القفل ذو الأربعة مزالج

المقدمة

الأهداف التّعليميّة:

  • أن يقدّر الطّالب جهود العلماء المسلمين، وأهميّة اختراعاتهم.
  • أن يتّبع الطّالب المنهجيّة العلميّة في حلّ المشكلات وتصميم النّماذج والآلات.
  • أن ينمّي الطّالب مهارات التّفكير وتصميم نماذج مبسّطة تحاكي الاختراعات الكبيرة.
  • أن ينمّي الطّالب المهارات اليدويّة والتّجريب المخبريّ وبناء القدرات.
  • أن يفسّر الطّالب الرّسوم المتعلّقة بالقفل ذي المزالج الأربع في مخطوطة الجزريّ.
  • أن يستخلص الطّالب وظيفة كلّ جزء في القفل ذي المزالج الأربع الّذي اخترعه الجزريّ.
  • أن يصّمم الطّالب قفلًا من أدوات بسيطة.
  • أن يستخلص الطّالب الشّروط الّلازمة لفتح القفل ذي المزالج الأربع للجزريّ.
  • أن يشرح الطّالب آليّة عمل القفل ذي المزالج الأربع.

الفكرة الإبداعيّة:

    قدّم الجزريّ في كتابه وصفًا دقيقًا لآليّة عمل القفل ذي المزالج الأربع وصفًا دقيقًا لكيفيّة تصنيعه، وقدّم شرحًا مفصّلًا حول كيفيّة إغلاقه وفتحه.

قرن وعصر الاختراع

القرن السّادس الهجريّ /القرن الثّاني عشر الميلاديّ

عصر الخلافة العبّاسيّة

القفل ذو المزالج الأربع من كتاب (الجامع بين العلم
والعمل النّافع في صناعة الحيل)

معلومات العالم

    تُعرف الأرض الواقعة بين نهري دجلة والفرات بأرض الجزيرة، وتقع شمال سوريّا، وتُعرف بجزيرة ابن عمر أيضًا. وإليها يُنسب الجزريّ. وهو بديع الزّمان أبو العزّ بن إسماعيل بن الرزّاز الملقّب بالجزريّ، نسبة لأرض الجزيرة السّابقة الذّكر، ولد في منطقة جزيرة ابن عمر شمال سوريّا سنة (530هـ/ 1136م)، وتوفي في بغداد سنة (602هـ/ 1206م)، تعلّم الهندسة وصناعة الآلات، وكان حريصًا على الجمع بين العلم والعمل. انتقل إلى ديار بكر للعمل مع حكّام بلاده سلاطين بني أرتق وذلك سنة 570هـ / 1174م؛ ونتيجة لعمله المتميّز والمبدع حظي برعاية الحكّام، وأصبح كبير مهندسي الميكانيكا في البلاط بعد أن كان رئيسًا للمهندسين. كان الجزريّ حريصًا على طلب العلم بدليل أنّه كان يحثّ الآخرين على طلبه.

    لقد أنجز الجزريّ كثيرًا من الاختراعات ممّا جعله يؤلّف كتابًا بذلك سمّاه (الجامع بين العلم والعمل النّافع في صناعة الحيل)، وقد جمع في ذلك الكتاب أوصاف تلك الاختراعات وكيفيّة صنعها وعملها، ويُعدّ كتابه هذا من أفضل الكتب التي أُلّفت في ذلك الوقت ووصلت إلينا، وقد كان الكتاب زاخرًا بوصف الآلات الهيدروليكيّة والميكانيكيّة.

   إنّ كثيرًا من الكتب الّتي ألّفها علماء المسلمين تُرجمت إلى لغات عدّة، حتّى أنّ النُّسخ الأصليّة منها لا تزال موجودةً في متاحف أوروبا، وذلك نتيجة حرص الأوروبيّين على نقل أسس النّهضة العلميّة الّتي قامت عليها الحضارة العربيّة الإسلاميّة. وقد كان العالم الجزريّ واحدًا من أولئك الأعلام الّذين ساهموا في تأسيس تلك الحضارة. وباعتراف العديد من علماء الغرب، فإنّ الكثير من تصاميم الآلات الّتي ابتكرها الجزريّ قد نُقلت إلى أوروبا، حيث ظهرت التّروس القطعيّة لأوّل مرّة في مؤلّفات الجزريّ، وهي تلك الّتي نقلها عنه الأوروبيّون، وأدخلت فيما بعد في صناعة إحدى السّاعات الفلكيّة الّتي تُعرف باسم ساعة (جيوفاني ديدوندي).

    ترجع أهميّة التّصميمات الّتي ابتكرها الجزريّ والخاصّة بآلات رفع الماء، بأنه استفاد من الطّاقة الكامنة للماء المتحرّك في رفعه لمستويات أعلى من مستوى جريانه، عوضًا عن الاستعانة بالحيوانات لرفعه، كما كان شائعًا في ذلك الوقت.


إسهامات العالم

قدّم العالم الجزريّ تصميمات من أهمّها:

  • مضخّة ذات أسطوانتين متقابلتين، وهي تقابل حاليًا المضّخات الماصّة والكابسة.
  • نواعير رفع الماء لأعلى؛ وذلك نتيجة الاستفادة من الطّاقة الحركيّة للمياه الجارية في الأنهار.
  • مضخّة الزّنجير والدّلاء: وهي نوع من آلات السّقوط إذ تعطي مرورًا حركيًّا بفضل سقوط الماء على المفارق. وهذه الآلات تحتاج إلى رفع منسوب الماء وذلك عن طريق بناء السّدود.
  • صناعة السّاعات المائيّة والآلات ذاتيّة الحركة العاملة بالطّاقة الكامنة للماء، كما قام بتطوير آلات هيدروليكيّة كان قد ابتكرها علماء مسلمون.
  • قدّم وصفًا لعدد من الآلات الميكانيكيّة المختلفة من ضاغطة ورافعة وناقلة ومحرّكة، كما أنّه جاء بوصف مفصّل لتركيب ساعات دقيقة، أخذت اسمها من شكل خاصّ كان يظهر فوقها نحو ساعة القرد، وساعة الرّامي البارع، وساعة الكاتب، وساعة الفيل الّتي تُعتبر من أهمّ اختراعاته.

    لكلّ ما تقدّم: من خلال المؤلّفات وتصميم الآلات العديدة ووضع قواعد تركيبها ووصف آليّة عملها؛ اعتبر الجزريّ أوّل من وضع أسسًا علميّةً للاستفادة من الطّاقة الكامنة للمياه في مجالات عمليّة كثيرة.

إبريق من صنع الجزريّ، غطاؤه على شكل طير يصفّر لفترة قصيرة
عند استعمال الإبريق وقبل أن ينزل الماء
غاسل اليدين المجدول من اختراعات الجزريّ

مؤلفات العالم

    كلّف أحد سلاطين بني أرتق في ديار بكر الجزريّ بتصنيف كتاب يشرح فيه العديد من اختراعاته مع تزويدها بالرّسوم التّوضيحية وذلك أيام الخليفة العباسيّ أبو العباس أحمد النّاصر لدين الله سنة 576هـ/ 1181م. فقام بعمل أهمّ كتبه وهو (الجامع بين العلم والعمل النّافع في صناعة الحيل). وقد استغرق هذا العمل الجليل خمسًا وعشرين سنةً من البحث والدراسة. وقد قدّم الجزريّ في هذا الكتاب عددًا كبيرًا من الوسائل الميكانيكيّة والتّصاميم، وقد قام بتصنيف الآلات في ستّ فئات وذلك حسب طريقة صنعها واستخدامها، ممّا جعل ذلك كلّه أساسًا للتّصنيفات الأوروبيّة في عصر النّهضة. وقد تضمّن ذلك الكتاب دراساته وأبحاثه في السّاعات والآلات الرّافعة للماء والأثقال والفوّارات المائيّة. ما زال هذا الكتاب يزيّن الكثير من متاحف العالم: كالباب العالي في إسطنبول، ومتحف الفنون الجميلة في بوسطن، ومتحف اللّوفر في فرنسا، ومكتبة جامعة أوكسفورد. 

    وقد كانت اختراعات الجزريّ موضع إعجاب المهندسين وانبهارهم على مرّ العصور، لاسيّما وقد تُرجم الكتاب وغيره من كتب الجزريّ إلى عدّة لغات ممّا أكسبه شهرة كبيرة في الغرب. وقد قام بترجمة بعض فصوله إلى الألمانيّة كل من فيدمان (Weidman) وهاوسر (Hawser) في الرّبع الأوّل من القرن الرّابع عشر الهجريّ / القرن العشرين الميلاديّ. كما ترجمه دونالد هيل (Hill) المتخصّص في تاريخ التّكنولوجيا العربيّة إلى الإنجليزيّة. كما قام معهد التّراث العلميّ العربيّ في حلب بسورية سنة 1399هـ/ 1979م بإصدار النّص العربيّ، وقد قام بمراجعته وتحقيقه أحمد يوسف الحسن.

صورة من كتاب "الجامع بين العلم والعمل النّافع في صناعة الحيل"
لعبة موسيقيّة: من اختراعات الجزريّ في كتاب معرفة الحيل الهندسيّة

 


انتشار استخدامات الإسهام في نواحي الحياة

    مازالت صناعة الأقفال في تطوّر مستمر حتّى يومنا هذا، فتستخدم الأقفال غالبًا لحماية النّاس وحراسة ممتلكاتهم لما توفّره من حماية للمنازل والمتاجر والمدارس والمصانع والمصارف والمستودعات والدّوائر الحكومية، وقد تعدّدت أنواع المفاتيح الّتي تفتح الأقفال، فمنها المفتاح المعدنيّ والخشبيّ والكهربائيّ والإلكترونيّ أو غير ذلك.

أنواع مختلفة من الأقفال

مراجع الطالب
  • كتاب حضارة العرب، نومان سميث.
  • مقالة: المسلمون وعلم الهندسة الميكانيكيّة، راغب السرجاني.
  • كتاب معرفة الحيل الهندسية، الجزريّ.
  • مخطوطة الجامع بين العلم والعمل النّافع في صناعة الحيل، الجزريّ.
  • كتاب العالم الرَّقميّ، غدير باسم.
  • الرّابط الأوّل

مراجع المحتوى
الهدف من النشاط
  • أن يتعرّف الطّالب على مبدأ عمل الأقفال.
الإعداد للعمل
  • كوّن فريق عمل مع مجموعة من زملائك؛ لتوزيع المهامّ فيما بينكم.
  • حاول أن تحضر صورًا تبيّن التّركيب الدّاخليّ لأقفال مختلفة.
البحث العلميّ

    كلّف عددًا من أفراد مجموعتك بمهمّة البحث عن معلومات مفصّلة حول الأقفال وتطوّرها عبر العصور، ويمكن الاستعانة بالمصادر التّالية:

  • مكتبة المدرسة أو أيّة مكتبة عامّة.
  • الشبكة العنكبوتيّة، ويمكن الاستعانة بالرّابط التّالي: الرّابط.
تجهيز الأدوات
القفل التركيب الداخلي المفتاح

 

تنفيذ النشاط
  • بمساعدة معلّمك قم بفكّ القفل.
  •  ضع المفتاح في القفل وهو مفتوح.
    •  تعرّف على آليّة عمل القفل.
      •  قم برسم أجزاء القفل.
        المناقشة والنتائج
        • ناقش أنت وأفراد مجموعتك ملاحظاتكم خلال قيامكم بهذا النّشاط.
        • اكتب بمساعدة أفراد مجموعتك تقريرًا يوضّح كيفيّة عمل الأقفال الّتي حصلت عليها من خلال ملاحظاتكم.
        • قارن بين أجزاء الأقفال وآليّة عمل كلّ نوع.
        اخترع بنفسك
        •  بناءً على ملاحظاتك والنّتائج الّتي توصلت إليها قم باختراع تصميم قفل جديد يناسب عصرنا الحاليّ.
        الهدف من النشاط
        • أن يتعرّف الطّالب على مبدأ عمل الأقفال.
        الإعداد للعمل
        • كوّن فريق عمل مع مجموعة من زملائك؛ لتوزيع المهامّ فيما بينكم.
        البحث العلميّ

            كلف عددًا من أفراد مجموعتك بمهمّة البحث عن معلومات مفصّلة حول الأقفال وتطوّرها عبر العصور، ويمكن الاستعانة بالمصادر التّالية:

        • مكتبة المدرسة أو أيّة مكتبة عامّة.
        • الشبكة العنكبوتيّة، ويمكن الاستعانة بالرّابط التّالي: الرّابط الأوّل
        تجهيز الأدوات
        قطع ليجو أو الكرتون أو الفلين أنابيب مرابط ثنائيّة لاصق

         

        تحضير الجهاز
        • قم بتركيب قطع الليجو كما في النّموذج التّالي:
        • ركّب قاعدة الليجو بشكل مسطّح أو استخدم قاعدةً جاهزةً .
        • على طرف زاوية القاعدة ركّب أربعة قطع متساوية ومستطيلة (4×2 نقاط) من الليجو فوق بعضها على أن تكون القطعة الأخيرة فيها ثقوب جانبيّة.
        • كرّر الخطوة السّابقة ولكن على مسافة ثلاث نقاط مقابل لليجو السّابق.
        • على مسافة سبعة سطور من الشّكل السّابق قم ببناء عمود مساوٍ لارتفاع الأعمدة السّابقة (4×4 نقاط) على أن تكون القطعة الأخيرة فيها ثقوب جانبيّة.
        • ركّب مفصل في نهاية قطعة الليجو بالاتّجاه الموضح بالرسّمة.
        • قم ببناء ذراع (16×2 نقاط) على أن تكون القطعة الأوّلى فيها ثقب، وأن تترك فراغًا في القطعة قبل الأخيرة، وضع في الفراغ قطعة ليغو فيها ثقب.
        • صل الذّراع في مفصل العمود (4×4 نقاط) كما في الشّكل.
        • ركّب الأسطوانة الثّابتة في ثقوب الشّكل (4×4 نقاط).
        • ركّب مربط للأسطوانة المتحركة ثم ثبته بالاسطوانة الثابتة.

         

        تنفيذ النشاط
        • قم بتحريك المربط لليمين ولليسار ولاحظ دخول الأسطوانة في الثّقب الأوّل ثمّ في الثّقب الثّاني وخروجها.
        • حرّك الذّراع الحرّ بالاتّجاه المبيّن لإغلاق البوّابة.
        • حرّك المربط باتّجاه اليمين بحيث تدخل الأسطوانة الحرّة في كلّ ثقوب قطع الليجو الّتي تواجهها.
        • شدّ الذّراع الحرّ للخارج، ماذا تلاحظ؟
        • افتح البوّابة مرّة أخرى بتحريك المربط لليسار وكرّر الخطوات السّابقة.
        المناقشة والنتائج
        •  ناقش أنت وأفراد مجموعتك ملاحظاتكم خلال قيامكم بهذا النّشاط.
        •  اكتب بمساعدة أفراد مجموعتك تقريرًا يوضّح كيفيّة عمل الأقفال الّتي حصلت عليها من خلال ملاحظاتكم.
        •  كيف يمكنك التحكم بفتح وإغلاق البوابة السّابقة باستخدام الدّارة الكهربائيّة.
        اخترع بنفسك
        • بناءً على ملاحظاتك والنتائج التي توصّلت إليها قم بتصميم اختراع قفل لبوّابة باستخدام مواد متوفّرة في بيئتك.