جنرال لواء

9 كائنات اخترعت لتحدي الفيزياء


الفيزياء مذهلة! يشرح بشكل أساسي كيف يعمل الكون بأكمله ويساعدنا على تطوير التفكير النقدي ومهارات حل المشكلات. من أصغر الجسيمات دون الذرية إلى أكبر المجرات ، يعمل كل شيء من حولنا بشكل مثالي من خلال قوانين الفيزياء المعروفة لدينا.

ولكن هناك العديد من الأشخاص الفضوليين بيننا الذين يواصلون تحدي هذه القوانين التي تحكم الكون ويحاولون بناء أشياء تتحدى الفيزياء. في حين أنه من غير الممكن بالتأكيد التحايل على قوانين الفيزياء ، فإن اكتشاف الطرق التي تحاول كسر هذه القوانين يساعد غالبًا في تعلم شيء جديد عن الكون.

إليك قائمة بـ 9 من هذه الأشياء / الأجهزة التي تجعلنا نتساءل عن الفيزياء كما نعرفها!

يعني مصطلح الحركة الدائمة حركة لا تنتهي أبدًا أو حركة لن تتوقف أبدًا. ظلت آلات الحركة الدائمة حلم العلماء لفترة طويلة ، وإذا كان ذلك ممكنًا من الناحية العملية ، فسوف نطلق القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

المنشار ذو الحركة الدائمة هو مفهوم يتم فيه استخدام كرتين من كرات الجولف وهيكل مصمم لإنشاء حركة أرجوانية متكررة. تؤدي الحركة المستمرة من اليسار إلى اليمين للكرات إلى حدوث تغيير في مركز كتلة الهيكل ، مما ينتج عنه حركة تذبذبية دون الحاجة إلى أي تأثيرات خارجية.

في حين أن الفكرة قد تبدو معقولة ويمكن أن تجعلك تعتقد أن هذه الآلة يمكن أن تحل مشكلة الطاقة في العالم ، إلا أن الواقع مختلف تمامًا! من الواضح أن آلة ثني العقل هذه تنتهك مبدأ العمل والطاقة الذي ينص على أن العمل المنجز على النظام يساوي التغيير في الطاقة.

في هذه الحالة ، سيكون صافي العمل المنجز صفرًا ، وهو أمر غير ممكن عمليًا لنظام مغلق مثل آلة الحركة الدائمة. هناك استخدام واضح لبعض مدخلات الطاقة الخارجية ، ربما في شكل مغناطيس موضوعة تحت الطاولة تقوم بمهمة توفير الحركة التذبذبية.

فكرة وجود شيء بدون دماغ ، تصحح نفسها تلقائيًا لتستقر في موضع واحد يمكن أن تجعلك تخدش رأسك فقط. غالبًا ما يوصف Gomboc بأنه الكائن الذي لا ينبغي أن يكون موجودًا هو كائن واحد من هذا القبيل ، وهو الوحيد من نوعه.

إنه الكائن الاصطناعي الوحيد في العالم الذي يمكنه تصحيح نفسه بغض النظر عن كيفية إبقائه على الأرض. على الرغم من أن فكرة Gömböc قد تم طرحها من قبل V.I Arnold في عام 1995 ، تم اختراع Gömböc ككائن حقيقي في عام 2006 من قبل مهندسين من المجر ، Peter Varkonyi و Dabor Domokos.

إن Gömböc هو في الأساس جسم متجانس ثلاثي الأبعاد محدب والذي عند الاستراحة على سطح مستوٍ سيكون لديه نقطة توازن واحدة ثابتة وواحدة غير مستقرة. كثافة ووزن Gömböc متناسقان طوال الوقت ، والطريقة التي يتحرك بها والحقوق نفسها هي فقط بسبب شكله.

من الواضح أن هذا الكائن الفريد يجعلنا نتساءل عن الفيزياء الكامنة وراءه. في حين أن Gömböcs المتوفرة في السوق يمكن أن تكلفك ألف دولار ، فمن الجيد فقط استخدامها كوزن ثقيل فاخر إذا كنت على استعداد لامتلاك واحدة.

تم إنشاء نافورة مياه Uphill من قبل جيمس دايسون الشهير ، وهو نفس الرجل المعروف باختراع آلات الفراغ. في عام 2003 ، قام ببناء هيكل في معرض تشيلسي جاردن في إنجلترا حيث شوهدت المياه تتدفق على منحدر صاعد.

لفت هذا العرض الذي يتحدى الفيزياء أنظار الكثيرين بينما كان الماء يتدفق عكس قوانين الجاذبية.

لكن السر يكمن في أنه استخدم الهواء المضغوط لضخ المياه إلى الأعلى. خلقت المياه المضغوطة بين طبقتين من البلاستيك وطبقة رقيقة من الماء تتدفق إلى أسفل الوهم المثالي للمياه التي تتدفق بشكل طبيعي إلى أعلى المنحدر.

لقد تبين أنها مجرد خدعة سحرية أخرى لإزعاج الفيزياء.

كما يشير الاسم ، فإن هذا الزجاج أحادي الاتجاه له خصائص تمكنه من البقاء مضادًا للرصاص من جانب واحد ولكنه يسمح للرصاص بالمرور من الجانب الآخر. على الرغم من أن الزجاج العادي المضاد للرصاص المستخدم في المركبات العسكرية يحمي الشخص من التعرض للرصاص ، إلا أنه يشل أيضًا الشخص من إطلاق النار على العدو من الداخل.

في البداية ، قد يبدو هذا الزجاج الذي يحير العقل وكأنه يتحدى قوانين الفيزياء ، لكن الواقع مختلف!

يتكون الزجاج العادي المضاد للرصاص الذي نعرفه من طبقة من اللدائن الحرارية من البولي كربونات بين طبقات الزجاج العادية. هذا يعطي قوة للزجاج ويجعل من الصعب على الرصاصة المرور من كلا الجانبين.

ومع ذلك ، فإن الزجاج المضاد للرصاص أحادي الاتجاه لديه طبقة صلبة ومرنة. عندما تصطدم الرصاصة من الخارج بالزجاج ، تتسطح الطبقة الصلبة وتبطئ الرصاصة ، ثم تتوقف بعد ذلك عن إصابة الطبقة اللينة.

ولكن عندما تصطدم الرصاصة من الجانب الآخر بالزجاج ، فإنها تمر عبر الطبقة اللينة بسهولة وينتج الضغط على الطبقة الصلبة بواسطة الطبقة اللينة المرنة. يؤدي ذلك إلى تشقق الطبقة الخارجية ويسمح للرصاصة بالمرور بسهولة.

Starlite هو مادة معجزة تم تقديمها لأول مرة في عام 1990 من خلال برنامج تلفزيوني من قبل BBC. هي مادة بلاستيكية اخترعها موريس وارد ، وتتميز بخصائص كونها قوية وغير سامة ومقاومة للحرارة.

الميزة السحرية لهذه المادة هي قدرتها على تحمل درجات حرارة كبيرة ، وحماية كل ما يوجد بداخلها. تم إثبات هذه الخاصية من خلال تعريض بيضة مغطاة بستارلايت لهب متوهج ساخن لمدة دقائق.

لم تمتص قشرة البيضة الكمية العالية من الحرارة فحسب ، بل كانت البيضة نيئة تمامًا عند تشققها. لم يشارك موريس أبدًا وصفته لإنشاء مثل هذه المادة المحتملة خوفًا من إمكانية عكسها.

كانت هناك إمكانات هائلة لاكتشافه عبر العديد من التطبيقات. ومع ذلك ، توفي في عام 2011 دون تسجيل براءة اختراعه أو تسويقه.

لا تزال طريقة إنشاء Starlite غير معروفة. ومع ذلك ، ذكر مقال نُشر في International Defense Review أن Starlite عبارة عن مزيج من مجموعة متنوعة من البوليمرات والبوليمرات المشتركة مع إجمالي 21 مادة مضافة عضوية وغير عضوية مثل البورات والسيراميك ومكونات حاجز خاصة أخرى.

في حين أن صيغة تطوير Starlite ربما تم دفنها مع وفاة وارد ، كانت هناك محاولات عديدة لتكرار خصائص هذه المادة السحرية. على سبيل المثال ، قام المخترع الكندي Troy Hurtubise بتطوير نسخته الخاصة من مادة مقاومة للحرارة تسمى firepaste.

هل تتذكر القميص الدوار الذي استخدمه الممثل ليوناردو دي كابريو في فيلم Inception لمعرفة ما إذا كان يحلم أم مستيقظًا؟ يعني الدوران المستمر أنه داخل عالم الأحلام ، وعندما يتوقف ، يكون في الواقع في العالم الحقيقي.

ولكن ماذا لو كان هناك غطاء علوي دوار حقيقي يدور إلى ما لا نهاية؟ هل هذا ممكن حتى للقمة أن تتحدى قوانين الفيزياء وتدور باستمرار؟

حسنًا ، حاولت إحدى شركات تصنيع الألعاب بالتأكيد أن تجعلك تعتقد أنه من خلال قميصها الدوار السحري المسمى LIMBO. هذا الجزء العلوي المذهل سيجعلك بالتأكيد في حيرة في البداية ، حيث يستمر في الدوران إلى ما لا نهاية تقريبًا.

في الواقع ، يحمل الجزء العلوي رقمًا قياسيًا في موسوعة غينيس لأطول قمة غزل ميكانيكية. المدة الزمنية الدقيقة لتدوير الرقم القياسي العالمي هو 27 ساعة و 9 دقائق و 24 ثانية.

لكن إذا كنت تعتقد أن القمة تمكنت من تحدي الفيزياء ، فأنت مخطئ! يكمن سر LIMBO في الغلاف حيث يوجد محرك دولاب الموازنة غير المتماثل الخاص ، ومستشعر حركة متطور ، وبطارية قابلة لإعادة الشحن ونظام متطور على رقاقة يراقب باستمرار استقرار الجزء العلوي ويطبق عشرات من تصحيحات الحركة كل ثانية للحفاظ على انها تدور.

القمة ، بدلاً من تحدي الفيزياء ، تستفيد منها إلى أقصى حد!

EmDrive هو محرك فضائي مثير للجدل من وكالة ناسا تم تطويره لتحقيق الحلم النهائي للإنسان - الطاقة الحرة. تم تطوير محرك EmDrive من قبل العالم البريطاني روجر شاوير في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، وهو يولد قوة دفع دون استخدام أي وقود.

يتمثل المفهوم الرئيسي لـ EmDrive في تركيز الموجات الدقيقة بواسطة مخروط معدني ، والذي يمكن تحويله إلى قوة دفع يمكنها دفع سفينة الفضاء دون الحاجة إلى أي وقود. ومع ذلك ، فإن الفكرة تنتهك قانون نيوتن الثالث للحركة الذي ينص على أنه لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس.

في حالة EmDrive ، لا يدخل القانون الثالث حيز التنفيذ ، وهو أمر لا يصدق لأن هذه القوانين تحكم عالمنا بشكل مثالي. ومع ذلك ، نشرت وكالة ناسا اختباراتها المعملية للجهاز العام الماضي ، حيث كشفت عن مستوى معين من الدفع في تجاربهم.

ولكن سرعان ما تم اختبار ادعاءات وكالة ناسا من قبل العلماء الألمان الذين بنوا نظام EmDrive الخاص بهم واختبروه في غرفة التفريغ. وجد الباحثون أن "الدفع" لم يكن واضحًا من تجويف الميكروويف ، ولكنه كان مرجحًا أكثر بسبب تفاعل مغناطيسي من كبلات تغذية الطاقة.

تم تقديم عجلة فيلارد لأول مرة في عام 1245 من قبل المهندس المعماري الفرنسي فيلارد دي هونيكورت. عجلة فيلارد هي إحدى الركائز الأساسية للآلات التي تم إنشاؤها لإظهار الحركة الدائمة بشكل عملي.

من الناحية النظرية ، كان من المفترض أن تكون عجلة فيلارد عبارة عن عجلة تواصل حركتها دون توقف أو توقف. مثل هذا الاختراع كان سيشكل اختراقًا علميًا كبيرًا ، وبالطبع ، ألقى ببعض قوانين الفيزياء المهمة في سلة المهملات.

تتكون عجلة فيلارد من عجلة متوازنة تم تركيب مطارق مفصلية عليها. كان من المفترض أن يكون عدد المطارق بأرقام فردية مع مسافات متساوية بين المطارق. كان من المفترض أن يوفر المنتج دورانًا مستمرًا للعجلة بمساعدة المطارق ، لكن من الواضح أن ذلك لم يحدث!

لم تقدم العجلة حركة مستمرة ، ولوحظت حركة للخلف في كل مرة تحركت فيها المطرقة وهو ما لم يكن يريده فيلارد. منذ ذلك الحين ، كانت هناك العديد من المحاولات لإنشاء مثل هذه العجلة المتحركة الدائمة لتجربة تصميمات ومواد مختلفة.

Rattleback هي عبارة عن كائن شبه إهليلجي يمكنه الدوران في اتجاه واحد فقط على محوره ، إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. تعتمد حركة Rattleback على تصميمها ، وهناك حاجة إلى قدر معين من الاحتكاك الأرضي حتى تعمل.

يمكن أن تدور Rattlebacks في اتجاه واحد فقط ، وإذا تم تدويرها في الاتجاه المعاكس ، فسوف تصحح نفسها تلقائيًا بعد أن تتوقف بشكل طفيف. في البداية ، قد يبدو أن هذه القمة شبه الإهليلجية تنتهك قانون الحفاظ على الزخم الزاوي ، لكن هذا ليس هو الحال.

بعض راتلبوكس تعكس حركتها عندما تدور في أي اتجاه. تسببت هذه الميزات في فضول الكثيرين لبعض الوقت. في عام 2011 ، قدم ديفيد تومب مقالًا يشرح العلم وراءه ، والذي ليس سوى تفاعل بين القوى التي نعرفها جميعًا - القصور الذاتي والجاذبية والاحتكاك.

على الرغم من أن هذه الأشياء المصممة لتحدي قوانين الفيزياء قد فشلت دائمًا ، هناك شيء واحد مشترك بين الجميع - الرغبة في تحدي مفاهيمنا العلمية واستكشاف المجهول! غالبًا ما تؤدي هذه الفكرة إلى ابتكارات خارقة قد لا تتحدى الفيزياء ، ولكنها تتحدى طرقنا المعتادة في النظر إلى الأشياء من حولنا.


شاهد الفيديو: كيف تحل أي مسألة فيزياء! (سبتمبر 2021).