من أول من أثبت أن للهواء كتلة

اول من اثبت ان للهواء كتلة هو العالم

جاليليو جاليلي هو أول من أثبت أن للهواء كتلة

يعد جاليليو جاليلي أبا للعلم الحديث وقدم مساهمات كبيرة في مجالات الفيزياء وعلم الفلك وعلم الكونيات والرياضيات والفلسفة، واخترع جاليليو تلسكوبا محسنا يسمح له برصد ووصف أقمار المشتري وحلقات زحل ومراحل كوكب الزهرة والبقع الشمسية وسطح القمر، وتشمل اكتشافاته العديدة مثل: قانون القصور الذاتي الذي استخدمه لاحقا إسحاق نيوتن باعتباره أول قانون للحركة، والقطع المكافئ كمسار للقذيفة، والعلاقات بين المسافة والسرعة وبين المسافة والوقت واستمرارية التسارع، وكافح من أجل فهم الاستمرارية، وعلى الرغم من أن العمل كان عليه انتظار نيوتن وجوتفريد لايبنتز لإنتاج حساب التفاضل والتكامل متناهي الصغر لإتقان هذه الصعوبة.

ما الذي اخترعه جاليليو

• ابتكر جاليليو تلسكوبًا محسنًا، ما سمح له بمراقبة ووصف أقمار المشتري وحلقات زحل ومراحل كوكب الزهرة وبقع الشمس وسطح القمر.
•  أحدث اختراعاته ثورة في علم الفلك وعلم الأحياء، من البوصلات والموازين إلى التلسكوبات والمجاهر المحسنة.
•  اكتشف جاليليو وجود حفر وجبال على سطح القمر ومراحل تغيرات كوكب الزهرة ونجوم درب التبانة، وساهم هو في دفع تطور المنهج العلمي المدروس والمبتكر نحو شكله الحديث.
• لقد اهتم جاليليو بمعدلات السقوط، وبدأ يعتقد – بدون مقاومة الهواء – أن الجسم يجب أن يسقط بسرعة تتناسب مع كثافته.

قوانين جاليليو للحركة التي تم إجراؤها بناءً على قياساته، والتي تفيد بأن جميع الأجسام تتسارع بنفس المعدل بغض النظر عن كتلتها أو حجمها، ساهمت في تأسيس الميكانيكا الكلاسيكية بواسطة إسحاق نيوتن، وجعلت من النظرية الحركية المركزية حول الشمس التي اقترحها جاليليو حقيقة علمية مقبولة.

قررت اختبار وجهة نظر الأرسطية المعدلة من خلال تنفيذ تجربة، ولم يكن هناك تقليد للبحث التجريبي في أيام جاليليو. وكانت التجارب المراقبة غير معروفة تقريبا، لذا كان تقرير جاليليو بسيطا جدا. يبدو أنه ألقى كرات مختلفة من برج، لكن ما هي الأوزان؟ وأي برج؟ لا يمكننا أن نكون واثقين من أنه كان يجري التجربة فعلا أم لا.

وكانت إحدى نتائج التجربة مفاجأة لجاليليو، حيث اكتشف أن الكرة الثقيلة اصطدمت بالأرض أولا، على الرغم من اختلافات طفيفة ناتجة عن مقاومة الهواء. ووجد أن الكرتين تقريبا وصلتا إلى نفس السرعة، وهذا كان مفاجئا بالنسبة له. أدى ذلك إلى تخليه عن الأفكار الأرسطية حول الحركة. إذا قام بتنفيذ التجربة حقا، فإنها بالتأكيد نقطة تحول في تاريخ العلم.

لذلك، أجروا توماس سيتل ودونالد تجربة على برج جاليليو أمام الكاميرا، وتبين أن محاولتك إسقاط الكرات معا في نفس الوقت، تؤدي إلى خداع عضلاتك المشدودة وتتخلى عن الكرة الأخف وزنا التي تمسك بها بأقل كثافة. وهذا يعني أن جاليليو قد أبلغ بدقة عما رأى يحدث، ومن الواضح أنه قد أجرى التجربة بالفعل. أصبح جاليليو أول منافس حقيقي لأرسطو، ولم تكن تجربته في البرج مجرد أسطورة – لم يسقط أي تفاحة على رأس نيوتن، بل كانت هذه واحدة من أوائل التجارب العلمية التي تمت مراقبتها، ولقد غيرت هذه التجربة حياة جاليليو وغيرت التاريخ.

هل الهواء له كتلة وحجم

يمكن إثبات أن الهواء مادة بإثبات أن لديها كتلة وحجم، حيث أن المادة تكون أي شيء له كتلة ويشغل مساحة.

ومن الأسهل إثبات أن الهواء يشغل مساحة، لذلك دعونا نقوم بتجربة صغيرة أولاً: أذهب واحصل على بالونين، وقم بفخ البالونات بالهواء، فتكبر البالونات عندما تضع الهواء فيها، فالطريقة الوحيدة التي يمكن للهواء أن تجعلها أكبر هي إذا احتل الهواء مساحة، لذا فإن نصف إثباتنا كامل، وقم بربط البالونات لإغلاقها حتى تظل منتفخة، وعلى الرغم من أن الهواء له كتلة، إلا أن حجمًا صغيرًا، مثلاً الهواء الموجود في البالونات لا يحتوي على الكثير من الهواء إنه ليس كثيفًا جدًا، ويمكننا أن نبين أن الهواء الموجود في البالون له كتلة من خلال بناء توازن.

سيكون عليك الحصول على عصا قياس طولها متر، وشريط لاصق، وخيط مع إبرة حادة، بالإضافة إلى جزء من الخيط الذي يتم ربطه في منتصف العصا، ثم يتم لصق الجزء الآخر من الخيط على أعلى الطاولة، مع التأكد من حرية حركة العصا القياسية، ومن ثم يتم ربط جزء من الخيط بكل بالون، ويتم ربط البالونات بعصا القياس بواسطة شريط ممتد في شكل “X” على كل بالون، ويتم تعليق البالونات على طرفي العصا القياسية، وفي حالة تغير كتلة أحد البالونات، ستميل العصا القياسية نحو الجسم الذي يزيد وزنه، ويمكن معرفة ذلك بسهولة، وبعد تفريغ الهواء من أحد البالونات، يتم عمل ثقب في وسط الشريط الممتد على شكل “X” باستخدام الإبرة، وذلك للسماح بتسرب الهواء والحفاظ على ثبات البالونات معا

ماذا حدث؟ إذا سارت الأمور على ما يرام، فقد بالون واحد هواءه بطريقة هادئة للغاية دون إرسال أحشاء البالون في جميع أنحاء الغرفة، فإن يجب أن تكون نهاية العداد مع البالون المفرغ قد ارتفعت في الهواء، ولقد فعلت ذلك بسبب وجود كتلة أقل في البالون بعد تفريغه، إن الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يفقد بها البالون الكتلة هي إذا كان الهواء الموجود بداخله به كتلة، ولقد أظهرت من خلال هذه التجربة أن الهواء يشغل حيزًا وله كتلة، لذا فقد أثبتت أن الهواء مادة.

أي نوع من المواد هو الهواء

الهواء هو نوع من المواد المعروفة بالغاز، والأشكال الشائعة الأخرى للمادة هي المواد الصلبة والسائلة. يعد الغاز شكل من أشكال المادة التي يمكن أن تتغير شكلها وحجمها، وبالنظر إلى البالون المملوء بالهواء، فإنه يمكنك ضغط البالون لتغيير شكله، ويمكنك ضغط البالون لدفع الهواء إلى حجم أصغر، وعندما ينفجر البالون يتمدد الهواء لملء حجم أكبر. إذا أجريت تحليلا للهواء، فإنه يتكون في الغالب من النيتروجين والأكسجين، بالإضافة إلى كميات أقل من العديد من الغازات الأخرى، مثل الأرجون وثاني أكسيد الكربون والنيون، ويعتبر بخار الماء مكونا مهما آخر للهواء.

كمية المادة في الهواء ليست ثابتة

الكمية الحجمية للمادة الموجودة في عينة من الهواء ليست ثابتة من مكان إلى آخر، وتعتمد كثافة الهواء على درجة الحرارة والارتفاع. لتر الهواء عند مستوى سطح البحر يحتوي على العديد من جزيئات الغاز أكثر من لتر الهواء عند قمة الجبل، والذي بدوره يحتوي على مادة أكثر بكثير من لتر الهواء في الستراتوسفير. ويكون الهواء أكثر كثافة بالقرب من سطح الأرض، ويوجد عمود كبير من الهواء يندفع نحو الأسفل على السطح عند مستوى سطح البحر، ويضغط الغاز في القاع ويعطيه كثافة وضغطا أعلى، مثل الشعور بالضغط عند الغوص في حوض السباحة، ولكن الماء السائل لا ينضغط بسهولة مثل الهواء الغازي، ولا يمكن رؤية الهواء بسبب كونه غازا، وجزيئاته متباعدة جدا، وعندما يتكثف الهواء في شكله السائل يصبح مرئيا.