کشف جدید

کشف جدید

فيزيكدانان دانشگاه اوهايو با همكاري ديگر دانشمندان براي اولين بار نوعي از خاصيت آهن ربايي را به نمايش درآوردند كه 50 سال قبل پيش بيني شده بود. اين خاصيت عبارت است از يك نوع خاص از گذار انرژي كه براي اتم هاي موجود در يك آهن رباي كوچك روي مي دهد.

اين نوع آهن ربا هاي بسيار كوچك كروميوم ۸ (Cr8) ناميده مي شوند. دانشمندان انتظار داشتند اين اثر از قوانين مكانيك كوانتومي تبعيت كند، اما در عمل خواص آهن ربايي مشاهده شده، نشان از قوانين فيزيك كلاسيك داشت. قوانين كلاسيكي حركت و انرژي را مردم در زندگي روزانه خودتجربه مي كنند. اين قوانين درباره اجسامي صدق مي كنند كه به اندازه كافي بزرگ هستند تا با چشم غيرمسلح ديده شوند. اما مكانيك كوانتومي علمي است كه برهمكنش ميان ذرات كوچك (در اندازه اتم) را بررسي مي كند. آهن رباهاي مولكولي Cr8 تا آن اندازه كوچك هستند كه بايد براي توصيف خواص آنها از مكانيك كوانتومي استفاده كرد.

 يافته هاي اخير مي تواند به پر شدن شكاف ميان مكانيك كلاسيك و كوانتوم درباره توصيف ساختارهاي ريز كمك كند. همچنين از نتايج به دست آمده مي توان براي ساخت تجهيزات آتي بر پايه نانوتكنولوژي استفاده كرد. يكي از اين اهداف ساخت كامپيوتر هايي در اندازه كوچك با توان بسيار بالاست. اليور والدمن (Oliver Waldmann) از دپارتمان فيزيك دانشگاه اوهايو مي گويد: اين آزمايش نشان داد كه مي توان جنبه هاي مهمي از خواص مكانيك كوانتومي را با معلومات كلاسيكي درك كرد. نتايج به دست آمده توسط والدمن و همكارانش در شماره اخير مجله فيزيكال ريويو لترز (Physical Review Letters) منتشر شده است.

 مولكول هايي همچون Cr8 را آهن رباهاي مولكولي مي نامند. اين تركيبات هر چند از تعداد كمي اتم تشكيل شده اند اما مولكول بزرگي را تشكيل مي دهند. آنچه باعث ايجاد خاصيت آهن ربايي مي شود اسپين الكترون هاي اتم است اما كل مولكول همانند يك آهن رباي مجزا عمل مي كند. Cr8 شامل هشت اتم باردار كروم است كه به صورت حلقه اي به هم متصل شده اند و اندازه حلقه كمتر از يك نانومتر است. اسپين اين هشت اتم به گونه اي است كه چهار اتم داراي اسپين هم جهت (به عنوان مثال جهت بالا) و چهار اتم ديگر داراي اسپين در جهت مخالف (پايين) هستند. اسپين هاي بالا و پايين اثر هم را خنثي مي كنند و باعث مي شوند كه Cr8 به عنوان ماده اي آنتي فرومغناطيس شناخته شود.

 محققان ساختارهاي متشكل از اسپين بالا و پايين را به عنوان ساختار نيل (Neel) مي شناسند. لوئيس نيل فيزيكدان فرانسوي در سال 1970 به خاطر كشف اثر آنتي فرومغناطيس جايزه نوبل را دريافت كرد. در سال 1952 فيزيكدان دانشگاه پرينستون و برنده جايزه نوبل فيليپ آندرسون (Philip Anderson) پيش بيني كرد كه اگر اتم ها در يك ماده آنتي فرومغناطيس اندكي از حالت تعادل اسپين هاي بالا و پايين خارج شوند، گذار هاي انرژي آنها همانند يك ساختار موج مانند خواهند بود. اما نظريه آندرسون پيشنهاد مي كند كه وقتي در اين نوع آهن رباها، الكترون ها در پايين ترين حالت انرژي باشند نوع دومي از القا كه القاي نيل ناميده مي شود به وقوع خواهد پيوست. اين نوع از القاي نيل تا به حال مشاهده نشده بود.هنگامي كه والدمن در دانشگاه نورنبرگ آلمان بود اساس تئوري اين تحقيق را بنا نهاده بود و ديگر همكارانش در اروپا در پي انجام آزمايش هاي مربوطه بودند.اين قبيل آهن رباهاي مولكولي با ساختار هاي گوناگون مي توانند اثرات جديدي را نشان دهند كه يكي از آنها مشاهده القاي نيل بود. تحقيق درباره آهن رباهاي مولكولي مي تواند امكان استفاده از شيمي تجزيه را در شناخت خصوصيات آهن رباها فراهم كند و برخي از ويژگي هايي را كه قبلاً ناشناخته بودند، معرفي كند.

 اين روش مي تواند منجر به پيدايش علوم بنيادي جديد و تكنولوژي نويني گردد. براي انجام دادن آزمايش دانشمندان نمونه Cr8 را تا دماي چند درجه كلوين سرد كردند. در اين حالت الكترون ها به احتمال زياد در پايين ترين تراز انرژي قرار مي گيرند. سپس نمونه ها را با استفاده از نوترون ها طوري بمباران كردند كه الكترون ها انرژي لازم را براي بروز القاي نيل كسب كنند. با انجام بسيار ماهرانه آزمايش تعدادي از اتم ها نوترون ها را جذب كردند و سيگنال هاي ضعيفي از اثرات انرژي پايين آشكار شد، كه القاي نيل هم يكي از اين اثرات بود. فيزيكدانان از اين جهت Cr8 را براي انجام آزمايش انتخاب كرده بودند كه توانايي توليد سيگنال ضعيف را دارا بود.

هنگامي كه والدمن سيگنال هاي مربوط به سطوح انرژي را پس از انجام آزمايش بررسي مي كرد، مشاهده كرد كه نتيجه آزمايش با آنچه كه نيم قرن پيش توسط آندرسون پيش بيني شده بود مطابقت دارد و همه چيز سر جاي خودش قرار گرفته است. والدمن در اين باره مي گويد: من مدت زيادي اميدوار بودم كه القاي نيل را مشاهده كنم. اين پروژه از چهار سال قبل آغاز شده بود با اين حال رسيدن به جواب براي ما موفقيت و پيروزي ناگهاني بود و اين نتايج بسيار هيجان انگيز بودند، زيرا با وجود آنكه القاي نيل يك اثر كوانتوم مكانيكي است اما فيزيكدانان قبلي توانسته بودند آن را با استفاده از مكانيك كلاسيك تبيين كنند.

 اين ايده مي تواند در توليد نوع جديدي از الكترونيك به كار آيد. در الكترونيك معمولي اطلاعات بر پايه كد باينري (Binory) كه از صفر و يك تشكيل مي شود، كدگذاري مي شوند. صفر يا يك بودن كه وابسته به اين است كه الكترون در ماده اي از قبيل سيليكون حضور داشته باشد يا نه. اما مي توان از جهت اسپين الكترون ها كه هم شامل جهت بالا و هم پايين و هم جهات مابين اين دو را شامل مي شوند، استفاده كرد. از نظر تئوري اين روش كدگذاري اطلاعات بسيار بيشتري را تدارك مي بيند، طوري كه يك الكترون به تنهايي مي تواند انواع مختلفي از اطلاعات را ذخيره كند. اين قبيل كامپيوتر هاي كوانتومي از نظر حجمي بسيار كوچك تر از كامپيوتر هاي معمول امروزي خواهند بود اما در عمل بسيار توانمند تر. در اين قبيل كامپيوتر ها به جاي تراشه هاي سيليكوني از آرايه هاي مولكولي همانند Cr8 استفاده خواهد شد.

 البته توليد اين نوع كامپيوتر ها نياز به تكنولوژي خاص دارد كه شايد تا چند دهه آينده به طول انجامد. اين تحقيق نشان داد كه القائاتي از اين دست را مي توان با استفاده از استدلال هاي كلاسيكي درك كرد و اين روش مي تواند براي درك ديگر اثر ها در اين قبيل مواد كمك موثري باشد.

 

 

 

چطور مي توان با يخ آتش ساخت؟

 

 

 

بايد ابتدا بايك قطعه يخ گرد و سخت يك عدسي محدب بسازيم كه بتواند نور

 

خورشيد را در يكجا متمركز كند بعد دنبال برگ يا كاغذ يا چيز خشك ديگري

 

بگرديم و نور خورشيد را روي آن متمركز كنيم و آتش روشن كنيم.

 

استفاده از موشك

 

براي رسيدن به ارتفاع بيشتر بايد از موشك استفاده كرد . موشك قادر است تا ارتفاع 120 كيلومتري از سطح زمين بالا برود . وقتي سوخت موشك تمام ميشود به زمين سقوط مي كند .

 

ماهواره

دانشمندان براي مطالعه ي جامع در باره ي اجرام سماوي ، ماهواره هايي به بالاي جو فرستاده اند . ماهواره ها در ارتفاع بالا و ثابتي از سطح زمين به روي زمين گردش مي كنند . ماهواره هايي براي جمع آوري اطلاعات به منظور تحقيق در باره  اشعه ي ايكس ساطع از لكه هاي سياه خورشيد به فضا فرستاده شده اند . برخي ماهواره ها نيز در مورد دماي ستارگان در دست تحقيق مي كنند . اين نوع ماهواره -ها  قادر به ثبت و ضبط نورهاي ماوراي بنفش و مادون قرمز ستارگان غول آسايي هستند كه دماي آنها گاهي به چندين برابر دماي خورشيد مي رسد . ماهواره هايي نيز موظف اند با بررسي جو زمين ، وضع هوا و ابرها را پيش بيني كنند و همچنين با عكس برداري از سطح زمين ، اطلاعات مفيدي در مورد آفات نباتي و آلودگي آبهاي دريا به دست دهند .

كاوشگرهاي فضايي

كاوشگرهاي فضايي ، در واقع ، نوعي فضاپيما هستند كه تجهيزات نجومي را در نقاطي از فضا به كار مي اندازند كه هيچ بشري تا به حال بدان راه نيافته است . كاوشگرهاي فضايي بسيار براي بررسي ماه و سيارات منظومه ي شمسي به فضا فرستاده شده اند كه بعضي از آنها براي تحقيق در مورد غبارها و گازهاي موجود در فضا به فضا پرتاب شده اند . بزودي براي مطالعه ي خورشيد از فاصله نزديك ، كاوشگرهايي به فضا فرستاده خواهد شد .

 

انسان در فضا

تا به حال اطلاعات بسيار توسط موشكها ، ماهواره ها و كاوشگرها به دست آمده است . اما مسلما اگر بشر خود به فضا سفر  كند اطلاعات بسيار كامل تري را بدست خواهد آورد با همين انگيزه بود كه بشر بركرة ماه قدم نهاد و نمونه هايي از سنگهاي اين سياره را براي شناسايي با خود به كره ي زمين آورد . فضا نورداني كه به ماه فرستاده شدند ، همانند زمين شناسان به بررسي سطح ماه پرداختند . پس از فرود آمدن بر سطح ماه ، فضانوردان به كمك تجهيزات و تلسكوپي كه  با خود داشتند .

پس از فرود آمدن به سطح ماه ، فضانوردان به كمك تجهيزات و تلسكوپي كه با خود داشتند ، به مطالعه ي جهان هستي از ديدگاه اين كره پرداختند . در آينده ي نزديك دانشمندان قصد دارند تلسكوپهاي عظيمي را به مدار زمين بفرستند كه بدين ترتيب ، ديگر جو ما ، زمين مزاحمي بر سر راه رصد ستارگان نخواهد بود .

ستارگان بسيار واضح تر از آنچه از زمين ديده مي شود ، مشاهده خواهند شد و ستارگاني كه به علت دور بودن از زمين ، نورشان به چشم نمي آيد رويت خواهند شد . در چند دهه ي آينده بشر شاهد ساخته شدن پايگاههاي فضايي در كره ي ماه خواهد بود كه شامل تلسكوپهاي عظيم و راديوتلسكوپهاي بسيار بزرگي است كه امكان پرتاب آنها به مدار زمين نبوده است .

 

 

سفر به فضا

موشك

هر چه از سطح زمين بالاتر برويم هوا رقيق تر مي شود و در نتيجه ، در ارتفاع خيلي بالا ديگر هوايي وجود نخواهد داشت ، تا هواپيما بتواند پرواز كند .

درفضا بالهاي هواپيما به دليل فقدان هوا بي خاصيت مي شود بنابراين ، چگونه مي توان به فضا سفر كرد . به چه صورت مي توانيم از زمين كه هميشه در آن بوده ايم فرار كنيم ؟ در عصر حاضر جواب اين سوال براي بشر ، بسيار آسان است . موشك مي تواند اين كار را انجام بدهد . موشك احتياج به بالي براي پرواز ندارد و در جايي كه هوا نباشد به راحتي پرواز مي كند . سرعت موشك به مراتب بيشتر از سرعت هواپيماست همين امر سفر بشر از زمين به فضا را ميسر مي كند .

اگر تا به حال پرواز موشك را ديده باشيد ، در خاطرتان هست كه موشك از ميان توده اي آتش و دود به هوا بلند مي شود . اين آتش و اين توده ي گاز از كجا مي آيند ؟

در اكثر موشكها تانكرهاي سوختي وجود دارد كه در زمان شروع پرتاب موشك اين سوختها نيز شروع به سوختن مي كنند با سوختن سوخت موشك ، گازي به طور پيوسته از انتهاي موشك به شدت تمام به بيرون رانده مي شود . اين گاز داغ در درون خود موشك توليد مي شود ، درست مانند بخار آب كتري در حال جوش . اين گازهاي داغ از تنها راه فرار خود ، يعني اگزوز انتهاي موشك با فشار هر چه بيشتر خارج مي شوند و همين خروج با شدت گاز است كه موشك را به جلو ميراند .

كار موشك

شما هم مي توانيد به آساني موشك بسازيد . بادكنكي را پر از باد كنيد . سپس دهانه ي ان را محكم با دست بگيريد . حالا بادكنك شما پر از گاز است . گاز درون بادكنك مي خواهد از آن خارج شود ، اما اين كار وقتي عملي است كه شما دهانه ي بادكنك به مشابه اگزوز انتهايي موشك است وقتي شما دهانه ي بادكنك را رها كنيد ، گاز آن به شدت خارج مي شود و بادكنك را به طرف بالا و در جهت مختلف پرواز مي دهد . در موشك هم دقيقا همين عمل رخ مي دهد تنها راه خروج گازي كه درون موشك ساخته مي شود ، اگزوز آن است . گازي كه با فشار تمام خارج مي شود موشك را به جلو مي راند . تنها اختلاف آن با حركت بادكنك د اين است گاز درون موشك داغ است . به همين دليل موشك براي پرواز به گازهاي ديگر ، از جمله هوا احتياج ندارد .

اندازه ي موشك

برخي موشكها داراي جثه ي بزرگي هستند و بسيار سنگين اند . اين موشكها براي پرواز به چندين تن سوخت احتياج دارند . موشك « ساترن ها » يكي از بزرگترين موشكهاي آمريكايي بوده كه در هنگام بازگشت به زمين فقط يك مرحله ي 4 متري از آن باقي مانده است . و وزن  اين موشك قبل از پرواز 1000 تن بوده اما بعد از سوزانيدن سوخت خود وزنش كمتر از 200 تن بود .اين موشك حدود 111 متر بلندي داشت .

مراحل پرواز موشك

موشك هاي بزرگ به صورت چند مرحله اي ساخته مي شوند . هر كدام از اين بخش ها مربوط به يك مرحله ي پرواز است . اكثر موشكها داراي دو يا سه مرحله اند . موشكها داراي دو يا سه مرحله اند . موشكهاي دو مرحله اي يا داراي بيش از دو مرحله راه چند مرحله اي است . براي ساختن موشكهاي چند مرحله اي دو راه كلي وجود دارد .

شاتل فضايي

موشكهايي چند مرحله اي كه فقط براي يكبار مورد استفاده قرار ميگرند ، بسيار پرخرج اند و هزينه ي آنها سر به فلك مي گيرند ، بسيار پر خرج اند . اگر بتوان از اين موشك بارها استفاده كرد ، بسيار با صرفه تر خواهد بود ، دانشمندان ، به همين منظور ، طرح ساختن نوعي موشك به نام شاتل فضايي را پيشنهاد كرده – اند . شاتل فضايي از دو فرصت اصلي تشكيل شده ، يك قسمت موشك پيشران اصلي است و در اطراف آن موشك هاي كمكي قرار دارند . وظيفه ي اين دو موشك كمكي پرتاب سفينه به فضاست ، كه پس از مدتي از سفينه جدا شده به اقيانوس مي افتند . اين موشكها را از آب مي گيرند و دوباره مورد استفاده قرار مي دهند . اما ، بقيه ي شاتل فضايي ، يعني موشك اصلي ، وارد مداري به دور زمين شده و در آن  مدار مي چرخد . شاتل فضايي داراي يال است و بازگشت به زمين ، مانند هواپيما  از يان بالها استفاده مي كند .

يك ماهواره در مدار

موشكهاي بزرگ قادرند ماهواره اي را باخود به فضا حمل كنند . ماهواره به محض قرار گرفتن در بالاي جو ، شروع به حركت به دور زمين مي كند . اين مسير را مدار مي گويند . مدار ، منحني دايره اي شكلي است كه ماهواره به روي آن به دور زمين مي چرخد . براي قرار دادن ماهواره در مدار بايد دو مسئله در نظر گرفت ابتدا اينكه ماهواره را بايد بالاتر از جو قرار داد ، زيرا در غير اينصورت ، اصطكاك ماهواره با هواي اطراف تدريجا سرعت آن را كاهش مي دهد و سرانجام ماهواره در اثر جاذبه ي زمين سقوط مي كند . پس در اين قسمت نتيجه مي گيريم كه پتانسيل گرانش ماهواره بر سرعت سقوط آن بستگي دارد .

جاذبه ي زمين = پتانسيل بيشتر = سرعت

مسئله دوم ، دادن سرعت كافي به ماهواره است با سرعت زياد مي توان حالتي را ايجاد كرد كه نيروي فرار از جاذبه ي زمين ماهواره درست برابر نيروي جاذبه ي زمين ماهواره درست برابر نيروي جاذبه ي زمين باشد و در اين حالت ، ماهواره در مدار خود به دور زمين به طور ثابت حركت مي كند . پس : جاذبه ي زمين موجب مي شود هر جسمي كه به هوا پرتاب مي شود تحت تاثير نيروي جاذبه زمين ، به زمين باز مي گردد .

 

 

آموزش فضانوردان

از آنجا كه فضانوردان در فضا تحرك چنداني ندارند وبايد به مدت چند روز شرايط سختي را تحمل كنند ، بنابراين ، براي تمرين اين سختي ها ، آنها را به مدت چند روز در اتاق ساكت و تاريك محبوس مي كنند و به قدري سرد است كه آنان تقريبا يخ مي زنند  . سپس آنان را در اتاقي بسيار گرم و پر حرارت ، اين اتاق به قدري گرم است كه از شدت گرما ، فضانوردان تقريبا هلاك مي شود . زيرا فضا يا بسيار داغ است يا سرد ، به همين دليل فضانوردان بايد اين سرما و گرما را از قبل تجربه كنند و تحمل خود را بيازمايند . فضانوردان درون دستگاه گريز از مركزي قرار مي گيرند تا عملا فشار را كه در هنگام پرواز به آنان وارد مي شود حس كنند . همچنين آنان در هواپيماهايي مخصوص مي نشينند تا احساس بي وزني را لمس كنند . درون هواپيمايي كه به طرف زمين سقوط مي كند جاذبه وجود ندارد . همه اجسام داخل هواپيما در حال سقوط نيز بي وزن خواهند بود . فضانوردان در شرايط فقدان جاذبه را تمرين كنند بالاخره ، انان لباس هاي مخصوص خود را امتحان ميكنند . هواپيماها از اوج ارتفاع خود به طرف زمين سقوط مي كنند اجسام درون هواپيما بي وزن خواهد شد .

پيشتازان فضا

كشورهاي شوروي و آمريكايي براي سفر به فضا رقابت فشرده اي داشته اند و اولين كسي كه به فضا پرتاب شد ، يوري گاگارين روسي بود . در دوازدهم آوريل سال 1961 ميلادي يوري گاگارين يك دور به دور زمين گردش كرد . اولين آمريكايي كه در مدار قرار گرفت جان گلن نام داشت . او در بيستم فوريه ي سال 1962 سه بار به دور زمين چرخيد . اولين زن فضانورد را روسها در سال 1963 ميلادي به فضا پرتاب كردند

 

چرا از يك صابون رنگي كفهاي سفيد رنگ توليد مي‌شود؟

علت اين عمل به چگونگي بازتابش نور از سطح حبابهاي توليد شده بر مي گردد كف صابون در اصل همان حبابهاي هواست كه با غشاي نازكي از صابون و آب احاطه شده است. رنگي كه براي زيبايي به صابون اضافه مي‌شود بسيار ناچيز است. از طرفي براي ديدن رنگ واقعي يك جسم بايد نور به اندازه كافي جذب آن شود اما حبابهايي هوا پيش از آنكه نور بتواند به اندازه كافي جذب رنگهاي صابون شود، آن را منعكس مي‌كنند. در نتيجه مقدار ناچيزي از اين رنگها به سوي چشم ما باز تابش مي‌شوند و نور انعكاسي همچنان سفيد باقي مي ماند

 

اصل عدم قطعیت

                    

 

پس از نسبیت باید نگاهی به مکانیک کوانتومی بیاندازیم جایی که دانشمندان زیادی از جمله

 

نیلز بور ، ولفانگ پائولی ، اروین شرودینگر ، انریکو فرمی و ورنر کارل هایزنبرگ .

 

مکانیک کوانتوم حاصل کار چندین نفر بود ، در صورتی که نسبیت با تمام گستردگی خود

 

حاصل ذهن خلاق اینشتن بود . اما گفتنی است که اینشتن یک انسان معمولی نبود . با

 

بررسی هایی که بر روی مغز او انجام شده است مشخص شده است که قسمتی از مغز او که

 

مربوط به استدلالات بوده است 15 درصد از مغزهای معمولی بزرگتر بوده است . همچنین

 

او به یک نوع جهش ژنتیکی مبتلا بوده است که باعث خلاقیت می شده است . با این وجود

 

کار دانشمندی چون ورنر هایزنبرگ نیز شایان توجه است . در آغاز خود هایزنبرگ نیز فکر

 

نمی کرد که اصل عدم قطعیت او چنین انقلابی در مکانیک کوانتومی بخ وجود آورد . شاید

 

بتوان گفت او مهمترین قسمت مکانیک کوانتوم را بنیان گذارد . هر چند که این اصل فقط در

 

قسمت کوتاهی از شرح سیاهچاله می تواند ما را یاری کند اما بد نیست اطلاعاتی در این

 

زمینه داشته باشیم .


اما اساسا" اصل عدم قعیت چیست و چه بیان می کند ؟


در واقع هایزنبرگ اصل عدم قطعیت را با یک استدلال ساده آغاز کرد . او گفت در واقع هیچ

 

پدیده ی فیزیکی به خودی خود وجود ندارد مگر این که در میان دو ناظر یا دو چیز به وجود

 

آید . از قبل بر اساس هندسه اقلیدسی جسم و مسیر آن مشخص می شد و به این گونه شرح

 

داده می شد که جسم یک نقطه ریاضی و یک خط ریاضی مسیر حرکتش است . اما هایزنبرگ

 

با این موضوع کنار نیامد . او گفت که این فرض در مکانیک کلاسیک درست است اما در

 

مکانیک کوانتوم وضع می تواند تغییر کند . در واقع هر گاه شما بخواهید موقعیت یک ذره

 

همچون یکی فوتون با الکترون را بررسی کنید باید بر مسیر حرکت آن تأثیراتی هر چند

 

اندک بگذارید با توجه به این ها و ریاضیات پیچیده هایزنبرگ این اصل را بیان کرد که هرگاه

 

ما دو کمیت متغییر و قابل مشاهده با هم مورد بررسی قرار دهیم هیچگاه نمی توانیم تکانه (

 

میزان حرکت از فرمول P = m . v محاسبه می شود که در آن v سرعت یک جسم و m

 

برابر جرم آن است ) و موقعیت آن را به طور همزمان به طور دقیق اندازه گیری کنیم . برای

 

مثال اگر قصد داشته باشیم تکانه ی آن را به طور دقیق مورد بررسی و اندازه گیری قرار

 

دهیم دیگر قادر نخواهیم بود به طور دقیق موقعیت آن را تعیین کنیم . همین اصل به ظاهر

 

ساده که در سال 1927 توسط هایزنبرگ به وجود آمد یکی از پایه های بنیادی مکانیک

 

کوانتوم است . ممکن از تصور کنید که این را هر کسی می توانسته استدلال کند ولی بد

 

نیست بدانیم که این یک موضوع استدلالی نیست بلکه به وسیله ی محاسبات دقیق ریاضی و

 

مکانیک ماتریسی هایزنبرگ به وجود آمده است . در واقع هر گاه شما بخواهید موقعیت یک

 

ذره همچون یکی فوتون با الکترون را بررسی کنید باید بر مسیر حرکت آن تأثیراتی هر چند

 

اندک بگذارید . در واقع اگر شما فقط در صورتی می تواند این کمیت را دقیق مورد بررسی

 

قرار دهید که طبیعت آن ها را آشکار نکنید و هیچ دستی بر ساختارشان نبرید که این هم با

 

امکانات امروزی غیرممکن به نظر می رسد . با این وجود هایزنبرگ به وسیله معادلات خود

 

نشان داد که حتی اگر چنین دستگاه را در ذهن خود بسازیم ما اندازه گیری مورد نظر را نمی

 

توانیم با دقت دلخواه انجام دهیم . در کل معادلات اصل عدم قطعیت هابزنبرگ هر کمیت

 

متغییر و قابل اندازه گیری را محدود می کند .


همانطور که می دانیم ذرات را بر اساس اصل مکملی توصیف می کنند یعنی یک ذره می

 

تواند هم حالت موجی و هم حالت ذره ای از خود نشان دهد . ولی یک تبصره در اینجا وجود

 

 

دارد یک ذره هیچگاه نمی تواند دو حالت را با هم نشان دهد هرچند که امروزه پرفسور

 

شهریار صدیق افشار دانشمند ایرانی با طرح یک آزمایش آن را به طور روشن رد کرد و

 

بیان کرد که یک ذره می تواند هر دو حالت را با یکدیگر از خود نشان دهد . اما اگر بخواهیم

 

بدون توجه به آزمایش پروفسور افشار از اصل عدم قطعیت در این حالت ها سخن بگوییم

 

کاری ساده است یعنی وقتی که ما بر اساس خاصیت موجی سخن می گوئیم کمیت های

 

مربوط به موج صفر است و کمیت های ذره ای نامحدود محاسبه می شوند و اگر قصد داشته

 

باشیم اصل عدم قطعیت را حالت ذره به کار ببریم کمیت های مربوط به خاصیت ذره ای صفر

 

و کمیت های مربوط به خاصیت موجی بی نهایت یا نامحدود محاسبه خواهند شد . در رابطه

 

با خاصیت موجی هرگاه ما تابع موجی را به دست آورده و در موقعیت یا تکانه ضرب کنیم

 

در این شرایط مسلما" بزرگتر یا مساوی با ثابت پلانک بر 4π .


اگر بخواهیم فرمولی برای دو عدم قطعیت تکانه و موقعیت تعیین کنیم همان فرمول معروف

 

هایزنبرگ است که امروزه یکی از پایه ای ترین فرمول های مکانیک کوانتوم است که بیان

 

می دارد حاصل ضرب دو عدم قطعیت تکانه Δp و موقعیت Δx همواره بزرگتر یا مساوی

 

با ثابت پلانک تقسیم بر دو است .


از دیگر روابطی که در اصل عدم قطعیت به چشم می خورد رابطه ی بین مختصه ی زمان

 

ذره و انرژی آن است . اگر بخواهیم این اصل را شرح دهیم همانند اصل اول است که می

 

گوید هیچگاه و در تحت هیچ شرایطی ما قادر نخواهیم بود مختص زمان یک ذره را به همراه

 

انرژی آن با دقت بی نهایت اندازه بگیریم در واقع در این کاری نا ممکن است . رابطه ای که

 

بین این دو به چشم می خورد بیان می کند که حاصل ضرب این دو عدم قطعیت یعنی مختص

 

زمان و انرژی ذره همواره بزرگتر یا مساوی ثابت پلانک خواهد بود . این رابطه به صورت

 

زیر نوشته می شود .


همانطور که می دانیم آلبرت اینشتن یکی از مخالفان سر سخت مکانیک کوانتوم بود و

 

همیشه در زمینه ی مکانیک کوانتوم با نیلز بور دانشمند معروف فیزیک کوانتومی به بحث

 

می پرداخته است . هرچند که خود کمک شایانی به مکانیک کوانتوم کرد و جایزه ی نوبل

 

خودرا هم برای همین کار گرفت . او جمله ای معروف در زمینه ی مکانیک کوانتوم گفته

 

است که : روزی مکانیک کوانتوم همانند مکانیک کلاسیک از عرصه ی فیزیک سقوط

 

خواهد کرد .

اما اینشتین در رابطه با اصل بالا با نیلز بور به بحث پرداخت و سرانجام نیز به وسیله

 

تئوری نسبیت عام که خود آن را ارائه کرده بود شکست خورد .

در سال 1930 در کنفرانس بروکسل برای نقض رابطه بالا آزمایشی خیالی پیشنهاد داد . در

 

این جعبه که دیواره هایش آینه پوش شده است یک ساعت وجود دارد که هر گاه که ما

 

مقداری انرژی تشعشعی وارد جعبه کنیم ساعت به کار می افتد . پیش از اینکه انرژی را

 

وارد جعبه کنیم جرم آن را اندازه می گیریم و بعد از اینکه در جعبه را باز کردیم تا انرژی

 

وارد کنیم در همان لحظه مقداری انرژی نیز خارج می شود همچنین در آن لحظه ساعت به

 

کار می افتد . پس از این مراحل اختلاف جرمی حالت دوم و اول را محاسبه می کنیم و درc²

 

ضرب می کنیم و انرژی خارج شده به دست می آید . در این شرایط ساعت به خوبی کار می

 

کند و هیچ عدم قطعیتی در زمان وجود ندارد در این صورت عدم قطعیت انرژی صفر است و

 

در نتیجه عدم قطعیت زمان نیز صفر خواهد بود در این صورت اصل بالا نقض خواهد شد .

 

در آن زمان بور چیزی برای گفتن نداشت با چهره ای عبوس به هتل رفت اما صبح روز بعد

 

با چهره ای بشاش در تالار اجتماعات حاضر شد و منتظر اینشتین ماند . زمانی که اینشتین

 

آمد با لبخندی شروع به صحبت با او کرد و برای توجه موضوع این گونه گفت : بد نبود اگر

 

در سخن خود توجهی به نظریه ی خود نیز می کردید . او گفت برای اندازه گیری جرم جعبه

 

می باید جعبه را به صورت قائم بر یک نیروسنج متصل کنیم در این صورت تحت میدان

 

گرانش زمین ساعت کند یا تند می شود . بر اثر این پدیده در هنگام باز کردن در جعبه یک

 

عدم قطعیت بر ساعت و زمان وارد خواهد شد . در لحظه ی از دست رفتن انرژی جعبه

 

نوسان می کند . او با حل چند معادله به اصل بالا رسید و اینشتین را با جادوی خودش قانع

 

کرد . در اصل عدم قطعیت روابطی دیگری بین دو متغییر وجود دارد که همواره به نا مساوی

 

هستند ، ولی چون پیچیدگی خاصی دارند در این بحث آورده نمی شود .


از دیگر نتایجی که می توان از اصل عدم قطعیت گرفت این است که همیشه احتمال وقوع یک

 

رخداد بیش از صفر است . یعنی این که اگر شما رویدادی را که در نظر بگیرید که احتمالی

 

به وقوع آن نمی دهید ممکن است پدید آید ، حتی اگر غیرممکن به نظر برسد . در سال های

 

دبیرستان خوانده ایم که در خلاء هیچ چیز وجود ندارد نه مولکول ، نه اتم و نه هیچ چیز

 

دیگر ولی آیا واقعا" این سخن بر طبق قوانین فیزیک کوانتومی صحیح است ؟


در اصل عدم قطعیت می خوانیم که در هیچ محیطی میدان ها صفر نمی شوند اگر این عمل

 

رخ دهد یعنی اصل عدم قطعیت به وضوح رد شده است . با توجه به این حرف در فضای

 

خلاء همواره ذرات و ضد ذراتی مجازی وجود دارند که یک دیگر را خنثی می کنند ،

 

همانطور که می دانیم هر ذره دارای یک پاد ذره یا ضد ذره است که باری مخالف آن دارد ؛

 

برای مثال برای الکترون یک پاد ذره به نام پوزیترون وجود دارد که بار مثبت دارند هر گاه

 

این دو با یکدیگر برخورد کنند و یک کوانت انرژی آزاد می شود این حادثه فروپاشی پرتویی

 

نام دارد در فرآیند مقابل ممکن است دو کوانت انرژی با هم برخورد کرده و یک زوج

 

الکترونی پوزیترونی پدید آورد این فرآیند تولید زوج نامیده می شود .


در تصویر بالا دو فرآیند مشاهده می شود . اما بر طبق اصل عدم قطعیت در خلاء این ذرات

 

مجازی هستند و قابل مشاهده نیستند ولی ما می توانیم آثار آنها را ردیابی کنیم . این جفت

 

ذره مجازی دارای انرژی هستند و به همین علت است که می گویند محیط واقعی خلاء وجود

 

ندارد و خلائی که ما از آن نام می بریم پر از ذرات و ضد ذرات مجازی است .


درست در همین جا است که نسبیت و مکانیک کوانتوم با یکدیگر تناقض پیدا می کنند .


اما چرا ؟


بر طبق نسبیت فضا و زمان بافتی به نام فضا – زمان را پدید می آورند که خمیده است . از

 

سوی دیگر در اصل عدم قطعیت کوانتوم گفته می شود که فضا پر از ذره و ضد ذرات مجازی

 

است که حاوی انرژی هستند . حالا بین کوانتوم و نسبیت مشکل ایجاد می شود و این سؤال

 

پیش می آید که اگر فضا – زمان پر از این ذرات و ضد ذرات است و آنها انرژی دارند پس

 

مجموع انرژی آنها فوق العاده زیاد است پس بافت فضا – زمان باید مثل یک دانه نخود

 

فرنگی چروکیده باشد پس چرا اینگونه نیست ؟

دانشمندان زیادی از جمله دیراک در این زمینه تلاش کردند تا این دو نظریه بزرگ قرن را

 

متحد کنند اما توفیق چندانی نیافتند . اما امروزه نظریه ی CPH با کوانتومی در نظر گرفتن

 

خود فضا – زمان این مشکل را حل کرده است .


تا اینجا در زمینه ی موضوعاتی که با ما کمک می کنند تا سیاهچاله را شرح دهیم ، پرداختیم

 

. بحث را در اینجا به پایان می بریم و به اصل موضوع یعنی سیاهچاله در فصل بعد می

 

پردازیم . هرچند که این نظریه ها به اندازه چند کتاب توضیح دارند که مناسب این مقاله نمی

 

باشد .

 

بارم بندی درس فیزیک

بارم بندی فیزیک 3 وآزمایشگاه ریاضی - فیزی

 

 

 

فصل	نوبت اول	نوبت دوم و شهریور
اول	10	5/4
دوم	10	5/4
سوم	--	5/3
چهارم	-	5/4
پنجم	-	3
جمع	20	20

 

 

 

 

 

بارم بندی فیزیک 3 وآزمایشگاه تجربی

 

 

 

 

فصل	نوبت اول	نوبت دوم شهریور
اول	۱۱	۵/۵
دوم	۹	5/4
سوم	-	6
چهارم	-	4
جمع	20	20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بارم بندی فیزیک ۲ وآزمایشگاه

 

 

 

 

فصل	نوبت اول	نوبت دوم	شهریور
اول	۵	۲۵/1	5/۲
دوم	۵/۷	۷5/1	۷۵/۳
سوم	۵/۷	۲	۷۵/۳
چهارم	-	۴	۷۵/۲
پنجم	-	۵	۲۵/۳
ششم	-	۶	۴

  جمع                    ۲۰

 

 

 

 

بارم بندی فیزیک 1 وآزمایشگاه

 

 

 

 

فصل	نوبت اول	نوبت دوم	شهریور
اول	7	75/1	5/3
دوم	6	5/1	3
سوم	7	75/1	5/4
چهارم	-	7	25/4
پنجم	-	8	75/4
جمع	20	20	20

 

 

 

 

 

تذکرات :

 

 

1-    در هریک از دروس فیزیک متوسطه 25 درصد نمره ی ارزشیابی به سئوالات و فعالیت هایی همچون طراحی آزمایش کنید ، پاسخ دهید ، ترسیم کنید ، مقایسه کنید ، پیش بینی کنید و مهارت های مختلف فکری تعلق می گیرد . نمونه پرسش هایی که برای ارزش یابی از این مهارت ها اختصاص داده می شود در کتاب درسی دانش آمور موجود است

 

2-    اگر فعالیتی در این بخش 25 درصدی ، در امتحان بیاید که قبلا در کتاب بوده این سوال جنبه حافظه ای پیدا می کند و درک و فهم و سطوح یادگیری دانش آموز را نمی سنجد .

3-       نمرات هر فصل می تواند حداکثر 5/. نمره نسبت به بارم فوق تغییر نماید

                                                                     

 

در چادر هايي كه كوچ نشينان استفاده مي كنند روزنه هايي وجود دارد اما در

 

هنگام بارندگي آب از آن روزنه ها وارد چادر نمي شود چرا؟

 

 وقتي يك لايه ار آب روي چادر قرار مي گيرد به علت نيروي بين مولكولهاي آب

 

و اثر كشش سطحي آن آب از روزنه ها عبور نمي كند ولي اگر از داخل به چادر

 

دست بزنيد وباعث پاره شدن پيوند مولكولهاي آب شويد آب چادر را خيس مي

 

كند.

 

 

نیروی پایستار

نیروی پایستار

فرض کنید توپی را در راستای قائم به طرف بالا پرتاپ کنیم (از مقاومت هوا چشم پوشی می‌کنیم)، توپ با همان انرژی جنبشی که هنگام جدا شدن از دست ما داشت، به دست ما برمی‌گردد. بنابراین نیروهایی را که در این حرکت بر جسم وارد می‌شوند، پایستار می‌گویند. یعنی این نیروها انرژی جنبشی را بایسته نگاه می‌دارند و موجب اتلاف آن نمی‌شوند. گرانش و نیروی فنر نیروی های پایستار هستند. اما اصطکاک نیروی پایستار نیست. 

نیرو هنگامی پایستار است که کار انجام شده توسط آن، روی ذره‌ای که میان دو نقطه حرکت می‌کند، فقط به این دو نقطه بستگی داشته باشد و از مسیر طی شده توسط ذره مستقل باشد.

  نیروی پایستار از دیدگاه انرژی

در حرکت یک ذره مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل را به عنوان انرژی مکانیکی تعریف می‌کنند. هر گاه نیروهای وارد بر یک جسم پایستار باشند، در این صورت انرژی مکانیکی کل سیستم بقا خواهد داشت. این بیان را قانون بقای انرژی در مورد نیروهای پایستار می‌گویند. بدیهی است که اگر یکی از نیروها ناپایستار باشد، مقداری از انرژی تلف شده و پایستگی انرژی از بین خواهد رفت.

ویژگیهای انرژی پتانسیل

در واقع ، این تغییرات انرژی پتانسیل است که در خور اهمیت است نه مقدار آن قبل یا بعد از تغییر. اگر چه مکانی که در آن انرژی پتانسیل صفر در نظر گرفته می شود، می‌تواند انتخاب مفیدی باشد به مانند سطح دریا به عنوان مبنای صفر انرژی پتانسیل گرانشی زمین و یا سطح داخلی خازن استوانه‌ای به عنوان مبنای صفر انرژی الکتریکی ذخیره شده در آن ، اما این انتخابها هیچ یک الزامی نیست. زیرا آنها اختلاف انرژی پتانسیل بین مکانهای مختلف است که اهمیت دارد. اندازه اختلاف پتانسیل هرگز هیچ ربطی به چگونگی پیدا شدن آن ندارد. یعنی این تغییر مستقل از مسیر است. این یکی از ویژگیهای اساسی انرژی پتانسیل است.

تغییرات انرژی پتانسیل ممکن است به پیدایش انرژی جنبشی ، انرژی الکتریکی، یا انرژی گرمایی منجر شود. فناوری نوین بر همین پایه استوار است، دستیابی به چنین تغییری به پایداری انرژی ذخیره شده بستگی دارد. برای انرژی پتانسیل سه نوع منحنی می‌توان در نظر گرفت: اگر چه این سخنها معرف همه حالتها نیستند، اما نشان می‌دهند که چگونه انرژی پتانسیل ممکن است با مکان تغییر کند

 قانون های پایستگی در فیزیک

در دنیای فیزیک هیچ مطلبی اساسی تر و ساده‌تر از قوانین بقا نیست. در هر قانون بقا ، مقدار کل یک کمیت فیزیکی معین ، در یک دستگاه مفروض ، تنها به شرط منزوی بودن آن دستگاه از تمام اثرهای خارجی ثابت یا پایسته است. مثلا ، بردار اندازه حرکت کل یک دستگاه منزوی ، ثابت است. تغییرات داخلی در داخل مرزهای یک دستگاه منزوی می‌تواند از طریق برهمکنش متقابل ذرات داخل این دستگاه رخ دهند، ولی این تغییرات اثری در مقدار کل کمیت پایسته ندارند، و توانایی یک بقا نیز در همین مطلب نهفته است. نیازی نیست که به جزئیات آنچه در داخل دستگاه اتفاق می‌افتد بپردازیم. درحقیقت ، می‌توان از بر همکنشهای داخلی دستگاه چشم‌پوشی کرد. اگر دستگاه کاملا منزوی باشد کیفیتهای پایسته تغییر نمی‌کنند. از اینرو می‌دانیم که در فیزیک کلاسیک جرم کل ، انرژی کل ، اندازه حرکت خطی کل ، اندازه حرکت زاویه‌ای کل و بار الکتریکی کل در برخورد دو یا چند ذره مستقل از تاثیر خارجی دقیقا همان جرم کل ، انرژی کل ، اندازه حرکت خطی کل ، اندازه حرکت زاویه‌ای کل و بار الکتریکی کل پس از برخورد خواهند بود. انواع قوانین بقا را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

قانون بقای جرم:

بیان لاووازیه از قانون بقای جرم

هیچ جرمی معدوم نمی شود و هیچ جرمی نیز از عدم بوجود نمی آید و یا به عبارت دیگر مقدار جرم مادی که در عالم وجود دارد همواره ثابت است.
قانون بقای جرم یکی از قوانین بقای فیزیک کلاسیک است. با وجود تغییراتی که ممکن است در دیگر کمیتهای دستگاه (مثل انرژی ، حجم و دما) رخ دهد، جرم کل دستگاه بشرط منزوی ثابت خواهد بود. به عبارت دیگر می‌توان گفت که جرم نمی‌تواند آفریده شده و یا از بین برود. البته سیستم هایی وجود دارند که جرم آنها در طول زمان تغییر می‌کند. بعنوان مثال اگر حرکت موشک را در نظر بگیریم، موشک قبل از پرتاب دارای یک مقدار جرم کل خواهد بود. اما بعد از پرتاب سوخت موشک مصرف می‌شود. بنابراین جرم سیستم موشک در این لحظه با جرم آن قبل از پرتاب متفاوت خواهد بود. بنابراین در مورد موشک بشرط منزوی بودن سیستم ساقط می‌گردد، لذا جرم سیستم بقا نخواهد داشت.

با این حال اگر موشک و گازهای خارج شده از آن را کلا بصورت یک سیستم فرض کنیم در اینصورت نیروهایی که گازهای خارج شده و موشک به یکدیگر وارد می‌کنند، در حکم نیروهای داخلی بوده و شرط منزوی بودن سیستم برقرار میشود و باز جرم بقا خواهد داشت. شایان ذکر است که این مطالب فقط در محدوده فیزیک کلاسیک معتبر است.

قانون بقای انرژی:

قانون بقای انرژی یا اصل بقای انرژی می گوید انرژی هر دستگاه معین مقدار ثابتی دارد، نمی توان انرژی را خلق کرد و نه آنرا از بین برد فقط اقسام آن می توانند به یکدیگر تغییرشکل دهند به این صورت بیان می‌شود که اگز هیچ کاری روی دستگاه انجام نشود و یا دستگاه هیچکاری انجام ندهد، و اگر انرژی گرمایی به صورت آزمایش‌های مربوط به گرما نه به دستگاه وارد و نه از آن خارج ‌شود، انرژی کل دستگاه ثابت می‌ماند.

چون در محدوده فیزیک کلاسیک ، در نهایت تمام انرژی ها را می‌توان بصورت انرژی جنبشی یا انرژی پتانسیل بیان کرد، لذا قانون بقای انرژی بیان می‌کند که در یک دستگاه جمع انرژی های جنبشی ذرات و انرژیهای پتانسیل بر همکنش متقابل آنها ثابت است، انرژی گرمایی صرفا انرژی مکانیکی نامنظم حرکت گستره‌ی ملکولها و اتمها در چنان مقیاس میکروسکوپیکی است که انرژی جنبشی و پتانسیلی تک تک ذرات از هم متمایز نیستند. بعبارت دیگر می‌توان گفت که قانون اول ترمودینامیک صرفا همان قانون بقای انرژی است که به کاملترین شکل خود بیان می‌شود، این قانون شامل آزمایش‌های مربوط به گرما و انتقال انرژی گرمایی به واسطه اختلاف دماست.

قانون بقای اندازه حرکت خطی:

هرگاه دستگاهی تحت تاثیر هیچ نیروی خارجی خالص نباشد، اندازه حرکت خطی کل آن هم از لحاظ بزرگی و هم از نظر جهت ثابت می‌ماند.

قانون دوم نیوتن بیان می‌کند که هرگاه جسمی تحت تاثیر یک نیروی خارجی خالص قرار بگیرد، آن نیرو برابر است با آهنگ تغییرات اندازه حرکت خطی نسبت به زمان ، هنگامی که جرم تغییر نکند، نیرو بسادگی با حاصلضرب جرم در شتاب برابر خواهد بود.

در فیزیک کلاسیک جرم ذره ثابت است و از سرعت آن و یا هر وضع دیگری مستقل است. بنابراین اگر برآیند کل نیروهای خارجی وارد بر یک جسم صفر باشد، در اینصورت آهنگ تغییرات اندازه حرکت خطی نسبت به زمان صفر خواهد بود. نکته دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد این است که وقتی دو جسم بر همکنش میکنند، اندازه حرکت خطی منتقل شده به جسم اول در یک بازه زمانی بینهایت کوچک، برابر و در خلاف جهت اندازه حرکت منتقل شده به جسم دوم، در طول همان بازه زمانی است. بنابراین نیروهای کنش و واکنش ، که در اینجا هر دو داخلی هستند، مساوی و مختلف الجهت هستند.

قانون بقای اندازه حرکت زاویه‌ای:

هر گاه دستگاهی تحت تاثیر گشتاور نیروی خارجی خالص نباشد، اندازه حرکت زاویه‌ای کل آن ، هم از لحاظ بزرگی و هم از نظر جهت ، ثابت خواهد ماند. گشتاور نیرو چنین تعریف می‌شود که هر گاه تحت تاثیر یک گشتاور ناشی از نیروی خارجی خالص حرکت دورانی انجام دهد، در اینصورت این گشتاور نیرو با آهنگ تغییرات اندازه حرکت زاویه ای نسبت به زاویه دوران برابر است. بنابراین اگر  هیچ گشتاور نیروی خارجی بر جسم وارد نشود و یا برآیند گشتاور نیروهای خارجی وارد بر یک جسم صفر باشد، در اینصورت آهنگ تغییرات اندازه حرکت زوایه‌ای نسبت به زاویه دوران صفر خواهد بود. لذا اندازه حرکت زاویه‌ای باید مقداری ثابت باشد. در اینجا نیز مانند مورد اندازه حرکت خطی ، علاوه بر مقدار جهت اندازه حرکت زاویه‌ای نیز مقداری ثابت می باشد.

قانون بقای بار الکتریکی:

بار کل یک دستگاه الکتریکی منزوی ثابت است. چون هر مشاهده ، یا اندازه‌گیری روی یک دستگاه، الزاما با خود آن دستگاه تداخل می‌کند، منزوی شدن کامل یک دستگاه ایده‌آلی است که فقط با تقریب می‌تواند تحقق پیدا کند و هرگز به طور کامل تحقق پذیر نیست. بعنوان مثال وقتیکه برای اندازه گیری دمای یک مایع ، دماسنج را در داخل آن قرار می‌دهیم، دماسنج بوسیله مایع گرم یا سرد می‌شود، و مایع در همان زمان سرد یا گرم می‌شود. آنچه دماسنج در پایان نشان می‌دهد دمای واقعی مایع ، قبل از انجام اندازه‌گیری نخواهد بود. دمای خوانده شده دمایی است که مایع پس از قرار گرفتن دماسنج به آن رسیده است. اما در فیزیک کلاسیک ، با انجام ماهرانه آزمایش، همیشه امکان دارد که اغتشاش‌ها را به میزانی کاهش داد که بتوان دستگاه را عملا منزوی در نظر گرفت. در این صورت بار کل بقا خواهد داشت. به عبارت دیگر مانند بقای انرژی می‌توان گفت که بار نه آفریده می‌شود و نه نابود می‌گردد.

قانون بقای جرم ـ انرژی:

در نسبیت جرم یک کمیت ثابت نیست و تابع سرعت است. اما این تغییرات جرم در سرعتهای کم (نسبت به سرعت نور) قابل توجه نیست. لذا اگر سرعت جسمی بتواند به سرعت نور نزدیک شود، در این صورت از محدوده فیزیک کلاسیک خارج خواهیم شد. در این حالت قوانین بقای جرم و انرژی نقض می‌شود و در عوض یک قانون واحد بنام قانون بقای جرم ـ انرژی خواهیم داشت. براین اساس هرگاه تغییری در مقدار جرم صورت گیرد، این تغییر بوسیله تغییر انرژی جبران می‌شود، به عنوان مثال اگر جرم کاهش پیدا کند در این صورت به اندازه تغییر جرم انرژی تولید می‌شود و برعکس اگر جرم افزایش پیدا کند، مقداری انرژی به جرم تبدیل شده است. بعنوان مثال در واپاشی عناصر رادیو آکتیو، قسمتی از جرم بصورت تابش الکترومغناطیسی منتشر می شود و بدون در نظر گرفتن این تابش هم قانون بقای جرم بهم می خورد و هم قانون بقای انرژی نقض می شود. لذا قانون بقای جرم-انرژی تکمیل کننده ی دو قانون بقای قبلی است. هم ارزی بین جرم و انرژی اولین بار توسط اینیشتن در نظریه نسبت بیان شد.  افزون برا موارد بالا قوانین بقای دیگری نیز در فیزیک وجود دارد که در بخشهای مربوطه بیان خواهد شد.

تجزیه و تحلیل قانون بقای انرژی

قانون بقای انرژی در واقع از تجربیات ماست و مشاهدات ما از طبیعت آن را نقض نکرده است.  قانون بقای انرژی را اصل پایستگی انرژی نیز می‌گویند. در طول تاریخ علم فیزیک، بارها درستی قانون بقای انرژی مورد سوال قرار گرفته است، اما همین تردیدها خود به محرکی برای کشف دلایل قانون بقای انرژی تبدیل شده‌اند. در این پژوهشها ، دانشمندان در پی یافتن پدیده‌هایی غیر از حرکت بوده‌اند، پدیده‌هایی که همراه با نیروهای برهمکنش میان اجسام ظاهر می‌شوند و البته این نوع پدیده‌ها همواره وجود دارند.

اگر علاوه بر نیروهای پایستار و اصطکاک، نیروهای ناپایستار و غیر اصطکاکی را نیز در نظر بگیریم، بر اساس قضیه کار و انرژی ، مجموع کار انجام شده توسط تمام این نیروها با تغییرات انرژی جنبشی برابر است. اگر کار انجام شده توسط نیروهای پایستار روی یک ذره را با W_c و کار انجام شده توسط نیروی اصطکاک را با W_f و کل کار انجام شده توسط نیروهای ناپایستار غیر اصطکاکی را با W_nc نشان دهیم، قضیه کار انرژی به صورت زیر بیان خواهد شد:

W_nc + W_f + W_c = K

در رابطه بالا K تغییر انرژی جنبشی است. از طرف دیگر ، می‌دانیم که هر نیروی پایستار را می‌توان به یک انرژی پتانسیل و هر نیروی اصطکاک را به انرژی داخلی وابسته کرد. بنابراین اگر علاوه بر موارد گفته شده صورتهای دیگر انرژی را نیز در نظر بگیریم، خواهیم داشت:

K + U + Uint + ... = 0

عبارت بالا که در آن K تغییرات انرژی جنبشی و U تغییرات انرژی پتانسیل و Uint انرژی داخلی سیستم است، قانون بقای انرژی نامیده می‌شود.

در برهمکنش‌های دیگر ، انرژی ممکن است به صورت نور، الکتریسیته و مانند آن تولید شود. بنابراین علاوه بر انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل اجسامی که به صورت مستقیم قابل مشاهده هستند، صورتهای دیگر انرژی نیز وجود دارد و در واقع ، قانون بقای انرژی بیانگر پایستگی انواع مختلف انرژی است که علاوه بر مکانیک در شاخه‌های دیگر علم فیزیک نیز بکار می‌رود.

هر چند اصل پایستگی انرژی جنبشی بعلاوه انرژی پتانسیل (انرژی مکانیکی) غالبا مفید است، اما این اصل در واقع حالت محدودی از اصل کلی بقای انرژی است. انرژی‌های جنبشی و پتانسیل تنها هنگامی بقا خواهند داشت که نیروهای پایستار عمل می‌کنند، در صورتی که انرژی کل همیشه بقا دارد.

بقا انرژی در نسبیت

با ظهور نسبیت انیشتین ، در قوانین بقای فیزیک کلاسیک تجدید نظر کلی حاصل شد. به عنوان مثال ، قانون بقای اندازه حرکت خطی و قانون مطلق بودن فضا در فیزیک کلاسیک به هم خورده و به جای آن کمیتی تعریف شد که برابر مجموع مربع اندازه حرکت خطی و مربع فاصله است و همواره پایسته می‌ماند.

قانون بقای انرژی نیز از این قاعده کلی مستثنی نبوده، بلکه قانون جدیدی به نام پایستگی جرم بوجود آمد. بر اساس این قانون ، جرم به انرژی و بر عکس انرژی به جرم تبدیل می‌شود. البته تمام این موارد در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور صورت می‌گیرد و در سرعت‌های پائین قوانین بقای فیزیک کلاسیک به قوت خود باقی است.

بقای جرم - انرژی

در اوایل قرن بیستم یعنی در سال 1905 نظریه نسبیت آلبرت انیشتین خدشه ای به دو اصل فوق الذکر وارد ساخت زیرا یکی از نظریات نسبیت این است که جرم و انرژی مانند بخار آب و آب که دو شکل مختلف از یک ماده هستند یک چیز واحد بوده و قابل تبدیل به یکدیگر می باشند.

بنابراین مقدار جرم مادی را که در عالم وجود دارد نمی توان ثابت دانست بلکه از تطبیق نظریه نسبیت با اصل بقای جرم و اصل بقای انرژی می توان قانون کلی تری نتیجه گرفت که مطابق آن :" مجموع جرم مادی و مقدار انرژی که در عالم وجود دارد همواره ثابت است ."به عقیده آلبرت انیشتین مقدار E که معرف انرژی است و از کلمه لاتین Energy اقتباس شده است یعنی انرژی هم ارز با جرم m بوسله رابطه ² E=m c بیان می گردد که در آن E  انرژی،  m جرم و c سرعت نور در خلا می باشند.

نقض قانون بقای انرژی در مکانیک کوانتوم

برداشت های ما از قوانین فیزیکی در جهان ماکروسپیک با نتایج جهان میکروسکپیک سازگار نیست. در مکانیک کوانتوم قانون بقای انرژی بصورت کلی و مطلق بیان می شود که مقدار انرژی (در واقع جرم - انرژی) همواره ثابت است. در حالیکه در مکانیک کوانتوم، اصل عدم قطعیت، نقض شدن قانون بقای انرژی را مجاز می داند، مشروط بر آنکه در رابطه ی زیر صدق کند.

 

DEDt ≤ h /4p

در این رابطه تولید یا نابودی انرژی ذره در بازه ی کوتاه زمانی مجاز است، مشروط بر آنکه در رابطه بالا صدق کند

پلاسما

مي دانيم كه براي ماده سه حالت جامد ، مايع و گاز در نظر گرفته ميشود. اما در مباحث
علمي معمولا يك حالت چهارم نيز براي ماده فرض ميشود. حدوث طبيعي پلاسما در دماهاي
بالا ، سبب تخصيص عنوان چهارمين حالت ماده به آن شده است. يك نمونه بسيار طبيعي از
پلاسما آتش است بنابراين خورشيد نمونهاي از پلاسماي داغ بزرگ است.

تعريف پلاسما
پلاسما گاز شبه خنثايي از ذرات باردار و خنثي است كه رفتار جمعي از خود ارائه
ميدهد. به عبارت ديگر ميتوان گفت كه واژه پلاسما به گاز يونيزه شدهاي اطلاق ميشود
كه همه يا بخش قابل توجهي از اتمهاي آن يك يا چند الكترون از دست داده و به يونهاي
مثبت تبديل شده باشند. يا به گاز به شدت يونيزه شدهاي كه تعداد الكترونهاي آزاد آن
تقريبا برابر با تعداد يونهاي مثبت آن باشد، پلاسما گفته ميشود.

حدود پلاسما

اغلب گفته ميشود كه 99% ماده موجود در طبيعت در حالت پلاسماست، يعني به شكل گاز
الكتريسته داري كه اتمهايش به يونهاي مثبت و الكترون منفي تجزيه شده باشد. اين
تخمين هر چند ممكن است خيلي دقيق نباشد ولي تخمين معقولي است از اين واقعيت كه درون
ستارگان و جو آنها، ابرهاي گازي و اغلب هيدروژن فضاي بين ستارگان بصورت پلاسماست.
در نزديكي خود ما ، وقتيكه جو زمين را ترك ميكنيم بلافاصله با پلاسمايي مواجه مي
شويم كه شامل كمربندهاي تشعشعي وان آلن و بادهاي خورشيدي است.

در زندگي روزمره نيز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه ميشويم. جرقه رعد و برق ،
تابش ملايم شفق قطبي ، گازهاي داخل يك لامپ فلورسان يا لامپ نئون و يونيزاسيون.
مختصري كه در گازهاي خروجي يك موشك ديده ميشود. بنابراين مي توان گفت كه ما در يك
درصدي از عالم زندگي ميكنيم كه در آن پلاسما بطور طبيعي يافت نميشود.

آيا كلمه پلاسما يك كلمه بامسما است؟

كلمه پلاسما ظاهرا بيمسما به نظر ميرسد. اين كلمه از يك لغت يوناني آمده است كه هر
چيز به قالب ريخته شده يا ساخته شده را گويند. پلاسما به علت رفتار جمعي كه از
خودشان نشان ميدهد، گرايشي به متاثر شدن در اثر عوامل خارجي ندارد، و اغلب طوري عمل
ميكند كه گويا داراي رفتار مخصوص به خودش است.

حفاظ دباي

يكي از مشخصات اساسي رفتار پلاسما ، توانايي آن براي ايجاد حفاظ در مقابل
پتانيسيلهاي الكتريكي است كه به آن اعمال ميشوند. فرض كنيد بخواهيم با وارد كردن دو
گلوله بارداري كه به يك باتري وصل شدهاند يك ميدان الكتريكي در داخل پلاسما بوجود
آوريم. اين گلوله ها ، ذرات يا بارهاي مخالف خود را جذب ميكنند و تقريبا بلافاصله ،
ابري از يونهاي اطراف گلوله منفي و ابري اطراف گلوله مثبت را فرا ميگيرند.

اگر پلاسما سرد باشد و هيچگونه حركت حرارتي وجود نداشته باشد، تعداد بار ابر برابر
بار گلوله ميگردد، در اين صورت عمل حفاظ كامل ميشود و هيچ ميدان الكتريكي در حجم
پلاسما در خارج از ناحيه ابرها وجود نخواهد داشت. اين حفاظ را اصطلاحا حفاظ دباي مي
گويند.

معيارهاي پلاسما

طول موج دباي (لانداي دي) بايد خيلي كوچكتر از ابعاد پلاسما ( L ) باشد.
تعداد ذرات موجود در يك كره دباي (ND ) 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

- تخليه هاي گازي :

فضا چيست ؟

فضا چيست ؟

فضاي بين ستارگان خلاء است . در حقيقت اين فضا محوطه ي وسيعي است كه درآن هيچ چيز نيست حتي هوا نيز در فضا وجود ندارد .شايد بپرسيد : فضا از كجا آغاز مي شود ، در جواب : بايد گفت براي فضا به هيچ وجه نمي توان مرزي مشخص كرد . و گفت اينجا نقطه ي شروع فضاست فضا ، كره ي ما را احاطه كرده است .

در صورت پرواز از زمين به طرف بالا به فضا وارد مي شويم . هر چه از زمين دورتر مي شويم هواي جو رقيق تر مي شود . حتي چند مايل بالاتر از سطح زمين هوا چندان رقيق است كه تنفس براي بشر غير ممكن مي شود . از اين رو كپسول اكسيژن جز تجهيزات ضروري كوهنورداني است كه قصد صعود به كوههاي مرتفع را دارند . هواپيما نيز براي پرواز به هوا احتياج دارد و به همين دليل نمي توانند از ارتفاع مشخصي بالاتر پرواز كنند .

نكته جالب توجه اين است كه علت آبي رنگ بودن آسمان و زمين همين جاست . البته درون فضا جايي كه هوا وجود ندارد آسمان تيره رنگ است . در فضا چيزي به نام آسمان معني ندارد . در آنجا نه ابري هست نه جانور زنده اي و نه هيچ موجودي كه بتوانند تنفس كنند .

 

 

وضع زمين در فضا

بر همه آشكار است كه ما روي كره ي خاكي به نام زمين زندگي مي كنيم و آن سياره اي است كه به شكل توپ زمين همراه ديگر سياراتي كه به دور خورشيد  مي چرخند  خانواده ي خورشيد را تشكيل مي دهند . خانواده ي خورشيد را منظومه ي شمسي مي نامند . منظومه ي شمسي قسمت كوچكي از فضاي كهكشان راه شيري است . كهكشان راه شيري تنها جز كوچكي از فضاي جهان هستي است . هيچ كس به درستي نمي داند كه در جهان هستي چند كهكشان وجود دارد . تعداد بسيار زيادي منظومه هاي ديگر و همچنين سيارات ديگر وجود دارد .

استفاده از بالن و هواپيما

ابتدا دانشمندان تلسكوپهايي را توسط بالن به آسمان فرستادند . اين بالن ها از قسمت متراكم جو مي گذشتند . بالن ها عموما قادرند تا ارتفاع 25 كيلومتري از سطح زمين صعود كنند . همچنين براي بالا رفتن در جو زمين از هواپيما نيز مي توان استفاده كرد .

استفاده از موشك

براي رسيدن به ارتفاع بيشتر بايد از موشك استفاده كرد . موشك قادر است تا ارتفاع 120 كيلومتري از سطح زمين بالا برود . وقتي سوخت موشك تمام ميشود به زمين سقوط مي كند .

 

ماهواره

دانشمندان براي مطالعه ي جامع در باره ي اجرام سماوي ، ماهواره هايي به بالاي جو فرستاده اند . ماهواره ها در ارتفاع بالا و ثابتي از سطح زمين به روي زمين گردش مي كنند . ماهواره هايي براي جمع آوري اطلاعات به منظور تحقيق در باره  اشعه ي ايكس ساطع از لكه هاي سياه خورشيد به فضا فرستاده شده اند . برخي ماهواره ها نيز در مورد دماي ستارگان در دست تحقيق مي كنند . اين نوع ماهواره -ها  قادر به ثبت و ضبط نورهاي ماوراي بنفش و مادون قرمز ستارگان غول آسايي هستند كه دماي آنها گاهي به چندين برابر دماي خورشيد مي رسد . ماهواره هايي نيز موظف اند با بررسي جو زمين ، وضع هوا و ابرها را پيش بيني كنند و همچنين با عكس برداري از سطح زمين ، اطلاعات مفيدي در مورد آفات نباتي و آلودگي آبهاي دريا به دست دهند .

كاوشگرهاي فضايي

كاوشگرهاي فضايي ، در واقع ، نوعي فضاپيما هستند كه تجهيزات نجومي را در نقاطي از فضا به كار مي اندازند كه هيچ بشري تا به حال بدان راه نيافته است . كاوشگرهاي فضايي بسيار براي بررسي ماه و سيارات منظومه ي شمسي به فضا فرستاده شده اند كه بعضي از آنها براي تحقيق در مورد غبارها و گازهاي موجود در فضا به فضا پرتاب شده اند . بزودي براي مطالعه ي خورشيد از فاصله نزديك ، كاوشگرهايي به فضا فرستاده خواهد شد .

 

انسان در فضا

تا به حال اطلاعات بسيار توسط موشكها ، ماهواره ها و كاوشگرها به دست آمده است . اما مسلما اگر بشر خود به فضا سفر  كند اطلاعات بسيار كامل تري را بدست خواهد آورد با همين انگيزه بود كه بشر بركرة ماه قدم نهاد و نمونه هايي از سنگهاي اين سياره را براي شناسايي با خود به كره ي زمين آورد . فضا نورداني كه به ماه فرستاده شدند ، همانند زمين شناسان به بررسي سطح ماه پرداختند . پس از فرود آمدن بر سطح ماه ، فضانوردان به كمك تجهيزات و تلسكوپي كه  با خود داشتند .

پس از فرود آمدن به سطح ماه ، فضانوردان به كمك تجهيزات و تلسكوپي كه با خود داشتند ، به مطالعه ي جهان هستي از ديدگاه اين كره پرداختند . در آينده ي نزديك دانشمندان قصد دارند تلسكوپهاي عظيمي را به مدار زمين بفرستند كه بدين ترتيب ، ديگر جو ما ، زمين مزاحمي بر سر راه رصد ستارگان نخواهد بود .

ستارگان بسيار واضح تر از آنچه از زمين ديده مي شود ، مشاهده خواهند شد و ستارگاني كه به علت دور بودن از زمين ، نورشان به چشم نمي آيد رويت خواهند شد . در چند دهه ي آينده بشر شاهد ساخته شدن پايگاههاي فضايي در كره ي ماه خواهد بود كه شامل تلسكوپهاي عظيم و راديوتلسكوپهاي بسيار بزرگي است كه امكان پرتاب آنها به مدار زمين نبوده است .

 

 

سفر به فضا

موشك

هر چه از سطح زمين بالاتر برويم هوا رقيق تر مي شود و در نتيجه ، در ارتفاع خيلي بالا ديگر هوايي وجود نخواهد داشت ، تا هواپيما بتواند پرواز كند .

درفضا بالهاي هواپيما به دليل فقدان هوا بي خاصيت مي شود بنابراين ، چگونه مي توان به فضا سفر كرد . به چه صورت مي توانيم از زمين كه هميشه در آن بوده ايم فرار كنيم ؟ در عصر حاضر جواب اين سوال براي بشر ، بسيار آسان است . موشك مي تواند اين كار را انجام بدهد . موشك احتياج به بالي براي پرواز ندارد و در جايي كه هوا نباشد به راحتي پرواز مي كند . سرعت موشك به مراتب بيشتر از سرعت هواپيماست همين امر سفر بشر از زمين به فضا را ميسر مي كند .

اگر تا به حال پرواز موشك را ديده باشيد ، در خاطرتان هست كه موشك از ميان توده اي آتش و دود به هوا بلند مي شود . اين آتش و اين توده ي گاز از كجا مي آيند ؟

در اكثر موشكها تانكرهاي سوختي وجود دارد كه در زمان شروع پرتاب موشك اين سوختها نيز شروع به سوختن مي كنند با سوختن سوخت موشك ، گازي به طور پيوسته از انتهاي موشك به شدت تمام به بيرون رانده مي شود . اين گاز داغ در درون خود موشك توليد مي شود ، درست مانند بخار آب كتري در حال جوش . اين گازهاي داغ از تنها راه فرار خود ، يعني اگزوز انتهاي موشك با فشار هر چه بيشتر خارج مي شوند و همين خروج با شدت گاز است كه موشك را به جلو ميراند

 

 

ضد جاذبه

ضد جاذبه

زماني بود كه وقتي از پايان جهان صحبت به ميان مي آمد، همان طور كه «رابرت فراست» هم مي گويد، ميان دو گزينه آتش و يخ مجبور به انتخاب يكي بوديد، يا دنيا آتش مي گيرد و پايان مي يابد يا يخ مي زند و به انتها مي رسد. اما ارزيابي هاي تعجب آور جديد از ستارگان دوردست كه توسط تلسكوپ فضايي هابل صورت گرفته است نشان مي دهد، يك انرژي تاريك ناشناخته رفته رفته و با قدرت زياد در حال متلاشي كردن گيتي است. انيشتين اين انرژي را كه منشأ آن هنوز ناشناخته است پيش بيني كرده بود. با اين حال بعدها او آن را بزرگترين اشتباه خود خواند. انيشتين گفته بود يك نوع نيروي جاذبه در حال فروپاشاندن گيتي است. قدرت اين نيرو چنان زياد است كه طي ميلياردها سال عمر دنيا تغييري نكرده است.

نظريه پردازاني كه در تلاش براي توضيح اين نيروي مرموز هستند، مي گويند اين نيرو در طول زمان مي تواند نيرومندتر يا ضعيفتر شود. اين نيرو يا سرانجام دنيا را در يك لحظه و از هم مي پاشاند يا در آينده دور رفته رفته آن را خاموش مي كند؛ اين آينده دور ده ها ميليارد سال با زمان حال فاصله دارد. اگر اين نيرو خود به خود از ميان برود، جاذبه بار ديگر بر گيتي مستولي مي شود و جهان خود به خود فرو مي پاشد.

چندي پيش دكتر «آدام ريس» از مؤسسه علوم تلسكوپ فضايي در بالتيمور(آمريكا) نخستين تصاوير قابل مشاهده و گستردهاي را نشان داد كه قدرت اين نيروي ضد جاذبه را در طول زمان تحليل مي كرد. او گفت: داده هاي موجود نشان مي دهد كه كيهان رفته رفته توسعه مي يابد، سرد و تاريك مي شود و رفته رفته از بين مي رود نه اين كه در يك لحظه و در يك واقعه ناگهاني نابود شود.دكتر «ريس» و تيم او كه شامل چند استاد دانشگاه كاليفرنيا هستند از هابل براي جستجو و مطالعه ستارگان و ابرنواختران استفاده مي كند. آنها 42 ابرنواختر جديد كشف كرده اند كه شش يا هفت عدد از آنها از دورترين ابرنواختران شناخته شده اند.يافته هاي پژوهش هاي چند ساله آنها نشان مي دهد، از ميان نظريه هايي كه درباره پايان دنيا وجود دارد نظريه انيشتين از همه بيشتر با اطلاعات موجود همخواني دارد. دكتر «ريس» مي گويد: آنچه ما يافته ايم نشان مي دهد اين نيرو يك انرژي تاريك نيمه دائم است و به نظر مي رسد كه مدت هاست با ماست و اگر تغييري مي كند، اين تغيير بسيار كند و آرام است. در گذشته كه اين اطلاعات را نداشتيم با نظريه انيشتين احساس نزديكي نمي كرديم. اما اكنون فرق مي كند.

دكتر «مايكل ترنر» كيهان شناس دانشگاه شيكاگو مي گويد: «اين بزرگترين راز همه تاريخ علم است، چه اين انرژي تاريك در طول زمان تغيير بكند و چه نكند در ماهيت اين راز تغييري ايجاد نمي شود. اطلاعاتي كه به تازگي به دست آمده پيشرفت بزرگي است. اين نخستين اطلاعات از اين نوع است.اگرچه اين نتايج جديد، پيش بيني يك قرن پيش انيشتين را تأييد ميكند اما دكتر «ترنر» مي گويد: «نمي توان با استناد به اين نتايج جديد نظريه هاي ديگر را رد كرد. اطلاعات مزبور همچنان اين احتمال را كه نيروي ضد جاذبه ناگهان قدرت بگيرد و سيارات، ستارگان و حتي اتمها را متلاشي كند، تقويت مي كند.»

ارزيابي هاي آينده ممكن است در گشودن راز اين انرژي تاريك مؤثر باشند. اما دكتر «ريس» مي گويد: نتايج تحقيقات و اطلاعات كنوني نشان مي دهد، هر گونه تحول تسريع كننده كه به قدرتمند شدن اين انرژي تاريك منجر شود تا 30 ميليارد سال ديگر روي نخواهد داد. بسياري از فيزيكدانان مي گويند، اين تخمين ها چندان مطمئن نيستند اما يافته هاي جديد ممكن است به ارزيابي دوباره مدل هايي منجر شود كه حجم و تحولات اين انرژي در فضا را پيش بيني مي كنند. اين مدل ها فعلاً چندان خوب نيستند. دانشمندان مؤسسه علوم فضايي هابل اخيراً در يك كنفرانس خبري آخرين نتايج يافته هاي خود را درباره موجود سياه يا انرژي تاريك در دنيا اعلام كرده اند.

نخستين بار شش سال پيش دو گروه از منجمان از وجود يك نيروي مرموز به نام انرژي تاريك خبر دادند و اعلام كردند كه اين نيرو در حال متلاشي كردن دنياست.

كيهان شناسان يك قرن است كه فكر مي كردند اين نيرو در اثر جاذبه كيهاني كند و آرام شده است اما اين دو گروه دريافتند كه از 5 ميليارد سال پيش كهكشان ها در اثر اين نيرو سرعت گرفته اند.در آن زمان وجود انرژي تاريك و حرف زدن درباره آن چندان جدي نبود، اما در سال هاي بعد يافته هاي جديد اين موضوع را تقويت كرد و اكنون همه باور دارند كه در جايي دور در آسمان ها، اتفاقاتي در حال روي دادن است. هيچ كس به راستي نمي داند اين انرژي تاريك چيست.

اكنون صدها و هزاران ستاره شناس براي يافتن پرسشي براي اين سؤال بزرگ شب ها با مجهزترين تلسكوپ ها و تجهيزات رو به آسمان قرار مي گيرند. بعضي از آنها در پيروي از كار دو گروهي كه شش سال پيش نخستين نشانه ها را دريافت كردند، در جستجوي نوعي ستاره در حال انفجار هستند به نام «ابرنواختر نوع اول.»

اين ستارگان در فضا كاملاً مشخص هستند و دانشمندان را قادر مي سازند تا درباره اندازه دنيا و ميزان و چگونگي رشد آن در طول زمان اطلاعات مفيدي به دست آورند. گروه هاي ديگر تحقيقات خود را بر روي چگونگي تأثير نيروي ضد جاذبه اين انرژي تاريك بر رشد كهكشان ها متمركز كرده اند. بعضي ديگر از ستاره شناسان و به ويژه گروهي از دانشگاه شيكاگو در حال ساخت مجموعه اي از راديو تلسكوپ ها در قطب جنوب هستند تا به وسيله آن تحولات كهكشان ها را مطالعه كنند.يافته هاي جديد و ماجراي جذاب انرژي تاريك، تصميم سازمان ناسا براي از بين بردن تلسكوپ فضايي هابل در فضا را زير سؤال برده است.ناسا طراحي را در دست دارد كه در آن مرگ تدريجي هابل در فضا پيش بيني شده است. كارشناسان ناسا مي گويند بعد از حادثه پيش آمده براي فضاپيماي كلمبيا، اعزام يك هيأت جديد با يك فضاپيماي جديد به فضا بسيار خطرناك است.

دكتر «ريس» مي گويد كه با اين تصميم مخالف است و توقف كار هابل به معناي توقف تحقيقات بسيار مهم در سال هاي آينده است.همكاران اين دانشمندان نيز كه سال هاست در جستجوي يافته هاي جديد درباره ماجراي انرژي تاريك هستند. با نظر او موافقند. آنها از اين كه ناسا در حال بررسي چنين تصميمي است حيرت زده شده اند و تأكيد مي كنند كه هابل بايد به عمر خود ادامه دهد.اخيراً پيشنهاد ارسال ماهواره اي به فضا مطرح شده كه نام اختصاري آنSNAP است و براي مشاهده و مطالعه هزاران ستاره در حال انفجار از درون فضا طراحي مي شود.

فيزيكدانان دانشگاه بركلي مسئول طراحي و ساخت اين ماهواره هستند. انيشتين در سال 1917 در جستجو براي يافتن پاسخي به اين سؤال كه چرا گيتي به خودي خود متلاشي نشده است، نظريه انرژي تاريك را مطرح كرد. در سال 1929 «ادوين هابل» ستاره شناسي كه تلسكوپ هابل به نام او نامگذاري شده است كشف كرد كه دنيا و كيهان در حال توسعه است. در اين تحليل چنين تصور شده كه نيروي جاذبه، اين گسترش و توسعه را كند مي كند و شايد روند آن را در طول زمان عكس كند. اما همان طور كه گفته شد شش سال پيش دو گروه ستاره شناس دريافتند كه اين روند گسترش به جاي تسريع در حال كند شدن است.جديدترين يافته ها نشان مي دهد كه چيزي شبيه انرژي تاريك انيشتين در فضا در حال فعاليت است. در نظريه انيشتين توضيح داده نشده كه چرا اين انرژي از ابتدا به وجود آمده است. انرژي تاريك هيچگاه مستقيماً ديده نشده است. اين موضوع شبيه يك داستان علمي تخيلي به نظر مي رسد اما همه دانشمندان از گذشته تا به حال به وجود چنين نيروي ناشناخته اي معترف بوده اند.

برخي محاسبات دانشمندان درباره قدرت اين انرژي به يك عدد واحد رسيده است كه نام آن را «>W گذاشته اند. اين عدد در حقيقت نسبت ميان فشار و تراكم اين انرژي تاريك است. شناختن اين عدد و چگونگي تغيير آن در طول زمان ممكن است به شناسايي ماهيت اين انرژي كمك كند.هدف دانشمندان از تحقيقات آينده ارزيابي عدد « >W با دقت 5 درصد است. اما حتي اين ارزيابي ها هم مي تواند به پايان كابوس انرژي تاريك منجر شود.با از بين رفتن تلسكوپ هابل كار صيادان انرژي تاريك پيچيده تر مي شود. اما آنها از فعاليت باز نمي ايستند. با ادامه كار دانشمندان شايد زماني در آينده نزديك هيجان انگيزترين راز علم حل شود.

 

انیشتن

1)     او با سر بزرگ متولد شد

وقتی انیشتن به دنیا آمد او خیلی چاق بود و سرش خیلی بزرگ تا آنجایی که مادر وی تصور می کرد، فرزندش ناقص است،اما او بعد از چند ماه سر و بدن او به اندازه های طبیعی بازگشت.

۲)حافظه اش به خوبی آنچه تصور می شود، نبود

مطمئنا انیشتن می توانسته کتابهای مملو از فرمول و قوانین را حفظ کند،اما برای به یاد آوری چیز های معمولی واقعا حافظه ضعیفی داشته است. او یکی از بدترین اشخاص در به یاد آوردن سالروز تولد عزیزان بود و عذر و بهانه اش برای این فراموشکاری، مختص دانستن آن [تولد ]برای بچه های کوچک بود.

۳)  او ازداستانهای علمی-تخیلی متنفر بود

انیشتن از داستانهای تخیلی بیزار بود. زیرا که احساس می کرد ،آنها باعث تغییر درک عامه مردم ازعلم می شوند و در عوض به آنها توهم باطلی از چیز هایی که حقیقتا نمی توانند اتفاق بیفتند میدهد.

به بیان او "من هرگزدر مورد آینده فکر نمی کنم،زیراکه آن به زودی می آید. به این دلیل او احساس می کرد کسانی که بطور مثال بشقاب پرنده ها را می بینّند باید تجربه هایشان را برای خود نگه دارند.

۴) او در آزمون ورودی دانشگاه اش رد شد

درسال ۱۸۹۵ در سن ۱۷ سالگی،انیشتن که قطعا یکی از بزرگترین نوابغی است،که تا کنون متولد شده،در آزمون ورودی دانشگاه فدرال پلی تکنیک سوییس رد شد.

در واقع او بخش علوم وریاضیات را پشت سر گذاشت ولی در بخش های باقیمانده، مثل تاریخ و جغرافی رد شد.وقتی که بعدها از او در این رابطه سوال شد؛او گفت:آنها بی نهایت کسل کننده بودند، و او تمایلی برای پاسخ دادن به این سوالات را در خود آحساس نمی کرد.

۵)  علاقه ای به پوشیدن جوراب نداشت-انیشتن

انیشتن در سنین جوانی یافته بود که شصت پا باعث ایجاد سوراخ در جوراب می شود.سپس تصمیم گرفت که دیگر جوراب به پا نکند و این عادت تا زمان مرگش ادامه داشت.

علاوه بر این او هرگز برای خوشایند و عدم خوشایند دیگران لباس نمی پوشید، او عقیده داشت یا مردم اورا می شناسند و یا نمی شناسند.پس این مورد قبول واقع شدن[آن هم از روی پوشش] چه اهمیتی میتواند داشته باشد؟

۶)او فقط یکبار رانندگی کرد

انیشتن برای رفتن به سخنرانی ها و تدریس در دانشگاه، از راننده مورد اطمینان اش کمک می گرفت. راننده وی نه تنها ماشین اورا هدایت می کرد، بلکه همیشه در طول سخنرانی ها در میان،شنوندگان حضور داشت.

انیشتن، سخنرانی مخصوص به خود را انجام می داد و بیشتر اوقات راننده اش، بطور دقیقی آنها را حفظ می کرد.

یک روز انیشتن در حالی که در راه دانشگاه بود، باصدای بلند در ماشین پرسید:چه کسی احساس خستگی می کند؟

راننده اش پیشنهاد داد که آنها جایشان را عوض کنند و او جای انیشتن سخنرانی کند،سپس انیشتن بعنوان راننده او را به خانه بازگرداند.

عدم شباهت آنها مسئله خاصی نبود.انیشتن تنها در یک دانشگاه استاد بود، و در دانشگاهی که وقتی برای سخنرانی داشت، کسی او را نمی شناخت و طبعا نمی توانست او را از راننده اصلی تمییز دهد.

او قبول کرد، اماکمی تردید در مورد اینکه اگر پس از سخنرانی سوالات سختی از راننده اش پرسیده شود، او چه پاسخی خواهد داد، در درونش داشت.

 

به هر حال سخنرانی به نحوی عالی انجام شد، ولی تصور انیشتن درست از آب در آمد.دانشجویان در پایان سخنرانی انیتشن جعلی شروع به مطرح کردن سوالات خود کردند.

در این حین راننده باهوش گفت "سوالات بقدری ساده هستند که حتی راننده من نیز می تواند به آنها پاسخ گوید"سپس انیشتن از میان حضار برخواست وبه راحتی به سوالات پاسخ داد،به حدی که باعث شگفتی حضار شد.

۷) الهام گر او یک قطب نما بود

انیشتن در سنین نوجوانی یک قطب نمابه عنوان هدیه تولد از پدرش دریافت کرده بود.

وقتی که او طرز کار قطب نما را مشاهده می نمود، سعی می کرد طرز کار آن را درک کند. او بعد از انجام این کار بسیار شگفت زده شد.بنابر این تصمیم گرفت علت نیروهای مختلف در طبیعت را درک کند.

۸)  راز نهفته در نبوغ او

بعد از مرگ انیشتن در ۱۹۵۵ مغز او توسط توماس تولتز هاروی برای تحقیقات برداشته شد.

اما اینکار بصورت غیر قانونی انجام شد.بعدها پسر انیشتن به او اجازه تحقیقات در مورد هوش فوق العاده پدرش را داد.

هاروی تکه هایی از مغز انیشتن را برای دانشمندان مختلف در سراسر جهان فرستاد. از این مطالعات دریافت می شود که مغز انیشتن در مقایسه با میانگین متوسط انسانها،مقدار بسیار زیادی سلولهای گلیال که مسئول ساخت اطلاعات هستند داشته است.همچنین مغز انیشتن مقدار کمی چین خوردگی حقیقی موسوم به شیار سیلویوس داشته، که این مسئله امکان ارتباط آسان تر سلولهای عصبی را بایکدیگر فراهم می سازد.

علاوه بر اینها مغز او دارای تراکم و چگالی زیادی بوده است و همینطور قطعه آهیانه پایینی دارای توانایی همکاری بیشتر با بخش تجزیه و تحلیل ریاضیات است.

منبع

 

چرا ستارگان چشمك مي‌زنند؟

چرا ستارگان چشمك مي‌زنند؟

نور ستارگان براي رسيدن به چشم انسان ناچار بايد از ضخامت طبقات هواي محيط زمين عبور كند و چون در طبقات مذكور، هوا با مشخصات و غلظتهاي مختلف دائماً در تغيير و جريان است لذا تغييرات مداوم مشخصات و غلظت هوا موجب تغيير دائمي چگونگي انكسار نور ستارگان و توليد نوساناتي در آن شده و اين پديده بصورت چشمك زدن ستارگان خودنمائي مي كند. براي فضا نورداني كه از خارج اتمسفر زمين به آسمان نگاه مي‌كنند، پديده‌اي نظير چشمك زدن ستارگان وجود ندارد.

آپدیت شد

نظریات انیشتن

آشنایی با یکی از نظریات انیشتن به زبان ساده

نظریه‌های اینشتین(نسبیت عام و خاص)

اینشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن 25 سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.

نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا (در شرایطی که سرعت در خلال حرکت

 

تغییر نکند--سرعت ثابت) می‌توان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما جوریست که در سرعتهای بالا

 

از قوانین عجیبی پیروی می‌کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت

 

با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می‌کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت

 

کند، زمان برایش متوقف می‌شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت می‌شود.

نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می‌کند یا باصطلاح حرکت شتابدار

 

دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد 9.81m/sاست نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها

 

کار دارد نه با حرکت. نظریه ایست راجع به اجرامی که شتاب گرانش دارند. کلا هرجا در جهان، جرمی در

 

فضای خالی باشد حتما یک شتاب گرانش در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم

 

می‌‌باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می‌کند

 

که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کندتر می‌شود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی

 

ساعت من بگذارند و از عقربه‌های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا می‌رود و از

 

سیارهٔ زمین جدا می‌شود هم دوربینی بگذارند و هردو فیلم را کنار هم روی یک صفحهٔ تلویزیونی پخش کنند،

 

ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می‌کند. نسبیت عام نتایج بسیار شگرف و قابل اثبات در

 

آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به پیرامون ستاره‌ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم می‌شود.

 

سیاهچاله‌ها هم برپایه همین خاصیت است که کار می‌کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که

 

نور وقتی از کنار آنها می‌‌گذرد به داخل آنها می‌‌افتد و هرگز بیرون نمی‌آید

سوالات کنکور ديناميک

 

۱-جسمی با سرعت اوليه v.= 8 m/s از پايين يک سطح شيبدار به زاويه ۴۵ درجه و بطرف بالای سطح می لغزد و بعد از رسيدن به سرعت صفر به طرف پايين سطح بر می گردد. اگر سرعت آن در هنگام رسيدن به مبدا پرتاب  4 m/s باشد. ضريب اصطکاک لغزشی کدام است؟   (۷۹ ر) 

 √ ۱)۰/۶                    ۲)۰/۳Γ۲ 

    ۳)۰/۳                   ۴)۳Γ۲/۵

۲-برآيند نيروهای وارد بر يک جسم متحرک ، در يک مدت معين صفر است . الزاما در آن مدت :   ( ۸۰  ر )

  ۱)اندازه حرکت آن صفر است

  ۲)انرژی پتانسيل آن صفر است

  ۳)انرژی مکانيکی آن ثابت می ماند

√ ۴) اندازه حرکت آن ثابت می ماند

۳-اگر  f₁+f₂+f₃=0 و بزرگی هر سه بردار برابر ۱۰نيوتن باشد. در اينصورت اf₁+f₂-f₃ ا چند نيوتن است؟ (۸۱ ت )

  ۱)صفر         ۲)۱۰          √ ۳)۲۰            ۳)۳۰

۴-اتومبيلی به جرم ۴ تن با سرعت ۲۰m/s روی سطح افقی در مسير مستقيم در حرکت است . اين اتومبيل در اثر ترمز با ستاب ثابت در مدت ۴s متوقف می شود . نيروی ترمز کننده چند نيوتن است؟  (۸۱  ت )

  √ ۱)۲۰۰۰۰            ۲)۱۰۰۰۰          ۳)۸۰۰۰          ۴)۴۰۰۰

۵-جسمی به جرم ۶ کيلوگرم روی يک سطح افقی قرار دارد. اگر به جسم نيروی افقی ۲۴  نيوتن وارد کنيم ، شتاب حرکت  m/s²   ۳  می شود .

ضريب اصطکاک لغزشی بين سطح و جسم کدام است؟ (۸۱ ر )

 √ ۱)۰/۱             ۲)۰/۲            ۳)۰/۲۵           ۴)۰/۵

۶- فرض کنيد برجسمی به جرم ۵/۰ kg دو نيروی f₁=3i-4j و f₂=-2f₁ اثر

می کنند. بزرگی شتاب حرکت آن در SIچقدر است ؟ (۸۲  ر )

   ۱)۱              ۲)۵             √ ۳)۱۰             )۱۵ 

۷-گلوله ای به نخی به طول L  بسته شده و با سرعت اوليه ای که به آن داده شده آزادانه در يک صفحه قائم روی دايره ای به شعاع L  در زمانهای مساوی دور می زند . نيروی مرکز گرای اين گلوله :  ( ۸۲  ر )

     ۱)در کل مسير مقدار ثابتی است.

  √ ۲)در پايين ترين نقطه مسير بيشينه است.

     ۳)در بالاترين نقطه مسير بيشينه است.

     ۴)در هر نقطه برابر با کشش نخ در آن نقطه است

۸-جسمی به جرم 2 kg  روی سطح شيبداری که با افق زاويه ۳۰ درجه می سازد آزادانه با سرعت ثابت رو به پايين می لغزد . نيرويی که از طرف سطح بر جسم وارد می شود چند نيوتن است ؟ (۸۳  ت )

    ۱)۱۰                    √  ۲)۱۰Γ۳

    ۳)۲۰                        ۴)۲۰Γ۳

۹-جرم گلوله A دو برابر جرم گلوله B است . و هر دو روی يک مسير دايره ای با سرعت ثابت می چرخند. شتاب مرکز گرای گلوله A چند برابر شتاب مرکزگرای گلوله B است؟

 (۸۳  ر )

 √ ۱)۱               ۲)۲             ۳)۳               ۴)۴

۱۰-سه نيروی ۸ و ۶ و ۱۲ نيوتن با هم به جسمی به جرم  4kg  اعمال شده و جسم ساکن است. هر گاه نيروی  6N حذف شود جسم با چه شتابی در SI حرکت می کند ؟ (۸۴  ر  )

  ۱)۱             √ ۲)۱/۵              ۳)۲/۵            ۴)۵

۱۱-جسمی به جرم ۸ kg  روی سطح افقی با اعمال نيروی افقی ۶۰ N با سرعت ثابت حرکت می کند. نيرويی که سطح بر جسم وارد می کند چند نيوتن است؟  ( ۸۴  ر )

   ۱)۶۰                ۲)۸۰              √ ۳)۱۰۰                ۴)۱۴۰

۱۲- فنری با ثابت ۵۰ نيوتن بر متر را به وزنه ای به جرم ۵ کيلوگرم بسته ايم و آن را با سرعت ثابت روی يک سطح افقی می کشيم . اگر فنر در حالت افقی بوده و ۱۰ سانتيمتر افزايش طول پيدا کرده باشد . ضريب اصطکاک جنبشی بين جسم و سطح چقدر است ؟ ( ۸۵ ت )

 √ ۱) ۱/.          ۲)۲/.             ۳)۳/.              ۴)۴/.   

۱۳- فنری روی سطح افقی با نيروی کشسانی ۲۰ نيوتن کشيده شده و به حالت تعادل قرار دارد . اگر انرژی کشسانی ذخيره شده در فنر در اين حالت ۲ ژول باشد . ضريب ثابت فنر چند N/m است ؟ ( ۸۵ ت )

   ۱) ۵۰            ۲) ۱۰۰          ۳) ۲۰۰              ۴) ۴۰۰

۱۴- به جسمی به جرم ۵/. کيلوگرم نيروی  F=i-j/2 وارد می شود. اگر سرعت جسم در مبدا زمان v=2i+j در SI باشد . سرعت در لحظه t=2 ثانيه چند متر بر ثانيه است ؟ ( ۸۵ ر )

   ۱) ۶                         ۲)Γ۱۷  (راديکال هفده)            

   ۳)۸                         √ ۴)Γ۳۷ 

سوالات کنکور سينماتيک

 

۱- متحرکی با شتاب ثابت بر مسيری مستقيم در حرکت است. اگر سرعت اين متحرک در مدت ۱۵ دقيقه از ۶۰ کيلومتر بر ساعت به ۱۴۰ کيلومتر بر ساعت برسد . متحرک در اين مدت چند کيلومتر  پيموده است        (۷۸ ت )

۱)۱۵           √ ۲)۲۵            ۳ )۳۵              ۴)۵۰

۲-از بالای برجی به ارتفاع h گلوله ای بدون سرعت اوليه رها می شود.در همان لحظه گلوله ديگری با سرعت اوليه ۲۰ متر بر ثانيه از زمين در همان راستا ی قائم که گلوله اولی سقوط می کند به طرف بالا پرتاب می شود . اگر دو گلوله پس از ۲۵/۱ ثانيه از مقابل يکديگر عبور کنند h چند متر است؟   (۷۸ ت )

۱)۱۲/۵             √ ۲)۲۵             ۳)۵۰            ۴)۷۵

۳- دوچرخه سواری فاصله ۹۰ کيلومتری مستقيم بين دو شهر را در مدت ۵/۴ ساعت می پيمايد. وی با سرعت ثابت ۲۴ کيلومتر بر ساعت رکاب می زند اما برای رفع خستگی توقف هايی هم دارد . مدت توقف او چند دقيقه است؟  ( ۷۸ ر)

۱) ۸۰               √۲)۴۵               ۳)۳۰               ۴)۱۵

۴- در يک حرکت با شتاب ثابت و بدون سرعت اوليه بر مسيری مستقيم.....( ۷۹ر)

     ۱)سرعت متحرک ثابت است

     ۲)شتاب حرکت با زمان زياد می شود

     ۳)مسافت طی شده با زمان متناسب است

     √۴)مسافت طی شده با مجذور زمان متناسب است

۵-جسمی با سرعت ثابت در حرکت است. اگر اين جسم در لحظه ۴=t ثانيه در فاصله ۲۲+متری مبدا مکان و ۲ ثانيه بعددر فاصله ۳۴ + متری آن مبدا باشد سرعت جسم چند متر بر ثانيه است؟  (۷۹ ت )

۱)۱/۲              ۲)۴               ۳)۵/۶             √۴)۶

۶-گلوله A را در شرائط خلا از ارتفاع h بدون سرعت اوليه رها می کنيم . سه ثانيه بعد گلوله B را از ارتفاع ۴/h بدون سرعت اوليه رها می کنيم. سرعت گلوله Aدر لحظه رسيدن به زمين چند برابر سرعت گلوله B است؟  ( ۷۹ ت  )

۱)۱                ۲)۲/۳              √۳)۲              ۴)۹/۴

۷-معادله حرکت متحرکی در SI بصورت x=t²+t است. کدام گزينه زير برای

نوع حرکت جسم درست است؟(۷۹ ت)

     ۱)معادله الزاما از نظر ابعاد غلط است.

     ۲)حرکت نه يکنواخت و نه با شتاب ثابت است.

     ۳)شتاب حرکت وسرعت اوليه به ترتيب در SI و،  ۵/۰ و ۱  است.

     √۴)شتاب حرکت و سرعت اوليه درSI به ترتيب ۲  و  ۱  است.

۸-گلوله ای از ارتفاع h با سرعت اوليه ۱۰ متر بر ثانيه در راستای قائم به بالا پرتاب می شود . اين گلوله ۵ ثانيه پس از پرتاب به سطح زمين می رسد. ارتفاعh چند متر است؟

 (۸۰ ت)

  ۱)۶۵                ۲)۷۰                 √۳)۷۵               ۴)۸۰

۹-متحرکی با سرعت اوليه ۴ متر بر ثانيه و با شتاب ثابت ۲متر بر مجذور ثانيه در يک مسير مستقيم ۱۲ متر جابجا می شود . سرعت متوسط در اين جابجايی چند متر بر ثانيه است؟

 (۸۰ ر )

  √۱)۶                     ۲)۸                    ۳)۱۰                ۴)۱۲

۱۰-متحرکی در يک مسير مستقيم حرکت می کند. اين متحرک دارای ۶=.V و۴=a در SIاست. سرعت متوسط متحرک در دو ثانيه اول چند متر بر ثانيه است؟ (۸۱ ت)

  ۱)۸                   √۲)۱۰                  ۳)۱۲                  ۴)۱۴

۱۱- جسمی را در شرايط خلا از يک بلندی رها می کنيم . بطوری که با سرعت ۳۰ متر بر ثانيه به زمين بر خورد می کند. ارتفاع بلندی چند متر است؟ (۸۱ ت )

  √۱)۴۵                  ۲)۳۰                   ۳)۴/۵                  ۴)۳

۱۲-معادله مکان متحرکی در SI بصورتx=-t²+4t+20 است . حرکت آن از

 t=0 تا t=8 ثانيه چگونه است؟  (۸۱ت)

     √۱)ابتدا کند و سپس تند شونده

     ۲)ابتدا  تند و سپس کند شونده

     ۳)پيوسته تند شونده

     ۴)پيوسته کند شونده

۱۳-از ارتفاع ۵۰ متری سطح زمين گلوله ای را در شرايط خلا با سرعت اوليه ۱۵ متر بر ثانيه به سمت پايين پرتاب می کنيم . سرعت گلو له در لحظه بر خورد به زمين چند متر بر ثانيه است؟(۸۱ ر )

  ۱)۳۰                √۲)۳۵                 ۳)۴۰                ۴)۴۵

۱۴-سرعت ذره ای درSI در t=0 برابرv₁=3i+2j و در t=2 s برابر v₂=9i-6j

است . بردار شتاب متوسط ذره در اين مدت کدام است ؟ (۸۱ ر)

     1)6i-8j

    √2)3i-4j

     3)8j-6i

     4)4j-3i

۱۵-دو گلوله از يک نقطه با سرعت اوليه برابر با اختلاف زمانی  ۱  ثانيه در راستای قائم رو به بالا پرتاب می شوند . فاصله نقطه ای که گلوله ها از کنار هم می گذرند تا بالاترين نقطه ای که گلوله ها به آنجا می رسند چند متر است؟ (۸۲ ر)

 √۱)۱/۲۵               ۲)۲/۵                ۳)۳/۷۵              ۴)۵ 

 ۱۶-سرعت اوليه گلوله ای را که در راستای قائم رو به بالا پرتاب می شود چند برابر کنيم تا ارتفاع اوج آن دو برابر شود؟(۸۲ ر )

  ۱)۲                   ۲)۴                  √۳)Γ۲               

   ۴)۲Γ۲

۱۷-معادله مکان متحرکی در SI بصورت  x=-5t²+6t+12 است. در مورد

جهت حرکت و نوع آن کدام مطلب صحيح است؟ (۸۳ ت )

      ۱)همواره در جهت محور و کند شونده

      √۲)ابتدا در جهت محور و کند شونده

      ۳)ابتدا خلاف جهت محور و کند شونده

      ۴)همواره در خلاف جهت محور و کند شونده

۱۸-بردارهای مکان ذره متحرک M در دو لحظه t₁=5 s و t₂=8 s  در SI به

ترتيب r₁=3i+6j و r₂=15i-3j  هستند. بزرگی سرعت متوسط ذره بين دو

لحظه مزبور چند متر بر ثانيه است؟ (۸۳ ت )

 ۱)۱۵            ۲)۳              √۳)۵             ۴)۸

۱۹-گلوله کوچکی از ارتفاع h بدون سرعت اوليه رها می شود و ۸۰ متر آخر سقوط را در مدت ۲ ثانيه می پيمايد. ارتفاع h  چند متر است؟ (۸۳ ت )

  √۱)۱۲۵              ۲)۱۵۰              ۳)۱۶۰             ۴)۲۵۰

۲۰-دریک مسيرمستقيم اتومبيلی باسرعت ۲۰m/s درحرکت است.از۳۶مترجلوتراتومبيل ديگری باشتاب ثابت۲۰m/s² ازحال سکون درهمان جهت به

راه می افتد.دراين حرکت اتومبيل هادو بار از هم سبقت می گيرند.فاصله زمانی اين دو سبقت چند ثانيه است؟(۸۳ ر )

    ۱)۲                 ۲)۱۰                √ ۳)۱۶              ۴)۱۸

۲۱-دو گلوله به فاصله زمانی يک ثانيه از نقطه ای به ارتفاع h درخلا رها می شوند . اگر بيشترين فاصله آنها ۴۵ متر شود. h  چند متر است؟ (۸۳ ر )

  ۱)۸۰           ۲)۱۱۰              √۳)۱۲۵            ۴)۱۴۵

۲۲-مکان متحرکی که در يک صفحه حرکت می کند در SI بصورت            r=(1/3t³+2/3)i+t²j است. در لحظه ای که اندازه شتاب متحرک ۲Γ۲

است. اندازه بردار مکان چند متر است؟ (۸۴ ت )

 ۱)۲                      √۲)Γ۲

 ۳)۸                      ۴)۴Γ۲ 

۲۳-گلوله ای در شرايط خلا بدون سرعت اوليه از ارتفاعی رها می شود و در ثانيه اول مسافتی به اندازه x₁ و در ثانيه دوم مسافت x₂ را طی می

کند.نسبت x₂/x₁ کدام است؟ (۸۴  ت )

  ۱)۲             √ ۲)۳              ۳)۴               ۴)Γ۲

۲۴-در جابجايی از مکان r₁=i+2j به مکان r₂=-3i+6j سرعت متوسط متحرک

 v=-i+j است . زمان اين جابجايی چند ثانيه است؟ (۸۴ ت )

  ۱)۲               ۲(۳              √۳)۴             ۴)۶

۲۵-معادله های حرکت در SI برای خودروی A در يک صفحه x_A=4t و y_A=bt

و برای خودروی Bدر همان صفحه x=at² و y_B=6 می باشد.اگر دو خودرو با

يکديگر برخورد کنند نسبت b/a کدام است؟ (۸۴  ر)

  ۱)۲/۳           √ ۲)۳/۲            ۳)۳/۴           ۴)۴/۳ 

 

۲۶- گلوله ای را در شرايط خلا با سرعت اوليه ۴۰ متر بر ثانيه در راستای قائم رو به بالا پرتاب می کنيم . سرعت گلوله در نيمه راه خود تا رسيدن به نقطه اوج چند متر بر ثانيه است ؟ ( ۸۵  ت )

   ۱) ۲۰                   √ ۲) ۲۰Γ۲

   ۳)۲۵                       ۴) ۱۰Γ۲

۲۷- معادله حرکت متحرکی در SI  بصورت   r = (t³+4t)i + 2t²j است . بردار شتاب متوسط در بازه زمانی صفر تا ۲ ثانيه کدام است ؟ ( ۸۵ ت )

  ۱) 3i+2j

  2) 12i+8j

√ 3) 6i+4j

  4) 4i+2j

۲۸- ذره ای  در SI روی خط y = 3x+1   با سرعت ثابت Γ۱۰ متر بر ثانيه در حركت است . بردار سرعت آن كدام است ؟ ( ۸۵ ر )

 √ ۱) v = i+3j

    2) v = 2i+5j

    3) v = 3i+j

    4) v = 5i+2j

۲۹- شخصی از ارتفاع ۱۷ متری زمين روی بالشی به ضخامت ۲ متر سقوط آزاد می کند و مقاومت هوا ناچيز است . اگر در اين بر خورد حد اقل ضخامت بالش به ۵/. متر برسد . اندازه شتاب شخص بعد از رسيدن به بالش تا انتهای مسير رو به پايين چند g است ؟ ( ۸۵ ر )

  ۱)۴           ۲)۶              ۳)۸            √ ۴)۱۰

خازنها

                 چند تست برای خازنها

 

1-ظرفيت يك خازن عبارت است از:                                   

مقدار بار الكتريكي كه مي توان در خازن ذخيره نمود              2)نسبت بين بار الكتريكي خازن واختلاف پتانسيل دو سر آن

3)مقدار انرژي الكتريكي كه مي توان در خازن ذخيره نمود          4)حد اكثر اختلاف پتناسيلي كه خازن مي تواند تحمل كند

2-خازني به ظرقيت يك ميكرو فا راد را با اختلاف پتانسيل 200ولت پر كرده ايم چند ژول انرژي در اين خازن ذخيره شده است؟

1)     2*10⁴                        2)  2*10^-2                           3)  100                            4)  10^-4

3-دو خازن سطح مشابه را كه بين صفحات آنها خلا است بطور متوالي به هم متصل كرده ايم هرگاه فضاي بين صفحات يكي از دو خازن را با ماده عايقي كه ثابت دي الكتريك آن 4 است پر كنيد ظرفيت معادل اين مجموعه چند برابر مي شود؟  

1)2 برابر             2)⁵/8  برابر                   3)    ^8/5   برابر                 4)4 برابر

4-دو صفحه خازني را كه بيك باطري متصل است از يكديگر دور مي كنيم كدام كيفيت اتفاق ميافتد ؟

1)بار الكتريكي خازن بيشترمي شود                        2)بار الكتريكي خازن ثابت مي ماند

 3)بار الكتريكي خازن بيشتر مي شود                       4)ظرفيت خازن بيشتر ميشود

5-دو خازن 4و6 ميكرو فارادي را بطور موازي بهم بسته و بين دوسر آنها اختلاف پتانسيل 100 ولت برقرار مي كنيم انرژي ذخيره شده در مجموعه خازنها چند ژول است؟     

  1)0/05        2)5/0             3)24/0             4)  0/024                      

6-اگر بدون اين كه بار الكتريكي يك خازن تغيير كند دو صفحه آن را از هم دور كنيم ظرفيت و انرژي آن چگونه تغيير مي يابد؟

1)هر دو افزايش مي يابد                                             2)هر دو كاهش مي يابد     

3)ظرفيت كاهش و انرژي افزايش مي يابد                 4)ظرفيت افزايش و انرژي كاهش مي يابد

7-خازن مسطحي را كه دي الكتريك ان هوا است با اختلاف پتانسيل vبار دار كرده وآن را از موله جدا ساخته ايم اگر فاصله دو صفحه خازن را نصف كنيم اختلاف پتانسيل دو سر ان چند vميشود؟                               

1)4                          2)2                           3)1                            4)2/1

8-دو صفحه خازني را كه دي الكتريك آن يكاست به دو قطب باتري متصل ساخته تا خازن پر شود اگر بدون جدا ساختن خازن از باتري ورقه ميكا را از بين دو صفحه خارج نماييم ظرفيت و ا نرژي ان به ترتيب چگونه تغيير

1)هر دو افزايش مي يابد                                                             2)هر دو كاهش مي يابد    

  3)ظرفيت افزايش و انرژي كاهش مي يابد                                 4)ظرفيت كاهش و انرژي افزايش مي يابد

9-خازني به ظرفيت   3 میکرو فاراد  را با خازن ديگري به ظرفيت  مجهول طوري مي بنديم كه ظرفيت معادل مجموعه آنها دو ميكرو فاراد شود ظرفیت خازن مجهول چند ميكرو فاراد است و ان را چگونه به خازن اول بسته ايم ؟          

1)1و متوالي             2) 1 وموازي            3)6و متوالي               4) 6 وموازي

10-  10 خازن متشابه كه ظرفيت هر كدام cاست داريم براي به دست اوردن كوچكترين ظرفيت ممكن اين خازنها را چگونه بايد به يكديگر وصل كنيم؟  

 1 )در دو رديف پنچ تايي                                   2)در پنچ رديف دو تايي         

    3)بطور متوالي                                                 4)بطور متوازي  

11-خازن مسطحي را كه عايق ان هوا است بار دار كرده از مولد جدا مي سازيم اگر فاصله بين صفحات آن را دو برابر كنيم انرژي ذخيره شده در آن نسبت به حالت اول چگونه تغيير مي يابد ؟

  1)تغيير نمي كند  2)چهار برابر ميشود    3)نصف مي شود    4)دو برابر مي شود

12- دو صفحه خازني را كه فاصله بين آنها قابل تنظيم است به دو قطب يك باتري متصل كرده ايم اگر بدن جدا كردن خازن از باتري فاصله دو صفحه را نصف كنيم ظرفيت وبار الكتريكي خازن به ترتيب چند برابر مي شود؟

1)   0/5 , 0/5                 2)   0/5    , 2              3)   0/5 ,2                  4)2و2                        

13-دو خازن با ظرفيت هاي برابر يك بار بطور متوالي و بار ديگر بطور موازي بهم بسته و به اختلاف پتانسيل معيني وصل مي كنيم نسبت انرژي ذخيره شده در حالت اول به انرژي ذخيره شده در حالت دوم كدام است؟

1)    0/25             2) 0/5                       3)2                4)4                                                     

14-خازن پر شده اي را از منبع تغذيه جدا مي كنيم اگر فاصله صفحات آن را زياد كنيم كدام كميت افزايش مي يابد؟

1)بار الكتريكي       2)ظرفيت             3)شدت ميدان الكتريكي ميان صفحات          4)اختلاف پتانسيل دو صفحه

15-در مدار مقابل q1,q2به ترتيب بار ذخيره شده از خازنهاي c1,c2برحسب ميكرو كولن برابرند با:

1)q1=0,q2=1000                   2)q1=160,q2=200

3)q1=160,q2                      4)q1=q2=0

15-صفحات خازن پر شده اي را از مولد جدا كرده بدون آنكه به هم متصل شوند آنها را به هم نزديك مي كنيم اختلاف پتانسيل دو صفحه وانرژي خازن به ترتيب چه تغييري مي كند؟

1)كم,كم          2)زياد ,زياد               3)زياد ,كم               4)كم,زياد

16-ظرفيت يك خازن    

1)با بار الكتريكي خازن متناسب است         2 )با مساحت صفحات كه مقابل هم قرار دارندمتناسب است   

3)با بار الكتريكي نسبت مستقيم و اختلاف پتانسيل نسبت عكس دارد 4 با اختلاف پتانسيل دو سر خازن نسبت عكس دارد

17-اگر بار الكتريكي دو صفحه خازن ثابت نگه داشته شود ولي فاصله بين دو صفحه n))برابر شود كدام مطلب زير صحيح نيست؟

1)ظرفيت خازن       برابر شود        2)اختلاف پتانسيل دو صفحه خازن nبرابر ميشود         

3)انرژي ذخيره شده در خازن      برابر مي شود         4)انرژي ذخيره شده در خازنnبرابر ميشود

18-اگر دو صفحه موازي نزديك به هم يكي داراي بار مثبت و ديگري داراي بار منغي به همان مقدار باشد شدت ميدان الكتريكي بين دو صفحه و دور از لبه هاي آن چگونه است؟

1)نزديك به صفحه منفي بيشتر است               2)در وسط دو صفحه بيشترين مقدار است     

 3)در تمام نقاط يك سان است                      4)در نزديك صفحه مثبت بيشتر است

19-ظرفيت يك خازن الكتريكي به كدام عامل بستگي دارد؟

1)اختلاف پتانسيل ميان دو جوشن                             2)مشخصات ساختماني خازن    

  3)بار الكتريكي روي هر يك از دو جوشن                 4)مشخصات مدار خازن

20-دو صفحه خازني به ظرفيت 2ميكرو فاراد بدو قطب مولد جريان مستقيم 120 ولت متصل است اختلاف پتانسيل بين دو صفحه و بار الكتريكي روي هر صفحه بترتيب تقريبا برابر است با:

1)60 ولت و60 ميكرو كولن                        2)60 ولت و 240ميكرو كولن

3)120 ولت و 120 ميكرو كولن                       4)120 ولت و 240 ميكرو كولن

21-در وسط دو خازن پر شده اي كه ميدان الكتريكي آن يكنواخت فرض مي شود الكتروني در خلا رها مي شود اين الكترون چگونه حركت مي كند

1)با سرعت ثابت در جهت ميدان الكتريكي             2)با سرعت ثابت در خلاف جهت ميدان الكتريكي

3)با شتاب ثابت در خلاف جهت ميدان الكتريكي              4)با شتاب ثابت در جهت ميدان الكتريكي

 

22-ظرفيت خازن عبارت است از:

1)مقدار بار الكتريكي كه مي توان در خازن ذخيره كرد        2)مقدار انرژي الكتريكي كه مي توان در خازن ذخيره كرد

3)حداكثر اختلاف پتانسيل كه خازن مي تواند تحمل كند      4)نسبت بين بار الكتريكي خازن و اختلافپتانسيل دوسر ان

23-در وسط دو خازن پر شده اي كه ميدان الكتريكي ان يكنواخت فرض مي شود الكتروني در خلا رها مي شود اين الكترون چگونه حركت مي كند؟

1)با سرعت ثابت در جهت ميدان                    2)با سرعت ثابت در خلاف جهت ميدان

3)باشتاب ثابت در خلاف جهت ميدان               4)با شتاب ثابت در جهت ميدان

24-خازن مسطحي كه فضاي بين دو جوشن انرا هوا پر كرده است در نظر مي گيريم براي ان كه ظرفيت خازن را بيشتر كنيم فضاي بين دو جوشن آنها :

1)از هوا خالي مي كنيم                            2)با ماده اي كه عايق خيلي خوب باشد پر مي كنيم

3)با ماده اي كه قابليت هدايت الكتريكي آنزياد باشد پر ميكنيم                     4)با محلولي از جنس الكتروليت پر مي كنيم

25-سه خازن به ظرفيت هاي 4و5و6ميكرو فاراد و يك منبع به اختلاف پتانيسل 100 ولت در اختيار داريم با اتصال مناسب خازنها بيشترين انرژي ذخيره شده چند ميلي ژول است؟

1)6/16                     2)18               3)75           4)100

26-كولن بر ولت معادل است با:

1)اهم                 2)ژول            3)فاراد              4)وات

26-خازني به ظرفيت 4 ميكرو فاراد را با اختلاف پتانسيل 100ولت پر كرده ايم چند ژول انرژي در خازن ذخيره ميشود؟

1)                     2)                      3)                             4)            

27-دو خازن 4و6 ميكرو فارادي را بطور موازي بهم بسته و بين آنها در دو سر مجموعه اختلاف پتانسيل 100 ولت برقرار مي كنيم انرژي ذخيره شده در مجموعه خازن ها چند ژول است؟

1)5/0             2)24/0                 3)024/0          4)

             

انرژی خورشیدی

مقدمه

چگونه می‌توانیم از گرمای خورشید برای تولید انرژی استفاده کنیم. آیا از نور خورشید نیز می‌توان انرژی بدست آورد. برای اینکار از باتری خورشیدی استفاده می‌شود که نور خورشید را می‌گیرد و برق تولید می‌کند. باتریهای خورشیدی از ماده‌ای بنام سیلیسیوم ساخته می‌شود. هر باتری خورشیدی برق بسیار ناچیزی تولید می‌کند. برای همین معمولا باید از تعداد زیادی باتری کنار هم استفاده شود تا مقدار برقی که بدست می‌آید، مفید و مناسب باشد.
این باتریهای خورشیدی براحتی تعمیر می‌شوند و نگهداری آنها ساده است و محیط را نیز آلوده نمی‌کنند. با استفاده از باتریهای خورشیدی می‌توان دستگاههایی چون تلویزیون ، تلفن و پمپ آب را بکار انداخت. در جاهایی که روزهای طولانی و آفتاب درخشان دارند، حتی می‌توان تمام برق مورد نیاز را از باتریهای خورشیدی گرفت. باتریهای خورشیدی خیلی سبک هستند و به راحتی می‌توان آنها را به دهکده‌های دور افتاده برد. مردمی که همیشه در حرکت هستند نیز می‌توانند این باتریها را همراه داشته باشند و هر کجا که می‌روند از برق آنها استفاده کنند. مثلا گروههای پزشکی که برای درمان مردم به صحراها و جاهای دور افتاده می‌روند، باتریهای خورشیدی را برای روشن نگه داشتن یخچالهایشان بکار می‌گیرند تا داروها سالم و خنک بمانند.
با ساختن نیروگاههای خورشیدی بزرگ می‌توان مقدار زیادی برق تولید کرد. البته این نیروگاهها در جاهایی مفید هستند که روزهای طولانی و آفتابی دارند. نیروگاه خورشیدی محیط را آلوده نمی‌کند، چون انرژی لازم را از خورشید می‌گیرد و نیازی به سوزاندن سوختهای فسیلی ندارد. با استفاده از یک نیروگاه خورشیدی بزرگ ، برق مورد نیاز تمام خانه های یک شهر کوچک تولید می‌شود.

 

نیروی خورشیدی – برای امروز و همیشه

در نیروگاه خورشیدی ، با استفاده از نیروی بخار ،‌ برق تولید می‌شود. تعداد زیادی آینه را بکار می‌گیرند تا نور خورشید را بر روی یک دیگ بخار بتابانند که در لوله‌های درون آن مایعی مثل روغن جریان دارد. روغن حرارت خورشید را می‌گیرد و آنقدر گرم می‌شود که می‌تواند آب دیگ را به بخار تبدیل کند. بخار توربین را به چرخش در می‌آورد. توربین هم ژنراتور را می‌چرخاند و برق تولید می‌شود.
سولاروان نام نیروگاه خورشیدی بزرگی است که در کالیفرنیای آمریکا ساخته شده است. این نیروگاه برج بسیار بلندی دارد. در بالای برج یک دیگ بخار قرار گرفته است. تعداد زیادی آینه اطراف برج روی زمین چیده شده‌اند و نور خورشید را بر دیگ می‌تابانند. به این ترتیب ، آب دیگ به بخار تبدیل می‌شود و بخار هم برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روی دیوار یک ساختمان بزرگ 10 طبقه تعداد زیادی آینه قرار داده‌اند که یک آینه بشقابی بزرگ بوجود آمده است. این آینه انرژی خورشید را از منطقه‌ای وسیع جمع آوری می‌کند و بر برجی می‌تاباند که کوره دورن آن قرار دارد. آینه‌هایی که روی تپه مقابل قرار گرفته‌اند، خورشید را دنبال می‌کنند و پرتوهایی آن را بر آینه بشقابی بزرگ می‌تابانند. جالب است بدانید که تعداد این آینه‌ها حدود 11000 عدد است. نیروی خورشید وقتی مفیدتر خواهد بود که بتوانیم آن را ذخیره کنیم. استخر خورشیدی می‌تواند گرمای خورشید را تا ساعتها پس از غروب آن ذخیره و نگهداری کند. این استخر سرپوشیده پوشش سیاه رنگی دارد که گرمای خورشید را می‌گیرد. آب استخر دارای نمک است که مقدار آن در عمق استخر بیشتر می‌شود.
لایه‌های بالایی آب نمک کمتری دارند از خروج گرمای لایه پایینی که گرم و داغ شده است جلوگیری می‌کنند. ساختن این استخرها و استفاده از آنها ساده است. راههای زیادی برای استفاده از انرژی و نیروی خورشید وجود

دارد. نیروی خورشید پاکیزه است و می‌توانیم انرژی مورد نیازمان را از آن بگیریم. ذغال سنگ ، نفت و گاز هوا را آلوده می‌کنند و سرانجام یک روز تمام می‌شوند.اما خورشید به درخشش خود ادامه می‌دهد و نیروی آن همیشگی و ماندنی است.

واژه نامه

باتری خورشیدی

وسیله یا دستگاهی است که نور خورشید را مستقیما به الکتریسیته یا برق تبدیل می کند. ماهواره‌هایی که به فضا فرستاده می‌شوند، انرژی مورد نیازشان را از تعداد زیادی از همین باتریها می‌گیرند. بعضی ماشین حساب‌ها با باتری خورشیدی هم کار می‌کنند. در نقاط دور افتاده که برق ندارند، با استفاده باتری خورشیدی می‌توان دستگاههایی مثل تلویزیون یا یخچال را بکار انداخت و امروزه دانشمندان ماشینها و حتی هواپیماهایی ساخته‌اند که نیروی خود را از باتری خورشیدی می‌گیرند.

توربین

دستگاهی که شبیه چرخ آب است و وقتی آب یا بخار با فشار به پره‌های آن برخورد می‌کند، به چرخش در می‌آید. این دستگاه انرژی جنبشی آب را می‌گیرد و به حرکت چرخشی تبدیل می‌کند.

ژنراتور

دستگاهی است که انرژی مکانیکی (حرکت چرخشی) را می‌گیرد و به انرژی الکتریکی یا برق تبدیل می‌کند. معمولا ‌این حرکت چرخشی از یک توربین به ژنراتور منتقل می‌شود.

سوخت فسیلی

فسیل کلمه‌ای خارجی (لاتین) و به معنی چیزی است که از زمین بیرون آورده می‌شود. غال سنگ ، نفت و گاز را سوخت فسیلی نامیده‌اند، چون از دل زمین بیرون آورده می‌شوند. سوختهای فسیلی در طول میلیونها سال بوجود آمده‌اند. جانوران و گیاهان ، پس از مرگ ، در زیر لایه‌های سنگ و خاک قرار گرفته‌اند و سالهای زیادی زیر فشار مانده‌اند تا به این سوختها تبدیل شده‌اند. بنابراین ، اگر سوختها به همین ترتیب مصرف شوند، سرانجام روزی تمام خواهند شد و در این مدت ، ذخیره جدیدی جای آن را پر نخواهد کرد.

 

عایق

ماده‌ای که از عبور گرما یا الکتریسیته جلوگیری می‌کند. عایقهای خوب گرمایی عبارتند از چوب پنبه و پشم شیشه. لاستیک ، پلاستیک و شیشه هم عایقهای خوبی برای الکتریسیته هستند. هوا هم تا حدودی عایق گرماست و به همین دلیل در بعضی از ساختمانها پنجره‌ها را دو لایه یا دو جداره می‌سازند تا هوای بین آنها از ورود و خروج گرما جلوگیری کند. عایقهای گرمایی معمولا جلوی ورود و خروج صدا را هم می‌گیرند.

کوره آفتابی

کوره آفتابی با استفاده از انرژی خورشید گرم می شود (در کوره‌های دیگر ، نوعی سوخت را می‌سوزاند تا گرمایش به کوره منتقل شود.) معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه ، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری و پرقدرت می‌کنند و مجموعه آنها را بر روی کوره می‌تابانند تا دمایش خیلی بالا رود. ذره بین وسیله‌ای است که همین کار را انجام می‌دهد. شاید دیده باشید که وقتی ذره بین را مقابل خورشید می‌گیریم و مجموعه پرتوهای آنرا به صورت یک نقطه مثلا روی پوست یا کاغذ می‌تابیم، آن قدر حرارت ایجاد می‌شود که پوست می‌سوزد و یا کاغذ آتش می‌گیرد.

نیروگاه خورشیدی

نیروگاه مخصوصی که برای تولید برق از انرژی گرمایی خورشید استفاده می کند. از این انرژی برای گرم کردن یک کوره آفتابی استفاده می‌شود که بخار لازم را تولید می‌کند. از این مرحله به بعد ، کار همانند نیروگاههای دیگر انجام می‌شود: بخار ، توربینها را می‌چرخاند و توربین هم ژنراتورها را بکار می‌اندازد تا برق تولید شود.

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

برای تبدیل حرارتی می‌توان یا از جمع کننده‌های تخت و یا از آینه‌های متمرکز کننده استفاده کرد. از نظر ترمودینامیکی از جمع کننده‌های تخت ، دمای نسبتا کمتری گرفته می‌شود در صورتی که با آینه‌های سهموی دمای بالاتر و حتی در بعضی شرایط دمای بیشتر از تحمل مواد مورد استفاده بدست می‌آید. روش تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی یا تبدیل انرژی حرارتی به ترموالکتریکی توسط ماشین حرارتی خورشیدی که به مولد الکتریکی ترمو - یونی جفت شده ، انجام می‌پذیرید (هنوز در مرحله آزمایش است). با جریان هوای گرم که توسط انرژی خورشیدی تولید می‌شود، می‌توان یک دستگاه ماشین بادی را بکار انداخت، ولی هنوز مثال عملی در این مورد وجود ندارد.
مولدهای ترموالکتریکی خورشیدی

یک مدار بسته متشکل از دو فلز هادی مختلف که توسط جوش به هم متصل می‌شود، می‌تواند محل یک جریان پیوسته‌ای است، به شرط آنکه بین دو محل اتصال جوش ، اختلاف دما وجود داشته باشد. با استفاده از مواد نیم رسانا می‌توان بازده تبدیل قابل ملاحظه‌ای بدست آورد. یک مولد ترموالکتریکی از تعدادی کوپلها (جفتها) تشکیل شده که هر کدام از آنها از دو عنصر حرارتی تشکیل یافته است: یکی از نوع P و دیگری نوع N توسط پل فلزی که با منبع گرم در تماس است، به هم مربوطند. انتهای دیگر هر دو به یک مقاومت بسته شده و در دمای منبع سرد نگهداری می‌شوند.

منبع گرمای مورد استفاده می‌تواند یک شعله یا انرژی حرارتی یک سیال باشد که به انرژی خورشیدی نیز اندیشیده‌اند. در این مورد می‌توان از یک جمع کننده تخت را که شامل یک یا چند صفحه شیشه‌ای جهت جلوگیری از اتلافهای حرارتی تهیه می‌شود، و یا یک آینه متمرکز کننده را نیز مورد استفاده قرار داد. بهتر است دمای منبع سرد نزدیک به دمای محیط باشد، یا حداقل از آن خیلی دور نباشد؛ مثلا از جریان آب استفاده کرد و برای تأسیسات بزرگ آب گرم بدست آمده برای مصارف خانگی پیشنهاد شده است.
توان ترموالکتریکی یک ترموکوپل با رابطه زیر معین می‌شود:

(e = E/(T₂ - T₁

که E نیروی الکتروموتوری ترموکوپل در مدار باز بر حسب ولت ، T₁ و T₂دماهای منبعهای سرد و گرم بر حسب درجه مطلق هستند. اگر n ترموکوپل با همان منبعهای گرم و سرد باشند، نیروی الکتروموتوری دستگاه مساوی با (ne(T₂ - T₁ است.

 

 

 

ترموکوپلهای تجارتی

ترموکوپلهای تجارتی معمولا توان ترموالکتریکی ضعیف و حدود 63 میکرو ولت بر درجه سانتیگراد هستند، به شرط آنکه اختلاف دما از 180 درجه سانتیگراد بیشتر نباشد. ترموکوپلی با یک آلیاژ مثبت متشکل از 35 درصد روی و 65 درصد آلومینیوم (شامل 2 درصد قلع ، 0.1 درصد نقره و 6 درصد بیسموت) و یک آلیاژ منفی 91 درصد بیسموت و 9 درصد آنتیموان توان ترموالکتریکی برای اختلاف دمای 80 درجه سانتیگراد به 280 میکرو ولت بر درجه سانتیگراد می‌رسد. متأسفانه به علت ذوب این آلیاژها در دمای 260 درجه سانتیگراد نمی‌توان آن را برای دماهای بالا بکار برد.
برای اصلاح بازده باید موادی با توان ترموالکتریکی بالا را بکار برد و لازم است موادی که مورد استفاده قرار می‌گیرند قابلیت هدایت گرمایی (K) ضعیف و مقاومت مخصوص (r) کمتری داشته باشند. تا به حال بازده 10 درصد با موادی که در اختیار دارند، برای دمای 500 درجه منبع گرم و 20 درجه منبع سرد بدست آمده است و با تکنیک خاصی بازده را به 12 درصد نیز بالا برده‌اند. اولین نمونه مولدهایی با جمع کننده تخت با یک یا دو صفحه شیشه‌ای و بدون متمرکز کردن تشعشع خورشیدی بوده است. بازده حاصل از این نوع تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی حدود 0.5 درصد با جمع کننده‌های تخت بوده است. ترموکوپلهایی با نیمه هادیها تهیه شده و توان ترموالکتریکی آنها بیشتر بوده است.

آزمون فیزیک 2

باسمه تعالی آزمون فیزیک 2            رشته ی ریاضی و تجربی             زمان امتحان: 90 دقیقه
1)الف ــ ارکان فیزیک را نام ببرید. ب ــ با رسم شکل نشان دهید که جمع برداری دو بردار دارای خاصیت   جابه جایی است ج)بردار برایند را تعریف کنید.	25/1
2)الف ــ شتاب لحظه ای را تعریف کنید. ب ــ شیب خط مماس بر نمودار سرعت زمان معرف چیست؟ 3)دو نفر که به فاصله ی 400 متر از هم قرار دارند یکی با سرعت 4متر برثانیه و دیگری با سرعت6متر برثانیه در یک لحظه روی خط راست به طرف هم حرکت می کنند تعیین کنید پس از چه مدت و در چه محلی به هم می رسند؟	75/0   1
4)الف ــ مفاهیم فیزیکی: لختی و نیوتن در SI را تعریف کنید. ب ــ محاسبه ی شتاب گرانش زمین با استفاده از قانون دوم و قانون گرانش نیوتن 5)شخصی جعبه ای به وزن 360نیوتن را با نیروی 40نیوتن که با افق      زاویه ی 30درجه می سازد روی سطح افق می کشد اگر ضریب اصطکاک جنبشی2/0 باشد اندازه ی نیروی عمود بر سطح و نیروی اصطکاک جنبشی را محاسبه کنید.	1     1
6) الف)انرژی پتانسیل الکتریکی را تعریف کنید.ب)در چه صورتی انرژی مکانیکی یک جسم پایسته است؟ج)در چه صورت کار انجام می شود؟ 7)یک دستگاه با بازده 50% جسمی به جرم 500 کیلو گرم را در مدت      20 ثانیه به ارتفاع 10 متری می برد توان ورودی و توان خروجی دستگاه را محاسبه کنید.	5/1     5/2
8)الف)اثر کشش سطحی را شرح دهید.  ب)اصل پاسکال را بیان کنید. 9)توضیح دهید: الف- چرا مایعات برعکس گازها تراکم ناپذیرند؟ ب- چرا سطح آزاد یک مایع معین در ظروف مرتبط در یک سطح تراز قرار دارند؟ 10)در یک لوله ی یو شکل به سطح مقطع 1 سانتیمتر مربع مقداری جیوه می ریزیم سپس در یکی از شاخه ها 2/27 سانتیمتر مربع آب می ریزیم پس از برقراری تعادل اختلاف سطح جیوه دردوشاخه ی لوله راحساب کنید.  rHg=13/6 g/cm^3- rH2O=1 g/cm^3	5/1 5/1   2
11)مفاهیم فیزیکی :تعادل گرمایی – چگالش- همرفتی در انتقال گرما- ضریب انبساط سطحی را تعریف کنید. 12)عوامل موثر در آهنگ شارش گرما در یک میله را نام ببرید. 13)قانون گازها را بیان کنید. 14)الف)علت ایجاد فشار گاز چیست؟ ب)علت ایجاد جریان های همرفتی در گازها و مایعات چیست؟ 15)دمای یک صفحه مستطیل شکل فلزی 5/2×4 متر مربع را از 10 به 410 درجه سلسیوس می رسانیم تعیین کنید که افزایش سطح آن چقدر است؟a=2´10^-5 16)اگر دمای کلوین گازی را نصف و فشارش را 4برابر کنیم حجم آن به چه نسبت تغییر می کند؟	2   1 5/0 5/0     1 1
باسمه تعالی آزمون فیزیک 2          رشته ی ریاضی و تجربی        زمان امتحان: 90 دقیقه
1)اندازه گیری را تعریف کنید و کمیت های اصلی را در SI نام ببرید		25/1
2)متحرکی از نقطه ی A(6,3)به نقطه ی B(10,6) می رود الف) با رسم شکل بردارهای مکان و بردار جابه جایی را رسم کنید. ب)اگر زمان جابه جایی متحرک 5ثانیه باشد سرعت متوسط آن را حساب کنید		75/1
3)جسمی روی سطح افقی قرار دارد و نیروی Fبر آن وارد می شود این نیرو باسطح افق چه زاویه ای بسازد تا الف- N=mg    ب- N  ج-N>mg 4)جسمی به جرم 40 کیلوگرم روی سطح افقی با نیروی افقی60نیوتن حرکت نمی کندالف- نیروی اصطکاک جسم با سطح را در این لحظه حساب کنید.  ب- در صورتی که نیروی افقی80 نیوتن بر آن وارد شود با کمترین ضربه ی افقی با شتاب 1 متر بر مجذور ثانیه به راه می افتد ضریب اصطکاک جنبشی سطح  را حساب کنید.		75/0   25/1
5)الف) انرژی پتانسیل گرانشی و پایستگی انرژی مکانیکی را شرح دهید. ب)چرا نیروی وزن یک جسم در جابه جایی افقی جسم کار انجام نمی دهد؟ 6)اتومبیلی به جرم یک تن از حال سکون روی سطح افقی به ضریب اصطکاک 2/0 به راه می افتد و پس از طی مسافت 100متر به سرعت 20متربرثانیه می رسد با استفاده از قضیه ی کار و انرژی نیروی موتور اتومبیل و توان متوسط اتومبیل در این جابه جایی چقدر است؟		5/1     5/2
7) آزمایشی طراحی کنید که نشان دهد هوا دارای فشار است. 8)یک قطره جوهر در آب بریزید مشاهده ی خود را بر اساس کدام ویژگی مایعات توجیه می کنید ؟اگر آب درون لیوان گرم باشد چه تفاوتی مشاهده می کنید؟ 9) چگالی یک جسم با شکل هندسی و همگن را چگونه مشخص می کنید.اگر جسم شکل غیر هندسی داشته باشد چگالی آن را چگونه اندازه گیری می کنید؟ 10)یک سکه به مساحت 5 سانتی متر مربع در عمق 2 متری آب به چگالی g/cm^3 1قرار داده ایم الف)فشار کل وارد بر سکه را حساب کنید ب)نیروی کل وارد بر سکه را حساب کنید ج)اگر سکه را در همان عمق بچرخانیم بزرگی نیروی وارد بر آن تغییر می کند؟چرا؟		1 1     1     2
11الف)تعبیر مولکولی دما را بنویسید ب)دو عامل مؤثر در تبخیر مایعات را بنویسید پ)ضریب انبساط طولی جامدات را تعریف کنید ت) چرا وقتی گاز درون یک سیلندر در حال تخلیه شدن است در سطح خارجی آن رطوبت ایجاد می شود ث)تفاوت تبخیر سطحی و تبخیر ناشی از جوشیدن مایعات در چیست؟ 12)100گرم یخ صفر درجه در گرماسنجی به جرم 420گرم و گرمای ویژه ی 0/1 j/g^°C در حال تعادل است گرم کنی را به مدت 420ثانیه در ظرف قرار می دهیم تا دمای مجموعه به80 درجه برسد توان گرم کن را حساب کنید Lf=336kj/kg        Lv=2250kj/kg            C=4/2 kj/kg^°C 13)مقداری گاز کامل به حجم 6 لیتر و فشار 5/1اتمسفر را از دمای -3^°C به 27^°C  می رسانیم اگر فشار گاز به 2 اتمسفر برسد حجمش چقدر خواهد شد؟		5/2       5/2       1
باسمه تعالی آزمون فیزیک 2               رشته ی ریاضی و تجربی           زمان امتحان: 90 دقیقه
1)توضیح دهید:الف) روش گالیله یعنی چه؟ ب)کمیت برداری چه تفاوتی با کمیت عددی دارد؟   ج)گزارش کار چیست؟			25/1
2)الف)شتاب متوسط را تعریف کنید. ب)شیب خط مماس بر نمودار مکان زمان معرف چیست؟ 3)جسمی از حال سکون و در شرایط خلأ از ارتفاع 500 متری رها می شود تعیین کنید:الف- سرعت آن در نیمه راه  ب- مسافت طی شده در 5 ثانیه دوم حرکت			75/0   1
4)الف)قانون سوم نیوتن را بیان کنید. ب)شخصی درون آسانسوری روی باسکول ایستاده است عددی را که باسکول هنگام حرکت آسانسور نشان می دهدN وزن ظاهری شخص گویند توضیح دهید در چه شرایطی وزن ظاهری مساوی یا بیش تر یا کمتر از وزن واقعی شخص خواهد بود؟ 5)جرم جسمی 4 برابر جرم جسم دیگر است اگر بر آن ها دو نیروی مساوی اثر کند نسبت شتاب جسم اول به شتاب جسم دوم چقدر است؟			25/1       75/0
6) الف)پایستگی انرژی مکانیکی را با ذکر مثالی بیان کنید. ب)مفاهیم فیزیکی توان و بازده یک دستگاه را تعریف کنید. 7)توان الکتریکی یک دستگاه برقی 1کیلووات است اگر در مدت یک دقیقه 48000ژول کار مفید انجام دهد بازده آن را حساب کنید.			5/2     5/1
8)مفاهیم فیزیکی:جامدبی شکل- چگالی وپاسکال واحدفشارراتعریف کنید 9) بالابر هیدرولیکی را با رسم شکل ساده و ذکر رابطه ی مربوطه شرح دهید و بنویسید بر اساس کدام اصل کار می کند؟ 10)در جایی که فشار هوا 102000پاسکال باشد ارتفاع ستون جیوه در فشارسنج چقدر است؟ اگر به جای جیوه آب باشد ارتفاع آب چقدر است؟ rHg=13/6 g/cm^3- rH2O=1 g/cm^3			5/1 5/1   2
11)مفاهیم فیزیکی:گرما- ظرفیت گرمایی-گرمای نهان ویژه تبخیر و رسانش گرما را تعریف کنید. 12)نقطه ی جوش و عوامل موثر بر آن را شرح دهید. 13)عوامل موثر در تغییر طول یک میله در اثر گرما را بنویسید. 14) چرا عرق کردن به خنک نگه داشتن بدن کمک می کند؟ 15)حداقل مقداربخارآب100^°C برای ذوب کامل20گرم یخ10^°C – چقدر است        C=4200j/kg^°C  آب C=2100j/kg^°C - Lf=340kj/kg-Lv=225000kj/kg-  یخ 16)دمای 30لیتر گاز هلیم مساوی27^°C می باشد اگر در فشار ثابت دمای آن را دو برابر کنیم تعیین کنید حجم آن چند لیتر می شود			2   75/0 75/0 5/0 25/1   75/0

 

بمبهاي الكترومغناطيسي

 

سلاح تازه اي كه ساخت آن بسيار ساده و تأثير آن كاملاً گسترده است ، نگراني هايي را براي دانشمندان و دولتمردان بوجود آورده است . به نوشته هفته نامه علمي نيوساينتيست اين سلاح مؤثر « بمب الكترو مغناطيسي » نام دارد كه اساس و عصاره آنها چيزي نيست جز يك پرتو شديد و آني از موجهاي راديويي يا مايكروويو كه قادر است همه مدارهاي الكتريكي را كه در سر راهش قرار گيرد ، نابود سازد . در دوراني كه بافت و ساخت تمامي جوامع تا حدود بسيار زيادي به دستاوردهاي علمي از نوع الكترونيكي وابسته است و همه امور از تجهيزات بيمارستانها تا شبكه هاي مخابراتي و از رايانه هاي بانكها و مؤسسات بزرگ مالي يا نظامي تا دستگاههاي نظارت و مراقبت ، نحوه كار ماشينها و ادوات صنعتي همگي متكي به ساختارهاي الكترونيك هستند ، كاربرد بمبهاي الكترو مغناطيس مي تواند سبب فلج شدن روند زندگي در مناطق بزرگ مسكوني شود . به اعتقاد برخي كارشناسان به نظر مي رسد كشورهاي پيشرفته پيشاپيش چنين سلاحي را تكميل كرده اند و حتي برخي بر اين باورند كه ناتو در جريان جنگ عليه صربستان از اين قبيل بمبها براي تخريب دستگاههاي رادار صربها بهره گرفته است . توجه به بمبهاي الكترو مغناطيس حدود نيم قرن قبل مطرح شد . متخصصان در آن هنگام به اين نكته توجه كردند كه اگر بمبي هسته اي منفجر شود ، امواج الكترومغناطيسي كه در اثر انفجار پديد مي آيد تمامي مدارهاي الكترونيك را نابود مي سازد . اما مسئله اين بود كه به چه ترتيب بتوان موج انفجار را ايجاد كرد بدون آنكه نياز به انجام يك انفجار هسته اي باشد ؟

دانشمندان مي دانستند كه كليد حل اين مسئله در ايجاد پالسهاي ( تپ هاي ) الكتريكي كه با عمر بسيار كوتاه و قدرت زياد نهفته است . اگر اينگونه پالسها به درون يك آنتن فرستنده تغذيه شوند ، امواج الكترومغناطيس قدرتمندي در فركانسهاي ( بسامد ) مختلف از آنتن بيرون مي آيند ، هر چه فركانس موج بالاتر باشد ، امكان تأثيرگذاري آن بر مدارهاي الكترونيك دستگاهها بيشتر خواهد شد . بزودي اين نكته روشن شد كه مناسب ترين امواج الكترومغناطيس براي ساخت بمبهاي الكترومغناطيس امواج با فركانس در حدود گيگا هرتز است . اين نوع امواج قادرند به درون انواع دستگاههاي الكترونيك نفوذ كنند و آنها را از كار بيندازند . براي توليد امواج با فركانس گيگاهرتز نياز به توليد پالسهاي الكترونيكي بود كه تنها 100 پيكو ثانيه تدوام پيدا كنند . يك شيوه توليد اين نوع پالسها استفاده از دستگاهي به نام « مولد ژنراتور ماركس » بود . اين دستگاه عمدتاً متشكل است از مجموعه بزرگي از خازنها كه يكي پس از ديگري تخليه مي شوند و نوعي جريان الكتريكي موجي شكل بوجود مي آورند . با گذراندن اين جريان از درون مجموعه اي از كليدهاي بسيار سريع مي توان پالسهايي با دوره زماني 300 پيكوثانيه توليد كرد . با عبور دادن اين پالسها از درون يك آنتن ، امواج الكترومغناطيسي بسيار قوي توليد مي شود . مولدهاي ماركس سنگين هستند اما مي توانند پشت سرهم روشن شوند تا يك سلسله پالسهاي قدرتمند را به صورت متوالي توليد كنند . اين نوع مولدها هم اكنون در قلب يك برنامه تحقيقاتي قرار دارند كه بوسيله نيروي هوايي آمريكا كانزاس در دست اجراست . هدف اين برنامه جاي دادن مولدهاي ماركس روي هواپيماهاي بدون خلبان يا در درون بمبها و موشكهاست تا از اين طريق نوعي « ميدان مين الكترومغناطيس » براي مقابله با دشمن ايجاد شود . اگر هواپيما يا موشك دشمن از درون اين ميدان مين الكترومغناطيس عبور كند ، بلافاصله نابود خواهد شد . اگر لازم باشد تنها يك انفجار عظيم به انجام رسد ، به دستگاهي نياز است كه بتواند يك پالس الكترونيكي بسيار قدرتمند را بوجود آورد ؛ اين كار را مي توان با استفاده از مواد منفجره متعارف نظير « تي . ان . تي » انجام داد . دستگاهي كه اين عمل را به انجام مي رساند ، « متراكم كننده شار » نام دارد . در اين دستگاه از انفجار اوليه يك ماده منفجره متعارف براي فشرده كردن يك جريان الكتريكي و ميدان الكترومغناطيسي توليد شده بوسيله آن استفاده مي شود. زماني كه اين جريان فشرده شد ، به درون يك آنتن فرستاده مي شود و يك موج الكترومغناطيس بسيار قدرتمند از آنتن بيرون مي آيد . نيوساينتيست مي افزايد : طرح تكميل دستگاههاي متراكم كننده شار از سوي نيروي هوايي آمريكا در ايالت نيو مكزيكو در دست تكميل است . از جمله طرحهايي كه براي كاربرد اين دستگاه در نظر گرفته شده ، جاي دادن آنها در بمبهايي است كه از هواپيما به پايين پرتاب مي شود و نصب آنها در موشكهاي هوا به هواست . امتياز بزرگ بمبهاي الكترومغناطيس در دو نكته است : نخست آنكه اين بمبها مستقيماً جان انسانها را به خطر نمي اندازد و تنها بر دستگاههاي الكترونيك اثر مي گذارد ؛ و نكته دوم آنكه ساخت آنها بسيار ساده است . بمبهاي الكترومغناطيس در صورتي مي توانند بالاترين خسارت را وارد آورند كه فركانس امواجشان با فركانس دستگاههايي كه به آنها وارد مي شوند يكسان باشد . بنابراين براي ايجاد مصونيت در دستگاههاي الكترونيكي كه در مراكز حساس كار مي كنند ، مي توان طراحي مدارها را به گونه اي انجام داد كه اولاً ميان بخشهاي مختلف ، سپرهاي محافظتي موجود باشد و ثانياً در ورودي اين قبيل دستگاهها بايد صافيها و سنجنده هايي را قرار داد كه بتواند علامتهاي مورد نياز و امواج حاصل از انفجار را تشخيص دهند و مانع ورود اين قبيل امواج شوند

 

سقوط آزاد

سقوط آزاد

 

حركت يك جسم در راستاي قائم ( عمود بر سطح زمين ) و در نزديكي زمين كه فقط تحت تأثير نيروي وزن جسم مي‌باشد را سقوط آزاد مي‌گوئيم.سقوط آزاد يكي از مثال‌هاي واقعي و متداول براي حركت با شتاب ثابت مي‌باشد. يعني سقوط آزاد حركت يك جسم در راستاي عمود بر زمين با شتاب ثابت است. شتاب جسم برابر شتاب گرانشي محل بوده كه آن را با علامت g نمايش مي‌دهيم. مقدار شتاب گرانشي حدود 8/9 متر بر مجذور ثانیه  مي‌باشد ولي براي سادگي و سريعتر حل كردن مسائل مقدار آن را برابر 10 متر بر مجذور ثانیه فرض مي‌كنيم.

حركت جسم در راستاي قائم مي‌تواند به دو صورت انجام شود، 1- حركت در امتداد قائم به سمت پائين . 2- حركت در امتداد قائم به سمت بالا

نكته 1) شتاب در سقوط آزاد را شتاب گرانش محل مي‌گوئيم و از مشخصات فيزيكي سياره‌اي كه سقوط در مجاور آن انجام مي‌شود مي‌باشد.

نكته 2) شتاب گرانشي محل به جرم جسم و جنس و شكل و حجم جسم بستگي ندارد.

نكته 3) بردار شتاب گرانشي همواره در راستاي قائم و به طرف پائين است و در تمام مدت حركت چه جسم به سمت بالا برود و چه جسم به سمت پائين بيايد اندازه و جهت آن ثابت است.

نکاتی در حل مسایل سقوط آزاد

همانطوريكه گفته شد سقوط آزاد يك مثال واقعي از حركت با شتاب ثابت روي خط راست است در اين حركت بايد از مقاومت هوا صرفنظر كنيم. بنابراين تمام معادلاتي كه در مورد حركت با شتاب ثابت گفته شده در اينجا نيز صادق هستند و در اين حركت مكان اوليه را با y و مكان در هر لحظه را با

 

 و شتاب حركت را با g نمايش مي‌دهيم. براي نوشتن معادلات سقوط آزاد قراردادهاي زير را پيشنهاد مي‌كنيم.

1- يك محور قائم كه جهت آن به سمت بالا است در نظر مي‌گيريم.

2- نقطه‌ي پرتاب جسم را مبدأ مختصات فرض مي‌كنيم. با اين فرض مكان اوليه جسم صفر مي‌شود.

3- مكان‌هاي جسم بالاي مبدأ مثبت و پائين مبدأ منفي است.

4- جابجايي متحرك هرگاه به سمت بالا باشد مثبت و هرگاه به سمت پائين باشد منفي مي‌شود.

5- سرعت اوليه و سرعت لحظه‌اي متحرك هرگاه به سمت بالا باشد مثبت و اگر به سمت پائين باشد منفي مي‌شود.

6- شتاب متحرك ثابت و همواره به سمت پائين است بنابراين شتاب متحرك همواره منفي است.

مفهوم شتاب گرانشي در سقوط آزاد :

با توجه به تعريف شتاب درحركت با شتاب ثابت كه برابر با تغييرات سرعت در واحد زمان و از طرفي در سقوط آزاد شتاب متحرك ثابت و برابر 10 به سمت پائين است مي‌توانيم نتايج زير را بيان كنيم :

1- هرگاه جسمي در حال حركت به طرف پائين سقوط نمايد در هر ثانيه به اندازه‌ي -10 به سرعتش افزوده مي‌شود. به عنوان مثال هرگاه جسمي از ارتفاع h رها شود سرعتش در ثانيه اول ، دوم‌، سوم و ..... به ترتيب برابر -10 و -20 و -30 مي‌شود.

2- هرگاه جسمي به سمت بالا در راستاي قائم پرتاب شود ، در هر ثانيه به اندازه‌ي 10 از سرعتش كاسته مي‌شود تا سرعتش به صفر برسد

نكته 4 : هرگاه جسمي از ارتفاع

 

 رها شود . چون سرعت اوليه‌اش صفر است. بنابراين جابجايي در ثانيه‌هاي اول و دوم و سوم و .... برابر است با : 5 و 15  و  25 و  .......

يعني هرگاه سرعت اوليه صفر باشد وجسم از ارتفاع

 

 رها شود در ثانيه‌ي اول 5 متر به سمت پائين مي‌آيد در ثانيه‌هاي دوم و سوم ، به اندازه‌ي 15 متر و 25 متر سقوط مي‌كند. و در هر ثانيه نسبت به ثانيه‌ي قبلي 10 متر بيشتر سقوط مي‌كند. يعني جابه‌جايي‌هاي متوالي در زمانهاي متوالي تشكيل تصاعد حسابي ( عددي ) با قدر نسبت 10 را مي‌دهند.

نكته : سرعت جسم تا هنگام رسيدن به نقطه‌ي اوج مثبت ( سرعت اوليه نيز مثبت است ) و در هنگام بازگشت به نقطه‌ي پرتاب منفي است.

نكته  : درهنگام بالا رفتن ، سرعت و شتاب در خلاف جهت يكديگرند و حركت جسم ، كند شونده و درهنگام پائين آمدن سرعت و شتاب هر دو منفي بوده و حركت تند شونده است.

نکته: سرعت جسم در هنگام بالا رفتن و پائين آمدن از يك نقطه هم اندازه‌ و قرينه مي‌باشد. كه علامت مثبت براي بالا رفتن و علامت منفي براي پائين آمدن است.

نکته: مدت زماني جابه‌جايي بين هر دو نقطه‌ي دلخواه هنگام بالا رفتن و هنگام پائين آمدن برابرند.

نكته  : چون شتاب در تمام لحظات چه ضمن بالا رفتن و چه ضمن پائين آمدن ثابت است اندازه‌ سرعت در هر نقطه در يك ارتفاع معين در هنگام بالا رفتن با اندازه‌ي سرعت در همان نقطه هنگام پائين آمدن مساوي است و همچنين سرعت در اين نقطه هنگام بالا رفتن و پائين آمدن قرينه هستند.

بررسي سقوط آزاد دو جسم نسبت به يكديگر:

 

با توجه به مفهوم شتاب نسبي ، هرگاه دو ذره در حال سقوط آزاد باشند چون شتاب هردو برابر و a=-g مي‌باشد بنابراين شتاب نسبي آنها صفر مي‌شود در اين موارد مي‌توان گفت تا زماني كه حركت در يك جهت است حركت آنها با سرعت ثابت است كه براي بررسي دقيق‌تر حالات مختلف را بررسي مي‌كنيم:

نكته‌  : اگر دو ذره را بخواهيم مقايسه كنيم كه در حال سقوط آزاد هستند بايد يك مبدأ براي هر دو در نظر بگيريم. بهتر است نقطه‌ي پرتاب جسم پائين‌تر را مبدأ فرض كنيم.

نكته : اگر از يك ارتفاع در يك لحظه دو جسم در شرايط خلاء و در امتداد قائم با سرعتهاي

 

 و

 

 به طرف پائين پرتاب شود بعد از مدت

 

 ثانيه فاصله‌ي دو جسم برابر است با :                                     

 

مثال  : دو گلوله از بالاي برج بلندي رها مي‌شوند. گلوله‌ي دوم كسري از ثانيه بعد از گلوله‌ي اول رها شده است چون شتاب حركت گلوله‌ها به سوي زمين مقدار ثابت

 

مي‌باشد ، اختلاف سرعت آنها ....

1) ثابت مي‌ماند	2) كم مي‌شود
3) زياد مي شود	4) بدون در دست داشتن زمان تأخير دقيق ، قابل تعيين نيست

حل : گزينه 1 صحيح است. چون شتاب نسبي آنها صفر است پس حركت آنها نسبت به هم با سرعت ثابت مي‌شود.

پرتاب جسم در سقوط آزاد در سيستم متحرك:

هرگاه يك جسم در يك سيستم متحرك باشد به عنوان مثال سنگي را ازداخل يك بالن متحرك در راستاي قائم پرتاب كنيم مي‌توانيم بگوئيم روابطي كه براي يك سيستم ساكن نوشته مي‌شود بدون تغيير براي سيستم متحرك نيز صادق است تنها با اين تفاوت كه تمام پارامترها به طور نسبي و نسبت به سيستم متحرك نوشته مي‌شود.

مثال : بالني با سرعت ثابت 10 متر بر ثانيه در راستاي قائم به طرف بالا حركت مي‌كند هنگامي كه بالن به ارتفاع

 

 از سطح زمين مي‌رسد گلوله‌اي بدون سرعت اوليه از بالن ‌رها مي‌شود. سرعت گلوله در آخر ثانيه‌ي اول چند متر بر ثانيه است؟

1) صفر

2) 5

3) 10

4) 20

حل : گزينه‌ 1 صحيح است.

 جسم اوليه جسم برابر جسم بالن در لحظه‌ي رها شدن بالن است يعني سرعت سنگ برابر 10 به سمت بالا مي‌باشد.

نكته  : هر ذره‌اي كه از يك سيستم متحرك جدا شود ( رها شود) در لحظه‌ي جدا شدن نسبت به سيستم سرعت ندارد و سرعت ذره در لحظه‌ي جدا شدن همان سرعت سيستم متحرك است به عنوان مثال هرگاه سنگي در يك بالن متحرك باشد و از آن رها شود سرعت نسبي سنگ نسبت به بالن صفر بوده و سرعت سنگ نسبت به زمين و همان سنگ بالن است.

بررسي سقوط آزاد جسم در يك آسانسور متحرك:

حالت اول : آسانسور با شتاب ثابت

 

در حال بالا رفتن است.

هرگاه جسمي درون آسانسور متحركي باشد و رها شود سرعت اوليه گلوله همان سرعت آسانسور است بنابراين سرعت اوليه جسم نسبت به آسانسور صفر است و شتاب نسبي جسم نسبت به آسانسور برابر است با : g+a

حالت دوم : آسانسور با شتاب ثابت

 

 در حال پائين آمدن است.

اگر دراين حالت جسم درون آسانسور رها شود سرعت اوليه جسم نسبت به آسانسور صفر است و شتاب نسبي جسم نسبت به آسانسور برابر است با :                   g-a

 

 

چند سوال برای حرکت شناسی

 

1- کدام یک از کمیت های زیر نسبی هستند و کدام یک نسبی نیستند:

  حرکت  ، سکون  ،  بردار مکان  ، بردار جابه جایی  ، مسیر حرکت

جواب: بردار جابه جایی و مسیر حرکت نسبی نیستند ولی حرکت و سکون و بردار مکان نسبی هستند

2- اگر سرعت متوسط متحرکی صفر باشد آیا الزاماً سرعت لحظه ای جسم نیز صفر بوده است؟

جواب : خیر زیرا در حرکت بر خط راست اگر متحرک کسیری رفت و برگشت کند جابه جایی و سرعت متوسط آن متحرک صفر است ولی سرعت لحظه ای آن متحرک صفر نخواهد بود.

3- در چه صورتی مسیر حرکت و اندازه ای جابجایی برابر هستند؟

در صورتی که حرکت بر خط راست بوده و جهت حرکت عوض نشود.

4-  بردار سرعت متوسط در چه جهتی است؟

با توجه به تعریف سرعت متوسط می توان نتیجه گرفت که جهت بردار جابجایی و سرعت متوسط یکسان هستند.

5- در یک حرکت سرعت متوسط در تمام بازه های زمانی برابر هستند در مورد این حرکت توضیح دهید.

چون سرعت متوسط شیب خطی است که دو نقطه از نمودار مکان –زمان را قطع می کند می باشد بنابراین باید شیب تما خطوط قاطع در نمودار مکان- زمان با هم برابر باشد در نتیجه نمودار مکان – زمان باید یک خط راست باشد پس حرکت متحرک بر خط راست با سرعت ثابت بوده است.

6- شرط تغییر جهت متحرکی که بر خط راست حرکت میکند چیست؟

باید سرعت لحظه ای متحرک صفر شده و علامت سرعت عوض شود.که در نمودار مکان –زمان این لحظه به صورت اکترمم نسبی بیان می سود. و در نمودار سرعت –زمان نمودار محور زمان را قطع کرده و علامت سرعت نیز عوض شده است.

7- چگونه به کمک نمودار مکان –زمان می توان جابجایی را تعیین کرد؟

برای تعیین جابجایی بین دو لحظه ی دلخواه کافی است از آن دو لحظه دو خط بر نمودار مکان زمان به صورت قائم بالا برده و مکان هر لحظه را روی محور مکان تعیین کنیم سپس از  روی محور مکان جابجایی را بدست آوریم.

8- چگون به کمک نمودار سرعت –زمان جابجایی و سرعت متوسط در هر بازه ی زمانی دلخواه قابل تعیین است؟

سطح محصوردر نمودار سرعت –زمان در هر بازه ی زمانی دلخواه برابر با جابجایی می باشد و اگر این جابجایی را بر مدت زمان مربوط به آن تقسیم کنیم سرعت متوسط بدست می آید.

 

9- نمودار های حرکت با سرعت ثابت را توضیح دهید.

نمودار مکان –زمان یک خط مایل است که شیب این نمودار نشان دهندی سرعت می باشد. و نمودار سرعت –زمان یک خط افقی موازی محور زمان می باشد و نمودار شتاب- زمان همان محور زمان است زیرا شتاب صفر می باشد.

 

چند سوال از مبحث بردار ها

 

1- آیا کمیت های نرده ای می توانند منفی باشند .با ذکر یک مثال تئضیح دهید.

بله ، کمیت هایی مانند دما ، کار ، انرپی پتانسیل و... کمیت های نرده ای هستند که می توانند منفی نیز باشند.

2- در چه صورتی بزرگی تفاضل و برآیند دو بردار هم طول می شود؟

در صورتی که آن دو بردار بر هم عمود باشند.

3- در چه صورتی برآیند دو بردار هم طول با آنها هم اندازه است؟

در صورتی که زاویه ی بین آن دو بردار 120 درجه باشد

4- در چه صورتی تفاضل دو بردار هم طول با آنها هم اندازه است؟

در صورتی که زاویه ی بین آن دو بردار 60 درجه باشد.

5- دو خاصیت حمع بردار ها را نام ببرید .

1- خاصیت جابجایی 2- خاصیت انجمنی

6- آگر زاویه بین دو بردار از صفر تا 180 درجه افزایش یابد برآیند آنها چگونه تغییر می کند؟

کاهش می یابد.

7- اگر زاویه بین دو بردار از صفر تا 180 درجه تغییر کند تفاضل آن دو بردار چگونه تغییر می کند؟

افزایش می یابد.

8- برآیند سه بردار در چه صورتی صفر می شود؟

در صورتی که اگر آنها دنبال هم رسم کنیم تشکیل یک مثلث را دهند.و همچنین برآیند دو بردار دلخواه قرینه بردار سوم باشد.

9- برآیند سه بردار هم طول چه زمانی صفر می شود؟

در صورتی که زاویه بین دو به دو هر یک از این بردار ها 120 درجه باشد.

10- در چه صورتی برآیند دو بردار بر تفاضل آن دو بردار عمود است؟

در صورتی که آن دو بردار هم طول باشد.

11- در چه صورتی برآیند دو بردار بر تفاضل آنها عمود بوده و هم اندازه نیز می شوند؟

در صورتی که دو بردار هم طول و بر هم عمود باشند.

 

سوالات فیزیک سال اول دبیرستان

 

 

سوالات فیزیک سال اول (بخش 1)

 

 

- انرژی چیست. انواع آن را نام ببرید و واحد آن را نیز بنویسد؟   

 

- آهنگ مصرف انرژی را تعریف کنید؟

 

- انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل را تعریف کنید؟رابطه هر یک را نیز بنویسید. 

 

- انرژی درونی را تعریف کنید و برای آن یک مثال بزنید؟

 

- قانون پایستگی انرژی را تعریف کنید؟

 

- انرژی پتانسیل گرانسی و انرژی پتانسیل کشسانی را تعریف کنید؟

 

- منظور از منابع تجدید پذ یر و تجدید نا پذیر انرژی چیست؟ مثال بزنید.

 

- مشکلات استفاده از سوخت های فسیلی را بیان کنید؟( 2 مورد)

 

- مشکلات استفاده از سوخت های هسته ای را بیان کنید؟ (3 مورد)

 

- منابع انرژی تجدید پذیر را نا ببرید(3 مورد) و یکی را به دلخواه تعریف کنید؟

 

- تفاوت صفهات خورشیدی با سلولهای خورشیدی در چیست؟

 

- انرژی باد چگونه مورد استفاده قرار می گیرد؟

 

- انرژی ا مواج دریا  چگونه مورد استفاده قرار می گیرد؟

 

- انرژی هیدرو الکتریک( برق آبی) چگونه مورد استفاده قرار می گیرد؟

 

- انرژی زمین گرمایی چیست و چگونه مورد استفاده قرار می گیرد؟

 

- انرژی زمین گرمایی در چه صورت تجدید پذیر محسوب می شود؟

 

- سوخت گیاهی (بیومس) را شرح دهید؟

 

- منظور ازبهینه سازی مصرف انرژی چیست مثال بزنید؟

 

- گلوله سبکی به سمت فنری پرتاب می شود .فنر فشرده می شود و سپس باز می شود بر اساس قانون پایستگی انرژی تبدیلات انرژی این گلوله را شرح دهید؟

 

 

 

 

 

 

 

مسائل بخش (1) انرژی

 

- آونگی ازنقطه 1 رها می شود و در سمت دیگر تا نقطه 3 بالا می رود  انرژی این آونگ را در نقاط 1و 2و3 مشخص کنید؟ و تبدیلات انرژی را در طول مسیر حرکت بر اساس قانون پایستگی انرژی شرح دهید؟ (نقطه 2 پایینترین نقطه از مسیر حرکت گلوله است)

 

- گلوله ای به جرم 500 گرم از ارتفاع 40 متری به سمت زمین رها می شود اگر 40 درصد بر

انرژی گلوله در اثر مقاومت هوا تلف شود این گلوله با چه سرعتی به زمین برخورد می کند؟

g=10 m/s^2

- توپی به جرم 500 گرم را با سرعت 8 متر بر ثانیه در امتداد قائم به سمت بالا پرتاب می کنیم الف) انرژی پتانسیل گرانشی توپ در بالاترین ارتفاعی که توپ به آن می رسد چقدر است؟ ب) سرعت توپ در نیمه راه چقدر است؟

g=10 m/s^2

- جسمی را در شرایط خلا" از یک ساختمان رها می کنیم به طوری که با سرعت 30 متر بر ثانیه به زمین برخورد می کند. ارتفاع ساختمان چند متر بوده است؟      

g=10 m/s^2

 

- گلوله ای به جرم 100 گرم از ارتفاع 20 متری رها می شود الف) انرژی پتانسیل گرانشی در لحظه پرتاب چقدر است؟ ب) سرعت برخورد به زمین چقدر است؟ ج) سرعت گلوله در وسط مسیر حرکت چقدر است؟

 g=10 m/s^2

- گلوله ای به جرم 200 گرم با سرعت 15 متر بر ثانیه به سمت بالا پرتاب می شود الف انرژی جنبشی گلوله در لحظه پرتاب چقدر است ب ) با صرفنظر کردن از مقاومت هوا این گلوله تا چه ارتفاعی بالا می رود؟ ج) سرعت این گلوله در وسط مسیر حرکت چقدر است؟

g=10 m/s^2

- گلوله ای به جرم 20 گرم با سرعت 240 متر بر ثانیه به مانعی برخورد می کند و در آن فرو رفته و متوقف می شود. انرژی درونی گلوله و مانع چه اندازه افزایش می یابد؟

                                     

 

 

سوالات فیزیک پایه اول(بخش 4)

 

 

- محیط شفاف و محیط غیر شفاف (کدر) را تعریف کنید و برای هر یک دو مثال بزنید؟

 

- چشمه نقطه ای و چشمه گسترده نور را تعریف کنید؟

 

- بازتاب نور و پرتو نور را تعریف کنید؟

 

- سایه و نیم سایه را با رسم شکل تعریف کنید؟

 

- خوشید گرفتگی و ماه گرفتگی را تعریف کنید؟

 

- زاویه تابش و زاویه بازتاب را تعریف کنید؟ (با رسم شکل)

 

- قوانین باز تاب نور را شرح دهید ؟

 

- ویژگیهای تصویر در آیینه تخت را بنویسید؟ (4 مورد)

 

- تصویر مجازی و وارونه جانبی را تعریف کنید؟

 

- شخصی تصویر شما را در آیینه می بیند آیا شما هم تصویر او را می بینید؟درباره پاسخ خود توضیح دهید.

 

- چرا کلمه آمبولانس را درجلو آمبولانس به صورت وارونه می نویسند؟  آیا در پشت آمبولانس هم وارونه نوشته می شود؟

 

- آیینه کروی را تعریف کنید؟ و انواع آنرا نام ببرید.

 

- آیینه مقعرو آیینه محدب را با رسم شکل هر یک تعریف کنید؟

 

- مرکز و محور اصلی را در آیینه های کروی تعریف کنید؟

 

- کانون آیینه مقعر(کاو) را تعریف کنید؟ (با رسم شکل)

 

- تصویر حقیقی و تصویر مجازی را تعریف کنید؟

 

- جسمی بین کانون و مرکز یک آیینه مقعر قرار دارد با رسم شکل ویژگیهای تصویر را بیان کنید؟

 

- جسمی در فاصله کانونی یک آیینه مقعر قرار دارد با رسم شکل ویژگیهای تصویر را بیان کنید؟

 

- کانون آیینه محدب (کوژ) را تعریف کنید؟ (با رسم شکل)

 

- جسمی در مقابل یک آیینه محدب قرار دارد با رسم شکل ویژگیهای تصویر را بیان کنید؟

 

- بزرگنمایی خطی آیینه تخت را تعریف کنید.رابطه آن را بنویسید و واحد آن را نیز بیان کنید؟

 

 

مسایل بخش 4

 

 

- جسمی در فاصله 18 سانتی متری از یک آیینه مقعر به شعاع 24 سانتی متر قرار دارد الف) فاصله تصویر تا آیینه و نوع آن چیست؟ ب) بزرگنمایی خطی آیینه چقدر است؟ ج ) اگر طول جسم 10 سانتی متر باشد طول تصویر چند سانتی متر است؟

 

- جسمی در فاصله 30 سانتی متری از یک آیینه محدب به شعاع 30 سانتی متر قرار دارد الف) تصویر در چند سانتی متری آیینه تشکیل می شود و نوع آن چیست؟ ب)بزرگنمایی خطی آیینه چقدر است؟ ج) اگر طول جسم 10 سانتی متر باشد طول تصویر چقدر است؟

 

نمونه سوالات فیزیک 2.

پایه:2    رشته: ریاضی فیزیک      سطح: متوسط     درس: فیزیک2
   (1 کدام یک از کمیت های زیر یک « کمیت اصلی » نمی باشد ?

الف) طول   
ب) وزن   
ج) زمان   
د) جرم
جواب:گزینه 2

سطح: متوسط
   (2 کدام یک از کمیت های زیر یک « کمیت اصلی » نمی باشد ؟

الف) طول   
ب) وزن   
ج) زمان   
د) جرم
جواب:گزینه 2

  سطح: ساده    
  (3  ده کیلوگرم معادل چند گرم است ؟

الف) ۱۰   
ب) ۱۰۰۰   
ج) ۱۰۰۰۰   
د) ۱۰۰۰۰۰
جواب:گزینه 2

  سطح: ساده    
(4    یک کیلومتر به ترتیب چند متر و سانتی متر است ؟

الف) ۱۰۰۰ و ۱۰۰   
ب) ۱۰۰ و ۱۰۰۰   
ج) ۱۰۰۰ و ۱۰۰۰۰۰   
د) ۱۰۰۰۰۰ و ۱۰۰۰
جواب:گزینه 3

  سطح: متوسط    
  (5  ترازوی شاهین دار وسیله ای ایست برای اندازه گیری

الف) وزن   
ب) جثه   
ج) جرم   
د) هر سه گزينه صحيح مي باشد
جواب:گزینه 3

سطح: متوسط    
  (6  کدام یک از این کمیت ها نرده ای نمی باشد ؟

الف) کار   
ب) جرم    
ج) جا به جايي   
د) زمان
جواب:گزینه 3

سطح: متوسط    
(7    کدام یک از کمیت های زیر ، نرده ای می باشد ؟    
الف) سرعت   

ب) نيرو   
ج) گرما   
د) جا به جايي
جواب:گزینه 3

سطح: متوسط    
  (8  کمیت های نرده ای با کدام مشخصه تعریف می شوند ؟

الف) راستا   
ب) سو    
ج) اندازه    
د) هر سه
جواب:گزینه 3

سطح: متوسط    
 (9   کدام مشخصه به کمیت های برداری مربوط می گردد ؟    

الف) اندازه    
ب) راستا   
ج) سو    
د) هر سه
جواب:گزینه 4

  سطح: متوسط    
 (10   بزرگی برآیند دو نیروی 3 نیوتنی و 4 نیوتنی عمود بر هم چند نیوتن است ؟  

الف) ۷   
ب) ۱   
ج) ۵   
د) ۲۰
جواب:گزینه 3

     سطح: متوسط    
(11    بزرگی برآیند دو بردار 60 و 80 نیوتنی عمود بر هم چند نیوتن است ؟

الف) ۱۴۰   
ب) ۱۰۰   
ج) ۷۰   
د) ۲۰
جواب:گزینه 2

  سطح: متوسط    
  (12  کدام یک از کمیت های زیر نرده ای است ؟    
الف) سرعت   
ب) شتاب   
ج) نيرو   
د) فشار
جواب:گزینه 4

سطح: متوسط    
 (13   کدام یک از کمیت های زیر نرده ای است ؟  

الف) ميدان الکتريکي   
ب) ميدان مغناطيسي    
ج) انرژي   
د) هر سه
جواب:گزینه 3

  سطح: متوسط    
   (14 برخی از کمیت های اصلی عبارتند از :

الف) متر – کیلو گرم – ثانیه    
ب) متر – کیلو گرم – نیوتن    
ج) جرم – زمان – نیرو   
د) جرم – زمان – طول
جواب:گزینه 4

   پ سطح: متوسط    
   (15 برآیند دو بردار هنگامی بیشترین مقدار خود را دارد که راستای آن ها ............. و سوی آن ها ............. باشند .

الف) یکسان – نیز یکسان   
ب) یکسان – متفاوت    
ج) متفاوت – یکسان    
د) متفاوت – نیز متفاوت

جواب:گزینه 1

  سطح: متوسط    
  (16  برآیند دو نیروی 15 و 10 نیوتنی که بر یک نقطه اثر کرده اند ، کدام مقدار می تواند باشد ؟   

الف) ۴N   
ب) ۳N   
ج) ۲۰N   
د) ۳۰N
جواب:گزینه 3

سطح: متوسط    
  (17  کدام یک از کمیت های زیر نرده ای است ؟   (اندیشه سازان)

الف) نیرو    
ب) شتاب گرانش    
ج) سرعت    
د) انرژی پتانسیل
جواب:گزینه 4

 

تست های متفرقه (سوم ریاضی-فیزیک و پیش دانشگاهی ریاضی -فیزیک)

1. براي تشديد يك نوسانگر چه شرطي لازم است؟

     1)  شتاب نوسان ثابت باشد                           2) نيروي اتلافي صفر باشد

     3)  نوسان ها ميرا نباشند                              4)  بسامد نيروي دوره­اي اعمال شده با بسامد نوسانگر برابر باشد

2.  در يك حركت هماهنگ ساده در لحظه­اي كه انرژي پتانسيل نوسانگر  .................... است. نيروي وارد بر آن  ................. و سرعت آن  ...................... است .

            1)  حداكثر – حداكثر - صفر 2)  حداكثر – حداكثر – حداكثر3)  حداكثر – صفر – صفر 4)  صفر – صفر - صفر

3. در يك حركت هماهنگ ساده در لحظه­اي كه علامت نيرو مثبت است:

     1)  علامت مكان مثبت و سرعت منفي است             2)  علامت مكان منفي و علامت سرعت نيز منفي است

     3)  علامت مكان و سرعت مثبت است                   4)  علامت مكان منفي و علامت سرعت مثبت يا منفي است

4. از برهم نهي دو موج هم­بسامد, هم­دامنه و هم­راستا در يك محيط پديده تداخل رخ مي­دهد كدام گزينه نادرست است؟

            1)  بر هم­نهي دو موج در نقاط ساكن ويرانگر است

            2)  جاي نقاط ساكن و بيشينه دامنه ثابت است

            3)  دامنه نوسان هر نقطه از محيط با گذشت زمان تغيير مي­كند

            4)  اختلاف فازدو موج در هر نقطه از محيط همواره ثابت است

5. در يك تار مرتعش با يك انتهاي باز و يك انتهاي بسته دو گره تشكيل شده است. اگر فاصله دو گره از هم 16 سانتي­متر باشد, طول تار مرتعش چند سانتي­متر است؟

            1)  16    2)  12    3)  32   4)  24

6. كدام گزينه در مورد امواج ايستاده درست است؟

            1)  گره­ها دائماً در حال تغييرند           2)  فاصله دو گره متوالي ربع طول موج است

            3)  امواج طولي مي­توانند امواج ايستاده ايجاد كنند             4)  امواج ايستاده تنها در جامدات ايجاد مي­شود

7. اگر دماي گازي را در فشار ثابت, 60 درجه سانتی گراد افزايش دهيم. حجم آن 2/1 برابر حجم اوليه­اش مي­شود. دماي اوليه گاز چند درجه سلسيوس بوده است؟

1) 300                         2)  27                      3)  72                              4)  50

8- مقداری گاز کامل تک اتمی در یک کپسول به حجم ثابت 10 لیتر محبوس است. اگر فشار گاز از 4 اتمسفر به 1 اتمسفر کاهش یابد ، انرژی درونی آن چند ژول تغییر میکند؟

     1) 4500 ژول افزایش می یابد.                                     2) 4500 ژول کاهش می یابد.

     3) 7500 ژول کاهش می یابد.                                      4) 7500 ژول افزایش مي يابد

9- اگر در دمای ثابت ، مقداری گرما از گاز کامل بگیریم، فشار آن چه تغییری خواهد کرد؟

1) کاهش می یابد               2) افزایش می یابد              3) ثابت می ماند       4 ) ثابت می ماند یا افزایش می یابد

10- اگر بخواهیم حجم 2 مول گاز کامل تک اتمی را یک لیتر کاهش دهیم ، با فرض اینکه حالت اولیه گاز در همه موارد یکسان باشد ، در کدام فرآیند باید کار بیشتری انجام دهیم ؟

     1) همدما                    2) بی دررو           3) هم فشار         4) بسته به شرایط ممکن است 2 یا 3 صحیح باشد.

11- درمورد یک انبساط هم فشار گاز کامل چند جمله از جملات زیر صحیح است ؟

     الف) دمای گاز بالا میرود.

    ب) سیستم به محیط کار می دهد .

    ج) انرژی درونی سیستم افزایش می يابد                          

     د) سیستم از محیط گرما می گيرد 

     1) 3                                2) 4                               3) 1                               4) 2

12- یک ماشین گرمایی در هر چرخه 750 ژول گرما از چشمه گرم می گیرد و 350 ژول گرما به چشمه سرد می
دهد. اگر در هر دو دقیقه 600بار این چرخه طی شود ، توان مفید ماشین چند وات است ؟

     1) 1000                          2) 2000                         3) 4000                         4) 3500

13- کدامیک از گزاره های زیر با قانون دوم ترمودینامیک سازگار نیست؟

     1) بازده هیچ ماشین گرمایی صد در صد نیست.                  

  2) گرما به طور خود به خودی از جسم سرد به جسم گرم منتقل نمی شود

     3) مقدار گرمای موجود در جهان رو به افزایش است.         

  ۴) مقدار انرژی مکانیکی موجود در جهان رو به افزایش است.

14- اختلاف دمای منبع گرم و منبع سرد در یک ماشین گرمایی 54 درجه سانتی گراد است. اگر بیشترین بازده این ماشین گرمایی 40 درصد باشد، دمای منبع سرد تقریباً چند درجه سانتی گراد است؟

     1) 81                              2) 192-                         3) 162                           4) 81-

15- میله ابونیتی ( پلاستیکی ) را که با پارچه پشمی مالش داده شده به آرامی بدون تماس دادن به کلاهک یک الکتروسکوپ نزدیک میکنیم . اگر انحراف تیغه ها ابتدا کم و سپس زیاد شود ، الکتروسکوپ چه نوع باری داشته است ؟

     1) منفی         2) مثبت                3) خنثی                        4) هر یک از سه حالت ممکن است.

16- دو جسم در اثر مالش به یکدیگر، دارای بار الکتریکی می شوند. دراین عمل:

     1) پروتون های یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود.      

۲) پروتون ها و الکترون های دو جسم با هم مبادله می شوند.

     3) یون های مثبت و منفی دو جسم با هم مبادله می شوند.

 4) الکترون های یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود.

17- چگالی یک گاز کامل با فشارو دمای مطلق آن به ترتیب چه نسبتی دارد؟

     ۱) مستقیم، مستقیم               ۲) مستقیم، معکوس            ۳) معکوس، مستقیم              ۴) معکوس، معکوس

18- بین دو جسم A و B دافعه الکتریکی و بین دو جسم A و C جاذبه الکتریکی وجود دارد. کدام گزینه صحیح است؟ ( اجسام ، رسانای الکتریکی هستند)

     1) B و C یکدیگر را جذب میکنند.                                  2) B و C یکدیگر را دفع می کنند.

     3) C حتماً باری ناهمنام با A دارد.                            4) C حتماً خنثی  است.

 

19- اتومبیلی فاصله بین دو شهر را در مسیر مستقیم با سرعت 80  کیلومتر بر ساعت رفته و سپس  نصف این مسیر را با سرعت 120  کیلومتر بر ساعت بر می گردد . اندازه سرعت متوسط آن در کل این حرکت چند کیلومتر بر ساعت است ؟ 

    1 ) 30                             2 ) 40                            3 ) 20                            4 ) 60

20- فاصله يك ماهواره از سطح زمين نصف شعاع زمين است . اگر جرم ماهواره 36 كيلوگرم باشد اندازه نيروي مركز گراي وارد بر آن تقريباً چند نيوتن است ؟

    1 ) 540                           2 ) 810                           3 ) 240                          4 ) 160

 

 

سوالات تشریحی فیزیک 2 پیش دانشگاهی

 

 

 

سوالات تشریحی فیزیک 2 پیش دانشگاهی

1-الف) چرا صوت در جامدات بهتر از گازها منتشر مي شود ؟

    ب)آزمايشي براي اندازه گيري سرعت صوت در آب طراحي كنيد ؟

2-الف) اگر شدت صوتي چهار برابر شود ، تراز شدت صوت چند دسي بل افزايش مي يابد ؟

    ب)اگر بسامد صوت ثابت باشد‌ ، چگونه مي توان شدت آن را تغيير داد ؟ log2=0.3

 3-در يك لوله صوتي بسته دو گره تشكيل شده است. اگر بسامد صوت حاصل 360 هرتز و  طول لوله 45 سانتي متر باشد.                                                                                            

   الف) بسامد صوت اصلي لوله چند هرتز است ؟

   ب) سرعت انتشار صوت در لوله چند متر بر ثانيه است ؟

 4-يك منبع صوتي امواجي با بسامد 660 هرتز را به طرف اتومبيلي كه با سرعت ثابت به طرف منبع صوت حركت مي نمايد ، مي فرستد. اختلاف بسامد ظاهري و حقيقي 60 هرتز مي باشد. سرعت صوت 330 متر بر ثانيه مي باشد سرعت حركت اتو مبيل چند متر بر ثانيه است ؟

 5-الف) چشمه توليد پرتو گاما را نام ببريد ؟

    ب) يك مورد كاربرد پرتو x و يك مورد كاربرد پرتو فرا بنفش را بنويسيد ؟

    ج) ويژگي پرتو فرو سرخ را بنويسيد ؟

 6-الف) دو ويژگي مشترك امواج الكترو مغناطيسي را بنويسيد ؟

    ب) دو تفاوت بين امواج صوتي و امواج الكترو مغناطيسي را بنويسيد ؟

7-در آزمايش يانگ اگر فاصله ي دو شكاف 3/0 ميلي متر و فاصله پرده از شكافها 2متر باشد و فاصله ي نوار روشن چهارم ، از نوار مركزي تا نوار تاريك دوم در سمت ديگر آن 22 ميلي متر است . طول موج نور مورد آزمايشي چند آنگسترم است ؟

 8-جاهاي خالي را با كلمات مناسب پر كنيد:

الف) يك دسته نور سبز از هوا وارد آب مي شود ، رنگ آن ........... و طول موج آن ........... مي شود.

ب) ............. بهترين گسيلنده ، موجهاي الكترو مغناطيسي و بهترين .............. اين موجهاست.

ج) طبق نظريه نواري ، هرتراز از انرژي توسط ............... اشغال مي شود و گذار الكترون از يك تراز به تراز خالي ديگر در همان نوار گذار .............. ناميده مي شود.

 9-اگر ثابت پلانك 15-10*2/4 الكترون ولت . ثانيه و انرژي ريدبرگ برابر 6/13 الكترون ولت فرض شود، كوتاهترين طول موج سري پاشن هليم يك بار يونيده چند ميكرون است ؟

 10-اگر تابع كار فلزي 3/3 الكترون ولت و ثابت پلانك در )si 34-10*6/6 باشد،

    الف) بسامد قطع پديده ي فوتو الكتريك را براي اين فلز بدست آوريد ؟

    ب) اگر طول موج پرتو فرودي به اين فلز 300 نانو متر باشد ، آيا پديده ي فوتو الكتريك روي مي دهد ؟ (سرعت نور 300000000 متر بر ثانيه است)

 11-الف) در چه مواردي يك جسم طيف پيوسته يا نا پيوسته گسيل مي كند ؟

     ب) چه جنبه هايي از مدل بور در مورد اتم هيدروژن كلاسيكي و چه جنبه ي غير كلاسيكي است ؟

 12-الف)در ساختار نواري جسم جامد ، ساختار نيمه رسانا با ساختار نارسانا چه تفاوتي دارد ؟

     ب) ناكاملي در رساناها به چه معني است ؟

 15-شكاف هسته اي را تعريف كنيد و معادله واكنش هسته اي را بنويسيد

 

 

 

 

 

 

 

1-  كدام گزينه نادرست است ؟

1) در حركت يكنواخت ، سرعت متوسط بين هر دو لحظه ي دلخواه با سرعت لحظه اي برابر است .

2) در حركت بر روي خط راست سرعت متوسط بين دو لحظه ، نصف مجموع سرعت ها در آن دو لحظه است .
3) سرعت سنج اتومبيل سرعت لحظه اي را نشان مي دهد .
4) سرعت متوسط در حدي كه بازه زماني فوق العاده كوچك مي شود سرعت لحظه اي است .

 2-  اندازه ي برآيند دو بردار عمود برهم 6 واحد است . اگر زاويه ي بين برآيند ويكي از بردارها 30  باشد ، طول بردار كوچكتر چند واحد است ؟

1) 2    2) 3    3) 3*4/1       4) 3*7/1

 3- دقت اندازه گيري جرمي كه مقدارش به صورت Kg 4/3  گزارش شده است كدام است ؟

1) كيلو گرم     2) دهم كيلو گرم         3) صد گرم     4) ده گرم

4-كدام يك از يكاهاي زير مستقل نيست ؟

1) سانتي متر   2) متر مربع    3) ميلي آمپر    4) ميكرو گرم

 5-  در صورتي برآيند پنج بردار صفر مي شود كه الزاماً :

1) دو به دو قرينه هم باشند .              2) هر يك از آنها قرينه برآيند چهار بردار ديگر باشد . 

3) زاويه ي بين هر دو به دوي آنها  درجه باشد .                4) گزينه هاي 2و3

  6- متحركي مسير مستقيمي را در t ثانيه اول با سرعت V و 3t ثانيه بعد با سرعت 2V طي مي كند سرعت متوسط اين متحرك دراين مسير چندV است ؟

1) 25/1         2) 3/1 3) 5/1 4) 75/1

  7-   دو بردار با اندازه هاي يكسان با هم زاويه ي 90  مي سازند ، بزرگي تفاضل دو بردار چند برابر بزرگي برآيند آن دو است ؟

1) صفر         2) 1    3) 4)

8-كدام گزينه درست است ؟

1) بردار مكان و بردار جابه جايي يك متحرك به مبدا و دستگاه مختصات بستگي دارد .

2) بردار مكان متحرك به مبدا و دستگاه مختصات بستگي ندارد ولي جابه جايي متحرك به مبدا و دستگاه مختصات بستگي دارد.

3) بردار مكان متحرك به مبدا و دستگاه مختصات بستگي دارد ولي جابه جايي متحرك به مبدا و دستگاه مختصات بستگي ندارد .
4) بردار مكان و بردار جابه جايي يك متحرك به مبدا و دستگاه مختصات بستگي ندارد .

9-در نقطه اي واقع بين دو رشته كوه موازي تير اندازي مي شود . اختلاف زمان رسيدن اولين صوت برگشته از هر يك از دو كوه به نقطه تيراندازي 3 ثانيه و سرعت سيرصوت  340 متر بر ثانیه  است . اختلاف فاصله نقطه تير اندازي از دو رشته كوه برابر است با :

1) 340 متر     2) 340*5/1 متر        3) 340*2  متر          4) 340*3 متر

10-هواپيماي ما فوق صوتي كه با سرعتي معادل دو برابر سرعت صوت حركت مي كند درارتفاع هفتاد كيلومتري از سطح زمين پرواز مي كند در زماني كه طول مي كشد صداي عبور هواپيما به سطح زمين برسد فاصله اي كه هواپيما طي كرده است برابر است با :

1) 35 كيلومتر  2) 490 كيلومتر         3) 140 كيلومتر         4) 280 كيلومتر

11- تفاضل دو بردار به طول 10Cm , 8Cm  برابر  6Cm است، زاويه بين دو بردار چند درجه مي‌باشد؟

 

12-قطاري به طول 400 متر با سرعت 72 کیلومتر بر ساعت از روي پلي مي‌گذرد.اگر 50 ثانيه طول بكشد تا قطار از پل عبور كند،طول بل چند متر است؟            

1) 600                                     2) 1000                                      3) 1600                                       4) 400

13-متحركي از حال سكون با شتاب ثابت شروع به حركت مي‌كند و سرعت متوسط آن در مدت 20 ثانيه 8 متر بر ثاينه است.شتاب حركت چند متر بر ثانيه است؟

1) 2/0                                  2) 4/0                             3) 6/0                                  4) 8/0

 

نمونه سوالات امتحان نهایی فیزیک

نمونه سوالات امتحان نهایی فیزیک

 

ترمودینامیک

1ـ جاهاي خالي را با كلمات مناسب پر كنيد:

الف) هر ماشين گرمايي با دو منبع گرما كه ..........................دارند كار مي كند.

ب) هنگامي كه دستگاه ترموديناميكي از يك حالت به حالت ديگر مي رود، مي گوييم يك ......................... انجام شده است.

ج)بنا بر قانون دوم ترمودینامیک در یک چرخه مقدار مشخصی ............... نمی تواند به طور کامل به .................تبدیل شود

2_ عبارت درست را از داخل پرانتز انتخاب نموده و به پاسخ نامه انتقال دهيد.

الف) در هر چرخه ي آن رابطه ي  برقرار است. (يخچال، ماشين گرمايي)

3_يك ماشين گرمايي در هر چرخه 4000j گرما از منبع گرم دريافت مي كند و2500jگرما به منبع سرد مي دهد

الف) قدرمطلق كار انجام شده روي دستگاه در هر چرخه چند ژول است؟

ب) بازده‌ي اين ماشين چه قدر است؟

4_يك كولر گازي در هر دقيقه 9´10⁴j گرما از اتاق مي گيرد و در همان مدت، 1/2´10⁴j گرما به فضاي بيرون مي‌دهد. توان مصرفي كولر چند وات است؟

5_ مي خواهيم يك ماشين گرمايي بسازيم كه منبع گرم آن، آب سطح اقيانوس در دماي 27°C و منبع سرد آن، اعماق اقيانوس در دماي 7°C باشد. بازده ي بيشينه ي اين ماشين گرمايي (بازده ماشين كارنو) چند درصد است؟

6_رابطه ي ............v₁/T₁=V₂/T₂= در گازهاي كامل براي چه نوع فرايندي است؟ آزمايشي طراحي كنيد كه بر اساس آن بتوان چنين فرآيندي را تحقيق كرد.

7_یک ماشین گرمایی در هر چرخه 4000j گرما از منبع گرم دریافت می کند و 1500jکار روی محیط انجام می دهد بازده این ماشین را محاسبه کنید.

8_ یک سرنگ با انتهای بسته و محتوی مقداری هوا در ته ظرف آبی قرار دارد هوای درون سرنگ در تعادل ترمودینامیکی است و پیستون می تواند آزادانه حرکت کند اگر آب مخزن را به تدریج اضافه کنیم نوع فرایند مربوط به گاز درون سرنگ را با ذکر دلیل بنویسید.

9_بازده یک ماشین گرمایی کارنو 0/4و دمای منبع گرم آن 400k است دمای منبع سرد آن چند کلوین است

10_یک کولر گازی در هر دقیقه j 9´10⁴دقیقه گرما از اتاق می گیرد و در همان مدت1/3´10⁴j  گرما به فضای بیرون می دهد

الف) توان مصرفی این کولر چند وات است

ب)ضریب عملکرد آن چند است

11_ آزمایشی طراحی کنید که توسط آن بتوان نشان داد طی یک فرایند تراکم همدما با این که دما تغییر نمی کند ولی دستگاه گرما از دست می دهد.

الکتریسیته ی ساکن

1ـ جاهاي خالي را با كلمات مناسب پر كنيد:

الف)اگر بارهاي الكتريكي دو جسم ......................... باشند، نيروي بين دو جسم، رانشي و اگر بارهاي الكتريكي دو جسم .................... باشند، نيروي بين دو جسم ربايشي خواهد بود.

ب)يك بار الكتريكي در اطراف خود خاصيتي ايجاد مي كند كه ....................................... ناميده مي شود.

ب) با حركت بار الكتريكي منفي در جهت خط هاي ميدان الكتريكي .................افزايش مي يابد (پتانسيل الكتريكي، انرژي پتانسيل الكتريكي)

پ) بار الكتريكي به وجود نمي آيد و نيز از بين نمي رود. به اين بيان............................. گفته مي‌شود.

ج)نیروی الکتریکی بین دو بار با حاصل ضرب ............ نسبت ........... دارد

2_ مفاهيم فيزيكي زير را تعريف كنيد:

الف) منبع گرما           ب) چگالي سطح بار الكتريكي

ج) مدار الكتريكي         د) القاي خاصيت مغناطيسي         هـ) قانون لنز

3ـ چگالي سطحي بار را تعريف كنيد و يكاي آن را در SI نام ببريد. 

4_ با طراحي آزمايشي، باردار كردن اجسام رسانا به روش القا را نشان دهيد.

5_ در شكل رو به رو، خط هاي ميدان الكتريكي را رسم كنيد و جهت ميدان را روي اين خط ها نشان دهید   4q ...........................q

6_بار الكتريكي نقطه‌اي و مثبت mc 200در يك ميدان الكتريكي يكنواخت به بزرگي 5000N/C، به اندازه‌ي 2 متر در جهت خط‌هاي ميدان جابجا مي‌شود. كار نيروي الكتريكي در اين جا به جايي چند ژول است؟

7_گلوله‌ي سبك رسانايي از نخ عايقي آويزان است، ابتدا آن را با دست لمس مي‌كنيم، بعد ميله‌اي با بار منفي را به آن نزديك مي‌كنيم، توضيح دهيد چه اتفاقي روي مي دهد؟

8_ هرگاه 62800mC بار الكتريكي را روي سطح كره‌اي رسانا به مساحت

m² 0/00314 قرار دهيم چگالي سطحي بار آن چقدر مي‌شود؟

9_دو بار الکتریکیq₁=-2mC وq ₂ =8mCبه فاصله ی 6cm از یکدیگر ثابت شده اند

الف)بزرگی و جهت میدان برایند در نقطه ی M وسط دو بار را تعیین کنید

ب)خطوط میدان برای دو بار را به طور کیفی رسم کنید.

10_الف)میدان التریکی را به طور کمی تعریف کنید

ب) خط های میدان را برای دو قطبی الکتریکی رسم کنید

ج)چگونگی توزیع بار را در اجسام نارسانا و رسانا بنویسید

11_دو بار الکتریکیq ₂ =8mC و الکتریکیq₁=2mC  در فاصله ی 60cm از یکدیگر قرار دارند با رسم شکل نشان دهید بار ₃q را در چه فاصله ای از بار ₁q قرار دهیم تا در حال تعادل باشد

12_وسیله های ذیل را در اختیار دارید :آمپرسنج ایده ال، ولت سنج ایده ال ، باتری قلمی ، یک مقاومت و تعدادی سیم رسانای رابط

آزمایشی طراحی کنید که فقط با وسیله های فوق بتوانید مقاومت درونی باتری قلمی را بدست آورید مراحل را به طور کامل بنویسید رسم شکل الزامی است

13_الف) يك كره سبك فلزي خنثي مصابق شكل آويزان است.

اگر ميله ابونيتي(پلاستيكي) را با پارچه پشمي مالش

دهيم و به آن نزديك كنيم،‌با رسم شكل ساده و ذكر

دليل پيش بيني كنيد چه اتفاقي رخ مي دهد؟

ب) به كره رسانا به شعاع 1 سانتيمتر بار الكتريكي 1256 ميكروكولن داده شده است ، چگالي سطحي بار را حساب كنيد

15_ الف)ظرفيت خازن را تعريف كنيد يكاي آن را نام ببريد، عامل هاي اثر گذار در ظرفيت خازن را ذكر كنيد و رابطه ظرفيت خازن با اين عامل ها را بنويسيد.

ب) پديده فرو شكست را توضيح دهيد

16_ آزمايشي را طراحي كنيد كه نشان دهد چگالي سطحي بارهاي الكتريكي اجسام رسانا در قسمت هاي برجسته بيشتر از ساير نقاط است

17_چگونه به كمك يك آزمايش مي توانيد تحقيق كنيد كه بار منتقل شده بر روي جسم عايق در محلي كه بار الكتريكي به جسم داده شده است باقي مي ماند

18_ با یک آزمایش نشان دهید که بار الکتریکی در روی سطح اجسام رسانای کروی به طور یکنواخت توزیع می شود.

19_ خازني به ظرفيت 20mC را با اختلاف پتانسيل 200 ولت پر مي كنيم. مطلوب است محاسبه ي :

1 – بار ذخيره شده در خازن؟ 2 – انرژي ذخيره شده در خازن؟

20- دو خازن c₁به ظرفیت 5 میکروفاراد و c₂ را به یکدیگر وصل می کنیم و دو سر مجموعه را به ولتاژ 100 ولت می بندیم اگر انرژی ذخیره شده در مجموعه ی خازن ها 100 میلی ژول شود الف) خازن ها چگونه به هم متصلند  ب) ظرفیت c₂ را محاسبه کنید

 

جریان الکتریسیته

1_ عبارت درست را از داخل پرانتز انتخاب نموده و به پاسخ نامه انتقال دهيد.

الف) اگر پايانه هاي يك مولد را فقط به دو سر يك ولت سنج با مقاومت زياد ببنديم، عددي كه ولت سنج نشان مي دهد برابر .....................است. (نيروي محركه ي مولد، صفر)

ب) انرژي اي كه مولد به ...................................... مي دهد تا در مدار شارش كند نيروي محركه ي مولد نام دارد.

پ) وقتي يك باتري فرسوده مي شود، مقاومت دروني آن ...............مي يابد. (كاهش، افزايش)

ج) اگر پايانه هاي يك مولد را فقط به دو سر يك ولت سنج با مقاومت زياد ببنديم، عددي كه ولت سنج نشان مي دهد برابر .....................است. (نيروي محركه ي مولد، صفر)

چ) يكاي مقاومت الكتريكي در SI ،.................... (ولت بر متر، ولت بر آمپر) است

ح) مقاومت ویژه رسانا برابر مقاومت قطعه ای از رسانا به طول ............. و سطح مقطع ............. است.

2_ با وسايل ذيل، آزمايشي طراحي كنيد كه نشان دهد «با افزايش دما، مقاومت يك سيم فلزي افزايش مي‌يابد.»

وسايل: يك سيم نازك از جنس آلياژ كرم ـ نيكل، يك لامپ كوچك چراغ قوه، يك باتري چراغ قوه، شعله‌ي فندك و سيم رابط

3_ الف: كد رنگي سبز=5 و زرد=4 و سياه= صفر مي باشد، مقاومتي 45 اهمي طراحي كنيد

ب: اگر ولت سني كه مقاومت دروني آن زياد است را به دو سر يك باتري با نيروي محركه‌ي 12V=e  وصل كنيم، چه عددي را نشان مي دهد؟ چرا؟

پ: بر روي يك لامپ روشنايي، دو عبارت 220 ولت و 100 وات، ثبت شده است. اگر اين لامپ را به اختلاف پتانسيل 220 ولت وصل كنيم، چه جرياني از لامپ مي گذرد؟ اگر اين لامپ هفت شبانه روز روشن باشد، چند كيلووات ساعت انرژي مصرف مي‌كند؟

4_طول سیم A دو برابر طول سیم B  است و قطر سیم A Ö2/2 برابر قطر سیم B است در این صورت نسبت مقاومت A  به B چقدر است؟

5_آزمايشي طراحي كنيد كه به كمك آن بتوان درستي قانون اهم را تحقيق كرد.(شكل مدار و شرح)

وسايل مورد نياز را نام برد و شيوه عمل را شرح دهيد

6_وسايل و مواد ذيل را در اختيار داريد: «اهم سنج، ابزارهاي اندازه گيري دقيق طول و مغز مداد.»

آزمايشي را طراحي كنيد كه به كمك وسايل فوق بتوان مقاومت ويژه ي مغز مداد را تعيين كرد. مراحل آزمايش را به طور كامل بنويسيد

7_با توضيح كافي، انرژي الكتريكي مصرفي در يك مقاومت الكتريكي را محاسبه نمائيد.

8_ الف) حركت الكترون هاي آزاد را در يك رسانا در حالت هاي زير توصيف كنيد:

1)      به دو سر رسانا اختلاف پتانسيل اعمال نشده است. 2) در دو سر رسانا اختلاف پتانسيل ثابتي برقرار است.

ب) يك قطعه رساناي فلزي به طول l و سطح مقطع A مقاومتي برابر R دارد. اگر دو قطعه از اين رساناي فلزي را كنار هم بچسبانيم به طوري كه طول رساناي جديد همان l باشد، مقاومت جديد چند برابر مقاومت اوليه خواهد شد؟

9_) دانش آموزي مقاومت رشته سيم داخل لامپ 100 وات و 220 ولتي را با اهم سنج اندازه گيري كرده و مقدار آن را 4/48 اهم به دست آورده است، دانش آموز ديگري مقاومت را از رابطه ي R=V²/p ، محاسبه نموده و عدد 484 اهم را به دست آورده است. توضيح دهيد، علت تفاوت مقدارها در دو حالت چيست؟

10_اختلاف پتانسيل پايانه هاي باتري اتومبيل  12 ولت است. اگر 2/1 كولن بار الكتريكي از پايانه ي مثبت تا پايانه‌ي منفي جابه‌جا شود، انرژي پتانسيل الكتريكي آن چه اندازه و چگونه تغيير مي‌كند؟

11_الف) با طراحي يك آزمايش چگونگي تغيير مقاومت الكتريكي يك رسانا را با سطح مقطع آن مورد بررسي قرار دهيد

ب) با رسم شكل و شرح كافي رابطه‌ي مقاومت معادل براي چند مقاومت متوالي را به دست آوريد

پ)مقاومت روبرو 5500 اهم است، رنگ هر نوار را روي مقاومت مشخص كنيد.

5=سبز

2=قرمز

12_بار الکتریکی 5/1 کولن از پایانه ی مثبت تا منفی یک باتری 12ولتی جا به جا می شود انرژی پتانسیل آن چه اندازه و چگونه تغییر می کند

13_ چنان چه سه مقاومت مشابه یک بار به طور موازی و بار دیگر به طور متوالی به ولتاژ برق شهر 220 ولت وصل شوند توان الکتریکی مصرفی در حالت موازی چند برابر حالت متوالی است؟

14_ دو کره ی فلزی به شعاع های r₁ و r₂ دارای بار الکتریکی هستند اگر آنها را با یک سیم رسانا به هم وصل کنیم پس از برقراری تعادل کدام کمیت فیزیکی در آن ها یکسان است؟

15_ با طراحی یک آزمایش و رسم یک مدار چگونگی تغییر مقاومت یک رسانا آن طول آن بررسی کنید

16_از سیمی به مقاومت R جریان I میگذرد اگر مقاومت و جریان این بخش را دو برابر کنیم با استدلال بگویید گرمای تولید شده در زمان معین چند برابر می شود؟

 

مغناطیس

 

1_جاهاي خالي را با كلمات مناسب پر كنيد:

الف) هنگامي كه عقربه مغناطيسي در ميدان مغناطيسي قرار گيرد .............................آن همسو با ميدان مغناطيسي مي ايستد.

بـ) ................. از حوزه هاي مغناطيسي تشكيل شده است. (پارامغناطيس، فرومغناطيس)

ج) وجود هسته‌ي آهني درون سيموله‌ي حامل جريان، باعث (تقويت ميدان مغناطيسي، اتلاف انرژي) مي شود.

چ)خطی که ............ یک دو قطبی مغناطیسی را به هم متصل می کند ................ دوقطبی نامیده می شود

2_بزرگي ميدان مغناطيسي در مركز پيچه‌ي مسطحي برابر 2´10 ^-3 Tمي‌باشد اگر جريان عبوري از پيچه 2 آمپر و شعاع آن 6/28cm باشد تعداد حلقه‌هاي آن را تعيين كنيد

3_الكتروني با سرعت³m/s 2´10عمود بر ميدان مغناطيسي يكنواختي به بزرگي 0/5Tحركت مي‌كند، نيرويي كه از طرف ميدان مغناطيسي بر آن وارد مي‌شود چند نيوتون است؟ توضيح دهيد اگر به جاي الكترون، پروتون در اين ميدان حركت كند، مقدار نيرو چه تغييري خواهد كرد؟             

4_با يك سيم نازك به طول 8/62 متر، پيچه‌ي مسطحي به شعاع 20 سانتي متر مي سازيم و جريان4 آمپر را از آن عبور مي‌دهيد. بزرگي ميدان مغناطيسي در مركز پيچه چند تسلا است؟

5_آزمايشي طراحي كنيد كه به كمك آن بتوان خط هاي ميدان مغناطيسي را نمايش داد؟

6_با انجام آزمايش چگونه مي توانيدنيروي وارد برسيم حامل جريان الكتريكي واقع درميدان مغناطيسي را اندازه گيري كنيد؟

7_الف)با طراحی یک آزمایش نیروی وارد بر سیم راست حامل جریان در میدان مغناطیسی را نشان دهید.

ب)آمپر واحد اندازه گیری شدت جریان الکتریکی را به طور کامل تعریف کنید

پ)مواد پارامغناطیس را تعریف کنید و یک نمونه برای آن بنویسید

8_ الف) محور مغناطيسي را تعريف كنيد.

ب) تفاوت مواد فرومفناطيس نرم و سخت را بنويسيد و براي هر كدام يك مثال و يك كاربرد ذكر كنيد

9_الف) با رسم شكل خطهاي ميدان مغناطيسي سيملوله حامل جريان را در داخل و خارج آن نمايش دهيد.

ب) سيم نازك و روپوش داري ب طول 28/6 متر به صورت پيچه اي به شعاع 10 سانتيمتر در مي آيد و از آن شدت جريان  2 آمپر عبور داده مي شود بزرگي ميدان مغناطيسي را در مركز پيچه حساب كنيد و چنانچه سيم راستي با شدت جريان 5 آمپر منطبق بر محور پيچه باشد بر 10 سانتيمتر از سيم از اين سيم راست چه نيرويي وارد مي گردد؟

10_الف) دو روش براي تعيين قطبهاي يك آهنرباي ميله اي بنويسيد.

ب) اگر يك قطعه آهنربا را حرارت دهيم، كدام گزينه ي زير در مورد خاصيت آهنربايي آن درست است؟

1 – زياد مي شود. 2 – تغيير نمي كند. 3 – ضعيف تر مي شود

11_ جهت نيروهاي وارد بر سيم هاي موازي و بلند حامل جريان هاي هم سو را به طور كامل همراه با رسم شكل تعيين

كنيد

12_ پيچه ي مسطحي به شعاع 10cm و شامل 100 دور سيم، حامل جريان 2A است. اندازه ي ميدان مغناطيسي در مركز پيچه را بدست آوريد

13_در چه صورتي نيروي الكترومغناطيسي وارد بر سيم حامل جريان در ميدان مغناطيسي يكنواخت بيشينه است؟ توضيح دهيد

14_روشي را ارائه كنيد كه توسط آن بتوان خط هاي ميدان مغناطيسي در اطراف يك سيم راست حامل جريان را روي يك صفحه مشاهده كرد

15_ از سيملوله اي به طول 40 سانتي متر، جريان 8 آمپر عبور مي كند. مييدان مغناطيسي در داخل سيملوله 024/0 تسلا است. تعداد حلقه هاي سيملوله چه قدر است؟

16_ پروتونی با سرعت 4´10 ⁶ Tعمود بر میدان مغناطیسی یکنواخت به بزرگی1/1.6´10 ^-2 Tدر حرکت است

الف)بزرگی نیروی الکترومغناطیسی وارد بر پروتون را حساب کنید                        =1/6´10 ^-19 C q_p

ب)اگر این نیرو تنها نیرویی باشد که بر پروتون وارد می شود شتاب آن را حساب کنید    kg =1/7´10^-27 m _p  

17-ذره ای دارای بار q=5mCبا سرعت 4´10⁵ m/s در میدان مغناطیس یکنواخت به بزرگی 2/0 تسلاحرکت می کند

الف)اگر راستای حرکت بار با خطوط میدان زاویه ی 53 درجه بسازد نیروی وارد بر آن چند نیوتن است

ب)اگر جرم ذره 8 گرم باشد شتاب آن را با صرف نظر کردن از وزن ذره حساب کنید       sin53=0/8

18_از دو سیم که در فاصله ی 2m از هم قرار دارند جریان خلاف جهت 6A و 4A می گذرد اندازه میدان مغناطیسی را در نقطه M وسط فاصله ی بین دو سیم تعیین کنید

 

19_جریان الکتریکی به شدت 2آمپر از سیمی نازک و مستقیم می گذرد بزرگی میدان مغناطیسی حاصل از جریان الکتریکی در چه فاصله ای از سیم برابر 2´10^-4 T است؟

20_نوع ماده ی مغناطیسی را زیر نام مربوط به آن علامت بزنید

نوع ماده        پارا مغناطیس        فرو مغناطیس نرم       فرو مغناطیس سخت

   پلاتین             

   فولاد                   

   اکسیژن

   کبالت خالص

 

نمونه سوال فیزیک 1

باسمه تعالی آزمون فیزیک 1                    دی ماه 85               دبیرستان شاهد امام خمینی
1)جاهای خالی را با پاسخ مناسب پر کنید. الف- رابطه ی . . . . . .برای محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی به کارمی رود ب- یکای اصلی انرژی جنبشی در سیستم بین المللی . . . . . . می باشد. ج- در اجسام . . . . . . بارهای الکتریکی قدرت جابه جایی دارند. د- دمای دو جسم در حالت تعادل گرمایی را دمای . . . . . . گویند. ه- برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل از . . . . . . استفاده می شود. و- . . . . . . معرف انرژی الکتریکی واحد بار می باشد. ز- . . . . . . عبارت است از آهنگ شارش بار الکتریکی از هر مقطع مدار ح- انرژی که به دلیل اختلاف دمابین دوجسم مبادله شود. . . . . .نام دارد ت- انرژی ذخیره شده در فنر را . . . . . .  گویند. ی- مجموع انرژی های تک تک ذرات ماده را . . . . . .  گویند. ک- . . . . . . وسیله ای است برای تشخیص وجود یا عدم وجود باردر اجسام ل- تخلیه الکتریکی بین یک ابر با زمین را . . . . . .  گویند. م- بی دقت ترین نوع دماسنجی به کمک . . . . . .  انجام می شود ن- یکای اندازه گیری گرمای ویژه . . . . . .  می باشد.	7
2)انرژی الکتریکی در وسیله ی برقی به چه عواملی بستگی دارد؟(3مورد)	75/0
3)مدار الکتریکی ساده ای رسم کنید و قطعات زیر را در آن ضمیمه کنید. کلید- مقاومت الکتریکی- ولت سنج- آمپرسنج- مولد متغیر	25/1
4)منظور از پایستگی انرژی- انرژی هیدروالکتریک- انرژی های تجدیدپذیر و بیومس را بیان کنید.	2
5)منظور از گستره ی سنجش دما توسط دماسنج های الکلی و جیوه ای را با ذکر محدوده ی دماها بیان کنید.	2
6)گلوله ی مسی با گرمای ویژه ی 400j/kg^°C با سرعت200m/s به مانع سختی برخورد کرده متوقف می شود اگر 50% انرژی آن صرف گرم شدن گلوله شود تغییر دمای گلوله را تعیین کنید.	2
7)اگر شدت جریان مداری 5میکروآمپر باشد چه مدت زمانی طول می کشد تا از یک نقطه ی مدار 25/0 کولن بار بگذرد در این مدت چند الکترون از این مقطع می گذرد؟	5/1
8)چنان چه 4 عدد لامپ 100وات و 2 عدد لامپ 40 وات هر کدام در یک شبانه روز به مدت 8 ساعت روشن باشند در مدت 60 روز چند کیلووات ساعت انرژی الکتریکی مصرف می شود؟	5/1
9)گلوله ای به جرم 100گرم را با سرعت 20 متر بر ثانیه از سطح زمین در راستای قائم به طرف بالا پرتاب می کنیم حداکثر سرعت گلوله با فرض پایستگی انرژی را به دست آورید.	2
	جمع 20

 

بار الكتريكي

Eبار الكتريكي:

اگر دو تيغه ابونيتي را به پارچه پشمي مالش دهيم و به يكديگر نزديك كنيم يكديگر را دفع مي‌كنند و اگر دو تيغه شيشه‌اي را به پارچه‌ ابريشمي مالش دهيم و به يكديگر نزديك كنيم نيز يكديگر را دفع مي‌كنند. ناگزيريم بپذيريم كه در اثر مالش دو نوع خاصيت متفاوت ايجاد مي‌شود كه به اين خاصيت بار الكتريكي مي‌گوييم بار الكتريكي يك مشخصه‌ ذاتي ذرات بنيادي مواد مي‌باشد كه اجسام از آنها ساخته مي شود و هر جا اين ذرات بنيادي باشند اين مشخصه خواهد بود و دو نوع مي‌باشند كه بهترين و مناسبترين نام براي اين دو خاصيت بار الكتريكي مثبت (پروتون) و بار الكتريكي منفي (الكترون) مي‌باشد. تاكنون هيچ ذره‌اي يافت نشده است كه هم بارهاي مثبت و هم بارهاي منفي را براند.

Eساختمان اتم:

اتم كوچكترين ذره تشكيل‌دهنده هر جسم مي‌باشد كه همان خواص را داراست. هر اتم از سه نوع ذره تشكيل مي‌شود: الكترون، پروتون و نوترون كه پروتونها و نوترونها در مركز يا هستة اتم قرار گرفته‌اند.

Eپروتون:

پروتون بسيار كوچك است. جرم آن1840 برابر جرم الكترون است. جدا كردن پروتون از هسته اتم كار بسيار مشكلي است در نتيجه در نظرية اتمي پروتونها در عبور يا انتقال انرژي الكتريكي نقش فعالي ندارند پروتون از نظر الكتريكي داراي بار مثبت مي‌باشد .

Eالكترون:

الكترون‌ها در مدارهايي به دور هستة اتم حركت مي‌كنند و داراي بار الكتريكي منفي مي‌باشند

Eنوترون:

نوترون ذره‌اي است كه اگر تجزيه شود يك پروتون و يك الكترون حاصل مي‌شود و از نظر الكتريكي بدون بار(خنثي) است 

Eيكاي بار الكتريكي:

يكاي بار الكتريكي درSI كولنC  ناميده مي‌شود و به صورت زير تعريف مي‌شود:

يك كولن مقدار باري است كه از يك سطح مقطع معين از سيمي كه حامل جريان ثابت يك آمپر است در يك ثانيه مي‌گذرد.

Eبار الكتريكي كميتي كوانتومي است:

كوچكترين بار مستقلي كه مي‌تواند وجود داشته باشد بار يك الكترون و يا يك پروتون است كه مقدار آن را با  نشان مي‌دهيم بنابراين بار الكتريكي كميتي ناپيوسته و گسسته است كه در اصطلاح به آن كميت كوانتوم مي‌گوييم.

 بار هر جسم مضرب صحيح از مقدار پايه يعني

 

 است و مقدار بار پايه برابر است با:

                q=neبارالكتريكي

Bنكته1:

اگرn الكترون از جسمA به جسمB منتقل شود بار جسم Aبرابر+ne و بار الكتريكي جسمB برابر-ne خواهد شد.

الف) تشخيص رسانا به كمك الكتروسكوپ بادار:

جسم مورد نظر را به كلاهك الكتروسكوپ باردار تماس مي‌دهيم اگر زاوية ورقه تغييري نكند وانحراف همچنان باقي بماند جسم نارسانا (عايق) است، زيرا نتوانسته است بار الكتروسكوپ را از خود عبور دهد ولي اگر ورقه الكتروسكوپ روي تيغه بيفتد جسم رسانا بوده است.

Eب) تشخيص نوع بار جسم به كمك الكتروسكوپ باردار:

ابتدا الكتروسكوپ را توسط باري كه نوعش را ميدانيم باردار مي‌كنيم (مثلا با تماس يك تيغه ابونيتي كه داراي بار منفي است به الكتروسكوپ بار منفي ميدهيم) در اين حالت بين تيغه و ورقه الكتروسكوپ زاويه‌اي پديد مي‌آيد (مانند زاويه) سپس جسم مورد نظر را از فاصلة مناسب (مثلا يك متري) به آهستگي به الكتروسكوپ نزديك مي‌كنيم كه براي زاويه يكي از سه حالت زير اتفاق مي‌افتد:

1) اگر زاويه تغيير نكند جسم بدون بار بوده است.

2) اگر زاويه بيشتر شود بار جسم همنام بار الكتروسكوپ است. (در اين مثال كه بار الكتروسكوپ منفي شده جسم نيز داراي بار منفي است) زيرا بار جسم باعث شده بارهاي موجود روي كلاهك دفع شده به سمت تيغه و ورقه بروند و به علت افزايش بار تيغه و ورقه نيروي دافعه بين تيغه و ورقه بيشتر شده و در نتيجه زاويه افزايش يافته است.

3) اگر زاويه كمتر شود بار جسم غير همنام بار الكتروسكوپ است. (مثلا در اين مثال بار جسم مثبت است) زيرا بار جسم باعث جذب بار تيغه و ورقه روي كلاهك شده است. در اين حالت بايد الزاما آزمايش را به ‌آهستگي انجام دهيم زيرا امكان دارد زاويه ابتدا كاهش و صفر و سپس افزايش يابد و اگر آزمايش را سريع انجام دهيم امكان دارد كاهش زاويه را نبينيم و فقط افزايش آن‌ را ببينيم و دچار خطا شويم. بنابراين در حالت سوم مي‌توانيم بگوييم در ابتدا زاويه كاهش و سپس افزايش مي‌يابد

نکاتی برای قانون کولن

- هرگاه دوبار الكتريكيq₁ وq₂ همنام باشند، مي‌توان محلي را براي بار دلخواهq₃ روي خط واصل دو بار و نزديكتر به بار كوچكتر تعيين كرد كه برآيند نيروهاي وارد بر با ر   q₃ از طرف دوبار الكتريكي  q₁ وq₂ صفر باشد . (اندازه و علامت بارq₃ تأثيري ندارد)

 

---

چه چیز باعث شوک الکتریکی می شود؟

به شما شوک وارد می شود. یا در زمستان به خانه بر می گردید و کلاه پشمی تان را از سر بر می دارید و... پووووف! همه ی موهایتان در هوا راست می شوند. چه اتفاقی افتاده و چرا اغلب این اتفاق ها در زمستان می افتد؟ پاسخ الکتریسیته ی ساکن است. برای اینکه بدانیم الکتریسیته ی ساکن چیست، باید در مورد طبیعت ماده، قدری بیشتر بدانیم. به عبارتی باید به این پرسش پاسخ دهیم که "چیزهای اطراف ما از چه ساخته شده اند؟"

همه چیز از اتم ساخته شده است.
یک حلقه از طلای خالص را مجسم کنید. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسیم کنید و نیمی از آن را کنار بگذارید. این کار را همین طور ادامه دهید و ادامه دهید. به زودی قطعه ی بسیار کوچکی خواهید داشت که برای دیدنش نیاز به میکروسکوپ دارید. این قطعه ممکن است بسیار بسیار بسیار کوچک باشد اما هنوز یک قطعه از طلاست. اگر بتوانید عمل تقسیم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهید، در نهایت به کوچکترین ذره ی ممکن از طلا می رسید که "اتم" نام دارد. اگر اتم را به ذره های کوچکتر تقسیم کنید، ذره های حاصل شده دیگر از جنس طلا نخواهند بود.

همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است. دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکیبات مختلف این اتم ها ساخته شده است.

الکترون ها می توانند حرکت کنند.
پروتون ها و نوترون ها در هسته ی اتم به هم فشرده اند. معمولاً هسته ی اتم ثابت است و جابجا نمی شود اما برخی از الکترون های اتم که از هسته دورند می توانند از مدار خودشان خارج شوند. مثلاً می توانند از یک اتم به اتم دیگر بروند. اتمی که الکترون هایش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هایش) از بار منفی اش (تعداد الکترون هایش) بیشتر است. پس کل اتم بار مثبت دارد. برعکس اتمی که الکترون به دست آورده، بار منفی اش بیشتر از بار مثبت اش است. این اتم بار منفی دارد. اتمی که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفی)، "یون" نامیده می شود.

 

در بعضی از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه می دارند و اجازه ی جدا شدن به آنها نمی دهند. این مواد "نارسانا" نام دارند. پلاستیک، شیشه، پارچه و هوای خشک، نارسانا های خوبی هستند.

برعکس، در بعضی از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ی ورود و خروج می دهند. در این مواد الکترون ها مدام در حرکتند. به این مواد "رسانا" می گوییم. اغلب فلزات رساناهای خوبی هستند.

چطور می توانیم الکترون ها را از جایی به جایی منتقل کنیم؟ یک راه متداول برای این کار این است که دو جسم را به هم مالش بدهیم. اگر آنها از جنس های متفاوت و هر دو عایق باشند، الکترونها از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شوند. هر چقدر دو جسم را بیشتر به هم بساییم، بار الکتریکی بیشتری از یکی به دیگری منتقل می شود و در آن تجمع می کند. (دانشمندان معتقدند که مالش و یا اصطکاک نیست که باعث انتقال الکترون ها از جسمی به جسم دیگر می شود. بلکه به سادگی این تماس دو ماده ی متفاوت است که باعث انتقال الکترون می شود. با سائیدن دو ماده، سطح تماس آنها با هم افزایش پیدا می کند و این کار جابجایی الکترونها را راحت تر می کند.)
الکتریسیته ی ساکن، مساوی نبودن بارهای مثبت و منفی در یک جسم است.

جاذبه ی بارهای مخالف
حالا خواهیم دید که بارهای مثبت و منفی رفتارهای جالبی از خودشان نشان می دهند. آیا تا به حال شنیده اید که "آدمها با خصوصیات اخلاقی مخالف، همدیگر را جذب می کنند."؟ در مورد یون ها این موضوع حقیقت دارد. دو جسم با بارهای مخالف (یک جسم با بار مثبت و دیگری با بار منفی) همدیگر را جذب می کنند. یعنی به سمت هم کشیده می شوند. برعکس، دو جسم با بارهای همنام (دو جسم با بار مثبت و یا دو جسم با بار منفی) همدیگر را دفع می کنند، یعنی از هم دور می شوند.

سری تریبو الکتریک
وقتی دو ماده ی مختلف را به هم می ساییم، کدام یک بار مثبت پیدا می کند و کدام یک بار منفی؟ دانشمندان با توجه به توانایی مواد در از دست دادن یا به دست آوردن الکترون، آنها را رده بندی کرده اند. این رده بندی را "سری تریبو الکتریک" می نامند. فهرست کوچکی از مواد در دسترس در زیر آورده شده اند. در شرایط آرمانی اگر دو ماده به هم ساییده شوند، ماده ای که در لیست، در مکان بالاتری قرار دارد، الکترون از دست می دهد و بار مثبت پیدا می کند. می توانید با مواد زیر این موضوع را آزمایش کنید:
دست شما
لیوان (شیشه)
موی شما
نایلون
پشم
خز
ابریشم
کاغذ
کتان (پارچه ی نخی)
پاک کن سفت
پلی استر

قانون پایستگی بار
وقتی ما چیزی را با الکتریسیته ساکن باردار کنیم، هیچ الکترونی "تولید نمی شود" و یا "از بین نمی رود". همین طور پروتون جدیدی به وجود نمی آید و ناپدید نمی شود. در عمل باردار کردن اجسام، تنها الکترونها از مکانی به مکان دیگر حرکت می کنند و منتقل می شوند. بار الکتریکی خالص، در کل ثابت می ماند. به این موضوع "قانون پایستگی بار الکتریکی" می گویند.

قانون کولن
اجسام باردار در اطراف خود یک میدان نیروی الکتریکی نامرئی ایجاد می کنند. شدت این نیرو بستگی به مسایل زیادی دارد مثلاً اندازه ی بار دو جسم باردار یا فاصله ی دو جسم و یا شکل اجسام باردار. این باعث پیچیده شدن موضوع می شود. برای ساده کردن شرایط می توانیم فرض کنیم که به جای "اجسام باردار" ، "نقاط باردار" داریم. یعنی ابعاد جسم بارداری که در نظر می گیریم، خیلی خیلی کوچکتر از فاصله ی بین آنها باشد. به طوری که هر جسم برای جسم دیگر تقریباً مثل یک نقطه ی باردار عمل کند.
اولین بار "چارلز کولن" در دهه ی 1780 میلادی، نیروی الکتریکی را توصیف کرد. او پی برد که نیروی الکتریکی بین دو جسم باردار و نقطه ای، رابطه ی مستقیم با ضرب بارهایشان دارد. یعنی  که q¹ و q² اندازه ی بارهای نقطه ای هستند. هر چقدر بارهای نقطه ای بیشتر باشند، نیروی الکتریکی بین شان هم بزرگتر است. از طرف دیگر این نیرو با مجذور فاصله ی بارهای نقطه ای نسبت عکس دارد. یعنی که d فاصله ی بین بارهای نقطه ای است. هر چقدر فاصله ی بارها بیشتر باشد، نیروی الکتریکی بین آنها ضعیف تر است.
به طورکلی می توان نوشت. در این رابطه k ضریب تناسب است و اندازه ی آن به ماده ای بستگی دارد که دو بار را از هم جدا می کند.

 

---

پرسش ابر‌ها چگونه داراي بار الكتريكي مي‌شوند؟

چه راههايي براي تخليه آنها وجود دارد؟

پرسش: چرا تانكرهاي محتوي سوخت را به يك زنجير فلزي كه روي زمين كشيده مي‌شود تجهيز مي‌كنند؟

اگر اين زنجير نباشد چه اتفاقي خواهد افتاد؟

اگر چه دو قرن است كه معلوم شده آذرخش، نوعي الكتريسيته است، اما هنوز فرايند‌هاي ميكروفيزيكي دقيقي كه سبب باردار شدن ابرهاي توفاني مي‌شوند، كاملاً مشخص نيست

آذرخش يكي از عادي‌ترين و در عين حال جالبترين پديده‌هاي طبيعت است. ازحدود دو قرن پيش كه بنجامين فرانكلين ثابت كرد آذرخش، در واقع تخليه الكتريكي بسيار بزرگي است، تا كنون برق آسمان و توفانهاي تندري موضوع تحقيقات بسيار گسترده‌اي بوده است. اما با وجود تجهيزات و تكنيكهاي تحقيقاتي جديد، هنوز منشاء دقيق آذرخش و سازوكار الكتريسيته دار شدن ابرهاي باراني كاملاً مشخص نشده است. آنچه اين مسئله را بيش از حد مشكل و پيچيده كرده است اين است كه آذرخشها و توفانهاي تندري، گستره بسيار وسيعي از كيلومتر تا صدها كيلومتر را در بر مي‌گيرد. در يك انتهاي  اين طيف وسيع، پديده‌هاي اتمي قرار دارند كه سبب الكتريسيته دار شدن ابرهاي توفاني مي‌شوند و در مقياس   كيلومتر به وقوع مي‌پيوندند و در انتهاي ديگر، حركت تندري است كه فرايند باردار شدن را در مقياس دهها و صدها كيلومتر كامل مي‌كند. هنوز فرايند‌هايي كه در اين دو مقياس روي مي‌دهند، به طور فيزيكي شناخته نشده‌اند

فرانكلين نيز، شايد به طور ناخود‌آگاه، يكي از اين مشكلات را تشخيص داده بود. او در سال 1752 متوجه شد كه ابرهاي تند بادهاي تندري غالباً در حالت الكتريسيته منفي هستند، ولي گاهي هم حالت الكتريسيته مثبت را دارند. اينكه اين ابهام ناشي از خطاي مشاهدات بوده است يا اصلا در بطن طبيعت وجود دارد، تنها اين اواخر مشخص شده است. با وجود اين، از زمان فرانكلين تا سالهاي اخير عموما پذيرفته بودند كه آذرخش، انتقال بار الكتريكي مثبت يا منفي از يك طرف ابر به طرف ديگر آن و يا از ابر به زمين است. براي اينكه اين انتقال بار تحقق پيدا كند، ابر بايد الكتريسيته‌دار بشود، يعني بارهاي مثبت و منفي بايد از هم جدا بشوند. اما بارها چگونه از هم جدا مي‌شوند؟

چنانكه بعداً خواهد آمد، اين سؤال را فقط تا حدودي مي‌توان پاسخ داد. در اجسامي كه معمولا در اطراف خود مشاهده مي‌كنيم، مثل تلفن، ساعت، كتاب، و مانند آن، تعداد بارهاي مثبت و منفي با هم برابر است. وانگهي اين بارها به طور يكنواخت در داخل جسم پخش شده‌اند، به گونه‌اي كه جسم از لحاظ الكتريكي خنثي، يا به اصطلاح بدون بار است. اما فرايند‌هاي ميكروفيزيكي بسياري ممكن است بارها را از هم جدا كنند و در نتيجه، ضمن اينكه جسم به طور كلي خنثي است، تعداد بارهاي مثبت يا منفي يك ناحيه از تعداد همين بارها در ناحيه ديگر بيشتر بشود. در اين صورت مي‌گويند جسم باردار يا الكتريسيته‌دار شده است. جدايي بار بر حسب ولت اندازه‌گيري مي‌شود

هر چه فاصله جدايي

ميان بارها بيشتر باشد، ولتاژ آن هم بيشتر است. هنگامي كه در منزل روي فرش راه مي‌رويد، ضمن اينكه فرش به طور كلي از لحاظ الكتريكي خنثي است، ولي واكنش كفش و فرش ممكن است باعث شود كه بار بدن شما و بار روي  فرش از لحاظ علامت با هم مخالف شوند. اين امر مي‌تواند به اختلاف پتانسيلي برابربا 100000 ولت در طول چند سانتيمتر منجر شود. هنگامي كه دستتان با دستگيره فلزي در، تماس پيدا كند، اين اختلاف پتانسيل، همراه با يك شوك ضعيف تخليه مي‌شود.

هر آذرخش نشان دهنده اختلاف پتانسيلي در حدود چند صد ميليون ولت است و مي‌تواند بيشتر از 10 كولن بار به زمين منتقل كند. اين بار معادل باري است كه  الكترون حمل مي‌كنند. طبق تعريف، انتقال يك كولن بار در مدت يك ثانيه برابر يك آمپر است. بنابراين، هر آذرخشخيلي كمتر از يك ثانيه دوام مي‌آورد. ابرهاي توفاني با اندازه متوسط، چند آذرخش در هردقيقه و تواني برابر با چند صد مگاوات (در حدود توان يك نيروگاه هسته‌اي كوچك ) توليد مي‌كنند. وظيفه عمده فيزيك توفانهاي تندري، پيدا كردن توزيع صحيح بار و سازوكارهاي فيزيكي‌اي است كه در پس اين ولتاژها و توانهاي عظيم قرار دارد. تاكنون، عمده تحقيقات بر روي ساختار الكتريكي ابرها متمركز بوده است. بعد از كشف فرانكلين طبيعي بود كه توزيع بار در هر ابر باراني را به صورت ساده زير توجيه كنند: بارهاي مثبت در يك طرف ابر و بارهاي منفي در طرف ديگر آن متمركز مي‌شوند. چنين ساختاري را دو قطبي مي‌گويند. محققان در تلاش خود براي توضيح اين ساختار دو قطبي، دو مدل كاملاً متفاوت در نظر گرفته‌اند كه عبارت‌اند از فرضيه رسوب و فرضيه همرفت.

پرسش: چرا در پشت بام برجها معمولاً ميله فلزي بلندي نصب مي‌كنند؟

پرسش:  عبور يك هواپيما از  بين دو ابر باردار چه خطراتي را به همراه دارد؟ نوع خطر را بصورت دليل علمي بيان كنيد

يكي از نخستين پرسشهايي كه به ذهن آدمي مي‌آيد، اين است: منشاء بار الكتريكي چيست؟ اين پرسش تا زماني نسبتاً طولاني پس از آغاز مطالعه در باب الكتريسيته، همچنان بي پاسخ ماند. گر چه ديوي، فارادي، و سايرين متقاعد شده بودند كه بار الكتريكي با عناصر شيميايي ارتباط دارد.

اگر ساختمان اتمي عناصر را در نظر بگيريم، چنان كه مي‌دانيم يك اتم از اجتماع ذراتي به نام الكترون، پروتون و نوترون تشكيل شده است (گر چه امروزه دانشمندان وجود ذراتي ديگر مانند مزون‌ها، پوزيترون‌ها و هيپرون‌ها را در اتم كشف كرده‌اند). نوترون‌ها و پروتون‌ها در هر اتم، هسته‌ اتم را تشكيل مي‌دهند و الكترون‌ها در فاصله‌اي از هسته قرار دارند و بر طبق نظريه بوهر (Bohr) به دور هسته در گردش‌اند. قطر هسته مركزي حدود ^12- 10 سانتيمتر بوده و قطر مدارهاي الكتروني تقريبا 10000 مرتبه از قطر هسته مركزي بزرگتر است. الكترونها و پروتونها داراي  بار الكتريكي هستند

هر اتم از هسته‌اي بسيار كوچك، با جرم نسبتا زياد، و با بار مثبت، و يك يا چند الكترون بسيار سبكتر با بار منفي تشكيل شده است. مي‌توان فرض كرد كه الكترونها ناحيه‌اي تقريباً كروي در اطراف هسته اشغال مي‌كنند؛ همچنين مي‌توان آنها را به صورت اجسامي تجسم كرد كه مانند گشتن سيارات به دور خورشيد، هسته را دور مي‌زنند. تشبيه به منظومه شمسي در مواردي‌كه مدل مفيد به شمار مي‌آيد جايز است اما اين شباهت چيزي جز يك مدل نيست.

بار الكتريكي پروتون، مثبت و بار الكتريكي الكترون، منفي است و نوترونها فاقد بار الكتريكي هستند.تعداد الكترونها و پروتونهاي يك اتم برابر است. پس در حالت عادي اتم يك جسم از نظر بار الكتريكي خنثي است؛ يعني در اين شرايط هيچگونه خاصيت الكتريكي از خود ظاهر نمي‌سازد. بنابراين مي‌توان گفت بار الكتريكي پروتون و الكترون از نظر قدر مطلق مساويند و فقط از نظر علامت با يكديگر اختلاف دارند. بار الكتريكي الكترون منفي و بار الكتريكي پروتون مثبت اختيار مي‌شود.

بار مثبت هسته، الكترونهاي با بار منفي را مي‌ربايد و آنها را در مدارهايي پايدار نگاه مي‌دارد. الكترونهايي كه خيلي به هسته نزديكند، قوياً مقيدند؛ يعني نمي‌توان آنها را به آساني از هسته جدا كرد؛ و آنهايي كه در مدارهاي دورتر قرار دارند، آسانتر مي‌شود از جاي خود خارج كرد. در برخي مواد، مانند شيشه، مي‌توان الكترونهاي نزديك به سطح را از طريق مالش مكانيكي، به ابريشم منتقل كرد. به همين، ترتيب الكترونهاي اتمهاي پوست جانوران يا پشم به ورود به كهربا يا ابونيت گرايش دارند. به اين ترتيب، ابونيت بر اثر مالش با پوست جانوارن، به علت اين انتقال بار، بار منفي اضافه پيدا مي‌كند، در حالي كه ميله شيشه‌اي بر اثر مالش با ابريشم، الكترون از دست مي‌دهد و بار مثبت پيدا مي‌كنـد.

اگر چيزي بار الكتريكي مثبت پيدا كند، آنگاه چيز ديگري:

الف) به همان اندازه بار مثبت مي‌گيرد.

ب) به همان اندازه بار منفي مي‌گيرد.

ج) بار منفي مي‌گيرد، اما نه لزوماً به همان اندازه.

د) مغناطيسي مي‌شود.

پاسخ: (ب) پاسخ درست است. هنگامي كه موهاي گربه‌اي را با برس شانه مي‌كنيد، موهاي گربه بار الكتريكي مثبت و شانه‌هاي برس بار الكتريكي منفي پيدا مي‌كنند. با اين كار، شما الكتريسيته نمي‌آفرينيد بلكه الكتريسيته از قبل در آنجا حضور دارد. در هر اتم موهاي گربه، قبل از برس زدن، به تعداد مساوي الكتريسيته مثبت و منفي وجود دارد. الكتريسيته مثبت در هسته اتمها و الكتريسيته منفي در الكترونهاي اطراف آنها؛ كار برس فقط اين است كه بارهاي مثبت و منفي را از هم جدا مي‌كند. دليل اين امر اين است كه الكترون خواهي يا «تمايل به جذب الكترون» شانه‌هاي برس از موهاي گربه خيلي بيشتر است. بر اثر تماس بار الكتريكي موهاي گربه منتقل و يك بي‌تعادلي در بار الكتريكي برس و گربه ايجاد شود. موي گربه كسر بار منفي دارد كه در اصطلاح مي‌گوييم بار مثبت پيدا كرده است. اضافه بار منفي شانه برس نيز باعث مي‌شود كه بار برس منفي شود. در نتيجه شانه برس و موي گربه بار مساوي اما ناهمنام پيدا مي‌كنند. انرژي‌اي كه صرف برس زدن به موي گربه مي‌شود در بارهاي جدا شده انباشته مي‌شود. هر گاه برس را به گربه نزديك كنيم، اين انرژي به صورت جرقه آزاد مي‌شود

باردار كردن عبارت است از فرايند جداسازي بار كه مستلزم انجام كار است. آيا با دادن انرژي كافي مي‌توان از هيچ (مثلاً در فضاي تهي) بار الكتريكي آفريد؟

الف) بلي، اين امر يك رويداد غير معمولي نيست. 

ب) نه، چنين رويدادي ناقض قوانين شناخته شده فعلي است

پاسخ: (الف) پاسخ درست است. اگر يك پرتو پرانرژي x از نزديكي يك قطعه ماده عبور كند، يا اگر دو پرتو x با هم برخورد كنند، انرژي پرتوهايx، درست در آن فضاي تهي يك الكترون منفي و يك الكترون مثبت مي‌آفريند. از اين فرايند عكس گرفته شده است و هنگامي كه انرژي خيلي زياد است، اين يك امر عادي است. الكترون مثبت را پوزيترون مي‌گويند

حال ببينيم كه اين پديده چگونه اتفاق مي‌افتد؟ فرض كنيد كه مي‌دانيم انرژي از كجا مي‌آيد: از پرتوهاي x. اما بارها از كجا مي‌آيند؟ تا كنون يك بار خالص در هيچ مكاني آفريده نشده است. يعني، اگر در جايي بار صفر باشد، هميشه بايد صفر باقي بماند. بار فقط در يك معناي محدود آفريده مي‌شود. يعني بارهاي مثبت و منفي به مقادير مساوي و همزمان آفريده مي‌شوند، به گونه‌اي كه اثر بار مثبت دقيقاً اثر بار منفي را خنثي مي‌كند. به عبارت دقيق‌تر، بايد بگوييم كه بار از فضاي تهي جدا شده است. مي‌توانيم اين فرايند را به صورت زير تصوير كنيم:

فرض كنيد فضاي تهي به صورت يك «ناحيه» خاكستري رنگ باشد. از محلa در اين فضاي تهي مقداري خاكستري برمي‌داريم وآن را در محلc قرار مي‌دهيم. جاي a را در شكل با b نشان داده‌ايم. بنابراين، در عمل ما سياه و سفيد نيافريده‌ايم، بلكه فقط سياه و سفيد را از خاكستري جدا كرده‌ايم. به همين ترتيب، بارهاي الكتريكي مثبت و منفي از فضاي تهي جدا مي‌شوند. در واقع، ما در فضاي تهي ناهمگني ايجاد مي‌كنيم و البته براي اين كار بايد انرژي  صرف كرد. اين مطلب، اساس اصل بقاي بار مي‌باشد

مسابقه وبلاگ نویسی

 

گروه فیزیک قصد دارد در بین دانش اموزان

شهرستان یک دوره مسابقه وبلاگ نویسی برگزار

کند

علاقه مندان می توانند ادرس وبلاگ خود را به گروه

 آموزشی اداره تا پایان دی ماه تحویل دهند

موضوع وبلاگ باید فناوری نانو و کاربرد ان باشد

جلسه گروه فیزیک

                                     بسمه تعالی

دومین جلسه گروه فیزیک در تاریخ ۱۲/۰۹/۸۶ در

محل آزمایشگاه فارابی تشکیل می شود

 

موضوع جلسه نقد و بررسی فصل ۱و۲ کتاب

فیزیک ۲ دبیرستان می باشد.

                                               

                                                                                 سرگروه فیزیک شهرستان گناوه

                                                                                                             امیر خدری

آپدیت شد !

نمونه سوال فیزیک 1

2

جاهاي خالي را با كلمات مناسب پر كنيد ؟

الف– مجموع انرژي هاي ذرات تشكيل دهندههرجسم را ..............................مي گويند .

ب- عامل اتنقال گرما از يك جسم به جسم ديگررا .................................مي باشد .

ج- وقتي پرتو نوري از محيط ................. وارد محيط .........................پرتو شكست به خط عمود نزديك مي شود .

د- جسمي از كانون آينه مقعر به طرف مركز آن حركت مي كند تصوير آن از .................تا ..................جابجا مي شود .

ر- در يك جسم ............................................ بار الكتريكي در محل ايجاد شده باقي مي ماند وپديده ي تخليه ي الكتريكي يك قطعه ابر باردار بازمين .....................................نام دارد.

1

3

مفاهيم فيزيكي زير را تعريف كنيد

الف – گرماي ويژهب- قانون اهمج-زاويه حدد- محور اصلي آينه هار – پاشيدگي نور ط- عمل تطابق چشم

2

2

شكل هاي زير را به پاسخنامه منقل كرده و مسير نور را مشخص كنيد

C   F

F   C

3

5/1

با طراحي آزمايشي نشان دهيد كانون آينه مقعر (كاو) را چگونه تعيين مي كنند ؟

4

1

نوع عدسي ذربين كدام است با رسم شكل ويژگي هاي آن را مشخص كنيد ؟

5

25/1

جسمي در شرايط خلاء از ارتفاع5 متري زمين رها مي شود حساب كنيد با چه سرعتي به زمين برخورد مي كند ؟

6

1

گرمكني به توان 420 وات را 5 دقيقه روشن مي كنيم دراين مدت چند ژول انرژي الكتريكي مصرف مي شود ؟

7

1

به دو كيلو گرم آب 20 درجه سلسيوس 840000 ژول گرما مي دهيم دماي آن چقدر افزايش مي يابد ؟گرماي ويژه آب4200 مي باشد .

8

5/2

جسمي به طول4 در فاصله 40 آينه كاوي (مقعر) كه بزرگنمائي آن 3 مي باشد قرار گرفته واز آن تصوير وارونه تشكيل شده است حساب كنيد

الف – فاصله تصوير از آينهب – فاصله كانوني آينهج- شعاع انحنا آينهد- با مقياس مناسب شكل آن را رسم كنيد و دومورد از ويژگي هاي آن را بنويسيد

9

2

جسمي در فاصله 40يك عدسي همگرا با توان 5 ديوپتر قرار دارد . پيدا كنيد :

الف – فاصله كانوني عدسيب- فاصله تصوير از عدسيج- بزرگنمايي عدسيد- فاصله تصوير از جسم

10

75/1

الف – ضريب شكست محيط شفافي2 مي باشد زاويه حد آن محيط چقدر است ؟

ب- اگر سرعت نوردر هوا باشدسرعت نور در اين محيط شفاف چقدر است ؟

ج- اگر پرتو نوري با زاويه 40 درجه از اين محيط به هوا بتابد چه اتفاقي رخ مي دهد با رسم شكل نشان دهيد ؟

11

1

زير يك شيشه به ضخامت10 سكه اي قرار دارد . اگر ضريب شكست شيشه 5/1 و از هوا به سكه نگاه كنيم سكه در چه فاصله اي ديده مي شود ؟

  12

 

تست فیزیک 2

.     90 گرم یخ صفر درجه سلسیوس را وارد مقداری آب  40 درجه سلسیوس وارد می کنیم.پس از ایجاد تعادل 10 گرم یخ با قی می ماند.اگر گرمای نهان ویژه ذوب یخ 80کالری بر گرم و گرمای ویژه آب 1 کالری بر گرم و تبادل گرمایی ظرف ناچیز باشد.جرم آب اولیه چند گرم بوده است؟

(آزاد پزشکی-68)

1)40                    2)50                  3)160                      4)200

 

2.اگر 50 گرم یخ صفر درجه سلسیوس را با 100 گرم آب 24 درجه سلسیوس مخلوط کنیم.پس از ایجاد تعادل چند گرم یخ با قی می ماند؟(گرمای نهان ویژه ذوب یخ 80 کالری بر گرم و گرمای ویژه آب  1 کالری بر گرم )(سراسری ریاضی 70)

1)صفر              2)10                          3)20                      4)30

 

3. 10 گرم یخ صفر درجه سلسیوس را داخل 100 گرم آب 4 درجه سلسیوس می اندازیم.پس از حصول تعادل،چند گرم یخ در آب است؟( گرمای نهان ویژه ذوب یخ 80 کالری بر گرم و گرمای ویژه آب  1 کالری بر گرم است.)(سراسری ریاضی-70)

1)0                       2)2                        3)5                       4)8

 

4. 25 گرم یخ 0 درجه سلسیوس را در 75 گرم آب 20 در جه سلسیوس وارد می کنیم.اگر گرمای نهان ویژه ذوب یخ 80 کالری بر گرم و گرمای ویژه آب 1 کالری بر گرم و تبادل گرمایی ظرف ناچیز باشد،دمای تعادل چند درجه سلسیوس می شود؟

(سراسری تجربی-64)

1)صفر                      2)5                          3)6                         4)16

 

5.یک قطعه یخ صفر درجه سلسیوس را وارد مقداری آب 40 درجه سلسیوس می کنیم،تمام یخ ذوب می شودو 300 گرم آب صفر درجه سلسیوس بدست می آید.جرم آب اولیه چند گرم بوده است؟(گرمای نهان ذوب یخ 336000 ژول بر کیلوگرم و گرمای ویژه آب 4200 ژول بر کیلو گرم در جه کلوین  و تبادل گرمایی ظرف ناچیز فرض شود.)        (آزاد پزشکی-79)

 

                                                                                          

1)50                   2)100                      3)200                     4)150

 

سوالت امتحان هماهنگ کشوری درس: فیزیک(1)

رشته: علوم ریاضی

ساعت شروع: 30:10 صبح

دوره ی پیش دانشگاهی     «15 نمره ای»

تاریخ امتحان:14/10/1384

دانش آموزان و داوطلبان آزاد در نیم سال اول ( دی ماه) سال تحصیلی 85-1384

اداره کل سنجش و ارزشیابی تحصیلی

ردیف

سوالات

نمره

1

اصطلاحات فیزیکی زیر را تعریف کنید:

الف) سرعت متوسط         ب) تکانه           ج)بسامد زاویه ای          د) عدد موج

2

2

الف)در حرکت یک جسم بر مسیر خمیده ، بردارهای سرعت و شتاب .......... ( هم راستا نیستند،می توانند هم راستا باشند)

ب) نیرویی که ابعث حرکت  روبه جلوی ما روی سطح زمین می شود، نیروی اصطکاک...... است( جنبشی، ایستایی)

ج) در نوسان آونگ ساده، نیرویی که عامل نوسان است ......... است

مولفه ای از نیروی وزن، مولفه ای از کشش نخ)

د) وقتی در طنابی با یک انتهای ثابت موج ایستاده تشکیل می شود، طول طناب مضرب ..... است( صحیحی از نصف طول موج، فردی ازربع طول موج)

25/0

 

25/0

 

25/0

 

25/0

3

برای نوسانگری به جرم m که با دامنه ی A و بسامد زاویه ای حرکت هماهنگ ساده دارد، در خانه های خالی جدول زیر را با مقدار یا رابطه ای مناسب پرکنید و به پاسخ نامه انتقال دهید

 

X (مکان)	A  ( شتاب)	U ( انرژی پتانسیل)
+A

1

4

در طرح وربرو ، یک سر نخ و فنر در نقطه Aبه شاخه ی دیاپازون وصل شده است. با ارتعاش دیاپازون:

الف) نوع موج هایی را که نخ و فنر انتشار می یابند ، مشخص کنید

ب) یک کمیت نام ببرید که مساوی بودن آنها برای هر دو موج قطعی است

ج) یک کمیت نام ببرید که ممکن است برای هر دو موج یکسان  نباشد

 

 

 

 

 

 

 

5/0

25/0

25/0

5

الف)تپی مانند شکل ، در طنابی در حال انتشار است.

شکل تپ بازتاب را از انتهای ثابت طناب رسم کنید

ب) در وضعیت روبه رو،رفتار طناب را در لحظه ی بر هم نهی کامل دو تپ با رسم شکل نشان دهید و نام این بر هم  نهی را بنویسید

 

 

5/0

 

75/0

6

در شکل روبه رو، نمودار مکان- زمان جسمی را که قسمتی از یک سهمی است، مشاهده می کنید.

الف) حرکت جسم در کدام بازده ی زمانی ، تند شونده و درکدام بازده ی زمانی کند شونده است؟

ب)با محاسبات لازم ، معادله ی مکان- زمان جسم را به دست آورید.

 

 

 

 

 

 

5/0

 

5/1

7

در یک پرتاب با زاویه ی پرتاب اولیه  در خلأ ، بردار سرعت اولیه در SI به صورت  است. ارتفاع اوج و  برد افقی پرتابه را محاسبه کنید.  

1

8

مانند شکل رو به رو، جسمی به جرم kg2 روی سطح شیبداری با ضریب اصطکاک جنبشی  از نقطه ای A رها شود

الف) نیروهای وارد برجسم را رسم کنید

ب) اگر این جسم با شتاب به طرف پایین حرکت کند ،  چه  قدر است؟

 

 

 

 

 

75/0

 

25/1

 

9

یک خودرو در یک پیچ افقی با ضریب اصطکاک ایستایی  می تواند حداکثر با سرعت 20 متر بر ثانیه بدون لغزش جانبی دور بزند

الف) شعاع پیچ چند متر است؟

ب) اگرجرم خودرو یک تن باشد، نیروی مرکزگرای وارد برخودرو چند نیوتون است؟

 

 

5/0

 

5/0

10

معادله ی حرکت هماهنگ ساده ی یک نوسانگر SI به صورت  است

الف) معادله ی سرعت این نوسانگر را به دست آورید؟

ب) در چه لحظه ای برای اولین بار شتاب آن بیشینه می شود؟

 

 

 

5/0

75/0

11

با دیاپازونی به بسامد Hz50، سرطناب کشیده شده ای را به نوسان در می آوریم.اگردامنه ای نوسان ها 5 میلی متر و سرعت انتشار موج در طناب 100 متر بر ثانیه و در جهت x+ باشد

الف) تابع موج ایجاد شده در طناب را در SI بنویسید

ب) معادله ی  نوسان نقطه ی M از طناب را که با دیاپازون 25 سانتی متر فاصله دارد، بنویسید.

 

 

 

1

5/0

 

«موفق باشید»                                جمع نمره

15