كيف نقيس ارتفاع مبنًى باستخدام مقياس الضغط (البارومتر)؟

في امتحان الفيزياء عُرض على الطلاب السؤال التالي:

كيف نقيس الضغط الجوي لمبنى معيّن بواسطة البارومتر (مقياس الضغط الجوي)؟

توقّع الأستاذ أن يرى جوابًا يفيد بأنه يتم قياس الضغط بين أرضية المبنى والضغط الجوي في سقفه وبالاستعانة بالفرق بين الضغطين يتم حساب ارتفاع المبنى. لكنّه فوجئ بإجابة أحد الطلاب..

الطريقة رقم 1
سوف أصعد لسقف المبنى وأدلّي حبلًا  ربطتُ البارومتر بطرفه من أعلى السقف حتى يصل إلى أرضية المبنى، ثم أقوم بقياس طول الحبل الذي سيخبرني عن ارتفاع المبنى.

الطريقة رقم 2
سوف أصعد لسقف المبنى وأُسقِطُ البارومتر، وأقيس الزمن الذي أحتاجه للوصول إلى لأرض، ثم أعوّض هذا الزمن في معادلة الحركة
S=1/2gt^2
حيث S- هو الإرتفاع ، g- هو تسارع الجاذبيّة الأرضيّة، t- هو الزمن

الطريقة رقم 3
أخرج إلى الخارج في يومٍ مشمسٍ، أضع البارومتر على الأرض وأقيسُ ظلّه وطوله، وأقيس في المقابلِ طول ظل البناية، وأحسب ارتفاع المبنى بواسطة عمليّة حسابٍ مثلّثةٍ:
طول البارومتر/ طول ظلّ البارومتر= ارتفاع المبنى/ طول ظلّ المبنى

الطريقة 4
أمسك البارومتر وأبدأ بصعود درجات المبنى حيث أرسم خلال صعودي على الحائط علاماتٍ بطول البارومتر. عندما أنتهي من الصعود سوف أقوم بعدّ وحدات البارومتر التي رسمتها وأضرب عددها بطول البارومتر.

الطريقة 5
سوف أقوم بربط البارومتر بحبل وأدلّيه من سقف المبنى وأحرّكه مثل رقّاص السّاعة، ثم أقيسُ زمن دورة حركة الرّقاص، ثم أحسب طول الحبل عبر التعويض في المعادلة التاليّة:
  جذر ( T=2* (1/g
بحيثُ T هو زمن دورة الرقّاص، g هو تسارع الجاذبيّة، و I هو طول الحبل.

طريقة 6
لكن الطريقة الأبسط والأسرع لحساب ارتفاع المبنى بواسطة البارومتر، هي  أن أعرضَ على حارس المبنى أن أقوم بإعطائه البارومتر مقابلَ أن يكشف لي عن ارتفاع المبنى...

تلخيص
هذه القصة هي عبارةٌ عن تمرينٍ تفكيري والهدف من ورائه هو أن يبيّن أن هنالك عدّة طرق للإجابةِ على سؤالٍ قد يبدو لنا أنّ له إجابةً واحدةً ووحيدة.
هل بإمكانكم التفكير بطرقٍ أخرى للإجابة على السؤال؟
أنتم مدعوون لاقتراح أفكاركم الخاصة حول كيفية قياس ارتفاع المبنى باستخدام مقياس الضغط.

لمشاهدة المزيد من الأفلام والعروض زوروا موقع:
دافيدسون أون لاين- مخزن العلوم
https://davidson.weizmann.ac.il/column/maagarmada