كيف نقلب كأس ماء من دون أن ينسكب الماء منها؟ (4)

سنتعلم في هذه التجربة طريقة أخرى لقلب كأس مليئة بالماء من دون أن ينسكب محتواها.

شاهدوا أيضًا الطرق الثلاث السابقة التي عرضنا فيها كيف نقلب كأس ماء من دون أن ينسكب الماء منها 1، نقلب كأس ماء من دون أن ينسكب الماء منها 2، نقلب كأس ماء من دون أن ينسكب الماء منها 3. 
 

المواد والأدوات

• كأس (يستحسن كأس بلاستيكية)
• ماء

مجرى التجربة

يمكنكم الاطلاع على مجرى التجربة من خلال الفيديو التالي:

شرح

يميل كل جسم في الطبيعة إلى البقاء في وضعه : إذا كان الجسم ساكنًا لا يتحرك، فإنه يميل إلى البقاء في نفس المكان ، وإذا كان في حالة حركة، فهو يميل إلى أن يستمر في الحركة بنفس السرعة وبنفس اتجاه حركته. لقد اكتشف العالم جاليليو جاليلي هذه الحقيقة وصاغها كمبدأ فيزيائي قبل خمسمائة عام.  هذا المبدأ يسمى "مبدأ القصور الذاتي" أو "انيرتسيا الأجسام". 

لاحقاً، صاغ الفيزيائي إسحق نيوتن هذا المبدأ ليكون أكثر شمولاً، في ما يعرف بقانون نيوتن الأول. 

ما  يهمنا في هذه التجربة هو حقيقة كون  الأجسام المتحركة تميل إلى الاستمرار في حركتها في نفس الاتجاه (أي بخط مستقيم). لذلك، إذا مسكنا الكأس وأدرناها، فإن الماء الذي فيها يميل إلى أن يبقى في وضعه السابق: أن يبقى، في البداية،  في مكانه الأصلي في أسفل الكأس، وعندما تتحرك الكأس ( ويتحرك الماء معها) يميل الماء إلى الاستمرار في الحركة بخط مستقيم - خط التماس مع حركة الكأس الدائرية. لكن جدران الكأس لا تتيح المجال للماء للاستمرار  في الحركة بخط التماس المذكور، الأمر الذي يؤدي إلى أن ينضغط الماء ويندفع بقوة نحو جدران الكأس. هذا يعني أن الماء من ناحيته "يشعر" بالقوة التي تضغطه وتدفعه باتجاه جدران الكأس وقاعِها - إلى الخارج. هذه القوة تسمى "القوة الطاردة عن المركز".

نحن نشعر بهذه القوة بشكل جيِّد  أثناء السفر في السيارة والدخول إلى منعطف.  في هذه الحالة نشعر أننا "نُقذَفُ" نحو الخارج، خارج اتجاه المنعطف:  إذا انعطفت السيارة إلى اليمين، نشعر بقوة تدفعنا إلى اليسار، وبالعكس.

القوة الطاردة عن المركز تتعلق  بسرعة حركة الأجسام التي تدور؛ كلما كان الدوران أسرع، كانت القوة الطاردة عن المركز أقوى. هكذا هي الحال، أيضًا، بالنسبة لكأس  الماء - إذا كان الدوران سريعًا بشكلٍ كافٍ، فإن القوة الطاردة عن المركز تزداد وتصبح قادرةً على التغلب حتى على القوة التي تجذب الماء إلى الأسفل، بحيث يمكننا أن ندير الكأس استدارة كاملة من دون أن ينسكب الماء منها.    

انتبهوا! إذا أدرتم الكأس بصورة أبطأ مما يجب، فإن القوة الطاردة عن المركز لن تكون كبيرة إلى الحد الذي  يكفي لإلصاق الماء بقاع الكأس، لذلك، فإن الماء ينسكب. بناء على ذلك، يستحسن أن تتدربوا، أولاً، على إدارة كأس فارغة بسرعة كافية، قبل أن تقوموا بأعمال بهلوانية بواسطة كأس مليئة.