بحث عن الاتزان فى الفيزياء ثانى ثانوى

 

 تعريف الاتزان :

الواجب أن يكون هنالك محصل القوى المطبقة يعادل الصفر لكي يتم الاستنتاج على أن الجسم متزن فزيائيا ومن بين علامات هذا الإتزان أن تكون حركة الجسم بشكل مستقيم مع حفاظه على سرعته ثابتة ومستقرة.

من الضروري أن تكون السرعة معتدلة وفي معدل توازنها الطبيعي، وقد قام العلماء الفزيائيون بإتخاد هذا التصور إعتمادا على آراء ودراسات العالم الفزيائي نيوتن وقانونه الأول.

يأمن نيوتن بأن حالة الإتزان تظهر بشكل واضح و جلي إذا لم يتعرض الجسم لأي مؤثرات خارجية من الممكن ان تؤثر على حركته وسرعته، وبالنسبة للحالة الأخرى عندما تكون محصلة القوى صفر، فإذا توفرت أكثر من قوى خارجية وإجتمعوا وتكاثفوا معا فإنهم يلغون بعضهم البعض بشكل تلقائي.

أنواع الإتزان الفيزيائي :

توازن مستقر:

في هذا الوضع يكون الجسم متشبثا بحالة الإتزان الذي هو بها، بالرغم من وجود مؤثرات خارجية تؤثر عليه إلا أنه يتصدى لها ويحافظ على هذا الإتزان، فإذا نجحت أي قوى من القوى وأثرت به ولو قليلا فعندما يزول هذا المؤثر الخارجي وتزول حدة تأثيره يعود الجسم إلى حالته الأصلية التي كان عليها فيصير متزنا بشكل تلقائي من ذات نفسه.

الاتزان القلق:

من الممكن أنا تتغير حالة الجسم في هذه الحالة، فيصير متزنا أحيانا وأحينا اخرى تزول وتتلاشى حالة اتزانه، ففي الاتزان القلق يكون الجسم أكثر عرضة للتأثر  بشكل كبير بالعوامل الخارجية.

فإدا كان لأحد المؤثرات يد في تحويل حالة الجسم من الاتزان إلى أي حالة أخرى، حتى بعد أن يفقد المؤثر الخارجي قدته على التأثير لا يعود الجسم أبدا مرة أخرى إلى حالة الاتزان وهذا عكس ما يحدث في حالة الاتزان المستقر.

الاتزان المحايد:

في هذه الحالة وحدها من الاتزان حيث سنتمكن من ملاحظة تحول كبير في الحالة التي يعرفها الجسم، في هذه الوضعية فقط يمكن أن ينتقل الجسم من حالة إتزانه إلى أي حالة أخرى بسرعة قصوى، فإذا حدث وقام أي مؤثر خارجي بالتأثير عليه فإنه يفقد حالة الاتزان فور حدوث ذلك.

شروط الاتزان الفيزيائي :

إذا تواجدت العديد من العوامل الخارجية أو القوى الخارجية التي تسبب تأثيرا على الجسم، فإنه فمن الواجب إن لم نقل من الضروري أن يكون هناك تساو واعتدال في مجموع القوى المؤثرة في كل من الجهتين المختلفتين ولعل أبرز مثال يمكن أن يشرح ذلك هو محصلة القوى المؤثرة من الجهة اليسرى تساوي محصلة القوى في الجهة المعاكسة لها اي الجهة اليمنى، وذلك ما يمكن من تحقيق الاتزان عن طريق إلغاء كافة قوى التأثير لقوى التأثير في الجهة المعاكسة لها.

لكيلا يدور الجسم حول نفسه ويحافظ على حالة اتزانه فيجب أن تكون جميع القوى في خط مستقيم واحد واتجاه واحد سواء كانت هذه القوى مأثرة على الجسم أو متعاكسة معه.

الاتزان الكيميائي :

الاتزان الكيميائي يقصد به بلوغ النظام الكيميائي إلى درجة مهمة من الثبات وفي معناه الدقيق يعنى عدم حدوث أي تغير في التفاعلات الكيميائية التي تخص نظام أو بالنسبة لتراكيز المواد الداخلة والخارجة في التفاعلات الكيميائية، وتوصل النظام إلى التوازن والاعتدال وتساوي كل المواد الداخلة مع المواد التي نتجت كما أن سرعة التفاعل تعادل الصفر، ويتم التعبير عن ذلك بالمعادلة التالية: R1 = K1 [A]a[B]b R1: هو سرعة التفاعل، k: ثابت الاتزان هو نفس المواد التي تدخل في التفاعل إلى المواد التي تنتج من التفاعل .

أنواع التفاعلات الكيميائية :

ينقسم التفاعل إلى أصناف كثيرة من التفاعلات الكيميائية، والتي سنقوم بذكرها:

التفاعلات الكيميائية ذات الاتجاه الواحد:

تعتبر التفاعلات الكيميائية هي تلك التفاعلات التي تسير في اتجاه واحد فقط أي أن كل المواد التي تنتج من خلال تفاعل المواد الداخلة للتفاعل من غير الممكن لها أن تتكامل وتتحد مع بعضها البعض وذلك لإعادة تشكيل المواد الأولية اي المتفاعلات ويبلغ التفاعل التام للتوازن عند ظهور المواد الناتجة على شكل بخار أو تترسب لتكون الاتزان الكيميائي.

التفاعلات الكيميائية ذات الاتجاهين:

هي التفاعلات الكيميائية ذات الاتجاهين والتي تحدث باتجاهين أي بعد تفاعلات المواد الداخلة في التفاعل وتشكيل النواتج والنواتج بدورها أيضا تتفاعل.

تقوم بالتفاعل مع بعضها لتعيد تشكيل المواد المتفاعلة، والتفاعلات ذات الاتجاه المعاكس نقوم بالرمز لها بسهمين لكل واحد منهما اتجاه مختلف عند الرغبة في كتابة المعادلة التي لها علاقة بالتفاعل، عندما يبلغ التفاعل العكسي درجة التوازن فإن معدل تشكيل المواد الناتجة يكون معادلا لاستهلاك المواد المتفاعلة.

العوامل المؤثرة في الاتزان الكيميائي :

للاتزان الكيمائي مجموعة من العوامل المؤثرة به أهمها :

التركيز: يتسبب زيادة تركيز أحد المواد سواء المواد الناتجة أو المتفاعلة فإذا زاد تركيز أحد المواد المتفاعلة فإنه يؤدي إلى نقص المادة الأخرى وهذا حسب قاعدة لوشاتيلييه، التي تقول “أن التفاعل العكسي ينشط في الاتجاه الذي يؤدي إلى إلغاء أي تأثير قد يؤثر على جملة التفاعل من ضغط و درجة حرارة، وتركيز في المواد المتفاعلة أو الناتجة.

درجة الحرارة: عندما نقوم بزيادة درجة الحرارة في التفاعلات الماصة للحرارة فيصبح التفاعل متجها نحو الجهة التي يمتد فيها التفاعل للحرارة خاصة في حالات التفاعلات التي يكون فيها التفاعل ماص للحرارة لهذا تزداد قيمة الاتزان، وفي حال كانت التفاعلات فيها التفاعل أمامي وغي ماص فإنها تؤثر على قيمة الاتزان بالنقصان.

الضغط: الضغط يؤثر على الاتزان وقيمة الاتزان والقيمة الثابتة له فبالنسبة للتفاعلات التي ينجم عنها الغاز فيقوم التفاعل إلى اتجاه يكون فيه النظام قليلا .

المواد المحفزة: عند القيام بضم أي مواد محفزة لا يؤثل ذلك على عملية الاتزان أو درجة حرارة التفاعل.

الاتزان في العالم المحيط بنا :

نسبة الأكسيجين

تبقى نسبة الأكسجين من حولنا ثابتة ومستقرة لا تتغير بالرغم من استهلاكها من قبل كل الكائنات الحية بصورة دائمة ومستمرة في الاحتراق والتنفس وغيره من الاستعمالات، فإننا لا نلاحظ أبد زيادة أو نقصان هذه المادة بل تظل محافظة على ثباتها واعتدالها، ولعل ما يساعد على تحقيق هذا التوازن القدرة الإلهية التي لا مثيل لها والتي فاقت كل شيء، والسبب أيضا عملية التركيب أو البناء الضوئي التي تنفدها النباتات.

نسبة النيتروجين

تحافظ نسبة النيتروجين على مستواها هي الأخرى في الهواء رغم استهلاكها، حيث يتم استعمالها في عدة عمليات مختلفة، ولكن في النهاية تظل النسبة ثابتة والسبب راجع لعودته إلى التربة مرة أخرى عن طريق نفوق الحيوانات وتحللها.

التوازن الحراري :

الاتزان الحراري يعد حالة التوازن في درجة الحرارة يفرزها جسم أو يحصل عليها إما من الوسط الذي يحيط به أو من جسم أخر، بحيث تصبح درجة الحرارة به ثابتة.

أي أنه عنما يتم إضافة سائل ذا درجة حرارة منخفضة إلى سائل أخر بدرجة حرارة ساخنة، فإن درجة حرارة الأول سترتفع بينما درجة حرارة السائل الثاني ستقوم بالانخفاض مما يترتب عنه بلوغ السائلان إلى درجة حرارة واحدة، بحيث تكون الطاقة الحرارية التي تم فقدانها في السائل الأول معادلتا للطاقة الحرارية التي كسبها الأول.

وبالنسبة للقاعدة المحورية في الاتزان الحراري هي أن درجة حرارة الجسم البارد بالإضافة إلى تغيير في الدرجة الحرارية تعادل درجة حرارة الجسم الساخن منقوصا منه الفرق في درجة الحرارة بين كل من الجسمين.

الاتزان التصميمي :

الاتزان التصميمي أو كما يعرفه البعض بالاتزان الفني هو ما يظهر من تناغم وانسجام بين العناصر المستعملة في التصميم، والتي تجعله يتميز وينقل للأخرين الشعور بالراحة والتوازن والاسترخاء، ولا يمكن لأي شخص كان أن يحصل على هذا الاتزان الفني من خلال ممارسة للرياضيات أو الحسابات وذلك لأنه موهبة ومَلَكة تتطلب الخبرة والتجربة والذوق.

يعتمد الاتزان الفني أساسا على العلاقة المكونة بين العناصر ببعضها البعض وأيضا الطريقة الموزعة بها والتي تجعلها في منتهى الروعة والجمال وفي حال لم تحقق هذه العناصر التناغم فيما بينها فإنها تسبب الإزعاج وعدم الراحة.

أنواع الاتزان التصميمي

تختلف أنواع الاتزان عن بعضها البعض ولا تتشابه فيما بينها فقد تم تصنيفها حسب العنصر الذي يتم الاعتماد عليه في تحديد العناصر الأخرى:

الاتزان بالنسبة للمحور:

بالنسبة لهذا النوع من الاتزان يتم تفريق العناصر تبعا للمحور المركزي وينقسم هذا النوع إلى قسمين:

الاتزان المتماثل المتساوي: في هذا النوع من الاتزان المحوري يعتمد في توزيع العناصر على جانبي المحور بشكل متساوٍ وعادل.

الاتزان الغير متساوي:

في هذا النوع من الاتزان المحوري يتم اعتماد توزيع العناصر على جانبي المحور بشكل تقريبي وغير متساوي.

الاتزان الشعاعي

يتم توزيع العناصر في الاتزان الشعاعي بشكل قريب من الدائرة حول عنصر مركزي ما، ويعد هذا النوع من التوازن من الأنواع التي تقدم للتصميم نوعا من الحربة والحركة والنشاط، كما أن الناظر يصب تركيزه كله على التصميم أطول فترة ممكنة.

يمكن للاختلاف بين أحجام العناصر أن يجعل التصميم أحسن وأجمل، كما أن للعناصر ذات الاتزان الشعاعي بالحجم الكبير دور مهم في إبراز الأشكال ذات الحجم الصغير.

الاتزان الوهمي:

يعد هذا النوع من أصعب أنواع الاتزان التصميمي، لأنه يعتمد بشكل كبير على الذوق والموهبة فعناصرها يتم توزيعها وتفريقها دون اللجوء أو الرجوع الى محور ما أو مركز عين، بال المحور الوحيد الذي يتم استعماله رؤية المصمم للعمل ومدى قدرته على توزيع العناصر بشكل دقيق ومتزن.

خطوات الوصول إلى الاتزان التصميمي:

تكرار شكل ما أو عنصر معين في أماكن مختلفة وأحجام مختلفة بشكل منظم من شأنه أن ينتج حالة من التوازن الفني.

من الممكن جعل العنصر الرئيسي مختلفا، وتلف من حوله بقية العناصر الأخرى في حال تشابه يمكن أن يساعد في بلوغ الاتزان ويسلط الضوء على العنصر الأساسي والمهم في التصميم.

من أفضل طرق الوصول إلى الاتزان الفني هو التعامل الجيد والمحترف مع توزيع الفراغات مما يخلق نوع من التناسق بين المساحات الفارغة والعناصر الكبيرة الموزعة في أرجاء التصميم.

لفت الاهتمام والنظر للأجزاء المظلمة من التصميم من خلال توزيع عناصر واضحة ومضيئة في نفس الركن الذي تتواجد به تلك العناصر المظلمة.