لست وحدك في الملجأ

عند تدوير الماء بسرعة، يندفع الماء نحو الخارج باتجاه جدران الكوب. هذا يؤدي إلى ارتفاع مستوى الماء عند الأطراف، وفي الوسط يتكوّن انخفاض يشبه الشكل المعروف للدوّامة. احتكاك الماء بقاع الكوب يبطئ حركته في الأسفل. وبما أنّ مستوى الماء عند الجدران أعلى (وبالتالي يضغط بقوة أكبر نحو الأسفل)، فإن الماء يُدفَع من الأطراف باتجاه مركز القاع، ومن هناك لا يجد طريقًا إلا أن يندفع بقوة إلى الأعلى داخل مركز الدوّامة. هذا التيار الصاعد في وسط الكوب يخلق قوة رفع كافية للتغلّب على الوزن الزائد الصغير جدًا للكلمنتينا، فيَدفعها إلى الأعلى مثل المصعد حتى تصل إلى سطح الماء

عند قصّ الشفاطة وطيّها وإدخال المشابك فيها، نحن في الحقيقة نحبس داخلها فقاعة هواء صغيرة. الهواء أخف بكثير من الماء (أو بشكل أدق: أقل كثافة)، لذلك في البداية تطفو الشفاطة والمشابك المتصلة بها على سطح الزجاجة. عندما نضغط بقوة على أسفل الزجاجة، يزداد الضغط داخل الماء. وبما أنّ الماء سائل يصعب ضغطه، ينتقل الضغط مباشرة إلى فقاعة الهواء المحبوسة داخل الشفاطة. لأن الهواء غاز يمكن ضغطه، فإن الفقاعة تنكمش ويصغر حجمها، ويدخل الماء مكانها إلى داخل الشفاطة. عندما يدخل المزيد من الماء، يزداد وزن "الغواص" الصغير، وتصبح كثافته أكبر من كثافة الماء المحيط به، فيغوص فورًا إلى الأسفل! وعندما نخفف الضغط عن الزجاجة، ينخفض الضغط داخلها، فتتمدد فقاعة الهواء من جديد، وتدفع الماء إلى الخارج، ويصبح المشبك خفيفًا بما يكفي ليعود ويطفو إلى الأعلى.

جميع المواد من حولنا تتكوّن من ذرّات، وداخل كل ذرّة توجد جسيمات صغيرة جدًا تُسمّى إلكترونات (تحمل شحنة سالبة). عندما نفرك البالون بقطعة قماش، يحدث احتكاك. هذا الاحتكاك "ينتزع" بعض الإلكترونات من القماش وينقلها إلى البالون. نتيجة لذلك يختلّ توازن البالون ويصبح مشحونًا بشحنة كهربائية سالبة قوية، لأنه يجمع فائضًا من الإلكترونات. تُسمّى هذه الظاهرة، حيث تتراكم الشحنة الكهربائية وتبقى في مكان واحد، الكهرباء الساكنة. أشكال الورق الموجودة على الطاولة تكون متعادلة كهربائيًا (أي يوجد توازن بين الشحنات الموجبة والسالبة). ومن القوانين الأساسية في الفيزياء أن الشحنات المتعاكسة تتجاذب. عندما يقترب البالون المشحون من الورق، فإن مجاله الكهربائي يجذب الشحنات الموجبة داخل الورق نحوه. لكي ترتفع الأشكال فعلًا، يجب أن تكون قوة التجاذب الكهربائي أقوى من قوة الجاذبية الأرضية التي تسحبها إلى الأسفل. لهذا نفصل طبقات ورق المناديل، كي تصبح الأشكال خفيفة جدًا. وبما أن وزنها ضئيل للغاية، تستطيع قوة الكهرباء الساكنة بسهولة أن "تتغلّب" على الجاذبية، فترتفع الأشكال وتبدو وكأنها ترقص في الهواء مع حركة البالون. أما تثبيت الأرجل على الطاولة، فيمنعها من الطيران والالتصاق بالبالون بالكامل، ويجعلها تبقى في مكانها وتتحرّك كأنها ترقص.

لما حطّينا الميّ السخنة فوق الميّ الباردة – ما اختلطوا تقريبًا! بس لما بدّلنا – يعني، الميّ الباردة فوق، والسخنة تحت – كل إشي اختلط بسرعة. ليش؟ السبب هو الفرق بالكثافة بين الميّ الباردة والميّ السخنة. الميّ الباردة جزيئاتها قريبة من بعض ومرتّبة أكتر، والكثافة تاعتها أعلى. بس لما الميّ بتسخن، الجزيئات بتتحرّك أكثر، بتبعد عن بعض، والكثافة بتقلّ. وعشان هيك – لما الميّ الكثيفة (الباردة) تحت، والميّ الخفيفة (السخنة) فوق – بيضلّوا بمكانهم، وما بيصير خلط كبير. بس لما نحط العكس – الميّ الخفيفة تحت، والثقيلة فوق – الميّ بتتحرك وتتداخل، لحد ما تصير نفس الحرارة... ونفس اللون كمان!

هاي التجربة بتتعلّق باشي اسمه "توتر السطح" – يعني كيف سطح الميّ بتصرف بطريقة مختلفة عن اللي جوّاها. الجزيئات اللي بتكوّن الميّ بتحب تظل ممسكة ببعض، أكتر من إنها تمسك بالهواء اللي حواليها، وعلشان هيك بيتكوّن على السطح زي غشاء خفيف – زي بالونة مشدودة. الصابون بييجي و"بضعّف" الرابط بين الجزيئات، وبخلي الميّ تكون مرنة أكثر. الفقاعة اللي منشوفها هي بالحقيقة زي ساندويش رقيق: طبقة صابون، طبقة ميّ، وكمان طبقة صابون – وجواها في هواء. ولما مننفخ ميّة مع صابون من خلال جراب (كالس)، اللي فيه قماش كثيف، منطلّع فقاعات هوا صغيرة صغيرة، وهاي الفقاعات بتغلفها طبقات الصابون والميّ، وبتمسك ببعض – وبتصير بشكل أنبوب أو أفعى من الفقاعات.

في هاي التجربة تعلمنا عن شغلتين مهمّات لما بنتعامل مع سوائل: أول إشي، تعرّفنا على الكثافة – يعني قديش السائل "ثقيل" بالنسبة لحجمه. كل ما كانت الكثافة أعلى، السائل بيكون أنزل – والعكس. يعني، إذا أخدنا سوائل بكثافات مختلفة، رح "يرتبوا حالهم" بطبقات: الأثقل بينزل لتحت، واللي أخف بيطلع لفوق. زي ما الخشب يطفو ع الميّ – لأنه أخف منها. ثاني شي، شفنا الذوبان بالماء – يعني، هل المادة تمزج مع الميّ (زي الصابون) أو بتضل مفصولة عنها (زي الزيت). الزيت ما بحب الميّ – بنسميه "هيدروفوبي"، وعشان هيك حتى لو خضّيناهم مع بعض، دايمًا رح يرجعوا ينفصلوا، والزيت يطفو فوق لأنه كثافته أقل. أما الصابون والكحول، فهم "هيدروفيلين" – يعني بيحبوا الميّ ويقدروا يذوبوا فيها. ولهيك، ممكن نخلط الميّ، الكحول، والصابون ليصيروا طبقة وحدة.

في التجربة اللي شفناها بالفيديو، تعرّفنا على ظاهرة اسمها "توتر السطح" – وهي طريقة مميّزة بتتصرف فيها ميّة (وأيّ سائل تاني) ع سطحها، مختلفة عن تصرفها من جوّا. سطح الميّ بيكون وكأنه عليه غشاء خفيف – زيّ بلّونة مشدودة – وهذا الغشاء ناتج من الروابط القويّة بين جزيئات الميّ. جزيئات الميّ بتحب تلزق ببعض أكتر من إنها تلزق بالهواء أو بأيّ مادة تانية حواليها، وهيك بتتكوّن قوة اسمها "توتر السطح". عشان هيك، البيت اللي بالفيديو ما عمّو يطفو، إنما "قاعد" على سطح الميّ، زي كأنّه على بلّونة متمددة. هنا يدخل دور الصابون! الصابون بعرف "يفكّك" الروابط بين جزيئات الميّ، ويمتدّ ع سطحها. لما حطّينا نقطة صابون بالخُطّ (الشق) الموجود في البيت، الصابون ضعّف توتر السطح بمكان واحد – وكأنه فجّرنا البلّونة من نقطة معيّنة – واندفع باتجاه واحد، و بهالطريقة دفع البيت لقدّام ع سطح الميّ.

من خلال هذه التجربة، قدرنا نتعرّف على ظاهرة اسمها "توتر السطح". يعني، سطح الميّ بتصرف بطريقة مختلفة عن الميّ اللي من جوّا – وبيصير عليه زي غشاء خفيف، وكأنّه في طبقة رقيقة بتحافظ على شكل الميّ. هالغشاء بيتكوّن لأن جزيئات الميّ بتمسك ببعضها بقوة، أكتر من تمسّكها بالهواء اللي حواليها. فبيضلّوا قريبين من بعض، وبيشكلوا "توتر" على السطح. لما نقطّر ميّ على عملة، منشوف كيف القطرات تتراكم وبصير في قُبّة صغيرة من الميّ، وكأنها قاعدة "تتوازن". لكن مع الوقت، ومع كل نقطة زيادة، بيزيد الوزن – وبيجي لحظة اللي فيها الوزن بغلب القوة اللي ماسكة الجزيئات مع بعض – وبس تنكسر هاي التوازن، بتنفرط القبة وبتنسكب الميّ.