كيف يعمل القلم الحبر؟

[Mary Naeem]

كيف يعمل القلم الحبر؟

القلم الحبر بشكل مبسط، يشبه زجاجة مملوءة بالماء الأزرق أو الأسود، فتخيل أنك تحاول كتابة شيء بإستخدام زجاجة ماء، ومن السهل معرفة كيفية عملالقلم الحبر، ولنفترض أنك أزلت القارورة من زجاجة ماء ممتلئة، وقلباها رأسا على عقب، وحاولت كتابة اسمك بها ماذا يحدث؟ تتدفق المياه بسرعة، وفي حوالي 10 ثوانٍ تغمر صفحتك والمكتب والأرضية وكل شيء آخر في المشهد.

ماذا لو قمت بتعديل زجاجة المياه، فبدلا من رقبة مفتوحة كبيرة نسبيا، سوي ثقب صغير في الأعلى، فيمكنك تجربة هذا بنفسك، واذهب إلى الحمام أو المطبخ حيث يمكنك إحداث فوضى بأمان، وخذ زجاجة مشروبات قديمة بغطاء بلاستيكي واملأها بالماء، وقم بربط الغطاء بإحكام، والآن قم بعمل ثقب صغير في الغطاء بإستخدام دبوس وإقلب الزجاجة رأسا على عقب، ستجد أن الماء لا يخرج على الإطلاق (أو إذا حدث ذلك، ببطء شديد بشكل لا يصدق)، والسبب بسيط، على الرغم من وزن الماء المندفع ينخفض ، فإن ضغط الهواء يدفع لأعلى في الإتجاه المعاكس ويوقف الماء من مغادرة الزجاجة.

ويعمل الهواء قليلا مثل إصبع يدفع للأعلى ويحجب الثقب، وإذا قمت الآن بعمل ثقب صغير ثانية في الجزء العلوي من الزجاجة (النهاية التي ترتفع في الهواء، مقابل الغطاءالنهاية التي عادة ما تكون أسفل الزجاجة)، ستجد أن الماء يبدأ في الخروج، كما تتوقع، ويمكن للهواء أن يدخل الجزء العلوي من الزجاجة ويسمح للماء بالهروب من القاع، وقم بتغطية فتحة الهواء بإصبعك وستوقف تدفق المياه، وافتح فتحة الهواء وقطر الماء مرة أخرى.

الآن معظم الوقت، يمكننا سحب الماء من زجاجة ممتلئة دون إحداث ثقب فيها، فكيف يعمل ذلك؟ جربه وانظر، املأ زجاجة ماء ثم اقلبها، وبدلا من التصريف بسلاسة، ستجد أن الماء يغادر في بقع متشنجة، مع تكوين فقاعات هواء ضخمة تندفع عبر الماء من الأسفل إلى الأعلى، وما يحدث هو أن الهواء يجب أن يدخل الزجاجة مع خروج الماء، لذلك هناك قتال مستمر في الرقبة بين دخول الهواء وخرج الماء، وهذا ما يحدث الضوضاء، وإذا قمت بإمالة زجاجة المياه أكثر نحو الإتجاه الأفقي ودفع الماء للخارج بزاوية ضحلة، يمكن للهواء أن يدخل في نفس الوقت الذي تغادر فيه المياه، دون أن تتصارع فوق الرقبة وبالتالي يختفي الضجيج.

كيف يرتبط كل هذا بالقلم الحبر؟ ربما يمكنك الآن أن ترى أن آلية القلم الحبر تتلخص في السماح بدخول الهواء وإخراج الحبر، وتحتوي الخلاصة على نظام من القنوات المتوازية، ثلاث قنوات صغيرة للحبر وواحدة كبيرة للهواء، بحيث يمكن أن يتدفق الهواء لأعلى في الخزان حيث يتدفق الحبر لأسفل نحو الورق بمعدل تتحكم فيه بعناية، وتحصل على ما يكفي من الحبر لصنع خط جيد من خلال القلم الحبر، ليس بالكثير لدرجة أن تغمر الورقة بالحبر، وليس بالقليل بحيث لا يكتب القلم على الإطلاق.

عندما تكتب بالقلم الحبر، كيف ينتقل الحبر من الخزان إلى الصفحة؟ يتدفق جزئيا من خلال الجاذبية (وزنه يسحبه إلى أسفل)، ولكن أيضا من خلال العمل الشعري (الظاهرة التي يرسم فيها السائل نفسه تلقائيًا على طول أنبوب رفيع جدا وهو كيفية ارتفاع الماء داخل النبات وهي الخاصية الشعرية) إذا كنت تحمل القلم الحبر مع اتجاه طرفه لأسفل، فإن الجاذبية لا تجعل الحبر يتدفق بالكامل، كما قد تتوقع، وذلك لأن المغذي الذي يربط الطرف بالخزان ضيق للغاية، وفي الواقع، لدينا حالة مثل الزجاجة البلاستيكية المملوءة بالماء مع ثقب صغير مثقوب في الغطاء، ولا يمكن للحبر الهروب من القلم الحبر لأن الهواء لا يمكنه الدخول.