اهداف

دانش آموزان با زاويه حد به صورت مفهومي و با طرح يك سوال آشنا مي شوند.

وسايل لازم

يك منبع نور (چشمه نور) با نور مناسب، در صورت امكان نور ليزر مناسب است. در غير اين صورت مي توانيد از نور پروژكتور كه پرتوهاي نوري آن باريك و متمركز شده اند استفاده كنيد. (براي باريك كردن پرتوهاي پروژكتور يك برگه مقوا را به اندازه يك اسلايد ببريد و سوراخي با استفاده از سوراخ كن در وسط آن ايجاد كنيد، سپس مقوا را در پروژكتور به گونه اي جاسازي كنيد كه تنها مسير عبور نور همان سوراخ ايجاد شده باشد.)

يك آكواريوم مكعبي شكل پر از آب

چند قطره شير (يا كمي شير خشك) براي مخلوط كردن با آب آكواريوم جهت قابل رؤيت كردن پرتو نور.

طرح درس

مي توانيد درس را با طرح اين سوال شروع كنيد: چگونه مكالمات تلفني شما از فبيرهاي نوري نشت نمي كنند؟ به دانش آموزان بگوييد براي اين كه پاسخ اين سوال را بفهمند آزمايش زير را انجام دهند. در صورتي كه وسايل به اندازه كافي موجود نيست، دانش آموزان را به گروه هاي چند نفره تقسيم نماييد و مراحل زير را براي آن ها توضيح دهيد:

آكواريوم را پر از آب كنيد. سپس قطره قطره شير را اضافه كنيد و هر بار هم بزنيد، تا زماني كه بتوانيد عبور نور در آب را ببينيد.

پرتو نور را از درون آب به سمت بالا هدايت كنيد. به طوري كه از زير به سطح آب برخورد كند. مي توانيد پرتو نور را از طريق كف يا ديواره شفاف آكواريوم به داخل آن بتابانيد. پرتو نور در صورتي كه اتاق را تاريك كنيد، بيشتر قابل تشخيص است. نور را به صورتي بتابانيد كه تقريباً با زاويه راست (عمود) به سطح آب برسد. شما قادر خواهيد بود كه پرتو نور منحرف شده و هم چنين پرتو نور بازتابيده شده را در داخل آكواريوم مشاهده كنيد (گرد و غبار موجود در هوا به شما كمك مي كند تا پرتو منحرف شده را مشاهده كنيد. شما مي توانيد پودر گچ نيز به هوا اضافه كنيد. هم چنين مي توانيد پرتو را جستجو و با استفاده از برگه كاغذ آن را رديابي كنيد.) دقت كنيد كه قسمت عمده پرتو از آب خارج شده (منحرف مي شود) و فقط نور ضعيفي به داخل آب بازتابيده مي شود.

از دانش آموزان بخواهيد به آهستگي زاويه اي كه با آن پرتو به سطح آب تابيده شده است، تغيير دهند. آن ها بايد متوجه شوند كه نور بازتابيده شده درون آب مرتباً پررنگ تر شده در حالي كه نوري كه وارد هوا مي شود مرتباً ضعيف تر مي شود. هم چنين نوري كه وارد هوا مي شود، خم شده و يا از مسير اصلي منحرف مي شود.

آزمايش را تا زماني ادامه دهيد كه پرتو نور عبوري كه از سطح آب وارد هوا مي شود، به طور كلي ناپديد گردد.

به آن ها بگوييد هنگامي كه مشاهده كردند كه پرتو بازتابي با سطح آب مماس شد، اين زاويه، زاويه حد نام دارد.

چه رخ مي دهد؟

در توضيح آزمايش به دانش آموزان بگوييد: در حالت كلي، زماني كه پرتويي از نور به سطح جدا كننده دو محيط شفاف مانند آب و هوا برخورد مي كند بخشي از پرتو منعكس شده و قسمتي از آن از سطح جدا كننده عبور كرده و وارد محيط جديد مي شود. پرتو نور با عبور از يك ماده و ورود به ماده ديگر خم يا شكسته (منحرف) مي شود.

هر چه فاصله ي زاويه ي تابش از خط عمود بيشتر شود پرتو به ميزان بيشتري منحرف مي شود. اگر نور از يك ماده كه سرعت حركت نور در آن كم است به داخل يك ماده كه سرعت نور در آن بيشتر است وارد شود (براي مثال نور از آب وارد هوا شود) پرتو به سمت سطح جدا كننده خم مي شود.

در يك زاويه تابش خاص، پرتو آن چنان خم مي شود كه پرتو  بازتاب شده مماس با سطح جدا كننده دو محيط قرار مي گيرد، به اين معني كه هيچ بخشي از آن وارد هوا نمي گردد كه اين زاويه، زاويه حد نام دارد، و اگر زاويه تابش بيشتر از آن زوايه شود نور به كلي در داخل آب منعكس مي شود. اين پديده «بازتابش كلي» ناميده مي شود. زيرا تقريباً 100% پرتو منعكس شده كه اين ميزان بهتر از انعكاس در مرغوب ترين سطوح آينه اي است.

زاويه حد در آب با اندازه گيري زاويه بين پرتو تابش و خط عمود، زماني كه پرتو بازتاب شده بر سطح آب مماس باشد، به دست مي آيد كه مقدار آن 49 درجه است.

زماني كه زوايا از 49 درجه كمتر باشند مقداري از نور از آب خارج مي شود.

زماني كه زاويه هاي مشخص شده از 49 درجه بيشتر باشند، پرتو پس از برخورد با سطح جدا كننده دو محيط هوا و آب به طور كامل منعكس مي شود.

اما پاسخ سوال ابتدايي:

بازتابش كلي در انتقال پيام هاي تلفني به وسيله فيبرهاي نوري به كار مي رود. هر نوري كه موازي محور فيبر نباشد، ديواره فيبر را قطع كرده و به طور كامل بازتابش مي شود، زيرا زاويه تابش كه پرتو تحت آن ديواره فيبر را قطع مي كند بسيار بزرگ تر از زاويه حد است. اين مسئله به جلوگيري از ضعيف شدن فوري سيگنال ها در مسيرهاي طولاني كمك مي كند. هم چنين از نشست سيگنال ها در مواقعي كه فيبر از مسير خم مي شود جلوگيري مي كند. براي مشاهده اين پديده مي توانيد به جاي آكواريوم از بلوك هاي پلاستيكي شفاف كه در فروشگاه هاي لوازم پلاستيكي قابل خريداري هستند استفاده كنيد.

لینک مطلب

‌نظريات اوليه

بيان لاووازيه از قانون بقاي جرم و انرژي

نظريات مدرن

داده‌هاي آماري

• چنانچه در رابطه اخير بجاي حروف اعداد واقعي بكار بريم، عظمت و قدرت نيروي هسته‌اي آشكار مي‌گردد. نيروي حاصله به اين دليل بزرگ است كه سرعت سير نور بسيار و برابر سيصد هزار كيلومتر در ثانيه است. بنابراين ضريب c² بسيار رقم بزرگي مي‌باشد و اگر آنرا در دستگاه C.G.S يعني سانتيمتر - گرم - ثانيه حساب كنيم چنين مي‌شود: c² = 9X10²⁰ ملاحظه مي‌كنيد كه چه عدد غول پيكري است و ما آنرا به شكل طولاني خودش نمي‌نويسيم و خيلي راحتتر است، كه فرم تواني آنرا به كار ببريم. اگر فرض كنيم كه فقط يك گرم از جرم به انرژي تبديل شود (m = 1 gr)، مقدار E يعني انرژي (كار) برابر با: 9X10²⁰
  اگر اين انرژي تبديل به انرژي الكتريكي نماييم مقدار آن برابر 25 گيگا وات در ساعت الكتريسته خواهد شد و اين مقدار انرژي مي‌تواند يك لامپها 30 واتي را براي مدت 100 سال روشن نگه دارد. بنابراين ناپديد شدن مقدار ناچيزي از جرم باعث ظهور مقدار زيادي انرژي است كه درك قدرت آن دشوار است، براي درك بيشتر و بهتر مثال ديگري را ببينيد:
  
  
• چنانچه جرم را يك كيلوگرم انتخاب كنيم فرقي نمي‌كند كه چه ماده‌اي در نظر گرفته شود، انرژي حاصل از تبديل آن 25000 گيگا وات ساعت خواهد بود، اگر اين مقدار انرژي را با ساير واحدها مقايسه كنيم درك آن آسانتر مي‌شود. ناپديد شدن يك كيلوگرم ماده معادل سوختن 1600 ميليون ليتر بنزين و يا 3300 كيلو تن ذغال سنگ انرژي مي‌دهد.

مفهوم فيزيكي قانون هم ارزي جرم و انرژي

لینک مطلب

مثلث برمودا

در حدود ساعت ۵/۱۰ شامگاه ۲۹ ژانويه ۱۹۴۸ هواپيماي بزرگ چهار موتوره بريتانيا موسوم به « استار تايگر» هنگامي كه با ۲۶ مسافر و خدمه بر فراز « مثلث برمودا» پرواز مي كرد، ناگهان به طرز اسراراميزي ناپديد شد و ديگر هيچ خبري از آن به دست نيامد.
چند دقيقه قبل، تنها يك پيام راديويي از خلبان هواپيما دريافت شده بود كه اعلام كرده بود « هوا خوب است و هيچ مانعي وجود ندارد»

با اين حال، هواپيماي « استار تايگر» ناپديد گرديد و معلوم نشد چه بلايي بر سر آن آمد.
در ساعت ۴۵/۷ دقيقه بامداد روز ۱۷ ژانويه ۱۹۴۹ كاپيتان با هواپيماي خود از فرودگاهي در جزيره « برمودا» به هوا برخاست تا به «كينگستون» واقع در « جامائيكا» برود، ولي اين هوايما نيز هنگام عبور از فراز « مثلث برمودا» به سرونوشت هواپيماي قبلي دچار گرديد.
كاپيتان ۴۰ دقيقه پس از پرواز، طي يك تماس راديويي، وضع هوا را عالي توصيف كرد و با اطمينان گفت كه به موقع به « جامائيكا» خواهد رسيد.
ولي اين آخرين پيامي بود كه از خلبان هواپيما دريافت شد و پس از آن، فقط سكوتي اسرار آميز بر قرار گرديد.
براي يافتن اين هواپيما، قطعات شكسته آن، و يا حتي آثار روغن و بنزين بر سطح آب كه مي توانست سرنخي به دست دهد، جستجوي گسترده اي به عمل آمد، ليكن اين جستجو كاملا بي فايده بود.
پيش از ناپديد شدن اين دو هواپيما، حادثه شگفت انگيزي در مثلث برمودا رخ داده بود كه توجه همگان را به خود جلب كرد و در حقيقت وجه تسميه «مثلث برمودا» از آنجا ناشي شد.
وجه تسميه «مثلث برمودا»
در روز ۵ دسامبر ۱۹۴۵ پنج بمب افكن از نوع «اونجر» به منظور انجام يك پرواز تمريني كه پرواز شماره ۱۹ ناميده مي شد، از پايگاه نظامي « فورت لودرديل» واقع در « فلوريدا» به هوا برخاستند . طبق برنامه ، آنها مي بايستي يك مسير مثلث شكل را طي كنند و دوباره به پايگاه بازگردند.

مثلث برمودا

قبلا ***ين بار جنين تمريني را انجام داده بودند، از اين رو اين ماموريت بر ايشان دشوار نبود. از سوي ديگر، خلبانان و خدمه اين پنج بمب افكن را افرادي با تجربه و ماهر تشكيل مي دادندم. و همه هواپيماها مجهز به بهترين دستاه بي سيم و تجهيزات هوانوردي بودند.
در ساعت ۱۰/۲ دقيقه آن روز، هر پنج بمب افكن به هوا برخاستند و با آرايشي زيبا و سرعتي در حدود ۲۰۰ مايل در ساعت به سوي خاور به پرواز در آمدند.
در ساعت ۴۵/۳ دقيقه، حادثه وحشتناكي رخ داد. ستوان «تايلو» فرمانده اين اسكادران طي تماس راديويي با برج مراقبت فرياد زد:
- برج مراقبت … وضع اضطراري پيش آمده … انگار ما از مسير خود منحرف شده ايم… ما قادر نيستيم زمين را ببينيم… تكرار مي كنم … ما قادر نيستيم زمين را ببينيم.
مسئول برج مراقبت پرسيد:
- حالا در چه موقعيتي هستيد؟
- موقعيت خود را به درستي نمي دانيم … اصلا نمي دانيم كجا هستيم . به نظر ميرسد راه را گم كرده ايم.
مسئول برج مراقبت از اين سخن بر خود لرزيد. چگونه ممكن بود پنج هواپيما، با سرنشينان پر تجربه خود، در شرايطي كه هوا كاملا مساعد بود راه خود را گم كنند.
برج مراقبت گفت:
- طاقت داشته باشيد. به سوي غرب پرواز كنيد.
ستوان « تايلور» پاسخ داد:
- ما اصلا نمي دانيم غرب كجاست… همه دستگاه ها از كار افتاده … همه چيز شگفت انگيز است. هيچ جهتي را نمي توانيم تشخيص دهيم.
حتي اقيانوس شكل ديگري به خود گرفته است…
چند لحظه بعد، دوباره صداي ستوان« تايلور» به گوش ريسيد كه ديوانه وار فرياد زد:
- ما وارد آب هاي سفيد مي شويم … خطر همچون دشنه اي به سوي ما مي آيد… كمك … كمك …
و اين آخرين پيام ستوان « تايلور» بود و صداي او براي هميشه خاموش شد.
مسئولان فرودگاه، وضع اضطراري اعلام كردند و يك هواپيماي « مارتين مرينر» با ۱۳ سرنشين و مجهز به كليه وسايل نجات از زمين برخاست تا به جستجوي پنج هواپيماي بمب افكن بپردازد، ولي شگفت اينكه اين هواپيما نيز به همان سرنوشت پنج بمب افكن دچار گرديد و براي هميشه ناپديد شد.
در ساعت ۴/۷ دقيقه بعد از ظهر آن روز، برج مراقبت نيروي دريايي در « اوپالوكا» پيام ضعيفي دريافت كرد كه مربوط به يكي از هواپيماهاي پرواز شماره ۱۹ بود. عجيب آن بود كه به موجب پيش بيني، موجودي بنزين آخرين هواپيما مي بايستي تقريبا دو ساعت پيش تمام شده باشد، در حالي كه هنوز در آسمان بود.

سپيده دم روز بعد، ۲۴۲ فروند هواپيما و ۱۸ فروند كشتي به جستجوي هواپيماهاي گمشده پرداختند، ولي اثري از آنها نيافتند. انگار اين هواپيماها، قطره اي شده و به درون اقيانوس فرو رفته بودند.

هرگاه فرض كنيم كه اين پنج هواپيماي بمب افكن، در آسمان با يكديگر تصادم كرده اند، مي بايستي قطعات شكسته هواپيما و يا آثار و علائمي از اين تصادم پيدا مي شد و از سوي ديگر هنگامي كه ستوان«تايلور» وضع اضطراري اعلام كرد، برخي از خدمه هواپيما مي توانستند به وسيله چتر نجات، خود را از مهلكه رهايي بخشند، يا پس از سقوط در آب از وسايل ايمني نظير تشك هاي بادي و جليقه هاي نجات استفاده كنند، در حالي كه معلوم نيست چرا هيچ يك از اين اقدامات صورت نگرفت . هواپيماي « مارتين مرينر» كه به كمك اين پنج هواپيما شتافته بود، به گونه اي ساخته شده بود كه مي توانست روي آب بنشيند، در حالي كه اين هواپيما نيز بي آنكه با برج مراقبت تماس بگيرد، به طرز اسرارآميزي ناپديد شد.
واقعيت حادثه تا به امروز كشف نشده و اين ماجرا همچنان در شمار يكي از اسرار حل نشده عالم، باقي مانده است. پس از اين رويداد، تعداد زيادي هواپيما و كشتي همراه با سرنشينان آنها در منطقه مثلث برمودا ناپديد شده اند كه تا كنون اثري از آنها به دست نيامده است و اين حوادث موجب شده كه دانشمندان نظريات گوناگون در رابطه با « مثلث برمودا» ارائه دهند.
نظرات دانشمندان در ارتباط با مثلث برمودا

پاره اي از اين دانشمندان بر اين اعتقادند كه از مثلث برمودا، دريچه اي به دنياي ديگر گشوده مي شود و اين كشتي ها و هواپيماها از آن دريچه به بعد ديگري كه براي ما ناشناخته است منتقل مي شوند.
و گروهي ديگر گناه اين حوادث را به گردن موجودات فضايي مي اندازند و مي گويند كه ساكنان كرات ديگر، كشتي ها و هواپيماها را با سرنشينانش براي تحقيق به كرات خود مي برند.
برخي ديگر نيز با توجه به فرضيه فرو رفتن قاره افسانه اي آتلانتيس به زير آب ، بر اين باورند كه در اعماق آب هاي مثلث برمودا، بلور عظيمي وجود دارد كه اشعه اي قوي تر از ليزر از آن ساطع مي شود و اين اشعه كشتي ها و هواپيماها را ذوب مي كند. در نقشه هاي قديم يقاره اي به نام « آتلانتيس» به چشم مي خورد كه امروزه اثري از اين خشكي وجود ندارد، و دانشمندان حدس مي زنند بر اثر وقوع فاجعه اي كه ماهيت آن هنوز بر بشر معلوم نيست، در منطقه «مثلث برمودا» به اعماق اقيانوس فرورفته باشد.

مثلث برمودا

موقعيت مثلث برمودا

مثلث برمودا واقعا يك مثلث نيست، بلكه شباهت بيشتري به يك بيضي (و شايد هم دايره‌اي بزرگ) دارد كه در روي بخشي از اقيانوس اطلس در سواحل جنوب شرقي آمريكا واقع است. راس آن نزديك برمودا و قسمت انحناي آن از سمت پايين فلوريدا گسترش يافته و از پورتوريكو گذشته ، به طرف جنوب و شرق منحرف شده و از ميان درياي سارگاسو عبور كرده و دوباره به طرف برمودا برگشته است. طول جغرافيايي در قسمت غرب مثلث برمودا ۸۰ درجه است، بر روي خطي كه شمال حقيقي و شمال مغناطيسي بر يكديگر منطبق مي‌گردند. در اين نقطه هيچ انحرافي در قطب نما محاسبه نمي‌شود.

وينسنت گاديس كه مثلث برمودا را نامگذاري كرده، آن را به صورت زير توصيف مي‌كند: « يك خط از فلوريدا تا برمودا ، ديگري از برمودا تا پورتويكو مي‌گذرد و سومين خط از ميان باهاما به فلوريدا بر مي‌گردد. »

مثلث برمودا

مشاهدات و گزارشات

در بيشتر اتفاقات مثلث برمودا ، اكثر هواپيماها در حالي ناپديد شده‌اند كه تماس راديويي خود را با ايستگاههاي مبدا و مقصدشان تا آخرين لحظه حفظ كرده‌اند و يا برخي ديگر در لحظات آخر پيامهاي غير عادي مخابره كرده‌اند كه حاكي از عدم كنترل آنان بر روي دستگاه و ابزارها بوده است و يا چرخش عقربه‌هاي قطب نما به دور خود و تغيير رنگ آسمان اطراف به زردي و مه آلودي ، آن هم در روز صاف و آفتابي و يا تغييراتي غير عادي در آبها كه تا لحظاتي قبل آرام بوده‌اند، بدون بيان هيچ دليل روشني از چگونگي اين وقايع.

اين پيامها رفته رفته ضعيف‌تر و غيرقابل تشخيص‌تر شده و يا سريعا قطع شده‌اند. دقيقا مثل اينكه چيزي ارتباط راديويي را قطع كرده باشد و يا چنانچه اظهار عقيده شده، در حال دور شدن و عقب رفتن از فضا و زمان بوده و دورتر و دورتر شده‌اند. در برخي موارد گزارشها حاكي از آن بود كه نوري ناشناخته و غير قابل تشريح روئيت شده است. همچنين توده سياه و تاريكي در سطح دريا كه پس از مدتي ناپديد شده ، در جريان اتفاقات مزبور گزارش شده است.

در مواردي هم گزارش شده كه نقطه تاريك بزرگي در ميان ستارگان در آسمان ديده شده كه نوري متحرك از طرف زمين به آن قسمت وارد شده و سپس هر دو ناپديد شده‌اند. در تمام مدت ديده شدن تاريكي ، دستگاهها و ساير ابزارهاي قايق‌هاي ناظر از كار افتاده بودند كه پس از رفع تاريكي آسمان ، دوباره شروع بكار كرده‌اند.

در يك مورد هم پيامي عجيب از يك كشتي باري ژاپني بدين مضمون دريافت گرديد. “خطري همانند يك خنجر هم اكنون … به سرعت مي‌آيد … ما نمي‌توانيم فرار كنيم …” در هر حال بدون اينكه مشخص شود خنجر چه بود، كشتي ناپديد شد.

مثلث برمودا

علل واقعه

علل فرضي طبيعي

توضيحات و علل فرضي مختلفي درباره حوادث مثلث برمودا ارائه شده است كه معمول‌ترين فرضيات بر اساس مرگ غير طبيعي (زيرا هيچ جسدي تا كنون بدست نيامده است.) بنا شده است. اين توضيحات عبارتند از:

جزر و مد ناگهاني دريا در نتيجه زلزله در اعماق دريا ، وزش بادهاي مخرب و اختلالات جوي ، گويهاي آتشفشان كه موجب انفجار هواپيماها مي‌شود، گرفتار آمدن در جاذبه يك گرداب يا گردباد كه باعث سقوط و انهدام هواپيماها يا انحراف مسير كشتيها و مفقود شدن آنها در آب مي‌شود، تحت تاثير نيرويي مغناطيسي قرار گرفتن و اختلالات امواج الكترومغناطيسي، ولي اين دلايل توجيه قابل قبولي براي ناپديد شدن هواپيماها و كشتيهاي متعدد در يك منطقه نيست.
علل فرضي غير طبيعي

دستگيري و ربوده شدن به وسيله زيردريايي يا بشقاب پرنده‌هايي متعلق به كراتي ديگر كه براي تحقيق درباره حيات و زندگي باستان و حال ما انسانها به كره زمين آمده‌اند، مي‌تواند علتي غير طبيعي براي توجيه وقايع باشد.

يكي از عجيب‌ترين پيشنهادات در اين مورد بوسيله ادگار كايس ، پيشگو و روانكاو و حكيم در دهه پنجم قرن بيست ، ارائه شده است. به عقيده وي قرنها قبل از كشف اشعه ليزر ، بوميان سواحل اقيانوس اطلس از كريستال به عنوان يك منبع انرژي و قدرت استفاده مي‌كردند. به نظر كاين نوعي نيروي شيطاني القا شده از سوي آنها ، در عمق يك مايلي در قسمت غرب اندروس غرق شده كه هنوز در برخي مواقع باعث از كار انداختن ابزار و وسايل الكتريكي كشتيها ، هواپيماها و در نهايت نابودي آنها مي‌گردد.

ام. ك. جساپ كه يك فضانورد ، منجم و متخصص كره ماه است، در كتابش به نام « در مورد بشقاب پرنده‌ها » ابزار مي‌دارد كه ناپديد شدن كشتيهاي مشهور در مثلث برمودا ، به وسيله اجسام پرنده صورت گرفته است. وي مفقود شدن خدمه آنها را نيز به اجسام مزبور ربط مي‌دهد. به عقيده جساپ يوفوها هر چه هستند، حوزه مغناطيسي موقتي ايجاد مي‌كنند كه داراي طرحي يونيزه شده است و مي‌تواند باعث متلاشي شدن يا ناپديد شدن هواپيماها و كشتيها گردد. او روي اين سوال كار مي‌كرد كه چگونه نيروي مغناطيسي كنترل شده و مي‌تواند باعث نامرئي شدن گردد. نظريه ميدان واحد انيشتين او را مجذوب كرده بود. جساپ هر دو اينها را كليدي مي‌دانست براي ظهور و محو شدن ناگهاني بشقاب پرنده‌ها و ناپديد شدن كشتيها و هواپيماها. ولي مرگ امكان ادامه فعاليت و نتيجه گيري را از جساپ گرفت و تحقيقاتش نيمه تمام ماند.
گذشته و آينده برمودا

به نظر مي‌رسد كه اين منطقه طي زمانهاي متمادي گذشته نيز در افسانه‌ها به منزله مكاني ترسناك وجود داشته و حتي خيلي قبل از تاريخ كشف آن و بعد از آن تاريخ تا صدها سال با عناوين «دريايي از مقبره‌ها» ، «مثلث شيطان» ، «مثلث مرگ» ، «درياي بدبختي» ، «گورستان آتلانتيك» ناميده مي‌شده است.
شومي و بدشگوني مثلث برمودا حتي در عصر فضا نيز باعث تعجب انسانهايي چون كريستف كلمب و فضانوردان آپولو ۱۳ كه يكي كاشف در زمين و ديگري در فضاست، شده است.

اينكه چرا وقايع عجيب اين منطقه گزارش نمي‌شود، شايد به دليل ايجاد رعب و وحشت عمومي باشد، شايد هم چون دليل اصلي وقايع معلوم نيست، اتفاقات مربوطه بازتاب نمي‌يابد. البته در اغلب گزارشات ارائه شده هم سانسورهايي وجود دارد كه اصل وقايع را سرپوشيده نگه مي‌دارد.

*
آيا اين مثلث دوباره قربانيان ديگري مي‌گيرد؟

*
آيا بشر موفق به كشف راز آن خواهد شد؟

و بسياري آياها و پرسشهاي بي جواب ديگر كه مسلما در ذهن شما هم وجود دارد.

نظرات غير فعال است .

لینک مطلب

تاريخچه

طيف اشعه ايكس

• شتاب منفي الكترونها در موقع برخورد با انتهاي ماده هدف پرتوهاي ايكسي با طول موجهاي متفاوت توليد مي‌كند. اين پرتو "سفيد" يا نوار پيوسته فركانسها در طيف اشعه ايكس را به عنوان تابش ترمزي مي‌شناسند.
  
  
• برخورد الكترون با اتم هدف موجب جابجايي الكترون مداري در اتم هدف و راندن آن به حالت پر انرژي‌تري مي‌شود. اين عمل را برانگيزش مي‌نامند.
  
  
  • هنگامي كه الكترون مداري پر انرژي به موقعيت مداري نخستين خود برمي‌گردد، رها شدن انرژي بصورت گسيل پرتوي با فركانس خاصي خواهد بود. اين پرتو شدت خيلي بيشتري نسبت به پرتو "سفيد" زمينه خواهد داشت.
    
    
  • معمولا براي هر ماده هدف معيني بيش از يك طول موج اشعه ايكس وجود دارد. طول موج پرتو توليد شده بوسيله لامپ اشعه ايكس ، حد پاييني دارد كه با ولتاژ لامپ نسبت عكس دارد. كمترين طول موج برحسب نانومتر (nm) از رابطه زير بدست مي‌آيد. كه در آن V ولتاژ لامپ مي‌باشد.
    
    

• پرتو حد پاييني طول موج طيف ، بيشترين اهميت را در پرتو نگاري دارد. زيرا توانايي نفوذ آن بيشتر است.

مشخصه‌هاي بارز اشعه ايكس

• بزرگي جريان لامپ بر پخش طول موج اشعه ايكس توليد شده تأثير ندارد. اما بر روي شدت پرتو موثر است.
  
  
• طول موج اشعه ايكس يا اشعه گاما بسيار مهم است. با كاهش طول موج ، نفوذپذيري پرتو به درون محيط افزايش مي‌يابد. به بيان ديگر در مقايسه با پرتوي با طول موج بزرگتر ، پرتوي با طول موج بسيار كوتاه قادر به نفوذ به ماده معيني با ضخامت بيشتر و يا چگالي بيشتر خواهد بود. بنابراين ، اگر حداقل طول موج پرتو توليد شده با افزايش ولتاژ لامپ كاهش يابد، نفوذپذيري پرتو افزايش خواهد يافت.
•  
• 
   
• 
  
  
  
  

بررسي كمي اشعه ايكس

• پرتو ناشي از لامپ 200 كيلوولتي به درون فولادي به ضخامت حدود 25mm نفوذ مي‌كند.
  
  
• اگر ولتاژ لامپ به 1Mv افزايش يابد، پرتو به درون فولادي به ضخامت حدود 130mm نفوذ خواهد كرد.
  
  
• حد بالاي عملي براي لامپهاي اشعه ايكس رايج در حدود 1000Kv است و اين امر سبب توليد اشعه ايكس با كوتاهترين طول موج مي شود. اين پرتو انرژي فوتوني تقريبا برابر 1Mev دارد.
  
  
• پرتو ايكس با انرژي فوتوني تا 30Mev را با استفاده از الكترونهاي پرانرژي (الكترونهاي سريع) بوجود آمده بوسيله مولد واندوگراف شتاب دهنده خطي يا چشمه بتاترون مي‌توان توليد كرد.

نفوذ پذيري اشعه ايكس

نحوه توليد اشعه ايكس

لینک مطلب

خواص فيزيكي زمين :

چگالي زمين

فشار دروني زمين

درجه حرارت زمين

مغناطيس زمين

لینک مطلب

ديد كلي

• مي‌دانيد فيزيك نوين چيست؟
• فيزيك نوين با فيزيك كلاسيك چه تفاوتي دارد و در چه مواردي با آن مشابه است؟
• چه مفاهيم اساسي از فيزيك كلاسيك به فيزيك قرن بيستم ، كه با ذرات خيلي و خيلي سريع سروكار دارد ، انتقال يافته‌اند؟
• كداميك از مفاهيم كلاسيك بدون تغيير مي ماند و كداميك بايد اصلاح شود؟

پيدايش فيزيك نوين

پايستگي جرم

پايستگي زمان

پايستگي طول

جرم فوتون

پايستگي تكانه

چهار بردار فضا-زمان

سخن آخر

لینک مطلب

ديد كلي

حدود پلاسما

آيا كلمه پلاسما يك كلمه بامسما است؟

حفاظ دباي

معيارهاي پلاسما

• طول موج دباي (λ_D) بايد خيلي كوچكتر از ابعاد پلاسما (L) باشد.
  
  
• تعداد ذرات موجود در يك كره دباي (N_D) بايد خيلي بزرگتر باشد.
  
  
• حاصلضرب فركانس نوسانات نوعي پلاسما (W) در زمان متوسط بين برخوردهاي انجام شده با اتمهاي خنثي (t) بايد بزرگتر از يك باشد.

كاربردهاي فيزيك پلاسما

• تخليه‌هاي گازي: قديمي‌ترين كار با پلاسما ، مربوط به لانگمير ، تانكس و همكاران آنها در سال 1920 مي‌شود. تحقيقات در اين مورد ، از نيازي سرچشمه مي‌گرفت كه براي توسعه لوله‌هاي خلأي كه بتوانند جريانهاي قوي را حمل كنند و در نتيجه مي‌بايست از گازهاي يونيزه پر شوند احساس مي‌شد.
  
  
• همجوشي گرما هستهاي كنترل شده: فيزيك پلاسماي جديد (از حدود 1952 كه در آن ساختن راكتوري بر اساس كنترل همجوشي بمب هيدروژني پيشنهاد گرديد، آغاز مي‌شود.
  
  
• فيزيك فضا: كاربرد مهم ديگر فيزيك پلاسما ، مطالعه فضاي اطراف زمين است. جريان پيوستهايي از ذرات باردار كه باد خورشيدي خوانده مي‌شود، به مگنتوسفر زمين برخورد مي‌كند. درون و جو ستارگان آنقدر داغ هستند كه مي‌توانند در حالت پلاسما باشند.
  

لینک مطلب

مقدمه

طيف نما اين طيف نماي قرن نوزدهم بعد از اتصال به تلسكوپ مي تواند اجزاي نور خورشيد را تجزيه كند.

تاريخ نجوم

دوره زمين مركزي

دوره كهكشاني

دوره كيهاني

تجزيه نور خورشيد

گروه تحقيق گروه رصدخانه هاروارد سالهاي بسياري را صرف تجزيه خطوط طيفهاي ستارگان نمودند.

سيستم طبقه بندي هاروارد

هرتز پرونگ و راسل

درك انرژي ستارگان

لینک مطلب

سفر در منظومه ي شمسي

اهداف

دانش آموزان قادر خواهند بود:

- به منظور درك بيشتر اعداد بزرگ مربوط به فاصله ها در فضا، اندازه گيري و محاسبات را اعمال كنند.

وسايل لازم

- ماشين حساب

- صفحه ي "اطلاعات سياره ها"

طرح درس

مأموريت

اين درس در مورد سفر بشر به منظومه ي شمسي است. مسئله اي كه در مسافرت در منظومه ي شمسي وجود دارد، فاصله از يك سياره تا سياره ي ديگر است. يك سفينه ي فضايي براي سفري طولاني در فضا به سوخت احتياج دارد و در اين سفر طولاني افراد به غذا و آب احتياج دارند. تأثيرات جاذبه ي كم، يعني جاذبه ي نزديك به صفر، روي بشر ناشناخته است. احتمال برخورد با خرده سياره ها نامعلوم است. اين موارد و جنبه هاي ديگر اين سفر طولاني، مسافرت در فضا را پيچيده مي سازد.

به هر حال، پروازهاي بدون سرنشين به سياره ها ادامه مي يابد تا پاسخي براي سؤالات بسيار مسافرت انسان به فضا پيدا شود. براي افزايش احتمال سلامتي انسان در مسافرت هاي فضايي، به تحقيقات بسياري نياز است. يكي از پروژه هاي ناسا كه انسان را به سفرهاي فضايي نزديك مي كند، ايستگاه فضايي بين المللي است كه با استفاده از آن، بسياري از محققان مي توانند در مورد زندگي و كار در فضا براي مدت زمان طولاني، تحقيق كنند.

اهداف:

اين درس، موقعيتي براي دانش آموزان فراهم مي آورد تا در مورد دو جنبه ي زمان كه براي سفر در منظومه ي شمسي لازم است، فكر كنند. دانش آموزان در مورد مدت زماني كه فضانوردان بايد در فضا بگذرانند و همچنين در مورد وقايعي كه ممكن است در اين مدت زمان، روي زمين اتفاق بيفتد، فكر مي كنند. تفكر در مورد هر دو موقعيت، فهم دانش آموزان را از زمان، فاصله و منظومه ي شمسي ارتقا مي دهد.

شروع كنيد:

كلاس را با بحث و گفتگو در مورد مسافرت انسان در ميان كيهان آغاز كنيد. به احتمال زياد دانش آموزان در فيلم ها و در تلويزيون، با داستان هاي علمي تخيلي در مورد سفر با سرعت نور و يا بيشتر از سرعت نور، براي عبور از كل كهكشان رو به رو شده اند. فعاليت درس 2، ياد آوري مي كند كه مسافرت هاي فضايي با سرعت كمي انجام مي گيرد و ما تا به حال به مسافرت با سرعت نور دست نيافته ايم. اگر چه سيگنال هاي راديويي مي توانند در مدت زمان كوتاهي از مريخ بازگردند ولي براي يك سفينه ي فضايي خيلي بيشتر طول مي كشد تا از زمين به مريخ برسد.

قسمت اول

تعميم فعاليت:

از اطلاعات زير در مورد شاتل فضايي استفاده كنيد تا سرعتش را بر حسب كيلومتر بر ساعت تعيين كنيد. به دانش آموزان يادآوري كنيد كه شاتل ها براي مسافرت به سيارات طراحي نشده اند. آن ها براي گردش به دور زمين ساخته شده اند ولي با اين وجود، سرعتشان به عنوان فضاپيماي قرن بيستم قابل قبول است. بعد از اين كه دانش آموزان محاسبات را انجام دادند، با آن ها بحث و گفتگو كنيد تا در مورد سرعت تقريبي براي سفر به سيارات به نظر واحدي برسيد. فرض كنيد كه اين سرعت 80000 كيلومتر بر ساعت است. اين سرعت براي مسافرت فضايي، منطقي است. بدون شك در آينده   سرعت ها افزايش خواهند يافت.

اطلاعات شاتل فضايي:

فاصله ي طي شده توسط شاتل: كيلومتر 6701292

زمان لازم براي طي فاصله ي داده شده: 9 روز و 23 ساعت و 30 دقيقه

محاسبه ي سرعت:

با نگاهي اجمالي بر صفحه ي "اطلاعات سياره ها"، دانش آموزان مي توانند فاصله ي زمين تا هر يك از سياره هاي ديگر را محاسبه كنند. فاصله هاي جدول بر حسب ميليون كيلومتر داده شده است. براي ساده كردن محاسبات و تخمين ها، دانش آموزان 108.2 ميليون كيلومتر (فاصله ي خورشيد تا زحل) را به 108200000 كيلومتر تبديل كنند. دانش آموزان بايد توجه كنند كه فاصله ي زمين از خورشيد حدود 149.6 ميليون كيلومتر مي باشد. براي محاسبه ي فاصله ي زمين از سياره ي مورد نظر، از فاصله ي متوسط خورشيد تا آن سياره استفاده كنيد.

براي مناسب بودن اين فعاليت براي دوره ي متوسطه، فرض كرده ايم كه سيارات در فاصله هاي متوسطشان تراز شده اند. البته معلم ها بايد به دانش آموزان توضيح دهند كه اين وضعيت، در واقع يك فرض است.

سپس دانش آموزان بايد زمان لازم براي رفتن به هر يك از سيارات را با سفينه اي كه با سرعت 10000 تا 100000 كيلومتر بر ساعت حركت مي كند،  بيابند. براي محاسبه ي زمان لازم، بايد از فاصله ي متوسط هر سياره تا زمين استفاده كنند. دانش آموزان را به گروه هاي 4 نفري تقسيم كنيد.

سپس از آن ها بخواهيد تا جدول زير را براي همه ي سيارات منظومه ي شمسي و براي سرعت هايي كه نشان داده شده، كامل كنند.

پلوتون	نپتون	اورانوس	زحل	مشتري	مريخ	ناهيد	عطارد	كيلومتر بر ساعت
								20000
								30000
								40000
								50000
								60000
								70000
								80000
								90000
								100000

دانش آموزان براي پر كردن اين جدول طولاني با هم رقابت مي كنند تا با كم كردن زمان محاسبات، در كم ترين زمان ممكن جدول را پر كنند. همه ي دانش آموزان گروه ها بايد اين جدول را تشكيل دهند.

در مورد روش هايي كه دانش آموزان براي كامل كردن جدول استفاده كرده اند، گفتگو كنيد. روش ها را روي تخته سياه بنويسيد. پس از اين كه همه ي گروه ها چگونگي تقليل محاسباتشان را بيان كردند، از هر يك از گروه ها بپرسيد كه آن ها از چند روش متفاوت استفاده كرده اند.

اكنون دانش آموزان اين كلاس، يك جدول كامل براي مسافرت به سياره هاي منظومه شمسي دارند كه مدت زمان لازم براي مسافرت را محاسبه    كرده اند. زمان آن فرا رسيده كه توجه بيشتري به مفهوم اين زمان ها بكنيم. سؤال هايي را كه دانش آموزان براي تفكر در مورد عملي بودن اين سفر هاي فضايي نياز دارند، مطرح كنيد.

اين سؤالات بايد در گروه ها مطرح شود و آن ها در مورد سؤال ها بحث و گفتگو كنند و به يك جواب گروهي برسند. سپس از هر گروه بخواهيد سؤال هايي براي حل در كلاس طرح كنند.

اتمام فعاليت

سؤال هاي انتخابي گروه ها را براي كل كلاس مطرح كنيد. كيفيت سؤالات و جواب ها نشان مي دهد كه كدام دانش آموزان در مورد زمان لازم براي مسافرت هاي فضايي درك لازم را به دست آورده اند.

تعميم فعاليت

دانش آموزاني كه فعاليت هاي ناسا را پيگيري مي كنند، مي دانند كه در اين درس، سفرهاي فضايي خيلي ساده در نظر گرفته شده است. سفينه ي فضايي مانند گلوله به طور مستقيم به سمت سياره پرتاب نمي شود. سرعت سفينه در خلال اين سفر ثابت نمي ماند. سفينه ي فضايي بايد مسيري ايجاد كند به طوري كه هدف در حال حركت مشاهده شود، مانند پرتاب توپ فوتبال به كسي كه در حال دويدن است، توپ به جايي مي رود كه دونده لحظه ي پرتاب توپ آن جا بوده است. دانشمندان براي طراحي سفرهاي طولاني در فضا بايد از رياضيات خيلي پيشرفته استفاده كنند.

وقتي يك سفينه ي فضايي به فضا پرتاب مي شود، مي تواند قبل از اين كه از مدار زمين خارج شود به تعداد مشخصي روي مدار زمين بچرخد.

قسمت دوم

شروع كنيد:

چهار سياره ي مياني منظومه ي شمسي يعني عطارد، ناهيد، زمين و مريخ سياره هاي خاكي ناميده مي شوند، چون مانند زمين سنگلاخ و صخره دارند. مشتري، زحل، اورانوس و نپتون به عنوان سياره هاي مشتري مانند شناخته مي شوند، چون در مقايسه با زمين سياره هاي غول پيكري هستند و مانند مشتري ماهيت گازي دارند. سياره ي پلوتون جزء هيچ كدام از اين گروه ها نيست و ساختارش ناشناخته است، اما به احتمال زياد از سنگ، يخ و گازهاي منجمد ساخته شده اند.

تعميم فعاليت:

اين متن را به دانش آموزان ارائه دهيد: از زماني كه انسان در مورد هر يك از همسايه هاي سياره ي زمين كنجكاو شد، سفرهايي را به اين سيارات طراحي كرد. يك سياره ي خاكي و يك سياره ي مشتري مانند را انتخاب كنيد. سفرهايي را به دو سياره و به پلوتون طراحي كنيد. سرعت سفينه ي فضايي و زمان لازم را براي رسيدن به سياره مشخص كنيد، يك سال زميني براي كاوش در آن سياره بمانيد و سپس به زمين برگرديد. فرض كنيد سفرها با سفينه هاي فضايي پيشرفته انجام مي شود و سرعت آن مي تواند به 80000 كيلومتر بر ساعت برسد.

روز پرتاب، براي همه ي مأموريت ها 10 دسامبر 1999 مي باشد. در چه تاريخي به سياره ي هدف مي رسيد؟ در هر مأموريت، در چه تاريخي  باز مي گرديد؟

در اين سؤالات دانش آموزان بايد فاصله هاي زماني مانند 10.2 سال را به سال و روز تبديل كنند. وقتي تبديلات بر حسب قسمتي از روز به دست آمد، آن عدد را گرد كنند. به دانش آموزان يادآوري كنيد كه پرتاب در 10 دسامبر انجام مي گيرد. چون سال 2000  سال كبيسه است، بايد آن سال را 366 روز حساب كنند و همچنين سال هاي كبيسه ي ديگر را، در خلال سفر به سياره ها، 366 روز در نظر بگيرند.

اتمام فعاليت:

هر يك از اعضاي گروه ها بايد در مورد سفر به يك سياره شرحي بنويسند كه شامل تاريخ پرتاب، فاصله، سرعت، مدت زمان لازم براي رسيدن به سياره، تاريخ رسيدن و تاريخي كه به زمين باز مي گردد، باشد. هر يك از گروه ها بايد مسيري براي يكي از سفرهاي سياره اي ايجاد كنند.

قسمت سوم

شروع كنيد:

در اين قسمت، دانش آموزان سفرهاي فضايي را از اين جهت كه چه اتفاقاتي براي فضانوردان مي افتد، بررسي مي كنند. اما در حالي كه فضانوردان در سياره هاي دور هستند، زندگي به مسير معمول خود روي زمين ادامه مي دهد. دانش آموزان بايد از تجربه هايشان كه در قسمت هاي قبل كسب كرده اند، استفاده كنند. در حالي كه آنه ا از ما دور هستند، زندگي ادامه مي يابد؛ در برگشتشان، آن ها به زمان نياز دارند تا از همه ي اخبار و رخدادها مطلع شوند. وقتي فضانوردان بعد از بازگشت، اتفاقات روي زمين را مي بينند، اثر عميقي روي آن ها مي گذارد.

تعميم فعاليت:

دانش آموزان را به گروه هايشان بازگردانيد. به آن ها بگوييد فرض كنند كه گروهشان واقعاً  به سياره ي خاكي انتخاب شده، فرستاده مي شود. آن ها تاريخ پرتايشان را مي دانند، مدت سفرشان را محاسبه كرده اند و تاريخ برگشتنشان را نيز مي دانند. گر چه ناسا فضانوردان را از اخبار مطلع مي كند ولي آن ها از بسياري از رويدادهاي مهم، چه فردي و چه اجتماعي بي خبر مي مانند.

هر گروه افرادي را به عنوان خدمه ي زميني براي سفر فضايي انتخاب مي كنند. وظيفه ي خدمه ي زميني اين است كه فضانوردان را از اتفاقاتي كه در غياب آن ها روي زمين رخ مي دهد، مطلع كنند.

هر يك از خدمه ي زميني ليستي از اتفاقات مهم را درست مي كند، البته نام ها و برخي از اتفاقات ساختگي خواهند بود ولي بايد براي فضانوردان قابل باور باشد. به برخي اتفاقات شخصي مانند فارغ التحصيلي اعضاي خانواده بايد توجه شود. اتفاقات ورزشي، مانند المپيك، مسابقات فوتبال و جام جهاني احتمالاً براي برخي از دانش آموزان وقايع مهمي هستند.

اتمام فعاليت:

دانش آموزان گزارشي را كه براي بازگشت فضانوردان نوشته اند، ارائه مي دهند. گزارش ها مي توانند انواع مختلفي داشته باشند. برخي گروه ها ممكن است خط زمان ايجاد كرده باشند. بقيه ممكن است گزارششان را به عنوان يك خبر راديويي ارائه دهند. گروه ها مي توانند براي ارائه ي گزارششان از تكنولوژي استفاده كنند. در مورد نوع گزارش ها محدوديت ايجاد نكنيد.

همه ي دانش آموزان بايد در مورد رياضيات اين درس تفكر عميقي داشته باشند. تقويم، تبديلات زمان، فاصله ها در فضا و سرعت هاي لازم براي تكميل سفر فضايي، مفاهيم مهمي براي دانش آموزان است تا در مورد آن فكر كنند و دركشان را از جهان و رياضياتي كه آن را توصيف مي كند، گسترش دهند.

توجه: معلم ها مي توانند دانش آموزاني را كه داوطلب هستند در مورد موقعيت نسبي دو سياره در مدارهاي مربوطه شان اطلاعات بيشتري كسب كنند، به فعاليت هاي مدل سازي "Scaling up" در م?موريت هاي رياضياتي ارجاع دهند: پايه ي 12-9.

رويكردهاي زيادي براي حل اين مسائل وجود دارد، به انضمام استفاده از تكنولوژي. همه ي پاسخ هاي صحيح بايد پذيرفته شود. پاسخ هاي محاسباتي، پاسخ هاي نموداري و پاسخ هاي تكنولوژيكي همگي صحيح هستند. اين فعاليت، موقعيتي براي تجليل از ابتكار دانش آموزان فراهم مي كند.

لینک مطلب

رنگ هاي نور

توضيح اوليه

اشياء اطراف ما به طور كلي به دو گروه تقسيم مي شوند: درخشان و غير درخشان. اشياء درخشنده مانند خورشيد، از خود نور توليد مي كنند (درمورد خورشيد و ديگر ستارگان، اين نور حاصل از واكنش هاي هسته اي درون ستاره است). اكثر اشياء اطراف ما را اجسام غير درخشان تشكيل مي دهند. اين اجسام مي توانند اشعه هاي نور ِتابيده به خود را به چشم ما منعكس كنند، اما خودشان توانايي توليد نور ندارند.

رنگي كه ما مشاهده مي كنيم، به طول موج ( يا فركانس ) نور تابيده شده از جسم به چشم ما، بستگي دارد. كمترين فركانسي كه چشم انسان مي تواند ببيند، مربوط به رنگ قرمز ( طول موج650-750mn ) و بيشترين فركانس مربوط به رنگ بنفش است ( طول موج390-430mn ). در اين محدوده رنگهاي رنگين كمان ديده مي شوند: بنفش، نيلي، آبي، سبز، زرد، نارنجي و قرمز. اغلب اشياء تنها بخشي از گستره ي طيفِ نور تابيده به خود را باز مي تابانند. براي مثال مداد زرد تنها قسمت زرد طيف نور مرئي را به چشم ما باز مي تاباند. دانشمندان هنوز كاملاً نمي دانند كه چگونه ساختار مولكولي اجسام باعث مي شود تا جسم فركانس خاصي از نور مرئي را منعكس كند.

اهداف

دانش آموز فرامي گيرد كه با تركيب رنگ هاي اصلي نور، چه رنگ هاي جديدي توليد مي شود و تأثير تاباندن نورهاي رنگي بر اجسام مختلف چيست.

وسايل لازم

1. -منبع نور 4 در 1 (OS-8517 A)، به جاي آن مي توانيد از چند منبع جداگانه با فيلترهاي رنگي استفاده كنيد تا هر رنگ را جداگانه توليد كنيد.
2. -كيت اپتيك (OS-8516 A) و يا يك عدسي محدب
3. -مقوا
4. -اجسام رنگي (كاغذهاي رنگي يا هر جسم رنگي ديگر)
5. -برگه ي فعاليت تركيب رنگ ها

طرح درس

مي توانيد با پرسيدن سوالات زير درس را آغاز نماييد:

نور خورشيد توسط اشياء مختلف در جهت هاي مختلف منعكس مي شود، اين نور از چه رنگ هايي تشكيل شده است؟ آيا مي توانيد يك آزمايش ساده براي اثبات جواب خود طرح كنيد؟

در آزمايش زير از دانش آموزان بخواهيد تا نتايج حاصل از تركيب رنگ هاي متفاوت نور را حدس بزنند و تغيير رنگ اشياء را با تغيير نور تابيده به آن ها مشاهده نمايند.

روش آزمايش:

1-منبع نور را روي يك كاغذ سفيد روي ميز قرار دهيد و آن را طوري تنظيم كنيد كه سه رنگ اصلي (قرمز، سبز، آبي) ديده شوند. قسمت جلوي منبع نور را به كمك پايه اي به اندازه ي 1cm بالا ببريد تا اشعه ها مسافت بيشتري تابيده شوند.

2-با تركيب رنگ هاي قرمز، آبي و سبز چه رنگ هايي حاصل خواهد شد؟ برگه ي فعاليت تركيب رنگ ها را بين دانش آموزان توزيع نماييد واز دانش آموزان بخواهيد پيش بيني خود را در يك جدول 1،  بنويسند.

 

3-عدسي محدب را روي برگه ي سفيدي در نزديكي منبع نور قرار دهيد. اين كار سبب مي شود تا پرتوهاي موازي نور در كانون عدسي يكديگر را قطع كنند. براي مشاهده ي بهتر تداخل نورها مي توانيد در محل كانون عدسي محدب، يك پرده (يك صفحه ي عمودي) با كاغذ درست كنيد. وقتي هر سه رنگ نور با هم تداخل مي كنند، رنگ نور حاصل چيست؟ نتيجه را در جدول 1 ثبت كنيد.

4.  پيش از انجام مرحله بعد، ستون " پيش بيني رنگ" را در جدول 1 كامل كنيد.

5. حالا با يك جسم كدر (مثل مقوا) جلوي اشعه سبز را بگيريد و مانع از تابيدن آن شويد.از تركيب نور آبي و قرمز چه رنگي حاصل مي شود؟ نتيجه را در جدول 1 يادداشت كنيد.

6.  مرحله قبل را يك بار با سد كردن راه نور قرمز و بار ديگر با نور آبي انجام دهيد و مشاهدات خود را در جدول 1 بنويسيد.

 7.ستون اول جدول اطلاعات دوم را با كاغذهاي رنگي كه براي آزمايش در اختيار داريد، پر كنيد و حدس بزنيد كه هر يك از اين كاغذ ها وقتي نور قرمز،سبز و يا آبي به آنها تابيده مي شود،چه رنگي خواهند داشت.ستون "پيش بيني" در جدول را قبل از انجام مرحله ي 8 پر كنيد.

8-در اين مرحله، هر بار يكي از رنگ هاي اصلي را به يك كاغذ رنگي مي تابانيم. هر كاغذ، با تابيدن نورهاي رنگي، چه رنگي پيدا مي كند؟ مشاهدات خود را در ستون "نتايج" در جدول يادداشت كنيد.

9-اين آزمايش را براي اجسام ديگري كه در كلاس يا آزمايشگاه هستند، انجام دهيد. قبل از انجام آزمايش فكر كنيد و پيش بيني كنيد كه هر جسم با تابيده شدن نورهاي رنگي به چه رنگ در مي آيد. پيش بيني خود را بيازماييد.

پرسش هايي براي دانش آموزان

1-با توجه به نتايج آزمايش كه در جدول ها ثبت كرده ايد، هر نوع نظمي كه در تغيير رنگ هاي اجسام (كاغذهاي) رنگي پس از تاباندن نور رنگي به آنها مشاهده مي كنيد را شرح و توضيح دهيد.

2-توضيح دهيد كه چطور منبع نور، نورهاي سبز، قرمز و آبي "مي سازد"؟ (راهنمايي: مي توانيد با كشيدن يك شكل ساده، نحوه ي كار هر يك از فيلترهاي منبع نور را توضيح دهيد.)

توسعه

1. شما احتمالاً از آبرنگ، ماژيك هاي رنگي و يا رنگ روغن براي تركيب رنگ و ساختن رنگهاي جديد استفاده كرده ايد. آيا با تركيب رنگها روي كاغذ (مثلاً زرد و قرمز) به نتيجه اي يكسان با تركيب نورهاي رنگي مي رسيم؟ با تركيب سه رنگ اصلي در نقاشي، چه رنگي حاصل مي شود؟ با تركيب سه رنگ اصلي نور چطور؟ در مورد شباهت ها و تفاوت هاي اين دو مورد تحقيق كنيد.

2. برخي از سؤالات در مورد رنگ، نور و حس كردن اين دو توسط چشم، هنوز براي دانشمندان حل نشده باقي مانده است. مثلاً اينكه آيا رنگ نور در نحوه ي رشد گياهان مؤثر است؟ آيا رنگ هاي خاصي مي توانند روي حافظه ي دانش آموزان تأثيرگذار باشند؟ آيا غذاهايي با رنگهاي خاص اشتها برانگيزترند؟ آيا كور رنگي قابل درمان است؟ يك سؤال در مورد رنگ و نور انتخاب كنيد، از كتابخانه ي مدرسه يا محله و يا اينترنت كمك بگيريد تا ببينيد كه دانشمندان چه جوابي به سؤال شما مي دهند. 

لینک مطلب

مايع چند لايه

توضيح اوليه

جرم و حجم به تنهايي نمي توانند به ما بگويند مقدار ماده موجود در يك جسم چقدر است.

كميت قابل اندازه گيري ديگري كه در اين باره به كمك ما مي آيد، چگالي است. چگالي در واقع ميزان جرم يك ماده به ازاي يك حجم معين است. هنگامي كه بخواهيم دو جسم مختلف با حجم يكسان و جرم متفاوت را بلند كنيم ، مي توانيم اين خاصيت ماده را درك كنيم.

چگالي عبارت است از جرم يك ماده بخش بر حجم آن.

اين خصوصيت ماده بيانگر اين نكته است كه ذرات آن ماده تا چه ميزان به يك ديگر نزديك اند.

اگر دو جسم با ابعاد و حجم يكسان داشته باشيم ، آن جسمي كه چگالي بيشتري دارد، سنگين تر خواهد بود. يك ليوان كه در آن ماده اي با چگالي بالا ريخته ايم از ليواني كه در آن ماده اي با چگالي كمتر ريخته ايم، سنگين تر خواهد بود.

اگر ماده اي را به زور فشرده كنيم، جرم آن تفاوتي نخواهد كرد. ولي حجم آن كمتر شده است. در نتيجه چگالي آن نيز بيشتر خواهد شد.

اهداف

آشنا كردن دانش آموزان با مفهوم چگالي

وسايل لازم

1. -ظرف مدرج 250 ميلي ليتري
2. -گليسيرين
3. -الكل طبي
4. -استوانه مدرج
5. -آب
6. -رنگ خوراكي
7. -شربت آلبالو
8. -روغن مايع ذرت
9. -مداد رنگي

طرح درس

ابتدا از بچه ها بپرسيد: اگر چند مايع مختلف با چگالي هاي متفاوت را در يك ظرف بريزيم ، چه رخ خواهد داد؟ از آن ها بخواهيد در اين مورد فرضيه بسازند. سپس :

1. 1-به هر كدام از مايعات ذكر شده در مواد مورد نياز يك رنگ خوراكي اضافه كنيد تا رنگ هايشان  با هم متفاوت شود. ولي به آب رنگ نزنيد.
2. 2-حدود 40 ميلي ليتر از شربت آلبالو را در ظرف مدرج بريزيد.
3. 3-به آرامي 40 ميلي ليتر گليسيرين را در ظرف بريزيد. بگذاريد تا گليسيرين در ظرف ته نشين شود و روند فرآيند را مشاهده كنيد.
4. 4-حال 40 ميلي ليتر آب را به ظرف اضافه كنيد و با دقت به مشاهده ظرف بپردازيد.
5. 5-حال 40 ميلي ليتر روغن ذرت را به ظرف اضافه كنيد و با دقت به مشاهده ظرف بپردازيد.
6. 6-حال 40 ميلي ليتر الكل طبي را به ظرف اضافه كنيد و با دقت به مشاهده ظرف بپردازيد.

اطلاعات به دست آمده:

از دانش آموزان بخواهيد پس از انجام هر مرحله از آزمايش، مشاهدات خود را با دقت يادداشت كنند:

1. شربت آلبالو:
2. شربت آلبالو + گليسيرين:
3. شربت آلبالو+ گليسيرين + آب:
4. شربت آلبالو + گليسيرين + آب + روغن ذرت:
5. شربت آلبالو + گليسيرين + آب + روغن ذرت + الكل طبي:

و در نهايت شكل نهايي ظرف مدرج خود را در پايان آزمايش كشيده و رنگ آميزي كنند. آن ها بايد متوجه شوند كه مواد در ته ليوان به ترتيب از چگالي بيشتر به كمتر روي هم قرار مي گيرند.

با مطرح نمودن پرسش هاي زير و به بحث گذاشتن پاسخ دانش آموزان در كلاس مي توانيد مفهوم چگالي را آموزش دهيد.

پرسش هايي براي دانش آموزان

1-به نتايج آزمايش انجام شده نگاه كنيد. آيا نتايج اين آزمايش با نتايجي كه انتظار داشتيد يكسان بود؟ چرا؟ توضيح دهيد.

2-به نظر شما چرا مايعاتي كه در آزمايش به كار برديم، چنين رفتاري داشتند؟

3-مواد به كار رفته در اين آزمايش را به ترتيب از بيشترين چگالي تا كمترين چگالي بنويسيد. توضيح دهيد كه چرا ترتيب مايعات را اين گونه نوشتيد؟

4-مي دانيم كه چگالي آب 1 gr/cm3 است. با توجه به اين نكته در مورد چگالي ساير مواد به كار رفته در آزمايش بحث كنيد.

لینک مطلب

قوانين حركت در منظومه‌ي شمسي

اولين اقدامات جدي براي توصيف حركت منظومه‌ي شمسي را يوناني‌ها انجام دادند. بطلميوس نظريه زمين مركزي (يا بطلميوسي) را براي منظومه‌ي شمسي مطرح كرد كه در آن، زمين در مركز منظومه ساكن است و سيارات، از جمله خورشيد و ماه، حول آن دوران مي‌كنند.

اين مطلب نبايد شگفت‌انگيز جلوه كند زيرا زمين به نظر ما يك جسم بسيار با اهميت است. حتي امروزه در آموزش اخترشناسي در دريانوردي، از چارچوبِ مرجعِ زمين مركزي استفاده مي‌كنيم و در مكالمه‌ي معمولي اصطلاحاتي چون «طلوع خورشيد» را به كار مي‌بريم كه اشاره به چنين چارچوبِ مرجعي است.

مدارهاي دايره‌اي ساده نمي‌توانند حركت‌هاي پيچيده‌ي سيارات را توجيه كنند، در نتيجه بطلميوس مفهوم افلاك تدوير را به كار برد. در اين مدل هر سياره‌اي به دور نقطه‌اي در حال دوران است كه اين نقطه نيز در مداري دايره‌اي شكل به دور زمين مي‌گردد.

او همچنين مجبور شد به آرايش‌هاي هندسي ديگري هم متوسل شود، اما در هر يك از اين افلاك نيز دايره نقش خود را به عنوان شكل اصلي حركت سيارات حفظ مي‌كرد.

امروزه ما مي‌دانيم كه دايره در حركت سيارات شكل اصلي نيست. بلكه بيضي شكل اصلي حركت است و خورشيد در يكي از كانون‌هاي بيضي قرار دارد.

در قرن شانزدهم ميلادي كوپرنيك (1473-1543 ميلادي / 852-922 شمسي) يك طرح خورشيد مركزي (كوپرنيكي) پيشنهاد كرد كه در آن خورشيد در مركز منظومه‌ي شمسي قرار دارد و زمين مانند يكي از سياراتش حول آن حركت مي‌كند. اغلب تصور مي‌شود كه طرح كوپرنيك آن چنان ساده‌تر از طرح بطلميوس است كه بايد از همان ابتدا پذيرفته مي‌شد. اين تصور درست نيست. كوپرنيك به تقدس دايره‌هاي معتقد بود و او نيز به اندازه‌ي بطلميوس از افلاك تدوير و طرح‌هاي ديگر استفاده كرد. با اين حال قرار دادن خورشيد در مركز اجرام، تعريف بسيار ساده‌تر و توضيح بسيار طبيعي‌تر در مورد برخي خصوصيات حركت سياره‌اي ارائه داد. مهم‌تر از همه، او شالوده‌ي محكمي بنيان نهاد كه ديدگاه‌هاي جديد ما در باره‌ي منظومه‌ي شمسي بر روي آن استوار است.

بحث و جدل درباره‌ي اين دو نظريه، اخترشناسان را بر آن داشت كه اطلاعات رصدي دقيق‌تري به دست آورند. اين اطلاعات را تيكو براهه (1546-1601 ميلادي / 925-980 شمسي) آخرين اخترشناس بزرگي كه مشاهدات خود را بدون استفاده از تلسكوپ انجام مي‌داد، جمع‌آوري كرده است.

يوهاني كپلر (1571-1630 ميلادي / 950-1009 شمسي) كه دستيار براهه بود، مدت بيست سال وقت صرف كرد تا توانست اطلاعات جمع‌آوري شده توسط براهه را تحليل و تعبير كند. كپلر قواعد مهمي براي حركت سيارات پيدا كرد. اين قواعد كه به سه قانون كپلر در حركت سيارات معروف‌اند عبارتند از :

1. تمام سيارات در مدارهاي بيضي شكلي كه خورشيد در يكي از كانون‌هاي آن قرار دارد حركت مي‌كند. (قانون مدارها)
2. خط واصل هر سياره به خورشيد در زمان‌هاي مساوي مساحت‌هاي مساوي جاروب مي‌كند. (قانون مساحت‌ها) به شكل زير نگاه كنيد. هر كدام از اين قسمت‌هاي رنگي مساحتي برابر دارند. طبق اين قانون سياره‌اي كه به دور خورشيد در حال دوران است هر كدام از اين قسمت‌ها را در زمان‌هاي مساوي طي مي‌كند.

نيوتون به منظور به دست آوردن سه قانون تجربي كپلر، قوانين حركت و گرانش‌اش را با يكديگر تركيب كرد : و براي قانون دوم اين روابط را براي بدست آوردن سرعت در نقطه اوج و حضيض به دست آورد:

در اين رابطه V1 سرعت سياره است وقتي در نزديك‌ترين فاصله خود با خورشيد قرار دارد (حضيض خورشيدي) كه با توجه به اين قانون V1 بيش‌ترين سرعتي است كه سياره در حركت مداري خود خواهد داشت و V2 سرعت سياره است وقتي كه در بيش‌ترين فاصله خود با خورشيد قرار دارد. (اوج خورشيدي) A

فاصله متوسط يا همان نيم قطر اطول (بزرگ) مدار سياره با واحد AU(فاصله متوسط زمين تا خورشيد) و P دوره تناوب با واحد سال زميني و e خروج از مركز بيضي مي‌باشد.

كپلر براي بدست آوردن اين فرمول 7 سال تلاش كرد. در آن زمان فاصله واقعي ميان خورشيد و سيارات معلوم نبود، اما محاسبه نسبت فاصله يك سياره تا خورشيد به فاصله زمين تا خورشيد ميسر بود. مثلاً كپلر مي‌دانست كه نيم قطر اطول (بزرگ) مدار مريخ تقريباً 5/1 برابر نيم قطر اطول مدار زمين است. حال او متوجه شد اگر در هر سياره نيم قطر اطول را به توان 3 و دوره گردش (p) را به توان 2 برسانيم. دو رقم بدست آمده باهم برابر مي‌شوند و فقط اختلاف‌هاي اندكي براي برجيس (مشتري) و كيوان(زحل) ديده مي‌شود. اين مطلب را مي‌توان به صورت نوشت كه درآن p برحسب سال و r برحسب واحد نجومي (نيم قطر اطول زمين) است. مي‌توانيم براي اندازه‌گيري دور گردش سياره واحد روز و براي فاصله كيلومتر را انتخاب كنيم. در اين صورت نبايد انتظار داشته باشيم  بلكه بايد رابطه را به صورت  بنوسيم كه در آن k ضريب ثابت است و مقدارش به واحدها بستگي دارد. براي مشخص كردن اين موضوع معادله را مي‌توان به اين صورت نوشت :

كه P1 و r1 براي جرمي است كه ميخواهيم اين مقادير را برايش بدست آوريم و P2 و r2 معمولاً براي زمين يا جرمي كه اين دو مقدار براي آن اندازه گيري شده است، مي‌باشد.

قوانين كپلر نظريه‌ي كوپرنيك را قوياً تاييد كردند. اين قوانين نشان دادند كه اگر خورشيد به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، حركت سيارات به راحتي قابل توصيف است. اما اين قوانين تجربي بودند و صرفاً حركت مشاهده شده‌ي سيارات را بدون هيچ گونه تعبير نظري توصيف مي‌كردند. كپلر تصور نمي‌كرد كه نيرو منشأ اين قواعد باشد. در واقع مفهوم نيرو تا آن زمان هنوز فرمول‌بندي نشده بود. بنابر اين، اين كه نيوتون توانست قوانين كپلر را از قانون حركت و قانون گرانش خودش نتيجه بگيرد، يك پيروزي بزرگ براي او محسوب مي‌شد. قانون گرانش نيوتن در اين مورد ايجاب مي‌كرد كه هر سياره با نيرويي به طرف خورشيد جذب شود كه با جرم سياره متناسب است و با مجذور فاصله‌ي آن از خورشيد نسبت معكوس دارد.

نيوتن از اين طريق توانست حركت سيارات در منظومه‌ي شمسي و حركت اجسام در حال سقوط در نزديكي سطح زمين را با يك مفهوم واحد بيان كند. بدين ترتيب مكانيك زميني و مكانيك سماوي را كه قبلاً از هم جدا بودند در يك نظريه‌ي واحد با هم تلفيق كرد. اهميت علمي كار كوپرنيك در اين بود كه نظريه‌ي خورشيد مركزي راه را براي اين تلفيق هموار كرد. در نتيجه، با اين فرض كه زمين ضمن گردش به دور خود حول خورشيد نيز دوران مي‌كند، توجيه پديده‌هاي متعددي چون حركت ظاهري روزانه و سالانه‌ي ستاره‌ها، خارج شدن زمين از حالت كروي، رفتار بادهاي استوايي و بسياري چيزهاي ديگر كه توضيح آنها در نظريه‌ي زمين مركزي به اين راحتي نبود، امكان پذير شد.

در اينجا آموزنده است كه مراحل مختلف شناخت خود از حركت اجسام در منظومه‌ي شمسي را با توجه به برنامه‌ي مكانيك كلاسيك مرور كنيم. از لحاظ تاريخي چهار تحول بزرگ رخ داده است :

1. كوپرنيك خاطر نشان كرد كه خورشيد در مركز منظومه‌ي شمسي قرار دارد، نه زمين. به زبان امروزي، او چارچوب مرجعي (خورشيد) در اختيار ما قرار داده كه از چارچوب مرجعي كه قبلاً براي بيان حركت‌هاي منظومه‌ي شمسي به كار مي‌رفت (زمين) خيلي مناسب‌تر است. اين چارچوب مرجع، كه نسبت به خورشيد ثابت است و با آن نمي‌چرخد، اساساً يك چارچوب مرجع لخت است. اين از جمله برتري‌هاي سيستم كوپرنيكي است، زيرا چارچوب مرجعي كه به زمينِ در حال دوران (كه ما بر روي آن زندگي مي‌كنيم) متصل است، نمي‌تواند براي مسائل مربوط به حركت سيارات به كار رود.
2. براهه حركت سيارات را آن طور كه از زمين ديده مي‌شدند، دقيقاً اندازه گرفت و اطلاعات رصدي لازم را براي پيشرفت‌هاي بعدي فراهم كرد.
3. كپلر با مطالعه‌ي داده‌هاي براهه، سه قانون تجربي ساده را كه قبلاً به آنها اشاره كرديم، به دست آورد و با قبول چارچوب مرجع كوپرنيكي اطلاعات سينماتيكي مربوط به حركت سيارات را به شكل ساده‌اي نمايش داد.
4. نيوتن صورت كلي قوانين حركت دستگاه‌هاي مكانيكي، از جمله قانون نيروي خاصي كه بر حركت سيارات حاكم است و قانون گرانش جهاني ناميده مي‌شود را كشف كرد.

 از اين رو، طي قريب 200 سال ما شاهد پيشرفت‌هاي زير هستيم:

1. پيدايش چارچوب مرجع مناسب
2. كسب اطلاعات سينماتيكي دقيق
3. تعيين قوانين تحربي حركت سيارات
4. كشف قوانين عمومي مكانيك كلاسيك و قانون نيروي مناسب براي حركت سيارات.
5. شبيه سازي قوانين كپلر در منظومه شمسي

اگر مايل هستيد كه به آزمايش قوانين كپلر بپردازيد، مي‌توانيد با كمك شبيه‌ساز زير سه قانون كپلر را در مورد هر يك از سيارات منظومه شمسي تجربه كنيد.

براي اين منظور كافي است كه در گزينه set parameters for (در قسمت راست صفحه) نام سياره‌اي كه مي‌خواهيد به بررسي حركتش بپردازيد را مشخص كنيد.

در قسمت planetary orbit simulator مي‌توانيد مدارهاي دلخواه خود را رسم كنيد و ببينيد كه سياره‌اي فرضي در اين مدار چگونه به دور خورشيد در حال حركت است. براي اين منظور كافي است كه گزينه‌هاي semimajor axis (AU) (نيم قطر بزرگ با واحد AU) و eccentricity (خروج از مركز) را به صورت دلخواه خود عدد بدهيد تا مداري كه مي‌خواهيد را داشته باشيد. توجه داشته باشيد مداري كه خروج از مركز آن 0 باشد دايره است و هر چه خروج از مركز مداري بيشتر از صفر باشد، بيضي‌اي كه خواهيم داشت كشيده‌تر خواهد شد. نيم قطر بزرگ، فاصله‌ي متوسط سياره تا خورشيد است كه آن را نيز مي‌توان به صورت دلخواه خود تعيين كنيد.

در قسمت راست صفحه گزينه‌ي ديگر خواهيد ديد به نام animation rate (yrs/s) كه سرعت نمايش حركت سياره را نشان مي‌دهد و در واقع از شما مي‌پرسد كه مي‌خواهيد كه حركتي كه اكنون مشاهده مي‌كنيد با چه سرعتي براي شما نمايش داده شود. و واحد اين سرعت در اين برنامه سال به ثانيه مي‌باشد. يعني هر سال را در چند ثانيه به شما نشان دهد. اگر به طور مثال اين گزينه را بر روي عدد 1 قرار دهيد به اين معناست كه هر سال را در يك ثانيه نشان خواهد داد. اگر عدد تعيين شده براي اين گزينه از يك كمتر باشد سرعت حركت سياره در مدار كمتر خواهد بود و به همين نسبت اگر عدد تعيين شده براي اين گزينه بيشتر از يك باشد، سرعت حركت سياره در مدار بيشتر خواهد بود.

گزينه start animation در سمت راست صفحه براي شروع شبيه‌سازي است كه با فشار دادن آن سياره‌اي كه شبيه‌سازي كرديد شروع به حركت در مدار خود مي‌كند و شما مي‌توانيد به بررسي سه قانون كپلر در باره‌ي آن بپردازيد.

در سمت راست صفحه سه گزينه‌ي ديگر نيز وجود دارد كه مي‌توانيد آنها را نيز فعال كنيد. اولين گزينه‌ي show solar system orbits است كه با فعال كردن آن مي‌توانيد مدارهاي سيارات نه گانه‌ي منظومه‌ي شمسي به دور خورشيد را نيز در تصوير ببينيد. گزينه‌ي بعدي show solar system planets مي‌باشد كه اگر اين گزينه را فعال كنيد مي‌توانيد سيارات منظومه‌ي شمسي را در حالي كه در مدارهاي خود در حال گردش به دور خورشيد هستند را مشاهده كنيد.

و در آخر، گزينه‌ي سوم label the solar system orbits مي‌باشد كه نام هر سياره را در كنار مدار حركتش به نمايش در مي‌آورد.

در ابتدا گزينه‌هاي دوم و سوم غيرفعال مي‌باشند، براي فعال كردن اين دو گزينه ابتدا بايد گزينه‌ي يك را انتخاب كنيد تا مدار سيارات به دور خورشيد نمايش داده شود، سپس به انتخاب گزينه‌ي دوم و سوم بپردازيد.

در گوشه‌ي سمت راست پايين نيز كليد clear optional features قرار دارد كه با فشار دادن آن اين سه گزينه به حالت غيرفعال در مي‌آيند.

بعد از تعيين مدار سياره و تنظيمات خاص آن بهتر است كه در مورد قوانين كپلر تحقيق و آزمايشي داشته باشيم.

در قسمت سمت چپ در پايين صفحه چهار حالت مختلف را براي شما نمايش مي‌دهد. كه سه حالت اول مربوط به قوانين سه گانه‌ي كپلر در مورد حركت سيارات به دور خورشيد مي‌باشند و حالت چهارم در مورد سرعت و حركت سيارات در گردششان به دور خورشيد مي‌باشد.

1ـ اگر حالت Kepler`s 1st law را انتخاب كنيد، گزينه‌هاي مربوط به قانون اول كپلر در اختيار شما قرار داده مي‌شود. اين قانون مي‌گويد كه : تمام سيارات در مدارهاي بيضي شكلي كه خورشيد در يكي از كانون‌هاي آن قرار دارد حركت مي‌كند. (قانون مدارها)

همان طور كه مي‌‌دانيد در بيضي دو نقطه‌ي ثابت به نام كانون‌هاي بيضي وجود دارد كه مجموع فاصله‌ي هر نقطه بر روي بيضي از اين دو نقطه به يك اندازه است.

طبق قانون اول كپلر مدار سيارات در حركت به دور خورشيد به شكل بيضي مي‌باشد كه خورشيد در يكي از كانون‌هاي اين بيضي قرار دارد، خب براي اين كه كانون ديگر اين بيضي را ببينيد گزينه‌ي show empty focus را انتخاب كنيد تا محل كانون ديگر اين بيضي را نيز مشاهده كنيد. نقطه‌ي سفيد رنگي كه در تصوير مشاهده مي‌كنيد همان خورشيد (يكي از كانون‌هاي بيضي) مي‌باشد. گزينه‌ي show semiminor axis شعاع كوچك بيضي (نيم قطر كوچك بيضي) را نشان مي‌دهد و گزينه‌ي show semimajor axis شعاع بزرگ بيضي را نمايش مي‌دهد. Show center نيز مركز بيضي را نمايش خواهد داد. در اين قسمت در زير صفحه يك فرمول مي‌بينيد كه نوشته است  در اين فرمول a همان نيم قطر بزرگ بيضي مي‌باشد كه تحت عنوان گزينه‌ي semimajor axis در قسمت راست صفحه آن را تعيين كرده بوديم. r1 و r2 به ترتيب فاصله‌ي سياره از كانون اول (خورشيد) و كانون دوم بيضي مي‌باشد. براي ديدن r1 و r2 بر روي شكل كافي است كه گزينه‌ي show radial lines را فعال كنيد.

اين فرمول همان فرمول شكل بيضي مي‌باشد كه براي ما نشان مي‌دهد كه مدار سيارات به دور خورشيد بيضي شكل مي‌باشند. هر مداري كه مي‌خواهيد در سمت راست صفحه تعيين و ترسيم كنيد ولي باز مشاهده خواهيد كرد كه مداري كه انتخاب كرده‌ايد بيضي شكل مي‌باشد. (اين نكته را نبايد فراموش كنيد كه دايره يك نوع خاص بيضي مي‌باشد.) وقتي كه سياره بر روي مدار خود در حال گردش به دور خورشيد باشد مقدار r1 و r2 در هر لحظه تغيير مي‌كند ولي بر طبق تعريف بيضي مجموع مقدار r1 و r2 در هر لحظه و براي هر نقطه از بيضي برابر دو برابر نيم قطر بزرگ بيضي مي‌باشد كه اين موضوع را مي‌توانيد با استفاده از اين فرمول در اين قسمت مشاهده كنيد.

2ـ براي مشاهده‌ي فرمول‌هاي قانون دوم كپلر كافي است كه در سمت چپ و در پايين صفحه حالت Kepler`s 2nd law را انتخاب كنيد. در بالا توضيح دادم كه قانون دوم كپلر مي‌گويد : خط واصل هر سياره به خورشيد (خطي كه سياره را به خورشيد وصل مي‌كند) در زمان‌هاي مساوي مساحت‌هاي مساوي جاروب مي‌كند. (قانون مساحت‌ها)

در اين قسمت شما مي‌توانيد ببينيد كه يك سياره در مدار گردشش به دور خورشيد در مساحت‌هاي مساوي چگونه رفتار مي‌كند و آيا اين قانون براي تمامي سيارات منظومه‌ي شمسي درست مي‌باشد يا خير.

ابتدا بايد يك مساحت دلخواه را تعيين كنيد. براي اين كار كافي است كه در قسمت adjust size مقدار مساحت دلخواه خود را تعيين كنيد. مقدار اين مساحتي كه انتخاب مي‌كنيد در زير اين گزينه به صورت كسري و يا به صورت درصدي از مساحت كل بيضي نشان داده خواهد شد.(a fractional sweep size of) و يا به صورت كسري از سال زمين (corresponds to sweep duration of) و يا بر حسب واحد نجومي (and a sweep area of).

وقتي كه دكمه‌ي start sweeping را مي‌زنيد بر روي شكل مقدار مساحتي كه مشخص كرده‌ايد (با توضيحاتي كه در بالا داده‌ام) را به صورت رنگي براي شما نمايش مي‌دهد. اگر گزينه‌ي sweep continuously را انتخاب كرده باشيد با فشار دادن اين دكمه، شبيه‌ساز ما كل مساحت بيضي را به مساحت‌هاي مساوي تقسيم مي‌كند. كه مقدار اين مساحت‌هاي مساوي بستگي به شما دارد و شما مقدار آن را با استفاده از گزينه‌هايي كه توضيحشان را دادم تعيين مي‌كند.

حال كه بيضي را به مساحت‌هاي مساوي تقسيم كرديد زمان آن است كه به بررسي قانون دوم كپلر بپردازيد. مشاهده مي‌كنيد كه هر سياره‌اي را كه انتخاب كنيد مساحت‌هاي مساوي را در زمان‌هاي مساوي طي مي‌كند.

اگر مي‌خواهيد براي مساحت‌هاي ديگري اين قانون را آزمايش كنيد ابتدا دكمه‌ي erase sweeps را فشار دهيد تا مساحت‌هايي كه قبلاً بر روي شكل مشخص كرده‌ايد پاك شوند و سپس مساحت جديد را بر روي شكل ببنيد. و يا مي‌توانيد بدون پاك كردن مساحت‌هاي رنگي بر روي شكل با جا به جا كردن مقدار adjust size اندازه‌ي اين قسمت‌ها را بر روي شكل تغيير دهيد.

3ـ سومين قانون كپلر را نيز مي‌توانيد در قسمت Kepler`s 3rd مشاهده كنيد. قانون سوم كپلر مي‌گويد كه : مجذور دوره‌ي دوران هر سياره حول خورشيد، با مكعب فاصله‌ي متوسط آن سياره از خورشيد متناسب است. (قانون دوره‌هاي تناوب) فاصله‌ي متوسط سياره تا خورشيد را a مي‌ناميم كه برابر نيم قطر بزرگ مدار سياره مي‌باشد. دوره‌ي دوران هر سياره حول خورشيد را نيز با P نمايش مي‌دهيم. دوره‌ي دوران برابر كقدار زماني است كه طول مي‌كشد كه يك سياره يك بار به طور كامل به گرد خورشيد بچرخد. پس طبق اين قانون خواهيم داشت : .

سيارات مختلف را انتخاب كنيد و ببنيد آيا اين رابطه‌ي براي آنها برقرار است.

در اين قسمت يك نمودار داريم كه دوره‌ي دوران هر سياره حول خورشيد را بر حسب نيم قطر بزرگ آن نمايش مي‌دهد. با استفاده از اين نمودار نيز مي‌توانيد صحت قانون كپلر را مشاهده كنيد.

گزينه‌اي در اين قسمت داريم با نام plot type كه دو حالت linear و logarithmic را مي‌توانيد براي آن انتخاب كنيد. اين گزينه مربوط به نوع نمايش نمودار مي‌باشد. اگر حالت linear را انتخاب كنيد اين نمودار را به صورت خطي نشان مي‌دهد و اگر logarithmic را انتخاب كنيد اين نمودار را به صورت لگاريتمي نمايش مي‌دهد.

مي‌دانيم كه در نمايش لگاريتمي فاصله‌ي واحدهاي محورهاي مختصات با يكديگر برابر نمي‌باشد و به صورت لگاريتمي تغيير مي‌كند ولي در نمايش خطي يك نمودار فاصله‌ي محورهاي مختصات با يكديگر به يك اندازه مي‌باشد.

4ـ آخرين قسمت اين شبيه‌ساز نشان دهنده‌ي سرعت و شتاب سيارات در حركتشان به دور خورشيد مي‌باشد. ابتدا با انتخاب گزينه‌ي Newtonian Features به اين قسمت شبيه‌ساز برويد.

در اين قسمت نموداري مشاهده مي‌كنيد كه بر روي آن با خطي آبي رنگ سرعت سياره را در حركت به دور خورشيد نشان مي‌دهد و با خطي قرمز رنگ شتاب جانب مركز سياره را نشان مي‌دهد.

اگر مي‌خواهيد سرعت و شتاب سياره را به صورت برداري بر روي شكل ببينيد كافي است كه گزينه‌ي show vector را براي v و a انتخاب كنيد. در اين صورت بردار آبي رنگي كه بر روي شكل مي‌بينيد بردار سرعت سياره در حركت دوراني‌اش به دور خورشيد مي‌باشد و بردار قرمز رنگ بردار شتاب جانب مركز سياره در اين حركت مي‌باشد.

در اين قسمت مي‌توانيد تغيير سرعت سياره را مشاهده كنيد. مي‌بينيد كه سياره هنگامي كه در حضيض خورشيدي (كم‌ترين فاصله‌ي سياره تا خورشيد) مي‌باشد داراي سرعت بيشتري است و در هنگامي كه در اوج خورشيدي (بيشتر‌ين فاصله‌ي سياره با خورشيد) سرعتش به كم‌ترين مقدار خود مي‌رسد.

خب تمام قسمت‌هاي اين شبيه‌ساز رو براي شما توضيح دادم، حالا شروع به كار شويد و قوانين كپلر را براي تمام سيارات منظومه‌ي شمسي امتحان كنيد. ببينيد اين قوانين در مورد اين سيارات درسته يا نه؟ شايد شما تونستيد قوانين بهتري براي حركت سيارات پيدا كنيد و اسم‌تون توي تاريخ نوشته شد. فقط اون وقت يادتون نره كه اسمي هم از مدرسه‌ي اينترنتي تبيان ببريد!

لینک مطلب

فشار هوا

توضيح اوليه

هوا در همه جهات بر بدن ما فشار وارد مي كند. اگر مي خواهيد بدانيد چقدر، اين آزمايش ها را انجام دهيد:

 مانند اين شكل يك چوب نازك را روي ميز قرار دهيد، به طوري كه نيمي از آن روي ميز باشد. سپس يك روزنامه را باز كرده و روي چوب و ميز بگذاريد البته اين بار به طوري كه وسط روزنامه روي چوب قرار بگيرد. سعي كنيد حتي الامكان هواي كمتري زير روزنامه باقي بماند.

حالا، خيلي سريع ضربه اي به سر آزاد چوب بزنيد. اگر به اندازه كافي سريع ضربه زده  باشيد، چوب در محل لبه ميز مي شكند.

در آزمايش بعدي مي خواهيم با بادكنك يك راكت بسازيم! اول يك نخ محكم را به پايه ي يك صندلي گره بزنيد. بعد آن را از داخل يك ني رد كرده و آن سرش را به پايه صندلي ديگري ببنديد. صندلي ها را طوري تنظيم كنيد كه نخ محكم كشيده شود. حالا يك بادكنك را باد كنيد اما سرش را گره نزنيد. بادكنك را با نوار چسب به ني بچسبانيد و رها كنيد. بادكنك شما مثل يك راكت تا آن سوي نخ يعني صندلي دوم، حركت مي كند.

چه اتفاقي مي افتد؟

كره زمين، با لايه اي از هوا به ضخامت تقريبي 130 كيلومتر پوشانده شده است. اين حجم از هوا، در سطح دريا فشاري معادل 1atm وارد مي كند . اين يعني كه يك ورق روزنامه باز شده، وزني حدود 7100 كيلو گرم هوا را تحمل مي كند. به علت وجود اين هوا است كه شما مي توانيد در آزمايش اول، چوب را بشكنيد. در واقع، اگر به اندازه كافي سريع به چوب ضربه بزنيد، هواي اطراف وقت نمي كند به زير روزنامه قرار بگيرد، و شما براي بلند كردن روزنامه بايد 7100 كيلو گرم هوا را بلند كنيد! البته كمي هوا به زير روزنامه نفوذ مي كند اما نه به اندازه كافي، پس چوب نازك كه تحمل اين وزن را ندارد، مي شكند.

آزمايش راكت بادكنكي، يك راه براي استفاده از فشار هوا براي حركت دادن اجسام، نشان مي دهد. هنگامي كه بادكنك را باد مي كنيد، با بزرگ شدن بادكنك مي توانيد فشار هوا را احساس كنيد. آزمايش به خوبي نشان مي دهد با آزاد شدن اين فشار چه اتفاقي مي افتد!

لینک مطلب