Skip to main content

تجربة منزليّة – البندول المغناطيسي الفوضويّ

ماذا نرى؟

بندول مبنيّ من ثلاثة أسياخ خشبيّة. ذراع البندول المتأرجحة هي عبارة عن سلك نحاسيّ ذي مفصلين. يلتصق بأسفل الذراع مغناطيس. على بعد مسافة قصيرة من هذا المغناطيس هناك قطعة بلاستيكيّة مسطّحة مغطاة بورق ملوّن، ويلتصق بجزئها السّفلي مغناطيس آخر تسري بينه وبين المغناطيس الأوّل قوة تنافر.
 

الأدوات اللازمة

  • 3 أسياخ خشبيّة.

  • سلك كهربائي (سلك نحاسيّ مقوّى ومطليّ، كالّذي يدخله اختصاصيّو الكهرباء إلى الجدران) بطول 30 سنتيمترًا.

  • "مغّيطة" دقيقة.

  • مغناطيسات دائريّة ذات قطر يساوي سنتيمترًا واحدًا (من أين نحصل على المغناطيسات؟)

  • شريط لاصق.

  • غطاء بلاستيكي لعلبة جبنة صغيرة.

  • شفرة للقصّ.

  • غراء سائل من نوع UHU، أو كالّذي يستخدم لإلصاق أجزاء مجسّمات الطائرات.

  • ورق ملوّن، غير شفّاف.

  • مقصّ.

  • مسطرة.

 

طريقة البناء

  1. إقطعوا السّلك الكهربائي قطعتين طول كلّ منهما حوالي 10 سنتيمترات.
  2. أربطوا طرفي السّلكين بالطّريقة التالية: اعقدوا أنشوطة في أحد الطّرفين. مرّروا طرف السّلك الآخر من خلال الأنشوطة وأعقدوا أنشوطة أخرى في طرف هذا السّلك الثاني. بهذا تكونون قد بنيتم ذراع البندول.
  3. أربطوا الأسياخ الثلاثة إلى ذراع البندول بهذا الشَّكل: ضعوا ذراع البندول بحيث يكون السّلك الأقصر إلى الجانب الحادّ للأسياخ. رتّبوا الأسياخ بحيث تكون على نفس المستوى واعقدوها سويّة بواسطة المغيطة على بعد 3 سنتيمترات من طرفها غير الحادّ.

    الأسياخ المعقودة

  4. قوموا بعقد أنشوطة في طرف السّلك النّحاسيّ القريب من الجزء الحادّ للأسياخ، ثمّ قوموا بطيّ الأنشوطة الجديدة حتّى تتكون بينها وبين السّلك النحاسيّ زاوية 90 درجة. ألصقوا أحد المغناطيسات  إلى الأنشوطة المطويّة بواسطة الشّريط اللاصق.
  5. ضعوا ثلاث علامات على محيط الغطاء البلاستيكي بحيث تكون الأبعاد بينها متساوية. استخدموا الشّفرة لقص شقّين (بصورة ×) في كلّ نقطة من النقاط الثلاث.

    ثقب الغطاء

  6. ألصقوا مغناطيسًا آخر في مركز الجهة السفلى للغطاء البلاستيكي بواسطة غراء الـ UHU.
  7. ملاحظة: تذكّروا أن تفحصوا أي جهات من المغناطيسين تتنافر فيما بينها وألصقوها بحيث تواجه الواحدة منهما الأخرى.

    لصق المغناطيس

  8. أدخلوا كلّ سيخٍ من الأسياخ الثلاثة إلى أحد الشّقوق الثلاثة في الغطاء البلاستيكي بحيث يكون المغناطيس الثاني من جهته السّفلى. لائموا البُعد بين الغطاء وبين الذراع التي تحمل المغناطيس بحيث يكون أقصر ما يمكن بدون أن يعرقل الحركة الحرّة للذراع. أدخلوا كل سيخ بنفس المقدار بحيث يكون الغطاء مستويًا.
  9. قصّوا دائرة من الورق الملوّن لتغطية الغطاء البلاستيكي.
  10. قرّبوا الذراع من المغناطيس الملصق بأسفل الغطاء البلاستيكيّ. أفلتوها وراقبوا حركتها.

 

ماذا أيضاً؟

ألصقوا مغناطيسات إضافيّة إلى الجهة السّفلى للغطاء البلاستيكي، انتبهوا إلى أن تلصقوها بحيث تواجه الجهة المناسبة بالنّسبة للمغناطيس الموجود على الذّراع. راقبوا تأثيرها على حركة الذّراع.
غيّروا البعد بين المغناطيس الموجود على الذّراع وبين ذلك الموجود في أسفل الغطاء وافحصوا أي تأثير يوجد لهذا البُعد على حركة الذراع.
 

أين العلم هنا؟

إنّ المنظومة الفوضويّة هي منظومة ترتبط فيها النتيجة النهائية ارتباطًا وثيقًا بشروط الابتداء. من الناحية العمليّة، ليست هناك أيّة طريقة للتنبّؤ بسلوك منظومة فوضويّة لأنّنا لا نستطيع أن نقيس شروط الابتداء بشكل مثاليّ. فكلّ تغيير يطرأ على شروط الابتداء، مهما كان صغيرًا، يؤدّي إلى تغيّرات تتضاعف مع الوقت في سلوك هذه المنظومة. في اللغة العلميّة نقول أنّ منظومة كهذه غير خطّيّة. لا يمكننا أن نتنبّأ بحركة ذراع البندول أو التحكم بها أبدًا. قد نحاول أن نضع ذراع البندول في نقطة ما نرغب بها وفق أكثر المساطر دقّة، ولكن أي انحراف صغير يؤدي إلى تغييرات في وضعيّة الذراع المستقبليّة. إنّ هذا التغيير البسيط في شروط الابتداء يؤدّي إلى تغييرات كبيرة في حركة ذراع البندول. وبالإضافة إلى الصعوبة البالغة في تحديد نقطة البدء بالضّبط، فقد تتغيّر شروط ابتداء أخرى، كحركة الهواء أو درجة الحرارة أو مدى توتّر عضلات اليد وإلى آخره.
 
كيف نبني، إذًا، منظومة فوضويّة بواسطة البندول؟
هناك مغناطيس في طرف ذراع البندول، وهناك مغناطيس آخر تحت الغطاء البلاستيكيّ. لقد وضعنا المغناطيسين بحيث يكون الوجهان المتقابلان في حالة تنافر بينهما. إن ما يحصل هو أنّ منظومة غير ثابتة (فوضويّة) تنشأ بين قوى التّنافر بين المغناطيسين و"تحاول" أن تحرّك ذراع البندول جانبًا، وبين قوة الجاذبيّة التي "تحاول" أن تعيدها إلى المركز. ولأنّنا لا نستطيع أبدًا أن نضع البندول في نفس نقطة البداية بالضّبط في تجربتين متتاليتين، فإنّ الحركة ستكون مختلفة تمامًا في كلّ مرّة نترك فيها الذّراع.

عودة لقائمة التجارب

Date Created: 21/11/12
Date Updated: 12/12/12