سطح

الموسوعة الحرة
يتمتع سطح التفاحة بخصائص محسوسة مختلفة، مثل الانحناء، والنعومة، والملمس، واللون، واللمعان؛ ومراقبة هذه الخصائص عن طريق البصر أو اللمس يسمح بتحديد الجسم.
قطرة ماء ملقاة على قماش دمشقي . التوتر السطحي مرتفع بما يكفي لمنع الطفو أسفل القماش.
تبدو الشمس ، مثل كل النجوم، من مسافة بعيدة وكأنها تمتلك سطحًا مميزًا، ولكن عند الاقتراب منها عن قرب لا تجد سطحًا محددًا.

السطح ، كما يستخدم المصطلح بشكل عام، هو الطبقة الخارجية أو العلوية لجسم مادي أو مساحة. [1] [2] إنه الجزء أو المنطقة من الجسم التي يمكن إدراكها أولاً من قبل المراقب باستخدام حواس البصر واللمس ، وهو الجزء الذي تتفاعل معه المواد الأخرى أولاً. سطح الجسم هو أكثر من مجرد "جسم هندسي صلب"، ولكنه "مليء أو منتشر أو مشبع بصفات يمكن إدراكها مثل اللون والدفء". [3]

تم تلخيص مفهوم السطح وإضفاء الطابع الرسمي عليه في الرياضيات ، وخاصة في الهندسة . واعتمادًا على الخصائص التي يتم التركيز عليها، توجد العديد من هذه الصياغات غير المكافئة، والتي تسمى جميعها بالسطح ، وأحيانًا مع بعض المؤهلات، مثل السطح الجبري أو السطح الأملس أو السطح الكسري .

يُستخدم مفهوم السطح وتجريده الرياضي على نطاق واسع في الفيزياء والهندسة والرسومات الحاسوبية والعديد من التخصصات الأخرى، في المقام الأول في تمثيل أسطح الأجسام المادية. على سبيل المثال، في تحليل الخصائص الديناميكية الهوائية للطائرة ، فإن الاعتبار الأساسي هو تدفق الهواء على طول سطحها. يثير المفهوم أيضًا بعض الأسئلة الفلسفية - على سبيل المثال، ما مدى سمك طبقة الذرات أو الجزيئات التي يمكن اعتبارها جزءًا من سطح الجسم (أي، أين ينتهي "السطح" ويبدأ "الداخل")، [2] [4] وهل تمتلك الأجسام سطحًا حقًا على الإطلاق إذا لم تتلامس أبدًا مع أجسام أخرى على المستوى دون الذري. [5]

إدراك الأسطح

إن سطح الجسم هو الجزء الذي يتم إدراكه في المقام الأول. ويساوي البشر بين رؤية سطح الجسم ورؤية الجسم نفسه. على سبيل المثال، عند النظر إلى سيارة، لا يمكن عادةً رؤية المحرك والإلكترونيات والهياكل الداخلية الأخرى، ولكن الجسم لا يزال يُعترف به كسيارة لأن السطح يحدده على أنه كذلك. [6] من الناحية المفاهيمية، يمكن تعريف "سطح" الجسم بأنه الطبقة العليا من الذرات. [7] تتمتع العديد من الأشياء والكائنات الحية بسطح يختلف بطريقة ما عن داخلها. على سبيل المثال، تتمتع قشرة التفاحة بصفات مختلفة تمامًا عن داخل التفاحة، [8] وقد يحتوي السطح الخارجي لجهاز الراديو على مكونات مختلفة تمامًا عن الداخل. يشكل تقشير التفاحة إزالة السطح، مما يترك في النهاية سطحًا مختلفًا بملمس ومظهر مختلفين، يمكن التعرف عليه على أنه تفاحة مقشرة. قد يؤدي إزالة السطح الخارجي لجهاز إلكتروني إلى جعل غرضه غير قابل للتعرف. على النقيض من ذلك، فإن إزالة الطبقة الخارجية من الصخر أو الطبقة العلوية من السائل الموجود في الزجاج من شأنه أن يترك مادة بنفس التركيبة، مع انخفاض طفيف في الحجم. [9]

في الرياضيات

الكرة هي سطح كرة صلبة ، هنا لها نصف قطر r

في الرياضيات ، السطح هو نموذج رياضي للمفهوم الشائع للسطح. وهو تعميم للمستوى ، ولكن على عكس المستوى، قد يكون منحنيًا ؛ وهذا يشبه المنحنى الذي يعمم خطًا مستقيمًا .

هناك عدة تعريفات أكثر دقة، اعتمادًا على السياق والأدوات الرياضية المستخدمة في الدراسة. أبسط الأسطح الرياضية هي المستويات والكرات في الفضاء الإقليدي ثلاثي الأبعاد . قد يعتمد التعريف الدقيق للسطح على السياق. عادةً، في الهندسة الجبرية ، قد يتقاطع السطح مع نفسه (وقد يكون له تفردات أخرى )، بينما في الطوبولوجيا والهندسة التفاضلية ، قد لا يكون كذلك.

السطح هو فضاء طوبولوجي ذو بعدين ؛ وهذا يعني أن النقطة المتحركة على السطح قد تتحرك في اتجاهين (لها درجتان من الحرية ). بعبارة أخرى، حول كل نقطة تقريبًا، توجد رقعة إحداثيات يتم تحديد نظام إحداثيات ثنائي الأبعاد عليها . على سبيل المثال، يشبه سطح الأرض (مثاليًا) كرة، وتوفر خطوط العرض والطول إحداثيات ثنائية الأبعاد عليه (باستثناء القطبين وعلى طول خط الطول 180 درجة ).

في العلوم الفيزيائية

يشتمل مفهوم السطح في العلوم الفيزيائية على هياكل وديناميكيات الأسطح وما يحدث فيها. يشكل هذا المجال أساسًا للعديد من التخصصات العملية مثل فيزياء أشباه الموصلات وتكنولوجيا النانو التطبيقية، ولكنه أيضًا ذو أهمية أساسية.

تُستخدم قياسات الأشعة السينية السنكروترونية وتشتت النيوترون لتوفير بيانات تجريبية حول بنية وحركة المواد الممتصة الجزيئية على الأسطح. والهدف من هذه الأساليب هو توفير البيانات اللازمة لقياس أحدث التطورات في نمذجة أنظمة الأسطح وبنيتها الإلكترونية والفيزيائية والطاقة والاحتكاك المرتبط بحركة السطح.

تركز المشاريع الحالية على الامتزاز السطحي للهيدروكربونات المتعددة العطريات (PAHs)، وهي فئة من الجزيئات الأساسية لتحسين نمذجة القوى التشتتية من خلال مناهج مثل نظرية الكثافة الوظيفية، والبناء على عملنا التكميلي في تطبيق تشتت ذرات الهيليوم ومجهر المسح النفقي على الجزيئات الصغيرة ذات الوظائف العطرية. [10]

العديد من الأسطح التي يتم النظر إليها في الفيزياء والكيمياء ( العلوم الفيزيائية بشكل عام) هي واجهات . على سبيل المثال، قد يكون السطح هو الحد المثالي بين سائلين ، سائل وغاز (سطح البحر في الهواء) أو الحد المثالي لمادة صلبة (سطح كرة). في ديناميكا الموائع ، يمكن تحديد شكل السطح الحر من خلال التوتر السطحي . ومع ذلك، فهي أسطح فقط على نطاق واسع . على النطاق المجهري ، قد يكون لها بعض السمك. على المستوى الذري ، لا تبدو على الإطلاق كسطح، بسبب الثقوب التي تشكلها المسافات بين الذرات أو الجزيئات . [11]

من الأسطح الأخرى التي تؤخذ في الاعتبار في الفيزياء الجبهات الموجية . وقد اكتشف فرينل أحد هذه الجبهات ، ويطلق عليه علماء الرياضيات اسم سطح الموجة .

إن سطح عاكس التلسكوب عبارة عن قطع مكافئ للثوران .

الحوادث الأخرى:

في رسومات الحاسوب

أحد التحديات الرئيسية في رسومات الكمبيوتر هو إنشاء محاكاة واقعية للأسطح. في التطبيقات التقنية لرسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ( CAx ) مثل التصميم بمساعدة الكمبيوتر والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر ، تعد الأسطح إحدى طرق تمثيل الأشياء. الطرق الأخرى هي الإطار السلكي (الخطوط والمنحنيات) والأجسام الصلبة. تُستخدم أيضًا السحب النقطية أحيانًا كطرق مؤقتة لتمثيل كائن، بهدف استخدام النقاط لإنشاء واحد أو أكثر من التمثيلات الدائمة الثلاثة.

أحد التقنيات المستخدمة لتعزيز واقعية السطح في الرسومات الحاسوبية هو استخدام خوارزميات العرض القائمة على الفيزياء (PBR) التي تحاكي تفاعل الضوء مع الأسطح بناءً على خصائصها الفيزيائية، مثل الانعكاس والخشونة والشفافية . من خلال دمج النماذج والخوارزميات الرياضية، يمكن لـ PBR إنشاء عروض واقعية للغاية تشبه سلوك المواد في العالم الحقيقي. لقد وجدت PBR تطبيقات عملية تتجاوز الترفيه، حيث امتد تأثيرها إلى التصميم المعماري والنماذج الأولية للمنتجات والمحاكاة العلمية.

مراجع

  1. ^ Sparke, Penny & Fisher, Fiona (2016). The Routledge Companion to Design Studies . نيويورك: Routledge . ص. 124. ISBN 9781317203285. OCLC  952155029.
  2. ^ ab Sorensen, Roy (2011). رؤية الأشياء المظلمة: فلسفة الظلال . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد . ص. 45. ISBN 9780199797134. OCLC  955163137.
  3. ^ Butchvarov, Panayot (1970). مفهوم المعرفة . إيفانستون: مطبعة جامعة نورث وسترن . ص. 249. ISBN 9780810103191. OCLC  925168650.
  4. ^ Stroll, Avrum (1988). Surfaces . مينيابوليس: مطبعة جامعة مينيسوتا . ص. 205. ISBN 9780816616947. OCLC  925290683.
  5. ^ بليشا، مايكل؛ جراي، وكوستانزو، فرانسيسكو (2012). ميكانيكا الهندسة: الاستاتيكا والديناميكا (الطبعة الثانية). نيويورك: ماكجرو هيل للتعليم العالي . ص. 8. ISBN 9780073380315. OCLC  801035627.
  6. ^ بوتشفاروف (1970)، ص 253.
  7. ^ سترول (1988)، ص 54.
  8. ^ سترول (1988)، ص 81.
  9. ^ جيبسون، جيمس جيه. (1950). "إدراك الأسطح البصرية". المجلة الأمريكية لعلم النفس . 63 (3): 367-384. doi :10.2307/1418003. ISSN  0002-9556.
  10. ^ "فيزياء السطح". كلية العلوم الفيزيائية . 2019-03-28 . تم الاسترجاع 2024-09-23 .
  11. ^ "السطح | التعريف والحقائق | الموسوعة البريطانية". www.britannica.com . تم الاسترجاع في 2024-09-23 .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=السطح&oldid=1249055488"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate