سلسلة الأبطال الخارقون

قد يبدو الأمر و للوهلة الأولى أنه شيئ خيالي و مستحيل .. و لكن هل فكرنا قليلا بكل شيئ مستحيل من قبل ؟؟ و لماذا أطلقنا عليه صفة المستحيل ؟؟

مثال على ذلك الأبطال الخارقون كسوبر مان و باتمان و غيرهم ..

حيث هناك شخص ما يرتدي زياً ويحاول انقاذ العالم بقوانين فيزياء غير طبيعية، نحن نعلم أنها من صنع الخيال لذا لا يزعجنا أن العلوم فيها قادمة من عالم أخر

نحن نشاهدهم من دون التفكير في دراسة حالتهم واسقاطها على بعض القوانين الفيزيائية و الرياضية كمثال على ذلك ،ماذا نحتاج لنطير كسوبرمان أو نتسلق الجدران بسهولة كسبايد مان ؟؟

في هذه السلسة سنقوم بدراسة حالات هؤلاء الأبطال من وجهة نظر فيزيائية .. أي أننا سنتعرف إلى بعض القوانين الفيزيائية بطريقة مختلفة .. و ماهي القوانين التي يجب ان تكسرها لتكون بطلا خارقا

"سوبرمان" وبدون شك هو أحد أشهر شخصيات الكوميك (المجلات المصورة)

ومن بين قواه العديدة قدرته على الطيران

ولكن كيف له أن يقوم بذلك؟؟؟

لنتخيله يحلق فوق المدينة ، بتطبيق قانون نيوتن الثاني (إذا أثرت قوة أو مجموعة قوى على جسم ما فإنها تكسبه تسارعاً a ، يتناسب مع محصلة القوى المؤثرة، ). هذا يعني حتمية وجود قوة شاقولية تحقق التوازن لقوة وزنه المتجهة نحو الأسفل ، وبالعلاقات الرياضية :

F – mg = ma = 0

ولكن ما هو سبب هذه القوة الشاقولية؟

أحد الاحتمالات : أنه يستطيع أن يطلق تيارات هوائية عالية السرعة من مسام جلده وبمجرد حركة الهواء نحو الأعلى لابد له من أن يندفع بالعكس حسب قانون نيوتن الثالث (لكل فعل رد فعل، مساو له في المقدار ومعاكس في الاتجاه)

و بما أن سوبرمان يمكنه العيش في الفضاء لا حاجة له أن يتنفس من رئتيه وربما هم في الحقيقة خزانات هواء احتياطية

هذا هو التفسير لقدرة سوبرمان على الطيران .. يعني لو كان سوبرمان شخص حقيقي كان بحاجة لمسامات تطلق تيارات هوائية و بحاجة لرئتين تحوي كمية كبيرة من الهواء

ستورم (من فريق إكس مين) :

اللغز الخارق التقليدي :من أين يحصلون على الطاقة ليقوموا بأعمالهم الخارقة للطبيعة؟؟

في الأكس مين تستطيع ستورم أن تصدر صواعق من البرق حينما ترغب.

إن الطاقة الصادرة من صاعقة برقية عادية هي تقريباً 500 مليون جول أي ما يعادل 120،000 حريرة طعام.

وحتى تتمكن من إصدار إحداها على ستورم أن تأكل على الأقل 60 مرة أكثر من الكمية التى تأكلها المرأة البالغة.

ولكننا لا نراها تأكل دائماً أليس كذلك ؟

إذا تحولت معدتها الى مفاعل نووي عندها يمكنها القيام بذلك ..

وبتطبيق قانون النسبية (E = mc^2) كتلة غرام واحد يمكنها أن تتحول إلى طاقة مما يطلق حوالي 90 تريليون جول أي تقريباً 18 مليون صاعقة برقية

هل تعرفون هالك أو الرجل الأخضر ؟؟

أنه أحد الشخصيات في عالم الكوميك ، ما هي الطريقة التى أصبح بها هالك بطلاً خارقاً ؟؟

أحد أفضل الطرق لتصبح بطلاً خارقاً هي أن تُحقن بدفعات هائلة من الأشعة الكونية أو الكترومغناطيسية عالية الطاقة.

على الرغم من أن تأثير هذا النوع من الأشعة على الناس(في العالم الحقيقي) مدروسة . حيث أن نتيجتها تلف خلوي منهك و يتبعه الموت دائما ، أما في عالم الأبطال الخارقين هذه التجربة المميتة كانت نتيجتها عدة تحولات طفرية .

وهذه التغيرات الجسدية دائماً ما تعطي قوى رائعة ، للحصول عليها يجب قضاء يومين في حجرة مفاعل لمسرع جزيئات عال الطاقة.

بعد أن عَرّضَ بروس بانر نفسه لجرعات مميتة من أشعة غاما عالية الطاقة تجاوز الأعراض العادية للتعرض للأشعة المكثفة وتحول لعملاق أخضر صاحب القوى الهائلة التي نعرفها ونحبها

جوني ستورم أو الشعلة (تورتش) من فريق الفانتاستيك فور يجمع بين عدة قوى وجدناها عند أبطالنا السابقين .

تعرض جوني لكميات مميتة من الإشعاع الكوني فأصبح لديه قوى مذهلة كالقوى التى يملكها هالك كما أنه يطير كسوبرمان ..

سنفترض أنه يصدر غازاً بسرعات عالية في الجهات الصحيحة ولديه أيضاً قدرة ستورم على إصدار الطاقة ، هذا كله في عالم الخيال..

أما في عالمنا الحقيقي وبتطبيق القليل من الترموديناميك نستطيع أن نحسب أن تورتش بحاجة لحوالي 940 مليون جول حتى يشتعل لدرجة حرارة 5،000˚C.

والحقيقة المذهلة أن بعض الأحماض و البروتينات  _ الحجر الأساس _ لحياتنا يتحطم عند درجة حرارة  ليست اعلى بكثير من  100˚F

كيف لحمض جوني الأميني أن يتحمل هذه الحرارة المرتفعة؟

سيبقى ذلك لغراً وذلك بدون ذكر أن كافة السوائل في جسده يجب لها أن تتبخر في اللحظة التي يشتعل فيها

"ماغنيتو "من"الأكس مين" هو شرير خارق لديه القدرة على صنع حقول مغناطيسية قوية جداً

ولأن الحقول المغناطيسة ناتجة عن التيارات الكهربائية يمكننا تقدير التيار المار في جسد ماغنيتو وهو يقوم بأعماله الشريرة

للتبسيط دعونا نفترض أن دارته الكهربائية الداخلية هي عبارة عن وشيعة كبيرة.

الطاقة المغناطيسية المختزنة في الوشيعة (الملف) ستكون :

U = ½(μ0 n^2 AL)I^2

حيث أن :

μ0 هو ثابت قيمته 4π x 10-7 N/A^2

n هي عدد اللفات

A مساحة سطح المقطع العرضي

L طول الملف الكلي

I التيار المولد للحقل المغناطيسي.

ولنفترض أن الملف الداخلي لماغنيتو لديه 1000 لفة و منطقة الفجوة الهوائية 0.01 m^2 وطولها 2 متر .

والأن لنقل أنه يستخدم هذه الطاقة ليرفع شاحنة 1،000 kg لمسافة 10 متر عن الأرض مما يزيد القدرة المتوقعة بمقدار العمل

U = mgh = (1،000 kg) (10 m/s^2) (10 m) = 100،000 J

بادخال هذه القيمة في المعادلة السابقة والحل لإيجاد التيار

والنتيجة كانت : يجب على ماغنيتو أن يولد تيار ما يقارب 2،900 A

هذا حتماً غير جيد لقلبه

رجل الرمال

وهو أحد أشرار سبايدرمان الخارقين والذي يقدم نقطة تحول غير طبيعية للقوى الخارقة ، إنه خيالي جداً حيث يكفينا أن نستمتع بصوره الجميلة في الأفلام و المجلات المصورة ..

هو أيضا كان نتيجة تجربة للجزيئات عالية الطاقة فأصبح قادراً على اختراق كافة قوانين الفيزياء والبيولوجيا بطريقة ما ..

المادة في جسده تتحول إلى رمال SiO2 بطريقة تبدو سهلة وكذلك لا يمتلك أعضاء داخلية (يمكنه أن يفكك نفسه وأن يعيد تجميعه عندما يرغب)

ويمكنه أن يتحرك بدون عضلات وحتى يمكنه أن يطير بالهواء كسحابة من الغبار .

كيف يولد الطاقة؟ وكيف يستقلب الطعام؟ وكيف يبذل القوى ؟

هل لديكم أقتراحات أو تفسيرات بعد إسقاطها على عالمنا الحقيقي ؟؟

اليوم هو دوركم في التفسير

حارس لا يهادن الشر ،مكافح جريمة من الدرجة الأولى محترف لديه خبرة تقنية عالية وكهف رائع، ليس لديه قوى خارقة.

ولكن هل هذه الحقيقة؟ 

المشهد كالتالي لمعت إشارة باتمان في وسط المدينة وهب حارسها للمساعدة ليجد نفسه بعد عراك يسقط من بناء عال نحو الارض بسرعة كبيرة لما يبدو وكأنه موت محتم وينقذه حبل (غير مرن فرضاً) وذلك قبل ارتطامه بالأرض.

في حال كان الزمن الذي يستغرقه الحبل لإيقاف باتمان هو الزمن نفسه الذي يستغرقه ليرتطم بالأرض ستكون القوى المطبقة عليه كبيرة في الحالتين.

القوى المؤثرة على باتمان لدى استخدامه الحبل آخذين بعين الاعتبار الفرضيات في الأعلى:

1_ mg : قوة وزنه نحو الأسفل 

2_ Frope :قوة الحبل نحو الأعلى وهي التي نرغب بتحديد قيمتها 

حسب قانون نيوتن الثاني نجد:

قوة الحبل - قوة الجاذبية = الكتلة * التسارع

Frope - mg = ma 

حيث a التسارع الشاقولي وباعتبار الزمن صغير جداً تكون:

Frope = mg + ma = mg + mΔv/Δt

بتعويض قيم مفترضة(m=70 kg _كتلة باتمان)( Δv=60 m/s السرعة الوسطية ) (Δt=0.01sec)

النتيجة ستكون a التسارع كبيراً (a=6000m/s^2) كذلك ستكون F(rope) .

ويا لها من قوة كبيرة يجب على بروس واين المليونير أن يتحملها بدون قوة خارقة و تتحملها ذراعه دون أن تنخلع أو دون أن يصاب بارتجاج دماغي !.

يظهر لدينا أنه ليتمكن باتمان من تجاوز بعض الصعوبات التي في طريقه عليه أن يمتلك نوعاً ما 

من القوى الخارقة

الرجل الحديدي :

هذه المرة سيكون عليكم أن تجيبوا انتم؟ أيرون مان ليس لديه قوى خارقة كما هي حال باتمان ولكن لديه زي حديدي رائع نراه عادة يحلق ويصدر من حذائه لهيب صاروخي والذي على ما يبدو يؤمن له الدفع المناسب

الأسئلة هي

ما الذي يستخدمه كوقود؟

اعتماداً على ما نرى يبدو أنه وقود صواريخ

ما هي كمية الوقود التي يحتاجها ليؤمن الدفع المطلوب على الأقل لدقائق؟

هل من الصعب عليه أن يبقى على مسار ثابت؟

ملاحظة : هدف السلسلة هو توضيح بعض القوانين الفيزيائية بطريقة سهلة و مبسطة و ما هي القوانين التى يجب أن تكسرها لتتحول إلى بطل خارق

المصدر :

هنا