الفيزياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
1ملاحظة العالم: الحواس الخمس
يغرّد طائر في مكان ما فوقك. ورائحة الخبز دافئة. والبلاط بارد تحت جوربيك. قبل أي شيء آخر، تنظر الفيزياء وتُصغي وتلمس: هذا الفصل عن ملاحظة العالم بالحواس الخمس — وعن الحيل التي تخدعنا بها أحيانًا.
1.1 الحواس الخمس
تعريف 1.1 (الحواس الخمس)
الحاسّة طريقة يعرف بها الجسم ما يجري في العالم. ولنا خمس حواس:
- البصر — العينان تريان الضوء والألوان والأشكال؛
- السمع — الأذنان تسمعان الأصوات؛
- اللمس — الجلد يحسّ بالخشن والناعم، وبالدافئ والبارد؛
- الشمّ — الأنف تشمّ الخبز الدافئ؛
- الذوق — اللسان يذوق الحلو والمالح والحامض.
مثال 1.2 (تفاحة واحدة وخمس حواس)
أكل تفاحة يستعمل الحواس كلها: ترى قشرتها الحمراء، وتحسّ بها ملساء مستديرة في يدك، وتسمع صوت القضمة، وتشمّ عطرها، وتذوق عصيرها الحلو. خمس حواس وتفاحة واحدة.
مثال 1.3 (جرّب: نزهة الأصوات)
اجلس ساكنًا، وأغمض عينيك، وعدّ الأصوات من حولك مدّة قصيرة: سيارة، وصوت إنسان، والريح، وأنفاسك أنت. حين تُغمض العينان تلتقط الأذنان أصواتًا كانت العينان المشغولتان تُنسيك إياها. ويجد أكثر الناس أو أصوات لم ينتبهوا إليها من قبل.
ملاحظة 1.4 (حواس تحمينا)
الحواس حرّاس أيضًا. فالأنف تشمّ الدخان قبل أن ترى العين النار؛ والجلد يسحب اليد بعيدًا عن المقلاة الساخنة؛ والطعم المرّ ينذر “لا تبتلع هذا”. ولا تذق شيئًا مجهولًا ولا تشمّه عن قصد أبدًا: اسأل شخصًا كبيرًا أولًا. والحرّاس يعملون خير عمل حين نرفق بهم.
1.2 الملاحظة الدقيقة
النظر ليس ملاحظة بعد. كلّنا رأى دعسوقة؛ فمن يستطيع أن يقول كم رِجلًا لها؟
تعريف 1.5 (الملاحظة)
أن تُلاحِظ هو أن تستعمل حواسك بدقة وعن قصد للإجابة عن سؤال — ثم أن تقول أو ترسم ما انتبهت إليه بالضبط، لا ما كنت تتوقعه. والملاحظة هي ما اكتشفه النظر المتأنّي.
طريقة 1.6 (كيف تلاحظ)
- اختر سؤالًا: كم رِجلًا للدعسوقة؟
- انظر (أو أصغِ، أو المِس) على مهل، بلا عجلة؛
- قل ما تنتبه إليه بكلمات دقيقة: لا “إنها صغيرة”، بل “إنها أصغر من ظفري”؛
- ارسمه أو احكِه، لكي يتحقّق منه غيرك.
الملاحظة الجيدة يستطيع صديقك أن يتحقّق منها: إذا نظرتما معًا فلا بدّ أن تجدا أرجل.
مثال 1.7 (كلمات دقيقة)
قارن “الحجر جميل” بقولك “الحجر رماديّ، أملس، مستدير، وأبرد من يدي”. الجملة الثانية ملاحظة: يستطيع طفل آخر أن يلتقط ذلك الحجر من بين سلّة كاملة.
1.3 حين تُخدع الحواس
الحواس رائعة، لكنها تُخدع. ولهذا بالضبط سنتعلّم في الفصول القادمة أن نقيس.
مثال 1.8 (مستقيمان)
في الصورة أدناه، أيّ المستقيمين أطول؟ يجيب الجميع تقريبًا “العلوي”. تحقّق الآن بخيط: المستقيمان متساويان في الطول تمامًا. لقد خدعت رؤوسُ الأسهم العينَ.
مثال 1.9 (جرّب: ثلاث أوعية)
اطلب من شخص كبير أن يهيّئ ثلاثة أوعية ماء: واحد بارد، وواحد فاتر، وواحد دافئ يُحتمل. ضع إحدى يديك في الوعاء البارد والأخرى في الدافئ، وعُدّ على مهل حتى . ثم ضع يديك معًا في الوعاء الأوسط: الماء نفسه يبدو دافئًا ليد وباردًا للأخرى! لا يُوثق باللمس وحده في الحارّ والبارد — والفصل التالي يعالج هذه المسألة بعينها.
ملاحظة 1.10 (أعوان للحواس)
يصنع الناس أدوات تساعد الحواس: النظّارة والعدسة المكبّرة تساعدان العين، وسمّاعة الطبيب تساعد الأذن. وفي ما بعدُ من هذا الكتاب ستفعل أدوات تُسمّى أجهزة خيرًا من ذلك: ستحوّل النظر واللمس إلى عدّ وقياس، والعدّ أصعب على الخداع بكثير.
1.4 تمارين
تمرين 1.1 ★
سمِّ الحواس الخمس، واذكر لكل واحدة عضو الجسم الذي يقوم بها.
حل
حل التمرين 1.1.
البصر — العينان؛ السمع — الأذنان؛ اللمس — الجلد؛ الشمّ — الأنف؛ الذوق — اللسان.
تمرين 1.2 ★
أيّ حاسة تخبرك: (أ) أن المذياع يعمل؟ (ب) أن الحساء شديد الملوحة؟ (ج) أن كنزتك خشنة؟ (د) أن الأضواء انطفأت؟
حل
حل التمرين 1.2.
(أ) السمع. (ب) الذوق. (ج) اللمس. (د) البصر.
تمرين 1.3 ★
كعكة تُخبز في الفرن، والباب مغلق، وأنت في غرفة أخرى. أيّ حاسة تكتشفها أولًا؟ وأيّ الحواس تستعمل حين تنال قطعة منها أخيرًا؟
حل
حل التمرين 1.3.
الشمّ يكتشف الكعكة أولًا — إذ ينسلّ عطرها من تحت الباب. وأكل القطعة يستعمل البصر واللمس والشمّ والذوق، بل حتى السمع إن كانت قشرتها مقرمشة.
تمرين 1.4 ★
قم بنزهة الأصوات في المثال 1.3: أغمض عينيك، وعُدّ الأصوات حولك. كم صوتًا سمعت؟ وأيّها فاجأك؟
حل
حل التمرين 1.4.
الأجوبة مختلفة؛ ويعدّ أكثر الأطفال أو أصوات، وتكون المفاجأة صوتًا خافتًا في الغالب — طنين الثلاجة، أو أنفاسهم هم.
تمرين 1.5 ★
أعطِ ملاحظة عن حذائك بثلاث كلمات دقيقة، كما في المثال 1.7. و“جميل” و“حلو” ممنوعتان!
حل
حل التمرين 1.5.
مثلًا: “حذائي أزرق، ومطّاطيّ، وأطول من يدي.” وكل ثلاث كلمات دقيقة يستطيع صديق أن يتحقّق منها جواب صحيح.
تمرين 1.6 ★
تقول آنا: “القطة ناعمة.” ويقول بوب: “القطة أحسن قطة.” أيّ الجملتين ملاحظة، وأيّ حاسة صنعتها؟ وما الجملة الأخرى؟
حل
حل التمرين 1.6.
جملة آنا هي الملاحظة، وقد صنعها اللمس. أما جملة بوب فرأي: لا أحد يستطيع أن يتحقّق من “أحسن” بالنظر أو باللمس.
تمرين 1.7 ★
أيّ حاسة تنذرك بكل خطر من هذه: (أ) دخان في مكان ما من البيت؛ (ب) مقلاة أسخن من أن تُمسك؛ (ج) سيارة قادمة من خلفك؟
حل
حل التمرين 1.7.
(أ) الشمّ. (ب) اللمس — الجلد يحسّ بالحرارة، ولو من مسافة قصيرة. (ج) السمع.
تمرين 1.8 ★
يُغمض صديق عينيه. وتضع أمامه ملعقة وإسفنجة وحصاة، واحدة بعد الأخرى. أيستطيع تسمية الثلاث باللمس وحده؟ وأيّها كان أسهلها تعرّفًا؟
حل
حل التمرين 1.8.
اللمس وحده يسمّي الثلاثة بسهولة: ملعقة معدنية (صلبة، باردة، ملساء)، وإسفنجة (طرية، خفيفة)، وحصاة (صلبة، ثقيلة، مستديرة). والملعقة أسهلها عادةً — فالمعدن البارد يصعب الخطأ فيه.
تمرين 1.9 ★★
انظر إلى المستقيمين في المثال 1.8. اشرح لصديقك كيف يتيقّن أيّ المستقيمين أطول من غير أن يثق بعينيه. أتصلح طريقتك أيضًا لمقارنة مستقيم بخيط ملتوٍ؟
حل
حل التمرين 1.9.
مدّ خيطًا على طول المستقيم الأول واقطعه أو اقرصه عند طوله نفسه، ثم مدّه على المستقيم الثاني: الخيط يقارن بينهما من غير أن تقرّر العين. والخيط نفسه يستطيع أن يتبع خطًّا ملتويًا ثم يُشدّ مستقيمًا — فالطريقة تقارن حتى منحنيًا بمستقيم.