حلَّل فيزيائي فيديو يُظهر عروساً قبل زفافها لتقدير قوة انفجار بيروت، إليكم التفاصيل العلمية لتحليله وقصة الأسلوب الذي اتبعه في حساباته.

2020-08-13 03:13:16

12 أغسطس 2020
Article image

أدى انفجار كمية من نترات الأمونيوم في مرفأ بيروت الأسبوع الماضي إلى دمار هائل وتسبب في مقتل وإصابة عدد كبير من الأشخاص. لكن ما قوة هذا الانفجار وكيف يمكن قياسها؟

عادة يتم التعبير عن قوة انفجار ما بواحدة تسمى “مكافئ تي إن تي” لتسهيل القدرة على تصور شدته. وعلى سبيل المثال، نقول إن شدة انفجار قنبلة تعادل “1 طن” أي تعادل انفجار 1 طن من مادة تي إن تي، أي ما يعادل 4,2*109 جول من الطاقة.

وفي مسعى من الفيزيائي البرتغالي لويس باتلها، الذي يعمل في جامعة لشبونة، لتقدير هذا المكافئ لانفجار مرفأ بيروت، قام بدراسة وتحليل أحد الفيديوهات التي وقع الانفجار أثناء تصويره. ويتضمن هذا الفيديو مشهداً لعروس في جلسة تصوير قبل حفل زفافها. ويقول الفيزيائي لويس باتلها عبر سلسلة من التغريدات على موقع تويتر إنه تمكن من تقدير قوة انفجار بيروت بناء على انزياح فستان العروس.

كيف قدَّر الفيزيائي البرتغالي قوة انفجار بيروت؟

قال باتلها في تغريداته إن قوة انفجار بيروت تعادل انفجار 100 طن تقريباً من مادة تي إن تي، وأوضح عبر مجموعة من المعادلات كيفية وصوله إلى هذه النتيجة. إليكم المعادلات التي ساقها مع شرح مفصَّل للحسابات التي أجراها.

حدَّد باتلها أولاً مكانَ تواجد العروس لحظة الانفجار من خلال أحد العلامات الظاهرة في الفيديو، وقدَّر وجودها على بعد 1,400 متر عن نقطة الانفجار.

تحديد مكان التقاط الفيديو وتقدير انزياح الفستان.
مصدر الصورة: تغريدات باتلها | تعريب: إم آي تي تكنولوجي ريفيو العربية

يتم التعبير عن الطاقة التي يحررها تمدد الهواء باتجاه واحد بالمعادلة التالية:

تحديد مكان التقاط الفيديو وتقدير انزياح الفستان.
مصدر الصورة: تغريدات باتلها | تعريب: إم آي تي تكنولوجي ريفيو العربية

حيث E ترمز لقوة الانفجار، وP ترمز للضغط، وΔV ترمز للتغير في حجم الهواء.

ولقياس مقدار التغير في حجم الهواء الذي سبَّبه الانفجار، يقيس باتلها مقدار الانزياح في فستان العروس، الذي يقدره بحوالي 2 متر. وهذا يعني أن التغير الكروي في الهواء المُزاح هو:

وبإجراء الحساب نحصل على قيمة 49,235,200 متر مكعب، أي ما يساوي تقريباً 5 * 107 متر مكعب.

وبما أن ضغط الهواء الناجم عن موجة الانفجار (يتم حسابه باستخدام سرعة الصوت وكثافة الهواء وعوامل أخرى) يعادل تقريباً 103 نيوتن/متر مربع، يمكننا قياس الطاقة الناجمة عن موجة صدمة الانفجار عبر المعادلة:

قوة موجة الصدمة = الضغط * التغير الكروي في الهواء المُزاح= 5 * 1010 جول.

ومع أخذ شدة الانفجار بعين الاعتبار، يبدو أن تقديرات باتلها تشير إلى أن قوة الانفجار تبلغ 8 أضعاف قوة موجة الصدمة الظاهرة في الفيديو وعلى بعد 1,4 كيلومتر من موقع الانفجار، أي:

قوة الانفجار = 8* قوة موجة الصدمة= 8 * 5 * 1010 = 4 * 1011 جول.

وبما أن كل طن تي إن تي ينتج طاقة مقدارها 4,2*109، يمكننا أخيراً حساب مكافئ تي إن تي لانفجار بيروت:

مكافئ تي إن تي = (4 * 1011)/ (4,2*109) = 95,2 طن من مادة تي إن تي.

أسلوب قديم لتقدير قوة الانفجارات

لقد سبق استخدام هذه الطريقة لقياس حجم الانفجار في أول اختبار لقنبلة نووية -والمعروف باسم ترينيتي- عام 1945. فأثناء إجراء الاختبار، قام الفيزيائي الإيطالي الأميركي إنريكو فيرمي، وأحد العلماء المشاركين في التجربة، بإسقاط بضعة أوراق من ارتفاع يقارب المترين قبل وأثناء وبعد وصول موجة الانفجار إلى المكان الذي كان يقف فيه على بعد حوالي 16 كيلومتراً عن موقع انفجار القنبلة. ثم قاس مقدار انزياح الأوراق بسبب الانفجار أثناء سقوطها. وقد سجّل انزياحاً بمقدار 2,5 متر، الذي قدّر أنه يتوافق مع انفجار بقوة 10,000 طن من مادة الـ تي إن تي.

تجدر الإشارة أخيراً إلى أن فريقاً من جامعة شيفيلد قد أجرى دراسة حول قوة انفجار بيروت وتوصل إلى أنها تعادل ما يتراوح بين 1,000 و1,500 طن تي إن تي. ويتفق هذا التقدير مع المعلومات التي تقول إن كمية نترات الأمونيوم التي انفجرت في المرفأ تبلغ 2,750 طن؛ حيث إن مكافئ القوة النسبية لانفجار نترات الأمونيوم يبلغ 0.42 من قوة انفجار مادة تي إن تي. وبإجراء حساب بسيط نجد أن قوة الانفجار تعادل 1155 طن تي إن تي.


شارك