نیروی فنر (نیروی كشسانی فنر)

اگر این آدمی كه لاستیكی را كشیده است، آن را رها كند، چه می‌شود؟

 

اگر این یكی كه فنر را فشرده است، آن را رها كند، چه حادثه‌ای برای فنر رخ می‌دهد؟

 

و چنان چه دوباره آن ها بخواهند، لاستیك و فنر را كشیده یا فشرده نمایند، چه چیزی لازم است؟

پاسخ شما كاملاً صحیح است: نیرو

حال اگر نیرو 2 برابر شود، فنر 2 برابر كشیده می‌شود و چنان چه نیرو 3 برابر شود میزان تغییر طول فنر نیز 3 برابر می‌شود و همین طور الی آخر.

اساس كار ترازوهای فنری كه ماهی فروشان لب جاده‌ها از آن ها استفاده می‌كنند، نیز همین است. هر چه نیروی بیش تری به فنر داده شود، فنر بیش تر كشیده (و یا فشرده) می‌شود.

        

به نظر شما تفاوت بین فنر خودكار شما با فنر یك خودرو در چیست؟

بدیهی است كه با یك مقدار نیروی مشخص (مثل زور دست ما!) فنر خودكار به راحتی متراكم شده، در حالی كه فنر ماشین با همان نیرو باندازه بسیار ناچیزی تغییر طول می‌یابد.

این خاصیت فنرها را با ضریبی به نام ثابت فنر بیان می‌گردد. معمولا ثابت فنر را با نماد k نشان می‌دهند.

رابطه فنر (توسط آقای هوك) به صورت زیر بیان شده است:

كه در آن F همان نیروی وارد بر فنر و  تغییر طول فنر (افزایش یا كاهش) در اثر نیروی F و k نیز همان ثابت فنر است.

واحد نیرو مثل قبل نیوتن (N)، واحد جا به جایی نیز متر (m) و در نتیجه واحد ثابت فنر k برابر    می‌باشد.

هر چند ممكن است در مسائل از واحدهایی مثل نیز استفاده شود.

فراموش نشود كه جهت نیروی فنر (F) همواره در خلاف جهت تغییر طول است.

در شكل های زیر به جهت نیروی فنر توجّه كنید. ملاحظه می‌كنید كه جهت نیروی فنر همواره به سمت نقطه‌ای تعادل فنر است.

چنانچه طول اوّلیه‌ی فنر یك ترازوی ماهی فروشی! ٣٠ سانتی متر باشد و پس از آویزان كردن یك ماهی فسقلی 1 كیلوگرمی طول جدید فنر برابر ٤٠ سانتی‌متر شود.

 

الف) ثابت فنر را پیدا كنید.

 

راهنمایی:

 

همان تغییر طول بوده و اینجا وزن ماهی (mg) نقش نیرو را بازی می‌كند.

 

در رابطه  ، همه چیز معلوم است مگر k كه آن را می‌خواهیم با جاگذاری به دست می‌آوریم. ضمناً پس از حل مسأله ببینید كه با دو برابر شدن نیروی وارد بر فنر، تغییر طول فنر چند برابر می‌شود؟!

حل: 

همانگونه که مشاهده می نمایید عبارت به دست آمده در خط اول پاسخ قسمت (الف) و عبارات بدست آمده در خط ٢ و ٣ پاسخ قسمت (ب) می باشند.

ملاحظه كردید كه در حالت (ب) به علت 2 برابر شدن نیرو، تغییر طول فنر (یعنی همان  و نه خود طول فنر!) دو برابر شد.

نیروی اصطكاك

توپی را به سمت دروازه حریف شوت می‌كنید، مدتی به سمت جلو رفته، مرتباً تندی اش كاهش یافته و در حالی كه تماشاچیان از جا بلند شده تا از شوق گل، جیغ بكشند، درست قبل از خط دروازه توپ می‌ایستد. چرا؟

در روزهای یخبندان زمستانی، چرا خودرو‌ها به سختی حركت می‌كنند؟ فایده ریختن شن و ماسه (كه ایجاد ناهمواری در سطح جاده می‌نماید) چیست؟

اصلاً شما به كمك چه نیرویی راه می‌روید؟

چرا این كارگر به جای حمل مستقیم جعبه حاوی بار، آن را روی یك گاری گذاشته و حمل می‌كند؟

برای درك بهتر اثر اصطكاك در حركت به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

هنگامی كه سطوح دو جسم با هم در تماس باشند، بین‌ آن ها دو نیرو رد و بدل می‌گردد. یكی همان نیروی عمود بر سطح در ناحیه تماس دو جسم است، كه قبلاً با عنوان نیروی عمودی تكیه گاه یادی از آن كردیم و دیگری نیروی موازی سطح تماس دو جسم كه اصطلاحاًَ به آن نیروی اصطكاك گفته می‌شود.

برای فهم علت وجودی نیروی اصطكاك باید به سطح تماس دو جسم نزدیك و نزدیك تر شد.

مطابق شكل، اگر چه سطوح تماس ظاهراً صیقلی هستند اما تماس واقعی تنها در نواحی خاصی (بین جسم و سطح زیرین) وجود دارد.

در این نواحی برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های دو جسم در یكدیگر درگیر شده و سطح در حال تماس در برابر شروع یا ادامه حركت، مخالفت می‌كند و در این حالت نیروی اصطكاك ظاهر می‌شود.

 

البته در هنگام حركت یك جسم در یك سیال (مثلاً هوا یا آب) مقاومتی در مقابل حركت وجود دارد. یكی از مواردی كه این موضوع نمود دارد، حركت سقوط از هواپیما می‌باشد. به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

مقاومت یك سیال در برابر حركت یك جسم از روابط پیچیده به دست می‌آید كه ما آن را در در سیالات خواهیم آموخت. 

در این آموزش تعاملی، دانش آموزان مقطع دبستان و راهنمایی می توانند با فواید نیروی اصطکاک آشنا خواهند شد.

در این آموزش تعاملی،‌ از دانش آموز پرسش هایی پرسیده می شود تا با مفهوم نیروی اصطکاک آشنا شده و متوجه خواهند شد که این نیرو در برخی موارد مفید و در برخی موارد غیر مفید است.

برای دریافت این فایل تعاملی کلیک کنید.

نیروی اصطكاك را در دو حالت بررسی می كنیم.

١) جسم بر روی سطح كشیده می شود ولی ساكن می ماند.

حالت اول: اگر به جسم نیروی كوچكی وارد كنیم ، جسم ساكن می ماند. نیروی اصطكاك در خلاف جهت به جسم نیرو وارد می كند و جلوی حركت جسم را می گیرد.  

حالت دوم: اگر مقدار نیرو را كمی افزایش دهیم، نیروی اصطكاك نیز افزایش می یابد و جلوی حركت جسم را می گیرد، در این صورت باز هم جسم ساكن می ماند.

به این نیروی اصطكاك ، نیروی اصطكاك ایستایی گفته می شود.  حال اگر به این جسم نیروی نسبتا بزرگی وارد شود، جسم دیگر ساكن نمی ماند و شروع به حركت می كند.

در این حالت نوع دوم نیروی اصطكاك را باید بررسی كنیم.

٢) جسم  روی سطح در حال حركت است.

به این نیروی اصطكاك ، نیروی اصطكاك جنبشی گفته می شود.

نكته: جهت نیروی اصطكاك همواره در جهت مخالف حركت جسم بر روی سطح است.

عوامل موثر بر نیروی اصطكاك:

الف- نیروی عمودی تكیه گاه كه مقدار این نیرو همیشه برابر نیروی وزن است.

ب- جنس سطح تماس دو جسم :

صاف یا زبر بودن سطح

رطوبت

١) هر چه نیروی تكیه گاه(یا نیروی وزن جسم) بیشتر باشد، باید نیروی بیش تری برای جابه جایی آن به كاربرد یعنی نیروی اصطكاك بین دو سطح افزایش می یابد.

٢) هر چه سطح تماس بین دو جسم ناصاف تر باشد، اصطكاك بیش تری بین دو سطح وجود دارد بنابراین برای جابه جایی جسم باید نیروی بیشتری وارد كرد.

٣) رطوبت باعث می شود دو سطح با یكدیگر تماس كمتری داشته باشند، در نتیجه نیروی كمتری برای جابه جایی جسم لازم است.

موارد مفید:

موارد مضر:

١) در هنگام حركت اتومبیل، بخشی از انرژی مكانیكی اتومبیل صرف غلبه بر اصطكاك می شود.

٢) در هنگام اسكی سواری

راه های كم كردن اصطكاك

١) صاف كردن سطوح (از بین بردن فرورفتگی و برجستگی های دو سطح)

٢)استفاده از چرخ، غلتك، ساچمه

٣) روغن كاری سطوح

٤) استفاده از تخت هوا در بعضی از انواع قطارها توده ی فشرده ای از هوا بین قطار و ریل فاصله می اندازد این كار باعث    می شود، اصطكاك بین ریل و قطار كاهش یافته و سرعت قطار افزایش یابد.  

٥) نوك تیز كردن سطوح: هر چه سطح جسمی كشیده تر باشد، سطح تماس آن با هوا كمتر است.

در اتومبیل های مسابقه برای كم شدن اصطكاك اتومبیل با هوای اطراف، اتومبیل ها را كشیده تر می سازند.  

زمین لرزه چیست ؟

ارتعاشات شدید ایجاد شده که همان امواج زمین لرزه هستند از شکاف اولیه که کانون زلزله نام دارد، پراکنده می شوند. این ارتعاشات هم چون امواج ریزی که در  برخورد سنگ بر روی برکه ایجاد می شوند، در جهات مختلف و در مسیری طولانی از اطراف کانون منتشر شده و در مسیر خود موجب لرزش زمین می گردند. امواجی که به کانون نزدیک هستند بسیار بزرگ بوده که این امر قدرت تخریب بیش تری به آن ها می دهد.

زمین لرزه چگونه و در کجا رخ می دهد؟

اگر نقشه ی زمین لرزه در سراسر جهان را بررسی کنیم، این نکته برایمان آشکار می شود که :

به عنوان نمونه تعداد زیادی از زمین لرزه ها در محدوده حاشیه اقیانوس آرام و یا در وسط اقیانوس اطلس گزارش شده اند. این کمربندها سر نخ های مهمی جهت بسط  نظریه صفحات تکتونیک plate tectonic  ارائه می کنند.

خارجی ترین پوسته زمین، که همان لیتوسفر نام دارد، از بخش های سخت بسیاری  تشکیل شده است که به آن ها سطوح تکتونیک گفته می شود.

این سطوح همواره توسط نیروهایی که در عمق زمین  وجود دارند حرکت داده می شوند. میزان این جابه جایی به اندازه چند سانتی متر در سال (تقریبا برابر با رشد ناخن های دست ما) هستند.

در زیر سطوح لیتوسفر، استنوسفر زمین قرار دارد که در بازه زمانی طولانی رفتاری هم چون سیال از خود نشان می دهد و به این ترتیب به جابه جایی پوسته های زمین کمک کرده و آن ها را هم چون نوار نقاله ای عظیم  هدایت می کند.

امواج زلزله ای:

با جابه جایی ناگهانی دریک شکاف دو نوع متفاوت از امواج زلزله ای تولید می شوند : امواج P (امواج اولیه ) و امواج S (امواج ثانویه ). البته نوع سومی از امواج زلزله نیز از بر همکنش امواج P و  S  با سطح داخلی لایه های زمین تولید می شود. سرعت امواج به نوع موج و ویژگی های محیط انتشار  بستگی دارد هرچه تراکم سنگ های محیط بیشتر باشد امواج سریعتر حرکت می کنند. در پوسته زمین امواج P  با سرعتی درحدود 6 تا 7 کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند در حالی که سرعت امواج  S  در حدود 5/3   تا 4 کیلومتر در ثانیه می باشد.

     

^{امواج P (سمت راست)  -  امواج S سمت چب}

جابه جایی امواج  P سریع تر است . شکل آن ها مثل امواج صوت در هوا موج طولی بوده و دارای انقباض و انبساط پی در پی  و موازی با انتشار می باشند.

امواج  S  آهسته تر از امواج P  بوده و امواجی عرضی هستند  به این معنا که حرکت ذرات عمود بر جهت انتشار صورت می گیرد. امواج S  به دلیل عرضی بودنشان امکان عبور از درون هوا و یا مایعات را ندارند.

حرکت صفحات زمین

صفحات قاره‌ای و اقیانوسی تحت تأثیر نیروی داخل زمین حرکت می‌کنند. این حرکت موجب جدایی قاره‌ها یا حتی برخورد برخی دیگر می‌شود. در این بخش به توضیح حرکت صفحات زمین می‌پردازیم.

چند بار در تاریخ، برخورد بین قاره‌ها، یك قاره بسیار بزرگ درست كرده است. اگرچه پوسته‌ی قاره‌ها ضخیم می باشد، اما آسان ‌تر از پوسته اقیانوسی می‌شکند. حدود یك سوم سطح زمین با پوسته قاره‌ای پوشیده شده است. فرایند از هم جدا شدن و دوباره ملحق شدن قاره‌ها به هم چرخه ویلسون نام دارد. زمین شناس كانادایی جان توزو ویلسون اولین كسی بود كه این وضعیت را توصیف كرد.

نقاط داغ دلیلی بر حرکت صفحات

محققان عقیده دارند که نوعی مخزن در حال بالا آمدن از مواد گوشته، در زیر آتشفشان‌های داخل صفحات اقیانوسی قرار دارد. ذوب این مواد در هنگام رسیدن به اعماق کم و کاسته شدن از مقدار فشار، باعث پدید آوردن نوعی نقطه داغ می‌شود. با فرض این که صفحه اقیانوس آرام از روی این نقطه داغ عبور می‌کند، به ترتیب ساختارهای آتشفشانی حاصل می‌آید. عمر هر آتشفشان نیز نشان دهنده زمانی است که کوه، در روی نقطه داغ و ساکن گوشته قرار داشته است.

در سال 1968‏، از تطبیق و تلفیق نظریه‌ها و فرضیه‌های موجود، نظریه زمین ساخت صفحه‌ای که بسیار کامل‌تر و جامع‌تر بود متولد شد. بر پایه این نظریه، پوسته سخت و جامد زمین که سنگ کره، نامیده می‌شود. از 7 ‏صفحه اصلی و تعدادی صفحه کوچک یا فرعی ‏تشکیل شده که این صفحه‌ها نسبت به یکدیگر دارای حرکت هستند. صفحات می‌توانند از نوع قاره‌ای یا اقیانوسی و یا هر دو باشند- در ادامه در باره این دو نوع توضیحاتی آورده‌ایم- . در زیر سنگ کره، بخشی وجود دارد که به علت فشار و دمای زیاد مواد درونی زمین به نقطه ذوب خود نزدیک شده و حالتی نرم و مذاب به خود گرفته‌اند. به این بخش سست کره گفته می‌شود. در واقع صفحات سخت و صلب سنگ کره روی سست کره سیال و روان، در حالتی شناور سر خورده و جا به جا می‌شوند.

صفحات به آهستگی روی یك لایه خیلی داغ سر می‌خورند. در بعضی مکان‌ها صفحات در اثر ضربه ناشی از برخورد به داخل همدیگر روانه می‌شوند. این وضعیت کوه‌ها را به وجود می‌آورد. در مکان‌های دیگر صفحات از هم دور می‌شوند. این باعث می‌شود پوسته جدیدی شكل بگیرد.

حركت صفحه واگرا

زمانی كف دریا گسترش پیدا می‌کند كه دو صفحه اقیانوسی از همدیگر دور می‌شوند (در مرز یك صفحه واگرا)، كه نتیجه آن تشكیل پوسته جدید اقیانوسی است (این پوسته از گدازه‌ای كه از داخل گوشته زمین بالا می‌آید تشكیل می‌شود). در كنار آن یك كوه میان دریایی نیز هست. تئوری گسترش كف اقیانوس اولین بار به وسیله هری هس و رابرت دیتز در دهه 1960 ارایه شد.

موقعی كه صفحات به هم برخورد می‌کنند (در مرز یك صفحه همگرا)، مقداری از پوسته در برخورد ویران می‌شود و صفحات کوچک‌تر می‌شوند. نتایج متفاوت است و بستگی به این دارد كه چه نوع صفحاتی درگیر برخورد بوده‌اند.

سنگ‌های دگرگونی

سنگ‌ها و کانی‌ها تحت شرایطی که در آن شکل ‌گرفته‌اند پایدار می مانند؛ اما با تغییر در شرایط، سنگ‌ها نیز تغییرمی‌کنند. سنگ‌های دگرگونی، سنگ‌هایی هستند که از تغییر شکل سنگ‌های قبلی به علت تغییر شرایط فیزیکی (فشار ـ دما) یا شیمیایی و در حالت جامد به‌وجود می‌آیند. پدیده دگرگونی به محو و ناپدید شدن یک یا مجموعه‌ایی از کانی‌های متبلور سنگ تعبیر می‌شود. این تغییرات ممکن است روی سنگ‌های رسوبی که در شرایط سطحی به وجود آمده‌اند یا در سنگ‌های آذرین که از ماگما متبلور گردیده و یا حتی در سنگ‌های دگرگونی به وجود آیند.

این گروه از سنگ‌ها، سنگ‌های ثانویه هستند که از دگرگون شدن دیگر سنگ‌ها تشکیل می‌شوند. عامل دگرگونی می‌تواند فشار لایه‌های بالایی، گرما، اثر سیال‌ها و جانشینی باشد. به طور كلی می‌توان گفت كه اگر سنگ‌های آذرین ، رسوبی و یا حتی دگرگونی مدت زیادی در اعمــاق زمیــن بماننـد، بدون آنكه ذوب‌شده یا خـُــرد شـوند، در اثر فشار و گرمای زیادی كه بر آن‌ها وارد می‌شود، تغییر پیدا می‌کنند. این سنگ‌ها مانند آجر پخته ‌شده و شکل قبلی خود را از دست می‌دهند، به طوری كه دیگر شباهتی به سنگ‌های اولیه ندارند؛ سنگ‌هایی كه بدین گونه تشكیل می‌شوند، به سنگ دگرگونی یا دگرگون‌شده موسوم‌اند.

از جمله سنگ‌های دگرگونی می‌توان ماربل، گنــایس، سنگ لوح، كوارتزیت و الماس را نام برد. از آنجایی كه این سنگ‌ها در زیرزمین و دور از چشم ما و در زمانی بسیار طولانی به وجود می‌آیند، مطالعه روی آن‌ها كمی دشوارتر از مطالعه سنگ‌های آذرین و رسوبی است. با این وجود، مطالعات بسیاری در مورد انواع سنگ‌های دگرگونی و نحوه تشكیل آن‌ها صورت گرفته است.

جورج بارو با بررسی زمین‌شناسی سنگ‌های دگرگونی در اسکاتلند، نشان داد که سنگ‌های دگرگونی این مناطق یک تغییر تدریجی در بافت و ترکیب کانی‌شناسی دارند و نتیجه این مطالعات باعث کشف زون دگرگونی تدریجی گردید. بررسی زون های مختلف کانی‌های دگرگونی در نواحی مختلف توسط تیلی (1925)، هارکز (1932) و بارس (1936) صورت گرفت ولی در هیچ‌کدام از این مطالعات مسئله پیوند بین فرایندهای زمین‌شناسی و فرایندهای دگرگونی تدریجی به دقت مورد نظر قرار نگرفت.

انواع دگرگونی

دگرگونی دینامیکی یا دگرگونی کاتاکلاستیک:

دگرگونی کاتاکلاستیک مربوط به تغییر شکل مکانیکی است. مثلاً زمانی که دو بلوک سنگی در یک زون گسلی از کنار هم عبور می‌کنند، این نوع دگرگونی رخ می‌دهد. بر اثر لغزشی که در زون گسلی روی می‌دهد و بر اثر اصطکاک ایجادشده، گرما تولید می‌شود. سنگ‌ها در این قسمت خرد و ساییده می‌شوند. دگرگونی کاتاکلاستیک چندان معمول نیست و اغلب در زون های باریکی که در آن‌ها لغزش روی می‌دهد، اتفاق می‌افتد.

دگرگونی مجاورتی یا دگرگونی حرارتی:

دگرگونی مجاورتی در نزدیکی توده‌های نفوذی رخ می‌دهد. دگرگونی مجاورتی با دمای بالا همراه است و این گرما از توده‌های نفوذی حاصل می‌شود. از آنجایی که محدوده کوچکی از اطراف توده نفوذی تحت تأثیر قرار می‌گیرد، دگرگونی مجاورتی محدود به یک زون کوچک است که به آن هاله دگرگونی گفته می‌شود. خارج از محدوده هاله دگرگونی، دگرگونی اتفاق نمی‌افتد.

دگرگونی ناحیه‌ایی:

این نوع دگرگونی در محدوده وسیعی اتفاق می‌افتد و میزان تغییر شکل در آن بسیار است؛ بنابراین، دگرگونی ناحیه‌ایی سبب تشکیل شدن سنگ‌های دگرگونی با فولیاسیون بالا می‌شود. این سنگ‌ها شامل اسلیت ها، شیست ها و گنیس ها هستند. به عنوان مثال، زمانی که صفحه‌ی دو قاره با یکدیگر برخورد می‌کنند، فشاری بر سنگ‌ها وارد می‌شود. سنگ‌های دگرگونی ناحیه‌ایی در مرکز مناطق کوه زایی تشکیل می‌شوند. فشار باعث چین‌خوردگی شده و سبب افزایش ضخامت پوسته می‌گردد. چین‌خوردگی و ضخیم شدگی سنگ‌ها، آن‌ها را به سمت اعماق با فشار و دمای بالا سوق می‌دهد.

دگرگونی انباشتی یا دگرگونی استاتیک:

زمانی که سنگ‌های رسوبی در اعماق چند صد متری دفن می‌شوند، دماهای بیشتر از 300 درجه سانتی‌گراد ایجادشده و کانی‌های جدید تشکیل می‌شوند؛ اما به نظر می‌‌رسد که سنگ‌ها دگرگون نمی‌شوند. عمده‌ترین کانی‌هایی که در دگرگونی دفنی تولید می‌شوند، زئولیت ها هستند. دگرگونی دفنی بسیار شبیه دیاژنز بوده و از لحاظ افزایش دما و فشار با درجات دگرگونی ناحیه‌ایی قابل مقایسه است.

دگرگونی زیر کف اقیانوس‌ها دگرگونی هیدروترمال یا دگرسانی هیدروترمال:

این نوع دگرگونی نتیجه جریان سیال‌های داغ و فعال شیمیایی در داخل سنگ‌هاست و باعث دگرگونی درجه پایین و تشکیل شدن سرپانتین و اسکارن می‌شود.

دگرگونی اصابتی یا دگرگونی ضربه‌ای:

این نوع دگرگونی زمانی اتفاق می‌افتد که شهاب‌سنگ‌ها با سرعت بالای خود به سنگ‌ها برخورد می‌کنند و باعث شوک حرارتی و فشاری شدید در سنگ می‌شوند.

نمونه‌ایی از سنگ‌های دگرگونی

سنگ ماربل:

سنگ ماربل بر اثر دگرگون شدن سنگ آهک یا دولومیت ایجاد می‌شود. ماربل اغلب دارای بلورهای درشت است که وجه تمایز آن با سنگ‌های کربناتی رسوبی می باشد. کانی اصلی تشکیل‌دهنده‌ی اغلب ماربل‌ها، کلسیت است؛ البته دارای کانی‌هایی مانند کوارتز، گرافیت، هماتیت، لیمونیت، پیریت و چند كانی دیگر نیز هستند. در ایران، در برابر کلمه ماربل به اشتباه از واژه مرمر استفاده می‌شود. در حقیقت ماربل یک سنگ دگرگونی است، اما سنگی که برای تجارت در ایران به عنوان مرمر شناخته می‌شود معادل واژه اونیکس ماربل بوده و عبارت است از یک سنگ لایه لایه نیمه شفاف و ریزبلور (متشكل از کلسیت).

سنگ لوح:

یک نوع سنگ از دگرگونی آرژیلیت، شیل و در موارد خاصی از سنگ‌های آذرین خیلی ریزبلور - نظیر توف‌ها - به وجود آمده است. ارزش اقتصادی این سنگ به طور اهم به وجود صفحات جدایش، که کلیواژ نامیده می‌شود، بستگی دارد. این خاصیت در سنگ‌های لوح متفاوت است. برخی از آن‌ها را می‌توان به سادگی به صفحات نازک تقسیم کرد و در برخی دیگر این کار، خیلی به دشواری صورت می‌گیرد. یخبندان اثر خیلی بدی روی قابلیت جدایش لایه‌ها دارد، لذا سنگ را باید در معدن تا تازه است استخراج کرد.

کوارتزیت:

کانی اصلی این سنگ را کوارتز تشکیل می‌دهد. گاهی اوقات به طور ناچیز میکا، فلدسپات، آپاتیت و گارنت نیز در آن دیده می‌شود. رنگ کوارتزیت معمولاً سفید و اگر ناخالصی داشته باشد، رگه‌هایی از خاکستری در آن دیده می‌شود، که معمولاً ناشی از دگرگون شدن ماسه‌سنگ‌های کوارتزیتی است. این سنگ از مقاومت نسبتاً خوبی برخوردار بوده و جهت استفاده برای کف و پله، به کار می‌آید.

آتشفشان فعال

هدف

شبیه سازی یک فوران آتشفشانی

مواد و وسایل

شیشه ی نوشابه
ظرف کیک پزی
یک فنجان سرکه
جوش شیرین
رنگ قرمز خوراکی
خاک

روش

شیشه ی نوشابه را داخل ظرف کیک پزی بگذارید.
خاک ها را به شکل یک تپه دور شیشه قرار دهید. دقت کنید در شیشه پوشانده نشود و خاک هم به داخل شیشه نریزد.
یک قاشق غذا خوری جوش شیرین را داخل شیشه بریزید.
یک فنجان سرکه را با استفاده از رنگ خوراکی به رنگ قرمز در آورید و داخل شیشه بریزید.

نتیجه

کف قرمز رنگ از دهانه ی شیشه خارج می شود و از بالای تپه ی خاک پایین می آید.

اما چرا

جوش شیرین به سرکه ترکیب می شود و گازی دی اکسید کربن تولید می کند. فشار گاز آن قدر است که می تواند مایع را به خارج از شیشه براند. مخلوط گاز و مایع تولید کف می کند.

تشخیص نشاسته

مقدمه:

می دانیم شیمی، علم مطالعه ی راه های ترکیب مواد و رفتار آنها در شرایط مختلف است، این علم همانند سایر علوم با حواس انسان سروکار دارد. دیدن، شنیدن، چشیدن، حس کردن و بوییدن.
شیمی جزیی از زندگی روزانه ی ماست. در این آزمایش و سایر مطالب مرتبط با آن سعی شده است مفاهیم شیمی به طور ساده، و با سرگرمی و هیجان مطرح گردد.
با این حال، افرادی که با آزمایش های علمی سر و کار دارند، قبل از شروع هر آزمایش، می بایست نکاتی را مورد توجه قرار دهند. در ادامه دستورالعمل هایی را که برای انجام این سری آزمایش ها لازم به نظر می رسد ذکر می کنیم:

هدف

تعیین این که چگونه می توان مواد را از نظر وجود نشاسته آزمایش کرد.

مواد و وسایل

• یک چهارم قاشق چایخوری آرد
• تنتور ید
• بشقاب
• قاشق غذا خوری

روش

آرد را درون بشقاب قرار دهید.
سه قاشق غذاخوری آب اضافه کنید و هم بزنید.
سه یا چهار قطره تنتورید به آن اضافه کنید.

نتیجه

ترکیب نشاسته با ید فورا تشکیل یک رنگ آبی – ارغوانی می دهد.

اما چرا

نشاسته یک مولکول شیمیایی بسیار بزرگ است که به یک زنجیر پیچیده شده با شاخه های بیرونی زیاد شباهت دارد.
به نظر می رسد که این زنجیر پیچیده شده ی بلند مولکول های ید را درون طرح مارپیچی خود می گیرد. مارپیچ نشاسته در حالی که ذرات ید را درون خود جای داده است، رنگ را به وجود می آورد.

آزمایش برای بررسی وجود نشاسته

مقدمه:

می دانیم شیمی، علم مطالعه ی راه های ترکیب مواد و رفتار آن ها در شرایط مختلف است، این علم همانند سایر علوم با حواس انسان سروکار دارد. دیدن، شنیدن، چشیدن، حس کردن و بوییدن.

شیمی جزیی از زندگی روزانه ی ماست. در این آزمایش و سایر مطالب مرتبط با آن سعی شده است مفاهیم شیمی به طور ساده، و با سرگرمی و هیجان مطرح گردد.

با این حال، افرادی که با آزمایش های علمی سر و کار دارند، قبل از شروع هر آزمایش، می بایست نکاتی را مورد توجه قرار دهند. در ادامه دستورالعمل هایی را که برای انجام این سری آزمایش ها لازم به نظر می رسد ذکر می کنیم:

قبل از شروع هر آزمایش، به طور کامل آن را مطالعه کنید.

اگر مواد و وسایل مورد نیاز آزمایش را از قبل آماده کنید، در طول انجام آن خستگی کمتر و سرگرمی بیشتری خواهید داشت. جستجو برای یافتن مواد در حین آزمایش، رشته ی کار را از دست شما خارج می سازد.

مواد و وسایلی که در این آزمایش ها مورد نیاز است، به راحتی قابل تهیه هستند و غالبا در گوشه و کنار خانه یافت می شوند.

در انجام آزمایش ها عجله نداشته باشید. هر مرحله را با دقت پیگری کنید، و هرگز مرحله ای را نادیده نگیرید و یا چیزی از خودتان به آن اضافه نکنید.

ایمنی از هر چیز مهم تر است. سعی کنید با مطالعه ی دقیق هر آزمایش، قبل از شروع و انجام آن، از نتایج غیر منتظره جلوگیری کنید.

چنان چه جواب آزمایش مطابق آنچه گفته شده نبود، مجددا با دقت دستورالعمل را بخوانید و از قدم اول شروع کنید.

هدف

• آزمایش وجود نشاسته در مواد مختلف
• کاغذ بیسکوییت
• قطره چکان
• تنتور ید

نمونه های آزمایش:

ورق کاغذ، پنیر، نان، شیرینی، بیسکوییت، شکر، یک برش سیب

روش

نمونه های آزمایش را روی کاغذ بیسکوییت قرار دهید.

به هریک از نمونه ها یک قطره ید بیفزایید.

نتیجه

کاغذ، نان، شیرینی و بیسکوییت به رنگ آبی تیره ی مایل به ارغوانی، در می آیند. سایر نمونه ها به شکل سابق، با لکه هایی قهوه ای رنگ از مایع ید، باقی می مانند.

اما چرا

نشاسته با ید ترکیب می شود و به رنگ آبی – ارغوانی تیره در می آید. فقط موادی که دارای نشاسته هستند در ترکیب با ید چنین تغییر رنگ می دهند.

جلوگیری از زنگ زدگی

هدف

مشاهده ی اثر پوشش های حفاظتی درجلوگیری از زنگ زدگی  پشم فولاد

مواد و وسایل

• یک سیم ظرفشویی آغشته به صابون (پشم فولادی)
• قیچی
• بشقاب
• یک برگ دستمال کاغذی
• نصف فنجان سرکه
• مداد

روش

سیم ظرفشویی را به چهار قسمت مساوی تقسیم کنید.

شیر آب گرم ر ا روی دو تکه از سیم بگیرید و تا آنجا که ممکن است صابون آن را بشویید.
یک تکه سیم با صابون و یک تکه سیم بدون صابون را در سرکه قرار دهید.
دستمال کاغذی را هم به چهار قسمت مساوی علامت بگذارید و هر قسمت را شماره بزنید.
دستمال کاغذی را روی کی بشقاب پهن کنید.
قطعات را از داخل سرکه خارج کنید و آب آن ها را بفشارید.
قطعات سیم را بدین ترتیب قرار دهید:
قسمت اول: تکه ی بدون صابون که در سرکه خوابانده شده است.
قسمت دوم: تکه ی همراه صابون که در سرکه خوابانده شده است.
قسمت سوم: تکه ی بدون صابون، ولی آغشته به آب.
قسمت چهارم: تکه ی با صابون ولی خشک. این یکی برای کنترل است.
به مدت یک ساعت، هر ده دقیقه قطعات سیم را مشاهده کنید و سپس 24 ساعت آن ها را به حال خود بگذارید.

نتیجه:

قطعه ی بدون صابون، که داخل سرکه قرار داده شده است، بعد از 10 دقیقه علایمی از زنگ زدگی را نشان می دهد. برای قعطه ای که با صابون در سرکه قرار داده شده، عمل زنگ زدگی حدود یک ساعت طول می کشد.
بعد از 24 ساعت قطعاتی که در سرکه قرار گرفته اند، یکسان زنگ می زنند. قعطه ای که با آب خیس شده بود و آغشته به صابون هم نبود، فقط مقدار کمی زنگ زدگی نشان می دهد. ولی در قطعه ی کنترل هیچ تغییری مشاهده نمی شود.

توجه: کنترل، هر نوع ماده ای است که در ابتدای آزمایش تغییری نداشته است.

اما چرا

پشم فولاد دارای آهن است که در ترکیب با اکسیژن هوا زنگ می زند. صابون از تماس هوا با آهن جلوگیری می کند.
سرکه هر نوع پوشش اضافی پشم فولاد را از بین می برد و اجازه می دهد که آهن و اکسیژن ترکیب شوند. اکسید آهن تشکیل شده به رنگ قهوه ای مایل به قرمز است.
بعضی ها فکر می کنند که زنگ زدگی همیشه به همین رنگ است، ولی در ترکیب فلزات مختلف با اکسیژن، زنگ های دیگری نیز تشکیل می شود.

میکروب های بیماری زا

اهداف:

•  آشنایی با مهمترین میکروب های بیماریزا
•  آشنایی با مثال های مختلف از این میکروب ها در انسان
•  آشنایی با مکانیزم آسیب زایی این میکروب ها

شرح درس:

شکل گیری بیماری عفونی در یک فرد مستلزم واکنش های پیچیده ای است که بین میکروب و میزبان برقرار می گردد. رخدادهای کلیدی که طی عفونت اتفاق می افتند عبارتند از: ورود میکروب، تهاجم و تجمع در بافت های میزبان، فرار از چنگال ایمنی میزبان، آسیب بافتی یا اختلال در عملکرد بافت.

چکیده: برای پیش بینی انحلال پذیری یک ماده در یک حلال و تشکیل محلول ها می توان به نوع و مقدار نیروهای جاذبه ای موجود بین ذره های تشکیل دهنده ماده حل شونده و حلال پیش و پس از مجاورت با یکدیگر، استفاده کرد. در این درس بررسی می کنیم که چه ماده ای در چه حلالی حل می شود؟ با ما همراه باشید.

شرح درس:
یک قانون کلی برای انحلال مواد وجود دارد و آن این است که، شبیه، شبیه را در خود حل می کند. با در نظر گرفتن این جمله به امکان سنجی انحلال پذیری مواد در حلال های مختلف می پردازیم.

مواد ناقطبی در حلال های ناقطبی حل می شوند.

نیروی بین مولکول های حل شونده ناقطبی تقریبا از همان نوع و به همان اندازه ای است که بین مولکول های حلال ناقطبی وجود دارد. نیروهای وان دروالسی (ناقطبی- ناقطبی) ایجاد شده بین مولکول های حل شونده و حلال می تواند بر نیروهای بین مولکولی اولیه غلبه کرده و عمل انحلال صورت گیرد. نیروهای جاذبه وان دروالسی از جمله نیروهای بین مولکولی ضعیف به شمار می آیند. حل شدن نفتالن در تولوئن نمونه از انحلال یک ماده ناقطبی در یک حلال ناقطبی است. مهمترین مواد ناقطبی عبارتند از: تولوئن، ید، نفتالن، کربن تتراکلرید، بنزن، هگزان، اوکتان، نفت و...

مواد ناقطبی در حلال های قطبی حل نمی شوند.

تولوئن یک ماده ناقطبی است که بین مولکول های آن نیروی جاذبه ضعیف وان دروالسی وجود دارد. این ماده در آب حل نمی شود زیرا نیروهای بین مولکولی در آب از نوع پیوند نسبتا قوی هیدروژنی است و چون نیروهای بین مولکولی در تولوئن و آب شبیه یکدیگر نیستند، جاذبه چندانی بین مولکول های تولوئن و آب به وجود نمی آید که بتواند بر پیوندهای هیدروژنی آب غلبه کند. این امر سبب می شود تولوئن در آب حل نگردد. مخلوط تولوئن و آب تشکیل دو فاز می دهند و از آنجا که چگالی تولوئن از آب کمتر است روی آب قرار می گیرد.

مواد قطبی در حلال های قطبی حل می شوند.

از آنجا که بین ماده قطبی و حلال قطبی نیروی جاذبه دوقطبی – دوقطبی به وجود می آید، می تواند بر نیروهای بین مولکولی اولیه غلبه کرده و انحلال صورت گیرد. مانند انحلال هیدروژن کلرید در آب.

 مواد دارای پیوند هیدروژنی در حلال های دارای پیوند هیدروژنی حل می شوند.

مولکول هایی که در ساختمان آنها پیوند O-H، N-H، H-F وجود دارد می توانند با مولکول های آب پیوند هیدروژنی برقرار کنند.

ترکیب های یونی در آب حل می شوند اما در حلال های ناقطبی حل نمی شوند.

مولکول های آب قطبی هستند و دارای سر مثبت و منفی می باشند که می توانند با یون های مثبت و منفی موجود در شبکه بلوری ترکیب های یونی جاذبه لازم را ایجاد کنند. میزان انحلال ترکیب های یونی مختلف متفاوت است و به نوع یون های سازنده و ساختار بلوری آنها بستگی دارد.

در حلال های ناقطبی مولکول ها سر مثبت و منفی ندارند و نمی توانند با یون های موجود در شبکه بلور ترکیب های یونی، جاذبه لازم را ایجاد کنند. بنابراین حلال های ناقطبی نمی توانند ترکیب های یونی را در خود حل کنند.

ماده و ویژگی های آن

آنچه در اطراف ما وجود دارد را ماده می نامیم. هوا، چوب، سنگ، مدادی كه با آن می نویسید و حتی غذا و آبی كه می خورید ماده هستند.

علمی كه به مواد و تغییرات آنها می پردازد را علم شیمی یا علم مواد می نامند.

در ارتباط با ماده و ساختار آن از زمانهای گذشته تا كنون دانشمندان زیادی تحقیق و بررسی كرده اند كه از آن جمله می توان دموكریت و دالتون را كه در كتاب درسی شما هم آورده شده نام برد.

نظریه دموكریت:

برای پاسخ به این سؤال یك بار برخی از نتایج نظریه دالتون را از نظر می گذرانیم:

- دالتون عقیده داشت كه اتمهای یك عنصر كاملاً شبیه هم هستند اما امروزه مشخص شده كه ممكن است اینطور نباشد مثلاً دو نوع كلر، سه نوع هیدروژن، سه نوع اكسیژن و ... وجود دارد كه از نظر جر م و برخی خواص دیگر با هم فرق دارند این عناصر را اصطلاحاً (ایزوتوپ) می گویند.

- دالتون می گفت كه اتمهای یك عنصر را نمی توان شكست و به اتمهای دیگر تبدیل كرد اما امروزه اتمی مانند اورانیوم را در مراكز هسته ای می شكنند و به اتمهای باریم و كریپتون تبدیل می كنند.

- دالتون معتقد بود كه اتمها را نمی توان بوجود آورد اما امروزه برخی اتمها از جمله تكنسیم را در آزمایشگاه می سازند و یا در همجوشی هسته ای از 4 اتم هیدروژن یك اتم هلیم پدید می آورند.

- دالتون اتم را گوی توپر و ساچمه مانند تصور می كرد اما امروزه عقیده براین است كه داخل اتم فضای خالی وجود دارد و الكترونها در این فضا حركت می كنند    

اندازه اتم و مولكول

 

فعالیت:

سپس بادكنك را درون لیوان تمیزی قرار داده بادكنك را باد كنید و در آن را محكم ببندید پس از چند لحظه بادكنك را از درون لیوان خارج كرده ، بی درنگ لیوان را بو كنید، لیوان بوی عطر خواهد داد یعنی مولكول های عطر آنقدر كوچكند كه از دیواره بادكنك عبور كرده اند.

ویژگی های ماده

1- همه مواد از ذرات ریزی به نام اتم ساخته شده اند . علیرغم تصورات دموكریت و دالتون كه اتم را تجزیه ناپذیر می دانستند، اتم از ذرات كوچكتر الكترون، پروتون و نوترون تشكیل شده است .

2- بین ذرات تشكیل دهنده ماده فضایی خالی وجود دارد . مقدار فضای خالی در مواد مختلف متفاوت است.

- در گازها فضای خالی بین مولكولها زیاد است. هنگامی كه با تلمبه به درون یك توپ پر از هوا، هوای بیشتری وارد می كنید فاصله بین مولكول ها كمتر می شود به همین علت می گوییم گازها تراكم پذیرند.

- بین مولكول های مایعات هم فضای خالی وجود دارد اما فضای خالی بین مولكول ها نسبت به گازها كمتر است. هنگامی كه نمك را به آرامی درون یك لیوان پر از آب می ریزیم حجم آب لیوان تغییر چندانی نمی كند یعنی نمك در فضای خالی بین مولكول های آب قرار می گیرد.

سؤال : اگر 20 سی سی الكل را با 20 سی سی آب مخلوط كنیم حجم مخلوط حاصل چقدر خواهد شد؟ چرا؟   - در بین مولكول های جامدات فضای خالی از دو حالت دیگر كمتر است. گفته می شود هنگامی كه یك قاشق برنجی را آب نقره می دهند مقداری از نقره در فضای خالی بین مولكول های برنج نفوذ می كند.

 بطور كلی :

یعنی:

3- مولكول ها دائما در حال حركتند.

جنبش و حركت مولكول ها ی ماده نیز همانند فاصله بین آنها در حالت های مختلف ماده با هم متفاوت است و با آن نسبت مستقیم داد یعنی هر چه فاصله بین مولكول ها بیشتر باشد جنبش مولكول ها بیشتر است البته در این مورد استثنا هم

وجود دارد.  

هنگامی كه در یك شیشه عطر را باز می كنید و یا پیازی را می برید بوی عطر و پیاز در زمان كوتاه احساس می شود. هنگامی كه

قطره ای جوهر در آب رها می كنید جوهر در آب پخش می شود حبه قند هم به همین طریق در آب ناپدید می شود.

همه این موارد حكایت از جنبش و حركت مولكول ها دارند البته گرما حركت مولكول ها را افزایش می دهد.

بطور كلی:

اثر گرما بر حجم مواد

گرما حجم مواد را تغییر می دهد. این پدیده را قانون انبساط و انقباض چنین بیان می كند.

وقتی جسمی در اثر گرما جای بیشتری اشتغال می كند و بزرگتر می شود، گوییم منبسط شده است و هنگامی كه جسم در اثر سرما فضای كمتری اشغال می كند و كوچكتر می شود می گوییم منقبض شده است.

اگر بادكنكی را به دهانه یك بطری شیشه ای خالی ببنیدم و بطری را درون ظرف آب داغ بگذاریم بادكنك باد می شود علت این پدیده انبساط هوای درون بادكنك بر اثر گرماست اگر بطری را درون مخلوط آب و یخ بگذاریم بادكنك دوباره چروكیده می شود.

ظرف پر از آب را هم اگر حرارت دهیم سرریز می شود.

البته میزان تغییر حجم مواد(انبساط و انقباض ) یكسان نیست بلكه به نوع ماده بستگی دارد.

به طور كلی

یعنی

ناگفته نماند كه در بین مواد جامد میزان انبساط فلزات از نافلزات بیشتر و میزان انبساط فلزات هم یكسان نیست.

پس از صرف صبحانه به راه افتادند شور و شوق فراوانی وجود بچه ها را فراگرفته بود.

هنگام ظهر جهت اقامه نماز، صرف نهار و استراحت در منطقه خوش آب و هوایی در جاده هراز توقف كردند. پس از نماز و نهار بچه ها مشغول بازی شدند توپ آن ها رفته رفته كم بادتر می شد. مهدی تصور می كرد توپشان پنچر شده اما پدر گفت چون هوای این جا سرد است هوای درون توپ منقبض می شود لذا كم بادتر به نظر می رسد.

هنگام گشت و گذار ناگهان فاصله بین قطعات رآه آهنی كه از آن منطقه می گذشت توجه مهدی را به خود جلب كرد مهدی می پنداشت كه ریل ها شكسته اند اما پدرش گفت این فاصله ها برای جلوگیری از شكستن یا كج شدن ریل ها هنگام انبساط آنهاست.

هنگامی كه به مشهد رسیدند بعد از زیارت حرم مطهر حضرت رضا(ع) جهت خرید به بازار رفتند مهدی كه قرار است به كلاس اول راهنمایی برود برای درس علوم یك دماسنج خرید در زمانهای مختلف حركت مایع رنگین دماسنج را زیر نظر گرفت اما نمی دانست چگونه مایع رنگین در دماسنج بالا و پایین می رود.

پدرش توضیع داد: درون لوله شیشه ای و نازك دماسنج اندكی مایع رنگین(جیوه یا الكل) وجود دارد هنگامی كه دماسنج در جای گرم قرار می گیرد مایع رنگین منبسط می شود و ناچار در لوله بالا میرود و هنگامی كه در جای سرد قرار گیرد مایع رنگین منقبض شده پایین می آید. چون هنگام بازشدن مدارس نزدیك بود خانواده مهدی پس از سه روز اقامت در مشهد به شهر خود مراجعت كردند.

پدیده هایی كه مهدی با آن ها روبرو شد و پدیده های بی شمار دیگری وجود دارند كه با اصل انبساط و انقباض قابل توضیح هستند از جمله: 

- از خودنویس پر از جوهر در روزهای گرم جوهر تراوش می كند.

- سیم های برق را بین تیرها كمی شل می بندند.

- گاهی در هوای گرم لاستیك اتومبیل ها می تركند.

سعی كنید با استفاده از قانون انبساط و انقباض برای هر یك از موارد بالا توضیحی بیابید.

مقایسه دماسنج پزشكی با دماسنج معمولی

سؤال : چرا در دماسنج از الكل و جیوه استفاده می شود؟

در دماسنج ها سه نوع مقیاس وجود دارد.

تبدیل مقیاس ها به یكدیگر:

- تبدیل سلسیوس به فارنهایت:

 سلسیوس را در 8/1 ضرب كرده با 32 جمع می كنیم.

F= 32 + (1.8* C)

- تبدیل فارنهایت به سلسیوس:

 فارنهایت را به 8/1 تقسیم و 32 را از آن كم می كنیم.

C= (F - 32 ) / 1.8

- تبدیل سلسیوس به كلوین:

 سلسیوس را با 273 جمع می كنیم.

K = 273 + C

- تبدیل كلوین به سلسیوس:

 از كلوین 273 كم می كنیم.

C= K - 273

- تبدیل فارنهایت به كلوین:

 می توان ابتدا فارنهایت را به سلسیوس تبدیل كرد سپس آن را با 273 جمع كرد و یا

K = ( F - 32 ) /1.8 + 273

توضیح انبساط و انقباض با نظریه مولكولی:

هنگامی كه ماده ای گرم می شود جنبش و حركت مولكول های آن افزایش می یابد در نتیجه برخورد مولكول ها به یكدیگر بیشتر و فاصله بین مولكول ها زیادتر می شود. زیاد شدن فاصله مولكول ها از یكدیگر به اقزایش حجم ماده (انبساط) منجر می شود.

عكس این مطلب هم درست است یعنی وقتی ماده ای سرد می شود جنبش مولكول ها كاهش و برخورد آن ها كم می شود در نتیجه مولكول ها به هم نزدیكتر و جسم كوچكتر (منقبض) می شود.

انبساط غیر عادی آب:

برخی مواد به خصوص آب از قانون انبساط و انقباض تبعیت نمی كنند به همین علت گفته می شود آب انبساط غیر عادی دارد و به خاطر همین انبساط غیر عادی آب است كه دیواره حوض و یا لوله های آب در زمستان می تركند اگر آب را سرد كنیم مانند همه مواد منقبض می شود تا دمای آن به 4 درجه برسد یعنی آب 4 درجه كمترین حجم و بیشترین چگالی را دارد. اگر آب 4 درجه را سردتر كنیم منبسط می شود تا یخ بزند. علت این انبساط غیر عادی پیوند بین مولكول ها ی آب است این نوع پیوند را كه در سال های آینده با آن آشنا خواهید شد پیوند هیدروژنی می گویند.

انجام دهید

یك بطری شیشه ای را از آب پر كنید و در آن را نبندید سپس بطری را درون حوله یا پارچه ای پیچیده داخل جایخی یخچال بگذارید تا آب درون آن یخ بزند اكنون بطری را از درون جایخی خارج كرده با احتیاط آن را مشاهده كنید آنچه اتفاق افتاده است را تفسیر كنید.

دما پا:

این وسیله كه وظیفه تنظیم دما در وسایل برقی را به عهده دارد بر اساس قانون انبساط و انقباض كار می كند. اساس كار دماپا تفاوت در میزان انبساط دو فلز است. دماپا (ترموستات) معمولاً از دو تیغه هم اندازه از دو فلز غیرهمجنس (غالباً آهن و مس) ساخته می شود كه محكم به هم پرچ شده اند. 

از آنجا كه میزان انبساط فلز مس بر اثر گرما از آهن بیشتر است ، هنگامی كه دمای وسیله برقی از حد معمول بیشتر شود ورقه مسی بیشتر منبسط شده به طرف آهن خم می شود و جریان برق را قطع می كند.

از دماپا در سماور، اتو، جارو، آبگرمكن، منقل و ... برقی استفاده می شود از این وسیله در زنگ اعلام حریق هم استفاده می شود بدین طریق كه گرمای ناشی از آتش سوزی سبب انبساط بیشتر و خمیده شدن ورقه مسی و در نتیجه وصل جریان برق و به صدا در آمدن زنگ خطر می شود.

اثر گرما بر حالت مواد

مواد در دمای معمولی به سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارند. با تغییرات دما حالت مواد تغییر می كند شما شاهد بسیاری از این تغییر حالت ها در محیط اطراف خود هستید.

ذوب:

در جسم جامدی مانند آهن مولكول ها به هم نزدیك، جنبش مولكول ها كم و جادبه بین آن ها زیاد است. اگر جسم جامد گرم شود جنبش و فاصله مولكول ها افزایش و ربایش آن ها كم می شود اگز جسم جامد به اندازه كافی گرم شود ربایش مولكول ها به اندازه ای كم می شود كه می توانند آزادانه

حركت كنند در این صورت جامد به مایع تبدیل می شود این تغییر حالت ذوب نامیده می شود.

 

به بیان ساده تر:

 ذوب یعنی تبدیل جامد به مایع بر اثر گرما و یا

از آنجا كه برای انجام این تغییر حالت گرما جذب می شود به آن گرماگیر گفته می شود.

نقطه ذوب:

 به دمایی گفته می شود كه در آن دما جامد به مایع تبدیل می شود.
مثلاً یخ در دمای صفر درجه به مایع تبدیل می شود پس نقطه ذوب آن صفر درجه سانتی گراد است 

 

سؤال : ذوب شدن آهن چه تفاوتی با ذوب شدن شیشه دارد؟

انجماد:

 اگر مایعی به اندازه كافی سرد شود جنبش و فاصله مولكول ها كم و ربایش مولكول ها افزایش می یابد تا جایی كه مولكول ها دیگر نمی توانند آزادانه حركت كنند در این صورت مایع به جامد تبدیل می شود به این تغییر حالت انجماد می گویند.

انجماد یعنی تبدیل مایع به جامد

از آنجا كه این تغییر حالت با از دست دادن گرما همراه است آن را گرماده می گویند.
در موادی كه نقطه ذوب معین دارند همواره

مثلاً اگر نقطه ذوب آهن 1535درجه باشد نقطه انجماد آن هم 1535درجه خواهد بود.

اثر ناخالصی بر نقطه ذوب و انجماد

حتماً دیده اید كه در زمستان بر سطح خیابان های یخ زده نمك می پاشند.
و یا مخلوطی از آب و الكل به عنوان ضد یخ در رادیاتور اتومبیل می ریزند.
علت هر دو مورد بالا این است كه:

تبخیر :

 تبدیل مایع به بخار یا گاز را تبخیر می گویند. 

 

خشك شدن لباس، چروكیده شدن برگ درختان در گرما نمونه هایی از تبخیر هستند.

 

جوشیدن:

 هرچه مایع گرمتر شود سریعتر تبخیر می شود. اگر گرم كردن مایع ادامه یابد مایع شروع به جوشیدن می كند در هنگام جوشیدن در همه قسمت های مایع حباب هایی از بخار تشكیل می شود.

توجه داشته باشید كه:
- ناخالصی نقطه جوش را بالا می برد. یكی از مزایای ضدیخ در رادیاتور هم همین است.
- در یك ظرف روباز دمای مایع از نقطه جوش بالاتر نمی رود بنابراین برای زودتر پخته شدن غذا شعله چراغ را زیاد نكنید.
- نقطه جوش به فشار هوا بستگی دارد(در مناطق كوهستانی نقطه جوش پایین تر است)

 

انجام دهید:
- اندكی آب درون یك سرنگ وارد كنید اكنون دهانه سرنگ را با انگشت محكم بگیرید و پیستون آن را به عقب بكشید اگر كار را درست انجام دهید خواهید دید كه آب درون سرنگ خواهد جوشید. 

 

 

 

 

- ظرف شیشه ای نشكن (پیركس) مانند ارلن را تا كمتر از نیمه آب كرده روی شعله حرارت دهید تا آب درون آن به جوش آید اكنون شعله را خاموش و دهانه ظرف را به چوب پنبه محكم ببندید اگر ارلن را زیر آب سرد بگیرید. و یا به بدنه آن یخ بمالید آب درون ارلن دوباره شروع به جوشیدن خواهد كرد و این درحالی است كه دمای آب ارلن خیلی پایین تر از نقطه جوش است و جوشیدن آب در هر دو مورد به خاطر كاهش فشار هوا است.

تذكر: هرگز برای انجام این آزمایش از بطری های شیشه ای معمولی استفاده نكنید.

 

 

میعان :

 اگر بخار یا گاز به اندازه كافی سرد شود مولكول ها تا حدی به هم نزدیك می شوند كه بخار به مایع تبدیل می شود این تغییر حالت میعان نام دارد.
به بیان دیگر :میعان یعنی مایع شدن و یا تبدیل بخار یا گاز به مایع 

 

تشكیل شبنم، مه، تشكیل ابر و بارش ، تشكیل قطرات آب برروی شیشه ای پنجره در زمستان نمونه هایی از عمل میعان هستند.
میعان هم مانند انجماد با از دست دادن گرما همراه است بنابراین گرماده محسوب می شود.

بدنیست بدانید كه:
اگر بخار آب موجود در هوا از حد معمول بیشتر باشد چنین هوایی را شرجی یا سیرشده یا اشباع می نامند.
هوای شرجی گرمتر از حد معمول به نظر می رسد زیرا عرقی كه بر سطح بدن تشكیل می شود به سرعت تبخیر نمی شود تا بدن خنك شود. سواحل شمالی و جنوبی ایران چنین هوایی دارند.

بدون شرح

به تبدیل مستقیم جامد به گاز تصعید می گویند. 

 

بلورهای ید، كافور و قرص های نفتالین اگر در ظروف روباز قرار گیرند بدون آنكه مایع شوند مستقیما به گاز تبدیل می شوند(ناپدید می شوند) این تغییر حالت ها نمونه هایی از عمل تصعید هستند.
یخ خشك یا كربن دی اكسید جامد هم كه از سرد و متراكم كردن گاز كربن دی اكسید حاصل می شود به سرعت به گاز تبدیل می شود(تصعید) از این ماده برای سرد كردن مواد و در صحنه های تئاتر برای تشكیل محیط مه آلود استفاده می شود.

چگالش:

عكس عمل تصعید است یعنی تبدیل گاز به جامد
تشكیل برفك یخچال و تشكیل برف در آسمان نمونه هایی از عمل چگالش هستند.

برفك یخچال هنگامی تشكیل می شود كه بخار آب حاصل از مواد غذایی و میوه ها و سبزیجات درون یخچال به اطراف جایخی كه دمای آن كمتر از نقطه انجماد آب است برخورد كنند.

 

تغییر حالت ها را به طور خلاصه در نمودار زیر ببینید.

 

دسته بندی مواد

تمام مواد موجود در طبیعت را به دو گروه بزرگ ماده مخلوط و ماده خالص طبقه بندی می كنند.

ادامه این دسته بندی را در نمودار زیر مشاهده كنید.

الف: ماده مخلوط

ماده ای است كه از در هم آمیختن دو یا چند ماده حاصل می شود به شرطی كه هر ماده ویژگی های خود را حفظ كند.

آب نمك، خاك باغچه ، سالاد، شربت خاك شیر، هوا ، شیشه، انواع آلیاژها و ... نمونه هایی از مخلوط هستند.

 

 

 

در محلول های جامد در مایع همیشه جزء مایع  حلال و جزء دیگر حل شونده است

در محلول های مایع در مایع جزئی كه مقدارش بیشتر است حلال و جزء دیگر حل شونده است

 

 

 

سالاد، آجیل، شربت خاكشیر، آب گل آلود و ... همگی مخلوط ناهمگن هستند.

 

ب) ماده خالص:

ماده ای است كه تنها از یك جزء ساخته شده اند به عبارت دیگر ماده خالص ماده ای است كه تنها از یك نوع عنصر و یا یك نوع ماده مركب تشكیل شده است.

اكسیژن، گوگرد ، ئیدروژن و فسفر عنصر خالصند یعنی از مولكول هایی با اتم های یكسان تشكیل شده اند و آب مقطر، كربن دی اكسید، الكل و نمك طعام مواد مركب خالصند.

عنصر یا ماده ساده:

ماده ای است كه از اتم های یكسان ساخته شده است.

فلز:

عناصری مانند آهن، مس، طلا، نقره، آلومینیوم و جیوه را فلز می گویند تقریبا همه این عناصر دارای ویژگی های زیر هستند.

نافلزها:

عناصری مانند كربن، گوگرد، فسفر، ید ، برم و ... را نافلز می گویند نافلزها دارای ویژگی های زیر هستند.

شبه فلز :

عناصری كه خواص آنها از بین فلز و نافلز قرار می گیرد شبه فلز نامیده می شوند. عناصری مانند: سیلسیوم، آرسنیك، آنتیموان، تلوریم، ژرمانیوم جزء شبه فلز ها محسوب می شوند.

ت

ركیب:

ماده ای است كه ذرات سازنده آن از دو یا چند نوع اتم متفاوت تشكیل شده است.

مولكول یك ماه مركب ممكن است از دو ، سه و ... و یا تعداد بسیاری زیادی اتم تشیكل شده باشد.

ناخالصی:

 ماده خالص در طبیعت كمیاب است و به همراه هر ماده مقداری مواد دیگر وجود دارد به این مواد همراه ناخالصی گفته می شود. 

در بیشتر مواقع سعی می شود درجه خلوص مواد را بالا ببرند اما گاهی ناخالصی های همراه مواد سبب بهبود ویژگی ها و افزایش استحكام مواد می شود: مثلا با افزودن ناخالصی به فلزات آلیاژ یا همجوشه ساخته می شود كه از نظر استحكام و دوام مطلوب تر است.

در جدول زیر با برخی از آلیاژها و كاربرد آنها آشنا می شوید.

انحلال پذیری :

اگر حل كردن شكر در آب را ادامه دهیم به جایی می رسیم كه دیگر شكر در آب حل نمی شود به چنین محلولی سیرشده می گوییم.

اگر حلال را گرم كنیم مقدار بیشتری از حل شونده را در خود حل خواهد كرد به این محلول فوق اشباع یا فراسیر شده می گویند بنابراین افزایش دما سبب افزایش انحلال پذیری می شود.

اگر چنین محلول هایی سرد شوند مقداری از ماده حل شده بصورت بلور از محلول جدا می شود یعنی قابلیت حل شدن با كاهش دما كم می شود.

به طور كلی انحلال پذیری یعنی بیشترین مقدار ماده ای كه در یك دمای معینی می توانند در ١٠٠ گرم آب حل شود.

انحلال پذیری گازها: گازها هم مانند جامدات و مایعات در آب حل می شوند، ماهی ها از اكسیژن محلول در آب استفاده می كنند. كربن دی اكسیدكربن محلول در نوشابه از ایجاد تغییرات شیمیایی نامطلوب در نوشابه جلوگیری می كند.

البته بر خلاف آنچه در بالا گفته شد انحلال پذیری گازها با افزایش دما كاهش می یابند نمودار مقابل این مطلب را نشان می دهد.

همان طوركه از نمودار بر می آید هر چه آب گرمتر شود از مقدار اكسیژن محلول در آن كاسته می شود.

جداسازی اجزاء یك مخلوط:

در بیشتر مواقع لازم است كه اجزاء یك مخلوط را از هم جدا كنیم. برای تهیه آب شیرین نمك و سایر املاح را از آب جدا می كنند . فراورده های نفتی هم بصورت مخلوط با یكدیگر تحت عنوان نفت خام یافت می شوند.

زمانی می توان اجزاء یك مخلوط را از هم جدا كرد كه اجزاء حداقل در یك ویژگی با هم اختلاف داشته باشند.

الف) صاف كردن:

از این روش هنگامی استفاده می شود كه اجزاء مخلوط از نظر اندازه ذرات با هم تفاوت داشته باشند. الك كردن آرد، جداكردن شن و ماسه از یكدیگر، جداكردن تفاله از چای نمونه هایی از صاف كردن هستند.

ب) سرریز كردن:

هنگامی از این روش استفاده می شود كه یك جزء از جزء دیگر سبك تر باشد. اگر مخلوط آب روغن بی حركت بماند چون روغن از آب سبك تر است بر روی آب قرار می گرید و می توان با سر ریز كردن و یا با استفاده از وسیله مقابل كه قیف جدا كننده یا قیف دكانتور نامیده می شود آن ها را از هم جدا كرد.

 

ج) تبلور:

از روش تبلور برای جدا كردن جزء جامد از مایع استفاده می شود . اگر مخلوط جامد در مایعی مانند آب نمك را سرد كنیم از آنجا كه انحلال پذیری با كاهش دما كم می شود مقداری از حل شونده بصورت بلور در ته ظرف ته نشین می شود .

ه) تقطیر جزء به جزء:

از این روش برای جدا كردن اجزاء مخلوط چند مایع كه نقطه جوش متفاوت دارند استفاده می شود اجزاء نفت خام را به همین روش از هم جدا می كنند. به این ترتیب كه نفت خام را تا ٤٠٠ درجه سانتیگراد حرارت می دهند تا بسیاری از اجزاء آن به جوش آیند و به صورت بخار در آیند. نفت خام حرارت داده شده را به قسمت پایین دستگاهی به نام برج تقطیر می فرستند بخارات حاصل هنگام صعود از دستگاه به سینی های نصب شده برخورد كرده و بر اساس تفاوت نقطه جوش به مایع تبدیل و از هم جدا می شوند.

نیرو و انواع آن

انواع نیرو

یک نیرو کشیدن و یا هل دادن یک جسم است که حاصل برهمکنش آن با جسم دیگری می باشد. نیرو انواع مختلفی دارد. قبلا در این درس بر اساس دو جسم در برهمکنش با هم در تماسند یا خیر، در دو گروه اصلی قرار گرفتند.

نیروهای موثر از راه دور

• نیروی گرانشی
• نیروی الکتریکی
• نیروی مغناطیسی

نیروهای تماسی

• نیروی اصطکاک
•  نیروی کشش
•  نیروی نرمال
• نیروی مقاومت هوا
• نیروی اعمالی
• نیروی ارتجاعی

شرح نیرو

 

نیروی اعمالی ( F_app نیروی اعمالی)

نیرویی است که توسط با یک جسم به جسم دیگر وارد می شود. اگر کسی میزی را در طول اتاق هل دهد، یک نیروی اعمالی وجود دارد که به جسم وارد می شود، نیروی اعمالی نیرویی است که توسط شخص به میز اعمال می شود.

نیروی گرانش ( تحت عنوان وزن ) F_grav

نیروی گرانش نیرویی است که زمین، ماه و یا هر جسم که جرم زیادی دارد، جسم دیگر را توسط آن به سوی خود می کشد. با این تعریف، این وزن جسم می باشد. همه ی اجسام روی زمین تحت تاثیر نیروی گرانش هستند که جهت آن " رو به پایین " به سمت مرکز زمین است. نیروی جاذبه ی زمین برابر وزن جسم و معادل رابطه ی زیر است.

در حالی که g= 9.8 m/s² ( روی زمین ) و m = جرم ( در واحد )

( توجه: وزن و جرم را اشتباه نگیرند )

نیروی نرمالF_nrom

نیروی نرمال، نیروی نگهدارنده ای است که به یک جسم در تماس با جسم ثابت دیگر وارد می شود. برای مثال اگر کتابی روی یک سطح باشد، سطح نیرویی رو به بالا به کتاب وارد می کند تا وزن آن را تحمل کند. در برخی موارد، یک نیروی نرمال افقی بین دو جسم که با هم در تماسند وجود دارد. برای مثال شخصی که به دیوار تکیه داده است. دیوار به صورت افقی فرد را هل می دهد.

نیروی اصطکاک F_fric

نیروی اصطکاک نیرویی است که توسط سطح به جسم در حال حرکت روی آن و یا به جسمی که سعی دارد روی آن وارد می شود. حداقل دو نوع نیروی اصطکاک وجود دارد – نیروی اصطکاک ایستایی و لغزشی. این دو نیرو همیشه برابر نیستند، نیروی اصطکاک معمولا مانع حرکت جسم است. برای مثال اگر یک کتاب روی سطح یک میز سر بخورد، میز نیروی اصطکاکی در خلاف جهت حرکت به آن وارد می کند. نیروی اصطکاک ناشی از دو سطحی است که به هم فشرده شده اند و نتیجه نیروهای جاذبه ی بین مولکولی، بین مولکول های دو سطح متفاوت است. بیشترین نیروی اصطکاکی که یک سطح می تواند به یک جسم وارد کند با فرمول زیر محاسبه می شود:

F_fric ≤ µ × F_normµ= ضریب اصطکاکی

نیروی اصطکاک بعدا در درس های بعدی با جزئیات بیشتری شرح داده می شود.

نیروی مقاومت هوا F_air

نیروی مقاومت هوا، نوع خاصی از نیروی اصطکاک است که وقتی اشیا در هوا در حرکتند بر آن ها اعمال می شود. نیروی مقاومت هوا معمولا مانع حرکت اجسام است. این نیرو در بسیاری از موارد به دلیل مقدار ناچیزش نادیده گرفته می شود ( و به این دلیل که از نظر ریاضی محاسبه ی مقدار آن مشکل است.) این نیرو بیشتر در مواردی قابل توجه است که اشیا با سرعت زیاد حرکت می کنند ( یعنی راکت ها یا اسکی سرعت ) یا اشیایی با سطح مقطع بزرگ.

نیروی کشش F_ten

نیروی کشش نیرویی است که از یک سر ریسمان، طناب، کابل یا سیم زمانی که توسط نیروی اعمالی شدیدا کشیده است، به سر دیگرش شده است، به سر دیگرش منتقل می شود. جهت نیرو در جهت طول طناب و مقدار آن برابر نیرویی است که ازسر دیگر طناب به آن اعمال شده است.

نیروی ارتجاعی F_spring

نیروی ارتجاعی نیرویی است که فنر کشیده شده یا فشرده شده ی متصل به یک به آن جسم وارد می کند. جسمی که فنر را می کشد یا آن را فشرده می کند، تحت تاثیر نیرویی قرار می گیرد که آن را به حالت تعادلش بر می گرداند . برای بیشتر فنرها (خصوصا آن هایی که از قانون " هوک " تبعیت می کنند ) مقدار نیرو با میزان کشیدگی یا فشردگی فنر نسبت مستقیم دارد.

نیرو و نمایش آن

مفهوم نیرو

یک نیرو کشیدن و یا هل دادن یک جسم است که حاصل بر همکنش آن با جسم دیگری می باشد. وقتی بین 2 جسم بر همکنش وجود دارد به هریک از دو جسم نیرو وارد می شود. وقتی برهمکنش متوقف می شود دیگر نیرویی بر اجسام وارد نمی شود. نیروها نتایج بر همکنش می باشند.

برای سادگی، همه ی نیروها ( برهمکنش ها ) بین اشیا، در دو گروه اصلی قرار می گیرند:

         نیروهای تماسی

         نیروهای اعمالی با فاصله

نیروهای تماسی آن هایی هستند که اگر دو جسم در برهمکنش با هم در تماس فیزیکی باشند، به وجود می آیند.

نیروهای تماسی شامل نیروهای اصطکاکی ، کششی، نیروهای نرمال ، مقاومت هوا و نیروهای اعمالی می باشد. این نیروهای خاص بعدا با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می گیرند.

نیروهای موثر از راه دور آن هایی هستند که اگر در جسم در برهمکنش با هم در تماس فیزیکی نباشند، به وجود می آیند، این که دو جسم از نظر فیزیکی جدا هستند می توانند همدیگر را بکشند یا هل دهند. نیروهای موثر از راه دور شامل نیروی گرانش می شود. مثلا خورشید و سیارات با وجود فاصله ی بسیار زیاد در فضا، کشش گرانشی روی همدیگر دارند. حتی زمانی که پاهای شما روی زمین نیستند و شما با زمین تماس فیزیکی ندارید کشش گرانشی بین شما و زمین وجود دارد. نیروهای الکتریکی نیز نیروهای موثر از راه دور هستند. برای مثال پرتوها در هسته اتم و الکترون ها خارج هسته با وجود فاصله ی کمی که دارند جاذبه ی الکتریکی به همدیگر دارند.

نیروهای مغناطیسی نیز، نیروی موثر از راه دور هستند. برای مثال دو آهنربا با وجود فاصله ی چند سانتیمتری از هم، کشش مغناطیسی دارند. این نیروهای خاص بعدا با جزئیات بیشتری بحث می شوند.

نمونه هایی از نیروهای تماسی و نیروهای موثر از راه دور در زیر لیست شده اند:

نیروهای موثر از راه دور

• نیروی گرانشی
• نیروی مغناطیسی
• نیروی الکتریکی

نیروهای تماسی

•  نیروی اصطکاک
•  نیروی کشش
• نیروی نرمال
• نیروی مقاومت هوا
• نیروی اعمالی
• نیروی ارتجاعی

نیرو کمیتی است که با استفاده ازواحد استاندارد نیوتن اندازه گیری می شود. نیوتن با " N " نشان داده می شود. وقتی می گوییم 10N  یعنی 10 نیوتن نیرو.

یک نیوتن نیرویی است که برای این که به جسمی به جرم 1 کیلوگرم، 1 m/s²  شتاب بدهیم نیاز است. بنابراین:

نیرو یک کمیت برداری است. همان طور که در بخش قبل آموختید، کمیت برداری کمیتی است که هم اندازه دارد و هم جهت.

برای این که نیروی وارد شده به جسم را به طور کامل شرح دهید، هم باید اندازه ( مقدار یا ارزش عددی ) و هم جهت آن را مشخص کنید. بنابراین 10N توضیح کامل نیروی اعمالی به یک جسم نیست. طبق قرارداد 10 نیوتن، به سمت پایین یک تعریف کامل برای نیرویی است که به جسم وارد می شود، هم بزرگی ( 10 نیوتن ) و هم جهت ( به سمت پایین ) مشخص شده اند.

از آنجا که نیرو یک کمیت برداری است و جهت دارد، معمولا نیروها را با استفاده از دیاگرام هایی برداری که معمولا در فیزیک به کار برده می شوند در بخش معرفی شده اند. اندازه پیکان بزرگی و جهت آن، جهت نیرو را نشان می دهد( چنین دیاگرام هایی را دیاگرام نیرو می گویند. ) به علاوه چون نیروها، کمیت برداری هستند، اثر یک نیروی مجزا روی یک جسم، اغلب با اثر نیروی دیگر خنثی می شود. برای مثال، اثر یک نیروی 20 نیوتن که رو به بالا به کتاب وارد می شود به وسیله ی اثر نیروی 20 نیوتن که رو به پایین به کتاب وارد می شود خنثی می گردد. در این مدار گفته می شود که دو نیروی مجزا با هم خنثی شده اند. احتمال دارد نیروی خنثی نشده ای به کتاب وارد شود.

وضعیت دیگر که می توان تصور کرد این است که، دو نیروی برداری مجزا، همدیگر را خنثی کرده اند ( تعادل ) ، اما یک نیروی سوم مجزا وجود دارد که با نیروی دیگری خنثی نمی شود. برای مثال، کتابی را فرض کنید که روی سطح میز از چپ به راست سر می خورند. نیروی جاذبه رو پایین است و نیروی که میز وارد می کند رو به بالا. بنابراین همدیگر را خنثی می کنند. اما نیروی اصطکاک رو به چپ است و نیرویی به سمت راست وجود ندارد که آن را خنثی کند. پس یک نیروی خارجی روی آن اثر کرده و حالت حرکت آن را تغییر می دهد.

جزئیات دقیق دیاگرم های نیرو بعدا مورد بحث قرار می گیرند. اکنون، تاکید بر این است که نیرو یک کمیت برداری و جهت دارد. اهمیت این امر زمانی روشن می شود که بعدا اثر نیروهای اثر نیروهای مجزا روی جسم در این درس تجزیه و تحلیل می شود.

نیرو    

در قسمت دینامیك، به توضیح علت سكون و حركت اجسام می‌پردازیم.

به شكل های زیر خوب نگاه كنید. به نظر شما وجه مشترك آن ها در چیست؟

(الف) مرد بسكتبالیست توپ را هل می‌دهد. (رانش)

(ب) طناب، اسكی باز را می‌كشد. (كشش)

(ج) كره‌ی زمین چترباز را می‌كشد. (كشش)

(د) مرد ماشین بی بنزین خود را هُل می‌دهد. (رانش)

می بینید در هر تصویر بین دو جسم اثری رد و بدل می‌شود كه یا به صورت كشش است و یا رانش كه به آن اثر، نیرو می‌گوییم.

با آن كه در هر دو شكل (ب)، (ج) حرف از كشش بود، اما یك تفاوت ساده وجود دارد، كه برای تشخیص آن تنها نیاز به نگاهی دقیق دارد.

طناب، اسكی باز را می‌كشد. (كشش)

كره‌ی زمین چترباز را می‌كشد. (كشش)

 

طناب و اسكی باز با یكدیگر در تماس هستند، در حالی كه كره زمین و چترباز به صورت غیر تماسی یا از راه دور به هم نیرو وارد می‌كنند. شما نیز می‌توانید مثال های خیلی زیادی از نیروهای تماسی و غیر تماسی پیدا كنید.

حالا خودتان را جای آن بسكتبالیست حرفه‌ای در نظر بگیرید.

اگر توپ را خیلی آرام (نیروی كم) پرتاب كنید. چه می‌شود؟

یا اگر توپ را خیلی محكم (نیروی زیاد) پرتاب كنید، چه مشكلی پیش می‌آید؟

پس برای افتادن توپ درون حلقه اندازه‌ی نیرو خیلی مهم است.

امّا آیا تنها مقدار نیرو مشكل شما را در گل زدن حل می‌كند؟

اگر دست شما كج باشد! و با همان نیرو توپ را پرتاب كنید، ممكن است توپ را به سمت چپ یا راست حلقه یا حتی نقاط عجیب و غریب تری بفرستید.

از این موضوع چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟

پس نشانه گیری یا جهت یابی نیز در این جا مهم است. پس برای معرفی هر نیرو 2 چیز لازم است اندازه و جهت.

 

 

 

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

 

حال كه نیرو كمیتی برداری شد، پس از همه‌ی قوانین بردارها تبعیت می‌كند. مثلاً در شكل سمت راست،  دو نفر سورتمه را در جهت‌های نشان داده شده می‌كشند،

امّا سورتمه به سمت راست حركت می‌كند. ملاحظه می‌كنید كه جهت حركت در این جا در راستای بردار برآیند نیروها است.

خود شما می‌توانید مثال های دیگری در این مورد پیدا كنید، فقط لازم است چشمتان را باز كنید!

 

در سیستم بین المللی، یكای اندازه گیری نیرو به اسم نیوتن شناخته می شود.

یكای نیوتن با علامت اختصاری N نمایش داده می‌شود، مثلاً نیروی یك نیوتنی F بدین صورت نوشته می‌شود: 1N = F.

یك نیوتن، نیرویی است در حدود وزن یك سیب معمولی!

در تصاویر زیر نیروی لازم برای چند كار به نمایش در آمده است.

تعیین برایند نیرو

اگر شما کل درس 1 و درس 2 را بخوانید، قانون اول نیوتن را تجربی می فهمید. یک جسم ساکن تمایل دارد در حالت سکون باقی بماند و یک جسم با سرعت ثابت تمایل دارد با سرعت ثابت به حرکت خود در مسیر مستقیم ادامه دهد، مگر اینکه تحت تاثیر نیروی خارجی قرار بگیرد.

براساس قانون اول نیوتن، نیروی خارجی نیرویی است که توسط نیروی دیگری خنثی نشده باشد. اگر همه ی نیروهای عمودی ( رو به بالا یا رو به پایین ) یکدیگر را خنثی نکنند و یا همه ی نیروهای افقی همدیگر را خنثی نکند، پس یک نیروی خارجی وجود دارد. با دیدن دیاگرام نیرو می توانیم سریعا به وجود یک نیروی خارجی پی ببریم. دیاگرام نیرو برای سه موقعیت، در زیر نشان داده شده است. مقداردهی هر نیرو در دیاگرام مشخص شده است:

در هر یک از موقعیت بالا یک نیروی خارجی وجود دارد. معمولاً در هر موقعیت می گوییم یک برآیند نیرو، روی جسم عمل می کند. با توجه به این که نیرو یک کمیت برداری است و دو نیروی برابر و مختلف الجهت یکدیگر را خنثی می کنند، برآیند نیرو، جمع برداری نیروهای وارد شده است. در این مورد، قانون جمع کردن بردارها (مانند بردار نیرو) نسبتاً ساده است. به مثال های زیر در مورد جمع دو نیروی توجه کنید:

همان طور که می بینید در دیاگرام بالا یک بردار رو به پایین بخشی و یا همه ی یک بردار به سمت راست را خنثی می کند. برای تعیین برایند نیرو نیز به همین ترتیب عمل می شود ( یعنی جمع برداری ، بردار نیرووهای مستقل ). توجه کنید که درسه موقعیت زیر برایند نیرو توسط جمع برداری بردارهای نیروهای مجزایی که به جسم وارد می شوند، محاسبه شده است.

آزمونک

همان طور که اشاره شد برایند نیرو ( یعنی نیروی خارجی ) سبب شتاب گرفتن جسم می شود. در بخش قبل چندین مفهوم که نشان دهنده ی حرکت شتابدار بودند ( نمودارهای مکان - زمان و سرعت – زمان، دیاگرام نواری تکه ای، داده های سرعت زمان و غیره ) مورد بحث قرار گرفتند. آنچه را که در مورد شتاب آموختید و اطلاعات جدیدتان را درباره ی این که برایند نیرو موجب شتاب می شود، ترکیب کنید و با استفاده از آن تعیین کنید در موقعیت های زیر نیروی برایند وجود دارد یاخیر؟

رسم دیاگرام نیرو

دیاگرام نیرو، دیاگرام هایی هستند که برای نشان دادن اندازه و جهت نیروهای وارده به یک جسم در یک موقعیت مشخص به کار می رود. دیاگرام نیرو نمونه ی ویژه دیاگرام برداری است که در بخش قبل بحث شده بود. این دیاگرام ها در همه ی مطالعات فیزیک به کار می روند. اندازه ی پیکان در دیاگرام ها، بزرگی نیرو را نشان می دهد. جهت پیکان، جهت نیرویی را که به جسم وارد می شود نشان می دهد. هر پیکان نیرو در دیاگرام نام گذاری می شود تا نوع آن مشخص شود. در یک دیاگرام نیرو معمولا جسم را با یک جعبه نشان می دهد و پیکان نیروها از مرکز آن به سمت بیرون و در جهتی که نیرو وارد می شود، رسم می گردد. یک دیاگرام نیرو در شکل زیر نشان داده شده است.

الزاما همیشه 4 نیرو به جسم وارد نمی شود. ممکن است در بعضی موارد نیروهای نشان داده شده در دیاگرام نیروی یک، دو یا سه عدد باشد. هیچ قانون محکمی درباره ی تعداد نیروهایی که باید در دیاگرام نیرو رسم شود، وجود ندارد. تنها قانون رسم دیاگرام نیرو این است که همه ی نیروهایی که در موقعیت جسم وجود دارند، رسم شوند. بنابراین برای ترسیم دیاگرام نیرو مهم است که انواع نیرو را بشناسید. در صورتی که موقعیت فیزیکی تشریح شده باشد، با اطلاعاتی که درباره ی انواع نیرو دارید مشخص می کنید کدام نیروها وجود دارند.سپس جهت اعمال هر نیرو را مشخص کرده و در آخر یک جعبه می کشید و پیکان ها را برای نیروهای موجود در جهت های مناسب اضافه می کنید.عنوان نیرو بستگی به نوع آن دارد. در صورت لزوم به لیست تعاریف نیروها مراجعه کنید تا انواع نیرو و نمادهای آن را بشناسید.

تمرین

با استفاده از روشی که در بالا برای ترسیم دیاگرام نیرو داده شده است، برای موقعیت های زیر دیاگرام نیرو را رسم کنید. پاسخ و توضیحات در پایان همین صفحه است.

1- یک کتاب به صورت ساکن روی میز قرار دارد. دیاگرام نیروهای وارده به کتاب را رسم کنید.

2- یک دختر بچه به وسیله ی دو طناب از سقف، بدون حرکت آویزان شده است. دیاگرام نیروهای وارده به دختر بچه را رسم کنید.

3- یک تخم پرنده، از آشیانه سقوط آزاد می کند. از مقاومت هوا صرف نظر کنید. دیاگرام نیروهای وارده به تخم را زمانی که در حال سقوط است رسم کنید.

4-  یک سنجاب پرنده با سرعت ثابت از روی درخت به زمین می پرد. مقاومت هوا را در نظر گرفتیم. دیاگرام نیرو مطابق زیر است:

5- یک نیرو به سمت راست به یک کتاب وارد می شود تا آن را با شتابی به سمت راست روی میز به حرکت درآورد. ( به آن شتابی به سمت راست بدهد). نیروی اصطکاک را در نظر بگیرید و از مقاومت هوا صرف نظر کنید. دیاگرام نیروهای وارده به کتاب را رسم کنید.

6- یک نیرو به سمت راست به یک کتاب وارد می شود تا آ ن را با سرعت ثابت به حرکت در آورد. نیروی اصطکاک را در نظر بگیرید و از مقاومت هوا صرف نظرکنید. دیاگرام نیروهای وارده به کتاب را رسم کنید.

دانش آموزان عزیز، دیاگرام نیروهای زیر را در حالت های زیر رسم کرده و بررسی کنید.

1.      یک دانشجوی کالج یک کوله بر پشت دارد. کوله توسط بندی که آنرا روی شانه نگه می دارد ثابت شده است. دیاگرام نیروهای عمودی وارد به کوله را رسم کنید.

2.      یک چترباز با سرعت ثابت فرو می آید. مقاومت هوا را در نظر بگیرید. دیاگرام نیروهای وارده به چتر باز را رسم کنید.

3.      یک نیرو به سمت راست یک سورتمه وارد می شود تا با شتابی به سمت راست آنرا روی برف شلی بکشد. دیاگرام نیروهای وارده به سورتمه را رسم کنید.

4.      یک توپ فوتبال با ضربه ی شدید دروازه بان به سمت بالا پرتاب می شود.دیاگرام نیروهای وارده به آن را تا زمانیکه به سمت بالا می رود را رسم کنید.

5.      یک اتومبیل به سمت راست می رود و سرعتش کم می شود. دیاگرام نیروهای وارده به اتومبیل را رسم کنید

حركت

به اطراف خود نگاه كنيد . حركت هاي بسياري وجود دارد .

حركت هايي نيز وجود دارند كه ديده نمي شوند. مانند حركت ذرات سازنده مواد، حركت ستارگان و سيارات و يا صدايي كه شنيده مي شود.
همه تغييرات و همه پديده ها حاصل حركت اند. براي انجام هر كاري حركت انجام مي شود. به عبارت ديگر، انجام كار بدون حركت غير ممكن است.

مسافت:

كوتاه ترين فاصله بين دو نقطه، خط راستي است كه آن دو نقطه را به يكديگر وصل مي كند.
براي رفتن از يك محل به محل ديگر ، معمولاً مسيري را مي پيماييم كه خط راست نيست. در اين حركت ها، مجبوريم مانع ها را دور بزنيم . در نتيجه مسيري طولاني تر را مي پيماييم.

در حركت از يك شهر به شهر ديگر نيز وجود مانع هاي طبيعي ، مانند تپه، رودخانه و درياچه باعث مي شود كه انسان مسيرهاي طولاني تري از فاصله مستقيم ميان ميان دو محل را بپيمايد.

توجه:

نقشه ساختمان يا يك شهر را نمي توان به همان اندازه خودش رسم كرد. بنا براين تمام فاصله ها را به يك نسبت كوچك مي كنند تا بتوانند نقشه مورد نظر را روي يك كاغذ كوچك رسم كنند. به اين نسبت (مقياس) گفته مي شود كه آن را در گوشه نقشه مي نويسند.

جابه جايي:

فرض كنيد قرار است به مسافرت برويد. ابتدا مقصد خود را مشخص مي كنيد. سپس از منزل خود كه مبدأ يا نقطه شروع است ، حركت مي كنيد تا به مقصد برسيد. در اين مسير بايد موانعي مانند، كوه، رودخانه، ... را دور بزنيد تا به نقطه پايان يا مقصد برسيد.
اگر نقطه شروع حركت (مبدأ) را به نقطه پايان (مقصد) وصل كنيد، در واقع جابه جايي مشخص شده است.
نكته:

به فاصله مستقيم ميان مبدا و مقصد «جابه جايي» مي گويند يا به عبارت ديگر برداري است كه نقطه شروع را به پايان وصل مي كند.
نكته:

مجموع طولهايي كه متحرك براي رفتن از مبدا به مقصد مي پيمايد، مسافت طي شده گفته مي شود.

مثال:

شخصي از نقطه A شروع به حركت كرده و از نقاط Bو C گذشته تا به نقطه D (نقطه پايان) رسيده است.
جابه جايي و مسافت طي شده توسط اين متحرك را محاسبه كنيد.

 متر 15=6+5+4 = مسافت طي شده

6m = جابجايي طي شده

جابه جايي و مسافت ، هر دو از جنس طول هستند و هر دو را با واحد متر (m) اندازه گيري مي كنيم.
اما واحد هاي ديگري نيز براي اندازه گيري طول وجود دارد كه مهم ترين آنها در جدول مقابل آورده شده است.

براي اندازه گيري فاصله هاي بسيار دور مانند فاصله بين ستارگان و كهكشان ها واحدي به نام سال نوري به كار برده مي شود.
يك سال نوري برابر است با مسافتي كه نور در طول يك سال مي پيمايد.

سرعت

سرعت: مسافتي است كه متحرك در واحد زمان (يعني در يك ثانيه) مي پيمايد.

سرعت به دو عامل بستگي دارد:
1) مسافت طي شده (X) كه معمولاً با دو واحد (m) و كيلومتر(km) مي باشد. سرعت با مسافت طي شده رابطه مستقيم دارد. يعني در يك زمان معين ، هر چه مسافت طي شده توسط يك متحرك بيشتر از متحرك ديگر باشد سرعت آن جسم بيشتر است.
2) مدت زمان(t) كه معمولا با واحدهاي ثانيه (s) ، دقيقه(min) و ساعت(h) قابل اندازه گيري است. سرعت با زمان رابطه عكس دارد، يعني براي طي يك مسافت مشخصي، هر چه مدت زمان طي شده توسط يك متحرك كمتر از متحرك ديگر باشد. سرعت آن بيشتر است.

با توجه به عوامل ذكر شده ، سرعت (v) را به صورت زير محاسبه مي كنند.

يك راه ساده:

مثلث سرعت
براي به دست آوردن هر يك از كميت ها ، كافي است انگشت خود را بر روي مورد خواسته شده بگذاريد و عمليات رياضي باقي مانده را به دست آوريد.

- اگر واحد اندازه گيري مسافت، متر(m) و واحد اندازه گيري زمان، ثانيه(s) باشد، واحد اندازه گيري سرعت متر بر ثانيه است.

- اگر واحد اندازه گيري مسافت، كيلومتر(km) و واحد اندازه گيري زمان، ساعت(h) باشد، واحد اندازه گيري سرعت كيلومتر بر ساعت است.
براي تبديل كيلومتر بر ساعت به متر بر ثانيه عدد مورد نظر را بر 6/3 تقسيم مي كنيم.

- هرگاه سرعت متحركي كه بر روي خط راست حركت مي كند، در تمام لحظه ها يكسان باشد حركت آن يكنواخت است و نمودار مكان- زمان به صورت يك خط راست است.

- چون در حركت يكنواخت سرعت ثابت است ، نمودار سرعت - زمان به صورت يك خط راست موازي محور زمان است.

امروزه بشر، با استفاده از علم و فناوري پيشرفته خود وسايل نقليه اي مي سازد كه فاصله هاي بسيار طولاني را با سرعت هاي بسيار زياد در زماني كوتاه مي پيمايد . مثل هواپيماهاي مسافربري كنكورد با حمل صدها مسافر با سرعتي بيشتر از سرعت صوت(حدود 2000 كيلومتر بر ساعت) پرواز مي كند.

براي اندازه گيري فاصله هاي بسيار دوري كه امكان اندازه گيري با ابزارهاي معمولي وجود ندارد از راههاي مختلفي استفاده مي شود. به طور مثال براي اندازه گيري فاصله زمين تا ماه از روش زير استفاده مي شود.

فضانورداني كه به كره ي ماه سفر كرده اند ، در سطح ماه آينه اي كار گذاشته اند. از زمين پرتوهاي نور ليزر بر اين آينه تابيده مي شود تا پس از بازتاب به زمين برگردد. آن گاه زمان رفت و برگشت نور را با زمان سنج هاي بسيار دقيق اندازه گرفته و آن را نصف مي كنند و در عدد 000/300 (سرعت نور بر حسب كيلومتر بر ثانيه) ضرب مي كنند. دانشمندان با استفاده از اين روش، فاصله زمين تا ماه را 000/380 كيلومتر اندازه گرفته اند.

براي اندازه گيري عمق آب اقيانوس ها از روش زير استفاده مي شود.
يك موج فراصوتي از سطح آب به اعماق آب فرستاده مي شود. اين موج با برخورد به كف اقيانوس به سطح آب بازمي گردد زمان رفت و برگشت موج اندازه گيري شده و بر 2 تقسيم مي شود. سپس در عدد 1450 (سرعت انتشار صوت در آب) ضرب مي شود و به اين صورت عمق آب اقيانوس محاسبه مي شود.

شتاب:
به اين اتومبيل در حال حركت دقت كنيد. عقربه سرعت سنج در هر لحظه عددي را نشان مي دهد يعني سرعت اتومبيل هميشه ثابت نيست.

معمولاً سرعت يك متحرك در تمام مدت حركتش ثابت نيست. راننده ، سرعت اتومبيل را بر حسب شرايط جاده و آب و هوا به طور مناسب و مطمئن تنظيم مي كند.
هنگامي كه سرعت يك متحرك در حال تغيير است مي گوييم داراي شتاب است.
شتاب (a) نشان دهنده ي تغييرات سرعت در واحد زمان(در يك ثانيه) است.
شتاب از رابطه ي زير بدست مي آيد.

يكاي اندازه گيري شتاب، متر بر مجذور ثانيه ( ) مي باشد.

وقتي اتومبيل مسير مستقيمي را مي پيمايد و عقربه سرعت سنج آن عدد ثابتي را نشان مي دهد، يعني سرعت حركت اتومبيل ثابت است و تغيير نمي كند. در اين حالت شتاب حركت صفر است.
وقتي عقربه سرعت سنج از عددي به عدد ديگر تغيير مي كند. يعني سرعت حركت اتومبيل تغيير مي كند و حركت شتابدار است. در اين صورت اگر سرعت حركت مرتبا در حال افزايش باشد، حركت شتابدار از نوع تند شونده است وشتاب مثبت است. و اگر سرعت اتومبيل مرتبا در حال كاهش باشد، حركت اتومبيل شتابدار از نوع كند شونده بوده و شتاب منفي است.

نمودار سرعت – زمان را براي حركت اين اتومبيل رسم مي كنيم.

در مسير OA سرعت در حال افزايش است. پس حركت شتابدار از نوع تند شونده است.
در مسير AB سرعت ثابت است پس حركت يكنواخت بوده، يعني شتاب صفر  است.
در مسير BC سرعت در حال كاهش است. پس حركت شتابدار از نوع كند شونده است.

مثال: اتومبيلي از حال سكون شروع به حركت كرده و در مدت 10 ثانيه سرعت آن 30 متر بر ثانيه مي رسد.
الف) شتاب حركت اتومبيل چند متر بر مجذور ثانيه است؟
ب) شتاب حركت از چه نوعي است؟

شتاب از نوع تند شونده است.

عامل ايجاد شتاب:
قانون اول نيوتون بيان مي كند.
اجسام تمايل دارند حالت اوليه خود را حفظ كنند يعني اگر ساكن هستند در حالت سكون باقي بمانند و اگر در حال حركت هستند به حركت خود به طور يكنواخت با سرعت ثابت ادامه دهند. حال اگر بخواهيم جسم ساكني را به حركت در آوريم يا سرعت متحرك را كاهش يا افزايش دهيم بايد به آن نيرو وارد كنيم. نيرو با ايجاد شتاب باعث تغيير سرعت مي شود.
قانون دوم نيوتون بيان مي كند.

اگر به جسمي نيرو وارد شود آن جسم شتاب مي گيرد. شتاب با مقدار نيرو رابطه ي مستقيم و با جرم جسم رابطه عكس دارد.
يعني

نكته:

نيرو عامل تغيير سرعت حركت اجسام است.
- اگر نيرويي كه بر جسم در حال حركت وارد مي شود با جهت حركت جسم هم جهت باشد ، سرعت آن را افزايش مي دهد.
- اگر نيرويي كه بر جسم در حال حركت وارد مي شود با جهت حركت جسم مخالف باشد، سرعت آن را كاهش مي دهد.

شما هنگامي كه در اتومبيل نشسته ايد، شتاب افزاينده يا كاهنده را به خوبي حس مي كند. در هنگام شتاب افزاينده يعني وقتي راننده گاز مي دهد، احساس مي كنيد كه بدن شما به پشتي صندلي فشرده  مي شود. اما در هنگام شتاب كاهنده يعني در هنگام ترمز كردن، احساس مي كنيد كه به جلو پرتاب       مي شود.

كارخانه هاي سازنده اتومبيل هاي سواري، گاهي براي نشان دادن قدرت اتومبيل و ميزان شتاب آن از عددي به نام (صفر تا صد) استفاده مي كنند . هر چه صفر تا صد اتومبيل كم تر باشد يعني قدرت و شتاب اتومبيل بيشتر است.

مثال:

صفر تا صد اتومبيل 10 ثانيه است. يعني اين اتومبيل 10 ثانيه وقت لازم دارد تا بتواند از حالت سكون (سرعت صفر) به سرعت 100 كيلومتر بر ساعت برسد.

مراحل ساخت دو نیروگاه شناور خورشیدی عظیم با توان سالانه 3300 مگاوات در ساعت، در شهر کاتو ژاپن به پایان رسید.

پس از حادثه انفجار نیروگاه اتمی فوکوشیما در سال 2011، ژاپن در پی توسعه نیروگاه‌های خورشیدی به عنوان یک گزینه ایمن برای تولید برق است.

در این بین، میزان برق تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی شناور روی آب درمقایسه با پنل‌های روی زمین بسیار بیشتر است، چراکه پنل‌ها بطور دائم از طریق آبی که در زیر آنها جریان دارد، خنک می‌شوند.

دو نیروگاه خورشیدی شناور نیشیرا پوند و هاگاشیهیرا پوند که در شهر کاتو ساخته شده‌اند، می‌توانند برق مورد نیاز 920 خانوار را تأمین کنند.

سایه ایجاد شده توسط پنل‌های خورشیدی روی آب، رشد جلبک و تبخیر آب را کاهش می‌دهد. همچنین این دو نیروگاه شناور از توان مقاومت در برابر شرایط توفانی و گردباد برخوردار هستند.

دو شرکت Kyocera و Century Tokyo Leasing، کار ساخت این دو نیروگاه شناور را برعهده داشتند.

نیروگاه خورشیدی شناور ژاپن

 

 

نیروگاه خورشیدی ناور ژاپن

 

 

 

نیروگاه خورشیدی شناور ژاپن

انرژی خورشید یکی از منابع تامین انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی است که از دیر باز به روش‌های گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بحران انرژی در سال‌های اخیر،کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسائل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت نمایند که در این میان جای‌گزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر و از جمله انرژی خورشیدی به منظور کاهش و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبرو شده است. انرژی ناشی از سه روز تابش خورشید به زمین ‌برابر با تمام ‌انرژی ناشی از احتراق کل سوخت‌‌های ‌فسیلی در دل زمین است و بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که در اثر تابش خورشید به مدت چهل روز،می‌توان انرژی مورد نیاز یک قرن را ذخیره نمود. بنابراین با به کارگیری صفحه های خورشیدی می‌توان تا حدودی از این منبع انرژی بی‌پایان، پاک و رایگان استفاده کرد و تا حد بسیار زیادی در مصرف سوخت‌های فسیلی صرفه جویی نمود.

ویژگی‌های استفاده از انرژی خورشیدی 
 

پاک و بدون آلودگی
بی‌پایان
رایگان و دردسترس
کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی
امن و بی‌خطر

در اهرم نوع اول تکیه گاه بین دو نیروی مقاوم و محرک قرار دارد . بنابراین این اهرم می تواند از طریق تغییر جهت نیرو به ما کمک کند.

اهرم نوع اول مانند الا کلنگ

در اهرم نوع دوم تکیه گاه در سر اهرم و نیروی محرک در سر دیگر اهرم قرار دارد.بنابراین از طریق افزایش نیرو به ما کمک می کند.

 اهرم نوع دوم مانند چرخ دستی

در اهرم نوع سوم تکیه گاه در سر اهرم و نیروی مقاوم در سر دیگر اهرم قرار دارد.بنابر این از طریق افزایش مسافت اثر نیرو به ما کمک می کند.

اهرم نوع سوم مانند جارو دسته بلند 

چگالی یک جسم یعنی جرم موجود در واحد حجم جسم.

برای اندازه‌گیری چگالی یک جسم باید هم جرم جسم (m) و هم حجم (V) آن را اندازه‌گیری کنیم. جرم را می‌توانیم با ترازو اندازه‌گیری کنیم. حجم یک جسم جامد را می‌توانیم با راههای گوناگون اندازه بگیریم. مثلا برای بدست آوردن حجم یک مکعب ، اندازه یک ضلع آن را به توان 3 می‌رسانیم و یا برای تعیین حجم یک مکعب مستطیل طول ، عرض و ارتفاع آن را در هم ضرب می‌کنیم. حجم یک مایع را می‌توانیم با ظرف شفاف مدرجی که واحدهای حجم را نشان می‌دهد، اندازه بگیریم. در آزمایشگاه معمولا برای اندازه گیری حجم مایعات از استوانه مدرج استفاده می‌کنند.

برای به دست آوردن چگالی باید جرم را بر حجم تقسیم کنیم.

در مواردی بوسیله اندازه‌گیری جرم نسبی مواد نسبت به هم از طریق چگالی نسبی مواد نسبت به هم می‌توانیم چگالی تک‌تک مواد را اندازه‌گیری نموده و مشخص نماییم.مقایسه چگالی دو مایع با یکدیگر یا مقایسه چگالی یک جامد با یک مایع خیلی راحت است. اگر چگالی جسمی کمتر از مایع باشد، در آن شناور می‌شود و در غیر اینصورت در آن غرق می گردد. مثلا چگالی چوب از آب کمتر است و برای همین است که چوب روی آب شناور می‌ماند .

بدن انسان همواره یکی از شگفت انگیز ترین معماهای علمی دنیا بوده و خواهد بود .در ادامه مطلب ۱۵ رمز و رازی که در مورد بدن انسان وجود دارد را خواهد خواهند که بسیار جالب است .

۱٫ اثر زبان

اثر خطوط و اشکال روی زبان درست همانند اثر انگشت عمل میکند. یعنی هر انسانی خطوطی کاملا منحصر به فرد روی زبانش دارد. از این رو اثر زبان میتواند به عنوان یکی از فاکتورهای تشخیص هویت مورد استفاده قرار بگیرد.

۲٫ پوست

انسان نیز مانند دیگر پستانداران هر لحظه در حال پوست انداختن است. طبق تحقیقات انسان در هر ساعت ۶۰۰ هزار ذره از پوست خود را در فضا پراکنده میکند. این مقدار برابر ۷۰۰ گرم پوست در هر سال می باشد. به صورت میانگین انسان در سن ۷۰ سالگی تقریبا به میزان پنجاه کیلوگرم پوست اندازی کرده است.

۳٫ تعداد استخوان ها

جالب است بدانید که کودک انسان تعداد بیشتری استخوان نسبت به یک فرد بزرگسال دارد. ما زندگی مان را با ۳۵۰ استخوان شروع میکنیم، اما در طول دوره رشد تا سن بلوغ به علت پیوستن استخوان ها به یکدیگر این مقدار به ۲۰۶ عدد استخوان کاهش پیدا میکند.

۴٫ تغییرات معده

هر سه یا چهار روز یکبار تغییراتی در معده شما بوجود می آید. اسیدهای قوی که معده برای هضم غذا به کار میگیرد، باعث تاثیراتی روی خود آن نیز می شود. البته معده مکانیزمی برای جلوگیری از هضم کامل خود دارد.

۵٫ حس بویایی

حس بویایی ما به قدرت حس بویایی سگ سانان نیست و فقط میتوانیم ۵۰ هزار رایحه مختلف را به خاطر بسپاریم.

۶٫ طول روده باریک

طول روده های باریک تقریبا ۴ برابر بلندتر از قد متوسط انسان است. اگر روده های باریک به شکل کنونی خود نبودند، طول آن ها به ۵ تا ۷ متر می رسید.

۷٫ باکتری ها

در هر اینچ مربع از پوست بدن انسان نزدیک به ۳۲ میلیون باکتری زندگی میکنند که بیشتر این باکتری ها بی ضرر هستند.

۸٫ بوی پا

منشا بوی پا غدد عرقی هستند. در یک جفت پا ۵۰۰ هزار غده تولید غرق در حال فعالیت است که میتوانند روزانه نیم لیتر عرق تولید کنند.

۹٫ سرعت عطسه

هوایی که موقع عطسه کردن از دهان خارج میشود بالغ بر ۱۶۰ کیلومتر در ساعت سرعت دارد. عطسه کردن فشار بسیار زیادی به بدن تحمیل میکند. محال است که بتوانید چشمان خود را هنگام عطسه باز نگه دارید.

۱۰٫ مسیر خون

خون مسیر زیادی را در هر لحظه در بدنتان طی میکند. تقریبا نزدیک به ۱۰۰ هزار کیلومتر مسیر خونی در بدن وجود دارد. قلب این عضو حیاتی و پرکار بدن روزانه دو هزار گالن خون (برابر با ۷۵۰۰ لیتر) را در این مسیرها پمپاژ میکند.

۱۱٫ مقدار بزاق

شما مایل به شنا در آب بزاق دهانتان نیستید، اما جالب است بدانید که هر شخص به طور میانگین در طول زندگی اش نزدیک به ۲۴ هزار لیتر بزاق تولید میکند. این مقدار برای پرکردن دو استخر شنا کافیست.

۱۲٫ صدای خر و پف

بعد از سن ۶۰ سالگی ، ۶۰ درصد مردان و ۴۰ درصد از خانم ها شروع به خر و پف خواهند کرد. صدای خر و پف میتواند تا حد کر کردن پیش برود. عموما صدای خر و پف ۶۰ دسیبل است که یعنی به بلندی صدای صحبت کردن معمولی اما این صدا میتواند تا ۸۰ دسیبل نیز پیش برود. ۸۰ دسیبل یعنی صدای یک دریل بادی که در حال نفوذ به بتن است. صدای بالای ۸۵ دسیبل برای گوش انسان بسیار مضر میباشد و ممکن است باعث کری شود.

۱۳٫ رنگ و تراکم مو

آیا میدانستید تراکم موی سر را از روی رنگ آن میشود تخمین زد؟ به طور میانگین هر انسان ۱۰۰ هزار پیاز مو روی سرش دارد. هرکدام از این پیازهای مو در طول زندگی انسان قادر به تولید ۲۰ تار مو میباشند. افرادی که موهای بلوند دارند از بیشترین میزان پیاز مو در مقایسه با دیگر رنگ ها سود میبرند، در نتیجه این افراد موهای پرپشت تری خواهند داشت. تعداد میانگین پیاز مو برای موهای بلوند ۱۴۶ هزار، برای موهای مشکی ۱۱۰ هزار، برای موهای قهوه ای ۱۰۰ هزار و در آخرین رده برای موهای قرمز ۸۶ هزار عدد میباشد.

۱۴٫ رشد ناخن ها

اگر ناخن های دست تان نسبت به ناخن پای شما خیلی زودتر رشد میکند این کاملا طبیعی است. ناخن هایی که بیشتر در معرض استفاده قرار میگیرند زودتر رشد میکنند. ناخن انگشت های بلندتر و دستی که با آن مینویسید بیشترین رشد را دارند. به طور میانگین ناخن ها در هر ماه به اندازه یک دهم اینچ رشد میکنند.

۱۵٫ نیاز به خواب

شاید بعضی اوقات بگویید که دارم از شدت خواب میمیرم، اما به معنای کلمه توجه نداشته اید. شما بدون خوردن غذا تا هفته ها زنده میمانید، اما بعد از ۱۱ روز نخوابیدن، برای همیشه به خواب خواهید رفت.

سوالات متن درس ششم (نیرو 1) علوم تجربی ششم ابتدایی

1 . چه موقعی حرکت جسم تغییر می کند ؟ هر وقت به آن نیرویی وارد شود .

2 . نیرو حاصل چیست ؟ حاصل اثر متقابل دو جسم برهم است .

3 . یک کک چند برابر وزن خودش را می تواند بکشد ؟ بیش از یکصد هزار  برابر وزن خودش را

4 . آیا یک جسم به تنهایی می تواند نیرو وارد کند ؟ خیر ، برای ایجاد نیرو حداقل به دو جسم نیاز داریم .

5 . دو ویژگی هر نیرو را بیان کنید . 1 ـ نیرو جهت دارد  2ـ نیرو اندازه دارد .

6 . مقدار نیرو با چه وسیله ای اندازه گیری می شود ؟ نیرو سنج

7 . چرا وقتی لاستیک یا کش را بیش از اندازه بکشیم پاره می شود ؟ زیرا نیروی دست ما از نیروی لاستیک یا کش بیش تر است و باعث پاره شدن آن می گردد .

8 . در علوم ، هل دادن یا کشیدن معادل چیست ؟ معادل وارد کردن نیرو یا اعمال نیرو است .

9 . از نیرو چه استفاده هایی می شود ؟ تغییر جهت نیرو ، تغییر شکل نیرو ، حرکت جسم ، توقف جسم و کندشدن یا تند شدن حرکت

10 . حداقل چند جسم باید بر هم اثر کنند تا نیرو ظاهر شود ؟ دو جسم

11 . چرا گاهی با وجود این که بر جسم نیرو وارد می شود ، جسم حرکت نمی کند ؟ زیرا نیروی وارد شده از دو طرف جسم مساوی است .

12 . چه زمانی با وجود وارد شدن نیرو از دو طرف جسم ، جسم به یک طرف حرکت می کند ؟ وقتی که نیروی وارد شده از یک طرف بیش تر باشد .

13 . چه زمانی نیرو ها همدیگر را خنثی می کنند ؟ زمانی که نیرو ها در جهت مخالف هم وارد شوند .

14 . نیروی خالص چیست ؟ نیرویی که جسم را به حرکت در می آورد .

15 . منظور از نیروهای تماسی چیست ؟ بعضی از نیروها برای این که اثر کنند باید با جسم تماس پیدا کنند . به این نیروها ، نیروهای تماسی می گویند . 

سوالات متن درس هفتم علوم تجربی (ورزش و نیرو 2) بخش اول

1 . دو جسم چگونه به هم نیرو وارد می کنند ؟ در اثر تماس با یکدیگر به هم نیرو وارد می کنند .
2 . یا امکان دارد که دو جسم بدون تماس با هم به یکدیگر نیرو وارد کنند ؟ مثال بزنید . بله ، تأثیر دو قطب هم نام آهنربا به هم ــ نیروی جاذبه ی زمین بر اجسام
3 . چرا اجسام به سمت زمین سقوط می کنند ؟ به علت نیرویی که از سمت زمین به آن ها وارد می شود .
4 . نیروی گرانشی چیست ؟ نیرویی است که زمین به همه ی اجسام نزدیک خود وارد می کند و آن ها را به طرف خود می کشد .
5 . وزن یا جرم را تعریف کنید . نیروی جاذبه ای که زمین به یک جسم وارد می کند ، وزن یا جرم جسم نامیده می شود .

6 . جرم اجسام با چه وسیله ای اندازه گیری می شود و واحد آن چیست ؟ با ترازو و واحد آن کیلو گرم است .

7 . چرا زمین و سیاره ها به دور خورشید می چرخند ؟ در اثر نیروی گرانشی
8 . نیروی مغناطیسی چیست ؟ نیرویی که یک آهنربا به آهنربای دیگر وارد می کند ، نیروی مغناطیسی نامیده می شود .
9 . نیروی الکتریکی چیست ؟ نیرویی که بعد از مالش دو جسم به هم سبب جذب یا دفع آن ها می شود ، نیروی الکتریکی می گویند .
10 . برای نیروی الکتریکی مثال بزنید . مالش دادن جداگانه ی دو بادکنک به پارچه ی پشمی ـــ مالش دو لوله ی پلاستیکی به موی سر ـــ مالش لوله یا شانه ی پلاستیکی به موی سر و نزدیک کردن آن ها به تکه های کوچک کاغذ

11 . ترمز کردن چگونه سبب کندشدن و توقف سریع وسیله ی نقلیه می شود ؟ در اثر نیروی اصطکاکی که بین چرخ و لنت ترمز و  همچنین اصطکاکی که بین چرخ و زمین وجود دارد .

12 . وقتی توپی در حال حرکت است چرا پس از طی مسیر کوتاهی از حرکت باز می ایستد ؟ در اثر نیروی اصطکاکی که بین توپ و زمین وجود دارد .

13 . چرا راه رفتن بر سطح یخ و برف دشوار است ؟ چون سطح یخ و برف صاف است و اصطکاک بسیار کمی بین یخ و کف کفش وجود دارد .

14 . نیروی اصطکاک را تعریف کنید . نیرویی که سبب کند شدن حرکت جسم می شود .

15 . جهت نیروی اصطکاک چگونه است ؟ جهت نیروی اصطکاک همیشه برخلاف جهت حرکت جسم است . یعنی اگر جسم به سمت راست حرکت می کند ، نیروی اصطکاک در جهت چپ نیرو وارد می کند .

16 . اگر در حال حرکت باشیم و نیروی اصطکاک نباشد ، چه اتفاقی می افتد ؟ نمی توانیم در یک جا ثابت شویم .

17 . چه زمانی نیروی اصطکاک بیش تر است ؟ هر چه سطح تماس بین دو جسم ناهمواری و پستی و بلندی بیش تری داشته باشد ، اصطکاک بیش تر خواهد بود .

18 . سه مورد از فایده های اصطکاک را بیان کنید . اصطکاک بین کفش و زمین برای راه رفتن ــ اصطکاک چوب کبریت و بدنه ی کبریت برای روشن شدن آن ــ اصطکاک بین لنت و چرخ و زمین برای توقف وسیله نقلیه

19 . آیا اصطکاک می تواند مضر باشد ؟ بله در بعضی سطوح که دو جسم مرتب با هم برخورد دارند بعد از مدتی ساییده شده و نیاز به تعویض آن ها است . مانند چرخ دنده های فلزی ، تسمه ی دینام کولر و اتومبیل و ...

20 . امروزه برای کم کردن اصطکاک از چه راه هایی استفاده می شود ؟ روغن کاری ، استفاده از چرخ و ...

21 . در قدیم برای جا به جایی اجسام سنگین و کاهش اصطکاک از چه روشی استفاده می کردند ؟ تنه های درخت را زیر جسم قرار می دادند و جسم را به جلو یا عقب هل می دادند .

22 . نیروی مقاومت هوا را تعریف کنید . نیروی مقاومی است که از حرکت یک جسم در هوا جلوگیری می کند .

23 . ایرودینامیک یعنی چه ؟ برای آن که اجسام بتوانند به راحتی در هوا حرکت کنند ، باید شکل آن ها را به گونه ای طراحی کنیم تا نیروی مقاومت هوای وارد بر آن ها به کم ترین مقدار ممکن برسد ؛ به چنین اجسامی ایرودینامیک می گویند .

24 . نیروی بالا بری را تعریف کنید . بال های هواپیما را به گونه ای طراحی می کنند که وقتی هواپیما در حال حرکت است ، هوای بالای بال دارای سرعت بیش تری نسبت به هوای پایین بال باشد و همین امر سبب اختلاف فشار در دو سوی بال و ایجاد یک نیروی خالص به طرف بالا می شود که به آن نیروی بالابر گفته می شود .

25 . چه نیروهایی به یک هواپیمای در حال حرکت وارد می شود ؟ 1 ـ نیروی مقاومت هوا ( که همان اصطکاک بوده وسبب کند شدن حرکت می شود و در جهت خلاف حرکت هواپیما وارد می شود ) . 2 ـ وزن ( که همان نیروی گرانشی زمین است و باعث کشش هواپیما به پایین می شود ) . 3 ـ نیروی رانش (نیرویی است که موتور هواپیما برای جلو رفتن آن وارد می کند ) . 4 ـ نیروی بالا بری ( که همان اختلاف فشار در دو سمت بال بوده و سبب بالا رفتن هواپیما می شود ) .

26 . با توجه به نیروی مقاومت هوا و نیروی گرانشی هواپیما چگونه پرواز می کند و به بالا می رود ؟ به این دلیل که در هواپیما نیروی رانشی و نیروی بالابری قدرت بیش تری نسبت به نیروی مقاومت هوا و نیروی گرانشی زمین دارند .

سوالات درس هفت علوم ششم ابتدایی ( ورزش و نیرو 2 ) بخش دوم

1 . ترمز کردن چگونه سبب کندشدن و توقف سریع وسیله ی نقلیه می شود ؟ در اثر نیروی اصطکاکی که بین چرخ و لنت ترمز و  همچنین اصطکاکی که بین چرخ و زمین وجود دارد .

2 . وقتی توپی در حال حرکت است چرا پس از طی مسیر کوتاهی از حرکت باز می ایستد ؟ در اثر نیروی اصطکاکی که بین توپ و زمین وجود دارد .

3 . چرا راه رفتن بر سطح یخ و برف دشوار است ؟ چون سطح یخ و برف صاف است و اصطکاک بسیار کمی بین یخ و کف کفش وجود دارد .

4 . نیروی اصطکاک را تعریف کنید . نیرویی که سبب کند شدن حرکت جسم می شود .

5 . جهت نیروی اصطکاک چگونه است ؟ جهت نیروی اصطکاک همیشه برخلاف جهت حرکت جسم است . یعنی اگر جسم به سمت راست حرکت می کند ، نیروی اصطکاک در جهت چپ نیرو وارد می کند .

6 . اگر در حال حرکت باشیم و نیروی اصطکاک نباشد ، چه اتفاقی می افتد ؟ نمی توانیم در یک جا ثابت شویم .

7 . چه زمانی نیروی اصطکاک بیش تر است ؟ هر چه سطح تماس بین دو جسم ناهمواری و پستی و بلندی بیش تری داشته باشد ، اصطکاک بیش تر خواهد بود .

8 . سه مورد از فایده های اصطکاک را بیان کنید . اصطکاک بین کفش و زمین برای راه رفتن ــ اصطکاک چوب کبریت و بدنه ی کبریت برای روشن شدن آن ــ اصطکاک بین لنت و چرخ و زمین برای توقف وسیله نقلیه

9 . آیا اصطکاک می تواند مضر باشد ؟ بله در بعضی سطوح که دو جسم مرتب با هم برخورد دارند بعد از مدتی ساییده شده و نیاز به تعویض آن ها است . مانند چرخ دنده های فلزی ، تسمه ی دینام کولر و اتومبیل و ...

10 . امروزه برای کم کردن اصطکاک از چه راه هایی استفاده می شود ؟ روغن کاری ، استفاده از چرخ و ...

11 . در قدیم برای جا به جایی اجسام سنگین و کاهش اصطکاک از چه روشی استفاده می کردند ؟ تنه های درخت را زیر جسم قرار می دادند و جسم را به جلو یا عقب هل می دادند .

12 . نیروی مقاومت هوا را تعریف کنید . نیروی مقاومی است که از حرکت یک جسم در هوا جلوگیری می کند .

13 . ایرودینامیک یعنی چه ؟ برای آن که اجسام بتوانند به راحتی در هوا حرکت کنند ، باید شکل آن ها را به گونه ای طراحی کنیم تا نیروی مقاومت هوای وارد بر آن ها به کم ترین مقدار ممکن برسد ؛ به چنین اجسامی ایرودینامیک می گویند .

14 . نیروی بالا بری را تعریف کنید . بال های هواپیما را به گونه ای طراحی می کنند که وقتی هواپیما در حال حرکت است ، هوای بالای بال دارای سرعت بیش تری نسبت به هوای پایین بال باشد و همین امر سبب اختلاف فشار در دو سوی بال و ایجاد یک نیروی خالص به طرف بالا می شود که به آن نیروی بالابر گفته می شود .

15 . چه نیروهایی به یک هواپیمای در حال حرکت وارد می شود ؟ 1 ـ نیروی مقاومت هوا ( که همان اصطکاک بوده وسبب کند شدن حرکت می شود و در جهت خلاف حرکت هواپیما وارد می شود ) . 2 ـ وزن ( که همان نیروی گرانشی زمین است و باعث کشش هواپیما به پایین می شود ) . 3 ـ نیروی رانش (نیرویی است که موتور هواپیما برای جلو رفتن آن وارد می کند ) . 4 ـ نیروی بالا بری ( که همان اختلاف فشار در دو سمت بال بوده و سبب بالا رفتن هواپیما می شود ) .

16 . با توجه به نیروی مقاومت هوا و نیروی گرانشی هواپیما چگونه پرواز می کند و به بالا می رود ؟ به این دلیل که در هواپیما نیروی رانشی و نیروی بالابری قدرت بیش تری نسبت به نیروی مقاومت هوا و نیروی گرانشی زمین دارند .  

همان طور که در مطلب (الکتریسته چیست؟) یاد گرفتیم، جریان برق از سیم ها عبور می کند تا چراغ ها، تلویزیون ها، کامپیوترها و دیگر وسایل برقی ما را روشن کند. اما این الکتریسیته از کجا می آید؟

در این فصل یاد می گیریم که چگونه در نیروگاه ها الکتریسیته تولید می شود. در چند فصل بعد، خواهیم آموخت که چگونه می توان با استفاده از منابع مختلف تولید گرما، الکتریسیته ایجاد کرد. در فصل 7، به نحوه انتقال برق از نیروگاه به منازل، مدارس، مراکز تجاری و غیره خواهیم پرداخت.

نیروگاه های حرارتی دارای دیگ های بزرگی هستند که در آن ها با استفاده از یک سوخت فسیلی، گرما تولید می شود. دیگ بخار مانند قوری چای بر روی یک اجاق گاز است. هنگامی که آب می جوشد، بخار از طریق سوراخ کوچکی که در بالای لوله قوری قرار دارد، خارج می شود. بخار در حال حرکت صدای سوتی ایجاد می کند که به شما می گوید آب در حال جوشیدن است. در نیروگاه ها، آب در داخل دیگ های بزرگ به جوش می آید و سپس بخار آب از طریق لوله های خیلی ضخیم به توربین پمپاژ می شود.

در بیشتر دیگ های بخار برای تولید گرما، چوب، زغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی در محفظه های ویژه ای سوزانده می شوند. در داخل و بالای این محفظه سوخت، مجموعه ای از لوله ها وجود دارند که در آن ها آب داغ جریان دارد. انرژی گرمایی به داخل لوله های فلزی هدایت می شود، آب داخل لوله ها را گرم کرده و به نقطه جوش می رساند. آب در نقطه 212 درجه فارنهایت یا 100 درجه سانتی گراد به بخار تبدیل می شود.

تصویر سمت چپ بالا، یک نیروگاه کوچک را نشان می دهد. قسمت سیاه رنگ سمت چپ نیروگاه زغال سنگ است. منبع انرژی در این نیروگاه، زغال سنگ است که با سوختن آن در دیگ های بخار می توان آب را گرم کرد.

در تصویر سمت چپ، شما می توانید توربین و ژنراتور نیروگاه MSU  آمریکا را مشاهده کنید. لوله بزرگ سمت چپ، ورودی بخار است. سمت راست توربین قسمتی است که بخار از آن خارج می شود. بخار تحت فشار بالا به توربین اعمال می شود. توربین می چرخد و محور آن به یک توربوژنراتور (دستگاه مولد برق) متصل است که انرژی مکانیکی حرکت چرخشی را به الکتریسیته تبدیل می کند.

تصویر زیر مربوط به فن (هواکش) توربین، قبل از قرار گرفتن در داخل محفظه توربین است. شما می توانید نمای نزدیک پره های توربین را در شکل چهارم مشاهده کنید. یک توربین دارای صدها پره است که زاویه قرار گرفتن آن ها مانند پره های یک پنکه است. وقتی که بخار به پره ها برخورد می کند، این پره ها محور توربین را که به انتهای آن ها متصل شده است به گردش در می آورند.

معمولاً بخار پس از عبور از داخل توربین، وارد یک برج خنک کننده می شود که در آن جا دمای بخار کاهش می یابد. بخار خنک شده بار دیگر به آب تبدیل می شود. وقتی که لوله های داغ در تماس با هوای خنک قرار می گیرند، قسمتی از بخار آب موجود در هوا گرم می شود و بخار آب از بالای برج های خنک کننده خارج می شود. به همین علت است که شما گاهی اوقات ابرهای سفید بزرگ را می بینید که از بالای برج های خنک کننده خارج می شوند. بدیهی است که این ابرهای سفید دود نیستند، بلکه بخار آب هستند. البته این بخار آب، بخاری نیست که در توربین استفاده می شود.

آب سرد مجدداً به دیگ بخار برمی گردد و در آن جا دوباره حرارت داده می شود، این فرآیند بارها و بارها تکرار می شود.

بیشتر نیروگاه ها مجهز به سیستم های پاکسازی هوا هستند و از سوختن گاز طبیعی، برق تولید می کنند. سایر نیروگاه ها برای گرم کردن آب از نفت و یا زغال سنگ استفاده می کنند. در نیروگاه های هسته ای برای تولید برق، از انرژی هسته ای، جهت گرم کردن آب استفاده می شود. هنوز هم برخی دیگر از نیروگاه ها تحت عنوان نیروگاه های ژئوترمال، بدون نیاز به سوخت فسیلی از بخار آب یا آب داغی که به طور طبیعی زیر سطح زمین یافت می شود، استفاده می کنند. در فصل های بعد به آن دسته از منابع انرژی خواهیم پرداخت.

ژنراتور چگونه کار می کند؟

توربین توسط یک محور به توربوژنراتور متصل شده است. روی محور ژنراتور یک سیم پیچ طویل وجود دارد که یک آهنربای بسیار بزرگ را در بر می گیرد. شما می توانید در تصویر سمت راست، داخل یک سیم پیچ ژنراتور را با تمام سیم های آن مشاهده کنید.

محوری که از توربین خارج می شود به ژنراتور متصل است. زمانی که توربین می چرخد، محور و موتور هم به چرخش در می آیند. هنگامی که محور داخل ژنراتور می چرخد، یک جریان الکتریکی در سیم تولید می شود. ژنراتور الکتریکی، انرژی حرکتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

اساس کار ژنراتور با استفاده از اصل "القای الکترومغناطیسی" است که در سال 1831 توسط دانشمند انگلیسی، مایکل فارادی کشف شد. فارادی کشف کرد که اگر یک رسانای الکتریکی، مانند یک سیم مسی، در یک میدان مغناطیسی حرکت کند، جریان الکتریکی در داخل رسانا برقرار (القا) خواهد شد. بنابراین انرژی مکانیکی سیم متحرک به انرژی الکتریکی جاری در سیم تبدیل می شود.

سپس الکتریسیته تولید شده توسط ژنراتور، در سیم های انتقال دهنده بسیار طویل جریان پیدا می کند و به این ترتیب جریان برق از نیروگاه به منازل ما، مدرسه ها و  مراکز تجاری منتقل می شود. برای دانستن مطالب بیشتر در مورد خطوط انتقال به فصل 7 مراجعه کنید.

همه نیروگاه ها توربین و ژنراتور دارند. برخی از توربین ها به وسیله باد ، بعضی با آب  و برخی دیگر  توسط بخار به حرکت در می آیند.

يَا أَيُّهَا النَّاسُ اتَّقُوا رَبَّكُمْ إِنَّ زَلْزَلَةَ السَّاعَةِ شَيْءٌ عَظِيمٌسوره ۲۲: الحج

اى مردم از پروردگار خود پروا كنيد چرا كه زلزله رستاخيز امرى هولناك است

پدیده زلزله

زلزله عبارتست از لرزش زمین در اثر آزاد سازی سریع انرژی که اغلب موارد در اثر لغزش در امتداد یک گسل در پوسته زمین اتفاق می­افتد. انرژی آزاد شده از محل آزاد شدن آن، که کانون نامیده می­شود، بصورت امواج در همه جهتها منتشر می­شود. این موجها شباهت بسیار زیادی به امواج ایجاد شده در اثر فروافتادن یک سنگ در آب آرام یک حوضچه دارد. به همان ترتیب که ضربه سنگ باعث به جنبش درآوردن امواج آب میشود، یک زلزله امواج لرزه­ای را ایجاد می­کند که در زمین منتشر می­شوند. با وجود اینکه انرژی آزاد شده با فاصله گرفتن از کانون زلزله به سرعت پراکنده شده و میرا می­شود، ولی ابزارهای بسیار حساسی که در سراسر جهان بمنظور ثبت ارتعاشات پوسته زمین نصب شده اند، آن را حس کرده و ثبت می­کنند.

مقدمه

حشرات جانورانی هستند که دارای سر ، سینه و شکم بوده و دارای یک جفت شاخک هستند دارای قطعات دهانی بوده و دارای سه زوج پاهای بندبند هستند و دو زوج بال‌دار هستند دارای قلب باریک می‌باشند. تنفس آنها با لوله‌های نای منشعب و شاخه شاخه است. دفع به کمک لوله‌های مالپیگی صورت می‌گیرد. مغز در این جانوران از عقده‌های مجتمع تشکیل شده و لقاح داخلی و جنس نر و ماده جداست. تخم گذارند و رشد تخم تدریجی با دگردیسی است. حشرات را به دو زیر رده بی‌بالان یا بی‌دگردیسان و زیر رده بال‌داران یا حشرات بال‌دار تقسیم می‌کنند. حشرات بال‌دار به چندین راسته تقسیم می‌کنند که راسته زنبورها جزء بال‌داران نازک می‌باشد.

وابستگی غذایی همه موجودات زنده به یکدیگر را می‌توان به حلقه‌های زنجیر تمثیل کرد که به آن زنجیره غذایی می گویند. در زنجیره غذایی انرژی از یک حلقه‌ به حلقه دیگر نقل مکان می‌کنند. به عبارت دیگر هر موجود زنده یک حلقه را تشکیل می‌دهد که اگر در آغاز و در پایان زنجیره قرار نداشته باشد، انرژی لازمه به منظور استمرار زندگی را از موجود پیشین بدست می‌آورد، در حالی که خود ایجاد کننده انرژی برای موجود بعدی می‌باشد. نخستین حلقه از زنجیره غذایی را تولید کنندگان (گیاهان سبز و موجودات شیمیوسنتزکننده) و حلقه‌های بعدی را مصرف کنندگان (گوشتخواران و علفخواران) و حلقه‌های پایانی را تجزیه کنندگان (دسته‌ای از باکتری‌ها و مخمرها و غیره) تشکیل می‌دهند.

چوب و اهميت آن

چوب بی گمان یکی از بهترین و سودمندترین مواد خام طبیعت است و بی آن بشر هرگز به سطح پیشرفت و رفاه کنونی نمی‌رسید.

چوب ابتدا، ماده‌ای حیاتی برای ساخت ابزارهای اولیه، خانه و قایق برای حرکت در رودها بود. سپس، برای ساخت اکثر اشیا و ابزارهای سودمندی که انسان قرنها برای پیشرفت زندگی خود به آنها متکی بود، به کار رفت. بخشی از فناوری چوب بر اثر تلاش صنعتگران باقی مانده، ولی بیشتر آن ناچار از بین رفته و با مواد و روشهای دیگر که نتیجه انقلاب صنعتی بشر است، جایگزین شده‌است.

چوب تنها منبع طبیعی تجدیدپذیر است. نفت و زغال و دیگر معادن سرانجام روزی تمام خواهد شد، ولی جنگلی که خوب نگهداری شود (حتی گاه بدون نگهداری) بطور نامحدود به تولید چوب ادامه خواهد داد. چوب جایگاه برجسته‌ای در اقتصاد جهانی دارد. تولید سالانه چوب در جهان ۲۵۰۰ میلیون متر مکعب است. خواص فیزیکی و شیمیایی و نیز مکانیکی چوب آن را فعلاً بی جانشین کرده‌است.

"مانند دانشمندان فكر كنيد"

1- مانند دانشمندان فكر كنيد : در سال هاي پيش آموختيد كه "مشاهده كنيد". يعني مشاهده كردن يك راه يادگيري است. مشاهده يعني استفاده از اندام هاي مختلف بدن .

2- بپرسيد : تحقيقات علمي معمولاً با چيزهايي شروع مي شوند كه درباره آنها اطمينان كافي نداريد. در اين مواقع پرسش هايي به ذهن شما مي رسد كه واقعاً مايليد به آنها جواب دهيد.

3- فرضيه بسازيد : وقتي شما با استفاده از مشاهده به پرسش خود يك پاسخ احتمالي مي دهيد فرضيه سازي مي كنيد. اما فرضيه بايد قابل آزمايش كردن باشد. در غير اين صورت لازم است آن را عوض كنيد.

4- آزمايش كنيد : معمولاً در آزمايش هاي مقايسه اي همه چيز را مشابه انتخاب مي كنند و فقط يك چيز را تغير مي دهند. در اين آزمايش هم فقط دماي آب در سه ليوان تفاوت داشت. (آزمايش تهيه آب ليمو).

5- يادداشت برداريد : وقتي آزمايش را انجام مي دهيد، مشاهده مي كنيد و اطلاعاتي به دست مي آوريدكه بايد آنها را يادداشت كنيد. تهيه نمودار و جدول، راهي براي رسيدن به نتيجه است. براي كسب اطمينان از درستي نتيجه، لازم است آزمايش چند بار تكرار شود.

6- نتيجه بگيريد : بعد از مطالعه اطلاعات به دست آمده، بايد از آنچه آموخته ايد نتيجه گيري كنيد. نتيجه بايد درباره فرضيه شما باشد. فرضيه اي كه از راه هاي مختلفي درست در آيد، نظريه ناميده مي شود.

پاورپوینت هنری جالب               فیلم گیاهان گوشت خوار (علوم ششم)          فیلم گلبول های سفید

فیلم واکسیناسیون                 تصاویر باکتری وقارچ و..                         

زنجیره غذایی        انرژی بادی             انرژی خورشیدی     زندگی قورباغه    

چرخ ریسک           ساخت شکل         دانه ها وگیاهان        علوم ششم

استخوان      دایناسور       اسکلت بدن        قلب       نفت

دستگاه عصبی       دستگاه تنفس     فضاوآسمان

نیروهای واردشده برهواپیمای درحال پرواز

بر هواپیما در هنگام پرواز چهار نیرو وارد می شود.
چهار نیروی آیرودینامیک وارد بر هواپیما فقط زمانی با هم برابرند که هواپیما در تعادل باشد و پروازی Straight & Level و غیر شتاب دار داشته باشد.
چهار نیروی آیرودینامیک وارد بر هواپیما عبارتند از:

1. Lift
2. Gravity or Weight
   
3. Thrust
4. Drag

1-    بیشترین مقدار سبزینه در .................. ذخیره شده است (برگ ها)

2-    محل غذاسازی گیاه ............... است (برگ)

3-    سوراخ های بسیار ریزی که در پوسته نازک پوشاننده و روی برگ ها است چه نام  دارد ؟(روزنه)

4-    عمل غذاسازی در گیاهان را ................. می نامند (فتوسنتز )

5-    مواد مورد نیاز برای غذا سازی گیاهان را نام ببرید (چهار مورد)

  آب و دی اکسید کربن و نور و خاک

             روی تصویر کلیک کنید.      

  فیلم آموزشی فرایند چرخه آب در طبیعت

 دانلود