במהלך מאות השנים האחרונות, פיתחה הפיזיקה מגוון רחב של רעיונות המאפשרים לתאר ולהסביר את העולם שסביבנו בדיוק מפליא ומתוך הבנה עקרונית עמוקה. חלק מרעיונות אלה נראים כיום פשוטים ומובנים, אבל חלקם מורכבים ויצירתיים עד כדי כך שיש מי שיגדירם כיצירות האינטלקטואליות הכבירות ביותר של האנושות. קורס זה, אשר אינו דורש ידע מוקדם בפיזיקה או נטייה מתמטית, סוקר תחומי פיזיקה מגוונים, החל ממכניקה וכבידה, דרך אלקטרומגנטיות, גלים ואופטיקה, וכלה בתורת הקוונטים, ומציע טעימה ממבחר דוגמאות של רעיונות מרכזיים בפיזיקה. אלה כוללים, בין היתר את רעיון הסימטריה, חוקי שימור, מושגי האנרגיה והאנטרופיה, עקרון היחסות ותפיסת הזמן בפיזיקה, עקרון האוניברסליות ורעיון האיחוד, עקרונות מינימום, וכמובן, עקרון הפרה הכדורית החשוב. במהלך הקורס נכיר את השיטה המדעית עליה מבוססת ההתפתחות הרעיונית בפיזיקה, ונצפה בעשרות הדגמות וניסויים שיסייעו לנו בהבנת הרעיונות והמושגים האלה. מומלץ לקחת את הקורס במלואו על פי סדר הפרקים, אולם ישנה אפשרות לבחור מבין כמה מסלולי למידה מקוצרים. נושאי הלימוד: ראשית המכניקה – הולדתה של השיטה המדעית המודרנית תורת הכבידה – הצלחתה של השיטה המדעית המודרנית אלקטרוסטטיקה – האיחוד המופלא בין חשמל, מגנטיות ואור סימטריה ושבירתה – עקרון הסימטריה מימי היוונים ועד ימינו חוקי שימור בפיזיקה – מה שהיה הוא שיהיה רעיון האוניברסליות בפיזיקה – תנודות וגלים אור ואופטיקה – רבדים שונים של הבנה מושג הזמן בפיזיקה – הקשר למהירות האור ולשיקולים סטטיסטיים תורת הקוונטים – הרעיונות המשונים והמופלאים מכולם על מנת לצבור קרדיט אקדמי של אוניברסיטת תל אביב עבור הקורס, יש לעמוד בהצלחה בבחינה שמתקיימת באוניברסיטת תל אביב. תוכלו למצוא מידע נוסף בקישור- https://tauonline.tau.ac.il/registration בנוסף, ניתן להתקבל לחלק ממסלולי הלימוד באוניברסיטת תל אביב באמצעות הקורסים המקוונים - קראו עוד כאן- https://go.tau.ac.il/b.a/mooc-acceptance מורים המעוניינים ללמד את הקורסים בכיתותיהם מוזמנים לקרוא בקישור הבא על תוכנית תיכון אקדמי מקוון- https://tauonline.tau.ac.il/online-highschool
היקום האסתטי של אריסטו
Loading...
Do curso por Tel Aviv University
Basic Notions in Physics - רעיונות מרכזיים בפיזיקה
37 ratings
Na lição
ראשית המכניקה - הולדתה של השיטה המדעית המודרנית
Conheça os instrutores
Ron Lifshitz, Ph.D.Professor of Physics
Raymond and Beverly Sackler School of Physics & Astronomy
الفيزياء هي قبل كل شيء علم تجريبي، ولكنها لم تكن كذلك دائما.
حتى ما قبل أقل من 500 عام كانت كل العلوم التي نعرفها اليوم وبضمنها
الفيزياء، في الواقع، جزءا من الفلسفة.
مساقنا هدفه أن يقدم لكم تشكيلة واسعة من الٔافكار الٔاساسية في الفيزياء،
أريد أن أبدأ بأن نفحص أولا انتقال الفيزياء من فرع
في الفلسفة إلى العلم التجريبي الذي نعرفه اليوم.
هذا ما سنقوم به من خلال سؤال بسيط جدا في الميكانيكا كيف تسقط الٔاجسام؟
خذوا مثلا الكرة والبالون الذي بيدي وانظروا إلى ما يحدث بالضبط
عندما أتركها وأدعها تسقط بشكل حر.
نرى بوضوح أن الكرة،
الٔاثقل تسقط أسرع من البالون وتمس الطاولة بينما لا يزال البالون في الهواء.
يبدو أنه حتى مثل هذه الظاهرة البسيطة واليومية قد فهمت بشكل
مختلف كليا في فترات مختلفة طوال تاريخ العلوم.
سوف نقارن بين تفسير أرسطو الذي كان فيلسوفا وعالما يونانيا عاش ونشط في القرن
الرابع قبل الميلاد، وبين مفهوم جاليليو الذي عاش في إيطاليا
في القرنين الـ 16 والـ 17 واعتبر أحد واضعي أسس العلم الحديث.
أريد أن أشير إلى أن الميكانيكا هي الفرع في الفيزياء الذي يبحث حركة الٔاجسام.
وهذا يشمل علم الحركة المجردة (الكينماتيكا) الذي يتناول وصف حركة الٔاجسام والديناميكا
التي تتمحور حول فهم مسببات الحركة.
المبدأ الٔاساسي في تقدم الميكانيكا كمثال أول لتطور التفكير الفيزيائي،
هو أن لدينا الكثير من الحدس تجاهها من الحياة اليومية.
ويمكن استغلال هذا الحدس لكي نفهم بشكل ملموس ومباشر جدا ما يحدث في الواقع.
لا شك في أننا سنتحدث لاحقا في المساق عن ظواهر وأفكار فيزيائية ليست
معروفة لنا كثيرا من التجربة اليومية وسيكون لدينا بالنسبة لها
حدس أقل ولكن حتى ذلك الحين سنكون قد فهمنا بشكل أفضل كيف تعمل الفيزياء.
كما سبق وقلت فإن أرسطو كان قبل كل شيء فيلسوفا ولكنه تناول كثيرا
المسائل التي نرى اليوم أنها تنتمي إلى مجال العلم.
ومن بين ما قام به أرسطو هو وضع الٔاسس لنظرية المنطق.
وقد شكل المنطق سبيله العام إلى العلوم.
صحيح أن قوانين الطبيعة لدى أرسطو تتأثر بالتجربة اليومية ولكنها تقوم
بالٔاساس على المنطق والجماليات.
لقد أراد أرسطو تفسير سبب حدوث الٔاشياء واهتم قليلا بالفهم الدقيق لكيفية حدوثها.
هيا نرى كيف فسر أرسطو السقوط الحر للٔاجسام.
حسب أرسطو فإن المادة في الكون تتكون من خمسة عناصر او اسس.
أربعة من تلك العناصر الخمسة منظمة في ما يشبه اللائحة حسب ميزتين خاصتين:
درجة حرارتها والرطوبة أو رطوبتها النسبية.
التربة هي أساس او عنصربارد وجاف، الماء هو أساس بارد ورطب،
الهواء على الٔاقل على طول سواحل البحر المتوسط هو أساس حار ورطب
والنار هي أساس حار وجاف.
بالٕاضافة إلى هذه الٔاسس الٔاربعة هناك أساس خامس أطلق أرسطو عليه اسم الاثير.
وهو الٔاساس الٕالهي الذي تنتج عنه كل العوامل السماوية.
انتبهوا إلى مدى جمال الٔاشياء وتنظيمها.
قبل أن نواصل نشير فقط إلى أننا لا نتعامل اليوم مع مصطلحات أرسطو هذه كأسس او كعناصر.
ربما نترجم اليوم التراب والماء والهواء التي تحدث عنها أرسطو إلى حالات الماده
الٔاساسية: الصلب، السائل والغاز،
أما النار فقد نترجمها إلى طاقة على شكل حرارة،
وهكذا فإن هذا التقسيم الذي قام به أرسطو لم يغب كليا عن العالم ولكن من المهم التأكيد
على أننا عندما نستخدم اليوم مصطلح العنصر فإننا نقصد شيئا آخر تماما.
نحن نقصد طبعا أنواع الذرات المختلفة التي يتكون منها النظام الدوري (قائمه الترتيب الدوري)
ونحن نعرف اليوم حوالي 120 عنصرا أو نوعا مختلفا من الذرات.
وعليه فإن مفهوم أرسطو للعناصر الخمسة التي تحدث عنها
شكل وصفا بسيطا ومثاليا لكل ما هو موجود في الكون.
كما وفرت له تفسيرا منطقيا جدا وطبيعيا لحركة الٔاجسام في الطبيعة.
ادعى أرسطو أن لكل واحد من العناصر مكانا طبيعيا في الكون.
عندما نخرجها من مكانها الطبيعي تتحرك عائدة إلى هناك بشكل تلقائي
في حركة سماها حركة طبيعية، دون حاجة إلى تشغيل القوة.
التربة حسب أرسطو موجودة في مركز الكون كله الذي يوجد، حسب مفهوم تلك الفترة،
في مركز الكرة الٔارضية طبعا.
الماء موجود في قشرة الكرة المحيطة بالٔارض، والهواء موجود في قشرة أخرى تحيط بالماء،
النار موجودة في قشرة خارجية أكثر وتحتوي على القمر وعلى الشمس
وكل شيء محاط بالاثير حيث توجد فيه كل الكواكب.
هذا يفسر كل شيء.
تغوص الحجارة في الماء، تخرج فقاعات الهواء نحو الٔاعلى،
يسقط المطر نحو الٔاسفل، وتشتعل النار نحو الٔاعلى.. الخ.
لتسيير الحركة غير الطبيعية، أو الحركة العنيفة مثلما سماها أرسطو، يجب تشغيل القوة.
إذا أردت دفع جسم باتجاه أفقي أو رفعه نحو الٔاعلى ستضضطر لبذل جهد.
لكي يسقط جسم في الهواء يكفي أن نتركه مثلما رأينا مع الكرة والبالون.
نؤكد أن تفسير أرسطو منطقي جدا وهو جمالي جدا أيضا
مع كل الكرات المثالية المحيطة ببعضها البعض وهو يلائم تجربتنا اليومية.
من اللحظة التي يتوفر فيها التفسير المنطقي جدا لا تعود هناك حاجة للعودة إلى فحص كل الحالات المحتملة
حيث صار واضحا أن الٔامر فهم وفسر بشكل أساسي يبعث على الارتياح.
كعلماء في العصر الحديث نريد ولا شك فحص أي
تفسير لكي نكون واثقين من صحته بشكل عام، ولكن ليس من السهل دائما القيام بذلك،
ولا سيما في فترة أرسطو حيث وسائل القياس التي كانت متوفرة.
المشكلة في حالة السقوط الحر هذه هي أن غالبية الٔاجسام تسقط بسرعة
في الهواء ومن الصعب تتبعها.
ثمة طريقة واحدة لمواجهة هذه المشكلة وجعل الٔاجسام تتحرك بشكل أبطأ بحيث
يمكن تتبعها ودراسة كيفية سقوطها
في الماء أو في سائل أكثر لزوجه حيث تكون حركتها أكثر بطئا.
ماذا نكتشف من مثل هذه المشاهدة؟
هيا نفحص سقوط الٔاجسام في السائل.
يمكنكم أن تجربوا ذلك بأنفسكم داخل وعاء فيه ماء
بواسطة أجسام خفيفة لا تسقط بسرعة كبيرة.
لدينا غليتسرين في هذا الوعاء وهو أكثر لزوجة من الماء ولذلك يتسبب بحركة أبطأ داخله.
مع ذلك سوف نستخدم كرات صغيرة وخفيفة بحيث نستطيع تتبع حركتها بسهولة.
لن نقيس ما يحدث بدقة، بل سنحاول خلق انطباع بشكل نوعي حول ما يحدث هنا.
سأبدأ بأخذ كرتين صغيرتين نسبيا واحدة وزنها نصف غرام والٔاخرى وزنها غرام واحد
وسأقوم بإسقاطهما داخل الغليتسرين.
انتبهوا إلى ما سيحدث.
سنرى حالا أن الكرتين تسقطان بسرعة ثابتة داخل الغليتسرين
وأن الكرة الٔاثقل تسبق الكرة الٔاخف،
طبعا من الواضح لنا وكان واضحا طبعا لٔارسطو أن هناك
برهة زمنية يتسارع فيها الجسم الساقط من حالة السكون إلى أن يصل إلى سرعته الثابتة
ولكن من السهل أن نقنع أنفسنا أنه لا حاجة لايلاء أهمية كبرى لهذه المرحلة من الحركة
إذ إنها قصيرة جدا نسبيا.
أساس الحركة هو في السرعة الثابتة.
كما إن حقيقة كون هذه السرعة الثابتة أكبر كلما كان الجسم أثقل
هي منطقية جدا من وجهة نظر أرسطو
إذ إن من المنطقي جدا أن تريد الٔاجسام الثقيلة العودة بشكل أسرع إلى مكانها الطبيعي.
الوسط هو الذي يحول دون وصول الٕجسم إلى هناك والجسم الٔاثقل يواجه الوسط بسهولة أكبر.
أريد أن أبين هذا مرة أخرى بواسطة كرة من نصف غرام كما من قبل
ولكن كرة واحدة أثقل أو أثقل نسبيا من ثلاثة غرامات ونصف.
هيا نسقطها داخل الغليتسرين.
نرى الٓان أن الكرة الثقيلة تسقط حقا بشكل أسرع من الكرة الخفيفة.
يمكننا أن نمثل لهذا السلوك في الهواء إذا أخذنا جسمين مختلفين جدا في وزنهما.
كالبالون والكرة اللذين رأيناهما من قبل أو بشكل أكثر وضوحا
بواسطة القطعة النقدية والريشة التي معي هنا داخل هذا الٔانبوب.
سأقلب الٔانبوب فورا وأدع القطعة النقدية والريشة تسقطان معا
وسننظر إلى حركتها خلال سقوطها نحو قعر الٔانبوب.
هيا نرى، سأقلب الٔانبوب.
سأفعل ذلك ثانية.
نحن نسمع القطعة النقدية تسقط بسرعة والريشة تتأخر بعدها في سقوطها.
نلخص تفسير أرسطو الجمالي جدا والمنطقي جدا.
الٔاجسام تسقط بسرعة ثابتة.
هذه السرعة منتظمة ومتناسبه مع وزن الجسم،
بمعنى أن الجسم الذي يبلغ وزنه ضعفي الجسم الٓاخر يسقط بسرعة تساوي ضعفي سرعة الٓاخر.
والسرعة تتأثر بالوسط الذي يسقط الجسم فيه.
فالٔاجسام تسقط في الماء أبطأ من سقوطها في الهواء
وتسقط في الغليتسرين أبطأ من سقوطها في الماء.
لو لم يكن هناك وسط أبدا حسب أرسطو لكانت الٔاجسام عادت إلى مكانها
الطبيعي بشكل فوري وتتحرك عمليا في ما يشبه الحركة اللانهائية السرعه.
مهما كان تفسير أرسطو هذا جماليا منطقيا وبسيطا فإنه لا يعمل دائما.
لمناقشة ذلك ننتقل إلى قصة جاليليو.
Explore nosso catálogo
Registre-se gratuitamente e obtenha recomendações, atualizações e ofertas personalizadas.
O Coursera proporciona acesso universal à melhor educação do mundo fazendo parcerias com as melhores universidades e organizações para oferecer cursos on-line.
© 2018 Coursera Inc. Todos os direitos reservados.
