الوسم: الفيزياء

الطاقة
هي المقدرة على القيامبعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة، يتمثل أهمها في
الحرارة والضوء. الصوت أيضاعبارة عن طاقة. و هناك" الطاقة الميكانيكية"
التي تولدها الآلات، و"الطاقة الكيميائية" التي تتحرر عند حدوث تغيرات
كيميائية.
يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطاريةالجيب إلى ضوء .
كمية الطاقة الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لاتفنى ولا
تستحدث، وإنما تتحول من شكل إلى آخر. وعندما يبدو أن الطاقة قداستنفذت،
فإنها في حقيقة الأمر تكون قد تحولت إلى صورة أخرى لهذا نجد أن الطاقةهي
قدرة المادة للقيام بالشغل( الحركة)ن كنتيجة لحركتها أو وضعهابالنسبة
للقوي التي تعمل عليها .فالطاقة التي يصاحبها حركة يطلق عليها طاقةحركية
kinetic energy . والطاقة التي لها صلة بالوضع يطلق عليها طاقةكامنة
(جهدية أو مخزنة ) potential energy . فالبندول المتأرجح به طاقة جهديةفي
نقاطه النهائية . وفي كل أوضاعه النهائية له طاقة حركية وطاقة جهديةفي
أوضاعه المختلفة .
والطاقة توجد في عدة أشكال كالطاقة الميكانيكية والطاقةالحرارية والطاقة
الديناميكية الحرارية والطاقة الكيميائية والطاقة الكهروبائيةوالطاقة
الإشعاعية والطاقة الذرية . وكل أشكال هذه الطاقات قابلة للتحويلالداخلي
بواسطة طرق مناسبة . والطعام الذي نتاوله ،به طاقة كيماوية يخزنهاالجسم
ويطلقها عندما نعمل أو نبذل مجهودا.
وتستغل مصادر هذه الطاقات لتوليدالكهرباء التي نحتاجها في بيوتنا
ومدارسنا ومكاتبنا ومصانعنا وكمبيوتراتنا سواءللإنارة أم لتشغيل
الماكينات والأجهزة الكهروبائية .والبترول نحرقه ليديرسياراتنا وغيرها من
الأنشطة الخلاقة التي نمارسها ونتمتع بها في حياتنا. فهيضرورة حياتية
للعيش فوق كوكبنا.ومن خلالها صعدت المركبات للفضاء وجاب الإنسانالعالم
ليتعرف عليه ويستنزف ثرواته .

أنواع الطاقة
تعتبر الطاقة الحيوانيةأول طاقة استخدمها الإنسان في فجر الحضارة عندما
استخدم الحيوانات الأليفة فيأعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح في تسيير
قواربه لآفاق بعيدة .واستغل هذهالطاقة مع نمو حضارته، واستخدمها كطاقة
ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء و فيإدارة عجلات ماكينات الطحن و
مناشير الخشب ومضخات رفع الماء من الآبار وغيرها .وهذا ما عرف بالطاقة
الميكانيكية .
و قوة الحيوانات نجدها مستمدة من الطاقةالكيماوية chemical energy
الموجودة في الطعام بعد هضمه في الإنسان والحيوان .والطاقة الكيماوية
نجدها في الخشب الذي كان يستعمل منذ القدم في الطبخ والدفء .وفي بداية
الثورة الصناعية استخدمت القوة المائية كطاقة تشغيلية من خلال حركيةنظم
سيور وبكر وتروس لإدارة العديد من الماكينات.
و نجد الطاقة الحرارية Thermal energy في الآلات البخارية التي تحول
الطاقة الكيماوية لوقود تحولهلطاقة ميكانيكية . فالآلة البخارية يطلق
عليها آلة احتراق خارجي لأن الوقود يحرقبالخارج لتوليد البخار الذي يدير
الآلات من الداخل . لكن في القرن 19 إخترعت آلةالإحتراق الداخلي مستخدمة
وقودا يحترق داخل الآلة حسب نظام غرف الإحتراق الداخليالمباشر بها ،
لتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي إستغلت في عدة أغراض كتسييرالسفن
والعربات والقطارات .
و في القرن 19 ظهر مصدر آخر للطاقة ، لايحتاجلإحتراق الوقود ،وهي الطاقة
الكهروبائية المتولدة من الدينامو( المولد). وأصبحتهذه المولدات تحول
الطاقة الميكانيكية لطاقة كهربائية التي أمكن نقلها إلي أماكنبعيدة عبر
الأسلاك. مما جعلها تنتشر, حتي أصبحت طاقة العصر الحديث ولاسيماوأنها
متعددة الأغراض ،بعدما أمكن تحويلها لضوء وحرارة وطاقةميكانيكية،
بتشغيلها محركات الآلات والأجهزة الكهربائية . وتعتبر طاقة نظيفة إلىحد
ما .
ثم ظهرت الطاقة النووية Nucleair energy التي استخدمت في المفاعلاتالذرية
حيث يجري الإنشطار النووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذييدير
المولدات الكهروبائية التي تمدنا بالكهرباء أو يدير المحركات التيتسير
السفن والغواصات .لكن مشكلة هذه المفاعلات النووية في نفاياتهاالمشعة
واحتمال حدوث تسرب إشعاعي أو إنفجار المفاعل ، كما حدث في مفاعلتشيرنوبل
الشهير .
و الطاقة الغير متجددة نحصل عليها من باطن الأرض كسائل كمافي النفط وكغاز
كما في الغاز الطبيعي أو كمادة صلبة كما في الفحم الحجري .وهيغير متجددة
لأنه لايمكن صنعها ثانية أو استعواضها مجددا في زمن قصير .عكسالطاقة
المتجددة ، فيمكن إستعواضها في زمن قصير .ومصادر الطاقة المتجددة نجدهافي
طاقة الكتلة الحيوية Biomass energy التي تستمد من مادة عضويةكإحراق
النباتات وعظام الحيوانات وروث البهائم والمخلفات الزراعية.فعندمانستخدم
الخشب أو أغصان الأشجار أو روث البهائم في اشتعال الدفايات أو الأفران،
فهذا معناه أننا نستعمل وقود الكتلة الحيوية التي تستغل كمادة عضويةمن
النباتات ونفايات الزراعة أو الخشب أو مخلفات الحيوانات .وفيالولايات
المتحدة تستغل طاقة الكتلة الحيوية في توليد 3%من مجمل الطاقةلديها
لتوليد 10 آلاف ميجا وات من القدرة الكهربائية.
و تستغل طاقة الحرارةالأرضية Geothermal energy لتوليد الكهرباء والتسخين
. وحاليا نصف الطاقةالمتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية تأتي من قوة
دفع المياه التي تديرالتوربينات، والتي تسيّر االمحركات لتوليد الكهرباء.
كما يحدث في مصر في السدالعالي. وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية
12% من جملة الكهرباء.و يمكنمضاعفتها إلي 72ألف ميجاوات.
وهناك أيضا طاقة قوة الرياح Wind power حيث تديرشفرات(ألواح) كبيرة تدور
بالهواء فوق الأبراج بحركة مروحية ومثبت بها مولداتكهرباء .وكانت قوة
الرياح تستغل في إدارة طواحين الهواء ومضخات رفع المياه ، كماهو إتبع في
هولندا عندما نزح الهولنديون مساحات مائية من البحر لتوسيعالرقعة
الزراعية عندهم .وسبب عدم إنتشارها في العالم ،أصواتها المزعجةوقتلها
للطيور التي ترتطم بشفراتها السريعة, وعدم توفرالرياح في معظمالمناطق
بشكل مناسب.
أيضا في خلايا الطاقة التي هي خلايا وقود الهيدروجينتنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجينوالأوكسجين.
مصادر الطاقة

بترول
هو عبارة عن سائل كثيف، قابل للاشتعال،بني غامق أو بني مخضر، يوجد في
الطبقة العليا من القشرة الأرضية. وأحيانا يسمىنافثا، من اللغة الفارسية
("نافت" أو "نافاتا" والتي تعني قابليتهللسريان).
وهو يتكون من خليط معقد من الهيدروكربونات، وخاصة من سلسلةالألكانات،
ولكنه يختلف في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكان لأخر. وهو مصدرمن
مصادر الطاقة الأولية الهام للغاية ([ إحصائيات الطاقة فيالعالم]).
البترول هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيماوية، بما فيهاالأسمدة،
مبيدات الحشرات، اللدائن.

وقود
الوقود له أنواع مختلفة من أهمهاالوقود الأحفوري، وهو الذي يشمل كل من
النفط والفحم والغاز, والذي أستخدم بإسرافمنذ القرن الماضي ولا يزال
يستخدم بنفس الإسراف مع ارتفاع أسعاره يوما بعد يوممع أضراره الشديد
للبيئة. ومثله وقود السجيل وهو مثل النفط يكون مخلوط معالرمال.
من أنواع الوقود الأخرى هو الوقود الخشبي والذي يغطي استخدامه حوالي 6% من
الطاقة الأولية العالمية.، و هناك الوقود المستخرج من النفاياتالحيوانية
أو المياه الثقيلة للمجاري حيث بالمستطاع استخدام هذه النفايات فيتوليد
الطاقة بالاعتماد عليها بعد عمليات التخمير، وتستخدم في العديد مندول
العالم معالجة المياه الثقيلة للاستفادة من الغازات المنبعثة لأغراضتوفير

الطاقة.
من الطرق الحديثة والنظيفة في توفير الوقود النظيف يمكن أنيكون من نباتات
الأشجار سريعة النمو، أو بعض الحبوب أو الزيوت النباتية أوالمخلفات
الزراعية أو بقايا قصب سكر ، أمكن تحويل بعض منتجات السكر إلىكحول
لاستخدامه كوقود للسيارات وكذلك زيت النخيل ويتميز هذا النوع منالوقود
بأنه يقلل من التلوث، حيث لا حاجة هناك لاستعمال الرصاص في مثل هذاالنوع
من الوقود لرفع أوكتان الوقود كما هو الحال في البنزين المستحصل عليهمن
النفط الأحفوري ومن ثم فإنه بنزين خال من الرصاص.
هناك الوقود النوويوتحطه الكثير من المشاكل والقوانين الضابطة والتي قد
لا تخلو من ازدواجية فيالمعايير وإجحاف بالسماح لاستخدامها على البعض,
ناهيك في خطورة استخدامهاوتأثيرها السيئ على البيئة.

طاقة شمسية
تعتبر الطاقة الشمسية الطاقة الأم فوقكوكبنا حيث تنبعث من أشعتها كل
الطاقات فوقه . لأنها تسير كل ماكينات و آليةالأرض بتسخين الجو المحيط
واليابسة وتولد الرياح وتصريفها ، وتدفع دورة تدويرالمياه ، و تدفيء
المحيطات ،و تنمي النباتات وتطعم الحيوانات . و مع الزمن تكونالوقود
الإحفوري في باطن الأرض . وهذه الطاقة يمكن تحويلها مباشرة أو بطرقغير
مباشرة لحرارة و برودة و كهرباء و قوة محركة .وأشعة الشمسأشعة
كهرومغناطيسية.و طيفها المرئي يشكل 49% و الغير مرئي كالأشعةالفوق
بنفسجية يشكل 2% و الأشعة دون حمراء 49%. و الطاقة الشمسية تختلفحسب
حركتها و بعدها من الأرض.
و تختلف كثافة أشعة الشمس و شدتها فوق خريطةالأرض حسب فصول السنة فوق
نصفي الكرة الأرضية و بعدها عن الأرض و ميولها و وضعهافوق المواقع
الجغرافية طوال النهار أو خلال السنة, و حسب كثافة السحب التيتحجبها.
لأنها تقلل أو تتحكم في كمية الأشعة التي تصل لليابسة . عكس السماءالصحوة
الخالية من السحب أو الأدخنة. وأشعة الشمس تسقط علي الجدرانوالنوافذ
واليابسة والبنايات والمياه, وتمتص الأشعة وتخزنها في كتلة (مادة) حرارية
Thermal mass. وهذه الحرارة المخزونة تشع بعد ذلك داخل المباني . وتعتبر
هذه الكتلة الحرارية نظام تسخين شمسي يقوم بنفس وظيفة البطاريات فينظام
كهربائي شمسي(الفولتية الضوئية ).فكلاهما يختزن حرارة الشمس لتستعملفيما
بعد.
و المهم معرفة أن الأسطح الغامقة تمتص الحرارة و لا تعكسها كثيرا ،لهذا
تسخن . عكس الأسطح الفاتحة التي تعكس حرارة الشمس لهذا لا تسخن . و
الحرارة تنتقل بثلاث طرق ،إما بالتوصيل conduction من خلال مواد صلبة, أو
بالحمل convection من خلال الغازات, أوالسوائل ، أو بالإشعاع radiation. و
من هنا نجد الحاجة لإنتقال الحرارة بصفة عامة لنوعية المادة الحراريةالتي
ستختزنها, لتوفير الطاقة و تكاليفها .لهذا توجد عدة مباديءيتبعها
المصممون لمشروعات الطاقة الشمسية, من بينها قدرة الموادالحرارية
المختارة, علي تجميع وتخزين الطاقة الشمسية حتي في تصميم البناياتواختيار
مواد بنائها حسب مناطقها المناخية سواء في المناطق الحارة أو المعتادةأو
الباردة . كما يكونون علي بينة بمساقط الشمس علي المبني و البيئة منحوله
كقربه من المياه واتجاه الريح والخضرة ونوع التربة,والكتلة الحراريةالتي
تشمل الأسقف والجدران و خزانات الماء. كل هذه الإعتبارات لها أهميتهافي
إمتصاص الحرارة أثناء النهار و تسربها أثناء الليل.
هناك مصادر للطاقةنظيفة يمكن استخدامها كوقود بديل ومنها:
• الطاقة الشمسية.
• طاقة الرياح.
• طاقة المد والجزر.
• الطاقة المستمدة من حرارة الأرض الجوفية.
من ضمنالتطورات المقلقة التي حدثت بالسنوات الأخيرة نلاحظ ازدياد الفوارق
في الحياءوالمناطق الفقيرة والمهمشة مما ادى الى ازدياد المعوقات بها
بالرغم من السياساتالتي اتبعت للحد من ذلك الا ان تلك الفوارق في تزايد
مستمر بين العديد منالمدارس الميسورة التي تتمتع بالعديد من المزايا التي
تساعدها على القيام بعمليةالتربية على اعلى مستوى وبين مدارس اخرى تعاني
يوميا من المشاكل من كل الانوع.
وبناء على ذلك، تعتزم السلطات المحلية المساهمة في نجاح الطلبة علىالصعيد
الدراسي والاجتماعي، من خلال مشاركتها في إنجاز المشاريعالتربوية
المحلية.
النهوض بالروابط الأجتماعبة بالمدينة التي يعيش بهاالتلاميذ
يقدم "اصنع بيديك" طريقة متجانسة من الشراكة التي تهدف الى تحسينطريقة
تعليم مادة العلوم وتقوية استخدام اللغة الخاصة بالعلوم وكذلكتعزيز
التعايش المواطني وذلك لتنمية استخدام التقنيات الحديثة وهو يخاطبجميع
المدارس على حد سواء.
فموقع "اصنع بيديك" يعتمد على شكل جديد منالشراكات ومن الروابط بين
المجتمع المدني والمدرسة فو يوحد بينهما في مشروع مركبفي سبيل تطبيق طرق
التمرين والتدريب الأساسية. فهو يحرص على ان يشارك الأباء فيابحاث
وتحقيقات اطفالهم كما يسهم كذلك في اعادة الروابط الأجتماعيةبالمدينة
بالبحث الى تعاون ومشاركة المعلمين والعلميين والجمعيات المختلفة. فتبدأ
بتطبيق التقنيات الحديثة داخل الحياء لخدمة الهدف والأمل الأنسانيالذي
يعزز شبكات التبادل والمشاركة والتعاون بين المدارس .
بالرغم ان "اصنعبيديدك" كانت تخص حتى الأن المناطق المدنية بالأهتمام الا
انه يهدف كذلك لتوسيعنشاطه ليشمل المناطق الريفية التي غالبا ما تكون
معزولة وتعوزهاالأمكانيات.
الأستثمار لاعداد المدارس بالادوات اللازمة
يسمح الاستثمار فيالأدوات العلمية لجميع التلاميذ بالارتباط والتعلق
بالعلوم حتى وان كان بصفةعامة كما يسمح لهم بالتعرف على طرق البحث العلمي
وإتباعها وبالقيام بعدة مناقشاتمع زملائهم والحرص على تدعيم وجهات نظرهم
بالبراهين ثم الأتفاق فيما بينهم علىماتوصلوا اليه نتيجة الملاحظة
والافتراضات المختلفة. من هذه الناحية يلعب هذاالأستثمار دور هام في
التربية وتعليم التلاميذ الصغار وتساهم الى تقويةتدريباتهم الأساسية.
كما يساعد الأستثمار في مجال المعلوماتية والأتصال بشبكةالنترنت المعلمين
في التواصل فيما بينهم مع المستشارين العلميين والتربويين منخلال موقع
"اصنع بيديك".
قد يكون هذا المشروع التربوي العلمي فرصة للقرىالمختلفة لكي تحصل على
المعدات الازمة من الحاسبات الألية التي يفضل توفرهابالمدرسة سواء كان
ذلك على مستوى التلاميذ او المعلمين فالمدرسة هي مكان يجب انيكون كل فرد
بها على دراية ومعرفة تامة بطرق استخدام تلك الآلات ويعد تزويدالمدارس
بتلك المعدات من مسؤلية البلدية.