كانت ((جريس)) – بحكم شباب قلبها- تحب الشباب؛ ((لأن أذهانهم متفتحة تتقبل الأفكار الجديدة))، وما كانت المؤسسة بعقلها المغلق لتروق لها.
ومع أنها كانت تحمل رتبة العميد، لكنها لم تكن تقليدية بأي حال، ورغم كبر سنها، فقد كان بصرها موجها إلى المستقبل لا إلى الماضي. كانت تضع في مكتبها ساعة تدور إلى الخلف.
وبينما كان أحد رجال المؤسسة يقول لها: ((هكذا سارت الأمور دائما))، كانت تشير إلى هذه الساعة لتذكر الجميع بأن هناك أكثر من طريقة للتصدي لمشكلة ما بغير الطريق التقليدى.
ودائما ما تلفت ((جريس)) انتباه الحضور في بداية أحاديثها ومحاضراتها، وذلك بارتدائها قبعة البحرية الشهيرة، والتي كانت تسبب لها بعض المواقف المضحكة عادة.
فقد كان البعض – في المطارات، وقاعات الفنادق، والمطاعم- يعتقدون بأن هذه السيدة العجوز ذات الزي الموحد، ما هي الا ضابطة أمن، أو ما شابه ذلك.
وذات يوم قال لها أحد ضباط الجمارك: ((إذا كنت تعملين حقا في البحرية، فإنك لا بد وأن تكوني الأكبر سنا على الإطلاق هناك!!)). وبهذه المقولة كانت دائما ما تخلع قبعتها ثم تبدأ في المحاضرة.
وهناك إقبال شديد على السيدة ((جريس هوبر)) كمحاضرة، ومتحدثة جيدة في جميع أنحاء الولايات المتحدة الأمريكية، حيث تلقي في العام الواحد نحو 200 محاضرة، ويتم حجزها بنحو ستة شهور مقدما.
هكذا كانت حياة السيدة ((جريس هوبر)) حافلة بالإنجازات حتى سبتمبر عام 1986، حين تقاعدت وهي في الثمانين من عمرها!
ولسنا في حاجة إلى القول بأن ((جريس هوبر)) قد تلقت الكثير من التكريم والجوائز ودرجات الدكتوراه الفخرية، التي بلغت في مجموعها نحو السبعين.
ولا يسعني سوى إخبارك عن واحدة منها: ففي عام 1969، تم منح ((جريس)) لقب ((رجل العام))!!، وكانت هذه أول مناسبة يتم فيها منح هذا اللقب بواسطةالجمعية الأمريكية لإدارة معالجة البيانات، التي تمنح جوائزها لشخص يعمل في مجال علوم الكمبيوتر.
وفي عام 1985، توجت ((جريس هوبر)) بتاج آخر كأقدم ضابطة في خدمة البحرية الأمريكية – بترقيتها إلى رتبة عميد بحرى.
وعلى الرغم من أمجادها العديدة، فإن هذه السيدة العجوز لم تفقد فطرتها السليمة، وسرعة البديهة، وروح الدعابة، وحب التنظيم والترتيب.
وكانت نصيحتها للشباب: ((استمروا، لا تتوقفوا، اعملوا؛ ولا تسألوا!! فمن الأيسر كثيرا أن تعتذر عن أن تطلب تصريحا بالموافقة، فلا وقت للانتظار!!))
ومثلما يقول ضباط البحرية المجتهدون، كثيرا ما تكرر ((جريس)) نفس الحكمة والمثل: ((إن بقاء السفينة في الميناء يكفل لها السلامة والأمان، ولكن ليس من أجل هذا صنعت السفن!!)).
تحتل ((جريس هوبر Grace Hopper)) مكان الفخار بين مخترعي لغات البرمجة المشهورين.
وظلت هذه الأمريكية الخارقة للعادة حتى وفاتها في السادسة والثمانين تمثل أسطورة غير عادية في موطنها
وقد بدأت أسطورة ((جريس المدهشة))، كما يحلو لبني جلدتها أن يدعوها، تأخذ شكلا في أثناء الحرب العالمية الثانية، فبعد حصولها على شهادة الدكتوراة في الرياضيات من جامعة يل «Yale» وذلك في عام 1934
وبعد عشر سنوات من المحاضرات الجامعية، قررت جريس ذات السبعة والثلاثين عاما المشاركة في المجهود الحربي، وذلك بالانضمام إلى احتياطي البحرية الأمريكية، ومنحت رتبة نقيب.
وألحقت بمكتب مشروع الكمبيوتر للمعدات الحربية، وبعدئذ حدد لها موقع آخر في سردات جامعة هارفارد المتميزة في بوسطن.
وهناك قابلت الضابطة ((جريس هوبر))، حبها الأول، الحب الذي كان مقدرا له أن يحول حياتها، حيث وقعت في حب مركب يبلغ ارتفاعه 260سم، وعرضه 16م وطوله 2 م، ويزن 5 طن.
كان حبا من أول نظرة بالنسبة لهذه الشابة، برتبة نقيب بحري. وبعد أشهر قليلة فقط انفصلت ((جريس)) عن زوجها.
فكان مجرد ذكر الاسم ((Mark)) أمام ((جريس)) يمثل إغراء ضخما لا يمكن مقاومتة.
ومع أن وزن ((جريس)) كان يبلغ 48 كجم فقط (وزن الريشة)، بدلا من الحد الأدنى المفروض لدخول البحرية (64 كجم)، إلا أنها تمكنت بقوة إرادتها من إثبات وجودها، والتغلب على تلك العقبة.
وعلى الرغم من أن ((جريس)) كانت تدعى قبل زواجها ((موراي))، إلا أنها ما زالت تدعى باسم زوجها السابق، ((هوبر)).
وقد ولدت ((جريس موراي هوبر)) في مدينة نيويورك، في التاسع من ديسمبر عام 1906، حيث كانت الأخت الكبرى لثلاثة أطفال.
وكان والدها يعمل سمسارا للتأمين. وكان جدها يعمل مهندسا مدنيا، وجدها الآخر كان يشغل منصب عميد بحري أثناء الحرب الأهلية الأمريكية.
ولكن على عكس جدها، ظلت الضابطة البحرية ((جريس هوبر)) ساكنة للبر، ولم تطأ قدماها البحر طوال مدة خدمتها.
كان مركبها هو حاسبها الإليكترونى، وعملها الدائم، الذي تمثل في معركة قاسية من أجل ابتكار اختراعات جديدة، وتطوير معادلات جديدة، وصياغة لغات جديدة.
ومن وجهة نظر ((جريس))، فإن فجر عصر الكمبيوتر قد بزغ مع مقدم أول كمبيوتر إليكتروني ميكانيكي في العالم ((Mark I))، والذي قامت بالعمل عليه في عام 1944.
حيث كانت تستخدمه البحرية الأمريكية، وكان حجمه يماثل حجم سفينة حربية. ثم عملت ((جريس)) فيما بعد على جهاز ((Mark II))، هو وحش آخر، تم بناؤه في عام 1947.
حيث كان القليل من الناس هم الذين اعتادوا على هذا العملاق الضخم، وتخيلوا المستقبل الخرافي الذي ينتظر تكنولوجيا المعلومات، وتطبيقاتها في مختلف نواحي الحياة المعاصرة.
وفي عام 1949، تركت الدكتوره ((جريس هوبر)) جامعة هارفارد والبحرية الأمريكية – بصفة مؤقته على الأقل- وشغلت منصبا في شركة «Eckert and Mauchly»، وهي من أكبر الشركات المنتجة للآلات الحاسبة الإلكترونية، والتي طورت بعد ذلك وأنتجت في عام 1945، جهاز «ENIAC»، وهو الجيل الأول من الحاسبات الإلكترونية.
ويرجع الفضل إلى علم الإليكترونيات في إدخال السرعة في عالم الكمبيوتر. فعندما انضمت ((جريس هوبر)) إلى فريق عمل شركة «Eckert and Mauchly»، كانت الشركة تضع اللمسات النهائية لجهاز كمبيوتر ثورى جديد أطلق عليه اسم «UNIVACI».
وكان هذا الجهاز ضخما بدرجة كبيرة، إلا أن ذاكرته كانت معقدة ومتطورة، لدرجة تمكنها من استقبال وتخزين واستدعاء كميات هائلة من البيانات مختلفة الأنواع.
ومع قدوم هذا الجهاز، انحدر الكمبيوتر إلى المستويات الأولمبية المتميزة القليلة. ولكونه قد أثبت وجوده في عالم الإدارة الصناعية، فقد تم تصنيع نماذج قليلة من هذا الجهاز الجديد على المستوى التجارى.
وكانت ((جريس Grace)) محظوظة باسمها الذي يناسبها تماما، والذي يعني بالإنجليزية ((نعمة إلهية)).
وبهذه النعمة الإلهية، كانت دائما تصل إلى المكان المناسب في الوقت المناسب؛ إلى أراضٍ بكر يمكن للمرء فيها أن ينشر مبتكرات جديدة، ويكون المستقبل فيها ورديا، حتى بالنسبة للنساء!
وهكذا، كانت ((آدا)) غير معترف بها بما هي جديرة به في فترة حياتها.
فلم يتم اكتشافها إلا بعد قرن من الزمان، في عصر الكمبيوتر. وذلك عندما بدأ الناس يستكشفون الماضي من أجل الوقوف على معرفة الرواد الأوائل في مجال معالجة المعلومات. ومن ثم ظهر على السطح اسم ((آدا)) في أحد الأيام من عام 1979.
وهذا ما حدث. في عام 1977 قامت وزارة الدفاع الأمريكية بنشر دعوة لمناقصة عالمية لابتداع لغة كمبيوترية جديدة، لتحل محل المئات من لغات البرمجة التي تستخدمها القوات البرية، والبحرية، والجوية للجيش الأمريكي.
وباختصار، فإن المطلوب لغة برمجة رفيعة المستوى، مصممة لتصبح لغة عالمية قياسية – لغة لا تستخدم في جميع مجالات البرمجة فحسب في الأعمال والتجارة، والعلوم. .. الخ- لكن تستطيع أن تضع مقاييس جديدة واضحة للاعتماد عليها.
ولضمان نزاهة المنافسة بالكامل، حدد لكل فريق من الفرق الأربعة التي وصلت إلى التصفية النهائية لون خاص كل حسب لغة البرمجة التي تقدم بها.
وأخيرا، وقع اختيار وزارة الدفاع الأمريكية على كلمة ((أخضر)). وكانت هذه الكلمة تشير إلى لغة قد تم تطويرها في شركة أمريكية تدعى «Cii Honeywill Bull» في فرنسا، بواسطة فريق تحت قيادة رجل فرنسي هو «Jean Ichbiah»
وكان لا بد من إيجاد اسم لهذه اللغة الجديدة، فما كان من أحد أعضاء البنتاجون إلا أن تذكر فجأة المرأة الشابة التي كانت منذ سنوات كثيرة سابقة أول مبرمجة في التاريخ، وكان اسمها ((آدا)).
وهكذا يتضح كيف أصبحت ((آدا)) لغة للبرمجة. حيث توجد لها تطبيقات عديدة في وقتنا الحالي في مجالات التكنولوجيا المتقدمة، وبالطبع في المجالات العسكرية.
فلم تحلم تلك الشابة ابنة القرن التاسع عشر العالمية في الرياضيات، أنه سوف يأتي اليوم، وبعد قرن من الزمان، ليصبح اسمها أحد الرموز العسكرية القياسية.
وبشكل أكثر تحديدا ودقة نعنى الرمز.. «MIL-STD-1815» فالرقم 1815 لم يتم اختياره بالصدفة، فهو العام الذي ولدت فيه السيدة ((آدا لفلاس)).
ويعد هذا تكريما عظيما لها بعد وفاتها، تكريما لشخصية لم تتمكن إلا من كتابة اسمها وبالأحرف الأولى فقط، تكريما لا يقل قيمة وشرفا عن الذي تم منحه للفيلسوف وعالم الرياضيات الفرنسي البارز ((باسكال Pascal)) و ((باسكال))، مثل ((آدا))، هو أحد لغات البرمجة الرئيسية المستخدمة اليوم.
و((باسكال)) و ((آدا)) اسمان لاثنين من الرواد الأوائل، من الشباب العباقرة في الرياضيات اللّذين عذبهما المرض، واللَّذين كرمهما التاريخ.
فإن ((بليز باسكال)) (1623-1662) كان يبلغ الثانية والعشرين من عمره وحسب عندا اخترع آلته الرقمية، وهي عبارة عن آلة حاسبة لتنفيذ عمليات الجمع والطرح, كما قامت «آدا» بصياغة أول برامج كمبيوتر في العالم عندما كانت في الثامنة والعشرين من عمرها.
وكل الأسماء الخمسة عشر للغات البرمجة الرئيسية تقريبا، هي اختصارات تضم الأحرف الأولى من الأسماء الأصلية لهذه اللغات.
وأفضل مثالين على ذلك أن : لغة ((بيسك BASIC)) اسمها الأصلي «Beginner’s All Purpose Symbolic Instruction Code» ولغة ((فورتران Fortran)) اسمها الأصلي «Formula Translator» .
ولهذا، فإنه، لسوء الحظ، كثيرا ما يحدث اختلاط وسوء فهم، حتى بين المتخصصين، فيعتقدون أن ((Ada)) هو اختصار لاسم أصلي كما شرحنا سابقا. والقليلون فقط هم الذين يربطون بين ((آدا)) (لغة الكمبيوتر)، و((آدا)) المخترعة.
وقد قابلت ((آدا)) ((بابج)) لأول مرة في عام 1833، عندما كان يحاول بناء ((آلة حساب الفرق)).
وعلى الرغم من أنها كانت في الثامنة عشرة، إلا أنها كانت مغرمة ومنبهرة بأعمال عالم الرياضيات ((بابج)).
ومنذ ذلك الوقت، تابعت ((آدا)) تطور ((آلة التحليل)) الجديدة، عاما بعد عام، ومرحلة بعد مرحلة.
وكان عام 1843 هو الموعد. ففي ذلك العام ، قامت ((آدا)) بنشر بعض الصفحات المدهشة الأكثر تفصيلا ودقة حول موضوع ((آلة بابج التحليلية)).
فكانت البداية هي ترجمة من الفرنسية إلى الإنجليزية لمقالة طويلة ومهمة، كتبها الإيطالي L.F. Menabrea تتناول الآلة الشهيرة.
ولكن هذه الوثيقة قد برزت أهميتها نتيجة لما أضافته ((آدا)) من شرح وتعليقات في مبادرتها الأولى لتناول الموضوع والتي فاقت ما كتبه Menabrea في مقالته من صفحات. وقد كتبت ((آدا)) تعليقاتها بأسلوب غاية في الوضوح.
ونقتبس هنا بعض ما قالته : ((إن آلة التحليل لا تتطلب منك أي مجهود حيث يمكننا أن نحصل منها على ما نريد بإصدار الأمر لها بالتنفيذ.
ويمكنها متابعة التحليل دون الحاجة إلى أي علاقات أو حقائق تحليلية. ..)) ولم يظهر اسم السيدة ((أوغستا آدا لفلاس)) على صفحة العنوان لمقالة Menebrea وكان الذكر الوحيد لها ولعملها الخارق مجرد تعليق بسيط : ((مع تعليق من المترجم))…
كما لم يذكر اسم كاتب هذه التعليقات في صدر كل فصل، كما هي العادة في الكتابات العلمية ؛ وكان الدليل الوحيد لوجود ((آدا)) هو الحروف الأولى من اسمها – Augusta Ada Lovelace – (A.A.L) في نهاية التعليق.
وفي أيامنا هذه قد يكون إخفاء الكاتب لشخصيته نوعا من الحذر، أما في تلك الأيام، فقد كان ذلك إشارة تتسم بالجرأة، فما كان بوسع فتاة من عائلة أرستقراطية انجليزية أن توقع على عملها مهما كان الثمن، . ..
فهذا أمر غير جائز، إنه عيب. ودعنا نقول بأن ((آدا)) لم تكن لتتخطى هذه القواعد وتوقع بأحرف اسمها الأولى، لولا تشجيع زوجها المحب على أن تفعل ذلك.
لقد حصلت على هذه المعلومات من خطاب أرسلته ((آدا)) إلى ((بابج)) بتاريخ 4 يوليو 1843، اكتشفته خلال زيارتي للمكتبة البريطانية في لندن.
وفي سيرته الذاتية، كتب ((تشارلز بابج)) مادحا الذكاء البارز لـ ((آدا)) قائلا: ((لقد تطرقت ((آدا)) تماما إلى أصعب الأسئلة وأكثرها تجريدا فيما يتعلق بهذا الموضوع.
فهذان الموضوعان، (مقالة Menabrea وتعليقات ((آدا)) عليها) قد مهدا الطريق لمن يستطيع الفهم، وقدما درسا توضيحيا كاملا، لدرجة أنه أصبح بالإمكان الآن تنفيذ التطورات الكاملة وعمليات التحليل بواسطة الآلة)).
فلم تكن ملحوظات ((آدا)) وتعليقاتها مجرد وصف لوظائف وبرمجة آلة التحليل، بل تعدت ذلك إلى أكثر من كونها وصفا أو تحليلا بسيطا.
فلم يكن عملها إلا عملا أصيلا وإبداعا علميا جديدا تماما، ولكن كما هي الحال دائما فإن أفكارها كانت سابقة للأوان، ولم يلحظ أحد أن هذه الملحوظات الموقعة باسمها الغامض (A.A.L) كانت تخفي بين طياتها معادلة رياضية بالغة الأهمية، حيث يطلق على هذه المعادلات في أيامنا هذه ((برامج كمبيوتر)).
فالمعادلات التي وصفتها ((آدا))، والتي صممت خصيصا من أجل ((آلة بابج التحليلية)) جعلت من الممكن تنفيذ العمليات الحسابية المتقدمة للغاية بطريقة آلية، حيث أمكن للخبراء المحدثين ترجمة تلك المعادلات إلى مصطلحات حديثة بدون أدنى صعوبة.
وبالطبع، فإن هذه المعادلات لم يتم استخدامها على الإطلاق، لأن السبب ببساطة، أنه لم يتم صنع الآلة نفسها. ومع ذلك، فإنها ما زالت موجودة (أي المعادلات)، كدليل لا يقبل الجدل على عبقرية هذه السيدة البالغة من العمر 30 عاما، والتي لا تحمل أي درجة علمية في الرياضيات. وزد على ذلك، أنها كانت مريضة بدرجة خطيرة.
وبالإضافة إلى ما تقدم، فإن ((آدا)) لم تقم بتطوير برامج من أجل أول حاسبة رقمية في التاريخ فحسب، لكنها قامت أيضا بتصور حاسبات أوتوماتيكية من نوع آخر للكمبيوتر وبرامجه.
فالموسيقيون في الوقت الحالي، لا بد أن يتذكروا هذه السيدة التي كانت أول من تخيل نظم الألحان بواسطة الكمبيوتر.
آدا، آ-د-ا (ada). ماذا يعني هذا الاسم؟ هل هو اسم فتاة؟ نعم بالطبع. ولكن آدا قبل كل شيء هو اسم واحدة من أهم وأحدث لغات برمجة الكمبيوتر ولهذا فإن هذا الاسم يحمل حكاية جديرة بالرواية!
ذات يوم قرر ((اللورد بيرون Lord Byron)) (1788-1824) الشاعر الإنجليزي الشهير أن يبحر من بلده إلى الأبد.
وكانت قد ولدت له طفلة في العاشر من ديسمبر عام 1815 أطلق عليها اسم ((آدا Ada))، وهو اسم يندر أن يطلق على طفلة مسيحية، لأنه في الأصل اسم عائلة انجليزية ارستقراطية كانت تعيش في عصر الملك ((جون John))، في القرن الثالث عشر.
ولم تكن ((آدا)) قد بلغت من العمر سوى خمسة شهور عندما تركها والدها ورحل دون رجعة، ولكنها لم تغب عن باله لحظة. ففي أول عيد ميلاد لها أرسل إليها قصيدة من وراء البحار:
هل وجهك يشبه وجه أمك يا طفلتي الجميلة؟
آدا! وحيدة بيتي وقلبي.
ففي آخر مرة رأيت فيها عينيك الفتيتين الزرقاوين ابتسمتا،
ثم افترقنا، لا كفراقنا الآن، ولكن على أمل اللقاء.
وربما كان بيرون ذا عبقرية شاعرية، إلا أنه كان زوجا كريها. فبعد مولد ((آدا)) بوقت قصير، طلبت زوجته الانفصال عنه.
والجدير بالذكر هنا أنه على الرغم من سمعة هذا الشاعر عن عشقه للنساء، إلا أنه لم يكن يقدر بصفة خاصة ذكاء المرأة، فكان يكيل السخرية لزوجته، وسماها المغرورة.
وقد درست زوجته السيدة ((بيرون)) الجبر، والهندسة، وحتى الفلك. وهذا أمر نادر وشاذ بالنسبة لامرأة من مجتمع راق في مثل ذاك الوقت.
وكان في وسع ((آدا)) أن تقنع بمصيرها في أن تغدو امرأة جميلة، مثقفة، وذكية. وعندما بلغت من العمر 11 عاما، رحلت مع أمها في جولة استغرقت عامين لزيارة القارة الأوروبية، وفي طريق عودتها إلى أرض الوطن داهمها مرض الحصبة، وشلت قدماها.
وربما كان ينبغي لها أن تستسلم لليأس، ولكن ((آدا)) ذات الثلاثة عشر عاما كانت صلبة قوية، ناضلت وكافحت بكل قوتها حتى استطاعت المشي مرة أخرى. وهي في الثالثة عشر.
وفي أثناء فترة نقاهتها كان فضولها ونهمها للعلم بدون حدود، وقد دفعها ذلك لدراسة الفلك وما وراء الطبيعة.
وعندما بلغت التاسعة عشرة، قررت ((آدا)) أن مستقبلها قد أصبح في دراسة الرياضيات، ومن ثم واظبت على دراسة هذا العلم عدة ساعات يوميا.
وكانت ((آدا)) قد ورثت اهتمامها بالعلوم والرياضيات من أمها، التي شجعتها على ذلك، وقامت بتقديمها لصفوة المفكرين في تلك الأيام.
كذلك لم يضع ((لورد لفلاس Lord Lovlace)) زوج ((آدا)) ووالد أطفالها الثلاثة أي عقبة أمامها أو أمام دراساتها المحببة، بل على العكس من ذلك، كان يبذل قصارى جهده من أجل تشجيع زوجته الموهوبة.
لقد ولدت ((آدا)) عبقرية الرياضيات قبل الأوان، في القرن التاسع عشر، وهو قرن كبتت فيه المرأة. لقد ولدت بالفعل قبل الآوان وماتت أيضا قبل الآوان.
فقد ماتت السيدة ((آدا لفلاس)) وهي تعاني آلام مرض السرطان في مساء يوم 27 نوفمبر 1852، وهي في السابعة والثلاثين من عمرها.
وظلت طوال حياتها تحاول الاقتراب من والدها الذي لم تعرفه على الإطلاق، وطلبت في وصيتها أن تدفن بجواره. وهكذا اجتمع الأب والابنة في الموت فدفنا في قبو كنيسة صغيرة في وسط انجلترا تدعى Hucknall Torkard.
سمي أثر دوبلر بهذا الاسم نسبة غلى (كريستيان يوهان دوبلر) (1803 – 1853)، وهو عالم فيزياء نمساوي اكتشف هذا الأثر.
فقد لاحظ (دوبلر) أثر الجسم المتحرك في درجة ارتفاع أو انخفاض الصوت الذي يصدره ذلك الجسم، كما تنبأ بأنه يمكن الاستفادة من هذه الظاهرة لقياس سرعة الكواكب أو النجوم المتحركة.
فأثر دوبلر ليس قاصراً على الموجات الصوتية وحسب، إذ إن تردد الأشكال الأخرى من الموجات يزداد أو يتناقص عندما تنبعث هذه الموجات من مصادر متحركة.
تبدو بعض النجوم في السماء أكثر احمراراً أو زرقةً مما هو متوقع. إن الضوء الأحمر له تردد أقل من تردد الضوء الأزرق، لذلك.
إذا بدت النجوم أكثر حمرةً فهي تتحرك بعيداً عن الأرض. وقد استعمل علماء الفلك ظاهرة "الانزياح الأحمر" كي يثبتوا أن الكون في حالة تمدد.
1- صنع أداة مولدة للصوت تُسمى "بول رورَر" (ذات الخوار).
2- استخدام هذه الأداة لاختبار أثر دوبلر.
الأدوات التي تحتاجها:
– أنبوب كرتوني أو قطعة من الكرتون السميك ملفوفة على شكل أنبوب
– خيط سميك بطول حوالي 3 أقدام (1 متر)
– غطاء للعين
– صديق لتقديم المساعدة
خطوات العمل:
1- اطلب من أحد الكبار أن يساعدك في صنع ثقب على طرفي النهاية العلوية من الأنبوب، مستعيناً بثقابة أو مقص، ثم أدخل الخيط في الثقبين واربطه بإحكام.
2- اطلب الآن مساعدة صديقك. ستقوم أنت بتشغيل "البول رورَر" (ذات الخوار)، بينما يستمع صديقك إلى الصوت الذي يصدر عنها.
3- ينبغي أن يقف كل منكما على مسافة 30 قدماً (10 أمتار) من الآخر، يجب تحريك "البول رورَر" حول رأسك بسرعة ثابتة بحيث تُحدث درجة صوتية مستمرة. ومن الضروري أن تحافظ على وتيرة الدرجة نفسها خلال التجربة.
4- ينبغي أن يكون صديقك معصوب العينين وأن يُغمض عينيه وأن يُركز على سماع وتيرة النغمة الصادرة.
5- حاول الآن أن تمشي بسرعة على خط مستقيم أمام صديقك مع مراعاة المحافظة على درجات الصوت ذاتها الصادرة عن "البول رورَر" (أي الاستمرار في تدويرها بسرعة ثابتة).
يجب على صديقك الإصغاء بعناية وأن يحاول اكتشاف اللحظة التي تمر فيها من جانبه، وذلك عن طريق الانتباه إلى التغير في درجة الصوت الصادر عن "البول رورَر" (أثر دوبلر).
6- بعد أن تقوم بهذه الخطوات، تبادل الأدوار والمكان مع صديقك وقم بالتجربة من جديد.
هناك بعض النشاطات الأخرى التي يمكن أن تساعدك في فهم أثر دوبلر بصورة أفضل.
المتابعة (1)
دوّر أداة "البول رورَر" مرتين بالسرعة نفسها (أو بأسرع ما تستطيع)، ولاحظ تأثير ذلك على التردد الذي تسمعه. ستكتشف أن التغير في درجة الصوت أصبح أكثر وضوحاً.
فإذا قمت بمضاعفة تردد "البول رورَر" إلى الضعفين تماماً ستجد أن هبوط درجة الصوت قد تضاعف مرتين مقارنة بما سبق.
المتابعة (2)
حاول إعادة التجربة الأصلية بتدوير "البول رورَر" ببطء كما فعلت من قبل، لكن لاحظ هذه المرة ماذا يحدث إذا بقيت واقفاً أثناء تدوير تلك الأداة بينما يقوم المستمع بالمرور من جانبها. (في هذه التجربة، ينبغي للمستمع أن يزيل الغطاء عن عينيه).
هل تعتقد أن المستمع سيلاحظ التغير في درجة الصوت أم لا؟ لا بدّ أن يلاحظ المستمع ذلك رغم أن الجسم المتحرك هذه المرة ليس مصدر الصوت وإنما الشخص المستمع.
كرر هذه التجربة لكن في هذه المرة ينبغي أن يتحرك مصدر الصوت والمستمع في آن معاً نحو بعضيهما بالسرعة نفسها تقريباً.
وإذا لم يكن لديك شريك يقوم بالتجربة معك يمكنك أن تجري التجربة بمفردك. اختر مصدر صوت يمكن أن يؤدي نغمة صوتية بتردد ثابت (مثل ساعة منبه).
ضع المصدر الصوتي في الخارج على كرسي وشغل الصوت، ثم حاول أن تمر بجانبه مشياً أو ركضاً بسرعات مختلفة.
ثم قم بالتجربة نفسها باستخدام منبع صوتي ذي تردد صوتي متغير، مثل جهاز راديو أثناء بثه معزوفة موسيقية. هل ما زلت قادراً على ملاحظة التغير في درجة الصوت؟
تحليل النشاط:
لابدّ أنك اكتشفت أنه عندما كنت المستمع، كنت تستطيع ملاحظة التغير في تردد الصوت لأداة "البول رورَر" أثناء مرورها من جانبك، لكن عندما كنت تُشغل الأداة لم تلاحظ أي انزياح للتردد.
شريطة أن تكون قد حركت "البول رورَر" بالسرعة ذاتها طوال التجربة، أي إن تردد الصوت يجب أن يظل ثابتاً دون تغيير.
لابدّ أن انزياح دوبلر كان ملحوظاً لدرجة أنك كنت تستطيع أن تحدده في اللحظة التي مر خلالها مولد الصوت بجانبك.
لو أنك قمت بنشاطات المتابعة من دون أخطاء لوجدت أن انزياح دوبلر لو يتغير سواء أكان مصدر الصوت أم المستمع في حالة الحركة.
وعندما كان مولد الصوت والمستمع يسيران نحو بعضيهما كان ينبغي ملاحظة انزياح دوبلر بصورة أوضح، لاسيما أن الانزياح يعتمد على الفرق بين حركة مولد الصوت والمستمع، ويطلق على ذلك تعبير الحركة النسبية بينهما.
فلو كان الجانبان متحركين بالسرعة نفسها فإن الأثر يماثل حركة شخص واحد يسير بخطوات أسرع. إن استخدام مصدر صوتي بترددات مختلفة، كالراديو مثلاً، ينبغي ألا يؤثر في سماعك أيضاً.
ما العمل لو ان صديقي لم يتمكن من سماع أثر دوبلر؟
تأكد من أنك تقوم بتدوير "البول رورَر" بسرعة ثابتة خلال النشاط. إن أي تغير في السرعة يؤدي إلى تغير في درجة نغمة الصوت، ما يجعل من تحديد أثر دوبلر أمراً متعذراً.
وإذا لم تستطع رغم ذلك سماع أثر دوبلر حاول أن تزيد من سرعة تدوير "البول رورَر" (بهذه الطريقة سيصبح أثر دوبلر أكثر وضوحاً وبالتالي يُمكن سماع هذا الأثر بشكل أكبر وضوحاً).
وبإمكانك استخدام وسيلة أخرى لتوليد الصوت، وينبغي أن تصدر الأداة البديلة نغمات عالية ومستمرة لها مستوى التردد نفسه.
ويمكن استخدام مزمار النغمات (مجموعة من أدوات النفخ الموسيقية التي تستخدم في ضبط الآلآت الموسيقية).
أو يمكنك أيضاً استخدام أي آلة موسيقية مناسبة مثل المزمار والقيام بعزف نغمة موسيقية طويلة.
نصائح للسلامة
تزداد القوة المطبقة على "البول رورَر" (ذات الخوار) كلما سارعت من دورانها، لذلك ينبغي لك التأكد من إحكام ربط الخيط بالأنبوب الكرتوني.
كما ينبغي لك القيام بهذه التجربة خارج المنزل كي تتجنب تحطيم أو إلحاق الضرر بالمقتنيات الموجودة داخل الغرف.
وينبغي لك أنت وصديقك ترك مسافة آمنة فيما بينكما، كما يجب ألا يغيب عن ذهنك أن أحدكما معصوب العينين وقد يقف دون علمه ضمن مسار "البول رورَر".
عندما تنطلق عربة الإسعاف مسرعة تجوب شوارع المدينة، يتغير صوت صفارتها عند مرورها من جانبك.
ستكتشف أن درجة صوت صفارة الإنذار ينخفض عند ابتعاد عربة الإسعاف منك. يُطلق على هذه الظاهرة "أثر دوبلر"، وتستطيع أن تتعرف إلى المزيد حول ذلك الأثر في هذا النشاط.
عندما تمر بك سيارة إسعاف أو إطفاء مسرعة سيبدو لك أن درجة صوت صفارتها قد انخفض إلى درجة ملحوظة.
ستشعر كما لو أن سائقها قد ضغط مفتاحاً ما وأخفض درجة صوت صفارة إنذاره. تسمى هذه الظاهرة "أثر دوبلر" (أو انزياح دوبلر)، أما سبب هذا فيكمن في الطريقة التي تؤثر من خلالها سرعة السيارة في الموجات الصوتية المنبعثة من صفارة الإنذار.
تخيّل أنك موجة صوت واقفة على حافة صفارة الإنذار تتأهب للقفز في الهواء. لديك تردد محدد (تتابع موجات الصوت الواحدة تلو الأخرى).
ستنطلق الموجات عبر الهواء بسرعة 1128 قدماً في الثانية (344 متراً في الثانية) وهي سرعة الصوت في الهواء، باتجاه أي إنسان في وضع إصغاء.
ستطلق صفارة الإنذار ثم تصل في نهاية الأمر إلى أذني المستمع، وكلما ارتفع تردد صوت الصفارة بدت درجة الصوت عالية للسامع.
افترض أن شخصاً يستمع إلى عربة الإطفاء من مسافة تبعد قليلاً عن العربة (الشخص A في الرسم). تنطلق الموجات الصوتية للصفارة من العربة بسرعة 1128 قدماً في الثانية (344 م/ث)، لكن العربة تسير أيضاً بسرعة محددة، ولنقل إنها 60 ميلاً في الساعة (100 قدماً في الثانية أو 30 م/ث).
وهذا يعني أن سرعة الموجة الصوتية في الهواء هي سرعة الصوت مضافاً إليها سرعة عربة الإطفاء أو 1128 + 100 = 1228 قدماً في الثانية (375 م/ث).
إذا انتقلت الموجات الصوتية نحو المستمع على نحوٍ أسرع فستبدو أنها تصل بتردد أكبر، أي إن درجة الصوت ستكون أكثر ارتفاعاً. ولصفارة الإنذار عادة تردد ودرجة صوتية محددة.
يقاس التردد بوحدة تسمى هرتز (Hz). لِنَقُل إن تردد صفارة الإنذار هو 1000 هرتز. إذا كانت العربة تسير بسرعة 60 ميلاً في الساعة (30 م/ث)، فإن هذه السرعة الإضافية ستجعل تردد صوت صفارة الإنذار يبدو كما لو كان 1100 هرتز.
وتكون الحالة معكوسة بالنسبة لشخص يقف وراء العربة (العربة تتحرك بعيداً عنه) وهو يستمع إلى صفارتها (الشخص C في الرسم).
إن موجة الصوت المنطلقة باتجاه الخلف نحو المستمع ستنخفض قليلاً بسبب سرعة العربة، وبالتالي فإن السرعة الحقيقية للموجة الصوتية هي سرعة الصوت مطروحاً منها سرعة العربة: 1128 – 100 = 1028 قدماً في الثانية (314 م/ث).
تنتقل الموجات الصوتية بصورة أبطأ نحو المستمع الواقف خلف العربة، لذلك فإن تلك الموجات ستصله بتردد أقل.
وبالتالي بدرجة صوتية أقل. سيصل تردد صفارة الإنذار الذي يبلغ 1000 هرتز إلى أذن المستمع الواقف خلف العربة كما لو كان 920 هرتز.
ولو وُجد شخص ثالث (الشخص B في الرسم) بين الشخصين المستمعين وهو يستمع إلى صوت الصفارة أثناء مرور العربة، سيلاحظ أن تردد صوت الصفارة قد تحوّل بصورة مفاجئة من 1100 هرتز إلى 920 هرتز، وهو هبوط كبير في درجة الصوت.
وبالطبع، يظهر هذا التغير في درجة الصوت الصادر من صفارة الإنذار بسبب المكان الذي يقف فيه المستمعون الثلاثة؛ لكنه لا يتغير في واقع الأمر، لو كنت رجل إطفاء جالساً داخل العربة (الشخص D)، لن تشعر بأي تبدل في درجة الموجة الصوتية التي تصدر عن الصفارة.
كاميرات التقاط السرعة
تُعد أجهزة التصوير التي يُزوّد بها أفراد شرطة المرور أفضل مثال معروف حول أثر دوبلر، فعندما يقوم شرطي المرور الذي يقف إلى جانب الطريق بتوجيه جهاز الرادار المحمول باتجاه إحدى السيارات المسرعة، يستخدم جهاز حاسوبي صغير داخل الجهاز أثر دوبلر لحساب سرعة السيارات المنطلقة.
تصطدم الموجات الردارية (نوع من أنواع الموجات اللاسلكية) التي تنطلق من الجهاز بالسيارة ثم ترتد إليه.
وتزيد سرعة السيارة من سرعة موجات الرادار (إذا كانت السيارة تسير باتجاه الجهاز) أو تخفض من سرعتها (إذا كانت تسير بعيداً عنها).
وعن طريق حساب مقدار التغيير الذي طرأ على سرعة الموجات، يستطيع الحاسوب الداخلي حساب سرعة السيارة ويُظهرها على شكل رقمي مقروء.
هناك طريقة تتميز بدقة أكبر فيما يتعلق بإجراء هذه التجربة، وذلك من خلال قياس درجة جهارة صوت الراديو بمقياس الديسيبل، وهو عبارة عن جهاز علمي يستخدم لقياس مستويات الضجيج.
وتظهر النتائج بوحدات تسمى الديسيبل Decibel ويرمز لها ب (dB) (وحدة قياس التفاوت بين جهارة صوتين) والتي تمثل الوحدات القياسية المعتمدة لجهارة الصوت، فدرجة حفيف أوراق الأشجار مثلاً تبلغ 20 ديسيبل، بينما تصل درجة تلوث شارع متوسط الضجيج حوالي 70 ديسيبل.
اختبار المواد المختلفة
هذه التجربة بإمكانك القيام بها باستخدام مقياس ديسيبل.
1- ارفع صوت الراديو إلى المعدل المتوسط واترك مفتاح التحكم بالصوت عند هذه الدرجة بلصقة بشريط لاصق. وعليك أن تقوم بهذه الخطوة لأنه من المهم المحافظة على درجة الصوت هذه من الآن فصاعداً من دون أي تغيير.
2- ضع مقياس ديسيبل في الوضع الذي تظهر فيه قراءة رقمية عالية من الصوت المنبعث من الراديو، ثم اتركه في مكانه ولا تحرّك الراديو أو جهاز القياس.
3- اقرأ من مقياس ديسيبل مستوى الصوت (بوحدات dB) من الراديو المكشوف. سجل الرقم الذي يظهر.
4– ثبّت كل مادة لوحدها فوق مكبر الصوت، كما فعلت من قبل.
5- بدلاً من تخفيض درجة الصوت كل مرة، اقرأ معدل الصوت الجديد (بوحدات dB) من المقياس. سجل الرقم في جدول.
6– كرر التجربة مع كل مادة من المواد الموجودة بحوزتك.
سماكات مختلفة
بإمكانك القيام بتجربة أخرى باستخدام مقياس ديسيبل لدراسة تأثير سماكة العزل على جهارة الصوت.
1- اختر مادة من مجموعة المواد التي اكتشفت أنها مناسبة كعازل للصوت.
2– قص خمس أو ست قطع من هذه المادة بمساحات متساوية.
3- اضبط الراديو كما فعلت من قبل، بوضع شريط لاصق على مفتاح التحكم عند الدرجة التي ضبطت عندها معدل الصوت.
4- ضع مقياس الديسيبل في المكان نفسه تقريباً كما من قبل بحيث يُظهر قراءة عالية. اتركه في مكانه ولا تحرك الراديو أو جهاز القياس عندما تبدأ التجربة.
5- اقرأ معدل الصوت (بوحدات dB) للراديو المكشوف ثم سجل الرقم في جدول. ينبغي أن يحتوي الجدول على عمود الأول ورقم الديسسيبل في العمود الثاني.
6- الصق طبقة من إحدى المواد فوق مكبر صوت الراديو. قس المعدل الجديد للصوت من جهاز القياس. اكتب 1 في العمود الأول من جدولك، ثم ضع مستوى الصوت الذي يظهر على المقياس في العمود الثاني.
7- أضف سماكة ثانية إلى المادة وقس المستوى الجديد للصوت. سجل مستوى الصوت في جدولك لمادة بسماكة طبقتين.
8- أضف الطبقات الجديدة بشكل منفصل وقم بقياس مستويات الصوت الجديدة وسجلها في الجدول.
9- عند الانتهاء من هذه الخطوات، ارسم جدولاً بيانياً يبين مستوى الصوت مقابل عدد السماكات التي طبقتها على المواد.
10- ماذا تلاحظ حول مستوى الصوت عندما قمت بزيادة سماكة العزل؟
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)