النافورة المتجمدة

  عودة الى قاعات المتحف العلمى
عـــــودة إلى صفــــحة الموائع

  الفكرة العلمية 

  توضح التجربة فكرة التزامن بمعنى أنه إذا تم تسليط ضوء على شكل نبضات على تيار من

  قطرات الماء فإن قطرات الماء تبدو ساكنة إذا توافـق تردد الماء مع تردد الضوء
 

مكونات التجربة   نافورة مياه    لمبة للإضاءة    خطوات التجربة    1-  وصل الكهرباء ولاحظ عمل النافورة   2- إضغط على الزر ثم قم بتغيير تردد الإضاءة ولاحظ عند الإبتعاد عن الجهاز   3 -  إحساس المشاهد بتغيير سرعة الماء الخارج من النافورة   4-  إحساس المشاهد بسماع الصوت بعد رؤيته للضوء

التفسيـــر

عند تغيير تردد الضوء من إضاءة إلى إظلام يعنى هذا أن سرعة إضاءة النافورة تتغير  وعنـد توافق سرعة الماء  الصادر من النافورة مـع سرعة الإضاءة يشعر المشاهد أن الماء ساكن وذلك لأن الصورة التى ستراها العين هى فقط فى التوقيت الذى تضىء فيه اللمبة  وتسمى هذه الظاهرة بعملية التزامن  أما بالنسبة لسماع الصوت بعد رؤية الضوء فيرجع ذلك إلى أن سرعة الضوء وهى ثلاثمائة ألف كيلو متر فى الثانية أكبر بكثير من سرعة الصوت وهى ثلاثمائة وثلاثة وأربعون متراً فى الثانية  .
 

 
  التطبيقـــات 

 بالرغم من حدوث ظاهرة البرق والرعد فى نفس اللحظة إلا أن ضوء البرق يصل إلى أنظارنا قبل صوت الرعد لفترة نظراً للإختلاف بين سرعة الصوت والضوء أثنـاء عرض الصــور المتحركــة ( السينما ) فإنـه يلزم أن يتحقق   تزامن بين عدد الكادرات أثنــاء التصـوير وعددها أثناء العرض فى الثانيــة الواحـدة وهو 24 كادر يتم زيادته إلـى 48 عن طريق حاجز يفتح ويقفل مرتين لكل كادر لإعطاء العين إحساساً بنعومة إتصال الحركـة بين الكـادرات ولإختفاء الرعشــة .

3. يمكن إستخدام هذه الظاهرة فى قياس سرعة الأجسام المتحركة ، فإذا تمكنا من إلتقاط صورة لجسم متحرك  سيارة مثلا ثم بعد زمن معين إلتقطنا صورة أخرى ، وبمعرفة المسافة التى قطعتها السيارة يمكننا حساب حيث ان : السرعة = المسافة مقسومة على الزمن وهذا ما يحدث بالضبط فى قياس سرعة الأجسام وبالأخص السريعة منها وتستخدم هذه الظاهرة مع الأجسام عالية السرعة لصعوبة ملاحظة سرعتها بالعين المجردة

  فيتم تركيب جهاز ذى حساسية عالية يمكنه إلتقاط صور متعددة فى زمن قصير جداً قد يصل إلى جـزء من مائة
 من الثانية أو أقل  
  وتستخدم هذه الظاهرة فى : 
 -  قياس سرعة لفات المحركات 
 -  قياس سرعة المقذوقات 
  - قياس سرعة السيارات 

 التعليـق 
 
عندما تتحرك قطرات ماء أمام قرص دوار مقسم إلى كادرات فإذا نظرت إلى قطرة أمام إحدى الفتحات ثم دار القرص   بسرعة كافية بحيث تأتى القطرة التالية أمام الفتحة الجديدة فى نفس المكان فإن العين يخيل لها أن القطرة ساكنة فى   الفراغ  وذلك نتيجة عملية      

 تقطيع الصورة ويرجع ذلك إلى أن العين تقوم بتجميع الكادرات المتلاحقة والمتحركة بسرعة معينه لا تقل عن 25      مرة فى الثانية فيخيل إليها أن الحركة متصلة نتيجة خاصية فى العين للإحتفاظ بالصورة لمدة جزء من 25 من  الثانية
 
 Persistence of Vision وتسمى هذه الخاصية إستمرارية الرؤية  وهذه الظاهرة هى أساس التليفزيون والسينما وتصوير الجسيمات التى تتحرك بسرعة أو فى الأحداث التى تستغـرق زمناً قصيراً

 فمثلا أثناء التصوير يفتح مصراع الكاميراً بسرعة فيثبت على اللوح الفوتوغرافى المنظر القائم فى الفترة       الزمنية التى فتح فيها المصراع فيبدو المنظر ساكناً مع أنه قد يكون الجسم متحركاً بسرعة كالسيارة أو الطائرة
 إن عملية تجميد الصورة لحظياً يعطى إحساساً بأن الجسم المتحرك ثابـت ، ويمكن ملاحظة هذه الظاهرة إذا أحضرنا إسطوانة مثل إسطوانة " البيك آب " ووضعنا علامة مميزة على الإسطوانة ثم تركناها تدور وبتسليط لمبة فلاش عليها مع إظلام الغرفة ومطابقة زمن إضـاءة لمبة الفلاش مع زمن دوران الإسطوانة لفة كاملة فإننا لن نلاحظ أى حركة فى الإسطوانة وبالتالى لن نشعر بتغير مكان العلامة ، حيث أن الصورة التى ستراها العين هى فقط فى التوقيت الذى ستضيء فيه اللمبة

وهو بالطبع نفس زمن عودة العلامة إلى مكانها أما عن الإختلاف بين سماع الصوت والرؤية فإنه يلاحظ عند حضورك إحدى المباريات المذاعة فى الإذاعة وجلوسك بجانب مذيع الإذاعة بمسافة تسمح لك بسماع صوته بدون مذياع فإنك سوف تلاحظ أن صوت المذيع فى المذياع يصل إلى أذنك قبل صوته المباشر بالرغم من أنه أقرب إليك من مبنىالإذاعة وتفسيرهذه الظاهرةأن إرسال صوت المذيع عبر أجهزة الإذاعة يتم عن طريق الموجات الإذاعية والتى لها سرعة الضوء بينما يصل الصوت المباشر للمذيع إليك بسرعة الصوت التى هى أقل بكثير من سرعة الضوء .

عـــــودة إلى صفــــحة الموائع