الفيزياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
6المغانط
على باب الثلاجة تحمل تماثيل صغيرة رسومًا بلا غراء ولا شريط لاصق ولا خطّاف. انزع أحدها: لا شيء لزج على ظهره — ومع ذلك يقفز راجعًا ويتشبّث. تخبّئ هذه التماثيل الصغيرة مغناطيسًا، والمغانط مليئة بالمفاجآت التي تستحقّ فصلًا كاملًا من التجارب.
6.1 ما الذي يمسك به المغناطيس
تعريف 6.1 (المغانط)
المغناطيس قطعة خاصة من الحجر أو المعدن تسحب أشياء بعينها نحوها من غير أن تلمسها. ونقول إن المغناطيس يجذبها. فالأشياء التي يجذبها تلتصق به؛ وما عداها لا يعبأ به البتة.
مثال 6.2 (جرّب: اختبار الإمساك)
تجوّل في بيتك ومعك مغناطيس، وجرّبه على: مشبك ورق، ومسمار، وباب الثلاجة، وملعقة خشبية، وقالب بلاستيكي، وورقة، وكأس، وفلّينة. يمسك المغناطيس بمشبك الورق والمسمار وباب الثلاجة — ويهمل كل ما عداها. فليست تطيع المغانطَ إلا بعض الأشياء.
مثال 6.3 (المعدن المفضّل عند المغناطيس)
انظر إلى ما أُمسك به: مشبك الورق، والمسمار، وباب الثلاجة. كلها مصنوعة من الحديد (أو من الفولاذ، وأكثره حديد). أما الخشب والبلاستيك والورق والزجاج والحجر فلا، أبدًا. وهذه هي المفاجأة اللطيفة: حتى بعض المعادن يُهمَل — جرّب قطعة نقود أو رقاقة ألمنيوم من المطبخ. فالمغناطيس ليس محبًّا للمعادن؛ إنما هو محبّ للحديد.
6.2 مدى المغناطيس
مثال 6.4 (جرّب: الجذب من خلال الأشياء)
ضع مشبك ورق على الطاولة وامسك مغناطيسك تحت سطح الطاولة، أسفل المشبك مباشرة. حرّك المغناطيس: ينزلق المشبك على الطاولة كأنه سحر — فالجذب ينفذ من الخشب نفاذًا. وينفذ كذلك من الورق، ومن الورق المقوّى، ومن كأس ماء: ألقِ مشبكًا في الكأس وامشِ به صاعدًا على جدارها بالمغناطيس، وأصابعك جافة.
ملاحظة 6.5 (جذب بلا لمس)
فكّر كم هذا غريب. فلكي تحرّك لعبة لا بدّ أن تلمسها: تدفعها أو تسحبها أو تركلها. أما المغناطيس فيحرّك المشبك عبر الهواء الخالي، ومن خلال الخشب، ومن خلال الماء، ولا يلمس شيئًا. وقليل جدًّا في الطبيعة ما يستطيع أن يفعل بلا لمس — فاحتفظ بهذه الأعجوبة في ركن من رأسك، فإنها ستعود بعد حين طويل بوصفها إحدى أعمق الأفكار في هذا المنهاج.
طريقة 6.6 (الصيد بالمغناطيس)
لعبة لاثنين، واختبار عادل للمدى:
- اربط مغناطيسًا بخيط — هذه هي صنّارة الصيد؛
- انثر مشابك ورق على الأرض — هذه هي الأسماك؛
- أنزل المغناطيس على مهل من علوٍّ فوق أحد المشابك؛
- وقف الإنزال لحظة يقفز المشبك إلى المغناطيس.
لا تقع القفزة إلا حين يقترب المغناطيس: فالجذب قوي قربه ويخبو سريعًا كلما بَعُد.
6.3 مغناطيسان معًا
مثال 6.7 (جرّب: جذب أم دفع؟)
خذ مغناطيسين، واحدًا في كل يد، وقرّب طرفيهما على مهل. تجدهما أحيانًا يثبان أحدهما نحو الآخر ويلتصقان. والآن أدر أحد المغناطيسين، وقدّم طرفه الآخر: قرّبهما من جديد، فتحسّ هذه المرة دفعًا ليّنًا مرنًا — يرفض المغناطيسان أن يتلامسا، كأن وسادة خفيّة بينهما. المغناطيسان نفسهما: في وضع يتجاذبان، وإذا أُديرَ أحدهما تدافعا.
ملاحظة 6.8 (الطرفان)
إذن فطرفا المغناطيس ليسا سواءً، ولو تشابها في المنظر! فلكل مغناطيس طرفان مختلفان، ولعبة الجذب والدفع تتوقّف على أيّ الطرفين يلتقيان. وجرّب اختبار مشابك الورق أيضًا: تتجمّع المشابك عند طرفَي المغناطيس المستقيم وتهمل وسطه في الغالب. ولهذين الطرفين الخاصّين اسمان وعمل مشهور — هداية المسافرين عبر العالم — لكن تلك القصة تنتظر سنة لاحقة من هذا الكتاب.
6.4 تمارين
تمرين 6.1 ★
صنّف إلى “يمسك به المغناطيس” و“يهمله المغناطيس”: مسمار؛ فلّينة؛ مشبك ورق؛ بطّة بلاستيكية؛ ملعقة فولاذية؛ ورقة.
حل
حل التمرين 6.1.
يمسك بها: المسمار، ومشبك الورق، والملعقة الفولاذية. ويهمل: الفلّينة، والبطّة البلاستيكية، والورقة.
تمرين 6.2 ★
أيّ مادة يحبّها المغناطيس؟ وسمِّ معدنين أو مادتين يهملهما المغناطيس مع ذلك.
حل
حل التمرين 6.2.
الحديد (والفولاذ، وأكثره حديد). ويُهمَل مع ذلك: قطعة النقود ورقاقة الألمنيوم — معدنان، لكنهما ليسا حديدًا.
تمرين 6.3 ★
رسم متشبّث بباب الثلاجة تحت تمثال مغناطيسي. ما الذي بين المغناطيس والباب؟ وماذا يبيّن هذا عن جذب المغناطيس؟
حل
حل التمرين 6.3.
الورقة (الرسم) بينهما. وجذب المغناطيس ينفذ من الورقة نفاذًا إلى الباب الحديدي — فهو يعمل من خلال الأشياء.
تمرين 6.4 ★
سقط مشبك ورق في كأس مملوءة بالماء. كيف تخرجه بمغناطيس من غير أن تبلّل أصابعك؟
حل
حل التمرين 6.4.
أَمِلَّ المغناطيس على الوجه الخارجي للكأس، بجوار المشبك، وامشِ به صاعدًا على جدارها على مهل: يتبعه المشبك من الداخل حتى الحافة، مجذوبًا عبر الزجاج والماء.
تمرين 6.5 ★
في لعبة الصيد بالمغناطيس في الطريقة 6.6 لا يقفز المشبك إلا حين يقترب المغناطيس. فماذا يخبرك هذا عن الجذب بعيدًا عن المغناطيس؟
تمرين 6.6 ★
قرّب مغناطيسين طرفًا إلى طرف: يلتصقان. فأيّ حركة واحدة تجعل المغناطيسين نفسيهما يتدافعان بدل ذلك؟
حل
حل التمرين 6.6.
إدارة أحد المغناطيسين، حتى يتقدّم طرفه الآخر. فعندئذ يتدافعان بدل أن يلتصقا.
تمرين 6.7 ★
أين تتجمّع مشابك الورق على مغناطيس مستقيم: في الوسط أم عند الطرفين؟ وماذا يقول هذا عن الموضع الذي يكون فيه المغناطيس أقوى؟
حل
حل التمرين 6.7.
عند الطرفين — إذ تهمل المشابك الوسط في الغالب. فالمغناطيس أقوى ما يكون عند طرفيه.
تمرين 6.8 ★
اذكر وجهًا يشبه فيه المغناطيسُ يدَك وهي تحرّك لعبة، ووجهًا يختلف فيه عنها اختلافًا تامًّا. (فكّر في الملاحظة 6.5.)
حل
حل التمرين 6.8.
وجه الشبه: كلاهما يستطيع أن يسحب شيئًا نحوك. ووجه الاختلاف: يدك لا بدّ أن تلمس اللعبة، أما المغناطيس فيسحب المشبك عبر الهواء الخالي، ومن خلال الخشب والماء، ولا يلمس شيئًا.
تمرين 6.9 ★★
يقول توم: “تجذب المغانط كل ما صُنع من معدن.” صمّم تجربة صغيرة بقطعة نقود ومسمار ورقاقة ألمنيوم لاختبار جملة توم، وقل ماذا سيحدث — ثم صحّح جملته.
حل
حل التمرين 6.9.
قرّب المغناطيس من كل جسم على حدة. يقفز المسمار إليه؛ ولا تتحرّك قطعة النقود ولا الرقاقة، مع أن كليهما معدن. فجملة توم خطأ كما قالها؛ وتصحيحها: “تجذب المغانط ما صُنع من حديد (أو فولاذ)، لا كل معدن.”