مسودة: كُتب هذا الدرس بمعونة الذكاء الاصطناعي ولم يقرأه محرر بشري بعد.
1 ما يطلبه صفك
يطلب منك هذا الدرس أن تصف غرض منظومات ومدخلاتها ومخرجاتها، وأن تحدد الأجزاء والعمليات التي تتيح للمنظومة أداء عملها. ويقدّم المتحف تصميمين لرفع الماء معروفين من الكتب؛ وفي كل سجل ما يُقال عن صنعهما أو عدمه. أما منظومات السلامة والكفاءة وتصنيع الغذاء فعلى الصف أن يأتي بها. 1
توقعات المنهاج برموزها الرسمية
- D2.2 صِف الغرض من منظومات متنوعة ومدخلاتها ومخرجاتها، ومنها منظومات تتصل بتصنيع الغذاء
- D2.3 حدِّد العمليات والمكوّنات المختلفة في المنظومة التي تتيح لها أداء وظيفتها بكفاءة وأمان
2 الدرس
ما الذي يدخل، وما الذي يخرج، وماذا يفعل كل جزء؟
تطلب التوقعات أن تسمّي غرض المنظومة ومدخلها ومخرجها، ثم أجزاءها. لكل مضخة اكتب جملة للغرض وجملة للمدخل وجملة للمخرج، وعدّد أجزاءها بالترتيب الذي تمر فيه القوة.
تعمّق
في وصف TDV لـمضخة الجزري ذات المكبسين يمكن متابعة الحركة خطوة خطوة. يدير الماء الجاري الدولاب، ويدير الدولاب ترسًا في مستوى رأسي، ويتعشق هذا الترس مع ترس آخر في مستوى أفقي. وقرب محيط الترس الأفقي مسمار رأسي يمر في شق بمنتصف قضيب، ومع دوران الترس يتحرك القضيب حركة زاوية، فتذهب أذرع المكبسين وتعود وتشغّل المضختين 2. ويصف الحساني زوجًا من مضخات الامتصاص يعمل في تزامن 2 3. والشاهد المادي نموذج نصف الحجم في متحف العلوم، لا آلة أصلية من حياة الجزري 4.
لماذا فعلوا ذلك؟
لا تحفظ السجلات جملة يقول فيها الجزري لماذا وصف هذه المضخة؛ وهي تُظهر أن كتابه كُتب بطلب ناصر الدين محمود 2. أما في مضخة تقي الدين فيقرأ السجل قصدًا في التصميم: ست قصبات تتجمع مخارجها في أنبوب واحد، فيتعاقب رفع الماء بدلًا من الاقتصار على دفعة من مكبس واحد 5. وينص المؤلف على إمكان العمل بقصبة واحدة، ويفضل ألا تقل عن ثلاث لتناسب صعود الماء، وهي أفضلية لتخفيف الدفق، ويذكر إمكان تحقق المقصود باثنتين 6 7.
خطأ شائع
فكّر في هذا
تحرّك مضخة الجزري مكبسين بقضيب مشقوق، وتحرّك مضخة تقي الدين ستة مكابس بنتوءات على محور. لو أردت أن يصل الماء بأنعم صورة ممكنة، فأيّ التصميمين ترجّحه السجلات، وما الذي فيها يجعلك تقول ذلك؟
إلى المتحف
- المضخة ذات المكبسين: الدولاب والتروس والقضيب، ونموذج متحف العلوم.
- المضخة ذات القصبات الست: ست مكابس ومخرج مشترك ونموذج حديث.
- الجزري: المهندس وكتاب الحيل.
- تقي الدين: العالم العثماني صاحب الرسالة.
جرّب هذا
اقرأ عن المضخة ذات المكبسين والمضخة ذات الأسطوانات الست. ارسم كلًّا منهما سلسلة صناديق من مصدر القوة إلى الماء، وسمِّ ما يفعله كل صندوق.
3 امضِ أبعد
إلى أين يقودك هذا الدرس في المتحف.
4 اختبر نفسك
لا شيء هنا يُصحَّح أو يُرسل إلى أي مكان. هو لك وحدك.
بكلماتك أنت: ما علاقة مضخة الجزري المائية ذات المكبسين بهذا الدرس؟
قارن بالبطاقة
مضخة يديرها تيار. يصف السجل مضخة في كتاب الجزري يحرّكها الماء الجاري، لا دلوًا يرفعه شخص بيده. وفي شرح TDV تنتقل القوة من الدولاب إلى ترسين ثم إلى القضيب وأذرع المكبسين، وتتحول حركة الدوران إلى ذهاب وإياب في ذراعي المكبسين. ويؤكد السجل أن الإسهام هذا الترتيب لا اختراع رفع الماء كله. ما المدخل وما المخرج؟
بكلماتك أنت: ما علاقة مضخة تقي الدين ذات الأسطوانات الست بهذا الدرس؟
قارن بالبطاقة
ست مكابس ومخرج واحد. يذكر السجل أن تقي الدين بن معروف وصف في «الطرق السنية» ست قصبات بمكابس وأثقال وصمامات، تحركها نتوءات موزعة على محور وتتجمع مخارجها في أنبوب واحد، ليتعاقب رفع الماء بدلًا من دفعة مكبس واحد. فالكامة ترفع المكبس عبر الذراع ثم يدفعه ثقل إلى أسفل، وتسمح الصمامات بمرور الماء في اتجاه واحد. ويقرر السجل أن الدراسة الهندسية الحديثة لا تملك دليلًا على صنع الآلة تاريخيًا. أي جزء يمنع رجوع الماء؟
أستطيع الآن أن
الحواشي
- 1. منهاج أونتاريو للعلوم والتكنولوجيا، الصفوف 1–8 (2022)
- 2. الجزري، إسماعيل بن الرزاز — موسوعة TDV (سعد الدين أوكتن), pp. 505–506
- 3. الجزري: العبقرية الميكانيكية — الحَسّاني, pump discussion
- 4. نموذج مضخة الجزري ذات المكبسين — مجموعة متحف العلوم, catalogue
- 5. الطرق السنية — طبعة أحمد يوسف الحسن, pp47–50
- 6. الطرق السنية — طبعة أحمد يوسف الحسن, pp48–50
- 7. كابيثا وزملاؤه: دراسة مضخة تقي الدين, section4.1
- 8. الطرق السنية — طبعة أحمد يوسف الحسن, pp49–50
- 9. كابيثا وزملاؤه: دراسة مضخة تقي الدين, sections3–6
- 10. كابيثا وزملاؤه: دراسة مضخة تقي الدين, sections2–4