تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
الحشرات المهرولة على الماء
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص337
2025-08-10
88
كيف تتمكن الحشرة المهرولة على الماء من الاستقرار على الماء أو التحرك فوق سطحه؟ لماذا تُولّد الحركة موجات أمام الحشرة وخلفها ؟ لا تُصدر الحشرة المهرولة على الماء ضوضاء وتقبع على الفور فوق الماء، فكيف تستطيع أن تُخبر الحشرات المهرولة الأخرى أنها تريد رفاقًا أو تُشير إلى منافسي رفاقها بضرورة الابتعاد ؟
الجواب: عندما تقف الحشرة المهرولة على الماء يكون ثقلها مُحمَّلًا في الأساس على الأرجل الوسطى والخلفية، مما يُسبب تجويفًا أو حفرة على سطح الماء. لا تكسر هذه الحشرات سطح الماء بسبب التوتر السطحي للماء؛ أي الانجذاب المتبادل بين جزيئات الماء الذي يجعل سطح الماء يعمل كغشاء مطاطي. بل يمكن أن تضغط الحشرة المهرولة على الماء بقوة على سطح الماء في المرحلة الأولى من القفزة دون أن تكسير السطح. وإذا كان الماء ضحلًا وكانت الحشرة ساطعة الإضاءة في ضوء الشمس، فإن هذه التجاويف تنتج ظلالًا بيضاوية عند قاع الماء. وتكون هذه المناطق خافتة؛ لأنه في أثناء . مرور أشعة الضوء خلال أسطح التجاويف المنحنية، فإنها تنثني نحو أحد الجوانب. وبطبيعة الحال لو كانت الحشرات المهرولة على الماء كبيرة الحجم لغرقت في الماء ولأصبح اسمها الحشرات الغارقة في الماء. وتعود قدرة سطح الماء على تحمل حشرة مهرولة في الماء عادية خفيفة الوزن) إلى مقاومة الجزء الذي يلمس الماء في كل قدم (الرسغ) للماء،« فالرسغ لا يبتل». ولو كان الرسغ يبتل بسهولة لتمكن الماء من تسلق الرجل ولغرقت الحشرة. ومن الأمور المانعة للبَلَل إفراز شمعٍ يُغطي الرسغ مما يجعله «كارها للماء». إلا أن السبب الرئيسي لعدم غرق الحشرة هو التركيبة المجهرية للرسغ؛ فهو مُغطَّى بشعيرات دقيقة (هلبانات دقيقة) عليها أخاديد صغيرة. والسطح الكاره للماء الذي يبدو خشنًا أسفل المجهر فعّال جدا في عدم السماح للماء بتغطية الأرجل وبدونه ستظل الحشرة المهرولة على الماء قادرة على الوقوف على الماء، لكنها لن تتمكن أبدًا من الجري أو القفز وسيكون من السهل أن تُصبح وجبة خفيفة لبعض الحيوانات. تجري الحشرة المهرولة على الماء عن طريق التجديف بالأرجل الوسطى والخلفية. ويأتي الدفع في الأساس بالأرجل الوسطى التي تعمل كمجاديف. ومع اندفاع الرجل للخلف فإنها تولد في الماء أنبوبة دوامية على شكل منحنى مفتوح لأعلى شبيه بالحرف U. وقمتا المنحنى المفتوح لأعلى على سطح الماء دوامتان متقاربتا المسافة تدوران في اتجاهين متعاكسين؛ وتتصل هاتان القمتان بجسم المنحنى أسفل سطح الماء. ونظرًا لأن جزءًا من حركة الماء في الأنبوبة الدوامية مُتَّجه نحو الخلف، تندفع الحشرة إلى الأمام. والمجموعة البحثية التي اكتشفت خاصية التجديف عن طريق إنتاج الدوامات صممت حشرة مهرولة على الماء ميكانيكية (أسمتها الروبوت المهرول)، وتتكون هذه الحشرة من أرجُلٍ من السلك الصلب وجسم نحاسي، وتتحرك عن طريق خَيط مرن على بكرة. وعندما يُجدف هذا الروبوت المهرول بأرجله فإنه ينطلق زوج من الدوامات عند كل جانب مع كل ضربة للوراء. ولم يُعجِب ذلك الحشرات المهرولة على الماء القريبة منه.
وعادة ما يكون من الصعب رؤية الدوامات التي تنتجها الأرجل الوسطى. وخلف الحشرة نسبيًّا يُمكن أن تتحول حركة الدوامة إلى موجة، لكن نظرا لأن الأمواج ضحلة وطويلة الطول الموجي نسبيًّا يكون من الصعب أيضًا رؤيتها. أما الأمواج الأكثر وضوحًا فهي ذات الطول الموجي القصير التي تصدر أمام الحشرة. وتستخدم الحشرة هذه الأمواج المتجهة للأمام التي قد تكون واضحة أمام الحشرة على مسافة تعادل ستة أو سبعة أمثال طول جسمها، لتحديد الفرائس أو العقبات أو الحشرات الأخرى أثناء اندفاعها وسيرها على نحو متعرّج على سطح الماء. (راقب الحشرات لفترة وستجد أنها لا تتصادم أبدًا على الرغم من تحركاتها المجنونة. تتواصل الحشرات المهرولة على الماء فيما بينها عن طريق ضرب سطح الماء لإرسال موجات بمدى تردُّد عال نسبيًّا وبمعدل 20 مرة تقريبا في الثانية. وإذا سقطت نملة في الماء وبدأت تترنّح مولدة موجات فإن الحشرات المهرولة على الماء الموجودة في المنطقة تعترض الموجات ثم تندفع مباشرةً إلى النملة . بسرعة مذهلة كي تتغذى عليها. وتتجنب الحشرات المهرولة على الماء أجزاء سطح الماء المغطاة بطبقة رقيقة من الملوثات مثل المواد الزيتية؛ لأنها لا تستطيع الانزلاق على هذه المادة أو إرسال إشاراتها الموجية عبرها. وإذا وقعت صدفة في إحدى هذه المناطق فلا يمكنها الهروب إلا بالقفز.
الاكثر قراءة في الفيزياء الحيوية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
