X
تبلیغات
فیزیک

فیزیک

فیزیک

به نام خدا

ریچارد فاینمن (Richard Feynman) ، فیزیکدان امریکایی ، علم خود را چنین توصیف می کند : "طبیعت صفحه ی شطرنج عظیمی است که بازیکنانش خدایانند، و ما امتیاز تماشایشان را داریم. قاعده های این بازی همان چیزی است که آن را فیزیک پایه می نامیم، و هدف ما شناخت این قاعده هاست."

 


طبق گفته ی فاینمن از مدت ها پیش فیزیک را علمی می دانند که سعی دارد «همه چیز »را توصیف کند . این علم به مطالعه ی ماده و انرژی و جست و جوی قانون هایی می پردازد که رفتار آنها را تعیین می کنند.

در حالی که این شیمیدانان عنصرها و ترکیب ها را مطالعه می کنند، فیزیکدانان به مطالعه ی نیروهای پدیدآورنده ی یک عنصر و حاکم بر به هم  پیوستن و جدا شدن مواد از یکدیگر می پردازند . در حالی که اختر شناسان جرم های آسمانی را بررسی می کنند، فیزیکدانان به مطالعه ی نیروهایی می پردازند که این جرم ها را تشکیل می دهد و بر حرکت آن ها در عالم حاکم است . فیزیکدانان می خواهند بدانند چه چیزی اجزای اتم را به هم پیوند می دهدو چه چیزی باعث قطعه قطعه شدن کهکشان می شود . برای این کار ، آن ها نیروهایی مانند گرانش ، حرکت، مغناطیس ، الکتریسیته، و انرژی هسته ای را بررسی می کنند .

 

بسیاری از بزرگترین فیزیکدانان جهان ، مانند فاینمن ، به تدریس و پژوهش در فیزیک مشغولند . بعضی در صنعت کار می کنند و شبکه های ارتباطی بهتر ، نیروگاه های با کارایی بالاتر ، ساختمان های ایمنی تر ، و هواپیماها و کشتی ها و اتومبیل های آیرودینامیک تر طراحی می کنند . فیزیکدانانی هم هستند که کارشان پژوهش در زمینۀ پزشکی است تا شیوه های تازه ای را برای نگاه کردن به درون بدن انسان طراحی کنند .

شاید روزی فیزیکدانان روش هایی عملی برای به پرواز در آوردن اتومبیل ها و قطار ها در هوا و تولید انرژی نا محدود ، تمیز ، و ارزان پیدا کنند . این ها فقط تعداد کمی از فرصت های عملاً نا محدودی است که در اختیار فیزیکدانان کنونی قرار دارد .

 

تاریخ فیزیک

منشأ فیزیک به عنوان یک علم دست کم به 2600 سال قبل یعنی هنگامی بر می گردد که فیلسوف کلاسیک یونانی ، فیثاغورس ، متوجه شد هماهنگی سازهای زهی تابع دستگاهی از قاعده های ریاضی است . این بصیرت انگیزه ای شد تا فیثاغورس به جست و جوی قانون های ریاضی ساده برای توصیف همۀ پدیده های طبیعی _ از حرکت ذره غباری شناور تا ساختار تمام عالم _ بپردازد . این اعتقاد به نظم ریاضی کیهان تا به امروز اصل راهنمای فیزیک باقی مانده است .

 

فیلسوفان یونانی ، افلاطون و ارسطو ، در حدود 400 سال پیش از میلاد عقیده های فیثاغورس را گسترش دادند . آنان در حرکت های دایره ای ستارگان نظم عظیمی را مشاهده کردند ، اما سیاره هایی که در آسمان در جهت معکوس حرکت می کردند یا «سیر قهقرایی » داشتند سردرگمشان می کرد . تا سال 1543 طول کشید تا دانشمند لهستانی ، نیکلاس کوپرنیک ، با قرار دادن خورشید به جای زمین در مرکز منظومۀ شمسی « هماهنگی » ریاضی را به عالم برگرداند . در اوایل سال های 1600 ، دانشمند آلمانی ، یوهانس کپلر ، متوجه شد که سیاره ها در مدار های دایره ای کامل حرکت نمی کنند ، بلکه هر یک از آن ها در مسیر خاگی (Oval)   خمیده ای به نام بیضی حرکت می کنند . با این بصیرت کپلر مجموعه ای از قانون های ریاضی ساده را ابداع کرد که مدار ، سرعت ، و زمان دوران همه ی سیاره ها را به درستی توصیف می کرد .

 

در همین زمان ، فیزیکدان ایتالیایی ، گالیلئو گالیله ، و ریاضیدان فرانسوی ، رنه دکارت ، به مطالعۀ خود حرکت پرداختند . آن ها به طور جداگانه متوجه شدند مسیر حرکت آزاد هر جسم خطی راست است ، مگر این که اثر یا نیرویی بر آن وارد شود . این شناخت ، مبنای قانون های حرکتی است که فیزیکدان انگلیسی ، آیزاک نیوتون به وجود آورد .

در سال 1687 ، نیوتون کتاب اصول ( Principia ) را منتشر کرد که نقطه ی عطف و ، به نظر بسیاری از افراد ، مهمترین کتاب علمی نوشته شده تا امروز است . او در این کتاب سه قانون حرکت را تثبیت کرد : قانون لختی بیان می کند که در نبود نیروهای خارجی ، اندازه ی سرعت جسم و جهت حرکت آن ثابت می ماند . طبق قانون شتاب  ثابت اگر نیرویی بر جسم وارد شود ، جسم در جهت این نیرو و متناسب با شدت آن شتاب می گیرد . قانون پایستگی تکانه بیان می کند که اگر نیرویی بر جسمی وارد شود ، جسم با نیرویی مساوی و در جهت مخالف آن واکنش نشان می دهد ( قانونی که شاید به صورت " هر کنشی را واکنشی است مساوی و در جهت مخالف " مشهور تر باشد .)

 

نیوتون در کتاب اصول «قانون گرانش عمومی » خود را نیز ارائه کرد . این نظریه ، با توجه به مشاهده های کپلر ، اظهار می دارد که اشیا یکدیگر را با نیرویی جذب می کنند که با جرمشان افزایش و با فاصلۀ میانشان کاهش می یابد .

عقیده های نیوتون مبنای مکانیک را تشکیل دادند که مربوط به اجسام متحرک و نیروهای وارد بر آن هاست . مکانیک نیز به نوبه ی  خود مبنای فیزیک جدید شد .

 


 

در همان زمانی که فیزیکدانان پیشین حرکت را مطالعه می کردند ، به دنبال شناخت سرشت و رفتار فیزیکی ماده نیز بودند . مثلاً رابریت بویل (Robert Boyle) در سال های 1600 نشان داد که اگر گازی گرم شود ، اتم های آن تند تر حرکت        می کنند و در نتیجه دما و فشار آن افزایش می یابد . این توضیح رفتار گاز ها بر حسب حرکت اتمی به نظریۀ جنبشی گاز ها معروف شد . این نظریه کاربرد جدید و قابل ملاحظه ای از مکانیک نیوتونی _ در سطح اتم ها به جای سیاره ها _ بود .

 نظریه ی جنبشی بویل شامل این عقیده بود که گرما نوعی انرژی است . به زودی سایر شکل های انرژی مانند شیمیایی و الکتریکی نیز شناخته شدند . بعد ها معلوم شد که شکل های مختلف انرژی به یکدیگر تبدیل می شوند  ، اما خود انرژی را نمی توان خلق یا نابود کرد . این اصل _ پایستگی انرژی _ اساس علم فیزیک شد .

 

در سال های 1700 ، بسیاری از دانشمندان از جمله دولت مرد و نویسنده و مخترع امریکایی ، بنجمین فرانکلین (Benjamin Franklin ) ، فیزیکدان ایتالیایی ، آلساندرو ولتا (Allesandro Volta ) ، به کاوش درباره ی ویژگی ها و قانون های حاکم بر الکتریسیته پرداختند . آن ها بار الکتریکی مثبت و منفی را کشف کردند و متوجه شدند که فلز ها رسانا های خوبی هستند (یعنی بار الکتریکی از آن ها آزادانه می گذرد .)

 

این اکتشافات باعث  شد که فیزیکدانان و شیمیدانان متوجه شوند که خود اتم حاوی بارهای مثبت و منفی است . بنابراین ، این امکان به وجود آمد که بتوان واکنش های شیمیای را با جاذبه ی الکتریکی میان اتم ها بیان کرد .

اسرار نور و ویژگی های آن نیز فیزیکدانان را در طول تاریخ مجذوب کرده است . تا قرن هفدهم ، بسیاری از دانشمندان _ به ویژه نیوتون _ به این نتیجه رسیده بودند که نور متشکل از ذرات است . بعضی دیگر فکر می کردند که نور از امواج تشکیل شده است . اما سلطۀ نیوتون تقریبآ به مدت 200 سال حکمفرما بود .

 

سرانجام در سال 1865، فیزیکدان اسکاتلندی ، جیمزماکسول (James Maxwell ) ، توجیه واحدی از تمام پدیده های شناخته شده ی  الکتریکی و مغناطیسی ارائه کرد . او گفت که نور صرفــاً یکی از انواع مختلف امواج الکترومغناطیسی است . ماکسول وجود امواج رادیویی را پیش بینی کرد که کشف آن ها با کشف ریزموج ها ، نور فرو سرخ و فرابنفش ، پرتوهای ایکس ، و پرتوهای گاما دنبال شد .

 

تحقق مأموریت

در اواخر سال های 1800 ، به نظر می رسید که فیزیک مأموریت خود را در مورد توضیح رفتار ماده و انرژی انجام داده است . با این همه ، هیچ اندیشه ای بیش از دور از واقعیت نبود . در دهه های اول سال های 1900 ، فیزیک نیوتون را دو عقیده ی  انقلابی نسبیت و نظریه ی  کوانتومی به لرزه در آورد .

 

در سال 1905 ، یک کارمند آلمانی اداره ی ثبت اختراعات به نام آلبرت اینشتین مقاله ای منتشر کرد که در آن عقیده ای کاملاً جدید دربارۀ فضا و زمان مطرح شده بود.او پیشنهاد کرد که فضا و زمان نسبی هستند ، یعنی اندازه گیری آن ها به چارچوب مرجع ناظر بستگی دارد . ده سال بعد، اینشتین نظریه ی نسبیت عام را مطرح کرد و به صورت ریاضی نشان داد که فضا و زمان علاوه بر نسبی بودن در هم تنیده اند . علاوه بر آن ، این نظریه برای توصیف حرکت جرم های آسمانی ، فضای خمیده را جایگزین میدان های گرانشی نیوتون کرد . مفهوم نسبیت اینشتین اثرهای نجومی دیگری را نیز پیش بینی کرد که نظریه های نیوتون نمی توانست توجیه کند .

 


 

علاوه بر آن اینشتین عقیده هایی را بسط داد که در ابتدا فیزیکدان آلمانی ، ماکس پلانک (Max Planck) ، درباره ی  انرژی مطرح کرده بود . پلانک به این نتیجه رسیده بود که همه ی  انواع انرژی به صورت بسته های کوچکی هستند که او آن ها را کوانتوم نامید . اینشتین با استفاده از عقیده ی پلانک درباره ی نور پیشنهاد کرد که نور در ذره های مشخص انرژی به نام فوتون کوانتیده است . این مفهوم اثر فوتو الکتریک را – یعنی این واقعیت که تابش نور فرابنفش به سطح فلز باعث آزاد شدن «بسته های » ریز الکتریسیته یعنی الکترون ها می شود – توجیه کرد . همین طور ، سرشت دوگانۀ نور را – که گاهی رفتار موجی دارد و گاهی ذره ای – آشکار ساخت .

 

نیلس بور فیزیکدان دانمارکی ، در سال 1913 مفهوم های کوانتومی را در مورد اتم به کار برد . او گفت که الکترون های اتم فقط می توانند در بعضی ترازهای انرژی مشخص وجود داشته باشند . وقتی الکترونی از حالتی بالا به حالت پایین تر فرو      می افتد – چیزی که به « پرش کوانتومی » معروف است – انرژی تلف شده به صورت فوتونی از نور گسیل می شود .

در سال 1923 فیزیکدان فرانسوی ، لویی – ویکتور دو بروی ، پیشنهاد کرد که ذراتی چون الکترون نیز مانند نور سرشت دوگانه ی موجی – ذره ای دارند . با تأیید عقیده ی دوبروی ، معلوم شد که مفاهیم فیزیک کوانتومی و مکانیک کوانتومی برای درک ماده و حرکت ضروری هستند .

 


 

کندوکاو هسته ی  اتم یکی از موارد مورد توجه پژوهش فیزیک در قرن بیستم بوده است . ابزار این کار شتابگر ذره ای ، یعنی وسیله ای پر انرژی بوده است که باریکه هایی از ذره های اتمی باردار سریع را تولید می کند . فیزیکدانان از این ذرات برای بمباران اتم ها و مطالعه ی چگونگی شکافته شدن آن ها استفاده می کنند .

 این پژوهش در انرژی های بالا به کشف چند دوجین از ذره های زیر اتمی جدید انجامیده است . پژوهش های جاری نشان می دهد که اغلب این ذره های زیر اتمی عجیب از ذره هایی بنیادی به نام کوارک ساخته شده اند .

 


 

در اواخر قرن بیستم ، شناخت بهتر از ذره های زیر اتمی و بر هم کنش های آن ها باعث شد فیزیکدانان نظریه های جدیدی ارائه کنند که چهار نیرو ی بنیادی طبیعت – گرانی ، الکترومغناطیس ، نیروی هسته ای قوی و نیروی هسته ای ضعیف _ را در یک نیرو وحدت می بخشید، پژوهش در باره ی  ذره های بنیادی به نوبه ی  خود در نظریه های جدید کیهان شناسی مؤثر بوده است . این شاخه از فیزیک به ، منشأ ساختار و تحول عالم می پردازد . مثلاً در سال های 1920 ، اختر شناس امریکایی ، ادوین هابل (Edwin Hubble)  و دیگران کشف کردند که عالم در حال انبساط است.این کشف به پیدایش نظریه ی  مهبانگ (Big Bang) انجامید ، که طبق آن ، عالم در انفجار کیهانی عظیمی به وجود آمده است .

 

دوشاخه ی فیزیک

به طور سنتی ، فیزیک تقریباً به دو شاخۀ کلی فیزیک کلاسیک و فیزیک جدید تقسیم می شود . فیزیک کلاسیک در مطالعۀ مکانیک نیوتونی ، ترمودینامیک ، اکوستیک ، اپتیک ، و الکترومغناطیس به کار می رود .

 

فیزیک کلاسیک

مکانیک نیوتونی شاخه ای از فیزیک است که به کاربرد قانون های حرکت نیوتون می پردازد. امروزه ، این رشته بسیار وابسته به ریاضی است ، که در آن فیزیکدانان از ریاضیات تحلیلی برای انجام هر کاری استفاده می کنند ؛ از طراحی قطارهای جدید گرفته تا اتومبیل ها و هواپیماها ، تا هدایت زیردریایی ها ، موشک های بالیستیکی بین قاره ای ، و ماهواره ها .

 ترمودینامیک زیر رشته ای از فیزیک است که با انتقال گرما و تبدیل آن به کار مفید از طریق حرکت های فیزیکی یا واکنش های شیمیایی سروکار دارد. فیزیکدانان این رشته می تواند به توسعه ی  نیمرساناهایی بپردازد که می توانند گرمای حاصل از تابش خورشید به یک ایستگاه فضایی را بگیرند و آن را به الکتریسیته تبدیل کنند.

 

اکوستیک مطالعه ی  علمی امواج صوتی و کار با آن ها است . فیزیکدانان این رشته از معلومات خود در گستر ه ی  وسیعی از کارها استفاده می کنند که شامل مطالعه ی  ارتعاش های خود زمین تا امواج با بسامد بالا یا فراصوتی است ، یعنی امواجی که برای تشخیص ، کنترل و در صورت لزوم ، درمان حالت ها و بیماری های مختلف به کار می رود . مهندسان صوتی از اصول اکوستیک فیزیکی در تولید موسیقی و طراحی تالار ها استفاده می کنند .

 

اپتیک مطالعه ی  تمام پدیده های مربوط به نور است . اپتیک هندسی با نور مستقیم( که پرتو نامیده می شود ) سروکار دارد ، و با اثر هایی چون بازتاب ، شکست و تشکیل تصویر در دستگاه های اپتیکی مانند عدسی ها و آینه ها . اپتیک فیزیکی با سرشت موجی نور و اثرهایی چون تداخل ، پراش و قطبش سروکار دارد که باید در طراحی ابزارهای اپتیکی دقیق چون میکروسکوپ ، صافی های نوری و دوربین ها در نظر گرفته شود .

 

الکترومغناطیس شاخه ای از فیزیک است که نیروهای بین اجسام مغناطیده ، نیروهای بین جریان های الکتریکی و چگونگی ارتباط این دو نوع نیرو را مطالعه می کند. 

فیزیکدانان این رشته با آهنرباهای الکتریکی داخل ماشین های صنعتی مانند ژنراتور ها و موتورها و دستگاه های علمی چون شتابگر های ذره و ابر رسانا ها کار می کنند .

 

فیزیک جدید

مزر میان فیزیک کلاسیک و جدید تقریبی است ، اما در فیزیک جدید توجه معمولاً به موضوع هایی چون مکانیک کوانتومی ، فیزیک هسته ای و فیزیک ذرات یا فیزیک پلاسما معطوف است .

مکانیک کوانتومی با ساختار و رفتار ذره های اتمی و زیر اتمی از این دیدگاه سروکار دارد که همه ی  انرژی را به صورت کوانتوم ها در نظر می گیرد . مکانیک کوانتومی علم سلول های فوتوالکتریک ، باتری های خورشیدی ، نورهای فلوئورسان ، لیزرها و طیف نماهاست ( وسیله هایی که برای شناسایی عناصر با استفاده از نوری به کار می رود که در هنگام گرم شدن گسیل می کنند )

فیزیک هسته ای و ذرات مربوط به ویژگی های هسته ی  اتمی و ذرات تشکیل دهنده ی  آن یا ، نوکلئون هاست . ابزارهای تجربی فیزیکدان هسته ای و ذرات ، شتابگرهای پرتوان و آشکارساز ها هستند . فیزیکدانان هسته ای با کنترل و به کارگیری انرژی ناشی از واکنش های شکافت هسته ای و همجوشی هسته ای ، انرژی هسته ای و سلاح های هسته ای را به وجود می آورند . علاوه بر آن ، در زمینه ی  پزشکی هسته ای نیز کار می کنند و روش های استفاده از مقادیر اندک مولکول های «ردیاب» را برای تشخیص و درمان بیماری ها به کار می گیرند .

 

فیزیک پلاسما با ویژگی ها و کاربردهای پلاسما – نوعی از ماده ( گاهی حالت چهارم ماده در نظر گرفته می شود ) – سروکار دارد که با شروع به صورت گاز ، به یون های سریع و الکترون ها یونیده می شود . ظاهراً در فراسوی جو زمین بیش از 99 در صد ماده ی  قابل مشاهده در عالم به صورت پلاسما است . با این همه ، بر روی زمین ، پلاسما فقط در موارد محدودی چون آذرخش و یا لامپ های فلوئورسان یافت می شود . امروزه ، فیزیکدانان با یونیده کردن گازها به کمک میدان های الکتریکی ، پلاسما را در آزمایشگاه تولید می کنند . این پلاسما های مصنوعی در صنعت نیمرساناها اهمیت پیدا کرده اند .

 

میان رشته ها

همه ی  شاخه های فیزیک که در بالا نام بردیم ، در یک یا چند رشته ی  دیگر از علوم مانند زیست شناسی ، شیمی ، زمین شناسی و اختر شناسی نقش دارد .

زیست فیزیکدانان ، فیزیک زیستمندان را مطالعه می کنند . آنان به طور مشخص از ابزارها و مفاهیم فیزیک برای حل مسئله های زیست شناسی استفاده می کنند ، جون ساختار مولکول های پیچیده یا سرشت محرک های الکتریکی در مغز ، اعصاب ، ماهیچه ها و سایر بافت ها . مثلاً در قرن بیستم پراش پرتوی X نقش مهمی در کشف ساختار و طرز کار مولکول های مهمی چون پروتئین ها و دی.ان. آ (DNA) داشته است .

 

ژئوفیزیکدانان از فیزیک برای مطالعه ی  زمین و سیاره های مجاور استفاده می کنند . علم آنان شامل مطالعۀ پوسته ، هسته ، اقیانوس ها ، جوّ زمین و سیارات دیگر منظومه ی شمسی است . ژئوفیزیک به نوبه ی  خود به چند زیررشته چون زمین سنجی ، مطالعۀ شکل و میدان گرانشی زمین تقسیم می شود . زیررشته ی  لرزه شناسی شامل بررسی امواج لرزه ای ناشی از زلزله ها و سایر آشفتگی ها مانند انفجار های هسته ای زیرزمینی است .زمین – مغناطیس سرشت میدان مغناطیسی زمین و قطب های آن را بررسی می کند .

 

 شیمی فیزیکدانان به ساختار ماده و تبدیل آن به انرژی طی واکنش های شیمیایی و تغییر حالت های فیزیکی ( مانند تبدیل گاز به مایع ) می پردازند .

 کیهان شناسان منشأ ،  ساختار و تحول عالم را بررسی می کنند . فیزیکدانان این رشته به بررسی سازوکاری که عالم را به وجود آورده است نیز می پردازند تا سرشت بنیادی ماده و انرژی را تعیین کنند . رشته ی  اختر فیزیک که با این رشته ارتباط نزدیک دارد با استفاده از مکانیک کوانتومی همراه با فیزیک هسته ای و ذرات ، به تبیین شکل ظاهری و رفتار ستارگان و سایر پدیده های آسمانی می پردازد. اختر فیزیکدانان می کوشند تا هر چیز قابل مشاهده در عالم بزرگ مقیاس را بر حسب دما ، فشار، چگالی و ترکیب شیمیایی آن مشخص کنند .

 

·     فیزیکدانان به تفکر درباره ی  مفاهیم مجردی چون دینامیک تشکیل آتش یا علت حرکت جرم های آسمانی در فضا می پردازند . فناوری کامپیوتر به این پژوهش ها کمک بسیار می کنند .

·     استیون و هاوکینگ (Stephen W. Hawking) ، فیزیکدان ، می کوشد نظریه ی معروف به وحدت را کشف کند که "همه چیز را توجیه خواهد کرد" – هدفی که سایر فیزیکدانان نیز به دنبال آن هستند.

 

شغل های مربوط به فیزیک

فیزیک رشته ای به لحاظ فکری دشوار است و به سال های زیادی تحصیل در فراتر از سطح دبیرستان نیاز دارد . کسانی که به این رشته جلب می شوند معمولاً به ریاضیات علاقه منددند و قابلیت مجسم کردن مفاهیم مجردی چون نیروهای گرانشی، مغناطیسی و هسته ای را دارند .

 

دانش آموز علاقه مند به فیزیک در مقطع راهنمایی و دبیرستان ، باید با فراگیری درس های ریاضی چون جبر و هندسه ، و حداقل یک دوره درس شیمی ، خود را برای کلاس های فیزیک مقدماتی آماده سازد . علوم کامپیوتری نیز موضوع پایه ای مهمی در آماده شدن برای فراگیری فیزیک است در بعضی نظام های تحصیلی ، خود فیزیک را تا سال های آخر دبیرستان آموزش نمی دهند .

دانشجویان رشته ی  فیزیک پس از ورود به دانشگاه ،آموزش ریاضی ، شیمی و رایانه را ادامه می دهند ، و علاوه بر آن درس هایی در زمینه ی  آمار و فیزیک پایه نیز دارند . در سال های بالاتر ، علم فیزیک به دانشجو امکان کشف دنیای مکانیک کوانتومی ، شیمی فیزیک ، فیزیک پلاسما و مطالعه ی  رشته های تخصصی چون بیو فیزیک ، ژئو فیزیک و اختر فیزیک را می دهد . گذراندن دوره ی  چهار ساله ی  فیزیک ، همراه با آموزش معلمی ، به فارغ التحصیل رشته ی  فیزیک این امکان را می دهد تا در سطح راهنمایی و دبیرستان تدریس کند . اما کسب درجه ی  کارشناسی تنها شروع آموزش لازم برای کار در یکی از شاخه های متعدد فیزیک است. برنامه های کارشناسی ارشد در رشته های مختلف ، از فیزیک هسته ای گرفته تا کیهان شناسی وجود دارند معمولاً دانشجویان کارشناسی ارشد این رشته ها هدفی فراتر از این دوره ، یعنی به دست آوردن درجه ی  دکتری را دارند .

 

بسیاری از صنایع ، مخصوصاً برای طراحی و آزمون دستگاه ها و روش های جدید ، فیزیکدانان را استخدام می کنند . برای آشنایی با برخی از نقش های مهم فیزیکدانان می توان از طراحی شبکه های مخابراتی ، راهنمایی اکتشاف نفت ، هدایت ماهواره ها و نقش مهم آنان در مهار کردن انرژی خورشیدی و هسته ای برای تولید نیرو نام برد .

بسیاری از فیزیکدانان برجسته ی  جهان به پژوهش در مؤسسه هایی دانشگاهی و دولتی مشغولند که هزینه های آن ها را بنگاه هایی چون بنیاد ملی علوم و وزارت نیروی ایالات متحده تأمین می کنند و تجهیزات آن ها شامل آزمایشگاه شتابگر ملی فرمی (Fermi National Accelerator Laboratory) در ایلینویز است .

 ·     بسیاری از مدرسه ها برنامۀ درسی خود را اصلاح کرده اند ، به گونه ای که فیزیک در کلاس نهم ( اول دبیرستان ) تدریس می شود تا دانش آموزان مبنای لازم برای درک مفاهیم درس های علوم را به دست آورده باشند.

·     گرچه به نظر می رسد که فیزیک علمی بسیار نظری باشد ولی کاربردهای بسیاری در جهان واقعی یافته است . مثلاً ، پژوهش درباره ی  ابر رساناها به طراحی قطارهایی انجامیده است که به صورت مغناطیسی بدون تماس با ریل ها در بالای    آن ها حرکت می کنند .     

         

+ نوشته شده در  چهارشنبه نهم آذر 1390ساعت 10:10 PM  توسط مهرشاد نادری  | 

کاربرد فیزیک

 
 
کاربرد فیزیک
 
 
کاربرد عملی قانون جذب در زندگی : تا می‌توانی آرزو کن !
می‌دانید که قانون جذب جزو قوانین معنوی عالم هستی است و مثل قوانین ریاضی و فیزیکی واقعاً وجود دارد و روی زندگی ما و اطرافیان‌مان چه آگاهی داشته باشیم و چه خیر تأثیر دارد . از سوی دیگر قوانین فیزیک مدرن به طور عجیبی قانون معنوی جذب را اثبات می‌کند اکنون می‌خواهیم از دنیایی نظری بیرون بیاییم و ببینیم اگر یک انسان بخواهد قانون جذب را در زندگی واقعی به کار بگیرد چگونه فکر می‌کند و به چه شکلی دنیا را می‌بیند و از همه مهمتر در برخورد با مشکلات زندگی به چه شیوه‌ای رفتار می‌کند و چگونه بر مسایل دشوار زندگی در حوزه‌های مختلف غلبه کرده و راه حل مناسب را پیدا می کند
.
مسلماً این شیوه بررسی قانون جذب بسیار جذاب خواهد بود چرا که از فضای شعارگونه و دانستگی بیرون می‌آییم و به فضای خیلی عملی و واقعی و کاربردی وارد می‌شویم و می‌توانیم با درک عملی و عمیق قانون جذب آن را به صورت جدی در زندگی خود به کار گیریم و از منافع غیر قابل انکار آن بهره مند شویم روش کار نیز به این شکل است که ابتدا برداشت خود از قانون جذب را عنوان می‌کنیم و سپس به شرح و تفصیل رفتارها و نگرش‌های ناشی از ان برداشت می‌پردازیم
.
برداشت اول از قانون جذب : قانون می‌گوید تو آروز کن و شعله ارزویت را در دل خود پایدار نگاه دار . بقیه کاریعنی برآورده شدن آرزو و تبدیل آن به صورت یک واقعیت عینی و قابل لمس را به کاینات بسپار . ( همان پافشاری بر خواسته‌ها
)
آرزو کردن اتفاقی است که خیلی از ما آدم‌های دنیای مدرن ارتباطات و اطلاعات از یاد برده‌ایم ما آدم‌های قرن بیست و یک بیش از حد لازم منطقی شده‌ایم استدلال‌های منطقی تمام بخش‌های زندگی ما را تحت نفوذ خود قرار داده‌اند برخی از این استدلال‌ها ریشه ریاضی دارند و بعضی دیگر استدلال‌هایی هستند که برای اثبات‌شان دلیلی نداریم ولی چون در محیط جا افتاده‌اند ما گمان می‌کنیم درست‌اند . بر طبق این استدلال‌ها خیلی از آدم‌ها حق آروز کردن خیلی چیزها را ندارند . مثلاً اگر در خیابان انسانی شبیه خودمان را دیدیم که سوار بر ماشینی مدل بالا مشغول جولان است باید به او اجازه دهیم بتازد و در عین حال اصلاً خیال داشتن چنین ماشینی را در سر نپرورانیم چرا که اساساً این جور آرزوها برای ما جایز نیست و باید به آروزهای کوچک و دست یافتنی‌تری فکر کنیم . استدلال‌هایی مثل این که تو باید اول شکم خودت را سیر کنی بعد به فکر ماشین بیفتی و یا این که هزینه تعمیر و نگهداری ماهیانه ماشین ها از درآمد فصلی من و تو بالاتر است و یا با لباس مندرس و قیافه کارگری و درهم ریخته سوار این قبیل ماشین‌ها شدن موجب خنده و مضحکه خواهد بود و هزاران استدلال بازدارنده دیگر باعث می‌شوند که من و شما با وجود این که ته دل مان سوار شدن بر چنین ماشین‌های مدل بالایی را طلب می‌کنیم و می‌توانیم لااقل در خیال خود چنین آرزویی را داشته باشیم از پایه قید این آروز را می‌زنیم و اصلا به آن فکر نمی‌کنیم
.
اما قانون جذب به ما می‌گوید اصلاً نگران قد و قواره آرزو و همین‌طور قد و قواره خودمان نباشیم و هر وقت هر چیزی را دیدیم و به نظر رسید که می‌واهیم بدون هیچ نگرانی آن را طلب کنیم و بخواهیم . و قضاوت در مورد این که این آروز دست یافتنی است یا نه و همین طور امکان برآروده شدن و احتمال اجابت آن دعا و آروز را اصلاً در فکر خود راه ندهیم . وقتی طبق قانون جذب خود کاینات می‌پذیرد که آروزی درونی تک تک ما آدم‌ها را با بکارگیری تمام اجزای طبیعت اجابت کند دیگر دلیلی برای نگرانی از بابت هزینه و امکان پذیری اجابت آروز وجود ندارد و کار من و شما می‌شود فقط خواستن و منتظر اجابت شدن . حال تصور کنید که با این نوع نگرش به زندگی یعنی باور داشتن بی مرز بودن آروزها من و شما در حوزه‌های مختلف زندگی چه پیشرفت‌هایی عظیمی خواهیم کرد مثلاً در حوزه تحصیل شما بالاترین مدرک ممکن در بهترین رشته را آرزو می‌کنید و در مقابل محدودیت‌ها و مخالفت‌های بقیه با شجاعت می‌گویید که چرا من نباید به بالاترین مدارج علمی برسم ؟ و بعد با اعتماد به نفس در جلسات علمی و مناظرات شرکت کرده و از نظریات خود دفاع می‌کنید
.
در حوزه توانگری و کسب درآمد هم وقتی حد و مرزی برای آرزوهای خود قایل نباشید و با اتکا به قانون جذب این حق را به خود بدهید که سقف آرزوهای خود را تا بی نهایت ادامه دهید در این صورت مثل یک شکارچی مترصد شکار بهترین فرصت‌ها ی درآمد سازی می‌مانید و از حداکثر توان خود برای یادگیری مهارت‌های درآمد زا و ورود به عرصه‌های پرسود بهره می‌جویید
.
این اتفاقات تنها زمانی رخ می‌دهند که شما با استدلال‌های رنگارنگ منطقی و شبه منطقی سقف آروزهای خود را محدود نکرده باشید
.
در زمینه انتخاب همسر هم شما سطح توقع و انتظار و در واقع سقف آروزهای خود را بالاتر خواهید برد و به جای راضی شدن به فردی متوسط و معمولی بهترین و زیباترین و پاک‌ترین انسان‌های روی زمین را برای همسری خود انتخاب خواهید کرد . در انتخاب دوست هم وسواس و همنشینان رابرای خود اختیار خواهید کرد . همه این خوبی‌ها به شرطی نصیب‌تان می‌شود که شما به درستی قانون جذب باور داشته باشید و به بی نهایت بودن سقف آروزهایی که می‌توانید در تمام لحظات زندگی خود بر دل برانید یقین داشته باشید
.
نکته بعدی این است که اندازه آرزو در قانون جذب اصلاً مهم نیست یک آروزی کوچک مثل یافتن جای پارک برای ماشین و یا یافتن تاکسی خالی به اندازه یک آرزوی به ظاهر بزرگ مثل صاحب ویلا و اتومبیل لوکس شدن هر دو دست یافتنی و شدنی هستند
.
قانون جذب می‌گوید : نگران قیمت و بزرگی و زمان تحقق آروزها نباش اصلاً به این محدودیت‌ها کاری نداشته باش . تو فقط آرزو کن و آتش این آرزو را برای همیشه در دل خود روشن نگه دار
.
کاینات در بهترین لحظه و در مناسب‌ترین مکان بسته آرزوهایت را تحویل تو خواهد داد و این تحویل دهی شب و روز نمی‌شناسد . شب یا روز ، ارزان یا گران ، سنگین یا سبک ، کوچک یا بزرگ همگی برای کاینات یکسان اند و ما آدم‌ها نباید اصلاً نگران برآورده نشدن آروزهای مان به خاطر گرانی و سنگینی و یا بزرگی آن باشیم
.
یک آرزو بعد از مشاهده یک اختلاف و تفاوت در دل انسان شکل می‌گیرد . مثلاً وقتی انسانی زیباتر خوش تیپ تر و خوش لباس تر یا پول دارتر را می‌بینیم بی اختیار طالب زیبایی و پول داری بیشتری می‌شویم . همین طلب کردن چیزی بیشتر و متعالی تر به شکل آرزو در دل ما شکل می‌گیرد و شروع به رشد می‌کند . از آن‌جا که تفاوت‌ها و اختلاف‌ها همیشه وجود دارند و در واقع به واسطه این تفاوت‌هاست که زندگی اجتماعی معنا پیدا می‌کند پس خط تولید آرزو هم تمام شدنی نیست و نباید هم به بهانه تمام شدن سهمیه آرزو از طلب کردن و خواستن و آرزو کردن دست برداشت
.
همیشه باید آرزویی را در دل پروراند و برای رسیدن به آن بیشترین تلاش را به خرج داد . ضرب المثلی هست که می‌گوید آدم‌ها تا موقعی که آرزویی واقعی در دل خود دارند از دنیا نمی‌روند و زنده می‌مانند تا اجابت آن آرزو را به چشم خود ببینند . این همان چیزی است که قانون جذب به زبانی دیگر می‌گوید بنابراین برداشت اول از قانون جذب در زندگی عملی و روز مره این است که هرگز نباید به هیچ کس به خصوص هویت ذهنی و من فکری خودمان اجازه دهیم سقف و تعداد آروزهای ما را کم کند و روی آن محدودیت بگذارد یا برایش خانه‌ای بسازد . باید تا می‌توانیم آرزوهای متعالی و ارزشمند را در زندگی برای خود به وجود آوریم و دنبال کنیم می‌گویند به هنگام مرگ وقتی قدرت و عظمت و توانایی انسان بر او آشکار مي‌شود انسان حسرت زده می‌گوید ای کاش بیشتر آرزو می‌کردم و آرزوهای بزرگ‌تری در دل خود می‌چرخاندم
.
قانون جذب می‌گوید قبل از فرا رسیدن روز حسرت تو فرصت داری بزرگ‌ترین آرزوهای زندگی خود را به وجود خود راه دهی . پس تا می‌توانی آرزو کن
!
اما امروز برای تفسیر به نظرم مناسب است که سراغ معادله ی شرودینگر و مفاهیم عجیب نهفته در آن برویم. معادله ی موج شرودینگر در حقیقت یک معادله ی کاملا بی معنا بوده و بیشتر توجیح کننده یک سری از خواص عجیب الکترون ها بوده و دقیقا هیچ تفسیر فیزیکی از آن نمی توان استنباط کرد ، البته خود معادله یک تابع خاص مختلط هست که درک صرف ریاضی آن به دانش ریاضیاتی بسیار بالا نیاز مند بوده (حدودا فوق ریاضیات محض یا کاربردی به بالا) برای همین صریحا آن را قید نمیکنم ، جالبه این معادله یا تابع (که البته به تابع سای نیز شهرت دارد) با اینکه خود هیچ معنای خاصی در برندارد اما بعد ها توسط دانشمندی به نام دیراک یک معنای عجیب پیدا میکنه ، در تعریف دیراک قدرمطلق مجذور تابع سای در هر نقطه از فضای یک اتم برابر چگالی احتمالی حضور الکترون در یک نقطه و جالبه این مقدار هیچ گاه صفر نمیشه و هیچ گاه هم دقیقا یک نمیشه !
اگه از لغات عجیب بالا کمی گیج شدید بگذارید توضیحات رو ساده تر کنم ، در حقیقت تابع شرودینگر یک تابع از متغیر های مکان بوده که خروجی آن یک عدد مختلط میباشد (یعنی یک عدد منفی زیر رادیکال !) پس اگر به توان دو برسد تازه به یک عدد منفی میرسیم که از نظر علم احتمال بی معنا بوده پس با اعمال یک قدر مطلق به یک عدد حقیقی و ساده بین صفر و یک خواهیم رسید که میتواند یک احتمال خاص باشد. (از اصول علم احتمال یا اصول کولموگروف میدانیم که یک احتمال همواره عددی بین صفر و یک میباشد ). اما چگالی فضایی احتمال حضور یک واژه نسبتا طولانی اما ساده میباشد ، فر ض کنید یک قفس پرنده دارید با یک پرنده و ظرف دانه داخل آن و روی قفس هم یک پارچه انداخته ایم و اساسا درون قفس را نمیبینیم، اگر از ما بپرسند داخل قفس برویم احتمال دارد که کجا پرنده را پیدا کنیم ؟ ما در پاسخ میگوییم با توجه به این که پرنده ها علاقه خاصی به خوردن دارد احتمال حضور پرنده در فضای نزدیک ظرف دانه بیشتر است اما ممکن است آنجا پرنده را نیابیم ، پس حضور پرنده در فضای خاص حتمی نیست اما احتمال آن با توجه به شرایط یا شناخت خودمون نسبت به پرنده قابل محاسبه است. پس به احتمال حضور یک چیز خاص (چه الکترون باشد چه پرنده) در یک فضای خاص چگالی فضایی احتال حضور میگوییم. به همین سادگی !
آنچه که از تعاریف نسبتا پیچیده بالا خواستم ببگم این بوده که ماده اساسا رفتاری عجیب ، مبهم ، نامعلوم و غیر قابل پیش بینی دارد و اساسا حتی در علوم دقیقی چون فیزیک ما صرفا به رفتار های احتمالی آن میتوانیم بپردازیم و شناخت دقیق آن صرفا ممکن نیست. اما تعمیم نتایج تابع شرودینگر رو اگر از فیزیک جدا کنیم و در حیطه فلسفه زندگی روز مره ببریم به نتایجی جالب و زیبا خواهیم رسید. با تعمیم این نتایج فیزکی در فلسفه میتوان به این بیان رسید که حقیقت اساسا پیچیده و مبهم و صد در صد غیر قابل پیش بینی است و درک و دانش بشری همواره ما را به گذاره هایی میرساند که بتوانیم تصویری احتمالی و یا به لسان ساده تر حدسی از حقیقت را بیان کنیم اما نکته اینجاست که این صرفا حدس بشریت است و خود حقیقت هیچ الزامی ندارد که صرفا مطابق این حدس بر قرار باشد.
اما حال بگذارید فلسفه ی این موضوع را به تمثیلات اجتماعی تعمیم دهیم و کمی کاربردی تر حرف بزنیم ، یکی از مشکلات بزرگ جوامع جهانی امروز یا بهتر بگم حاکمیت جوامع جهانی امروز اینه که همواره تصاویری از حقیقت برای خود رسم میکنند و به پیش بینی و برنامه ریزی بر اساس پیش بینی های خود میپردازند ، اصلا چرا راه دور بریم ، کشور عزیز خودمون در سال های اخیر کم از این موضوع ضربه نخورده ، شما دقیت کنید زمانی که دولت اصلاحات کار را به دولت عدالت محور و مهرورز سپرد دولت مهرورز با یک دکترین بزرگ اقتصادی تحت عنوان عدالت وارد کار میشود و در راستای این دکترین ابتدا شدیدا ترمز جهانی شدن را میکشد و سپس با راهکار هایی چون سهام عدالت و ... سعی در محقق کردن اهداف این دکترین یعنی اقتصاد عدالت محور شود ، خب از لحاظ نظری حرفی پذیرفته بود که اقتصاد جهانی (جهانی شدن) موجب بی عدالتی در سطح جوامع میشود و به نوعی موجب میشود تا روند شبه امپریالیستی بر جامعه حاکم شود و این باعث میشود تا مردم به حقوق واقعی نرسند ، اما زمان اجرای این موضوع شاهد بودیم این رویکرد همان ابتدا موجب افزایش نقدینگی شده و در نتیجه تورمی شدید ایجاد شد وهمان مقدار کم عدالت هم .....
یا یک مثال فنی مهندسی را در نظر بگیرید ، همواره اگر در یک سیستم ترمودینامیکی (مثلا یک موتور هواپیما یا یک موتور اتو) شرایطی ایجاد کنیم تا فرآیند های ترمودینامیکی سیستم شبیه به چرخه کارنو شود بازده موتور از لحاظ نظری باید بیشتر و بیشتر شود اما اگر حقیقتا در عمل یک موتور خاص داشته باشیم و شرایط آن را به ماشین کارنو نزدیک کنیم میبینیم که بازده آن حتی ممکن است کاهش هم بیابد.
بله ، حقیقت را هیچ گاه نمیتوان پیشبینی کرد ، ما در بهترین حالت میتوانیم یک بازه احتمالی که احتمالا حقیقت را میتوان در آن یافت، را داشته باشیم و حتی اگر به احتمالی مانند 99.99 برسیم هیچ دورر از انتظار نخواهد بود که بگوییم که آن 0.01 درصد اتفاق بیافتد . البته این که نمیتوان حقیقت را یافت مطمئنا نباید باعث شود تا ما از تلاش خود برای رسیدن به حقیقت کمترین کوتاهی داشته باشیم ، بلکه بدین معنا بوده که هیچ گاه نباید به پیش بینی خود برای حقیقت اکتفا کنیم و در حقیقت موضوع بنیادین اینجاست که بدانیم نباید همه برنامه ریزی های خود را صرفا بر مبنای این پیش بینی ها بست ، اصلا همین هم انگیزه زندگی را به بشریت میبخشه ، دقت کنید مثلا اگر همه چیز معلوم ، واضح و مبرهن بود آیا اصلا انگیزه ای برای ادامه وجود میداشت؟
به قول لاپلاس که اگر همواره قوانین نیوتون برجهان حاکم باشند آنگاه با کمی تعمیم میتوان تماما لحظه لظحه آینده را دانست ، آیا این موضوع حس ماجراجویی بشر را نمیکشد ؟
اما نکته ای که بر ماواجب است بدانیم این موضوع است که همواره باید بدانیم که دقیقا نمیدانیم چه چیزی در یک لحظه بعد انتظار ماست ، پس بهترین استفاده ای که از هر لحظه عمر میتوان برد فقط وفقط زندگی کردن است ، پس به قول آن فیلسوف مصداق آن افرادی نشویم لحظات را پی خشوبختی میسوزانند اما بی خبر از آنکه خوشبختی همین لحظاتی است که میسوازنند. در نهایت هم یک قسمت از کتاب شازده کوچولو رو تقدیم تون میکنم تا شاید کمی درس بگیریم :
شازده کوچولو به فردی می خواره رسید که دائما در حال نوشیدن و مستی بود ، از او میپرسد : چه می نوشی ؟
- می مینوشم .
- چرا ؟
- تا فرموش کنم.
- چه چیز را ؟
- فرموش کنم که ناراحتم.
- از چه چیز ؟
- از این که می مینوشم !!
کار این میخواره به نظر ما شاید مسخره و غیر عادی باشد اما باید بداین بشر امروزی تمام مصداق این داستان کوتاهه ! چراکه این بشر دو پا همواره حقیقت را رها میکند و بجای اینکه از آن لذت ببرد ، همواره سعی دارد آن را فرمولیزه کند
. در ذهن بود من که شاید نسل جوان ما بخواهند از سال جهانی فیزیک یک جمع بندی داشته باشند لذا من به طور فشرده به این خواسته پاسخ می دهم.
فیزیک چیست؟ چرا برای فیزیک تبلیغ می کنیم؟ منظور از سال جهانی فیزیک چیست؟ کار اینشتین چه آموزشهایی برای ما دارد و نسل جوان از کار اینشتین چه می آموزد؟

من به این چند سؤال به طور مختصر پاسخ می دهم. باور ما فیزیک پیشگان این است که : شناخت سرشت فیزیک عالم، توانائی پیش بینی و کنترل پدیده های فیزیکی، نقش اساسی در توسعه پیشرفت ملی و کاهش آلام و رنجهای انسانی دارد. بنابراین همین کافی است که ما را موظف کند در مورد دانش فیزیک تبلیغ کنیم.
پیام اصلی فیزیک چیست؟ من فکرمی کنم سه پیام اصلی برای فیزیک هست که عبارتند از : کنکاش، کشف و اختراع. کنکاش در جهان اطرافمان، کشف شیوه کار کردن چیزها و اختراع اندیشه ها و تکنولوژی های جدید
.
خوب چرا امسال سال جهانی فیزیک است، آقای دکتر منصوری بیان کردند، شاید ما تعداد کمی فیزیکدانان

داشته ایم که نسل های بعدی کار آنها را دنبال کرده اند. و در کلاسهای خود مطالب آنها را تدریس کرده اند ولی در مورد اینشتین، همان طوری که می دانید مسأله نسبیت اینشتین و مسأله حرکت برونی بود که در نهایت به کشف اتم منجر شد و اندیشه های اینشتین، اندیشه هایی بود که نسل های بعدی آن اندیشه ها را مورد مطالعه و تدریس در
کلاس های درس قرار دادند و بحث اینشتین در کلاسهای درس از همه ی دانشمندان بیشتر بود، شاید به همین دلیل است که یک صد سال پس از ابداع آثار اینشتین، این سال را سال جهانی فیزیک نامیده اند.
اهداف مهم سال جهانی فیزیک کدامند؟ آشنا کردن عموم سیاست پیشگان با علم فیزیک، آشنا کردن نوجوانان با دانش فیزیک، جذب امکانات و جلب حمایت برای پیشبرد دانش فیزیک
.
در کشورهای پیشرفته معمولاً در جذب دانشجو به رشته فیزیک مشکل دارند، من در دانشگاه «ایلینوی» بودم و در 15 سال قبل در آنجا تدریس می کردم در کل ایالت چهار دانشجو برای رشته فیزیک جذب کرده بودند، اکثر کلاسها چهار نفری بود و تلاش دانشگاه این بود که دانشجویان بیشتری را به رشته فیزیک جذب کند ولی ما خوشبختانه در ایران برای جذب دانشجو مشکلی نداریم و باید تلاش کنیم، که دانشجویان مستعدتر و تواناتر را به رشته فیزیک جذب کنیم
.
چگونه می توانیم اهداف فوق را برآورد کنیم؟

یکم : باید معلمان بسیار خوبی برای رشته فیزیک داشته باشیم: فکر می کنم کمتر فردی را می توانید پیدا کنید که در رشته فیزیک ادامه تحصیل داده باشد و معلم خوبی در فیزیک نداشته باشد. یعنی اگر دانش آموز یا دانشجویی برای درس فیزییک معلم خوبی نداشته باشد، مطمئناً به رشته فیزیک نخواهد رفت، نمونه اش خود بنده هستم که استاد عزیزم جناب آقای محمدحسن باقی در دوره متوسطه معلم من بوده اند و معلمیِ خوب ایشان و تلاش ایشان سَرِ کلاسها نقش مهمی داشت که من این رشته را انتخاب کردم.
دوم : در تدریس فیزیک باید به مفاهیم دقیق فیزیک توجه کرد و از کلنجار زیاد با فرمولها خود داری نمود ما متأسفانه روی مفاهیم کمتر دقت می کنیم و بیشترِ وقت خود را در فرمولها صرف می کنیم که مفید نیست
.
سوم : کنجکاوی، یک عامل مهم برای جذب به رشته فیزیک کنجکاوی است امّا متأسفانه اکثر جوانان و نوجوانان ما به فکر شغل هم هستند و یکی از وظایفی که ما به عهده داریم - و مخصوصاً انجمن فیزیک می تواند کمک کند - این است که شغلهای مرتبط با رشته فیزیک را به نوجوانان و جوانان علاقه مندی که فیزیک روی می نماید. معرفی کنیم
.
چهارم : سخنرانی های علمی : سخنرانی های علمی بسیار مفید است در این نوع سخنرانیها نباید مسائل پیچیده فیزیک مطرح شود بلکه باید مطالب به زبان ساده بیان شود
.
پنجم : برپا ساختن نمایشگاهها : باید نمایشگاههایی را ترتیب داد تا بازدید کنندگان بتوانند به سادگی خودشان آزمایش کنند و قوانین فیزیک را دریابند و با آنها آشنا شوند و کاربرد فیزیک در زندگی را درک کنند
.
ششم : مطرح کردن جایگاه فیزیک در علوم : مخصوصاً کاربردهای فیزیک در دیگر رشته ها می تواند بسیار جالب باشد برای مثال MRI را مطرح می کنم که اگر ما بتوانیم MRI را در چک آپ سالانه وارد کنیم، می توانیم، حدود 95% از بیماری های سرطان را در مراحل اولیه شناسائی کنیم و این شناسائی، با کاری که «رابی» در سال 1930 آغاز کرد، توسعه پیدا نمود تا اینکه در سال 1987 به عنوان مهم ترین رویداد علمی سال شناخته شد بنابراین، به عنوان یک نمونه، می تواند برای شناساندن فیزیک در جامعه مفید باشد یا شاید عده ای ندانند که اینترنت را فیزیک دانان در دهه 1960 پایه گذاری کردند، در ابتدا برای اینکه اطلاعات بین دو آزمایشگاه رد و بدل شود اینترنت پایه گذاری شد و به تدریج به اینترنتی تبدیل شد که امروز بر تمام شؤون اجتماعی، اقتصادی و مخصوصاً در سال های اخیر بر شؤون سیاسی ما تأثیر گذاشته است
.
اما آنچه برای نسل جدید مهم است، تحلیل کارهای اینشتین است، اینشتین 26 ساله بود که مقاله های خود را نوشت و قیافه ی او با موهای ژولیده مربوط به دوره های بعدی زندگی اوست، بنابراین 1 – جوان بودن اینشتین دارای اهمیت است، 2 – مقاله هایی که نوشت نه بر مبنای تجربه محکم بود نه بازی با ریاضی بود بلکه تفکر و تدبر توأم با استدلال زیبا بود، و همین زیبایی از مبانی کار اینشتین بود که براساس شعور فیزیکی انجام گرفت 3 – خصیصه ی دیگر اینشتین این بود که در ساعات فراغت وقتی کارمند جوانی در اداره ثبت اختراعات سوئیس بود به این اکتشافات دست یافت
.
اگر جوانان ما به این سه خصیصه توجه کنند می توانند درسهای آموزنده ای را از زندگی اینشتین فرا گیرند کارهای مهم علمی را باید در جوانی انجام دهید، خودتان را باور کنید و بزرگترها نیز باید شما را باور کنند، اکثر کسانی که جایزه نوبل دریافت کرده اند، عمده ی تلاش های خود را در دوران جوانی کار گرفته اند
.
کمبود وقت نداریم ما معمولاً کمبود کار، کمبود تلاش و کمبود پشتکار داریم، اینشتین مقاله های خود را در ساعات فراغت خود نوشت. تفکر و تدبر را فراموش نکنید، فقط به معادلات و فرمول ها دل نبندید من دیده ام که فرمول ها را خیلی خوب می دانید اما وقتی می گوئیم درباره ی این فرمول چند سطر بنویسید که اظهار ناتوانی می کنید و نمی توانید درباره آن چیزی بنویسند. در خاتمه از فرصتی که به من دادید تشکر می کنم
.

+ نوشته شده در  جمعه یازدهم آذر 1390ساعت 9:20 PM  توسط مهرشاد نادری  | 

انرزی موجود در مواد غذایی

نام ماده غذايي

مقدار

کالری

آدامس

يک عدد

2

آلبالو (کمپوت)

100گرم

90

آلبالو با هسته

يک ليوان

60

آب جو (ماءالشعير)

100گرم

40

آلوی زرد

100گرم

70

آلبالو تازه با هسته

100گرم

60

آلوی قرمز

100گرم

50

آناناس کمپوت با شربت

يک ليوان

200

انبه هندی

100 گرم

60

استيک کم چرب

100گرم

200

استيک پر چرب

100گرم

400

انار تازه دانه شده

100گرم

60

انار تازه کامل با پوست

100گرم

35

انجير تازه

100گرم

60

انجير خشک

100گرم

270

انجير

يک عدد

25

انگور

100گرم

85

انگور (آب)

100گرم

90

آبغوره

يک قاشق

3

آجيل در هم

100گرم

650

بادام

100گرم

660

بادام (چغاله)

100گرم

30

بادام

يک عدد

10

بادام زمينی بدون پوست

100گرم

560

بستنی

100گرم

190

بستنی عروسکی

100گرم

260

بستنی سالار

100گرم

200

بستنی موزی

100گرم

300

بيسکويت بدون کرم

100گرم

350

بيسکويت ويفر کرم دار

100گرم

550

بيسکويت کرم دار

100گرم

500

برنج پخته

يک کفگير

250

برنج پخته

100گرم

120

پيتزا

يک عدد

700

باقلوا

100گرم

550

برگ (کباب) وزن خام 100گرم

100گرم

200

باقلا ی سبز

100گرم

108

باميه سبز

100گرم

40

باميه شيرينی

100گرم

420

به

100گرم

30

برگ مو

100گرم

60

پرتقال

100گرم

35

پرتقال (آب)

يک ليوان

110

پسته با پوست

100گرم

340

پسته ( مغز شده)

100گرم

670

پنير پاستوريزه

100گرم

210

پنير محلی

100گرم

210

پنير خامه ای

100گرم

380

پنير پيتزا

100گرم

450

پيازچه

يک عدد

3

پياز

يک عدد

5

پفک

100گرم

100

پوره سيب زمينی

يک ليوان

180

ترب

100گرم

25

ترخون

100گرم

45

تربچه

يک عدد

2

تخم مرغ متوسط

يک عدد

70

تخم مرغ فقط زرده

يک عدد

50

تخم مرغ فقط سفيده

يک عدد

20

تخم مرغ نيمرو

يک عدد

130

تخم آفتابگردان

100گرم

580

تخم کدو

100گرم

600

توت خشک

100گرم

360

تمبر هندی با دانه

100گرم

115

تمبر هندی بدون دانه

100گرم

250

تمشک

100گرم

80

توت تازه

يک ليوان

85

تن ماهی

180گرم

560

حليم(بدون روغن)

يک ليوان

180

حلوا

100گرم

400

حلوا ارده

100گرم

500

جعفری

100گرم

25

جوانه گندم

100گرم

50

جگر يک سيخ

100گرم

80

جگر سفيد

100گرم

160

جگر سرخ کرده

100گرم

350

چيپس سيب زمينی

100گرم

520

خامه

100گرم

300

خيار

100گرم

15

خيار قلمی

يک عدد

5

خيار شور

100گرم

12

خربزه

100گرم

23

خرمالو يک عدد درشت

120گرم

80

خرمای تازه رطب

100گرم

150

دلمه متوسط

يک عدد

150

دوغ

100گرم

15

ذرت بو داده با روغن

100گرم

375

ذرت بو داده بدون روغن

100گرم

100

روغن مايع

يک قاشق

120

ريواس

100گرم

15

رطب

100گرم

150

زالزالک

100گرم

70

زبان گوساله

100گرم

130

زبان گوسفند

100گرم

260

زردآلو (برگه خشک)

100گرم

270

زردآلو

100گرم

50

زردآلو

يک عدد

20

زردآلو ( کمپوت )

يک ليوان

250

زيتون خام سبز

100گرم

140

زيتون خام سبز

يک عدد

5

زيتون خام سياه

100گرم

200

زيتون خام سياه

يک عدد

7

ژله (پودر)

يک قاشق

55

ژله پودر

100گرم

370

ژله آماده شده

100گرم

60

سالاد بدون سس مايونز

يک ظرف

30

سنگدان مرغ

100گرم

140

سيب درختی

100گرم

55

سيب ( آب سيب )

يک ليوان

120

سيب متوسط

يک عدد

70

سيب زمينی

100گرم

75

سيب زمينی ( متوسط )

يک عدد

80

سيب زمينی ( چيپس )

100گرم

540

سيب زمينی کباب شده با پوست

100گرم

250

سمبوسه

يک عدد

380

سويا

100گرم

30

سوپ گوجه فرنگی

100گرم

100

سوپ مرغ با سبزيجات

100گرم

30

سير

يک عدد

3

سو سيس کوچک

يک عدد

150

سو سيس

100گرم

300

ساندويچ همبرگر

يک عدد

350

سس مايونز

100گرم

720

سس مايونز

يک قاشق

110

سمنو

يک ليوان

180

سيرابی

100گرم

130

شاه توت

100گرم

60

شليل

100گرم

60

شير

يک ليوان

110

شير خشک

100گرم

500

شير خشک

يک پيمانه

35

شيرينی خشک

100گرم

500

شيرينی دانمارکی

100گرم

420

شکر

100گرم

400

شکر

يک پيمانه

30

شکلات

100گرم

500

شلغم

100گرم

25

عدس خام

يک ليوان

650

عدس پخته

يک ليوان

185

عناب

100گرم

100

عسل

100گرم

300

عسل يک قاشق غذا خوری

يک

50

عسل يک قاشق مربا خوری

يک

20

فلفل سبز يا قرمز دلمه ای

100گرم

22

فرنی

يک ليوان

200

فندق (مغز)

100گرم

640

فندق با پوست

100گرم

300

فندق

يک عدد

10

قارچ

100گرم

27

غوره

100گرم

30

قلوه

100گرم

105

قهوه نوشيدنی ( تلخ )

يک فنجان

2

قند

100گرم

400

قند

يک حبه

10

قره قوروت

100گرم

340

کارامل

100گرم

400

کاهو

100گرم

17

کاکائو يک قاشق چايخوری

يک

10

کدو خورشتی

100گرم

28

کدو حلوايي

100گرم

35

کرفس

100گرم

13

کره حيوانی

100گرم

700

کره

يک قاشق

100

کشمش

100گرم

290

کلم

100گرم

30

کلم قرمز

100گرم

22

کلم پخته

يک ليوان

40

کيک

100گرم

400

کيک يزدی

يک عدد

160

کالباس

100گرم

300

کله پاچه

100گرم

190

کشک

100گرم

380

کشک يک قاشق

يک

60

کتلت

يک عدد

150

کوفته

يک عدد

150

کباب کوبيده

يک سيخ

270

کباب برگ

يک سيخ

200

کلوچه

100گرم

500

کولا

100گرم

40

گردو با پوست

100گرم

140

گردو ( مغز )

100گرم

650

گردو

يک عدد

30

گريپ فروت

100گرم

30

گريپ فروت

يک عدد

57

طالبی

100گرم

23

گلابی

100گرم

55

گلابی

يک عدد

100

گوجه فرنگی

100گرم

15

گوجه فرنگی ( رب )

100گرم

80

گو جه فرنگی ( سس )

100گرم

110

گوجه فرنگی ( سس )

يک قاشق

18

گوشت ماهی

100گرم

100

گوشت مرغ ( بدون پوست )

100گرم

200

گوشت گاو

100گرم

240

گوشت گاو چرب

100گرم

350

گوشت گوسفند

100گرم

300

گيلاس

100گرم

60

گيلاس يک ليوان

يک

75

گز اصفهان

100گرم

500

گوجه سبز

100گرم

30

لبو

100گرم

44

لوبيا سبز

100گرم

30

لوبيا قرمز

100گرم

340

لوبيا قرمز پخته

يک ليوان

200

لوبيا چشم بلبلی خام

100گرم

130

لوبيا چشم بلبلی پخته

100گرم

80

لپه پخته

100گرم

115

لپه خام

100گرم

350

ليمو ترش

100گرم

26

ليمو شيرين

100گرم

40

ماست کم چرب

100گرم

55

ماست چکيده

100گرم

155

مارگارين ( کره نباتی )

100گرم

800

مارگارين ( کره نباتی )

يک قاشق

110

ماکارونی

100گرم

360

ماهی

100گرم

100

مربا

يک قاشق

55

مغز

100گرم

140

موز

100گرم

70

موسير

100گرم

70

ميگو

100گرم

100

نارنگی

100گرم

34

نارنگی

يک عدد

40

نارگيل مغز

100گرم

345

نان جو

100گرم

250

نان يک کف دست

30گرم

75

نان خشک

100گرم

355

نان سوخاری

يک عدد

35

نان روغنی

100گرم

450

نان کشمشی

100گرم

265

نخود خشک آجيلی

100گرم

360

نخود خشک آجيلی

يک عدد

1

گريپ فروت ( آب )

يک ليوان

80

نوشابه

يک ليوان

100

نوشابه

يک شيشه

120

نوشابه خانواده

5/1ليتری

600

نوشابه رژيمی

يک ليوان

5

هلوی تازه

100گرم

45

هلوی خشک

100گرم

330

هلو کمپوت

يک ليوان

200

هندوانه

100گرم

23

هويج

100گرم

35

+ نوشته شده در  پنجشنبه دهم آذر 1390ساعت 10:35 PM  توسط مهرشاد نادری  | 

مطالب در مورد ساختار موشک ابی

اين نوع موشك ها داراي ساختاري ساده اند و مانند ساير موشك ها از قوانين نيوتن پيروي مي كنند

ساخت موشک آبی :

در ساده ترین تعریف می توان موشک آبی را یک بطری نوشیدنی گازدار معرفی کرد که به صورت وارونه قرار گرفته  و در انتهای آن دماغه (نوک) موشک نصب شده است. درون بطری موشک تا حد معینی آب وجود دارد که این آب نقش سوخت موشک را ایفا خواهد کرد. در پایین موشک (دهانه بطری) نیز می توان از نازل استفاده کرد. استفاده از بال هم جهت پرواز بهتر و پایداری بیشتر توصیه می شود.

دماغه یا نوک موشک قسمتی است که وظیفه شکافتن هوا و آئرودینامیک کردن جریان روی بطری نوشابه را دارد. بعلاوه اگر قرار باشد موشک شما مجهز به چتر فرود باشد و یا باری را حمل کند؛ این قسمت بهترین گزینه است.
بال ها یا پره ها از مهمترین قسمت های موشک آبی شما ، و مهمترین وجه تمایز یک بطری ساده و یک موشک آبی هستند. بال های موشک باعث می شوند به هنگام پرواز پایداری بیشتری ایجاد شود.
 تا کنون شکل ظاهری یک موشک آبی را توصیف کردیم. ولی موشک چگونه پرواز خواهد کرد؟
برای پرواز موشک باید یک مکانیزم پرتاب برای آن طراحی کنیم.
مکانیزم پرتاب:
برای اینکه موشک ما بتواند در هوا پرواز کند باید به نوعی انرژی حرکت خود را در طول مسیر تامین کنید. همانطور که اشاره شد، آبی که درون موشک ریخته می شود کار سوخت را انجام می دهد. برای پرتاب موشک ابتدا باید قدری آب در آن  ریخته و سپس بوسیله یک پمپ (تلمبه) درون آن را پر از هوا با فشار زیاد کرد. با وارد کردن هوای بیشتر در قسمت بالایی موشک، حباب های هوا از میان آب درون موشک بالا رفته و به قسمت بالایی می روند.
برای افزایش فشار هوای درون موشک از یک مکانیزم یک طرفه استفاده می شود ، که هوا را به درون موشک تلمبه می کند ولی مانع خروج آب می شود.

بعد از رسیدن فشار هوای درون موشک به مقدار مطلوب، با استفاده از یک ضامن ، ناگهان در بطری باز می شود و هوای درون بطری که فشار بیشتری از فشار اتمسفر دارد راه خروج پیدا می کند. اما از آنجا که آب موجود در بطری راه خروج هوا را مسدود کرده است، به جای هوا، آب با فشار زیاد از زیر موشک خارج می شود که همین امر باعث ایجاد نیروی پیشران برای موشک می شود.
سر همه ی بطری های موجود در بازار کم و بیش به شکل نازل عمل می کنند و همین امر باعث می شود که سرعت خروج آب ، و به تبع آن مومنتوم ایجاد شده نیز بیشتر شود.
اگر موشک درست طراحی شده باشد حرکت مستقیم خود را آغاز می کند و بسته به جهت پرتاب، تا مسافت زیادی پیش می رود
ایمن سازی پرواز:
دو روش برای ایمن سازی پرتاب موشک آبی وجود دارد:
1 ) تعبیه یک چتر فرود در ته بطری (نوک موشک) که باعث می شود سرعت موشک به هنگام فرود کاهش یابد و امنیت بیشتری ایجاد شود. بعلاوه به خود موشک نیز آسیب کمتری خواهد رسید. البته تعبیه چتر و تعیین اینکه دقیقا چه موقع چتر باز شود کار سختی است و نیاز به نبوغ زیادی دارد.

- روش دیگر آن است که موشک را با یک زاویه خاص پرتاب کنیم. با انتخاب یک زاویه پرتاب مناسب ، موشک مسافت زیادی را به صورت افقی طی خواهد کرد.

 یک موشک ساده ولی دقیق می تواند بردی معادل 20 تا 30 متر داشته باشد.
 
مهمترین مشکل پرتاب موشک با زاویه آن است که موشک دیگر نمی تواند روی انتهای خود قرار بگیرد و باید حتما یک سکوی پرتاب برای این کار تعبیه شود. دو نوع سکوی پرتاب متداول وجود دارد که شکل شماتیک آنها در زیر نشان داده شده است
سکوی پرتاب شیب دار

سکوی پرتاب لوله ای (میله ای)

بخش دوم :
در این بخش با چگونگی ساخت یك موشك آبی آشنا خواهیم شد كه در وضعیت‌های مختلف قادر به پرواز كردن می‌باشد. در بخش بعدی با پرتاب كردن آن آشنا خواهیم شد.
ساخت یك موشك ساده ( ابتدایی)
 به چه چیزهایی نیاز دارید؟

یك بطری نوشیدنی گازدار( حباب ‌دار):  كه بدنه اصلی موشك را تشكیل می‌دهد. مطمئن باشید كه حتماً از یك بطری نوشیدنی گازدار استفاده كنید. بطری‌هایی كه شامل نوشیدنی‌های راكد مثل (نوشیدنی‌های مقوی، شیر و غیره) می‌باشند برای این كار مناسب نیستند. بطری نوشیدنی های گازدار از پلى اتیلن ترفنات، یك پلاستیك فوق‌العاده قوی ساخته شده است که برای ساخت اینگونه موشک ها مناسب است. یك توپ تنیس یا یك توپ لاستیكی (یا هر جسم دیگر) حدوداً به وزن 60 گرم، كه قسمت اصلی نوك موشك را تشكیل می‌دهد. تعدادی مقوای نازك موج دار یا پلاستیك موج دار (نوع بدون موج هم مناسب است) كه برای ساخت بال ها و دماغه از آنها استفاده می‌شود. نوار چسب خوب (و چسب آب بند در صورتی که موشک چند تکه باشد) قیچی یا چاقو زمان: بین 30 الی 40 دقیقه  

شکل شماتیک و شکل واقعی موشک هایی که با این روش ساخته می شوند اینگونه است:

پیش از هر كاری ابتدا با یك بطری نوشیدنی گازدار شروع كنید. نوشیدنی را از داخل آن خالی كنید، برچسب ها را از بطری جدا كرده و آن را با آب بشویید.
اكنون به یك دماغه مخروطی شكل برای نوك موشك و تعدادی پره نیاز دارید.
 
دماغه مخروطی شكل
لازم است كه دماغه مخروطی به اندازه كمی نوكدار (تیز) شود. همچنین توجه شود كه وزن جلوی موشك نیز باید  كمی زیادتر شود. راه مورد نظر برای رسیدن به هر دو هدف چسباندن یك توپ تنیس به انتهای بطری است.
شاید به طور كامل شكل آیرودینامیكی كه مد نظر شماست نشود ولی مطمئن باشید كه پرواز خواهد كرد.

پره‌ها (بال ها):

پلاستیك‌های موج دار ( با نام  Corriflute شناخته می‌شوند) ضد آب هستند و نسبت به وزنشان استحكام بالایی دارند. همچنین مقواهای نازك موج دار نیز مناسب هستند اما پس از چند بار پرتاب خیس می‌شوند. انتخاب دیگر اینكه می‌توان از CD برای ساخت پره استفاده كرد. اگر از این روش استفاده نمودید، حتماً لبه‌های تیز را با نوار چسب بپوشانید. پره‌ها را می توان به سادگی با چسب به كناره‌های موشک چسباند.
پره‌ها باید محكم چسبانده شوند تا در حین پرتاب پاره یا جدا نگردند. مسلماً پره‌ها هنگام فرود آمدن موشك آسیب خواهند دید اما تعمیر آنها كار مشكلی نیست.
نكات مهم درباره پره‌ها:

همه پره‌ها باید مشابه یكدیگر باشند. آنها باید در عقب موشك قرار داده شوند. باید به صورت متقارن در اطراف موشك قرار داده شوند.( مثلا 3 پره با زاویه 120 درجه و یا 4 پره با زاویه 90 درجه) از بالا كه به آنها نگاه می‌كنید باید نازك باشند.

 

متن انتقادی :
این نوع موشك بهینه نمی‌باشد و در بخش 4 خواهیم دید كه چگونه باید هر قسمت را بهینه نمود و بحث بیشتری بر روی انواع مختلف هرکدام از طرحها خواهیم کرد. شما میتوانید موشكهایی
 سبك‌تر، دماغه های مخروطی آئرودینامیك‌تر و پره‌هایی کوچکتر بسازید. به هر حال، یك آئرودینامیك خوب و وزن و اندازه مناسب، از فاكتورهایی است كه می‌تواند موشك را در هنگام پرواز پایدار نگه دارد.
 
البته برای شروع، مدل گفته شده می‌تواند یك نقطه آغاز خوبی باشد.

 

حجم داخلی

2 لیتر

جرم هنگام خالی بودن

171 گرم (171/0 كیلوگرم )

طول

45 سانتی متر

مساحت پره

1200 سانتی متر مربع

مساحت مقطع عرضی پیشانی

62 سانتی متر مربع

 

بخش چهارم: بهینه سازی طرح موشك


در این بخش با تعدادی از فاكتورهایی كه لازم است در بهینه سازی طرح موشك لحاظ شود آشنا خواهید شد.
 
 
ملاحظات طراحی


اندازه‌(حجم):

اولین ملاحظه‌ای كه باید در ساخت موشك در نظر گرفت اندازه آن می‌باشد. اگر به بازار مراجعه كنید انواع گوناگونی از بطری‌های نوشیدنی گازدار را خواهید یافت كه می‌توان بطری‌های 5/0 لیتری، 1 لیتری، 2 لیتری و یا 3 لیتری را نام برد. اگر قصد ساخت موشك با حجم بیش از 3 لیتر دارید، می‌توانید با اتصال چند بطری به هم این كار را انجام دهید. در ادامه به چندین نكته در مورد این نوع موشك ها اشاره خواهیم كرد.
 
حجم موشك، ماكزیمم مقدار انرژی كه می‌تواند در گاز فشرده شده ذخیره شود را مشخص می‌كند. انرژی با فشار و حجم متناسب است. محدودیت‌هایی برای فشاری كه موشك می‌تواند تحمل كند وجود دارد ‌ 5 اتمسفر یا  psi75 ، به نظر مناسب می رسد.
برای افزایش مقدار كل انرژی لازم است كه از یك موشك بزرگ‌تر استفاده كنیم.
 


وزن:


هر چه موشك شما سبك‌تر باشد، بهتر می‌تواند پرواز كند. علاوه بر بهبود نسبت استحكام به وزن بطری، بایستی از اضافه كردن وزن اضافی برای بهبود آئرودینامیك موشك پرهیز كنید. همچنین بسیار مهم است كه وزن اضافه شده را در مكان مناسبی اضافه كنید كه موشك شما از نظر آئرودینامیكی پایدار باشد. توزیع وزن در امتداد طول موشك یكی از فاكتورهایی است كه مشخص می‌كند كه آیا آن مثل یك موشك یا اینكه مثل یك بطری پرواز می‌كند. به نظر شما چه تفاوتی می‌كند؟
یك موشك آئرودینامیكی پایدار با نوك پرواز می‌كند و دارای یك مسیر پرواز هموار و زیبا می‌باشد.


یك موشك آئرودینامیك ناپایدار، ممكن است در ابتدا با نوك پرواز كند اما پروازش سریعاً ناپایدار می شود و در هوا می‌غلتد و به سادگی بر روی زمین می‌افتد.

برای اینكه موشك شما مثل یك موشك پرواز كند نه مثل یك بطری، مركز جرم باید در نیمه جلوی موشك باشد. اگر چه به طراحی پره‌ها در داشتن یك پرواز پایدار آئرودینامیكی بسیار بستگی دارد. بنابراین یكی از مهم‌ترین ویژگی‌های موشك شما، قرارگیری مركز جرم یا مركز گرانش می‌باشد.
 
ارزیابی موقعیت مركز جرم:
برای پیدا كردن نقطه مورد نظر كافی است كه یك نخ به دور موشك تابانده و آنرا جلو و عقب كنیم تا اینكه به نقطه تعادل برسیم و هر چقدر به نیمه جلو موشك نزدیك تر باشد به احتمال زیاد یك پرواز پایدار خواهد داشت.

پره‌ها:
پره‌ها بر روی موشك شرایط پرواز آئرودینامیكی پایدار را ممكن می‌سازند. برای درك نقش پره‌ها لازم است نیروهای بر روی موشك را در هنگام پرواز (زمانی كه اندكی ناهمراستا می‌گردد) را در نظر بگیریم.


اگر این نیروها در جهت افزایش زاویه ناهمراستایی باشند، موشك به خوبی نمی‌تواند پرواز كند و اگر در جهت كاهش زاویه ناهمراستایی باشند، موشك شما مانند یك « موشك » پرواز خواهد كرد.
 
پایداری آئرودینامیكی:

برای درك این موضوع نیاز است كه نیروهایی كه بر روی موشك عمل می کنند (چه در هنگامی كه به طور صحیح پرواز می‌كند و چه در زمانی كه نامتعادل پرواز می‌كند) را در نظر بگیریم. در اینجا دو موشك را در نظر می‌گیریم كه شكل مشابه و پره‌های مشابهی دارند اما توزیع وزن متفاوت در آنها باعث می‌شود مركز جرم‌های متفاوتی داشته باشند. به طور كلی دو موشك یكی با مركز جرم در نیمه جلو و یكی در نیمه عقب را در نظر می‌گیریم.


نیروی درگ اصلی بر روی كل سطحی كه در معرض هوا قرار گرفته است عمل  كند. برای یك موشك معمولی كه به طور صحیح میزان شده است، تنها بر روی نوك موشك عمل می‌كنند چونكه پره‌ها نازك و دارای سطح مقطع عرضی خیلی كوچكی هستند. اكنون حالتی را در نظر بگیرید كه موشك اندكی ناهمراستا شده است. در این زمان بیشتر موشك در معرض نیروهای درگ قرارمی‌گیرد و این نیروها به طور قابل توجهی افزایش پیدا می کنند.
 
 
  نیروها به شكل زیر عمل می‌كنند:

در نوك موشك در امتداد كناره‌ی موشك بر روی پره‌ها


محاسبه دقیق نیروها در هر بخش از موشك بسیار مشكل است اما نكاتی وجود دارد كه با شناسایی آنها به نتایج مهمی خواهیم رسید.در موشك نقطه‌ای به نام مركز فشار وجود دارد كه در دو شكل مشخص شده است. از آنجایی كه شكل هر دو موشك شبیه هم هست مكان قرارگیری نقطه فشار در دو شكل یكسانی است. اما چون مركز جرم متفاوت دارند اثر نیروهای درگ مشابه بر روی هر موشك كاملاً متفاوت است.
 
در موشك اول (سمت چپ) مركز جرم در امتداد محور موشك جلوتر از مركز فشار قرار دارد. بنابراین نیروهای درگ اضافی بیشتر در انتهای نیمه عقب موشك عمل می‌كنند و در طول مسیر تمایل دارند كه آنرا به عقب بكشند و در مسیر نگه دارند. به طور كلی، نیروهای درگ یك گشتاور حول مركز جرم ایجاد می‌كنند تا اینكه یك پرواز بهینه و مناسب داشته باشد.
 
در موشك دوم (سمت راست) مركز جرم در امتداد محور موشك عقب‌تر از مركز فشار قرار دارد. بنابراین نیروهای درگ اضافی بیشتر در انتهای نیمه جلو موشك عمل می‌كنند و تمایل دارند كه آنرا به جلو بكشندو از مسیر منحرف كنند.
بنابراین، موقعیت‌های نسبی مركز جرم و مركز فشار هستند كه مشخص می‌كنند آیا موشك از نظر آئرودینامیكی پایدار هست یا نیست. نحوه تعیین مركز جرم را در قسمت‌های قبلی توضیح دادیم اما چگونه نقطه مركز فشار را مشخص كنیم؟
 


ارزیابی  موقعیت مركز فشار:
 
تخمین دقیق موقعیت مركز فشار اندكی مشكل می‌باشد اما یك تكنیك ساده وجود دارد كه شما می‌توانید برای تخمین موقعیت مركز فشار از آن استفاده نمایید. برای این كار نیاز است كه شما ابتدا یك نیمرخی از موشك خود را بر روی مقوای نازك یا كاغذ A4 رسم نمایید و سپس آن را از روی كاغذ بریده و جدا كنید. تا حدودی مركز جرم تصویر نیمرخی كه درست كرده‌اید یك تخمین خوبی برای مركز فشار می‌باشد. همانطور كه قبلاً هم گفته شد اگر مركز جرم موشك در نیمه جلو و مركز فشار در پشت آن باشد، موشک از نظر آئرودینامیكی می‌تواند پایدار باشد و یك پرواز خوب داشته باشد.

درگ:

از آنجایی كه آب، با سرعت نازل موشك را ترك می‌كند ، عکس العمل مومنتوم هوا آن را به طرف جلو می ‌راند. اما به تدریج این شتاب كاهش پیدا می‌كند چون كه موشك نیاز دارد كه هوا را از سر راه خود پس بزند. نیرویی كه نیاز است هوا را از سر راه خود پس بزند درگ آئرودینامیكی نام دارد و بدون امكانات ویژه تا حدودی اندازه‌گیری آن مشكل می‌باشد.
برای یك موشك در حال حركت با سرعت چند متر بر ثانیه باید به نیروی درگ هم توجه شود و در سرعت‌های بالا درگ کاملا بر حركت پرتابه مسلط می‌شود. برای موشك مورد نظر، نیروی درگ در سرعت حدود 10 متر بر ثانیه قابل ملاحظه می‌باشد. لذا لازم است که یک طراحی بهینه با کمترین مقدار نیروی درگ را  اجرا کنیم. همان موشك ابتدایی ( دماغه نوكدار، بدنه طویل، پره‌ها) را در نظر بگیرید. با استفاده از نكات زیر می‌توان نیروی درگ را به حداقل رساند.


نوك (دماغه) :

نوك موشك باید مخروطی باشد اما لازم نیست كه بیش از اندازه نوكدار شود. لازم است كه سنگینی در نوك موشك ایجاد شود. می‌توانید از چسباندن نوار در اطراف توپ تنیس استفاده كنید و یا اینكه از طرح های دیگری مانند چسباندن خمیر بازی بر روی مقوا استفاده كنید.


بدنه :

تا حد امكان سطحی صاف داشته باشد. برای حجم موشك گفته شده، موشك نازك و طویل از موشك تخت و كوتاه نیروی درگ كمتری دارد.


پره‌ها:

پره‌ها باید نازك و سبك وزن باشند. به طور متقارن در اطراف موشك چیده شده باشند كه اغلب از 3 یا 4 پره می‌توان  استفاده نمود. تا آنجایی كا امكان دارد در انتهای عقب موشك قرار بگیرند.

 
فرینگ (Fairing):


یك پوشش آئرودینامیكی (بر روی بدنه هواپیما، ماشین یا وسیله دیگر) كه درگ را كاهش می‌دهد. فرینگ‌ها به دو روش كاملاً متفاوت استفاده می‌شوند. روش اول هنگامی استفاده می‌شود كه دو بطری را به هم متصل كرده‌ایم؛ قسمت میانی یك بطری دیگر بریده می‌شود و اطراف اتصال آنها را پوشش می دهد. روش دوم كل بطری یا قسمت‌هایی از بطری بر روی موشك آبی اضافه می‌شود تا یك موشك بلندتر را ایجاد كرد. این روش مناسبی برای جلو بردن مركز جرم موشك در امتداد موشك برای تقویت پایداری آن می‌باشد.

 

 

 

نازل:


نازل، مبدلی است كه انرژی هوای منبسط ‌شده را به مومنتوم خطی آب موجود در پشت موشك تبدیل می‌كند. بازدهی نازل نسبت به انرژی كه در طی فرایند اتلاف می‌شود اندازه گیری می‌گردد. اتلافات در اثر اصطكاك، ویسكوزیته و شتاب خارج از محور آب ناشی می‌شود. شما نسبتاً قادر به كنترل دو خاصیت اول نیستید اما طراحی شما برمورد سوم می‌تواند تأثیر بگذارد.

                                                                  
دو بطری كه در سمت چپ و راست نشان داده شده است را در نظر بگیرید. شكل سمت چپ یك بطری نوشیدنی گاز‌دار استاندارد را نشان می‌دهد و عملكرد نازل قابل قبولی خواهد داشت، اگر چه فرم بطری نشان داده شده در سمت راست ،عملكردی از نازل تقویت شده را پیشنهاد می‌كند و مسلما نتایج بهتری حاصل خواهد کرد. شانه‌های شیب ‌دار آرام آن، آب را در جهت مستقیم هدایت می‌كند و انرژی كمی در جلو بردن آب از اطراف به سمت نازل هدر می‌رود.
 
از دیگر پارامترهای موثر برای توصیف نازل می‌توان به امپدانس (مقاومت ظاهری) جریان اشاره كرد كه عمدتاً توسط سطح مقطع عرضی مشخص می‌شود. مساحت بزرگتر، یعنی امپدانس كمتر و آب سریعتر خارج می‌شود. مساحت كوچكتر، یعنی امپدانس بزرگتر و آب آهسته‌تر خارج می‌شود. در مواردی محدود از امپدانس بسیار بالا، آب از بطری به بیرون چكه می‌كند و هرگز زمین را ترك نمی‌كند.


موشك‌های چندگانه( چند بطری):


اتصال دو یا چند بطری با ایجاد یك اتصال محكم فشاری در اصل ساده است اما در عمل كار مشكلی است. تكنیك اصلی،  پیدا كردن یك سازه ( نوعاً یك اتصال لوله‌ای یا شیر) است كه به طور مكانیكی بطری‌ها را به یكدیگر متصل می‌كند. سپس باید سازه را درزگیری نمود. اكنون به دو تكنیك مشابه اشاره می‌كنیم :

در تكنیك اول ابتدا یك حفره در مركز انتهای بطری ایجاد می كنیم. حفره ایجاد شده باید حدوداً به قطر  5/12 میلی متر باشد ( به قطر نیم اینچ  اندازه بسیار خوبی است). به طور كلی یك مته چوبی بسیار نتیجه بهتری از یك مته قولادی با سرعت بسیار بالا خواهد داشت. اكنون شیر لاستیك ماشین را در انتهای بطری جا می‌زنیم. قبل از جا زدن شیر به بطری، نیاز است كه قسمت‌های داخلی شیر بوسیله دم ‌باریك یا چیز مشابهی برداشته شود؛ كه یك حفره مستقیم از میان مركز شیر تقریباً با قطر 3 میلی‌متر را نتیجه می‌دهد.

 حال باید یك بطری دیگر به شیر وصل كنیم. در ادامه از یك پوشش فلزی برای درزبندی بطری و ایجاد حفره‌ای كه اجازه دهد انتهای شیر تایر برآمدگی خود  راداشته باشد استفاده می‌كنیم (مطابق شكل). اكنون با یك فشار محكم اتصالات را محكم می‌كنیم. برای این كار ابتدا یك واشر لاستیكی بر روی انتهای شیر قرار می‌دهیم  و آنرا توسط یك مهره در جای خود محكم می‌فشاریم. سپس تمام اتصالات را با درزگیر سیلیكونی درزگیری کرده و بعد از آن 24 ساعت وقت نیاز است كه مونتاژ آماده شود.

گام آخر اضافه كردن فرینگ برای كاهش درگ است. یك روش هوشمندانه برای انجام آن بریدن قسمت مركزی یک بطری دیگر و چسباندن آن بر محل اتصال بطری‌های تركیب ‌شده است.

 


طراحي سيستم پرتاب ارتباط زيادي با بدنه ي موشك دارد...

 

 

+ نوشته شده در  دوشنبه هفتم آذر 1390ساعت 9:30 PM  توسط مهرشاد نادری  |