ما هو مبدأ عمل البوصلة؟

1 إجابة واحدة
مهندسة حاسوب
حاسبات وتحكم آلي, tishreen university

اهتم الإنسان منذ القدم بتحديد الاتجاهات، واعتمد في ذلك على الشمس والنجوم، ولكن كثيراً ماتشكل الغيوم عائقاً في تحديدها لأنها تحجب الرؤية، وهذا ما دفع العلماء للتفكير بحل آخر، تمثل هذا الحل بالبوصلة المغناطيسية التي غيرت كل ذلك، لكن فيما يخص من اخترع البوصلة، يعتقد المؤرخون أن الصينيين هم أول من اكتشفوا أن الحديد الممغنط يستطيع توجيه نفسه إلى الشمال إذا لم تثبطه الجاذبية أو الاحتكاك، مما ساعدهم في اختراع أول بوصلة مغناطيسية يمكن استخدامها في تحديد الإتجاهات.

تعتبر الإبرة المغناطيسية هي المكون الأساسي للبوصلة، وباقي المكونات هي عبارة عن مكونات مساعدة فقط، والتي هي عبارة عن الهيكل الحامل للإبرة. فقد كانت البوصلة في البداية عبارة عن إبرة مغناطيسية ممغنطة مثبتة على قطعة من الفلين أو الخشب، موضوعة على طبق من الماء، وعندما تستقر الإبرة تشير إلى الشمال.

مبدأ عمل البوصلة

أما عن علاقة المغناطيس بالبوصلة فلكل مغناطيس قطبين أحدهما شمالي (North Pole) والآخر جنوبي (South Pole)، يشار إلى القطب الشمالي باللون الأحمر و إلى القطب الجنوبي باللون الأزرق، وكما تعلم تتنافر الأقطاب المتماثلة، وتتجاذ الأقطاب المختلفة، ولهذه القاعدة علاقةٌ كبيرةٌ بمبدأ عمل البوصلة، فالكرة الأرضية تتمتع بخواص مغناطيسية ويمكن اعتبارها مغناطيساً كبيراً له قطبين أحدهما شمالي والآخر جنوبي. لكن من المهم الإشارة إلى أن الأقطاب المغناطيسية للأرض لا تتطابق مع الأقطاب الجغرافية لذلك لابد من الانتباه إلى التسمية الصحيحة للتمييز بينهما فنقول قطبٌ شماليٌّ جغرافيٌّ وقطب شماليٌّ مغناطيسيٌّ.

تتكون البوصلة من إبرةمغناطيسية بشكل أساسي بالإضافة إلى الهيكل المخصص لحمل الإبرة:

  • الإبرة المغناطيسية: تصنع عادة من مادة معدنية قابلة للتمغنط وأكثر هذه المواد استخداماً هو الحديد الصلب الذي يتكون من خليط من الحديد وكمية قليلة من فحم الكوك.
  • الهيكل الحامل للإبرة: من المهم في صناعته هو ألا يصنع من مادة مغناطيسية، فيمكن أن يصنع مثلا من مادة بلاستيكية أو غيرها.

يعتمد مبدأ عمل البوصلة على أن الإبرة تتجه دوماً باتجاه الشمال فتقوم البوصلة بذلك بتحديد الإتجاهات، ولكي تستطيع فهم سبب اتجاهها إلى الشمال بشكل دائم يجب عليك أن تتخيل الكرة الأرضية عبارة عن مغناطيس كبير له قطب شمالي وقطب جنوبي، ونعتبر الأرض هي مغناطيس ثابت والإبرة المغناطيسية هي مغناطيس متحرك (كما تعلم أن وضع مغناطيس في مكان ثابت بحيث يستطيع الحركة والدوران بشكل حر وإمساك مغناطيس آخر في يدنا وتحريكه سيؤدي إلى تحريك المغناطيس الحر)، وبالتالي حسب مبدأ التجاذب والتنافر ستتجه الإبرة المغناطيسية إلى الشمال المغناطيسي للأرض.

وذلك على اعتبار أن القطب الشمالي المغناطيسي للأرض بمثابة القطب الجنوبي للمغناطيس، وبالتالي الأقطاب المختلفة تتجاذب فتتجه إبرة البوصلة إلى الشمال. ولكي تستطيع تحديد بقية الإتجاهات يجب أن تعلم أن الإتجاهات الأربعة تبعد عن بعضها بمقدار 90 درجة فالشرق هو الزاوية (90 درجة)، والجنوب هو (180 درجة)، والغرب هو (270 درجة)، والشمال هو (0 درجة أو 360 درجة)، وبنفس الطريقة تستطيع تحديد الاتجاهات الثمانية كالتالي:

الشمال هو (0 درجة أو 360 درجة)، والشمال الشرقي هو (45 درجة)، والشرق هو (90 درجة)، والجنوب الشرقي هو (135 درجة)، والجنوب (180 درجة)، والجنوب الغربي (225 درجة)، والغرب (270 درجة)، والشمال الغربي (315 درجة)، وبالتالي إذا استطعت تحديد الشمال عن طريق البوصلة تستطيع تحديد بقية الاتجاهات بهذه الطريقة.

ومن الاستخدامات المعروفة قديماً للبوصلة هو استخدامها في تحديد موقع الشمس في حال تغطت بالغيوم و ذلك لمعرفة الوقت، واستخدمت أيضاً في الملاحة حيث استطاعت تحديد الاتجاهات عن طريق اتجاه الإبرة إلى الشمال الجغرافي، وأحدثت أيضاً ثورة في صناعة الخرائط حيث ساهمت بشكل كبير في رسم الخرائط. ويوجد أنواع أخرى للبوصلة مثل :

  • البوصلة الشمسية : تستخدم الشمس كأداة ملاحية، وتعتمد في مبدأ عملها على استخدام إبرة البوصلة وزاوية ظل الشمس لتحديد الاتجاه، ويوجد نوع آخر من البوصلة الشمسية وهو البوصلة الشمسية التناظرية وهي تعتمد على ساعة اليد ووضع الشمس.
  • البوصلة البحرية : تستخدم في السفن والملاحة، وتتميز بإبرة مغناطيسية ثابتة وقرص متحرك لتحديد الاتجاهات.

أكمل القراءة

200 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو مبدأ عمل البوصلة؟"؟