب مختلفة الأحجام. هل للأنابيب ذات القطر الأصغر، مثل الشاروقة، التأثير نفسه؟

نشاط إضافي: اكتشف ما إذا كان لا يزال بإمكانك تحريك البالونين إن كانا بعيدين عن بعضهما. غيِّر المسافة بين البالونين، واختبر إذا كان ذلك سيؤثر على نتائجك. هل اكتشفت المسافة القصوى أو الدنيا التي يفقد النشاط فاعليته بعدها؟

نشاط إضافي: بدلًا من البالونين حاول استخدام كرتي بينج بونج أو أغراضًا أخرى في هذا النشاط. هل ما زلت تلاحظ التأثير نفسه مع أغراض أكبر أو أصغر أو أثقل؟

الملحوظات والنتائج

هل لاحظت أن البالونين تحركا بشكل مدهش نحو بعضهما دون أن يلمسهما أحد على الإطلاق؟ التأثير الذي لاحظته هو إثبات رائع لمبدأ برنولي. فطالما أن كلا البالونين يتدلى من إطار الباب، يكون الهواء المحيط بهما من كل اتجاه ثابتًا. وهذا يعني أن الهواء يمارس القدر نفسه من الضغط على كل جانب من جوانب البالونين وأن كلا البالونين ثابت. وعندما تنفخ الهواء ببطء بين البالونين، فمن المرجح أنهما لن يتحركا كثيرًا. وذلك لأن تدفق الهواء ببطء شديد لا يغير كثيرًا ظروف الضغط حول البالونين.

لكن عندما تنفخ في الأنبوب الورقي بقوة أكبر، لا بد وأنك لاحظت أن البالونين اقتربا بشكل مدهش من بعضهما. فعندما نفخت بقوة بين البالونين، أنشأتَ منطقةً من الضغط المنخفض؛ لأن الهواء سريع الحركة يولِّد ضغطًا أقل. فانخفض ضغط الهواء بين البالونين بالمقارنة مع ضغط الهواء حول بقية أجزاء البالونين. ولأن الضغط العالي يدفع نحو الضغط المنخفض، فقد تحرك البالونان باتجاه بعضهما. يمكنك ملاحظة الأمر نفسه إذا استخدمت كرتي بينج بونج بدلًا من البالونين. ولكن مع الأجسام الأثقل وزنًا، قد لا يكون فرق ضغط الهواء الناتج كافيًا لتحريكها. والمسافة بين البالونين مهمة كذلك، فإذا كانت المسافة بينها كبيرة جدًّا، فسينتفي تأثير منطقة ضغط الهواء المنخفض الناتجة عن النفخ.

المصدر: الخليج

هل لدى مجتمعك المحلي آلة إعادة تدوير أحادية التدفُّق، تتيح لك خلط المواد معًا داخل حاوية إعادة تدوير واحدة؟ هل سبق لك أن تساءلت كيف تُفصل كل هذه المواد حتى يمكن إعادة تدويرها إلى أشياء جديدة؟ جرّب هذا النشاط لتكتشف ذلك، وسيمكنك بناء آلة فرز وإعادة تدوير خاصة بك!

خلفية علمية

تتيح إعادة التدوير تفكيك المواد القديمة من البلاستيك والزجاج والألومنيوم والأوراق، وتحويلها إلى أشياء جديدة. على سبيل المثال، أحيانًا تُصهر الزجاجات البلاستيكية وتُحوَّل إلى مقاعد للمتنزهات أو معدات للملاعب، ويمكن تحويل الورق القديم إلى مناشف أو مناديل ورقية جديدة. وتقدم العديد من المجتمعات المحلية في الولايات المتحدة الآن إعادة التدوير أحادية التدفق. وهذا يتيح لك خلط أنواع مختلفة من المواد القابلة لإعادة التدوير في حاوية واحدة لجمعها.

لكن هذه العملية تحمل معها تحديًا. فقبل أن تبدأ عملية إعادة التدوير فعليًّا، يجب فصل المواد وفرزها. فأنت لا تريد أن ترى قطعًا من البلاستيك أو المعدن في المناشف الورقية المعاد تدويرها! وبعد جمع المواد القابلة لإعادة التدوير، يجري نقلها بواسطة الشاحنات إلى مصانع إعادة التدوير التي تسمى «مرافق استعادة المواد» (MRFs). في تلك المرافق، يتم إدخال أكوام عملاقة من المواد المختلطة عبر آلات تفصلها إلى فئات مختلفة وتجمعها ليجري شحنها بعد ذلك إلى مصانع المعالجة. يُجرى الكثير من عمليات الفرز تلقائيًّا بواسطة آلات تستغل الخصائص المختلفة للمواد في عملية التدوير. فالمغناطيس -على سبيل المثال- يمكن أن يجذب الأجسام المعدنية، ويمكن لتيارات الهواء أن تفصل الكرتون والورق الأخف وزنًا عن الأشياء الثقيلة مثل الزجاجات والعلب المعدنية. هذه العملية لا تخلو من السلبيات بالطبع. إذ يمكن أن تسد الأكياس البلاستيكية آلات الفرز، هذا هو سبب أنه لا يمكن تضمينها في إعادة التدوير أحادية التدفق.

لا تقبل العديد من المجتمعات المحلية إلا أنواعًا معينة من البلاستيك، وتشترط شطف حاويات الطعام جيدًا قبل إعادة تدويرها. ويمكن أن يؤدي تجاهُل هذه الإرشادات إلى تلوُّث المواد المعاد تدويرها، مما يجعلها غير قابلة للاستخدام، وسينتهي بها الأمر في سلة المهملات! لهذا السبب من المهم جدًّا التأكد من اتباع إرشادات إعادة التدوير في مجتمعك المحلي.

في هذا المشروع ستركز على فصل مادتين: قصاصات الورق ومشابك الورق. هل يمكنك بناء آلة لفصلهما بكفاءة؟ جرّب واكتشف!

المواد المستخدمة

    • ما لا يقل عن 24 قطعة من مشابك الورق.

    • ورق.

    • مقص.

    • مغناطيس.

    • مساحة عمل مسطحة، مثل سطح الطاولة.

    • أكواب أو حاويات صغيرة أخرى.

    • مواد بناء، مثل الورق المقوى والزجاجات البلاستيكية والشريط اللاصق، وغيرها من المستلزمات الحرفية الأخرى، أيها أو كلها، التي يمكنك استخدامها لبناء آلة فرز وإعادة تدوير.

    • عناصر إضافية للفرز، مثل الرخام والبلاستيك، أو الخرزات البلاستيكية الكبيرة والصغيرة.

التجهيز

    • قص بحرص بضع عشرات من قصاصات الورق، بمقاس 1 × 1 سنتيمتر تقريبًا (يمكن أن تكون أشكالها غير منتظمة بهذا الحجم). سيكون هذا أسرع إذا طويت الورقة أولاً حتى تتمكن من قص قصاصات متعددة في وقت واحد.

    • ضع قصاصات الورق في كوب مع مشابك الورق. وغطِّ الجزء العلوي من الكوب بيدك حتى لا يسقط شيء، وهُز الكوب لخلط محتوياته.

الإجراءات

    • أفرغ مشابك الورق المختلطة وقصاصات الورق في كومة على سطح بيئة العمل الخاصة بك. حاول فصلها يدويًّا. كم من الوقت يستغرق تفريقها يدويًّا؟

    • أعد خلط مشابك الورق وقصاصات الورق، ثم أفرغها مرةً أخرى على الطاولة. حاول استخدام الهواء لفصلها عن طريق النفخ فيها. هل هذه الطريقة أسهل من الفرز باليد أم أصعب؟

    • أعد خلط المواد وأفرغها مرةً أخرى. هذه المرة حاول فصلها باستخدام مغناطيس. هل يمكنك فصلها جميعًا باستخدام مغناطيس فقط؟

    • تستخدم مصانع إعادة التدوير الحقيقية مجموعةً من الطرق المختلفة لفصل المواد. باستخدام ما تعلمته من اختباراتك، هل يمكنك بناء آلة تفصل كوبًا مختلطًا من مشابك الورق وقصاصات الورق إلى أكوام أو أكواب مختلفة؟ إحدى الطرق (ولكنها بالتأكيد ليست الطريقة الوحيدة!) هي بناء منحدر وقمع مبطن بالمغناطيس في جانبه الخارجي، أيهما أو كليهما. فعندما تصب الكوب المختلط من مشابك الورق وقصاصات الورق في آلة إعادة التدوير، فإنها تنزلق كلها لأسفل. وينبغي أن تتعلق مشابك الورق بالمغناطيس الموجود على جدران الآلة، ويستمر سقوط الورق. حاول بناء هذه الآلة من مواد البناء الخاصة بك. ما مدى فاعلية ذلك في رأيك؟

    • اختبر آلتك. ما مدى فاعليتها؟ هل تسقط أي مشابك ورق إلى الأسفل، أم أن هناك أي قصاصات ورق عالقة بالمغناطيس؟ كيف يمكنك تحسين آلتك؟

    • حاول إجراء أي تغييرات على آلتك قد تساعدها على أن تكون أكثر فاعلية، ثم أعد اختبار الفرز.

    • نشاط إضافي: جرّب هذا المشروع بمواد مختلفة. هل يمكنك فرز الأشياء وفق الوزن أو الحجم؟ على سبيل المثال، ماذا عن الرخام والزجاج والبلاستيك؟ أو الخرزات البلاستيكية الكبيرة والصغيرة؟

الملحوظات والنتائج

ربما تحقق نجاحًا معقولًا إذا ما بنيت آلة على شكل منحدر وقمع، مع وجود مغناطيس لفصل مشابك الورق وقصاصات الورق. قد يكون من الصعب بناء آلة يمكنها فصل المواد تمامًا من دون بعض الفرز اليدوي. فقد تتأرجح بعض مشابك الورق بتأثير المغناطيس دون أن تعلق به. وعندما يبدأ المزيد من مشابك الورق بالتعلق بالمغناطيس، يمكن أن يخلق انسدادات، حينما تنحشر قصاصات الورق معًا. ويؤدي هذا إلى تكوين مجموعتين من المواد، هما أفضل مما بدأت به، ولكنهما لا يزالان غير منفصلين تمامًا. ربما يتطلب الأمر بعض الفرز اليدوي لإنهاء المهمة.

إن محطات إعادة التدوير الحقيقية بها أحزمة ناقلة متحركة ومغناطيسات كهربائية قوية يمكن تشغيلها وإيقافها. وهذا يتيح لها سحب المواد المغناطيسية من على الحزام الناقل وإبعادها، وفصلها عن المواد غير المغناطيسية مثل البلاستيك والزجاج والورق، وتقليل فرص تعلُّق بعضها ببعض.

التنظيف

يمكنك إعادة تدوير قصاصات الورق الخاصة بك، ولكن لاحظ أنه لا يمكن إعادة تدوير مشابك الورق بشكل عام في آلات إعادة التدوير المعتادة التي تجمع المواد من الشارع مثلًا. يمكنك إعادة استخدامها في المنزل بدلاً من ذلك.

ونشرت عبر حسابها في “تويتر”، مقطع فيديو لنموذج يوم دراسي خلال عملية التعلم عن بعد، حيث أكدت أن المنصة التي يستفيد منها كل طالب وطالبة في السعودية، تمثل رحلة تعليمية تفاعلية، تبدأ بالنشيد الوطني والتمارين الرياضية، وتضمن التفاعل مع المعلمين والمعلمات في الفصول الافتراضية، ودعم الأسرة وأولياء الأمور لتحقيق النجاح المطلوب خلال عملية التعلم “عن بعد” خلال الأسابيع السبعة الأولى من العام الدراسي.

والمنصة عبارة عن محاكاة للواقع التعليمي، من خلال البرنامج الصباحي اليومي للطلاب والطالبات، بدءًا من تسجيل الدخول للمنصة، وأداء النشيد الوطني، والتمارين الرياضية، ثم استعراض الجدول الدراسي اليومي، والدخول للفصل الدراسي مع المعلّم.

وتتيح المنصة للطلاب والطالبات التفاعل مع الأقران والمعلمين، والمشاركة عبر ساحات النقاش، والاطلاع على تقارير الإنجاز الخاصة به، والتحقق من توزيع درجات متطلبات المقرر من أعمال السنة والاختبارات، والتعرّف على الساعات المناسبة للتواصل الإلكتروني مع المعلمين.

ويبدأ اليوم الدراسي “عن بُعد” للمرحلتين المتوسطة والثانوية من التاسعة صباحاً، وللمرحلة الابتدائية من الثالثة عصراً، مع توفير مدرسة ابتدائية افتراضية صباحية في كل مكتب تعليم، لمن تناسب ظروفه ذلك، لتمكين أولياء الأمور الموظفين من متابعة ومساعدة أبنائهم في المرحلة الابتدائية في التعليم عن بعد.

كما يمكن للمدارس الأهلية والأجنبية والعالمية الاستفادة من منصة “مدرستي” وتوفير الأدوات الخاصة بها للدراسة عن بعد، مع استمرار البث عبر قنوات عين الفضائية على فترات متكررة خلال اليوم لتغطية جميع المراحل الدراسية مع رابط القناة على اليوتيوب، بما يضمن وصول المعرفة “إلى جميع الطلبة، ويحقق نواتج تعلم أفضل، وتقليص أي فاقد تعليمي في ظل جائحة كورونا، وتنسق إدارة المدرسة يوماً واحداً في الأسبوع للطلبة الذين لا يستطيعون الدخول على المنصة لإجراء التقييمات والتكليفات، لمقابلة معلميهم مع تطبيق الإجراءات الاحترازية، وتكون الدراسة لمرحلة رياض الأطفال عن بعد عبر تطبيق الروضة الافتراضية.

المصدر: العربية نت

وأشار د.الحربي، خلال اجتماعه أمس مع أعضاء اللجنة العليا لتطبيق قواعد وسياسات التعليم عن بُعد للمراحل التعليمية بدءا من مرحلة رياض الأطفال حتى المرحلة الثانوية، إلى أهمية وجود التصور العام والسياسات والقواعد العامة للتعليم عن بعد لمختلف المراحل التعليمية، مشددا على أهمية وضع سياسات الاستخدام لأنظمة التعليم عن بعد والتنسيق مع جهات الاختصاص لإعداد مقترحات التقويم الدراسي والقرارات الوزارية المنظمة لذلك.

ولفت إلى ضرورة التنسيق الدائم مع كل القطاعات والإدارات ذات الصلة ودراسة الملاحظات والمقترحات الميدانية ومتابعة الخطط المنفذة في مختلف الاختصاصات من تدريب تكنولوجيا معلومات ومصادر تعلم ومناهج وخطط دراسية وآلية تقييم. وحضر الاجتماع وكيل وزارة التربية بالانابة والوكيل المساعد للتنمية التربوية والأنشطة فيصل المقصيد والقائم بأعمال نائب مدير الجامعة للخدمات الأكاديمية المساندة د.عبدالله المطوع وأستاذ علم اللغة الحاسوبية والمعالجة الحاسوبية للغة الطبيعية بجامعة الكويت د.صلاح الناجم.

كما حضر الاجتماع الوكيل المساعد للتعليم العام أسامة السلطان والوكيل المساعد للبحوث التربوية والمناهج صلاح دبشة ومدير إدارة العلاقات العامة والإعلام التربوي ضيدان العجمي ومراقب الامتحانات وشؤون الطلبة سلطان المشعل.

المصدر: الأنباء الكويتية

وشددت النقابة، على “ضرورة تفادي الارتباك الذي حصل في التعليم عن بُعد منذ مارس 2020؛ وذلك توفير محفظات ولوحات إلكترونية وحواسيب وهواتف للتلاميذ والطلبة والمدرِّسين، وحث الوكالة الوطنية لتقنين المواصلات على توفير شبكات وصبيب أنترنت كاف وطنياً وللجميع ومجاني في مجال التعليم”.

وترفض النقابة تعويض التعليم الحضوري، في الظروف العادية، بالتعليم عن بُعد، مشيرةً إلى أن هذا النظام الأخير “عمّق التفاوتات الطبقية والمجالية وأزَّم وضعية الأستاذات والأساتذة من خلال تجميد الترقية برسم الموسم الحالي والمواسم السابقة، وإلغاء التوظيفات”.

وأوردت النقابة أن “أوضاع نساء ورجال التعليم تتفاقم أكثر فأكثر بعد تقليص ميزانية قطاع التعليم بـ5 مليارات درهم وتمرير جملة من التشريعات والقوانين التراجعية؛ من أبرزها قانون داخلي يكرس التعليم عن بعد، وصدور منهاج جديد يعمق أزمة تدريس الأمازيغية كلغة وطنية ويفتقد الانسجام مع التشريعات ذات الصلة بالشأن التربوي”.

وفيما يخص التعليم الخصوصي، دعت النقابة الوزارة إلى “وضع حد للتعامل السلبي فيما يخص الاحتقان بين العائلات وأرباب المدارس، وضمان حق الأسر المتضررة في الحماية من جشع لوبي القطاع الخصوصي في تسجيل أبنائها بالقطاع العمومي وتهيئ البنيات الملائمة لاستقبال وتمدرس أبناء المواطنين على قدم المساواة من الأولي إلى العالي”.

كما طالبت النقابة بـ”الكف عن التضييق والإقصاء الممارس في حق عدد من النقابيين بخلفية انتقامية وحرمانهم وترسيبهم في مباريات وانتقاءات المسؤولية الإدارية عن طريق ما يسمى بالبحث المحيطي، مما يؤشر على استمرار الزبونية والمحسوبية والانتقامية بقطاع التربية بل وتصاعدها”، وفق تعبير النقابة.

المصدر: هسبريس