بی وزنی در مدار

آسانسوری که آزادانه سقوط می کند را در نظر بگیرید اجسام موجود در چنین آسانسوری بی وزن به نظر می رسد اجسامی که آزادانه سقوط می کنند نیازی به نیروی نگهدارنده ندارند. اجسام موجود در مدار هم به همین دلیل بی وزن به نظر می رسند. نیوتن شاید نخستین کسی بود که به روشنی از حرکت در مدار سخن گفت. او شکلی شبیه به شکل مقابل را در کتاب پر آوازه اش (principia) نشان می دهد این شکل نشان می دهد که چنانچه جسمی را از فراز قله ای با سرعتهای متفاوت پرتاب کنند، چه اتفاقی خواهد افتاد. نیوتن شرایط را ایده آل در نظر گرفت و از مقاومت هوا صرف نظر کرد.

می دانیم پرتابه ای که به موازات سطح زمین پرتاب می شود، به زمین خواهد افتاد این پرتابه از طریق نیروی گرانش زمین، به طرف زمین کشیده می شود اگر پرتابه با سرعت کافی پرتاب شود چیز غیر عجیبی اتفاق می افتد . هر چه سرعت پرتاب جسم بیشتر باشد جسم در فاصله ی دورتری به زمین خواهد افتاد جسمی که با سرعت به اندازه کافی زیاد پرتاب شود، به دلیل گرد بودن زمین، دیگر به زمین نخواهد گشت.برای مثال مدارD را در شکل مقابل، در نظر بگیریم نیروی گرانش مؤثر بر جسم بطور پیوسته آن را به طرف مرکز زمین می کشاند اما انحنای زمین باعث می شود که سطح زمین نیز به همان میزان انحنای مسیر جسم پایین بیاید. در این حال اگر چه جسم سقوط آزاد دارد، ولی هرگز با سطح زمین برخورد نمی کند. آنها اثر نیروی گرانش زمین بر جسم این است که مسیر آن را به صورت دایره ایی فر گرد زمین در می آورد.

یک سفینه ی ماهواره ایی هم، وقتی که در مدار زمین قرار گیرد مسیری مانندD می پیماید چنین سفینه ایی همواره در حال سقوط است این سفینه بدان علت با زمین برخورد نمی کند که سرعت اولیه ی افقی اش آن را از رسیدن به زمین باز داشته است. هر چیز ساکن در سفینه هم آزادانه در حال سقوط است اجسام موجود در سفینه هیچ گونه نیازی به نگهدارنده ندارند زیرا این اجسام برای اینکه سر جای خود بمانند باید آزادانه در حال سقوط باشند این گونه اجسام موجود در سفینه بی وزن به نظر می رسند و سر نشینان احساس بی وزنی می کنند باید تذکر داد که یک سفینه ی فضایی هنگامی که از مو تور هایش استفاده نمی کند به هر مقصدی که در حرکت باشد باز هم در حال سقوط آزاد خواهد بود.

 

صفحه 207-206 فیزیک مهندسی (فردریک بیوکی)

 

گرفت خورشید و ماه

گرفت خورشید و ماه

در کتب دوره دبیرستان تقریباً به تمام شاخه های فیزیک اشاره ای شده است تنها شاخه ای از آن که مورد بی توجهی واقع شده شاخه نجوم است که در واقع یکی از زیباترین و جذاب ترین و قابل      لمس ترین شاخه ها می باشد تنها جایی که به آن اختصاص داده اند یکی از فعالیت های سال اول دبیرستان در مورد گرفت خورشید و ماه است که تعریف جامعی نیز از آن نشده است و فقط اشاره شده که وقتی ماه بین زمین وخورشید قرار بگیره خورشید گرفتگی و زمانی که زمین بین خورشید وماه قرار بگیرد ماه گرفتگی رخ میدهد با توجه به این تعریف و از بررسی اهله های ماه انتظار داریم که در هر ماه نو یک گرفت خورشید و در ماه کامل یک گرفتگی ماه داشته باشیم. در اینجا می خواهیم به طور کلی این پدیده زیبا را که بارها با آن روبرو می شویم، را بررسی کنیم.

گرفتگیهای خورشیدی:

موقعی که ماه از بین خورشید و زمین عبور می کند، در بعضی از نواحی زمین، ماه  جلوی تمام یا قسمتی از پرتوهای خورشید را می گیرد. این واقعه، گرفتگی خورشید نام گرفته است و در صورتی که تمام پرتوهای خورشید از دید ناظر محو شده باشند، پدیده ای پر حرمت تر از تمام پدیده های نجومی اتفاق می افتد. همچنانکه ماه از روی قرص خورشید می لغزد، یک تاریکی غیر طبیعی برروی زمین ایجاد می کند، و در طی آن پرندگان آواز خود را قطع می کنند. به مدت چندین دقیقه، ماه تمام خورشید را سیاه می کند، دمای هوا کم می شود و تاج خورشیدی- جو خارجی خورشید- به صورت یک مروارید ظاهر می شود، و هاله ضعیفی به دور قرص سایه سیاه ماه ایجاد می گردد.در این زمان ستارگان و سیارات در آسمان روشنتر رؤیت می شوند. همانطور که ماه مسیرش را ادامه می دهد، در خلال ساعت بعدی مجدداً صورت خورشید آشکار می شود، یعنی از یک هلال نازک به درخشندگی کامل رشد می کند. خورشید گرفتگی به سه صورت کلی ، جزئی و حلقوي تقسیم می شود می دانیم  که مسیر چرخش ماه به دور زمین بیضوی است که هر ماه یک بار در بیشترین فاصله 404800کیلومتر و در کمترین فاصله 353600کیلومتر قرار می گیرد.حالا اگر در بهترین شرایط که نسبتا کم  اتفاق می افتد ماه به زمین خیلی نزدیک باشد قطر ظاهری ماه برای ما زمینی به اندازه ای بزرگ شده که تمام پرتوهای خورشید را می گیرد چنین گرفتی، گرفتگی کلی نام دارد. اغلب مدت زمان این اتفاق هر چند سال(معمولا بین 2،3 یا 4 سال) هست. ولی اگر مي خواهيد که این اتفاق مجدد دوباره در  حل مشخصی رخ بدهد باید چیزی درحدود 360 سال را صبر کنید!! دوره تناوب این خورشید گرفتگی معمولاً 2یا 3  دقیقه است و نمی تواند بیشتر از 7 دقیقه ادامه پیدا کند. بنابر اين همین چند دقیقه باعث میشود که دوستداران کسوف به نقاط دور دست زمین سفر کنند تا شاهد این پدیده باشند. اما اگر ماه دربیشترین فاصله اش از زمین قرار گیرد خورشید گرفتگی حلقوی رخ می دهد، که قطر ظاهری ماه برای ما زمینی ها کوچکتراز قطر خورشید خواهد بود بنابراین قرص خارجی خورشید در سرتاسرگرفت حتی برای محلی از زمین که دقیقاً در خط بین مراکز ماه و خورشید قرار دارد، مرئی باقی می ماند. از چنین محلی که ماه از وسط زمین و خورشید عبور می کند، ماه به صورت قرص سیاهی که توسط حلقه روشن لایه های خارجی خورشید احاطه شده است، ظاهر می گردد. تعداد گرفتگیهای حلقوی به طور متوسط کمی بیشتر از گرفتهای کلی می باشد. خورشید گرفتگی جزئی وقتی رخ میده که ماه تقریبا بین خط عمود بر زمین و ماه و خورشید باشد. یعنی کاملا در این راستا نباشد و قادر نباشد جلوی تمام پرتو های خورشید به سوی زمین را بگیرد. در واقع خورشید کاملا توسط ماه پوشانده نمی شود. گرفتگی های جزئی به تعداد بیشتری از گرفتگیهای حلقوی و کلی رخ می دهند.

گرفتگیهای قمری:

گرفتگیهای قمری، هنگامی که زمین، ماه وخورشید در یک خط مستقیم قرار دارند و ماه در پشت زمین قرار بگیرد، یعنی در صورتی که ماه کامل باشد رخ می دهد. در هر مکانی که در آن ماه رؤیت می شود، گرفتگی های قمری مرئی هستند، در صورتی که گرفتگی خورشید فقط در نوار باریکی از سطح زمین که کمتر از 160 کیلومتر است، رؤیت می شوند.در خلال یک گرفتگی کلی قمری، ماه هیچ نوری را به استثناء آن نورهایی که از اطراف لبه های زمین توسط شکست در جو صورت می گیرد، دریافت نمی کند و این نورها به صورت عدسی عمل کرده و نور خورشید را به سمت ماه کانونی می کنند. مؤلفه نور آبی شکسته شده و در اثر پراش در جو زمین شدت آن کم می گردد و لذا ماه به وسیله نور خورشید که در آن طول موج نور آبی وجود ندارد روشن گردیده و آن را به رنگ مسی- قرمز تیره ظاهر می سازد. همچنانکه گرفتگی قمری ادامه پیدا می کند، سایه زمین عرض صورت ماه را با تندی حدود km/h 3200 جاروب می کند.                                         به طور آشکار، سایه ای که زمین بر روی ماه می اندازد دارای شکل دایره ای است. یونانیها در 2400سال پیش به این حقیقت پی برده و سپس نتیجه گرفتند که زمین کروی است.

بیان اینکه چرا در هرماه خورشیدگرفتگی و ماه گرفتگی رخ نمی دهد به این حقیقت مربوط می شود که مدار ماه نسبت به مدار زمین زاویه 2/5 درجه می سازد. در نتیجه در بیشتر ایام سال، ماه در ماه نو و در ماه کامل در خارج صفحه مدار زمین قرار می گیرد و لذا گرفتی به وقوع نمی دهد.

در هر ماه، دو بار ماه از میان صفحه مدار زمین عبور می کند نقاطی را که ماه از میان این صفحه عبور می کند گره می نامند و خطی که دو گره را به هم وصل می کند خط گره ها نامیده می شود. همچنانکه زمین و ماه با یکدیگر به دور خورشید گردش می کنند، صفحه مدار ماه در فضا ثابت می ماند و خط گره ها جهت ثابتی را در فضا حفظ می کند. در هر سال دو بار خط گره ها به سمت خورشید ممتد می گردد و در این حالت گرفتگی می تواند رخ دهد. در سایر اوقات سال، هنگامی که خط گره ها به سمت خورشید امتداد ندارد، گرفتگی های خورشیدی و قمری نمی توانند صورت بگیرند.

 

پژوهشگران MIT با سیم خداحافظی کردند!

تیمی از دانشکده های فیزیک و مهندسی برق MIT و موسسه Soldier Nanotechnologies- ISN  گامی مهمی در جهت انتقال انرژی بدون سیم انجام دادند. آنها بدون استفاده از سیم توانستد یک لامپ 60 واتی را فاصله ی دو متری روشن کنند.

 اعضای این تیم

 Andre Kurs، Aristeidis Karalis، Robert Moffatt، Prof. Peter Fisher، Prof. John Joannopoulos

هستند که توسط پروفسور Marin Soljacic رهبری میشوند.

 

مولکولی که از خاصیت آب پیروی نمی کند

کشف یک مولکول که از خاصیت آب پیروی می کند.

 

پژوهشگران به تازگي دريافته‌اند كه آب يك تقليد كننده دارد كه از خواص منحصر به فرد و استثنايي آب نسخه برداري مي‌كند.

به گزارش ايسنا ، پژوهشگران كه مولكول‌هاي ساده‌اي را شبيه‌سازي كرده‌اند مي‌گويند كه با اين اقدام ديگر آب يك ماده منحصر به فرد نخواهد بود كه ويژگي هاي مختص به خود را دارد بلكه در اين مولكول‌هاي شبيه سازي شده نيز مي‌تواند خواص آب را مشاهده كرد.
پابلو دبندتي مهندس شيمي در دانشگاه پرينستون و همكاران وي از سه موسسه ديگر در اين پژوهش يك مولكول نمونه ساده شده را پيدا كردند كه رفتار آنها شباهت بسيار زيادي با مولكولهاي آب دارد.
اين مولكول با استفاده از يك نرم افزار رايانه‌يي توليد شده كه معمولا از اين نرم افزار براي شبيه سازي تعاملات بين مولكول‌ها به كار گرفته مي‌شود.

 

اثرات تلفن همراه برپروتین های بدن

پرتوهاي تلفن همراه پروتيينهاي پوست انسان را تغيير مي‌دهد

 

تحقيقات محققان فنلاندي نشان مي‌دهد پروتيين داخل سلولهاي انسان هنگامي كه در معرض پرتوهاي تلفن همراه قرار مي‌گيرد دچار تغيير مي‌شود.

با اين حال آثار اين پرتوها بر سلامت بدن هنوز روشن نيست.

برای مطالعه کامل مطلب روی ادامه مطلب کلیک کنید.

ادامه نوشته

آیا انیشتین اشتباه می کرد ؟

آیا انیشتین در مورد سفر به فضا اشتباه می کرد ؟

 

دو برادر دوقلو را که یکی فضانورد است و دیگری یک شغل عادی دارد، در نظر بگیرید. پس از گذشت سالیان متمادی زمانی که هر دو به خانه برمی گردند، در کمال تعجب، برادر فضانورد جوانتر از دیگری به نظر می رسد.

این همان نظریه دوقولوی (Twin) آلبرت انیشتین (Albert Einstein) است. هرچند ممکن است عجیب به نظر برسد، اما طبق نظریه نسبیت انیشتین کاملا درست است. تئوری نسبیت به ما می گوید که با سریعتر شدن سرعت حرکت در فضا، سرعت پیشروی زمان کندتر می شود. بنابراین به نظر می رسد سفر به فضا، روش مناسبی برای جوان ماندن باشد.

جهت مطالعه این موضوع در قسمت ادامه مطلب کلیک کنید.

ادامه نوشته

نخستین تصاویر فضاپیمای مسنجر از سیاره عطارد(کاری از خانم شبنم حافظ پل- سرگروه فیزیک ناحیه 4 )

فضاپیمای مسنجر نخستین تصاویر خود را از سیاره عطارد ارسال کرد

 

نخستین تصاویر ارسالی فضاپیمای مسنجر از سیاره‌ی عطارد دریافت شدند. از  ۳۰  سال پیش تاکنون هیچ ماموریت فضایی به منظور بررسی این سیاره‌ انجام نشده بود و این نخستین تصاویر

پس از  ۳۰  سال است

ادامه نوشته

مطلبی جالب در مورد نیلز بور

 

"توضیح دهید که چگونه می توان با استفاده از یک فشارسنج ارتفاع یک آسمان خراش اندازه گرفت؟"

سوال بالا یکی از سوالات امتحان فیزیک در دانشگاه کپنهاگ بود.

یکی از دانشجویان چنین پاسخ داد: "به فشار سنج یک نخ بلند می بندیم. سپس فشارسنج را از بالای آسمان خراش طوری آویزان می کنیم که سرش به زمین بخورد. ارتفاع ساختمان مورد نظر برابر با طول طناب به اضافه‌ی طول فشارسنج خواهد بود."

ادامه نوشته