ما هي الفيزياء؟
علم الفيزياء: هو علم الطبيعة وهو العلم الذي يهدف إلى فهم كيف يعمل الكون من حولنا، بداية من الذرات وإنتهاءاً إلى المجرات العملاقة، فهو يهتم بدراسة المفاهيم الأساسية كالطاقة والقوة والسرعة والزمن وكتلة المواد وحركتها.
تَبرُزُ أهمية استخدامات الفيزياء في حياتنا: من خلال العديد من التطبيقات التي أتاح علم الفيزياء وجودها في حياة الناس، والتي أصبحت من ضروريات الحياة التي لا يمكن الاستغناء عنها، حيث ساهمت في ثورة تقنية ومعرفية هائلة مكنت الإنسان من إيجاد أسلوب أسهل لتنفيذ كافة الأنشطة اليومية..
وان كنت من محبي علم الفيزياء و لكن صعوبتها تحد من شغفك العلمي لاكتشافها يمكنك الاستعانة بأفضل مدرس خصوصي يطوع لك القوانين و يبسط علم الفيزياء لك ويجعلك أكثر فهما للمادة لما له الخبرة الكافية في ذلك
أهمية الفيزياء ..
في مجال الطاقة:
توجد الطاقة بأشكال عديدة في هذا العالم، ويتم الاستفادة منها إما بشكل مباشر، أو من خلال تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة، فهناك الطاقة الشمسية، والطاقة الحركية، والطاقة الكهربائية، وطاقة الرياح، ويتم التحويل بين هذه الأشكال المختلفة من الطاقة عبر مبادئ فيزيائية مخصوصة ومن الأمثلة على ذلك:
الكهرباء تعد الكهرباء من أهم التطبيقات الفيزيائية المباشرة في حياة الناس ومصدرًا رئيسًا للطاقة, فهي عبارة عن سيل متصل من الشحنات الكهربائية المتحركة داخل موصل مشكًلا فيما يُعرف بالتيار الكهربائي, ويمكن إدراك أهميتها من خلال الحالة التي يعيشها الناس خلال الدقائق التي ينقطع فيها التيار الكهربائي عن المنازل، حيث تتوقف كافة الأجهزة الكهربائية عن العمل، وتنطفئ الإنارة، ويصبح أسلوب الحياة صعبًا.
الخلايا الشمسية مع وجود الحاجة لمصادر بديلة عن الوقود الأحفوري، أصبحت الخلايا الشمسية مصدرًا مهمًا للطاقة الكهربائية، حيث يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقةدج كهربائية أو حرارية بواسطة الخلايا الشمسية، ولكن لا يزال هنالك بعض المشاكل في الأنظمة الشمسية، والتي تحد من الاستفادة الكبيرة من طاقة الشمس، إذ إن الخلايا الشمسية ما زالت قيد التطوير والبحث لتتناسب مع متطلبات الحياة اليوم ضمن تكلفة معقولة.
مضخات الرياح تعمل مضخات الرياح على نقل المياه بواسطة قوة الرياح في المناطق البعيدة والريفية التي تعاني من شح مصادر المياه والطاقة الكهربائية، وعلى الرغم من عدم كفاءة هذه المضخات بالمقارنة مع المضخات الكهربائية اليوم، فإنه يمكن اعتبارها مصدرًا مهمًا للمياه في تلك المناطق.
في مجال الطب: كغيره من المجالات العلمية، فإن الطب يستفيد أيضًا من علم الفيزياء، إذ إن هناك العديد من الأجهزة والتقنيات الطبية التي تعتمد على استخدامات الفيزياء ومبادئه في عملها، ومن أهم هذه التطبيقات:
أجهزة التصوير: تعد أجهزة التصوير من التطبيقات المهمة في الفيزياء الطبية، حيث يمكن من خلالها تشخيص الأمراض من خلال العديد من التقنيات الفيزيائية، كالأشعة السينية التي تقوم بتصوير الهيكل العظمي، والأمواج فوق الصوتية (Ultrasound) التي تمكّن من التقاط العديد من الصور المتحركة لأجزاء محددة من الجسم، وأجهزة الرنين المغناطيسي (MRI) التي تلتقط صور واضحة لأعضاء الجسم والدماغ بشكل خاص.
علاج الأورام بالإشعاع: أصبح من الشائع استخدام الإشعاع لعلاج الأورام السرطانية بمختلف أنواعها، حيث يقوم الطبيب باستخدام الإشعاع إما كعلاج أساسي في قتل الخلايا السرطانية أو الحد من انتشارها أو كعلاج مساعد إلى جانب الجراحة والعلاج الكيميائي أو الهرموني.
الجراحة بواسطة الليزر: تعتمد الجراحة بالليزر على أحد أنواع الأشعة الضوئية؛ الليزر، والذي يعد بديلًا للطرق التقليدية كالمشرط في حالات خاصة كالأنسجة الرخوة، حيث تنتشر عمليات تصحيح النظر عن طريق الليزر وبعض عمليات تفتيت الحصى والتنظير الليزري والعمليات التجميلية لإزالة آثار الندب والجروح.
مجال النقل والحركة: إن حركة جميع الخارجية المؤثرة عليها، وهناك العديد من التطبيقات التي لا يمكن حصرها على قوانين الحركة والتي يستخدمها الإنسان في حياته اليومية، كالسيارات والقطارات والطائرات، ولكن كيف يتم التحكم بتلك الأجهزة والتطبيقات؟ تمثّل المحركات في تطبيقات النقل كالسيارات القوة الدافعة الخارجية، ما يسمح لتلك التطبيقات بالحركة والتنقّل، وعلى العكس من ذلك تمثّل الفرامل وأدوات السلامة العامة كحزام الأمان الأجسام مبنية على وجود قوة خارجية تؤثر فيها كما جاء في قوانين الحركة لنيوتن، والتي تصف العلاقة بين حركة الأجسام والقوة ، قوة خارجية معاكسة للمحركات، لإيقاف حركة الأجسام، مقاومين بذلك حدوث الانزلاقات والحوادث.
في مجال الطيران والفضاء لم تقتصر دراسة علم الفيزياء على ما يحدث على سطح الأرض، فقد حاول العلماء دراسة كل ما يدور في الفضاء، فعرفوا الأجسام الفلكية كالنجوم والكواكب والثقوب السوداء، ورصدوا حركتها وإشعاعاتها وألوانها ومواقعها، كما طوروا العديد من الأدوات التي ساعدتهم في معرفة المزيد حول ما يدور في الفضاء الخارجي، كالتلسكوبات الفضائية والأرضية كما قام العلماء بتحليل الإشعاع الواصل لسطح الأرض وخطوط طيف الإشعاع الشمسي، والذي استطاعوا من خلاله معرفة طبقات الغلاف الجوي الأرضي وانتقال الطاقة عبره لمعرفة أحوال المناخ بالإضافة للغازات الموجودة في الفضاء الخارجي بالإضافة إلى دور الفيزياء في تصنيع الطائرات والصواريخ الفضائية حسب قوانين الحركة لنيوتن. في الاتصالات والأقمار الصناعية تعد الأقمار الصناعية من أهم تطبيقات الفيزياء الفلكية، فهي أجهزة يصنعها الإنسان لتدور حول الأرض أو حول كواكب أخرى في مدارات معينة مشابهة بذلك للأقمار الطبيعية، ومن هنا أتت تسميتها بالساتل، وهو اسم عربي استخدمه العرب للدلالة على الأجسام الفضائية التابعة لأجسام أخرى، وقد تم إطلاق أول قمر صناعي بواسطة الاتحاد السوفيتي عام 1957، والذي سُمّي بسبوتنك-1، وأهم ما يميز الأقمار الصناعية بعضها عن بعض هو الغاية من إطلاقها، إذ تتنوع الغايات كما يأتي: أقمار فلكية. أقمار للرصد الجوي. أقمار لأغراض عسكرية. أقمار للبث التلفزيوني والاتصالات. في مجال التكنولوجيا وعلوم الحاسب يعد علم الفيزياء من العلوم التجريبية، وفي بعض الأحيان قد يتعذر بناء تجارب حقيقية لبعض النظريات، فيكتفي العلماء ببناء نموذج رياضي لفهم الظواهر الفيزيائية استنادًا إلى التعبيرات الرياضية والفيزيائية، لكن هذا لا يعد كافيًا لإثبات نظرية ما أو دحضها، ومع التقدم العلمي التكنولوجي، صار من الممكن أن يجد العلماء وسيطًا يقوم مقام الفيزياء التجريبية ولكن دون مخاطرة. إن المسائل الفيزيائية ما هي إلا مجموعة من الخوارزميات المتسلسلة، فإن تم بناء هذه النماذج بواسطة الحاسوب، صار من الممكن تجريب تلك النماذج بأسلوب واضح ودون أية خسائر، ومن الأمثلة على تلك النظريات ما يلي: الكهرومغناطيسية. الديناميكيا الحرارية. النظرية النسبية. المسرعات النووية. مع نجاح العديد من تجارب المحاكاة لبعض النظريات الفيزيائية، إلا أن هناك بعض العقبات والتحديات التي واجهت العلماء عند القيام بالمحاكاة، كصعوبة القيام بترجمة خوارزمية حاسوبية لصعوبة المسألة الفيزيائية وتعقيدها، أو فوضوية بعض الأنظمة الفيزيائية ما يجعل من الصعب الوصول لحلول منطقية وصحيحة. لا تنطوي تطبيقات علم الفيزياء على مجال واحد فقط، بل تتنوع لتشمل الطاقة والطب والنقل والطيران والفضاء والاتصالات والأقمار الصناعية، بالإضافة إلى التكنولوجيا الحديثة.
ملخص قوانين الفيزياء:
هى عبارة عن تعميم علمي يستند إلى رصد وملاحظة تجريبية للسلوك الفيزيائي. تكون هذه القوانين عادة عبارة عن استنتاجات تستند إلى تجارب علمية تمت على مر فترات زمنية طويلة فأصبحت مقبولة بشكل عام ضمن المجتمع العلمي.
معادلة تكافؤ الكتلة والطاقة لإينتشين:
ألبرت أينشتين هو عالم فيزيائي ولد في ألمانيا لأبوين يهوديين، يعرف على أنه أبو النسبية، كونه واضع نظريتي النسبية الخاصة والنسبية العامة وهما من أهم قوانين الفيزياء ككل وأساس الفيزياء النظرية الحديثة ومن اشهر قوانين الفيزياء ، وقد حصل على جائزة نوبل فى الفيزياء عام 1921م عن ورقة بحثية تدرس التأثير الكهروضوئي.
قانون نيوتن الثاني:
السير إسحاق نيوتن هو عالم إنجليزي وهو أحد أهم الفيزيائيين فى التاريخ وأحد رموز الثورة العلمية. اسس معظم مبادئ الميكانيكا الكلاسيكية، كما قدم نيوتن العديد من الإسهامات الهامة في مجال البصريات، وقام بمشاركة غوتفريد لايبنتزفي وضع أسس التفاضل والتكامل.
لقانون الثاني لنيوتن والذي يعد من اشهر قوانين علم الفيزياء ساهم فى تطوير العديد من العلوم كعلوم هندسة طيران الفضاء وتقوم عليه صناعة السيارات والقطارات والطائرات والاقمار الصناعية والمكوكات الفضائية وغيرها.
وينص القانون الثاني لنيوتن على (إذا أثرت قوة محصلة في جسم أكسبته تسارعاً، يتناسب مقدراه تناسباً طردياً مع مقدار القوة المحصلة، ويكون اتجاهه في اتجاه القوة المحصلة نفسها).
معادلة شرودينجر:
إرفين شرودنجر ولد في 12 أغسطس من عام 1887م في النمسا، ومعروف بإسهاماته العديدة في ميكانيكا الكم وخصوصا معادلة شرودنجر والتي حاز عبرها على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933م
عندما بدأ الفيزيائيون دراسة العالم من واجهة المقياس الصغير جداً، حيث بدأو دراسة الالكترونات التي تدور حول النواة في الذرة، فقد وجدو أن على هذا المستوى الذرى فإن هناك تصرفات غريبة قاموا برصدها لم تتمكن قوانين نيوتن الخاصة فى الفيزياء الكلاسيكية من التنبؤ بها والعمل عليها.
لذلك كان لابد من وضع معادلات جديدة لتفسير تلك الظواهر على هذه المقاييس فاحتاجوا إلى نظرية ميكانيكا الكم. والمعادلة النظيرة لمعادلة نيوتن داخل نظرية ميكانيكا الكم، هي معادلة شرودينجر والتي ظهرت على يد الفيزيائي النمساوي إرفين شرودينجر، وهى عبارة عن معادلة تفاضلية جزئية تصف كيفية تغير الحالة الكمية لنظام فيزيائي مع الزمن.
قانون بويل:
تم تقديم قانون بويل بواسطة الكيميائي الأنجلو-إيرلندي روبرت بويل في عام 1662.
وهو قانون للغازات ينص على أن الضغط الذي يمارسه غاز (من كتلة معينة، يتم الاحتفاظ به عند درجة حرارة ثابتة) يتناسب عكسًا مع الحجم الذي يشغله. بمعنى آخر، يتناسب ضغط الغاز وحجمه عكسياً مع بعضهما البعض طالما ظلت درجة الحرارة وكمية الغاز ثابتة.
معادلة بلانك:
اكتشف ماكس بلانك نظرية تقول إن الطاقة تنتقل في شكل أجزاء تسمى كوانتا (ترمز لها ب h). المتغير h يحمل قيمة ثابتة تساوي 6.63 x 10-34 J.s استنادًا إلى النظام الدولي للوحدات ويصف المتغير التردد في s-1.
يساعدنا قانون بلانك في حساب طاقة الفوتونات عندما يكون ترددها معروفًا. فإذا كان الطول الموجي معروفًا، يمكنك حساب الطاقة باستخدام معادلة الموجة لحساب التردد ثم تطبيق معادلة بلانك لإيجاد الطاقة.
قوانين الفيزياء بالصف الثاني الثانوي
زمن الدوري ويقاس s: حيث t هو الزمن الكلي، وn هو عدد الموجات أو الاهتزازات Ta زمن سعة الاهتزازة.
التردد ويقاس بوحدة Hz -S-1: القانون n\t أو 1\T أو 1\4 * ta
الطول الموجي ويقاس بوحدة m: الطول الموجي: هو المسافة المقطوعة \ عدد الموجات القانون: x \ n
سرعة انتشار الموجة وتقاس بوحدة m\s: القانون: الطول الموجي \ T
موجتان تنتشران في نفس الوسط تكون سرعة الانتشار ثابتة: T1 \ T2 = u2 \ u1
موجة تنتقل بين وسطين، يكون التردد ثابت: الطول الموجي 1 \ الطول الموجي 2 = V1 \ V2.
قوانين الضوء:
معامل الانكسار النسبي بين وسطين.
معامل الانكسار المطلق لوسط.
الزاوية الحرجة بين وسطين.
قانون سنك.
المسافة بين هدبتين متتاليتين من نفس النوع.
قوانين المنشور: زاوية رأس المنشور – و زاوية الانحراف والنهاية الصغرى للانحراف.
في ختام المقال لابد من اختيار مدرس خصوصي لمادة الفيزياء لما له الخبرة الكافية والمهارة العالية لتبسيط المادة وتعليمها جيدا للطالب..
