سنبني في هذه التّجربة مِروَحَةً دافِعَةً لطائرةٍ مِروحيّة تطير في الهواء عند تحريكِهَا بسرعة.
تتطلَّبُ التّجربةُ إِشرافَ شخصٍ بالغ!
الأَدَوَات
- سيخانِ طويلانِ مِنَ الخَشَب
- مِسطرة
- قَلَم/توش للتَّأشير
- مِقصّ
- صحن بلاستيك يُستَعمَلُ لمرّة واحِدَة
- صمغ/صمغ سريع الاستعمال
- ورق تنشيف/محارِمُ ورقيَّة
مجرى التَّجربة
يمكن رؤية مجرى التَّجربة في الفيلم القصير التّالي:
الشَّرحُ
كِبار الفيزيائِيِّينَ على مر العُصُور، إِسحاق نيوتن, قد اشتُهِرَ أيضا بفضل صياغة قوانينِ الحركة الثَّلاثة. يَنُصُّ قانونه الثّالث على أَنَّهُ "لِكُلِّ فِعلٍ في الطّبيعة رَدُّ فِعلٍ مُضادٍّ مُساوٍ له في القُوَّةِ ومُعَاكِسٌ في الاتِّجاه". تطرَّقَ نيوتن أَصلاً للقوى، لكِنِ اتَّضَحَ لاحِقًا أَنَّ قانونَهُ أَوسَعُ بكثير، ويسري مفعولُهُ على نطاقٍ واسِعٍ في الفيزياء.
يمكِنُ إجراء تجربة بسيطة تجسِّد جَيِّدًا قانون نيوتن الثّالث. إذا وضعنا اليد على الحائط ودفعناها بقوَّةٍ، نشعُرُ أَنَّهُ كلَّما دفعنا الحائط بقوَّةٍ أكبر فإِنَّ الحائط يؤثِّر علينا بقوَّةٍ أكبر للخلف، بالاتِّجاهِ المعاكس، بمعنى أَنَّ الحائط "يدفعنا" وكأَنَّهُ شخصٌ يؤثِّرُ علينا بِقُوَّةٍ. إِذا دفعنا بقُوَّةٍ كافية، وكانَتِ الأَرضيّة ملساءَ بما فيه الكفاية، فَمِنَ المرجَّحِ الافتراضُ أَنَّنا سَنَجِدُ أَنفسنا ننزَلِقُ إلى الخلف مِنَ الحائط بقُوَّةِ عضلاتنا.
قانون نيوتن الثّالث هو الأَساس الّذي يُمكِّن الصَّواريخ و الطّائرات النَّفَّاثة مِنَ الحركة، ويُمكِّن المروحِيَّات أَن تحُومَ في الجوّ، كما يُمثِّل في تجربتنا.
عندما تتحرَّكُ المروحة الدَّافعة بسرعةٍ كافية، وتدفَعُ هواءً بكمِّيَّةٍ كافية باتِّجاهِ الأَسفل، فإِنَّ الهواء المدفوع يؤثِّر عليها بقوَّةٍ باتِّجاه الأَعلى، والمسمّاة "قوّة الرَّفع"، باتِّجاه معاكس لقوّة الجاذبيّة الّتي تجذب مروحَةَ الدَّفع للأَسفل. إِذا كانَتِ القُوى متوازنة، فإِنَّ مروحة الدَّفع تحومُ في الهواء بارتفاعٍ ثابِتٍ دون أَن تسقُطَ أَو تصعَدَ، إِذا تحرّكت مروحةُ الدَّفع بسرعةٍ أَكبر، سَتَتَغَلَّبُ قوّة الرّفع على قوَّة الجذب، وستُقلِعُ مروحةُ الدَّفع للأَعلى، وعندما يصبح دورانُ مروحةِ الدَّفع أَبطَأَ، لن تتمكَّنَ قُوّة الرَّفع مِنَ التَّغلُّب على قوَّة الجاذبيّة، وتسقُطُ مروحة الدَّفع على الأَرض.
مِنَ الجَدِيرِ ذِكرُهُ
الطَّيرانُ الأَوَّلُ لطائرةٍ مروحيّة حقيقيَّة كان في القرن الـ20 فقط، لكنَّ لُعبة الدَّوَّامة الخشبيَّة الحائمة، والمماثلة بشكلٍ مبدئيّ "للمروحيّة" في تجربتنا، قد كانت معروفةً في الصِّين القديمة في سنواتِ ما قبلَ الميلاد.
دوَّامة صينيَّة حائمة: Haragayato، ويكيبيديا
وفي رسومات المخترع والفنَّان ليوناردو دي- فينشي أَيضًا، وُجِد رَسمٌ مِنَ العام 1483 "لِبُرغيّ هوائيّ" – آلة مِنَ المفترض أن تعمَلَ كَمِروحيَّة.
البُرغيّ الهوائيّ، من رسومات ليوناردو دي- فينشي