امروزه با توجه به پیشرفت چشمگیری که در صنعت الکترونیک و کد نویسی به وجود آمده است، کم‌تر کسی را می‌بینیم که وسایل اندازه گیری خاصی استفاده کند. تمامی گوشی‌ها و سیستم‌عامل‌ها، اندازه گیری و حتی پیدا کردن جهت را هم برای ما ممکن کرده‌اند. یکی از وسایلی که دیگر تقریبا به خاطره‌ها پیوسته است، قطب‌نما می‌باشد. وسیله‌ای که در زمان‌های گذشته، شاید از پرکاربردترین وسیله‌ها برای بشر بوده است. همه ما در گوشی‌هایمان قطب‌نما داریم. اما چند سوال مطرح است. قطب‌نما چگونه ساخته می‌شود؟ از چه علمی بهره می‌گیرد؟ آیا می‌توان قطب‌نمای خانگی ساخت؟ پاسخ این سوالات را در این مقاله بخوانید.
تاریخچه قطب‌نما
وقتی می‌خواهیم یک وسیله‌ای را بسازیم که این همه کاربردی و درجه یک بود است، حیف است که تاریخچه‌اش را مطالعه نکنیم.
قطب‌نما، در حدود بیش از ۲۰۰۰ سال پیش اختراع شد. آن قطب‌نماها از جنس سنگ آهن بودند. در کشور چین ساخته می‌شدند. در گذشته، قطب‌نما، “ماهی اشاره‌گر جنوبی” نامیده می‌شد. با توجه ظاهر قطب‌نماهای قدیمی منطقی به نظر می‌رسد. این وسیله بعدها برای ناوبری مورد استفاده قرار گرفت و به وسیله‌ای پرکاربرد برای همه مردم تبدیل شد. قطب‌نما بعدا از سوزن‌های آهنی ساخته شد. با ضربه زدن به سنگ آهن، خاصیت مغناطیسی به آن می‌دادند.
سوزن‌ها و قطب‌نماهای مغناطیسی شده اولین بار در اروپای قرون وسطایی توسط الکساندر نکام، خداشناس انگلیسی (۱۱۵۷-۱۱۲۷ بعد از میلاد) توصیف شدند. اولین استفاده از قطب‌نما در اروپای غربی و جهان اسلام در حدود سال ۱۱۹۰ ثبت شد. در حدود سال ۱۳۰۰، نوعی قطب‌نمای جدید که به آن قطب‌نمای خشک می‌گفتند معرفی شد. در اوایل قرن ۲۰، نوعی جدید از قطب‌نما معرفی شد که از مایع استفاده می‌کرد و جایگزین قطب‌نماهای قدیمی‌تر شد.
و اما در ادامه، قرار است که خودمان هم قطب‌نمای خانگی درست کنیم. همراه ما باشید که یک آزمایش بسیار جذاب در پیش است که جذابیت‌های دیگری از علم فیزیک را به رخ علوم مختلف می‌کشد!
آموزش ساختن قطب‌نمای خانگی
حالا وقت آزمایش است!
وسایل مورد نیاز: سوزن خیاطی (سوزن‌های نسبتا بزرگ تهیه کنید تا برای همه افراد مناسب باشد) – آهنربا (هرچه قوی‌تر باشد بهتر است) – چوب پنبه – یک کاسه با اندازه متوسط یا بزرگ – آب – انبردست
توجه: این فعالیت را با هیچ کودکی انجام ندهید که چیزهای مختلف و کوچک را در دهان خود قرار می‌دهد. بلعیدن آهن ربا بسیار خطرناک است. سوزن‌ها نیز تیز هستند. اطمینان حاصل کنید که اگر کودکی هم در محدوده آزمایش قرار دارد، تحت نظارت بزرگسالان است. حتی خود بزرگسالان هم حواسشان را جمع کنند.
مرحله اول ساختن قطب‌نمای خانگی
در اولین مرحله از ساختن قطب‌نمای خانگی که تقریبا مهم‌ترین مرحله هم می‌باشد، سوزن خود و آهنربا را بردارید. با استفاده از آهنربا، طول سوزن را ۵۰ بار از بالا به پایین مالش دهید. نکته مهم این است که مالش شما نباید رفت و برگشتی باشد. باید یک بار بکشید و رها کنید. هی بکشید و رها کنید. همین کار را ۵۰ بار انجام دهید. اگر از آهنربای ضعیف‌تری استفاده میکنید، ممکن است لازم باشد این کار را بیش از ۵۰ بار انجام دهید. اما برای اکثر آهنرباهای با کیفیت خوب، ۵۰ بار باید تقریبا مناسب باشد.
نکته: به سمتی از آهنربا و سوزن که مالش داده‌اید دقت کنید و بعد به سراغ مرحله دوم بروید.
مرحله دوم
این مرحله هم به میزان مرحله قبل اهمیت دارد. در مرحله دوم از ساختن قطب‌نمای خانگی، سوزن را بچرخانید. سمت دیگر را در دست بگیرید (سمتی که مالش نداده‌اید). سپس آهنربا را هم بچرخانید و از سمت دیگر آن استفاده کنید. حالا این سمت از سوزن را با استفاده از آهنربا، دقیقا عین مرحله قبل، مالش دهید.
مرحله سوم ساختن قطب‌نمای خانگی
چوب پنبه را برش دهید تا ضخامت آن در حدود ۱ تا ۲ سانتی‌متر باشد. حالا باید سوزن با دقت بسیار بسیار زیاد، وارد چوب پنبه کنید. برای این کار، بهتر است که از یک شخص بزرگ‌تر کمک بگیرید و از انبردست استفاده کنید تا همه چیز کاملا دقیق و درست انجام شود. توجه شود که سوزن دقیقا در وسط چوب پنبه باشد.
مرحله چهارم
کاسه خود را بردارید و آن را با چند اینچ آب پر کنید. چوب پنبه و سوزن خود را در آب قرار دهید و نحوه حرکت آن را ببینید. طبیعتا باید خود را طوری تنظیم کند که به سمت شمال باشد. ساختن قطب‌نمای خانگی ما همین جا به پایان رسید. اما قسمت‌های بعد را هم اصلا از دست ندهید!
یک کار جالب که می‌توانید انجام دهید
یک قطب‌نمای دیگر هم عین مدل قبلی بسازید و آن را به همان کاسه آب اضافه کنید. چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر آهنربا را به آب نزدیک کنید چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر قطب‌نما را بچرخانید چه اتفاقی می‌افتد؟ پاسخ تمامی این سوالات را خودتان می‌توانید مشاهده کنید.
قطب‌نمای خانگی چگونه کار می‌کند؟
هرگاه دو آهنربا به هم نزدیک شوند، مغناطیس را می‌توان در عمل مشاهده کرد. آهنربا دارای دو سر مثبت و منفی است و از یک قانون بسیار بسیار کلیدی و مهم بهره می‌برد. این قانون بیان می‌کند که بار مثبت و منفی همدیگر را جذب میکنند و دو بار هم‌نام (مثبت و مثبت یا منفی و منفی) همدیگر را می‌رانند.
تقریبا ۱۰۰۰ سال است که مردم از مغناطیس برای کمک به حرکت در جهان استفاده میکنند. مغناطیس می‌تواند به مردم در حرکت کمک کند زیرا زمین میدان مغناطیسی خاص خود را دارد. همه قطب‌نماها (از جمله قطب‌نمای خانگی خومان) از یک میله یا سوزن مغناطیسی کوچک استفاده میکنند که جهت خاصی (شمالی یا جنوبی) را بر اساس واکنش مغناطیسی زمین نشان می‌دهد.
وقتی آهنربا را به سوزن خیاطی مالیدیم، در حقیقت سوزن را مغناطیسی کردیم. این بدان معناست که یک آهنربای ضعیف و موقتی ساخته می‌شود. از آنجا که آهنرباها با یکدیگر تعامل دارند، چه جذب کنند و چه دفع کنند، سوزن مغناطیسی می‌تواند با میدان مغناطیسی زمین تعامل داشته باشد. ما از کاسه آب استفاده می‌کنیم زیرا میدان مغناطیسی زمین نسبتا ضعیف است. آب اجازه می‌دهد تا دو قطب‌نمای خانگی ما آزادانه روی آب شناور شوند. همچنین به سوزن مغناطیسی شده اجازه می‌دهد تا آزادانه به میدان مغناطیسی زمین واکنش نشان دهد. باعث می‌شود شمال و جنوب همسو شوند. اگر از نزدیک تماشا کرده‌اید، همان سر سوزن همیشه باید به سمت شمال باشد.
قطب‌نمای خانگی را دوست داشتید؟
این آزمایش خیلی ساده است و احتمالا خودتان هم متوجه شده‌اید. اما ساختن یک قطب‌نمای خانگی واقعا لذت‌بخش و آموزنده است. اگر تمامی مراحل بالا را ریز به ریز انجام دهید، بدون هیچ مشکلی می‌توانید قطب‌نمای خودتان را بسازید. امیدواریم از مقاله لذت برده باشید.
نویسنده: عجیب تو جیب
هرگونه کپی برداری از محتوا تنها با ذکر نام “عجیب تو جیب” و “درج لینک دقیق محتوا” در سایت مجاز است و در غیر این صورت و مشاهده آن پیگرد قانونی دارد.
