دانستی های بنیادی

[m_alizadeh 55]

سلام دوستان

خدا رو شکر همه مختصص دانشگاه دیده ایم . گاهی شده بحث های خیلی خفن تخصصی مکانیک رو انجام می دیم ولی خیلی وقتا از مسایل بنیادی فیزیک و مکانیک قافل هستیم. خود من از جمله این افرادم با چند تا مثال ساده بیشتر توضیح می دم منظور خودمو:

 

پسر خاله من ازم می پرسه شعای کره زمین رو چطوری اندازه گیری کردن که تو کتاب علوم ما نوشته :

جواب : هنگ کردم - برگشت بهم گفت تو دانشگاه پس چی می خونین

 

پدرم : جرم زمین رو از کجا میگن اخه؟

جواب : هنگ - رفتی دانشگاه فقط نمره بگیری مدرک

 

دوست:

اثبات قانون دوم نیوتن عملی بهم توضیح بده

 

و خیلی سوال های ابتدایی ساده و بنیادی که گاهی واقعا تو جوابشون می مونیم . تاریخ اختراعشون مال چند قرن پیشه ولی تو جوابش می مونیم . برای همین من این تایپک جدید رو شروع می کنم تا اطلاعات عمومی خودم تو زمینه مکانیک فیزیک بیشتر بشه . امیدوارم برای سایر دوستانم مفید باشه

 

اگر دوستان موافق هستن بسم الله شروع کنیم

[baybak 4434]

 

اره راست میگین بس من اولیشو میگم که نمی دونستم امروز از اینترنت برداشتم و فعلا مفهوم اولیه شدت میدان گرانش رو فهمیدم

 

شدت میدان گرانش

 

شدت میدان گرانش در هر نقطه از یک میدان گرانش عبارت است از نیرویی که بر واحد جرم واقع در آن نقطه وارد می شود و آن را با g نمایش می دهیم مثلا شدت میدان گرانشی زمین در نقطه ای واقع بر سطح زمین به فرض این که تمام جرم زمین را در مرکز آن متمرکز فرض کنیم برابر است با:

 

g=F/m =G M/R2

 

M جرم زمین و R شعاع آن است.

 

اگر رابطه فوق را به صورت :

 

M=g R2 /G

 

بنویسیم با اندازه گیری g ( شتاب ثقل ) و R مییتوانیم جرم زمین را محاسبه کنیم.

 

شعاع زمین به روشهای مختلف قابل محاسبه است که یکی از ابتدایی ترین روشهای اندازه گیری شعاع زمین منسوب به اراتستن است که 240 سال قبل از میلاد این روش را به کار برد.

منبع:کتاب فیزیک دوم دبیرستان!!

[m_alizadeh 55]

قرن سوم قبل از ميلاد (حدود 2000 سال پش) اخترشناس یونانی با حدود 2در صد خطا با استفاده از يك اصل هندسي ساده شعاع و محیط زمين را اندازه گرفت. او سر كتابدار موزه اسكندريه و نخستين كسي بود كه اندازه زمينرا محاسبه كرد . وي متوجه شد كه در ظهر روز تابستاني آفتاب تابستاني ، ستونهايعمودي در شهر سين (اسوان امروزی در مصر ) هيچ سايه اي نمي اندازد اما همان وقت در اسكندريه درشمال سین ستون های عمودي عقربه ساعت خورشيدي سايه مي اندازد . با اندازه گيري طولسايه و ارتفاع ستون ، وي تعيين كرد كه فاصله اسكندريه با سمت الراس ، 7.2 درجه استو از آنجايي كه اين رقم حدود يك پنجاهم 360 درجه است پس فاصله اسكندريه تا سين 5000 استاديوم(مقياس آن زمان) پس محيط زمين بايد پنجاه برابرفاصله اسكندريه و سيرن باشد . سپس محيط زمين به دست آمد و به اين ترتيب قطر زمين بهدست مي آيد كه فقط 150 كيلومتر با ميزان فعلي تفاوت دارد.در آسوان (شهري كنار رود نيل) مشاهده مي شد كه ظهر روز اول تابستان چاههاي عميق به وسيله نور خورشيد روشن مي شود و ميله هاي عمود روي زمين سايه ندارند.

اراتستن در اسكندريه واقع در 790 كيلومتري آسوان در همين روز به خصوص ميله هایی را به طور عمود روي زمين قرار داد و زاويه پرتو هاي خورشيد را با ميله اندازهگرفت.

طبق محاسبات او اين زاويه 7 درجه و 12 دقيقه يا حدود 0.02 يك دوركامل دايره به دست آمد.

چون زاويه به دست آمده با زاويه اي كه امتداد دو ميله يعمود در دوشهر آسوان و اسكندريه مي سازد برابر است در نتيجه شعاع زمين به دست ميآيد.

منبع: ایران علمی

و مطلبی دیگر در این باب:

 

اراتوستن می دانست که در اواسط ظهر تابستان نور خورشید در شهرسین (Syene) ،(که امروزه به نام اسوان خوانده می شود) ، بطور قائم درون چاه عمیقی که در آن شهر وجود داشت می‌تابد و ته چاه روشن است، در صورتی که در همان ساعت و در شهر اسکندریه که به فاصله تقریبی ۷۷۲کیلومتر از سین قرار داشت، امتداد شاغولی دارای سایه است. او بعد از اندازه گیری متوجه شد که در این نقطه آفتاب با امتداد شاقولی زاویه۲ /۷درجه تشکیل می‌دهد. این زاویه برابر است با یک پنجاهم کمان یک دایره (که ۳۶۰ درجه می باشد) . او با استفاده از روابط ساده هندسی توانست محیط و قطر کره زمین را به شرح زیر محاسبه کند:

 

 

( محیط زمین) کیلو متر ۳۸۶۰۰ =۵۰ ۷۷۲X

( قطر زمین) کیلو متر ۱۲۲۹۳ = ۱۴/۳ :۳۸

۵۰ =۷/۲ :۳۶۰

 

اراتوستن اولین بار محیط زمین را اندازه گرفت. نتایج او به اعداد مورد قبول امروزی بسیار نزدیک است. اراتوستن در اندازه‌گیری خود از یک واحد قدیمی طول به نام "استادیوم" استفاده کرد. این واحد با واحدهای متداول امروزی همسان نیست ولی می‌توان آن را حدود 185 متر در نظر گرفت.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

اختلاف در محاسبه اراتستن با اندازه واقعی به دلايلی چند از جمله موارد زير مي باشد :

۱- اندازه گيری فاصله بين دوشهر با دقت انجام نشده بود ( چون به وسيله كاروان شتر انجام گرفته بود ) ۲- وسيله و ابزار دقيق اندازه گيري زاويه وجود نداشت

۳ - شهر اسكندريه و اسوان در روي يك نصف النهار نيستند.

۴- شکل واقعی زمین کروی نبوده ، بلکه یک شبه بیضی میباشد.

 

امروزه اندازه گیریهای دقیق نشان می‌دهد که قطر استوایی زمین 43 کیلومتر از قطر قطبی آن بیشتراست. در واقع ، قطر استوایی زمین 12756 کیلومتر و قطر قطبی آن 12713 کیلومتر است.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

پس از اراتوستن ، دانشمند ديگري به نام پوسيد و نيومن ( 135_51 قبل از ميلاد ) ميحط زمين را محاسبه كرد . بدين طريق كه اين دانشمند متوجه شد ستاره كانوپوس در هنگام غروب در افق شهر رودس مشاهده مي گردد در صورتي كه همين ستاره در اسكندريه در همان هنگام با افق زاويه 7.5 درجه ميسازد . در نتيجه محيط كره زمين را 44400 كيلومتر محاسبه كرد كه با مقدار واقعي آن 11 درصد اختلاف دارد . دلايل اين اختلاف نيز مانند دلايل روشن اراتوستن مي باشد .

ولي اولين اندازه گيري دقيق ( تقريبا دقيق )‌شعاع زمين در سال 1535 ميلادي توسط يك دانشمند و طبيب فرانسوي به نام فرنل انجام گرفت كه محيط زمين 40044 كيلومتر حاصل شد كه اختلاف آن با مقدارحقيقي يك در هزار بوده و سپس پيكارد با استفاده از روش مثلث بندي ، پيرامون زمين را 40036 كيلومتر محاسبه كرد

[m_alizadeh 55]

 

اره راست میگین بس من اولیشو میگم که نمی دونستم امروز از اینترنت برداشتم و فعلا مفهوم اولیه شدت میدان گرانش رو فهمیدم

شدت میدان گرانش

شدت میدان گرانش در هر نقطه از یک میدان گرانش عبارت است از نیرویی که بر واحد جرم واقع در آن نقطه وارد می شود و آن را با g نمایش می دهیم مثلا شدت میدان گرانشی زمین در نقطه ای واقع بر سطح زمین به فرض این که تمام جرم زمین را در مرکز آن متمرکز فرض کنیم برابر است با:

G=f/m =g m/r2

m جرم زمین و r شعاع آن است.

اگر رابطه فوق را به صورت :

m=g r2 /g

بنویسیم با اندازه گیری g ( شتاب ثقل ) و r مییتوانیم جرم زمین را محاسبه کنیم.

شعاع زمین به روشهای مختلف قابل محاسبه است که یکی از ابتدایی ترین روشهای اندازه گیری شعاع زمین منسوب به اراتستن است که 240 سال قبل از میلاد این روش را به کار برد.

منبع:کتاب فیزیک دوم دبیرستان!!

سلام

مرسی در مورد این مطلب مفیدتون

ولی چند مورد رو نگفتین

g(بزرگ) که نوشتین مربوط به گرانش عومی جهان هست . توضیح ندادین که خود این ثابت جهانی از کجا و چطوری بدست اومده؟

خود این معادله گرانش کلی بحث داره که نگفتین .

ای کاش یک روش ساده برای محاسبه رو هم می گفتین.

 

دوستان می دونم سوالات خیلی ساده شاید بی اهمیت باشن ولی خودم شاهد بودم که دوستانم در دفاعیه هایی که دادن سر این سوالات راحت نمره از دست دادن. بیان برای همیشه این مفهیم اولیه و ساده فیزیک رو برای خودمون حل کنیم.

[baybak 4434]

باشه چشم .....بابا اول کارم هنوز تازه تازه دارم یاد میگیرم

[jomong 20]

سلام تشکر مطلبتون خیلی مفید باایدتون موافقم بعضی ها واقعا این مشکلو دارن

[m_alizadeh 55]

۶۰سال پس از مرگ نيوتن، هنری كاونديش قانون گرانش را از طريق آزمايش و به كمك يك ترازوي دوار در آزمايشگاه تحقيق كرد. در اين آزمايش مقدار عددي ثابت گرانش بدست آمد. او دو گلوله ي كوك به دو سر يك ميله جوش زد طوري كه تعادل وزني برقرار شود. سپس وسط ميله را پيدا كرد و به يك رشته نخ بلند آويخت. اين وسيله را براي محافظت از باد درون يك حباب در بسته قرار داد. دو گلوله بسيار سنگين هم خارج از شيشه روي صفحه اي دوار قرار داد طوري كه گلوله هاي بزرگ بدون تماس با شيشه بدور شيشه مي چرخيدند. كم كم ميله ي داخل شيشه بر اثر گرانش بين گلوله ها شروع به چرخش مي كند. با استفاده از ميزان چرخش گوله هاي كوچك در داخل شيشه، كاونديش ثابت گرانش را اندازه گيري كرد و نتيجه اين شد:

G = 6/67 ´ 10 -11 N.M2/Kg 2

[m_alizadeh 55]

تا حالا فکر کردین این همه سال از پیدایش زمین گذشته چرا هنوز مرکزش سفت نشده و به حالت مذاب و خمیری ؟

 

اینو پدر بزرگم پرسیده حالا فکرشو بکنین ادم ندونه چطوری میشه ؟

[میلاد 24047]

تا حالا فکر کردین این همه سال از پیدایش زمین گذشته چرا هنوز مرکزش سفت نشده و به حالت مذاب و خمیری ؟

 

اینو پدر بزرگم پرسیده حالا فکرشو بکنین ادم ندونه چطوری میشه ؟

چرا باید سفت شه؟

 

در حال حرکت هست هست دیگه

[m_alizadeh 55]

چرا باید سفت شه؟

 

در حال حرکت هست هست دیگه

 

می دونیم که زمین از سه لایه اصلی تشکیل شده . پوسته گوشته هسته

گوشته به حالت خمیری هستش و هسته کاملا مذابه . هسته هم از اهن و نیکل ساخته شده .

 

سوال من اینکه چرا هسته و گوشته بعد از میلیون ها سال هنوز منجمد نشدن

[baybak 4434]

می دونیم که زمین از سه لایه اصلی تشکیل شده . پوسته گوشته هسته

گوشته به حالت خمیری هستش و هسته کاملا مذابه . هسته هم از اهن و نیکل ساخته شده .

 

سوال من اینکه چرا هسته و گوشته بعد از میلیون ها سال هنوز منجمد نشدن

 

 

....آقا من كمي تو نت گشتم اطلاعات جالبي به دست آوردم ....ولي در اين مورد به چيزي حالت مستقيم اشاره نشده بود .....

ولي يه چيزهايي در مورده پلاسما و همجوشي هسته اي در پوسته پيدا كردم بايد كمي بخونمشون بعد اينجا بزارم ......

[baybak 4434]

انرژی زمین گرمایی

قدمت انرژی زمین گرمایی به اندازه عمر زمین است. (geo) به معنی «زمین» و «Thermal» به معنی «گرما» است. بنابراین Geothermal (ژئوترمال) به معنی زمین – گرما می باشد.

آیا تاکنون تخم مرغ آپزی را نصف کرده اید ؟ درون زمین مشابه تخم مرغ است. زرده تخم مرغ بسان هسته زمین است. سفیده تخم مرغ مانند گوشته زمین است. و پوسته تخم مرغ نظیر پوسته زمین است.

زیر پوستة زمین و قسمت فوقانی گوشته ، سنگهای مذابی (سنگهای نرم داغی به صورت روان) بنام ماگما وجود دارد. پوسته زمین برروی این گوشته ماگمایی مذاب شناور است. زمانیکه ماگما از طریق آتشفشان به سطح زمین می رسد ، به آن گدازه می گویند.

به ازای هر 100 متری که به زیرزمین میروید ، حرارت سنگ 3 درجه سلزیوس (Celsius) افزایش می یابد. یا به ازای هر 328 فوت در زیرزمین ، حرارت 4/5 درجه فارنهایت افزوده می شود. بنابراین اگر 1000 فوت به زیرزمین بروید ، درجه حرارت سنگ جهت جوشاندن آب کافی خواهد بود.

بعضی اوقات آب در اعماق زمین ، در کنار سنگ گرمی قرار گرفته و به آب جوش یا بخار تبدیل

می شود. درجه حرارت آب گرم می تواند تا 300 درجه فارنهایت (148 درجه سلزیوس) برسد. این مقدار حرارت بیش از حرارت آب جوش (212 درجه فارنهایت یا 100 درجه سانتیگراد) است. اگر آب جوش با هوا تماس نداشته باشد ، به بخار تبدیل نمی شود. زمانیکه آب گرم از طریق شکافهای زمین به بالا می آید به آن چشمه آب گرم می گویند. درتصویر، چشمه آب گرم پارک ملی یلوستون (Yellewstone) دیده

می شود. بعضی اوقات آب گرم به محض رسیدن به سطح زمین ، در هوا منفجر شده که به آن آبفشان

می گویند. در تصویر، آبفشان Old faithful دیده می شود.

حدود 10000 سال قبل ، سرخپوشان قدیمی در شمال آمریکا از چشمه های آب گرم برای آشپزی استفاده می کردند. مناطق اطراف این چشمه ها جزو مناطق بیطرف محسوب می شد. درنتیجه مبارزان قبایل جنگجو می بایست با صلح و دوستی درکنار هم استحمام کنند. تقریباً هریک از چشمه های آب گرم اصلی در ایالت متحده به نوعی مورد استفاده قبایل بومی آمریکا بوده است. چشمه های آب گرم کالیفرنیا ، مانند آبفشانهای ناحیة ناپا (Napa) ، برای قبایل آن منطقه مهم و مقدس بودند.

در سایر مناطق جهان ، مردم از چشمه های آب گرم برای استراحت و تمدد اعصاب استفاده

می کنند. رومیهای قدیم ، مکانهای مخصوصی را برای حمام آب گرم ساخته بودند ، و ژاپنی ها نیز قرنها از چشمه های آب گرم طبیعی برخوردار بوده اند.

 

استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنیای امروز

امروزه مردم از آبهای زمین گرمایی در استخرهای شنا و چشمه های معدنی استفاده می کنند. همچنین این آبها می توانند گرمای ساختمانها را برای رشد گیاهان مناسب سازند.

درسان برناردنیو (San Bernardina) واقع در جنوب کالیفرنیا ، از آب گرم زیرزمینی برای گرم نمودن ساختمانها در زمستان استفاده می شود. آب گرم از طریق لوله های روکش دار به صدها ساختمان عمومی منتقل می شود. ساختمان شهرداری ، پناهگاه حیوانات ، خانه سالمندان ، آژانسهای املاک ، هتلها و مراکز همایش، بعضی از ساختمانهایی هستند که بدین طریق گرم می شوند. در کشور ایسلند، بیشتر ساختمانها و حتی استخرهای شنا در شهر ریکیاویک و سایر جاها به کمک آبهای زمین گرمایی گرم می شوند. در این کشور حداقل 25 آتشفشان فعال و تعداد زیادی چشمه آب گرم و آبفشان وجود دارد.

 

الکتریسیته (برق) زمین گرمایی

 

از آب گرم یا بخار حاصل از زیرزمین می توان برای تولید برق یا الکتریسیته در یک نیروگاه زمین گرمایی استفاده نمود.

در ایالت کالیفرنیا ، 14 ناحیه وجود دارد که از انرژی زمین گرمایی آن می توانیم برای تولید برق استفاده کنیم. در تصویر ، نواحی قرمز رنگ روی نقشه، مراکز زمین گرمایی شناخته شده را نشان میدهد. بعضی از آنها بدلیل کوچک بودن ، پایین بودن درجه حرارت آب و جدا بودن منابع زمین گرمایی از یکدیگر ، هنوز مورد بهره برداری قرار نگرفته اند.

مراکز اصلی زمین گرمایی در ایالت کالیفرنیا عبارتند از :

- ناحیه گیزر (Geysers) در شمال سانفرانسیسکو

- گوشه شمال غربی ایالت کالیفرنیا نزدیک پارک ملی Lassen volcanic

- ناحیه دریاچه ماموت – محل یک آتشفشان بسیار بزرگ قدیمی

- ناحیه چشمه های آب گرم Coso در بخش اینیو (Inyo)

- دره امپریال در جنوب کالیفرنیا

بخار و آب گرم حاصل از بعضی از نواحی آنقدر زیاد است که می توان از آن برای تولید برق استفاده نمود. بدین منظور چاههای عمیقی حفر شده و لوله هایی تا محل آب گرم فرستاده می شود ، درست مثل استفاده از نی در نوشابه . آب و بخار گرم توسط این لوله ها از اعماق زمین به بالا آورده می شود. در تصویر،

لوله های یک نیروگاه زمین گرمایی را می بینید. این نیروگاه واحد شماره 18 ناحیه گیزر در ایالت کالیفرنیا است.

یک نیروگاه زمین گرمایی درست مثل یک نیروگاه معمولی است با فرق اینکه در این نوع نیروگاه برای گرم نمودن آب و تبدیل آن به بخار هیچگونه سوختی سوزانده نمی شود. در واقع در یک نیروگاه زمین گرمایی ، گرمای مورد نیاز برای حرارت دادن آب و تبدیل آن به بخار از زمین تأمین می شود. سپس بخار تولید شده به یک توربین مخصوص منتقل می شود. تیغه های توربین شروع به چرخش نموده و میله آنرا که به یک ژنراتور متصل است چرخانده و تولید برق می کند. در مرحله آخر بخار حاصله در برج خنک کننده سرد می شود. در تصویر بالا ، دودهای سفید رنگی که از نیروگاه خارج می شوند در واقع دود نیستند. آنها در اصل بخارهایی هستند که در مرحله سرد شدن از نیروگاه خارج می شوند. آب سرد شده را می توان جهت گرم شدن مجدد به اعماق زمین پمپاژ نمود.

در نیروگاه زمین گرمایی ، آب گرم از یک طرف وارد توربین شده و از طرف دیگر آن خارج می شود. دوران توربین باعث چرخش ژنراتور گردیده و برق تولید شده به ترانسفورماتور (مبدل) منتقل می شود. سپس این برق از طریق شبکه های انتقال توسط سیمهایی به خانه ، مدرسه ، مراکز اداری و تجاری میرسند. در رابطه با خطوط انتقال برق در فصل 7 صحبت شد. درحدود نیمی از برق زمین گرمایی جهان از نیروگاههای زمین گرمایی واقع در ایالت کالیفرنیا تأمین می شود. این نیروگاهها ، برق مورد نیاز حدود دو میلیون خانه را تأمین می کنند.

زمین گرمایی / پمپاژ گرمای حاصل از منابع زیرزمینی

هر قدر بیشتر به اعماق زمین برویم به میزان گرما افزوده می شود. میزان گرمای لایه فوقانی زمین زیاد نمی باشد. تقریباً در سرتاسر سیاره ما ، میزان گرما تا عمق 10 فوت یکسان است (بین 50 تا 60 درجه فارنهایت یا 10 تا 16 درجه سانتیگراد). اگر تاکنون به زیرزمین ساختمانی یا غار زیرزمینی رفته باشید ، حتماً متوجه شده اید که این مکانها تقریباً همیشه سرد هستند.

سیستم پمپ منبع زمین گرمایی ، گرمای حاصل از لایه های فوقانی زمین را (10 تا 16 درجه سانتیگراد) از طریق لوله هایی به ساختمان منتقل کرده و داخل آنرا گرم یا سرد می کنند. این لوله ها در نزدیک ساختمان درون زمین قرار می گیرند. در داخل این لوله ها سیالی ، مشابه با ضد یخی که در رادیاتور ماشین می ریزند ، وجود دارد.

در زمستان ، گرمای حاصل از منابع زمین گرمایی از مبدل گرمایی عبور کرده و هوای گرم را به مراکز اداری و تجاری ، و خانه ها منتقل می کند. در خلال آب و هوای گرم ، این فرآیند برعکس است ، بدین ترتیب که هوای گرم داخل ساختمان از مبدل گرمایی عبور نموده و به داخل زمین نسبتاً سردتر منتقل

می شود. در خلال تابستان از این گرما می توان برای گرم نمودن آب نیز استفاده کرد.

[vahid321 2013]

می دونیم که زمین از سه لایه اصلی تشکیل شده . پوسته گوشته هسته

گوشته به حالت خمیری هستش و هسته کاملا مذابه . هسته هم از اهن و نیکل ساخته شده .

 

سوال من اینکه چرا هسته و گوشته بعد از میلیون ها سال هنوز منجمد نشدن

 

ماشالا به این پدربزرگ متفکر. خوب تا اونجا که من میدونم هنوز جواب دقیقی وجود نداره ولی دونظریه رو خبر دارم. یکی اینکه دلیلش فشار بسیار زیاد لایه های بالایی است که این انرژی خود را به صورت گرما نشان میدهد و دیگری همونطور که دوستمون اشاره کردند واکنشهایی نظیر آنهایی است که در خورشید صورت میگیرد.