نسبة وتناسب

نسبة وتناسب

النسبة :

النسبة مصطلح رياضي يعبر عن العلاقة بين مقدار كميتين مقاستين، ويعبر هذا المصطلح عن هاتين الكميتين المقاستين بعدة طرق وذلك إما بالقول ( نسبة a إلى b ) أو يعبر عنها على شكل كسر ( ) أو ( a:b) . والنسب هي كميات) لا واحدية ) وذلك عندما تتعلق هذه النسب بكميتين من ذات البعد ، مثلا نسبة وزن إلى وزن أو طول إلى طول...وهكذا.

وبحسب القاعدة يجب أن تكون النسبة دائماً بدون كسر ، أما لو كان فيها كسر فلا بد عندها من تحويلة إلى رقم صحيح، ولكن يجب التذكر دائماً عندما تكون

الكميتان المقارنتان مختلفتين يجب أن تكون : واحدة النسبة هي واحدة الكمية الأولى (على) واحدة الكمية الثانية.ومثال على ذلك: السرعة هي نسبة المسافة إلى الزمن لهذا فهي تُقدر بواحدة )متر \ ثانية( وذلك إذا كانت المسافة مقدرة بالمتر والزمن بالثانية.

التناسب :

يقال في الرياضيات عن كميتين أنهما متناسبتين عندما يكون تغير كل من هاتين الكميتين مرتبط بتغير الأخرى بنسبة ثابتة ما.

وفيما يلي أمثلة توضيحية تبين استخدام النسب في الرياضيات :

المثال الأول :

نسبة الماء إلى الإسمنت في خليط الخرسانة:  

إذا قلنا أن نسبة وزن الماء إلى وزن الإسمنت في خليط الخرسانة يجب أن يساوي 1:4 فإن هذا يعني أن وزن الإسمنت المستخدم في الخليط يجب أن يساوي 4 أضعاف وزن الماء، وبما أن النسبة في هذه الحالة وبناءً على هذا المثال هي كمية ( لا واحدية ) فإنها بذلك لا تعطي أي إشارة واضحة إلى الوزن المطلوب لكل من هاتين المادتين (الماء والاسمنت) على حدة، وهنا قد نستخدم أربع أطنان من مادة الأسمنت مقابل طن واحد من الماء، أو قد نستخدم أربع كيلوغرامات من مادة الاسمنت مقابل كيلوغرام واحد فقط من الماء.

المثال الثاني :

النسبة الباعية للصورة الموجودة في شاشات التلفاز والسينما نعرف جيداً أن النسبة الباعية في شاشات التلفزيون والسينما هي نسبة باعية 4:3 وهذا يعني أن ارتفاع الشاشة يعادل 3/4 عرضها.

ما المقصود بدرجة الحرارة

درجة الحرارة هي كمية الطاقة المختزنة داخل جزيئات المادة، وهي عبارة عن طاقة حركية تتشكل نتيجة حركة الجزيئات وإهتزازها، وحركة تجاذب وتنافر، وحركة دورانية حول المحور، وحركة انتقالية، وبالتالي فإن الطاقة الناتجة عن حركة هذة الجزيئات تسمى درجة الحرارة. وعندما نسخن المادة فإنها تمتص الطاقة وتهتز جزيئاتها بشكل أكبر وبالتالي تستطيع أن ترفع درجة حرارة المادة ككل، وكل مادة لها قدرة مختلفة على إختزان الحرارة تبعاً لقدرة جزيئات المادة على الإهتزاز، والطاقة الحركية للجزيئات. تؤثر درجة الحرارة في العديد من الحقول العلمية مثل الفيزياء، حيث تؤثر في حالات المادة الثلاث، السائلة والصلبة والغازية، وقياس كثافة المادة، و معدلات الضغط الجوي.

وحدات قياس الحرارة

• الكلفن:وتعرف بالحرارة المطلقة، هو مقياس حجم وضغط غاز معين ودرجة الحرارة المطلقة.
• سلسيوس: وتعرف بأنها درجة الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء درجة مئوية واحدة.
• فهرنهايت: إن درجة تجمد الماء حسب درجة فهرنهايت هي 32 درجة، ودرجة غليان الماء هي 212 درجة حسب مقياس فهرنهايت.

أنواع موازين الحرارة

• ميزان حرارة أساسي: ويكون فيها قياس الحرارة مؤشراً واضحاً على درجة الحرارة.
• ميزان حرارة ثانوي: مثل الموازين الزئبقية و الكحولية، أو الموازين التي تعتمد على المقاومة الكهربائية، ويكون مؤشر درجة الحرارة فيها معتمدا على التغييرات التي تحدث لتلك المواد.

وتختلف درجة حساسية هذة الموازيين على حساسية المادة الناقلة للحرارة، وهناك موازيين تتغير لون المادة فيها إذا تغيرت درجة الحرارة، وقد تطورت موازين الحرارة بشكل لافت، حيث أستخدمت الإلكترونيات في قياس درجة الحرارة، حيث يتصل ميزان الحرارة بجهاز إلكتروني وتظهر درجة الحرارة بشكل رقمي مباشرة على الجهاز، مما يوفر دقة أعلى في قياس درجات الحرارة.

ظاهرة الإحتباس الحراري: هي إرتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بسبب الغازات التي تطلقها المصانع المختلفة، تعتبر هذة الغازات ضرورية للحفاظ على درجة حرارة الأرض وبدونها تنخفض درجات الحرارة إلى مادون الصفر المئوي، ولكن الزيادة الكبيرة في هذة الغازات تؤدي إلى رفع درجة حرارة الكرة الأرضية وتسبّب هذة الظاهرة. إن العامل البشري هو العامل الرئيسي المسبب لظاهرة الإحتباس الحراري بسبب التلوث الناجم عن الغازات المنبعثة من المصانع، حيث تؤدّي الى إرتفاع مستوى غاز ثاني أكسيد الكربون ،غاز الميثان الكلوروفلوركاربون، وأكسيد النيتروز،وتعمل هذة الغازات على تدمير طبقة الأوزون وبالتالي تؤثر بشكل كبير على النظام البيئي، وتحدث خللاً في الحياة البريّة، وئؤدّي الى ذوبان الجليد في القطبين، وتغيّر واضح في المناخ والفصول الأربعة.

ما هو النانو

 

النانو:

هو أدق وحدة قياس مترية  ، يعود أصل كلمة ( نانو ) إلى منشأ اغريقي ( نانوس ) ، والتي تعني القزم ، كدلالة على الشيء الصغير ، أمّا في علوم التكنولوجيا ، فإنّها تدل على تكنولوجيا المنمنمات أو المجهرية الصغيرة ، هذه التقنية التي تخصّ المواد المغالية في الصغر ، وما علم النانو إلاّ هو نقطة المنتصف بين علم الجزيئات والذرّات ، وبيّن ما يعرف بعالم الماكرو .

يهتم علم النانو بمبادئ النانو الأساسيةّ ، ويختصّ بدراسة المركبات والجزيئات الصغيرة جداً التي لا يتعدّى قياسها 100 نانو متر ، ويبلغ طول النانو واحد من بليون من المتر ، حيث تعادل حسب الانغستروم ، وهي وحدة القياس الذري ، ما يشكّل عشرة أضعاف ، ويشكّل أيضاً النانو من المتر ، جزء من البليون ، أمّا من الميكرومتر فيشكّل جزء من الألف .

تختص تقنية النانو بالمواد ، معتمدة بذلك على التجمع الجزيئي الذاتي ، وخاصة في مجال أشباه المواصلات .

عندما تتجزأ المواد المكوّنة للذرّات ، يكون من الصعب السيطرة عليها من جديد ، وهنا تكون مشكلة تقنية النانو ، وبالتالي فهي بحاجة إلى أجهزة تكون أحجامها دقيقة جداً ، وأيضاً مقاييسها ، وبالتالي في طرق الفحص ، للتمكن من رؤية الجزيئات .

ومن أهمّ الصعوبات التي تواجه العلماء في علم النانو ، هو الوصول إلى دقّة في القياس لمستوى الذرّة ، لتكون عثرة في وجه هذا العلم .

إنّ أغلب المدن والدول قد اهتمّت بهذا العلم ، فمنها من فتحت الجامعات المختصّة لدراسة تقنيّة النانو ، ومنها من أقامت مراكز البحوث التي تعنى وتعمل على دراسته ، إضافةً إلى أنّ أغلب الدول قد قامت بتكليف خبراء مختصّين متميّزين ، لدراسة هذا العلم وهذه التقنية الناشئة .

أمّا فيما يتعلّق بالصحة ، فقد رأى بعض الأطباء ، إلى أنّ بإمكانهم السيطرة لاحقاً على بعض من الأورام ، التي تكون صغيرة ، والتي لم يكن سابقاً ممكناً السيطرة والتأثير عليها .

ويرى أحدهم بأنّ تقنيّة النانو ما هي إلاّ تطبيق علمي ، مهمته الأساسية تكمن في تجميع الأشياء في مستوى صغير من مكوّناتها ، التي كانت عليها في الأساس ، كالجزيئات والذرّة ، وبذلك يستطاع استبدال ذرّة عنصر بذرّة عنصر آخر ، كون هذه المواد مؤلّفة ، ووفق تركيبة خاصة بها معينة ، من ذرات متراصفة ، ليتم تصنيع أشياء جديدة من جميع الأشياء ، وربما يتمّ اكتشاف أشياء أخرى لم تكن معلومة أو معروفة مسبقاً .

انعكاس الضوء

 

ما هو الضوء

الضوء هو عامل من عوامل الحياة الأساسية على سطح الارض، فهو العامل الأساسي الذي تعتمد عليه النباتات في عملية البناء الضوئي ، التي هي مصدر مهم لغذاء الإنسان ، و الضوء هو الذي يجعلنا نرى الأجسام و الأشياء حولنا بألوانها ، فلولا الضوء لكانت الحياة معدومة على وجه الأرض.

خصائص الضوء

و للضوء العديد من الخصائص منها قدرته على الإنعكاس و الإنكسار ، في هذا المقال سنتطرق للحديث عن خاصية الإنعكاس للضوء فقط ، لكن في البداية ما هو الإنعكاس ؟

إنعكاس الضوء

الإنعكاس عادة يحصل للأمواج سواء أكانت صوتية أو راديوية أو ضوئية ، و هو عبارة عن اإرتداد الموجات بزاوية معينة ( تسمى زاوية الإنعكاس ) عن سطح معين . أما بالنسبة لإنعكاس الضوء فهو عبارة عن تغير إتجاه مقدمة الموجة الضوئية عند إصطدامها بسطح عاكس بحيث تسقط الموجة الضوئية على السطح العاكس بزاوية معينة ( زاوية السقوط ) و من ثم ترتد عنه بزاوية (زاوية الانعكاس ) ، و لكن يجب التنويه هنا ان زاوية السقوط و زاوية الانعكاس يجب ان تكونا متساويتان (و ذلك حسب قانون الانعكاس ) .

 

كيفية قياس زوايا الإنعكاس

و يمكننا قياس زاويتي السقوط و الانعكاس من خلال وضع عمود بزاوية قائمة على السطح العاكس بحيث يفصل بين الشعاع الساقط و الشعاع المنعكس ، و يتم قياس زاوية السقوط بين الشعاع الساقط و العمود ، و كذلك الأمر بالنسبة لزاوية الإنعكاس ، فإننا نقوم بقياسها بين الشعاع المنعكس و العمود القائم .

 

أهمية إنعكاس الضوء

وإنعكاس الضوء هو أمر ضروري ، فهو الذي يجعل العين ترى الأجسام من حولها ، فإذا كان مصدر الأشعة الضوئية صادراً من الهواء و كان الوسط وراء السطح الفاصل شفاف ؛ فإن الأشعة المرتدة للعين تبدو للشخص الناظر كأنها صادرة من ذلك الوسط الشفاف ، فيرى صورة الاشياء و كأنها داخل ذلك الوسط ، و من الأمثلة على ذلك رؤية الشخص لنفسه في المرآة ، و رؤية جبل أو بحيرة قريبة ، و كلما كانت مصقولية السطح العاكس أكثر كلما كانت الصورة المتكونة للناظر أكثر وضوحاً.

عادة عندما يسقط الضوء من مسافات كبيرة ، فإنه يكون عرضة للتعرجات ، و بالتالي تبدو للناظر أن الأشعة لا تنعكس بشكل متوازي، ولكن في الحقيقة زاوية السقوط تساوي زاوية الإنعكاس ، حيث أنه في المناطق المتعرجة تتغير زاوية السقوط مما يؤدي إلى تغير زاوية الإنعكاس فتبدو الأشعة كلية غير متوازية. كما أن الضوء ينعكس عن جميع الأجسام سواء أكانت شفافة أو معتمة ، لكن الصور لا تتكون إلا داخل الأوساط الشفافة فقط و ذلك لأن اللون الأبيض في الأجسام الشفافة هو الذي يساعدها على عكس الضوء بشكل كبير ، لأنه أكثر الألوان التي تعمل على عكس الضوء.

سرعة الضوء

سرعة الضوء

هي السرعة القصوى لسفر الطاقة، والمادة، والمعلومات في الكون , و ذلك طبقا لنظرية لنسبية الخاصة لاينشتاين .

تبلغ سرعة الضوء تبلغ 300 ألف كيلو متر في الثانية الواحدة وهذا يعني أنه يمكن للشعاع الضوئي أن يدور سبع مرات حول الكرة الأرضية في الثانية .
أجرى العلماء العديد من التجارب لقياس سرعة الضوء ووصلوا إلى القيمة التي ذكرناه سابقاً (300 ألف كيلومتر في الثانية).  يرمز لها عادة بالرمز c

للدلالة على الثبوت (Constant) أو الكلمة (اللاتينية: celeritas). 

سرعة الضوء

ينتشر الضوء في المواد الشفافة مثل الزجاج والهواء بسرعة أقل من c. تدعى النسبة بين c وبين سرعة الضوء في مادة ما v بقرينة الانكسار n لتلك المادة (n=c/v).و تقل سرعة الضوء المرئي في الهواء بحوالي 90 كم/ث عن سرعة الضوء .

هذه السرعة الكبيرة للضوء استخدمت في تقدير المسافات الفلكية بين النجوم والمجرات لأنه لا يمكن بأي حال من الاحوال الاعتماد على وات المستخدمة على

الارض كالمتر و القدم و الميل و ومضاعفاتها. وحدة قياس المسافةفي الفلك  هي السنة الضوئية وهي المسافة التي يقطعها الضوء خلال سنة والتي تساوي

9460000000000 كيلومتر.  فيمكننا القول بأن الشمس تبعد عنا 150 مليون كيلومتر أو القول بأن المسافة بينهما تبلغ 8 دقائق. يستغرق الضوء عند 

خروجه من الشمس حتى يصلنا 8 دقائق.

حتى عام 1676 كان يعتقد ان الضوء ينتقل لحظيا الى ان أوضح أوول رومر -فلكي دانمركى- ان للضوء سرعة وذلك من خلال ملاحظة خسوف القمر أيو التابع لكوكب المشتري. و تمكن من حساب أول قيمة لسرعة الضوء.و هي 220,000 كم / ث 
بعد قرون من القياسات المتزايدة الدقة عرفت سرعة الضوء عام 1975 بكونها تساوي 299,792,458 م/ث مع شك في دقة القياس تساوي اربعة أجزاءبالبليون

ما هي السنة الضوئية

ماهي السنة الضوئية

السنة الضوئية هي واحدة من أهم وأبرز وحدات القياس التي تستخدم في المسافات البعيدة كما في علم الفضاء أو الكونيات، فهذه الوحدة هي الأنسب لمثل هذه العلوم. السنة الضوئية يمكن تعريفها على أنها تلك المسافة التي يقوم الضوء بقطعها خلال السنة الواحدة، فإن أردنا حسب ذلك بالأرقام للزمنا على الفور أن نجد سرعة الضوء، ومن هنا فإن سرعة الضوء تبلغ نحو 300 ألف كيلو متراً مربعاً في الثانية الواحدة، من هنا فإن المسافة التي يقطعها الضوء في الدقيقة الواحدة تقدر بـ 18 مليون كيلو متراً، في حين تقدر المسافة التي يقطعها الضوء في الساعة الواحدة بحوالي ( 1,080,000,000) كيلو متراً، في الوقت الذي تقدر فيه المسافة التي يقطعها الضوء في اليوم الواحد بحوالي ( 25,920,000,000 ) أما المسافة التي يقطعها الضوء في السنة الواحدة فهي ( 9.46 تريليون ) كيلو متراً. من هنا نرى أن هذه المسافة هي مسافة هائلة وبشكل ضخم جداً، لهذا السبب فإن السنة الضوئية تستخدم لقياس هكذا مسافات أي في القضاء والكون. ومع عظم هذه الوحدة، فإن هذه المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة لا يمكن أن تقارن نهائياً بالمسافات الكونية، فالمسافات الكونية موضوع آخر، فمثلاً هناك نظام شمسي يسمى بنظام " ألفا قنطور " وهو أقرب النظم النجمية إلى شمسنا حيث تبلغ المسافة بيننا وبينه حوالي 4.3 سنة ضوئية، وهذا يعني أن ضوء قنطوري سيحتاج إلى 4.3 سنة حتى يصل إلينا، وهذا يعني أن هذا الضوء عندما يصل إلينا سيرينا الصورة التي كان عليها قبل 4.3 سنة، على اعتبار أن السنة الضوئية هي السرعة القصوى المكتشفة إلى يومنا هذا.

بماذا ارتبطت السنة الضوئية

ارتبطت السنة الضوئية بنسبية آينشتاين، حيث تستخدم سرعة الضوء كثابت في قوانين النسبية التي تم التوصل إليها من قبل العالم ألبرت آينشتاين، ويرمز لها بالحرف C، ومن هنا فإن من أبرز الفرضيات التي تضمنتها النسبية الخاصة هما مسألتي تباطؤ الزمن وتقلص الأطوال، ويمكن إثبات ذلك باستعمال علاقات النسبية الخاصة التي تعتمد على الثابت C وهو سرعة الضوء. أحدثت نسبية آينشتاين ثورة في علم الفيزياء، حيث إنّ هذه النظرية أعادت النظر في الفيزياء الكلاسيكية وفي مفهوم الحركة عند العالم إسحاق نيوتن، حيث افترضت هذه النظرية أن كل أنواع الحركات في العالم هي نسبية، كما أحدثت ثورة في مفاهيم الوقت والزمان والمكان فقد وحدت النسبية كلاً من الزمان والمكان.

القزم البنى

اولا لنعرف ما هى الاقزام البنية علينا ان نعرف كيف يتكون النجم ويشع ضوئه , يتكون النجم من سحب كثيفة من الغبار والهيدروجين ما يسمى" سديم " حيث يتجمع هذا السديم ويظل في حالة دوران حول نفسه بفعل جاذبية كتلته ويمكث فى هذه العملية طويلا حتى يولد النجم ذو الكتلة الهائلة والحرارة المرتفعة , حيث ان الحرارة تجعل ذرات الهيدروجين تندمج مع بعضها مكونة غاز الهيليوم وتتكرر هذه العملية بفعل الحرارة العالية مكونة عناصر اثقل باندماج الهيليوم مع الهيدروجين وهكذا ومن خلال هذه العملية تتحرر طاقة هائلة وهي التى نراها ونشعر بها كحرارة وضوء.

ولكن ماذا يحدث لو ان نجما ولد صغير الكتلة ؟ وذو حرارة منخفضة نسبة الى النجوم ؟؟

وقتها يكون قد ولد ما يسميه الفلكيون القزم البنى وهو عبارة عن نجم كتلته صغيرة وحرارته منخفضة كما ذكرنا مما يفقده مركز القدرة على انتاج تفاعلات اندماجية كبقية النجوم ولهذا فان بعض العلماء يطلقون عليه "النجم الفاشل " وتكون كتلته اكبر من كتلة المشترى بحوالى 15 مرة الى 75 مرة وقد تمكن علماء الفلك فى عام 1995 من مشاهدة بعض هذه النجوم فى انظمة ثنائية وهى الانظمة التى يوجد بها نجمين يدوران حول بعضهما البعض تماما كما تفعل كواكب مجموعتنا الشمسية مع الشمس .