Skip to main content
header

تجربة منزليّة – سباق الزوارق

ماذا نرى؟

زورقان يطوفان على الماء في قالب من البايركس. يسبح أحد الزّورقين ببطء وباتّجاه غير معروف مُسبقًا، في حين يسبح الآخر بسرعة إلى الأمام. 

                        

سباق القوارب

 

 

الأدوات اللازمة:

  • قطعة مربّعة من ورق "صول" أو "فوم" بطول 10×10 سنتيمترات (أو مربّع من ورق البريستول بنفس الحجم).

  • قالب زجاجي (بايركس).

  • سائل تنظيف الأطباق.

  • قطّارة.

  • مقص.

 

طريقة العمل:

  1. إملأوا قالب البايركس بالماء حتّى نصف ارتفاعه.
  2. قصّوا من أوراق الصّول أو البريستول زورقين بحسب الرّسم الآتي:

    قارب

  3. استخدموا القطّارة لسحب القليل من سائل التّنظيف.
  4. ضعوا الزّورقين على سطح الماء (بحيث لا يكونان قريبين بعضهما من بعض).
  5. استخدموا القطّارة لتقطير القليل من سائل التّنظيف فوق مركز الدائرة الخالية في أحد الزّورقين.                صابون

  6. راقبوا الزّورقين وافحصوا أيّ واحد منهما يصل أوّلاً إلى طرف القالب الآخر.

 

أين العلم في هذا؟ 

إنّ ظاهرة التّوتّر السّطحيّ هي خاصّية موجودة لدى كلّ السّوائل وهي ناتجة عن قوى التجاذب المتبادلة بين جزيئات السّائل. فبينما يتجاذب كل جزيء تحت السّطح بتأثير الجزيئات الأخرى في جميع الاتجّاهات، فإنّ الجزيئات المتواجدة على السّطح تجذبها فقط الجزيئات الموجودة في السّائل نفسه. أي أنّ قوى التجاذب التي تعمل على هذه الجزيئات الموجودة على السّطح غير متكافئة. وكلّما كانت قوى التجاذب بين جزيئات سائل ما أقوى، نقول أنّ التّوتر السّطحي أكبر. لهذا فإنّ التّوتر السّطحي لجزيئات الماء أكبر منه لدى غالبية السوائل الأخرى لأنّ التّرابط الهيدروجيني بين جزيئات الماء أقوى من قوى التجاذب بين جزيئات غالبية السّوائل.

عند إضافة القليل من الصّابون أو سائل تنظيف آخر للماء يتكوّن "غشاء" جديد فوق الماء. إنّ القوى العاملة على جزيئات هذا "الغشاء" الجديد أضعف من القوى العاملة على "غشاء" من الماء وحده بدون صابون. لذا نقول أنّ الصّابون أو أي سائل منظف يضاف إلى الماء يقلّل من التّوتر السّطحي. عندما نقطّر بعضًا من سائل التنظيف في الجزء الخلفي من الزّورق فإنّ القوى بين جزيئات الماء في هذا الجزء أضعف من القوى بين جزيئات الماء في مقدّمة الزّورق.

لكنّ هناك قوى أخرى تعمل في هذه المنظومة، مثل القوى الموجودة بين جزيئات الماء وجوانب الزّورق. بسبب الفروقات القائمة في التّوتر السّطحيّ، فإنّ هذه الخواص تختلف هي أيضًا بين مؤخّرة الزّورق ومقدّمته. إنّ جزيئات الماء النّظيف في المقدّمة تنجذب نحو القارب (وتجذبه، أيضًا) بقوّة أضعف من جزيئات الماء خلف القارب الّتي تحتوي على سائل تنظيف. لذا فإنّ القوّة التي تجذب القارب إلى الخلف أضعف من القوّة التي تدفعه قدمًا، ولذا فإنّه "يسرع" إلى الأمام.
 

ماذا أيضاً؟

1.      بإمكانكم استبدال الماء في قالب البايركس بسوائل أخرى. مثل: الكحول أو الأسيتون.
2.      بإمكانكم صنع زوارق أخرى من مواد أخرى وفحص مدى تأثير نوع المادّة.
3.      بإمكانكم قص أشكال مختلفة من الزّوارق لفحص ما إذا كانت تتصرّف بطريقة مماثلة.
4.      بإمكانكم استبدال سائل التنظيف الذي استخدمتموه بصابون صلب أو بصابون سائل آخر لفحص مدى فعالية كل منها.
5.      بإمكانكم فحص مدى أهميّة موضع تقطير الصّابون بالنّسبة للزورق.
6.      بإمكانكم تلطيخ الزّوارق بالزّيت (المعروف بكونه مادّة "تكره الماء") ومراقبة مفعوله على الظّاهرة.
 

عودة لقائمة التجارب

 شكر للصّورة

 

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