إسقاط قطع الدومينو
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص109
2025-10-29
20
بمجرد أن تسقط القطعة الأولى على القطعة الثانية في صفٌ طويل منتصب من قطع الدومينو، التي تفصل بينها مسافات منتظمة، تنتقل حركة السقوط كالموجة عبر الصف. عد أن تبدأ الموجة في الحركة، كم عدد قطع الدومينو التي تتحرك في أي لحظة بعينها وما الذي يُحدد سرعة الموجة؟ من الواضح أنه لا ينبغي فصل قطع الدومينو بعضها عن بعض بمسافة تزيد عن طول قطعة الدومينو نفسها، ولكن هل يُوجد حد أدنى للمسافة الفاصلة؟ لماذا لا يسقط ، من مكعبات أطفال بنفس الطريقة التي تسقط بها قطع الدومينو؟ هل يمكنك أن تُحدث تفاعلا تسلسليًا عبر صفٌ من قطع الدومينو حيث تكون القطعة الأولى صغيرة جدًّا وتزداد كل قطعة تدريجيًّا عن القطعة التي تسبقها في الحجم بنسبة معينة؟
الجواب: قطعة الدومينو المنتصبة لها وضعان للثبات أو «التوازن»: الوضع الأول تحقق فيه قطعة الدومينو التوازن حين تُثبت على قاعدتها السفلية (شكل 1أ) والوضع الثاني حين تُوضَع قطعة الدومينو بزاوية بحيث يكون مركز ثقلها فوق حافتها الداعمة مباشرة (شكل1 ب). وفي كلا الوضعين تضغط قوة الجاذبية، التي نفترض تأثيرها على مركز ثقل قطعة الدومينو، لأسفل على نقطة الارتكاز . ومع ذلك، يُقال إن الوضع الثاني هو وضعية التوازن المتزعزع، لأنَّ أبسط حركة مُضطربة ستقلب قطعة الدومينو، لتتغير بذلك قوة الجاذبية المتجهة إلى أسفل ناحية يسار حافة الارتكاز أو يمينها. فإذا كانت ناحية اليمين كما هو في شكل 1ج، تنقلب قطعة الدومينو.
عندما تُسقط أول قطعة دومينو في الصف ، تلتف القطعة حول وضع الاتزان المتزعزع ثم تسقط لتصطدم بالقطعة الثانية. وإذا وكزّتَ قطعة الدومينو الأولى برفق، حينها تنشأ طاقة الاصطدام من سقوطها من وضع الاتزان المتزعزع، وعندما تكون قطع الدومينو متقاربة للغاية، تكون مسافة السقوط قصيرة للغاية بحيث يتعذر توفير الطاقة الكافية لإسقاط القطعة الثانية تزداد احتمالية السقوط مع وجود مسافة فاصلة أكبر بين قطع الدومينو، شريطة ألا تتعدى المسافة طول قطعة دومينو واحدة. والأمر ينطبق على بقية قطع الدومينو الموجودة على طول الصف. بالتأكيد، يمكنك أن تضرب بعنف القطعة الأولى في صف الدومينو ولا تقلق حيال المسافة الفاصلة، ولكن هذا ليس ممتعًا على أي حال.) وفي أي لحظة بعينها، قد تتحرّك خمس أو ست قطع دومينو. تكتسب الموجة سرعة أثناء تحركها على طول الصف، مع وصول السرعة إلى قيمة مُعيَّنة تتوقف على المسافة ة بين قطع الدومينو ودرجة الاحتكاك بين قطع الدومينو ومدى ارتداد بعض قطع الدومينو عن بعض. وعندما تكون المسافة الفاصلة بين قطع الدومينو أصغر، تتحرك الموجة على نحو أسرع وتكون الخشخشة الصادرة عن التصادم أكثر حدة.
شکل 1 بند :1-68 قطعة دومينو تمر بوضعية التوازن المتزعزع.
وصف لورن وايتهيد - من جامعة كولومبيا البريطانية بمدينة فانكوفر - كيف أنَّ التفاعل التسلسلي ينتشر عبر صفٌ قطع الدومينو الذي يتدرج بنسبة 1,5 (من جميع الأطراف) من قطعة دومينو إلى أخرى. وعندما أسقط القطعة الأولى من خلال «وكزها بعضًا طويلة رفيعة» تتضخّم الطاقة الموجودة في التفاعل التسلسلي بمقدار حوالي 2 مليار مرة عند سقوط القطعة رقم 13 والأخيرة. ووفق حساباته فإنه مع وجود الترتيب المناسب لقطع الدومينو، فإنَّ الأمر سيتطلب صفًا مُكوَّنًا من 32 قطعة فقط لإسقاط قطع دومينو بطول مبنى إمباير ستيت (وهو أكثر مما يستطيع كينج كونج أن يفعله).
الاكثر قراءة في الميكانيك
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
