کاربرد اهن ربا

اهنربا:

یونانیان باستان بیش از 2500 سال پیش با پدیده ی آهن ربا آشنا بودند، تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم یونان یاد می شود، ماده ی کانی مگنتیت (Fe₃O₄) را که آهن می رباید می شناخت، ماده ی دارای چنین ویژگی را آهن ربا می گویند. مشهور است که این ماده برای نخستین بار در محلی به نام "مگنزیا" در آسیای صغیر (ترکیه ی امروز) مشاهده است.

خاصیت آهنربایی در آهن، نیکل، کبالت و پاره ای از ترکیبات و آلیاژهای آن ها نیز وجود دارد.

آهن ربا را با توجه به نوع کاربردی که دارند، به شکل های مختلف (میله ای،نعلی شکل، تیغه ای و...) می سازند.

 

قطب های آهنربا:

یک آهنربا به هر شکلی که ساخته شده باشد، دارای دو قطب است.

اگر یک آهنربا را درون ظرفی پر از میخ های کوچک یا براده های آهن فرو ببرید و سپس بیرون بیاورید مشاهده خواهید کرد که ربایش و تراکم براده های آهن در دو ناحیه آهنربا بیش از جاهای دیگر است.

به ناحیه هایی از آهن ربا که براده های بیشتری را جذب می کند و خاصیت آهنربایی در آن نواحی بیش تر است، قطب های آهنربا می گویند.

 

توجه: در آهنربای نعلی شکل، یکی از شاخه ها قطب N و شاخه ی دیگر قطب S است. در آهنربای حلقه ای معمولا دو سمت بالا و پایین آهنربا قطب ها را تشکیل می دهند.

 

اگر آهنربا را دور از چیزهای آهنی، آزادانه بیاویزیم همیشه در راستای شمال � جنوب جغرافیایی محل آزمایش قرار می گیرد، از این رو قطب های آهن ربا را به قطب N یا شمال یاب و قطب S جنوب یاب نامگذاری کرده اند.

 

یکی از ویژگی های جالب آهن ربا این است که اگر آهن ربایی را به دو یا چند قطعه بشکنیم، هر قطعه نیز خود یک آهن ربا با دو قطب S,N است آزمایش ها نشان داده است که هر قدر این عمل شکستن را ادامه بدهیم، بازهم قطعه های حاصل دارای دو قطب S,N خواهد بود. پس می توان نتیجه گرفت که قطب N از قطب S حدا شدنی نیست و کوچکترین ذره های تشکیل دهنده ی آهن رباها (یعنی اتم ها یا مولکول ها) نیز آهنربا هستند و دو قطب S,N دارند.

این آهنرباهای کوچک را دو قطبی مغناطیسی می نامند زیرا هر یک همواره دو قطب S,N دارند.

 خطی را که دو قطب یک دو قطبی مغناطیسی را به هم وصل می کند. محور مغناطیسی آن می نامند.یک دو قطبی مغناطیسی را با یک پیکان نشان می هند.

موادی را که اتم ها یا مولکول های سازنده آن ها خاصیت مغناطیسی دارند، مواد مغناطیسی می نامند. نحوه ی سمت گیری دو قطبی های مغناطیسی کوچک در مواد مغناطیسی مختلف، متفاوت است، به همین دلیل از لحاظ ویژگی های مغناطیسی با هم تفاوت دارند.

 

مواد پارامغناطیس:

دو قطبی های مغناطیسی در یک ماده ی پارامغناطیسی دارای سمت گیری مشخص و منظمی نیستند و در جهت های کاتوره ای قرار دارند. در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسی ندارند. اگر آن ها را درون یک میدان مغناطیسی (مثلا نزدیک آهنربا) قرار دهیم دو قطبی های کوچک مانند عقربه های مغناطیسی در نزدیکی آهنربا رفتار می کنند و در راستای خطوط میدان منظم می شوند. هر چه میدان مغناطیسی قوی تر باشد، خاصیت مغناطیسی ماده بیش تر می شود.

اگر آهنربا را از این مواد دور کنیم، دو قطبی های مغناطیسی دوباره به سرعت به وضعیت کاتوره ای قبلی بر می گردند.

منگنز، پلاتین، آلومینیوم، اکسیژن، اکسیدازت، فلزات قلیایی و قلیایی خاکی از جمله مواد پارامغناطیسی هستند.

 

مواد فرو مغناطیس:

در بعضی از مواد دو قطبی های مغناطیسی کوچک به طور طبیعی تمایل دارند با یکدیگر هم خط شوند.این مواد را فرو مغناطیس می نامند. در برخی از مواد فرومغناطیس مانند آهن، کبالت و نیکل در صورتی که خالص باشند، با قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی به سهولت آهنربا می شوند و به راحتی نیز خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهند. به این مواد،"فرو مغناطیس نرم" گفته می شود.

مواد فرومغناطیس نرم با حذف میدان مغناطیسی خارجی خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهند و به همین دلیل برای ساختن آهنرباهای الکتریکی(آهنرباهای غیر دایم) مناسب هستند.

برخی دیگر از مواد مانند فولاد (آهن به اضافه دو درصدکربن), آلیاژهای دیگری از آهن، کبالت و نیکل به سختی آهنربا می شوند به این مواد فرومغناطیس سخت می گویند. این گونه مواد، پس از برداشتن میدان مغناطیسی خارجی، ماده فرو مغناطیس سخت، خاصیت آهنربایی خود را حفظ می کنند، به همین دلیل این مواد برای ساختن آهنربای دائمی مناسب هستند.

 

اثر قطب های آهنربا:

قطب های همنام (N,N � S,S) یکدیگر را می رانند.

قطب های ناهمنام (N,S) یکدیگر را می ربایند.

 

ساخت آهن ربا:

آهنربا معمولا به سه روش مالش، القا و الکتریکی ساخته می شود.

1) مالش:

اگر میله فولادی را مطابق شکل به وسیله یک آهنربا مالش دهیم میله خاصیت مغناطیسی پیدا کرده و آهنربا می شود. در این روش قطبی که در انتهای مسیر، مالش به وجود می آید مخالف قطب مالش دهنده است.

 

2) القای مغناطیسی:

اگر یک سر آهنربای میله ای را به چند میخ آهنی کوچک نزدیک کنیم مشاهده می شود که میخ ها جذب آهن ربا شده و هر یک میخ می تواند میخ دیگری را جذب می کند. در واقع میخ اولی توسط آهن ربا به یک آهنربا تبدیل شده که توانسته است میخ دومی را جذب کند. به همین ترتیب میخ های بعدی نیز آهنربا شده اند. به این ترتیب یک زنجیر مغناطیسی ساخته شده است.

اگر آهنربای قویتری داشته باشیم می توانیم زنجیر بلندتری بسازیم.

 

ایجاد خاصیت مغناطیسی در یک آهن توسط یک آهن ربا بدون تماس با آن، را القای مغناطیسی می نامند.

آهن ربا ابتدا سنجاق یا یک ماده ی مغناطیسی را طوری به آهن ربا تبدیل می کند که قطب های ناهمنام آهنربا و سنجاق در مجاورت یکدیگر واقع شوند، در این حالت نیروی جاذبه مغناطیسی بین قطب های ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهنربا می شود.

 

3) روش الکتریکی:

برای آن که یک آهنربای الکتریکی بسازیم، کافی است یک قطعه آهن را در داخل یک سیملوله که از چندین دور تشکیل شده قرار داده و جریان مستقیمی به مدت چند ثانیه از آن بگذرانیم، قطب آهنربایی که ایجاد می شود به جهت جریان از سیملوله بستگی دارد. اگر سیم پیچ را طوری دست خود بگیریم که چهار انگشت پیچیده شده در جهت جریان قرار گیرد، انگشت شست، قطب N را نشان می دهد.

 

توانایی آهنرباهای الکتریکی به سه عامل بستگی دارد:

1) شمار دورهای سیملوله هر چه عده دورهای سیملوله بیشتر باشد، آهنربای الکتریکی قویتر خواهد بود.

2) جریانی که از سیملوله می گذرد هر چه شدت جریان عبوری از سیملوله بیش تر باشد, آهن ربا الکتریکی قویتر خواهد بود.

3) شکل هسته سیملوله

 

نکته: مهم ترین عواملی که خاصیت آهنربایی را ضعیف می کنند، گرما و ضربه هستند برای جلوگیری از ضعیف شدن آهنربا، باید:

1- از وارد شدن ضربه به آن جلوگیری شود.

2- از قرار دادن آن در محل گرم خودداری کنیم.

3- آهنربا را به صورت دوتایی به نحوی که قطب N هر یک در مجاورت قطب S دیگری قرار داشته باشد، نگهداری کنیم یا آن ها را به یک جسم آهنی بچسبانیم.

دو قطعه آهن نرم که در دو قطب آهنربا قرار می گیرند، بنا به خاصیت القا آهنربا می شوند.

در پرتو ساخت میدان آهنربایی / حوزه مغناطیسی، بسیاری از دستگاه های مهم و مفیدی که اکنون در اختیار است، ساخته شدند.

با آهنرباهای برقی می توان چیزهای فلزی سنگین وزن را از زمین بلند کرد. وقتی که جریان برق آهنربای برقی قطع شود، خاصیت آهنربایی آن هم از بین می رود و چیز فلزی رها

می شود.

از این نوع آهنربا، برای خُرد کردن خودروهای فرسوده و از کارافتاده استفاده می شود.

آهنربای برقی نه تنها برداشتن پاره های سنگین را آسان کرده، بلکه در هر دستگاهی که دارای یک مدار برقی است، به کار می رود. مانند زنگ اخبار برقی، موتور های برقی، تلگراف، آهنربای برقی، دینام، و ....

هرچند که از قدیم می گفتند نیروی یک آهنربا فقط تا مسافت معینی به کار می آید، ولی این مایکل فاراده بود که برای نخستین بار میدان های نیرو و خطوط نیرو را تشریح کرد. از آن پس چیزهای بسیاری مانند تلفن، رادیو و ... ساخته شدند.

 

 

در ساخت اتم شکن ها نیز از یک مدار عظیم آهنربایی که هزاران تُن وزن دارد، استفاده

می شود. آهربا در زندگی انسان

دید کلی :

• آیا تابحال به این فکر کرده اید که جرثقیل ، چگونه قطعات بزرگ آهن را جابجا می کند؟

• آیا تا کنون ملاحظه کرده اید که یک میخ آهنی بعد از چند بار مالش برروی یک آهنربا ، میخهای آهنی کوچکتر از خود را جذب کند؟

برای پاسخ گفتن به پرسشهای فوق و سوالات دیگر شبیه آنها ، باید اطلاعاتی در مورد آهنربا و خاصیت آهنربایی داشته باشیم. مقاله حاضر تا حدی ما را با این مقوله آشنا می کند.

سنگ مغناطیسی و کهربا ، دو ماده طبیعی هستند که از دیر باز ، مورد توجه مردم بوده اند. سنگ مغناطیسی ، یک ماده معدنی با خصوصیات غیر عادی است که آهن را جذب می کند. اگر یک قطعه کوچک از این سنگ را از نقطه ای آویزان کنیم. آن قدر می چرخد تا سرانجام بطور تقریبی در راستای شمال و جنوب قرار گیرد. نخستین بار در کشورهای غربی ، دریانوردان از این سنگ بعنوان قطبنما استفاده می کردند.

سیر تحولی و رشد :

انسانهای اولیه به سنگهایی برخورد کردند که قابلیت جذب آهن را داشتند. معروف است که ، نخستین بار ، شش قرن قبل از میلاد مسیح ، در شهر باستانی ماگنزیا واقع در آسیای صغیر «ترکیه امروزی) ، یونانیان به این سنگ برخورد کردند. بنابراین بخاطر نام محل پیدایش اولیه ، نام این سنگ را ماگنتیت یا مغناطیس گذاشتند که ترجمه فارسی آن آهنربا می باشد. سنگ مذکور از جنس اکسید طبیعی آهن با فرمول شیمیایی Fe₃O₄ می باشد.

بعدها ملاحظه گردید که این سنگ در مناطق دیگر کره زمین نیز وجود دارد. پدیده مغناطیس همراه با کشف آهنربای طبیعی مشاهده شده است. با پیشرفت علوم مختلف و افزایش اطلاعات بشر در زمینه مغناطیس ، انواع آهنرباهای طبیعی و مصنوعی ساخته شد. امروزه از آهنربا در قسمتهای مختلف مانند صنعت ، دریانوردی و ... استفاده می گردد.

منشا پیدایش :

کهربا شیرهای است که مدتها پیش از بعضی از درختان مانند کاج که چوب نرم دارند، بیرون تراوید. و در طی قرنها سخت شده و بصورت جسم جامدی نیم شفاف در آمده است. کهربا به رنگهای زرد تا قهوهای وجود دارد. کهربای صیقل داده شده سنگ زینتی زیبایی است و گاهی شامل بقایای حشرههایی است که در زمانهای گذشته در شیره چسبناک گرفتار شده اند.

یونانیان باستان خاصیت شگفت انگیز کهربا تشخیص داده بودند. اگر کهربا را به شدت به پارچهای مالش دهیم اجسامی مانند تکه های کاه یا رانههای گیاه را که نزدیک آن باشد جذب میکند. اما سنگ مغناطیس یک ماده معدنی است که در طبیعت وجود دارد. نخستین توصیف نوشته شده از کاربرد سنگ مغناطیس به عنوان یک قطب نما در دریانوردی در کشورهای غربی ، مربوط به اواخر قرن دوازدهم میلادی است. ولی خواص این سنگ خیلی پیش از آن در چین شناخته شده بود.

انواع آهنربا :

اساس کار تمام آهنرباها یکسان است، اما به دلیل کاربرد در دستگاههای مختلف ، آرایش و صنعت ، آن را به اشکال و اندازه‌های گوناگون می سازند، و لذا انواع آن از لحاظ شکل عبارتند از :

• تیغهای
• میلهای
• نعلیشکل
• استوانهای
• حلقهای
• کروی
• پلاستیکی
• سرامیکی و ...

حوزه عمل :

آهنربا به طور مستقیم و غیر مستقیم در زندگی روزانه بشر موثر است و به جرات می توان گفت که اگر این خاصیت نبود زندگی بشر امروزی با مشکل مواجه می شد. از جمله وسایلی که در ساختمان آن از خاصیت آهنربایی استفاده شده است، می توان به یخچال ، قطب نما ، کنتور برق ، انواع بلندگوها ، موتورهای الکتریکی (مانند کولر ، پنکه ، لوازم خانگی و ...) ، وسایل اندازه گیری الکتریکی مانند ولت سنج ، آمپر سنج و ... اشاره کرد.

آیا آهنربا بغیر از آهن ، اجسام دیگری را جذب می کند؟

بعد از پیدایش آهنربا ، دانشمندان به این فکر افتادند که آیا آهنربا غیر از آهن ، اجسام دیگری را نیز می تواند جذب کند. پس از بررسیها و مطالعات مختلف ، سرانجام مشخص شد که آهنربا در عنصر دیگر به نامهای نیکل و کبالت را نیز می تواند جذب کند. بر این اساس به سه عنصر آهن ، کبالت ، نیکل و آلیاژهای آنها که توسط آهنربا جذب می گردد، مواد مغناطیسی می گویند. بدیهی است که سایر مواد را که فاقد این خاصیت است، مواد غیر مغناطیسی می گویند.

روشهای مختلف تشخیص قطبهای یک آهنربا :

• اگر یک آهنربا را از وسط بوسیله تکه نخ بسته و از محلی آویزان کنید، آهنربا در راستای شمال و جنوب مغناطیسی زمین قرار می گیرد.

• با توجه به اینکه در آهنرباها ، قطبهای همنام همدیگر را دفع و قطبهای غیر همنام همدیگر را جذب می کنند، لذا اگر یک آهنربای دیگر که قطبهای آن معلوم است، در اختیار داشته باشیم، به راحتی می توان قطبهای آهنربای دیگر را تشخیص داد.

• به کمک یک عقربه مغناطیسی و با استفاده از رانش و ربایش قطبها نیز میتوان این کار را انجام داد.
  آهنرباها کاربردهای زیادی در اسباب بازی‌ها دارند. میله‌های مغناطیسی M شکل، برای ساخت شکل‌های گوناگون به گوی‌های فلزی متصل شده‌اند

  

  آزمایش اورستد

  کیوری و ویس در شفاف‌سازی پدیدهٔ مغناطش دائمی و وابستگی دمایی آن موفق بودند. ویس فرضیهٔ وجود حوزه‌های مغناطیسی را مطرح کرد تا توضیح دهد که مواد چگونه می‌توانند آهنربا شده یا خاصیت مغناطیسی کل آنها صفر شود.

  ---

  کاربرد

  مواد مغناطیسی جزء جدانشدنی فناوری مدرن هستند. آهنرباها یکی از اجزای مهم بسیاری از وسایل الکترونیکی و الکترومکانیکی هستند. کاربرد عمدهٔ آهنرباهای دائم در تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس است (مانند موتورهای الکتریکی و ژنراتورها) . مغناطیس‌ها همچنین در حافظه‌های مغناطیسی (صفحات هارد دیسک و فلاپی‌دیسک‌ها و کارت‌های پلاستیکی حافظه) کاربرد دارند.

  همچنین آهن‌رباها در صنایع مختلف جهت جداسازی ضایعات آهن کاربرد فراوان دارند.

  ---

  آهنرباهای دایمی...

  اولین آهنرباهای دائم از صخره‌های طبیعی به نام لودستون بدست آمدند. این سنگها برای اولین بار،۲۵۰۰ سال پیش توسط چینی‌ها و سپس توسط یونانی‌ها مطالعه شدند. یونانی‌ها اولین بار آهنربا را از منطقهٔ Magnetes بدست آوردند که امروزه آهنرباها به این نام، شناخته میشوند. از آن دوران تا به امروز، خواص مواد مغناطیسی بهینه شده و آهنرباهای دائم امروزی صدها برابر قویتر از آهنرباهای پیشین هستند.

  امروزه چهار خانوادهٔ بزرگ از مواد مغناطیسی دائم، بطور تجاری کاربرد دارند. این مواد از فریت‌ها که انرژی پایینی دارند تا آهنرباهای خاکی نادر که انرژی بالایی دارند، متغیرند. دمای کارکرد، محدودیت اندازه و وزن، مسائل زیست محیطی و انرژی مغناطیسی از جمله عواملی است که بر انتخاب یک مادهٔ مغناطیسی تاثیر میگذارند

  ---

  تاریخچه

  تلاش جدی برای استفاده از قدرت پنهان مواد مغناطیسی بسیار پس از کشف آن انجام شد. به عنوان مثال در قرن ۱۸ام با ادغام تکه‌های کوچک مواد مغناطیسی تکهٔ بزرگ‌تری بدست آمد که مشخص شد توانایی بلند کردن قابل توجهی دارد.

  پس از اینکه اورستد در سال ۱۸۲۰ کشف کرد که جریان الکتریکی می‌تواند میدان مغناطیسی به وجود آورد، پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شد.

  
  استورگن دانش خودش را با موفقیت برای ساخت اولین آهنربای الکتریکی در سال ۱۸۲۵ بکار برد. با اینکه دانشمندان زیادی (از قبیل گاوس، ماکسول و فارادی) با این پدیده از دیدگاه تئوریک درگیر شدند، اما توصیف درست مواد مغناطیسی به فیزیکدانان قرن بیستم نسبت داده می‌شود.

  ---

  معنای لغوی

  آهنربا از دو بخش آهن و -ربا از فعل ربودن تشکیل شده. کاربرد واژه‌هایی مانند آهنربا و کهربا در فارسی پیشینه طولانی دارد.

  برابر اروپایی آن: اولین شرح مغناطش به یونانیان قدیم باز می‌گردد که این اسم را به مغناطیس دادند. این اسم از مگنزیا که نام یک دهکدهٔ یونانی است، مشتق شده‌است. از لحاظ لغوی Magnet به معنی «سنگی از اکسید آهن» است. این سنگ حاوی مگنتیت (Fe₃O₄) بود و هنگام مالش آن به آهن، آن را آهنربا می‌کرد. نظریهٔ دیگر این است که این واژه از ریشهٔ واژهٔ فارسی «مگ» می‌باشد و این واژه magnet به همراه واژهٔ magic از ریشهٔ واژهٔ پارسی mag می‌باشند، که خود برگرفته از مغان ایران است.

  ---

  اهنربا چیست؟

  به اشیایی که میدان مغناطیسی تولید کنند، آهنرُبا گفته می‌شود. آهنربا جهت جداسازی ضایعات آهنی در صنایع مختلف کاربرد دارد و در انواع مختلف دستی، الکتریکی، دائم و ... وجود دارد. نوعی از آهنرباها در دزدگیر لباس کاربرد دارد و برای جدا کردن تگ‌های لباس‌ها استفاده می‌شود.

اهن ربا

رسانا، نارسانا آيا تاكنون به سيم هايي كه مخصوص سيم كشي برق است ،‌توجه كرده ايد؟ اين سيم ها را از دو قسمت درست كرده اند. يك قسمت رشته هاي باريكي هستند كه در داخل قرارگرفته اند و قسمت ديگر، روكش آن است.
قسمت مركزي از يك نوع فلز (معمولاًمس) تشكيل شده است و قسمت خارجي آن پلاستيكي است. به موادي كه جريان برق را از خود عبور مي دهند رسانا و به مواديكه عبور نمي دهند نارسانا گفته مي شود.تمامي فلزات از جمله مس كه سيم برق از آن ساخته مي شود رسانا هستند. روكش پلاستيكي سيم در بيشتر فلزات نارسانا هستند.
در اتم بعضي عنصرها، الكتروني كه به دورترين فاصله از هسته واقع است. براحتي از اتم به اتم ديگر جهش مي كند. به اينگونه الكترونها «الكترون آزاد» گفته مي شود. در مواد رسانا تعداد بي شماري الكترون آزاد وجود دارد. الكترون هاي آزاد با جابه جا شدن در داخل رسانا، باعث جابجايي بارالكتريكي ازداخل رسانا مي شود.
در جسم نارسانا، به تعداد كافي الكترون آزاد براي جابه جايي وجود ندارد، در نتيجه وقتي به يك جسم نارسانا الكترون اضافه يا كاسته شود جسم داراي بارالكتريكي مي گردد و بارالكتريكي در همان محل، ساكن باقي مي ماند و جابه جا نمي شود.
اكنون كه با چگونگي عبور بارالكتريكي در داخل جسم رسانا آشنا شديد.

اختلاف پتانسيل: در مدار الكتريكي در صورتي كه مدار به درستي بسته شده باشد جريان الكتريكي بوجود مي آيد و لامپ روشن مي شود. براي بوجود آمدن جريان الكتريكي وجود قوه يا باتري است.هر قوه با باتري داراي دو پايانه است كه يكي را پايانه ي مثبت و ديگري را پايانه ي منفي مي نامند. علاوه بر آن درون قوه و باتري اجزاي ديگري نيز وجود دارند.
باتري اتومبيل نيز مانند قوه از سه قسمت اساسي تشكيل شده است، هر خانه باتري داراي دو صفحه است كه يكي پايانه مثبت و ديگري منفي است. قسمت سوم، مايع درون باتري است كه به آن «الكتروليت» مي گوئيم . الكتروليت باتري، محلول رقيق سولفوريك اسيد است. به قوه باتري مولد جريان الكتريكي گفته مي شود.
هر مولد جريان الكتريكي داراي يك مشخصه به نام ولتاژ يا اختلاف پتانسيل الكتريكي است. اختلاف پتانسيل الكتريكي را با يكايي به نام ولت اندازه مي گيرند. اختلاف پتانسيل بين پايانه هاي قوه معمولي برابر با 5/1 ولت است. باتري ماشين هاي معمولي 12 ولت و باتري كاميون ها 24 ولت يا بيشتر است. اختلاف پتانسيل الكتريكي ،‌عامل ايجاد جريان الكتريكي در مدار است. يعني براي ايجاد جريان در يك مدار، بايد توسط يك مولد، بين دو سر مدار، اختلاف پتانسيل برقرار كنيم. اختلاف پتانسيل الكتريكي بين دو نقطه را با وسيله اي به نام «ولت سنج» اندازه مي گيريم. براي اين كار، دو سر ولت سنج را مانند شكل صفحه قبل، به دو سر قسمتي كه مي خواهيم اختلاف پتانسيل بين آنها را اندازه بگيريم، وصل مي كنيم.

 

شدت جريان : تجربه نشان ميدهد كه اگر ولتاژ مولد جريان الكتريكي در يك مدار افزايش يابد. مقدار جريان الكتريكي در مدار به همان نسبت افزايش مي يابد، مثلاً‌ اگر در يك مدار به جاي يك قوه ي 5/1 ولتي از دو قوه ي 5/1 ولتي كه بطور سري به هم وصل شده اند (يعني قطب مثبت اولي به قطب منفي دومي و صل شده است) استفاده كنيم، در مجموع اختلاف پتانسيل قوه ها برابر 3 ولت مي شود.
در اين حالت مقدار جريان الكتريكي مواد نيز دو برابر مي شود. مقدار جريان الكتريكي كه در يك مدار جاري است را شدت جريان الكتريكي يا آمپراژ مي نامند. شدت جريان هر مواد با وسيله اي به نام آمپرسنج يكاي آمپراندازه گيري مي شود. آمپرسنج هميشه در مدار به شكل سري (متوالي) با بقيه ي اجزاي مدار، قرار مي گيرد.

مقاومت الكتريكي:
وقتي انسان از يك محل شلوغ و پررفت و آمد عبور مي كند، با كسانيك ه در جهت هاي مختلف در رفت و آمد هستند، برخورد مي كند. اين برخوردها مانع حركت انسان مي شود و انرژي را تلف مي كند. از اين رو تعدادي از انرژي انسان به گرما تبديل مي شود. وقتي جريان الكتريكي از يك رسانا،‌مانند رشته ي درون لامپ مي گذرد. مقداري از انرژي الكتريكي به انرژي گرمايي تبديل شده و باعث گرم شدن لامپ مي شود. وقتي دو سر يك رسانا را به يك مولد وصل مي كنيم. اختلاف پتانسيل الكتريكي مولد باعث مي شود كه الكترون هاي آزاد، در مدار حركت مي كنند. در واقع مولد به الكترون هاي آزاد موجود در رسانا انرژي مي دهد، با تبديل انرژي پتانسيل به انرژي جنبشي (حركتي) الكترون ها در رسانا به حركت درمي آيند . الكترون ها ضمن حركت در رسانا با ذره هاي سازنده آن، برخورد كرده و آن را به حركت درمي آورند و به اين ترتيب انرژي آنها به انرژي گرمايي تبديل مي شود و در نتيجه رسانا گرم مي شود. اين عمل مرتباً تكرار مي شود. يعني مولد به الكترون ها انرژي مي دهد و انرژي الكترون ها در برخورد با ذره هاي مرتعش رسانا به گرما تبديل مي شود.
به همين دليل،‌بعد از مدتي كه از مولد استفاده مي شود. انرژي آن تمام خواهد شد. در واقع، الكترون ها در هنگام حركت در رسانا، هميشه با نوعي مقاومت رو به رو هستند كه به اين مقاومت الكتريكي گفته مي شود. مقاومت الكتريكي رسانا را با وسيله اي به نام «اهم متر» اندازه مي گيرند. يگاي اندازه گيري مقاومت الكتريكي ... را هم دانشمند آلماني اهم ناميده مي شود.
انجام آزمايشها نشان مي دهد هر چه تعداد مقاومت الكتريكي يك مدار بيشتر باشد. شدت جريان ا لكتريكي در آن مدار كم تر است. از اين رو مي توان نتيجه گرفت كه در يك مدار الكتريكي بين شدت جريان مدار، ولتاژ مقاومت الكتريكي آن رابطه ي زير برقرار است:

شدت جريان (برحسب آمپر) =	ولتاژ (بر حسب ولت)
	مقاومت الكتريكي(برحسب اهم)

آهن ربا : از زمان هاي قديم به كمك آهن ربا جهت يابي مي كردند و مسير خود را در دريا و اقيانوس تشخيص ميدادند. وقتي در يخچال را مي بنديم، آهن رباهايي كه در درون نوار پلاستيكي دور در گذاشته اند. در يخچال را به بدنه ي آن مي چسباند، در طبيعت نيز سنگ هايي يافت مي شود كه به آن سنگ ها مغناطيسي آهن مي گويند، قطعه هاي كوچك آهن را به خود جذب مي كند.

قطب هاي آهن ربا:
يك آهن ربا كه به هر شكلي كه ساخته شده باشد، داراي دو قطب است. براي آن كه به خاصيت قطب هاي آهن ربايي پي ببريد، كافي است يك آهن ربا را درون ظرفي كه پر از ميخ هاي كوچك است فرو ببريد و سپس بيرون بياوريد.
به ناحيه هايي كه از آهن ربا كه ميخ بيشتري جذب مي كند و خاصيت آهن ربايي در آن نواحي بيشتر است :‌قطب هاي آهن ربا مي گويند. هر آهن ربا داراي دو قطب است. اگر آهن ربا را به دور از چيزهاي آهني، آزادانه بياويزيم، هميشه در راستاي شمال جنوب قرار مي گيرند، از اين رو قطب هاي آهن ربا را به قطب N يا شمال ياب و قطب S يا جنوب نامگذاري مي كنند.
در آهن رباهاي فعلي شكل يكي از شاخه هاي آهن ربا با قطب N و شاخه ي ديگر قطب S است. در آهن رباها حلقه اي معمولاً دو سمت بالا و پائين آهن ربا قطب ها را تشكيل مي دهند.

اثر قطب هاي آهن ربا بر يكديگر : ديديم كه بارهاي الكتريكي بر يكديگر نيرو وارد مي كنند. بارهاي همنام يكديگر را مي رانند و بارهاي غيرهمنام يكديگر را مي ربايند. آيا قطب هاي آهن ربا بر يكديگر نيرو وارد مي كنند؟ اگر بر يكديگر نيرو وارد مي كنند، نحوه ي اثر آن ها بريكديگر چگونه است؟ از آزمايش هايي نطير فعاليت بالا نتيجه مي شود كه «قطب هاي همنام يكديگر را مي رانند و قطب هاي غيرهمنام يكديگر را مي ربايند».

ساختن آهن ربا :
آهن ربا معمولاً به سه روش مالش، القا و الكتريكي ساخته مي شود.

القاي مغناطيسي :
اگر آهن رباي قويتري داشته باشيد مي توانيد با كمك زنجير اول،‌رنجيرهاي بلندتري بسازيد و اگر صفحه اي كاغذ يا يك مقوا يا يك شيشه را مطابق شكل بين آهن ربا و اولين سنجاق قرار دهيد،‌باز هم مي توانيد زنجير مغناطيسي بسازيد. يعني بدون تماس آهن ربا با سنجاق، آهن ربا با خاصيت مغناطيسي را در سنجاق ايجاد مي كند. اين پديده ، يعني ايجاد خاصيت مغناطيسي در يك آهن توسط يك آهن ربا حتي بدون تماس با آن، را القاي مغناطيسي مي نامند.

 

اكنون مي توانيم بفهميم كه يك آهن ربا چگونه ميخ آهني را جذب مي كند. آهن ربا ابتدا سنجاق يا يك ماده ي مغناطيسي را طوري به آهن ربا تبديل مي كند كه قطب هاي ناهمنام آهن ربا و سنجاق در مجاورت يكديگر واقع شوند. در اين حالت نيروي جاذبه ي مغناطيسي بين قطب هاي ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهن ربا مي شود.

آهن رباي الكتريكي:
تاكنون با دو روش براي تبديل آهن به آهن ربا آشنا شديد. آيا روش ديگري وجود دارد كه به كمك آن بتوان يك قطعه آهن را به آهن ربا تبديل كرد؟ فكر كنيد . فصل 9 – ص 94
ديديم كه برق و نيز صاعقه ، تخليه ي الكتريكي بين دو ابر يا ابر و زمين است، با توجه به آن چه تاكنون آموخته ايد پاسخ دهيد كه «تخليه الكتريكي چه روي مي دهد؟» مشاهده كنيد : ص 98 :
يك لامپ را روشن و پس از مدت كوتاهي خاموش كنيد. سپس آن را لمس كنيد، چه تغييري كرده است؟ لامپ پس از روشن و خاموش شدن گرم مي شود و اين نشان ميدهد كه در لامپ بدليل مقاومت الكتريكي قسمتي از انرژي الكتريكي به انرژي گرمايي تبديل شده است.
اندازه گيري كنيد:
به كمك يك لامپ 3 ولتي در قوه ي 5/1 ولتي يك ولت سنج دو آمپرسنج و يك كليد مداري مطابق شكل ص 99 بسازيد. وقتي كليد را مي بنديد، لامپ روشن مي شود. آمپرسنج ها (A1 و A2) جريان الكتريكي در مدار و ولت سنج (V) ،‌اختلاف پتانسيل دو سر لامپ را نشان مي دهند. پاسخ پرسشهاي زير را بنويسيد.
1 – آمپرسنج هاي A1 و A2 انازه هايي را نشان ميدهند. آيا اين اندازه ها يكسان هستند يا خير؟ از مقايسه ي آنها چه نتيجه اي مي گيريد؟ آمپر سنج A1و A2 اندازه هايي يكسان را تشكيل مي دهند. از مقايسه ي مقادير A1و A2 نتيجه گرفته مي شود كه در مدار الكتريكي ساده،‌جريان الكتريكي در همه نقاط مقدار ثابتي را دارد.

محاسبه كنيد مقاومت الكتريكي لامپ چه اندازه است؟

مقاومت الكتريكي =	اختلاف پتانسيل	=	3	=	6 اهم
	جريان الكتريكي		0/5

 

اختلاف پتانسيل = 1/5×2=3
جريان الكتريكي = 0/5 آمپر

 

سؤال :
1 – جسم رسانا و جسم نارسانا را تعريف كنيد؟ به هر جسمي كه بارالكتريكي را از خود عبور مي دهد رسانا گفته مي شود مانند مس. هر جسمي كه بارالكتريكي را از خود عبور ندهد نارسانا گفته مي شود. مانند پلاستيك

2 – انرژي پتانسيل الكتريكي چيست؟انرژي بارهاي الكتريكي در يك جسم باردار را انرژي پتانسيل الكتريكي مي گويند.

3 – آيا انرژي الكتريكي به ساير انرژيها تبديل مي شود؟بله،‌انرژي ذخيره شده در باتري يا قوه در مدار الكتريكي به گرما، نور و ساير انرژيها تبديل مي شود.

4 – هر باتري داراي چند پايانه است؟هر باتري داراي دو پايانه است. يكي مثبت و ديگري منفي

5 – اختلاف پتانسيل الكتريكي در مولد را تعريف كنيد:پايانه هاي يك مولد از نظر انرژي پتانسيل الكتريكي با يك ديگر تفاوت دارند كه به ميزان اين تفاوت اختلاف پتانسيل الكتريكي گفته مي شود.

6 – ولت سنج چيست؟ولت سنج وسيله اي است كه با آن اختلاف پتانسيل بين دو نقطه را اندازه مي گيرند.

7 – شدت جريان الكتريكي مدار چگونه اندازه گيري مي شود؟شدت جريان الكتريكي مدار به وسيله آمپرسنج كه هميشه در مدار بصورت سري بسته مي شود اندازه گيري مي شود.

8 – قانون اهم را تعريف كنيد؟نسبت اختلاف پتانسيل دو سر رساناهاي فلزي به شدت جرياني كه از آن ها مي گذرد، برابر مقاومت الكتريكي رسانا است. اين بيان را قانون اهم مي گويند.

9 – سنگ مغناطيسي آهن چيست؟در طبيعت سنگ هايي يافت مي شود كه قطعه هاي كوچك آهن را به خود جذب مي كند و به آن سنگ مغناطيسي آهن مي گويند.

10 – القاي مغناطيسي را تعريف كنيد؟ايجاد خاصيت مغناطيسي در يك آهن توسط يك آهن ربا حتي بدون تماس با آن را القاي مغناطيسي مي نامند.

آهن ربا و نیروی نامرئی

بدون آهن ربا هيچ موتور الکتريکي، کامپيوتر يا بلندگويي وجود ندارد.

 

بدون آهن ربا هيچ موتور الکتريکي، کامپيوتر يا بلندگويي وجود ندارد. مغناطيسم يک نيروي نامريي است که با اتم ها، ذرات بسيار کوچکي که همه چيز را تشکيل مي دهند کار مي کنند. اتم ها، از ذرات کوچک تري از جمله الکترون ساخته شده اند. مغناطيسم(خاصيت آهن ربايي) به روشي مربوط مي شود که اين ذرات را منظم کرده و حرکت مي دهد. بيش تر مواد مغناطيسي حاوي آهن هستند. فولاد، نيز مانند آهن يک ماده ي آهن ربا است.

يک آهن ربا، مجموعه اي از آهن و فولاد است که تمام الکترون ها و اتم هايش تنظيم شده اند.

اين بدان معناست که همه ي نيروهاي آهن ربايي را جمع مي کند. اين نيرو، اطراف آهن ربا را احاطه مي کند، منطقه اي که آن را ميدان مغناطيسي مي نامند. اين منطقه در دوسر آهن ربا که قطب هاي آهن ربا ناميده مي شوند، قوي تر است. قطب ها در يک آهن رباي نعلي شکل و در دو انتها قرار دارند.

وقتي الکتريسيته در يک سيم جريان مي يابد، ميدان مغناطيسي ضعيفي را اطراف آن ايجاد مي کند.

اگر اين سيم را دور يک سيم پيچ بپيچيم، نيروي مغناطيسي(آهن ربايي) قوي تر مي شود. که در اين صورت آهن رباي الکتريکي ناميده مي شود. نيروي مغناطيسي آن همانند يک آهن رباي معمولي است، اما وقتي جريان برق قطع مي شود، خاصيت مغناطيسي هم از بين مي رود. بعضي آهن رباهاي الکتريکي آن قدر قوي هستند که مي توانند يک اتومبيل را از زمين بلند کنند.

يک آهن ربا، دو قطب مختلف دارد_شمال و جنوب. قطب هاي هم نام يکديگر را دفع و قطب هاي غير همنام يکديگر را جذب مي کنند. هر دو قطب يک آهن ربا، هر ماده اي را که از آهن تشکيل شده باشد مي ربايند مثل يک سوزن يا يک آچار يا يک پيچ.

شاید شما در حین عبوراز محله ای با بلند کردن قطعات بزرگ آهن یا یک اتومبیل بزرگ به وسیله ی جرثقیل روبرو شده باشید آیا تا کنون فکر کرده اید این کار چگونه انجام می گیرد  بله در این نوع کارها وبسیاری چیزهای دیگر از خاصیت آهنربا استفاده می شود

قبل از هر چیز با ید بدانیم آهنربا چیست اگه به خاطر داشته باشید در جلسات گذشته در مورد سنگ مغناطیس صحبت شد که اولین با در ماگنزیا (ترکیه امروزی) دانشمندان به وجود آن پی بردند وبه خاطر همین به آن نام ماگنتیت وسپس مغناطیس گذاشتند که به زبان فارسی آهنربا نامیده می شود این سنگ که خاصیت آهنربا یی دارد از اکسید آهن ساخته شده (از تر کیب آهن واکسیژن) در زمانهای قدیم چینی ها ویونانی ها از آن در سفر های طولانی جهت راه یابی استفاده می کردند .

در همان زمانها به خاصیت کهربا (که سنگی صیقل یافته از شیره ی در ختانی مانند کاج بوجود می آید وبقای حشرات زمانهای خیلی دور در آن دیده می شود )پی برده شد که بر اثر مالش بر پارچه ی پشمی می تواند ذرات کاه یا ریزه های با قیمانده از گیاهان را جذب کند  ودانشمندان از این طریق به وجود الکتریسیته پی ببرند وبعدا دریافتند که مغناطیس والکتریسیته ارتباط خیلی نزدیکی با هم دارند.

آهنربا به دو صورت طبیعی ومصنوعی وجود دارد ونقش مهمی در زندگی امروزه دارد از مواردی استفاده آن می توان در یخچال ها قطب نما  کنتور برق  بلند گو ها موتورها ی الکتریکی (کولر، پنکه، لوازم خانگی) وسایل  اندازه گیری مانند ولت سنج وامپرسنج میباشد.

آهنر با به جز آهن فلزات دیگری مثل نیکل وکبالت را نیز جذب می کند که به این فلزات مغناطیسی ودیگر چیزهایی که جذب آهنریا نمی شوند غیر مغنا طیسی می گویند.

آهنربا بنا به موارد استفاده آن به شکل های  تیغه ای، حلقه ای، میله ای، نعلی، کروی، استوانه ای پلاستیکی و سرامیکی ساخته می شود.

روش تشخیص قطب ها آهنربا: 

اگر یک آهنربا ی تیغه ای رابا یک نخ از وسط آویزان کنیم یک سر ان روبه قطب شمال وسر دیگر آن رو به جنوب می ایستد.

روش دیگر :اگر قطب شمال اهنر با را به سر آهنربایی نزدیک کنیم قطب همنام خود را دفع (دور )وقطب غیر همنام خود را جذب می کند.

ساختن آهنربا شما می توانید با استفاده مقداری سیم روکشدار ویک میخ اهنی ویک با طری یک آهنربا بسازید.

اگر به جای میخ آهنی از میخ فولادی استفاده کنید آهنربای شما دائمی خواهد شد.

همچنین می توانید با کشیدن (تقریبا 50 بار) یک جسم آهنی بر روی یک آهن ربا در یک جهت جسم آهنی خود را آهن ربا کنید.

انواع آهنربا دائمی  که کاربرد فراوانی دارند سه نوع هستند :

آهنربا النیکو: که از ابتدای نام سه عنصر آلومینیم ،نیکل،وکبالت گرفته شده است این آلیاژکه از فلزات آهن آلومینیم ،نیکل وکبالت  ساخته شده  قابلیت جذب نیروی مغناطیسی بالایی دارد و در بلند گوها  نوعی لامپ ودر سروموتورهای پیشرفته استفاده می شود  این آهن ربا را به صورت طولی مغناطیسی می کنند یعنی دو قطب شمال وجنوب آن در طول جسم قرار دارد .

آهن ربا فریت (سرامیک): این آهنربا از تر کیب مواد ذوب شده نوعی چینی  وپودر ماده ی مغناطیسی ساخته می شود  واین آهنربا را به صورت عرضی مغناطیس می کنند یعنی دو قطب شمال جنوب در عرض آن است  وچون هزینه ساخت آن کم است  ومواد اولیه آسان وارزان به دست می آید  زیاد مورد استفاده قرار می گیرد .

آهنربای ساماریوم کبالت: عنصر اصلی این آهنربا عنصر ساماریوم است .این آهنربا شدتی دو برابر آهنربای سرامیکی دارد  وچون هزینه ساخت آن زیاد است آن را کم قطر وکوچک می سازند .ودر ساعت های الکترونیکی ودر لامپهای ما کنترون  وهمچنین در تجهیزات نظامی ودر سروموتورهای(سرو موتورها نوع پیشرفته موتورها است که در توان های بالا و در مواردی که به موقعیت و سرعت دقیق نیاز هست استفاده می شود.) هواپیما استفاده می شود.

خاصیت اهنربایی زمین :قسمت مرکزی زمین از اهن ونیکل مذاب با دمایی حدود 2200 درجه ی سا نتیگراد ساخته شده است  خاصیت مغنا طیسی زمین احتمالا از وجود جریان های الکتریکی در اطراف  این هسته است  در واقع اهنربای کره زمین از نوع اهنربای الکتریکی است  اهنربای زمین مانند یک اهنربای تیغه ای است که قطب شمال مغناطیسی ان در نیمکره جنوبی جغرافیایی   و قطب جنوبی مغناطیسی ان در نیمکره شمالی  جغرافیایی کره ی زمین واقع است

قطب نما :وسیله ای است که به کمک ان می توان شمال  وجنوب جغرافیایی هر محل را پیدا کرد واز ان برای نا وبری کشتی وهواپیما استفاده می کنند .

کاربرد اهنربا در پزشکی : پزشکان برای بیرون اوردن ذرات اهن که به طور تصادفی وارد چشم شده از اهنربای الکتریکی استفاده می کنند وهمچنین برای خارج کردن سوزن وسایر اشیا تیز که در پا ودیگر اعضای بدن فرو رفته باشد .

 

آهنربا چیست ؟

آهن‌ربا معمولا از آهن يا فولاد ساخته مي‌شود. البته سنگ‌هايي نيز وجود دارند كه خاصيت مغناطيسي دارند. اين سنگ‌ها هميشه به سمت شمال يا جنوب مي‌ايستند و قديم از اين سنگ‌ها در سفرهاي دور و دراز براي جهت‌يابي استفاده مي‌كردند. آهن‌ربا نيز همين‌طور است و اگر بتواند آزادانه نوسان كند، به سمت شمال يا جنوب ثابت مي‌شود و به همين جهت هست كه دو انتهاي يك آهن‌ربا را قطب شمال و قطب جنوب مي‌نامند.
اگر بخواهيد قطب‌هاي شمال دو آهن‌ربا را به هم نزديك كنيد، احساس مي‌كنيد كه نيرويي آن دو را از يكديگر دور مي‌سازد. همين‌طور قطب‌هاي جنوب دو آهن‌ربا نيز يكديگر را دفع مي‌كنند.اما اگر قطب شمال يك آهن‌ربا را به قطب جنوب آهن‌ربا ديگر نزديك كنيد، مي‌بينيد كه دو آهن‌ربا به سمت هم كشيده مي‌شوند و قطب‌هاي شمال و جنوب آهن‌ربا يكديگر را جذب مي‌كنند. اين كشش و جاذبه بسيار قوي است و گاهي
اوقات جداكردن دو آهن‌ربا از يكديگر كار بسيار مشكلي است.پس بنابراين قطب‌هاي همنام يا همانند، يكديگر را دفع مي‌كنند و قطب‌هاي غيرهمنام يا متفاوت يكديگر را جذب مي‌كنند.آهن‌ربا بعضي از مواد را به طرف خود مي‌كشد و آن موادي است كه خاصيت آهن‌ربايي داشته باشند؛ مثل سنجاق، سكه، گيره كاغذ، قيچي، ميخ، سوزن و چيزهايي كه فلزي باشد.آهن‌رباها به شكل‌هاي مختلفي ساخته مي‌شوند. گاهي وقت‌ها به شكل مستطيل و بعضي‌وقت‌ها به شكل نعل اسب و يا ميله‌اي است و با دو رنگ، قطب شمال و جنوب آن مشخص مي‌شود.
از آهن‌ربا در جاهاي زيادي استفاده مي‌شود؛ به عنوان نمونه، يخچال از فولاد درست شده و به در فولادي يخچال يك آهن‌ربا چسبيده است كه باعث مي‌شود در يخچال بسته بماند و در وسايلي كه براي تزئين و زيبايي به در يخچال مي‌چسبانند، پشتش يك آهن‌ربا چسبيده است و اين باعث مي‌شود به در فولادي يخچال بچسبد.گاهي اوقات هم براي جمع‌آوري فلزات از آهن‌ربا استفاده مي‌شود. وقتي آهن يا فولاد به يك آهن‌ربا مي‌چسبد، خودش هم يك آهن‌ربا مي‌شود. اولين گيره كاغذ كه به آهن‌ربا مي‌چسبد، گيره دومي را آهن‌ربا مي‌كند و هر قدر كه آهن‌ربا قوي‌تر باشد گيره‌هاي بعدي نيز خاصيت آهن‌ربا را پيدا مي‌كنند و اين گيره‌ها به هم مي‌چسبند.يك نكته جالب درباره آهن‌ربا اين است كه اگر يك فلزي را به آهن‌ربا مدتي بكشيم، آن فلز يك آهن‌ربا مي‌شود و براحتي مي‌تواند يك گيره فلزي را بلند كند.

انواع آهنربا :

اساس کار تمام آهنرباها یکسان است، اما به دلیل کاربرد در دستگاههای مختلف ، آرایش و صنعت ، آن را به اشکال و اندازه‌های گوناگون می سازند، و لذا انواع آن از لحاظ شکل عبارتند از :
• تیغهای
• میلهای
• نعلیشکل
• استوانهای
• حلقهای
• کروی
• پلاستیکی
• سرامیکی و ...

سیر تحولی و رشد :

انسانهای اولیه به سنگهایی برخورد کردند که قابلیت جذب آهن را داشتند. معروف است که ، نخستین بار ، شش قرن قبل از میلاد مسیح ، در شهر باستانی ماگنزیا واقع در آسیای صغیر «ترکیه امروزی) ، یونانیان به این سنگ برخورد کردند. بنابراین بخاطر نام محل پیدایش اولیه ، نام این سنگ را ماگنتیت یا مغناطیس گذاشتند که ترجمه فارسی آن آهنربا می باشد. سنگ مذکور از جنس اکسید طبیعی آهن با فرمول شیمیایی Fe3O4 می باشد.
بعدها ملاحظه گردید که این سنگ در مناطق دیگر کره زمین نیز وجود دارد. پدیده مغناطیس همراه با کشف آهنربای طبیعی مشاهده شده است. با پیشرفت علوم مختلف و افزایش اطلاعات بشر در زمینه مغناطیس ، انواع آهنرباهای طبیعی و مصنوعی ساخته شد. امروزه از آهنربا در قسمتهای مختلف مانند صنعت ، دریانوردی و ... استفاده می گردد.

منشا پیدایش :

کهربا شیرهای است که مدتها پیش از بعضی از درختان مانند کاج که چوب نرم دارند، بیرون تراوید. و در طی قرنها سخت شده و بصورت جسم جامدی نیم شفاف در آمده است. کهربا به رنگهای زرد تا قهوهای وجود دارد. کهربای صیقل داده شده سنگ زینتی زیبایی است و گاهی شامل بقایای حشرههایی است که در زمانهای گذشته در شیره چسبناک گرفتار شده اند.
یونانیان باستان خاصیت شگفت انگیز کهربا تشخیص داده بودند. اگر کهربا را به شدت به پارچهای مالش دهیم اجسامی مانند تکه های کاه یا رانههای گیاه را که نزدیک آن باشد جذب میکند. اما سنگ مغناطیس یک ماده معدنی است که در طبیعت وجود دارد. نخستین توصیف نوشته شده از کاربرد سنگ مغناطیس به عنوان یک قطب نما در دریانوردی در کشورهای غربی ، مربوط به اواخر قرن دوازدهم میلادی است. ولی خواص این سنگ خیلی پیش از آن در چین شناخته شده بود.

حوزه عمل :

آهنربا به طور مستقیم و غیر مستقیم در زندگی روزانه بشر موثر است و به جرات می توان گفت که اگر این خاصیت نبود زندگی بشر امروزی با مشکل مواجه می شد. از جمله وسایلی که در ساختمان آن از خاصیت آهنربایی استفاده شده است، می توان به یخچال ، قطب نما ، کنتور برق ، انواع بلندگوها ، موتورهای الکتریکی (مانند کولر ، پنکه ، لوازم خانگی و ...) ، وسایل اندازه گیری الکتریکی مانند ولت سنج ، آمپر سنج و ... اشاره کرد.

آیا آهنربا بغیر از آهن ، اجسام دیگری را جذب می کند؟

بعد از پیدایش آهنربا ، دانشمندان به این فکر افتادند که آیا آهنربا غیر از آهن ، اجسام دیگری را نیز می تواند جذب کند. پس از بررسیها و مطالعات مختلف ، سرانجام مشخص شد که آهنربا در عنصر دیگر به نامهای نیکل و کبالت را نیز می تواند جذب کند. بر این اساس به سه عنصر آهن ، کبالت ، نیکل و آلیاژهای آنها که توسط آهنربا جذب می گردد، مواد مغناطیسی می گویند. بدیهی است که سایر مواد را که فاقد این خاصیت است، مواد غیر مغناطیسی می گویند.

آهنربای الکتریکی

آهنربای دائمی با کیفیت بالا کاربردهای بسیار زیاد و مهمی در علم و انقلاب تکنولوژیک ، مثلا در اسبابهای اندازه گیری الکتریکی دارند. ولی میدانهایی که توسط آنها ایجاد می‌شود خیلی قوی نیست، اگر چه آلیاژهای مخصوصی که اخیرا بدست آمده‌اند داشتن آهنربای دائمی قوی که خواص مغناطیسی خود را برای مدت مدیدی حفظ کنند امکان پذیر ساخته است. از جمله این آلیاژها ، مثلا فولاد-کبالت است که شامل حدود 50% آهن ، 30% کبالت و مخلوطهایی از تنگستن ، کروم و کربن است.
عیب دیگر آهنربای دائمی این است که القای مغناطیسی آنها نمی‌تواند به سرعت تغییر کنند. از این نظر ، سیملوله‌های حامل جریان (آهنرباهای الکتریکی) بسیار مناسبند. زیرا با تغییر جریان در سیم پیچ سیملوله می‌توان میدان آنها را به آسانی تغییر داد. با قرار دادن هسته آهنی داخل سیملوله ، میدان آن را می‌توان صدها هزار بار افزایش داد. بیشتر آهنرباهای الکتریکی که در مهندسی بکار می‌روند چنین ساختمانی دارند.

ساخت آهنربای الکتریکی ساده

آهنربای الکتریکی ساده را می‌توان در منزل ساخت. کافی است که چندین دور سیم عایق شده‌ای را بر یک میله آهنی (پیچ یا میخ ، بپیچانیم و دو انتهای سیم را به یک منبع dc نظیر انبار ، یا پیل گالوانی وصل کنیم. بهتر است آهن ابتدا تابکاری شود، یعنی ، تا دمای سرخ شدن داغ شود. مثلا در کوره گرم و سپس به آرامی سرد شود. سیم پیچ باید توسط رئوستایی با مقاومت 1W تا 20W به باتری وصل شود، بطوری که جریان مصرف شده از باتری خیلی شدید نباشد. گاهی آهنرباهای الکتریکی شکل نعل اسب را دارند که برای نگه داشتن بار بسیار مناسبترند.

ساختار آهنربای الکتریکی

میدان پیچه با هسته آهنی بسیار قویتر از پیچه بدون هسته است، زیرا آهن درون پیچه شدیدا مغناطیده و میدان آن بر میدان پیچه منطبق است. ولی ، هسته‌هایی آهنی که در آهنرباهای الکتریکی برای تقویت میدان بکار می‌روند، فقط تا حدود معینی مقرون به مساحت‌اند. در واقع ، میدان آهنرباهای الکتریکی عبارت است از برهمنهی میدان حاصل از سیم ‌پیچ حامل جریان و میدان هسته مغناطیده ، برای جریانهای ضعیف ، میدان دوم به مراتب قویتر از میدان اولی است.
وقتی که میدان در سیم پیچ افزایش می‌یابد، ابتدا این دو میدان به یک میزان معینی متناسب با جریان افزایش می‌یابند، بطوری که نقش هسته تعیین کننده می‌ماند. ولی ، با افزایش بیشتر جریانی که از سیم پیچ می‌گذرد، مغناطش آهن کند می‌شود و آهن به حالت اشباع مغناطیسی نزدیک می‌شود. وقتی که عملا تمام جریانهای مولکولی موازی شدند، افزایش بیشتر جریانی که از سیم ‌پیچ می‌گذرد نمی‌تواند چیزی بر مغناطش آهن اضافه کند، در حالی که میدان سیم‌ پیچ به زیاد شدن متناسب با جریان ادامه می‌دهد.
هرگاه جریان شدید از سیم‌ پیچ (برای دقت بیشتر ، در لحظه‌ای که تعداد آمپر ـ دورها در متر به 106 نزدیک می‌شود.) بگذارند، میدان حاصل از سیم ‌پیچ بسیار قویتر از میدان هسته آهنی اشباع شده می‌شود. بطوری که هسته عملا بی‌فایده می‌شود و فقط ساختمان آهنربای الکتریکی را پیچیده می‌کند. به این دلیل ، آهنرباهای الکتریکی ، پر قدرت بدون هسته آهنی ساخته می‌شوند.

آهنربای الکتریکی پر قدرت

تهیه آهنرباهای الکتریکی پرقدرت مسأله انقلاب تکنولوژیک بسیار پیچیده‌ای است. در واقع ، برای اینکه بتوانیم جریانهای بزرگی را بکار بریم، سیم‌پیچها باید از سیم کلفتی ساخته شوند. در غیر این صورت ، سیم‌ پیچ شدیدا گرم و حتی گداخته می‌شود. گاهی بجای سیم از لوله‌های مسی استفاده می‌شود، که در آن جریان نیرومند آب برای خنک کردن سریع دیواره‌های لوله که جریان از آن می‌گذرد گردش می‌کند. ولی با سیم ‌پیچی که از سیم کلفت یا لوله ساخته شده است داشتن تعداد زیادی دور در واحد طول ناممکن است.
از طرف دیگر ، استفاده از سیم نازک تعداد دورهای زیادی را در واحد متر ممکن می‌سازد، نمی‌گذارد تا جریانهای زیاد را بکار بریم. پیشرفت زیادی را در ایجاد میدانهای مغناطیسی بدست آمده به بهره گیری از ابررسانا‌ها در سیم پیچهای مغناطیسها مربوط می‌شود، که بکار بردن جریانهای شدید را مقدور می‌سازد.

تکنیک کاپیتزا

کاپیتزا (P.L. kapitza) فیزیکدان شوروی سابق راه هوشمندانه‌ای را برای بیرون آمدن از این وضع پیشنهاد کرد. او جریانهای عظیم 104 آمپر را برای مدت بسیار کوتاهی حدود 0.01 s از سیملوله‌ای گذرانید. در این مدت ، سیم ‌پیچ سیملوله خیلی شدید گرم نشد، در حالی که میدانهای مغناطیسی کوتاه مدت شدیدی بدست آمده بودند.
البته او وسایل خاصی را ترتیب داد که برای ثبت نتایج آزمایشهایی که در آنها اثر میدان مغناطیسی پرقدرت حاصل در سیملوله برای اجسام گوناگون مورد بررسی قرار می‌گرفتند. در اغلب کاربردهای فنی ، تعداد آمپر ـ دورها در سیم ‌پیچهای آهنرباهای الکتریکی میدانهای نسبتا شدید می‌توان بدست آورد (با القای چند تسلا).

کاربرد آهنربای الکتریکی
نیروی آهنربایی :

نیرویی که در آهنربایی با آن اجسام آهنی را جذب می‌کند با افزایش فاصله بین آهنربا و آهن به تندی کاهش می‌یابد. به این دلیل ، نیروی بالابرنده آهنربای الکتریکی ، معمولا با نیرویی معین می‌شود که بر آهن واقع در مجاورت بلافصله خود وارد می‌کند. به عبارت دیگر ، نیروی بالابرنده یک آهنربا مساوی نیرویی است که برای جدا کردن آن تکه تمیزی از آهن صاف که جذب آن شده لازم است.

آهنربای دائمی

آهنربای دائم به اختصار PM1 خوانده می‌شود و قطعه‌ای از فولاد سخت و یا دیگر مواد مغناطیسی که تحت اثر میدانهای شدید ، مغناطیس شده و این اثر را برای مدت طولانی در خود حفظ می‌کنند. اثر آهنربایی اولین بار ، روی قطعه‌هایی از سنگ معدن آهن ، به نام آهنربای طبیعی یا معدنی در طبیعت مشاهده شد و دیدند که قطعات آهن را به خود جذب می‌کند.
بعدا دریافتند که چنانچه قطعه درازی از این سنگ آهن مغناطیسی معدن را ، بطور معلق در هوا نگهدارند این قطعه دراز خود را در امتدادی قرار می‌دهد که یک انتهایش به طرف قطب شمال زمین قرار دارد و این انتهای میله آهن مغناطیس دار را قطب شمال و سر دیگر آن را قطب جنوب نامیدند. چنین قطعه سنگ معدن آهن ، آهنربای میله‌ای نامیده شد.

نظریه اول آهنربایی

هر آهنربا از تعدادی ذره آهنربایی تشکیل شده است. وقتی یک قطعه آهن ، آهنربا نیست، ذرات آهنربایی بطور پراکنده و دلخواه داخل آن قرار دارند و وقتی ذرات داخل آهن در امتدادی منظم قرار گیرند، اثرات مغناطیسی آنها باهم جمع شده و آن آهن ، آهنربا می‌شود.

نظریه دوم آهنربایی

خاصیت آهنربایی به الکترونها وابسته است. الکترون دارای یک نیروی دوار در اطراف خود می‌باشد و وقتی مدارهای الکترونها در امتداد میله آهن طوری قرار گیرند که دایره‌های نیرو با یکدیگر جمع شوند، میله آهنی ، آهنربا می‌شود. در طبیعت از نقطه نظر تغییرات چگالی فلوی مغناطیسی (B) بر حسب جریان (I) می‌توان مواد را به دو دسته تقسیم نمود:
1. مواد غیر مغناطیسی: از این مواد می‌توان پلاستیک و میکا و عایقهای جریان الکتریکی را نام برد. در این مواد ، نفوذ پذیری مغناطیسی عددی ثابت است و مقدار آن را µ˚= 4π×10-7 فرض می‌کنیم.
2. مواد مغناطیسی: مواد مغناطیسی که به مواد فرومغناطیسی نیز معروفند جزء گروه آهن به شمار می‌روند. در این مواد با جریان مفروض I چگالی شار (B) افزونتری نسبت به فضای آزاد شکل می‌گیرد و منحنی B-I این مواد غیر خطی است. مواد مغناطیسی خود به دو گروه تقسیم بندی می‌شوند:
• مواد فرومغناطیسی نرم: که آنها خطی کردن تغییرات B بر حسب I (منحنی B-I) امکان پذیر است، از تقریب خوبی برخوردار می‌باشد و در این مواد ، B بخاطر I حاصل می‌شود.
• مواد فرومغناطیسی سخت: که از اینگونه مواد برای ساخت مغناطیس دائم استفاده می‌شود. در این مواد B بخاطر دو عامل جریان (I) و خاصیت مغناطیس شوندگی ماده (M) بروزمی کند. این مواد در اثر میدانهای شدید ، مغناطیس شده و این اثر را تا مدت طولانی خود حفظ می‌کنند.
مواد مغناطیسی برای مقاصد خاص نیز ساخته می‌شوند، بطوری که طی سی سال گذشته چند ماده مغناطیسی جدید ساخته شده که مشخصات لازم برای ایجاد یک آهنربای دائم خوب را دارا هستند. آهنربای دائم خوب ، از ماده‌ای است که تا حد امکان شار باقیمانده (یا چگالی شار باقیمانده) بزرگی داشته باشند. عمده این مواد فریتها (مواد مغناطیسی سرامیکی) و مواد مغناطیسی خاک کمیاب هستند.

انواع آهنربای دائم

سه نوع آهنربای دائم که دارای کاربرد فراوان هستند به شرح زیرند:

آهنربای آلنیکو

آلنیکو از ابتدای نام سه عنصر آلومینیوم ، نیکل و کبالت گرفته شده است. این آلیاژ که عمدتا از فلزات آهن و آلومینیوم و نیکل و کبالت ساخته می‌شود، قابلیت پذیرش نیروی مغناطیسی بالایی و به منظور ساختن آهنربای دائم بلندگوها و لامپهایی با حوزه مغناطیسی و در سروموتورهای DC2 پیشرفته استفاده می‌شود.

معمولا در آخر اسم "آلنیکو" حرفی اضافه می‌گردد که مشخص کننده قدرت آهنربا است. فرضا "آلنیکوv" قویترین آهنربای دائم نسبت به "آلنیکوها" است و معمولا آهنربای "آلنیکو" را به صورت طولی مغناطیس می‌کنند و سپس مورد استفاده قرار می‌دهند. منظور از مغناطیس کردن طولی این است که دو قطب S و N در طول جسم قرار می‌گیرند.

آهنربای فریت

این آهنربا را آهنربای سرامیک نیز می‌نامند. این آهنربای دائم از ترکیب مواد ذوب شده نوعی چینی و پودر ماده مغناطیسی ساخته می‌شود. این آهنربا چون پودر پس ماند مغناطیسی و نیروی خنثی کننده زیادی دارد، آن را به صورت عرضی مغناطیسی می‌کنند. منظور از مغناطیس کردن عرضی ، قرار گرفتن دو قطب S و N در عرض جسم است و چون چگالی شار (B) این آهنربای دائم کم است برای جبران چگالی شار زیاد، آن را دراز می سازند.
چون هزینه ساخت این آهنربا کم بوده و مواد اولیه آن به ارزانی قابل تهیه است، بطور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. نامگذاری آهنربای فریت با توجه به نوع عنصری که در ساخت آهنربا از آن استفاده شده است صورت می‌گیرد. مثل فریت استرونیتام و یا فریت باریم.

آهنربای سارماریوم - کبالت

عنصر اصلی این آهنربای دائم عنصر ساماریوم با علامت اختصاری Sm و عدد اتمی 62 است. چون این آهنربای کمیاب (به دلیل عنصر تشکیل دهنده کمیاب ساماریوم) دارای پس ماند مغناطیسی و خنثی کننده خیلی زیادی است، به همین دلیل می‌تواند شدتی به مراتب بزرگتر از آهنربای دائم معمولی داشته باشد. به عنوان مثال در یک طول و مساحت برابر ، چگالی شار (B) این آهنربا دو برابر آهنربای سرامیک است.
هزینه تولید این آهنربا قابل ملاحظه است و به همین دلیل آن را کم قطر می‌سازند. چون شدت مغناطیسی این آهنربا بالا است، لذا از چنین آهنربایی که در ابعاد کوچک و وزن کمتر شدت مغناطیسی خوبی دارد در ساعتهای الکترونیکی و لامپهای ماگنترون و تجهیزات نظامی و سروموتورها هواپیما استفاده می‌کنند. به این ترتیب روز به روز دامنه کاربرد این آهنربا رو به افزایش است.

آهنربای الکتریکی با نیروی بالا برندگی زیاد :

برای بدست آوردن آهنربای الکتریکی با نیروی بالا برنده تا حد امکان زیاد ، باید سطح تماس بین قطبهای آهنربا و جسم آهنی جذب شده (معروف به جوشن) را افزایش داد، و سعی کرد تا تمام خطوط میدان مغناطیسی فقط از آهن بگذرد، یعنی تمام فواصل هوا یا شکاف‌های بین جوشن و قطب‌های آهنربا حذف شوند. برای این منظور باید سطوح قوه تغذیه می‌شود می‌تواند باری به جرم 80 تا 100Kg را نگه دارد.

کاربرد آهنرباهای الکتریکی با نیروی بالا برندگی زیاد :

از آهنرباهای با نیروی بالابرهای بزرگ در مهندسی برای مقاصد گوناگونی استفاده می‌شود. مثلا ، جرثقیلهایی که با آهنربای الکتریکی کار می‌کنند، در کارخانه‌های استخراج فلز و فلزکاری برای حمل تکه‌های آهن یا ادوات که باید روی آن آشکار شود جذب آهنربای الکتریکی نیرومندی می‌شود. کافی است که جریان را وصل کنیم تا جسم در هر وضعی بر میز کار ثابت شود، یا جریان را قطع کنیم تا جسم رها شود.
برای جدا کردن مواد مغناطیسی از اجسام غیر مغناطیسی ، نظیر جداسازی سنگ‌آهن از کلوخ «جداسازی مغناطیسی) ، جدا کننده‌های مغناطیسی به کار می‌روند، که در آنها ماده‌ای که باید تصفیه شود از میدان مغناطیسی نیرومند آهنربای الکتریکی می‌گذرند. این میدان تمام ذرات مغناطیسی را از ماده جدا می‌کند.

آهنربای الکتریکی پیشرفته :

اخیرا آهنرباهای الکتریکی پرقدرت با سطوح عظیم قطبها کاربردهای مهمی در ساختمان شتابدهنده‌ها یافته‌اند، یعنی وسایلی که در آنها ذرات باردار الکتریکی الکترونها و پروتونها) تا سرعتهای بسیار بالایی که به انرژی 108 تا 109 الکترون ولت مربوطند، شتاب داده می شوند. باریکه هایی از چنین ذرات که با سرعت بسیار زیادی حرکت می‌کنند ابزار عمده ای برای بررسی ساختار اتمی‌اند. آهنرباهایی که در این وسایل به کار می‌روند حجم‌های عظیمی دارند.

آهنرباهای الکتریکی با قطب های مخروط ناقص :

وقتی که لازم باشد میدان مغناطیسی بسیار نیرومندی را فقط در ناحیه کوچکی بدست می‌آوریم، آهنرباهای الکتریکی با قطب‌هایی به شکل مخروط ناقص به کار می‌روند. آن گاه در فضای کوچک بین آنها میدانی با القای مغناطیسی با 5T را می‌توان به آسانی به دست آورد. چنین آهنرباهای الکتریکی‌ای عمدتا در آزمایشگاه‌های فیزیک برای آزمایش‌هایی با میدان مغناطیسی نیرومند به کار می روند.

کاربردهای پزشکی آهنرباهای الکتریکی :

انواع دیگر آهنربای الکتریکی نیز برای مقاصد خاصی طراحی شده اند. مثلا ، پزشک‌ها برای خارج کردن براده‌های آهن که تصادفی وارد چشم شده باشند از آهنربای الکتریکی استفاده می‌کنند. برای خارج ساختن سوزن و سایر اشیا تیز فرو رفته در پا و سایر اعضای بدن از آهنرباها استفاده می‌شود.

مغناطیس

علم مغناطیس از این مشاهده که برخی سنگها (ماگنتیت) تکه‌های آهن را جذب می کردند سرچشمه گرفت. واژه مغناطیس از ماگنزیا یا واقع در آسیای صغیر ، یعنی محلی که این سنگها در آن پیدا شد، گرفته شده است. زمین به عنوان آهنربای دائمی بزرگ است که اثر جهت دهنده آن بر روی عقربه قطبهای آهنربا ، از زمانهای قدیم شناخته شده است. در سال 1820 اورستد کشف کرد که جریان الکتریکی در سیم نیز می‌تواند اثرهای مغناطیسی تولید کند، یعنی می‌تواند سمت گیری عقربه قطب نما را تغییر دهد.
در سال 1878 رولاند (H.A.Rowland) در دانشگاه جان هاپکینز متوجه شد که یک جسم باردار در حال حرکت (که آزمایش او ، یک قرص باردار در حال دوران سریع) نیز منشاأ اثرهای مغناطیسی است. در واقع معلوم نیست که بار متحرک هم ارز جریان الکتریکی در سیم باشد. جهت مطالعه زندگینامه علمی رولاند فیزیکدان برجسته آمریکایی به کتاب زیر مراجعه شود:
Phusics by John D.Miller,Physics
Today , July 1976Rowland،s البته دو علم الکتریسیته و مغناطیس تا سال 1820 به موازات هم تکامل می یافت اما کشف بنیادی اورستد و سایر دانشمندان سبب شد که الکترومغناطیس به عنوان یک علم واحد مطرح شود. برای تشدید اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در سیم می‌توان را به شکل پیچه‌ای با دورهای زیاد در آورد و در آن یک هسته آهنی قرار داد. این کار را می‌توان با یک آهنربای الکتریکی بزرگ ، از نوعی که معمولا در پژوهشگاههای برای کارهای پژوهشی مربوط به مغناطیس بکار می‌رود، انجام داد.

تولد میدان مغناطیسی

دومین میدانی که در مبحث الکترومغناطیس ظاهر می شود، میدان مغناطیسی است. این میدانها و به عبارت دقیقتر آثار این میدانها از زمانهای بسیار قدیم ، یعنی از همان وقتی که آثار مغناطیسهای طبیعی سنگ آهنربا (Fe3O4 یا اکسید آهن III) برای اولین بار مشاهده شد، شناخته شده‌اند. خواص شمال و جنوب یابی این ماده تاثیر مهمی بر دریانوردی و اکتشاف گذاشت با وجود این، جز در این مورد مغناطیس پدیده ای بود که کم مورد استفاده قرار می گرفت و کمتر نیز شناخته شده بود، تا اینکه در اوایل قرن نوزدهم اورستد دریافت که جریان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند.
این کار تواأم با کارهای بعدی گاؤس ، هنری . فاراده و دیگران نشان دادند که این شراکت واقعی بین میدانهای الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد و این دو توأم تحت عنوان میدان الکترومغناطیسی حضور دارند. به عبارتی این میدانها به طرز جدایی ناپذیری در هم آمیخته شده‌اند.

حوزه عمل و گسترش میدان مغناطیسی

تلاش مردان عمل به توسعه ماشینهای الکتریکی ، وسایل مخابراتی و رایانه‌ها منجر شد. این وسایل که پدیده مغناطیسی در آنها دخیل است نقش بسیار مهمی در زندگی روزمره ایفا می‌کنند. با گسترش و سریع علوم از اعتبار این علوم اولیه کاسته نمی‌شود و همیشه سازگاری خود را با کشفیات جدید حفظ می‌کند.

مغناطیسهای طبیعی و مصنوعی

• بعضی از سنگهای آهن یاد شده در طبیعت خاصیت جذب اشیای آهنی کوچک ، مانند براده‌ها یا میخهای مجاور خود را دارند. اگر تکه‌ای از چنین سنگی را از ریسمانی بیاویزیم ، خودش را طوری قرار می‌دهد که راستایش از شمال به جنوب باشد، تکه‌های چنین سنگهایی به آهنربا یا مغناطیس معروف است.
• یک تکه آهن یا فولاد با قرار گرفتن رد مجاورت آهنربا ، آهنربا یا مغناطیده می‌شود، یعنی توانایی جذب اشیای آهنی را کسب می‌کند. خواص مغناطیسی این تکه آهن یا فولاد هر چه به آهنربا نزدیکتر باشد، قویتر است. وقتی که تکه‌ای از آهن و آهنربا با یکدیگر تماس پیدا کنند ، مغناطش یا آهنربا شدگی به مقدار ماکزیمم (میخ آهنی که به آهنربا نزدیک شود خاصیت آهنربایی پیدا می‌کند و براده‌های آهنربا را جذب می‌کند) می‌باشد.
• هنگامی که آهنربا دور شود، تکه آهن یا فولاد که توسط آهنربا شده‌اند بخش زیادی از خواص مغناطیسی بدست آورده را از دست می‌دهند، ولی باز هم تا حدی آهنربا می‌مانند. از اینرو به آهنربای مصنوعی تبدیل می‌شوند و همان خواص آهنربای طبیعی را دارد. این پدیده را می‌توان با آزمایش ساده‌ای به اثبات رسانید. خاصیت آهنربایی که به هنگام تماس تکه آهن با آ‌هنربا پیدا می‌شود بر خلاف مغناطش بازمانده که با دور شدن آهن ربا باقی می‌ماند، مغناطش موقت نامیده می‌شود. آزمایشهایی از این نوع نشان می‌دهد که مغناطش بازمانده خیلی ضعیفتر از مغناطش موقت است، مثلا در آهن نرم فقط کسر کوچکی از آن است.
• هم مغناطش موقت و هم مغناطش بازمانده برای درجات مختلف آهن و فولاد متفاوت است. مغناطش موقت آهن نرم و آهن تابکاری شده از آهن نرم و فولاد تابکاری نشده به مقدار زیادی قویتر است. بر عکس مانده مغناطش فولاد ، به ویژه درجاتی از آن که شامل مثلا آمیزه کبالت است، خیلی قویتر از مغناطش باز مانده در آهن نرم است. در نتیجه ، اگر دو میله یکسان ، یکی ساخته شده از آهن نرم و دیگری از فولاد را اختیار کنیم و آنها را در مجاورت آهنربای یکسانی قرار دهیم ، میله آهن نرم قویتر از فولاد آهنربا می‌شود.
ولی اگر آهنربا را دور کنیم، میله آهن نرم تقریبا بطور کلی مغناطیده می‌شود، در حالیکه میله فولاد مقدار قابل توجهی از خاصیت آهنربایی اولیه خود را حفظ می کند. در نتیجه ، آهنربای دائمی از میله فولادی از میله آهنی خیلی قویتر است. به این دلیل آهنرباهای دائمی را از درجات خاصی از فولاد درست می‌کنند نه از آهن.
• آهنرباهای مصنوعی که بطور ساده با قرار دادن تکه‌ای فولاد در نزدیکی یک آهنربا یا با تماس با آن بدست آمده نسبتا ضعیف هستند. آهنرباهای قویتر را با مالیدن تیغه فولادی با آهنربا در یک جهت بدست می‌آورند. البته در این حالت نیز آهنرباهایی که بدست می‌آید که از آهنربایی که مغناطش به توسط آن انجام شده است، ضعیفتر است. هر نوع ضربه یا تکانی در طول مغناطش عمل را آسانتر می‌کند. برعکس تماس دادن آهنربای دائمی با تغییر ناگهانی و زیاد دمای آن ممکن است باعث وامغناطش آن شود.
• وامغناطش بازمانده نه تنها به ماده بلکه به شکل جسمی که آهنربا می‌شود نیز بستگی دارد. میله‌های نسبتا کوتاه و کلفت از آهن نرم بعد از دور شدن آهنربا تقریبا به کلی خاصیت آهنربایی را از دست می‌دهند. با وجود این ، اگر همین آهن را برای ساختن سیمی به طول 300 تا 500 برابر قطر آن بکار بریم، این سیم (ناپیچیده) خاصیت مغناطیسی خود را به مقدار زیادی حفظ خواهد کرد.

انرژی مغناطیسی

هرگاه یک منبع ولتاژی را که قادر به ایجاد ولتاژی به اندازه V است، به مداری متصل کنیم، در این مدار جریان الکتریکی برقرار می‌‌شود، اما هر ماده دارای یک مقاومت الکتریکی می‌‌باشد، بنابراین مجموع ولتاژ چشمه و نیروی محرکه القایی در مدار با حاصلضرب مقاومت مدار در جریانی که از آن می‌‌گذرد، برابر خواهد بود و چون جریان را به صورت مشتق زمانی بار الکتریکی تعریف می‌‌کنند، بنابراین می‌‌توان گفت که چشمه ولتاژ یا باتری مقداری کار انجام می‌‌دهد تا مقداری بار الکتریکی را در مدار انتقال دهد.
مقداری از این کار انجام شده توسط منبع ولتاژ یا انرژی تزریق شده به مدار و مقداری هم به صورت گرما تلف می‌‌شود. این انرژی برگشت ناپذیر است. مقدار دیگری از انرژی نیز صرف تغییر شار در مدار می‌‌شود، یعنی این جمله دوم کاری است که علیه نیروی محرکه القا شده در مدار انجام می‌‌شود. بنابراین اگر در یک مدار صلب و ساکن که بجز اتلاف گرمای ژول هیچ انرژی دیگری از دست نمی‌‌دهد، کار انجام شده توسط باتری با تغییر انرژی مغناطیسی مدار برابر خواهد بود.

انرژی مغناطیسی مدارهای جفت شده

در بحث الکتریسیته به مجموع چند مقاومت و خازن یا قطعات دیگر الکترونیکی که به یک منبع ولتاژ وصل شده باشد، مدار الکتریکی می‌‌گویند. در بحث مغناطیس به مجموعه سیم پیچی که بر اطراف حلقه‌ای از یک ماده مغناطیسی پیچیده شده باشد، مدار مغناطیسی می‌‌گویند.
حال فرض کنید که دستگاهی متشکل از تعدادی مدار که با یکدیگر برهمکنش دارند، داشته باشیم. برای اینکه بتوانیم انرژی مغناطیسی این دستگاه را بیان کنیم، فرض می‌کنیم در حالت اول کلیه این مدارها بدون جریان هستند و ما تمام جریانها را بطور هماهنگ به مقدار نهایی‌شان می‌‌رسانیم، یعنی در هر لحظه از زمان تمام جریانها کسر یکسانی از مقدار نهایی خود را دارند. البته این امر تنها زمانی درست است که مدارها صلب بوده و محیطهای موجود خطی باشند، تا انرژی نهایی به ترتیب تغییر جریانها بستگی نداشته باشد.
بنابراین اگر جریان هر مدار را با I_i و شار مغناطیسی القا شده در آن را با Ф_i نشان دهیم، به رابطه زیر خواهیم رسید:

که n تعداد مدارها می‌‌باشد. البته این رابطه را می‌‌توان برحسب القا متقابل مدارها نوشت.

چگالی انرژی در میدان مغناطیسی

رابطه‌ای که در قسمت قبلی برای انرژی مغناطیسی مدار محاسبه شد، رابطه مفید است، چون پارامترهای موجود در آن را می‌توان با اندازه گیری مستقیم بدست آورد. از طرف دیگر ، می‌‌توان انرژی را برحسب میدانهای برداری مغناطیسی و بردار شدت میدان مغناطیسی بیان کرد. در این صورت چون رابطه گویاتر است و تصویری را عرضه می‌‌کند که در آن انرژی در خود میدان مغناطیسی ذخیره شده است، لذا این بیان مفیدتر است.
این رابطه نسبت به رابطه قبلی کلی‌تر می‌باشد و اگر محیط مورد نظر ما یک محیط خطی باشد، یعنی بتوانیم با داشتن یکی از مقادیر شدت میدان مغناطیسی (H) یا القا مغناطیسی (B) یکی را برحسب دیگری محاسبه کنیم، به راحتی می‌‌توانیم مقدار انرژی ذخیره شده در آن مدار را با استفاده از حل یک انتگرال ساده از رابطه زیر محاسبه کنیم:

که در آن ضرب موجود از نوع ضرب عددی یا اسکالر است و انتگرال روی حجم مدار انجام می‌‌گیرد.

چگالی انرژی مغناطیسی

تابع انتگرال (یا سیگما) که در رابطه مربوط به انرژی مغناطیسی ظاهر می‌‌گردد، یک انتگرال حجمی ‌است که روی تمام نقاط فضا گرفته می‌‌شود و لذا بدیهی است که می‌‌توانیم انرژی واحد حجم را به عنوان چگالی انرژی مغناطیسی تعریف کنیم، یعنی اگر چگالی انرژی را با μ نشان دهیم،



در این صورت  خواهد بود.
در مورد خاص اجسام مغناطیسی همسانگر و خطی که بین H و B یک رابطه خطی وجود دارد، یعنی
است که در آن μ تراوایی مغناطیسی ماده می‌‌باشد، لذا رابطه چگالی انرژی به فرم ساده زیر در می‌‌آید:

اثر مغناطیسی جریان الکتریکی

اثرهای ساده الکتریکی و مغناطیسی را از زمانهای قدیم می‌شناختند. حدود 600 سال قبل از میلاد یونانیان می‌دانستند که آهنربا آهن را جذب می‌کند و کهربای مالیده به لباس چیزهای سبک مانند کاه را بسوی خود می‌کشد. با وجود این اختلاف بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین نشده بود و این پدیده‌ها را از یک نوع در نظر می‌گرفتند.
خط فاصل روشن بین این دو پدیده را گیلبرت (W. Gilbert) ، فیزیکدان و طبیعت شناس انگلیسی پیدا کرد. و نیز او کتابی درباره آهنربا ، "اجسام آهنربایی" و "زمین به عنوان آهنربای بزرگ" در سال 1600 منتشر کرد. کار وی شروع بررسی در پدیده‌های الکتریکی را نشان می‌دهد. گیلبرت در این کتاب همه خواص آهنرباهای شناخته شده تا آن زمان را تشریح کرده و نتایج آزمایشهای خیلی مهم ، شخص خود را نیز آورده است. همچنین وی شماری از تفاوتهای اساسی بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی را مشخص نموده و اصطلاح “الکتریسیته“ را وضع کرده است.

سیر تحولی و رشد

• بعد از انتشار کارهای گیلبرت ، تمایز بین پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی مسلم شد، اما به رغم اینکه اختلافها شماری از واقعیتها ارتباط ناگسستنی بین این پدیده‌ها را پدیدار ساخت. برجسته‌ترین این واقعیتها مغناطیس اشیای آهنی و وارونی عقربه قطب نما بر اثر آذرخش بودند.
• آراگو (D. F. Arago) ، فیزیکدان فرانسوی در کتاب خود به نام "تندر و آذرخش" ، شرح می‌دهد که چگونه در ژوئیه سال 1681، در کشتی راین (reine) واقع در دریای آزاد حدود صدها مایل از ساحل بر اثر آذرخش دکلها ، بادبانها و غیره بطور جدی صدمه دیدند. وقتی که شب فرا رسید، از روی وضع ستارگان دریافت که از سه قطب نمای در دسترس دو تا بجای شمال به سمت جنوب ایستاده بودند، در حالی که یکی از آنها به سمت شمال بود، آراگو همچنین شرح می‌دهد که هرگاه آذرخش به خانه بخورد، کارد ، چنگال و سایر اشیای آهنی را به شدت آهنربا می‌کند.
• در آغاز قرن هجدهم ثابت شد که آذرخش در واقع جریان الکتریکی شدیدی است که از هوا می‌گذرد. بنابراین به این نتیجه می‌رسیم که جریان الکتریکی خواص مغناطیسی دارد، اما این خواص جریان فقط در سال 1820 توسط اورستد (H. Oersted) فیزیکدان دانمارکی با آزمایش مشاهده و بررسی شد. همانطوری که نیروهای مؤثر بر بارهای الکتریکی نیروهای الکتریکی نام دارد، نیروهای مؤثر بر آهنرباهای طبیعی یا مصنوعی را نیروهای مغناطیسی می‌گویند.

منشأ میدان مغناطیسی

اگر در فضا نیروهای الکتریکی حاکم باشد و بر ذرات باردار نیروی الکتریکی وارد کند، می‌گوییم در این فضا میدان الکتریکی وجود دارد. از این رو آزمایش نشان می‌دهد که در فضای اطراف جریان الکتریکی ، نیروهای مغناطیسی ظاهر می‌شود، یعنی میدان مغناطیسی بوجود می‌آید.

اولین سوال اورستد

آیا ماده سیم روی میدان مغناطیسی بوجود آمده از جریان اثر دارد یا نه؟ اورستد دریافت که سیمهای اتصال را می‌توان از چند سیم یا نوار باریک مختلف درست کرد و جنس فلز در نتیجه اثر نمی‌گذارد (احتمالا اگر بزرگ باشد اثر می‌گذارد). چون فلزات مختلف ، مقاومتهای الکتریکی متفاوتی دارند، اگر به باتری وصل شود، می توانند جریانهای متفاوت داشته باشند و در نتیجه اثر مغناطیسی این جریانها متفاوت خواهد بود.
اما باید بخاطر داشت که آزمایش اورستد پیش از وضع قانون اهم و دستیابی به مفهوم بستگی مقاومت رساناها به جنس ماده تشکیل دهنده آنها انجام گرفته است. اگر آزمایش اورستد با سیمهای پلاتین ، طلا ، نقره ، برنج ، و آهن یا نوارهای روی و قلع یا جیوه انجام گیرد، همین نتیجه اخیر بدست می‌آید. اورستد آزمایشاتش را با فلز ، یعنی رساناهایی با رسانش الکترونی ، انجام داد.

اثر مغناطیسی جریان الکترولیتی

اگر در آزمایش اورستد فلز رسانا را با لوله دارای الکترولیت یا لوله‌ای که داخل آن تخلیه الکتریکی صورت می‌گیرد، استفاده شود. هر چند در این حالتها جریان الکتریکی از حرکت یونهای مثبت و منفی ناشی می‌شوند، ولی اثر آنها روی عقربه مغناطیسی با اثر رسانای فلزی یکسان است. بدون توجه به رسانای حامل جریان ، در فضای اطراف آن میدان مغناطیسی بوجود می‌آید. از اینرو می‌توان گفت که در اطراف هر جریانی میدان مغناطیسی ظاهر می‌شود. این خاصیت اصلی جریان الکتریکی در اثرهای حرارتی و شیمیایی جریان الکتریکی نقش بازی می‌کند.

اثر مغناطیسی جریان و خواص الکتریکی رسانا

ایجاد میدان مغناطیسی معمولترین خاصیت از سه خاصیت جریان الکتریکی است. جریان الکتریکی فقط در یک نوع رسانا (الکترولیتها) اثر شیمیایی بوجود می‌آورد، نه در دیگران (فلزات). مقدار جریان آزاد شده توسط جریان ، بسته به مقاومت رسانا ، می‌تواند بیشتر یا کمتر باشد. در ابر رساناها ممکن است همراه جریان ، گرما آزاد می شود. از طرفی دیگر میدان مغناطیسی با جریان الکتریکی پیوندی جدایی ناپذیر دارد. این میدان به خواص مشخصی از رسانا بستگی ندارد و فقط شدت و جهت جریان آن را تعیین می‌کند. بیشترین کاربردهای صنعتی الکتریسیته نیز بوجود میدان مغناطیسی جریان وابسته می‌باشند.

الکترومغناطیس (Electromagnetism)

مبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در 600 سال قبل از میلاد بر می‌گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده‌های کاغذ را می‌رباید. از طرف دیگر مبدأ علم مغناطیس به مشاهده این واقعیت برمی‌گردد که بعضی از سنگها (یعنی سنگهای ماگنتیت) بطور طبیعی آهن را جذب می‌کند. این دو علم تا سال 1199 - 1820 به موازات هم تکامل می‌یافتند.
در سال 1199-1820 هانس کریستان اورستد (1777 - 1851) مشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می‌تواند عقربه قطب نمای مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهشگران که مهمترین آنان مایکل فاراده بود تکامل بیشتری یافت.
جیمز کلرک ماکسول قوانین الکترومغناطیس را به شکلی که امروزه می‌شناسیم ، در آورد. این قوانین که معادلات ماکسول نامیده می‌شوند، همان نقشی را در الکترومغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش در مکانیک دارا هستند.

اثرات میدان مغناطیسی

فضای اطراف آهنربا یا رسانای کامل جریان در حالت ویژه‌ای است که به اصطلاح "میدان مغناطیسی" نسبت می‌دهیم. این حالت مبین این نظر است که نیروهای مکانیکی وارد بر سایر آهنرباها یا رساناهای حامل جریان در این فضا ظاهر می‌شوند. البته این کنشها تنها اثر وجودی میدان مغناطیسی نیستند. تعداد پدیده‌های فیزیکی دیگری را نیز می‌توان مشخص کرد که در آنها اثر میدان مغناطیسی کاملا مشهود است. مثلا ، میدان مغناطیسی مقاومت فلزات مختلف را تغییر می‌دهد، اندازه بعضی از اجسام در میدان مغناطیسی تغییر می‌کند و نظایر آن.

اثر بارز میدان مغناطیسی

میدان مغناطیسی قویترین اثر را در مقاومت ویژه الکتریکی بیسموت می‌گذارد که به ساخت "میدان سنج" بیسموت منجر شده است. اجسامی که از موادی با قابلیت آهنربا شدن شدید ساخته شده‌اند (آهن ، نیکل و کبالت) بر اثر میدان مغناطیسی ابعادشان تغییر می‌کند. این پدیده که به مغناطو تنگش معروف است، کاربردهای مهمی دارد. برای برانگیختن ارتعاشات بسیار سریع میله‌های کوچک آهنی بکار می‌رود که موجهای صوتی خیلی کوتاه (موجهای فراصوت) ایجاد می‌کنند.

میدانهای مغناطیسی غیر یکنواخت

وقتی که اثر میدان مغناطیسی در نقاط مختلف ، متفاوت باشد میدان را غیر یکنواخت می‌نامند. هر گونه اثر میدان مغناطیسی را می‌توان برای اندازه گیری کمی آن بکار برد. در عمل معلوم می‌شود که مناسبتر است میدانها را با نیروهای مکانیکی وارد از آن بر آهنرباها در رساناهای حامل جریان مشخص کنیم. چون میدان مغناطیسی بر عقربه مغناطیسی یا حلقه جریان اثر سمت دهی دارد و می‌کوشد که عقربه یا عمود بر سطح حلقه ، جهت خاصی بدهد. این جهت به عنوان جهت میدان مغناطیسی انتخاب می‌شود. در مورد میدان مغناطیسی زمین این جهت از شمال به جنوب است.

القای مغناطیسی

با تشابه میدان الکتریکی که با کمیت برداری E به نام شدت میدان الکتریکی مشخص می‌شود، میدان مغناطیسی با کمیت برداری B مشخص می‌گردد که به دلایل تاریخی القای مغناطیسی نام گرفته است. البته درست‌تر این بود که در مقایسه با E این کمیت ، شدت میدان مغناطیسی نامیده می‌شد. اگر القای مغناطیسی ، میدانی در همه نقاط بزرگی و جهت یکسان داشته باشد ، میدان مغناطیسی یکنواخت نامیده می شود.

گشتاور مغناطیسی

اگر رساناهای حامل جریان بسته حلقه‌های تخت به اضلاع و اشکال گوناگون در میدان مغناطیسی یکنواخت قرار گیرند و گشتاور نیروی ماکزیمم Mmax وارد بر آنها را اندازه گیری کنیم، معلوم می‌شود که این گشتاور نیرو متناسب است با:
• جریان I داخل حلقه
• با سطوح محصور شده توسط حلقه S
• برای حلقه‌هایی با سطح S ، گشتاور ماکزیمم Mmax به شکل حلقه بستگی ندارد. یعنی برای حلقه‌های دایره‌ای ، مستطیلی ، مثلثی و حلقه‌هایی با شکل نا منظم یکسان است. بنایراین معلوم می‌شود ماکزیمم گشتاور نیرو با کمیت زیر متناسب است. Pm = IS که این کمیت به گشتاور مغناطیسی حلقه ، معروف است. وابستگی ذکر شده امکان می‌دهد تا بزرگی بردار میدان مغناطیسی B را با گشتاور نیروی ماکزیمم Mmax وارد بر حلقه‌ای با گشتاور مغناطیسی Pm مساوی واحد مشخص کنیم. در نتیجه می‌توان نوشت:
B = Mmax/pm که در آن Mmax گشتاور ماکزیممی است که در میدان معینی در حلقه جریان با گشتاور مغناطیسی pm وارد می‌شود. اگر میدان غیر یکنواخت باشد، مقدار عددی B در یک نقطه معین را با قرار دادن حلقه‌ای که اندازه‌اش در مقایسه با فواصل مخصوص تغییر میدان کوچک باشد و تعیین گشتاور Mmax وارد بر این حلقه منطبق است.
از دو جهت ممکن برای عمود ، جهتی که با جهت جریان در حلقه مطابق قاعده پیچ راستگرد (قاعده دست راست) منطبق است، اختیار می‌شود. چرخش پیچ راستگرد در جهت جریان در حلقه باعث جابجایی پیچ در جهت عمود می‌شود. عمودی که به این ترتیب انتخاب می‌شود به عنوان جهت مثبت اختیار می‌شود. جهت بردار گشتاور مغناطیسی pm منطبق بر جهت مثبت عمود فرض می‌شود. بنابراین جهت القای مغناطیسی B را می‌توانیم جهتی در نظر بگیریم که بر اثر این میدان عمود مثبت بر حلقه جریان قرار گیرد، یعنی جهتی که بردار Pm در ان جهت قرار گرفته است.

یکای القا مغناطیسی

یکای القای مغناطیسی به احترام تسلا (N. Tesla) دانشمند صربی تسلا (T) است. تسلا القای مغناطیسی میدان یکنواختی است که در آن بر حلقه جریان تختی که گشتاور مغناطیسی 1Am2 دارد گشتاور نیروی ماکزیممی برابر N ، M1 وارد می‌شود.

تعیین قطبهای آهنربا

یونانیان باستان بیش از 2500 سال پیش با پدیده آهنربایی آشنا بودند. تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم یونان یاد می‌شود. ماده کانی مگنتیت Fe3O4 آهن را می‌رباید شناخت. همانگونه که می‌دانید ماده‌های دارای این ویژگی را آهنربا می‌نامند. چینیان باستان نیز با ویژگیهای مغناطیسی برخی از سنگهای آهنربا آشنایی داشتند و تکه‌هایی از سنگها را بصورت قطب نمای ساده در دریانوردی بکار می‌بردند.
در آهنربا (به هر شکلی که باشد) دو ناحیه وجود دارد که خاصیت آهنربایی در آن بیش از قسمتهای دیگر است. این ناحیه‌ها را قطبهای آهنربا می‌نامند. می‌دانید که عقربه مغناطیسی همواره در جهت معینی می‌ایستد، به گونه‌ای که یک قطب معین آن تقریبا به طرف شمال و قطب دیگر آن به طرف جنوب قرار می‌گیرد. قطبی را که بسوی شمال تمایل دارد قطب N و قطب جنوب گرا را قطب S می‌نامند.

مغناطیس یا آهنربا

اکسید آهن طبیعی ، کبالت ، نیکل این خاصیت را دارند که براده‌های آهن را به خود جذب می‌کنند، این خاصیت را خاصیت آهنربایی می‌نامند. برای اولین بار سنگ آهن طبیعی از محلی به نام ماگنزیا کشف شده است، به همین دلیل آهنربا را مغناطیس می‌نامند.

قطبهای آهنربا

در هر آهنربا مکانهایی وجود دارد که در آنها اثر نیروی جاذبه مغناطیس بیش از جاهای دیگر است، این مکانها را قطبهای آهنربا می‌گویند. هر گاه یک آهنربای تیغه‌ای را بوسیله نخی آویخته بطور آزاد رها کنیم، در سطح افقی چند نوسان انجام داده در راستای تقریبی شمال و جنوب زمین قرار می‌گیرد. در این وضعیت قطبی از آهنربا که بسوی شمال متوجه است قطب شمال یاب و قطب N ، قطبی که بسوی جنوب متوجه است قطب جنوب یاب یا قطب S نامیده می‌شود. قطبهای همنام به یکدیگر نزدیک شوند، بخوبی می‌توانید نیروی رانش بین قطبهای همنام را احساس کنید.

محور مغناطیسی و نصف النهار مغناطیسی

محور مغناطیسی خطی است که قطبین آهنربای آویخته شده را به یکدیگر متصل می‌کند. نصف النهار مغناطیسی صفحه فرضی قائمی است که از محور مغناطیسی آهنربای آویخته شده که در اثر آهنربایی زمین در راستای تقریبی شمال و جنوب زمین ایستاده است و از مرکز زمین می‌گذرد.

تشخیص قطبهای یک آهنربا

برای آنکه قطبهای یک آهنربا مشخص شود یکی از قطبهای آن را به قطب N آهنربای شناخته شده که آویزان است نزدیک می‌کنیم اگر همدیگر را دفع کردند این دو قطب همنام خواهند بود.

کاربرد تعیین قطبهای آهنربا

القای خاصیت مغناطیسی
وقتی که آهنربا در نزدیکی میخ قرار می‌گیرد. در میخ خاصیت مغناطیسی القاء می‌شود. اگر قطب N آهنربا را نزدیک به سر میخ بیاوریم، خاصیت آهنربا طوری القاء می‌شود که آن سر ، قطب S و سر دورتر قطب N شود. ربایش بین دو قطب غیر همنام (N در آهنربا و S در میخ) سبب ربوده شدن میخ به سمت آهنربا می‌شود. این پدیده را القای خاصیت مغناطیسی می‌نامند. با دور کردن آهنربای اصلی ، خاصیت آهنربایی القاء شده نیز از بین می‌رود. علاوه بر خاصیت آهنربایی که در اثر القاء در یک قطعه آهن ، نیکل یا کبالت ایجاد می‌شود. همواره بصورتی است که قطعه یاد شده جذب آهنربای اصلی می‌شود.

میدان مغناطیسی

در فضای اطراف یک آهنربا نیز خاصیتی وجود دارد که در اثر آن در قطعه‌های آهنی خاصیت آهنربایی القاء شود و بر قطبهای آهنرباهای دیگر نیرویی وارد می‌شود. برای مثال هر گاه یکی از قطبهای آهنربای میله‌ای را به یک عقربه مغناطیسی که در راستای تقریبی شمال و جنوب جغرافیایی بر روی پایه‌ای قرار دارد، نزدیک کنیم می‌بینیم که عقربه مغناطیسی می‌چرخد. در این وضع اگر آهنربا را دور کنیم عقربه دوباره در راستای تقریبی شمال وجنوب محل قرار می‌گیرد. این آزمایش وجود خاصیتی را در محیط اطراف یک آهنربا نشان می‌دهد، خاصیتی را که در اطراف آهنربا ایجاد می‌شود و به موجب آن به عقربه مغناطیسی نیرو وارد می‌شود، میدان مغناطیسی می‌نامند.

جهت میدان مغناطیسی

هنگامی که یک عقربه مغناطیسی را در میدان مغناطیسی یک آهنربا قرار می‌دهیم، عقربه می‌چرخد و در جهت معینی می‌ایستد. اگر آهنربا را در امتداد جدید قرار دهیم. عقربه مغناطیسی نیز خواهد چرخید و در جهت دیگری قرار خواهد گرفت. میدان مغناطیسی در هر نقطه بنا به تعریف هم راستای عقربه مغناطیسی است که در آن نقطه به حال تعادل در آمده باشد و سوی آن از S به N آن است. به این ترتیب می‌توانیم بگوییم: هنگامی که آهنربا در نزدیکی عقربه مغناطیسی قرار می‌گیرد، عقربه می‌چرخد تا در امتداد میدان مغناطیسی آهنربا قرار گیرد و قطب N آن سوی میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد.

لوله های صوتی

امواج ایستاده در لوله ‌های صوتی ته بسته

امواج ایستاده طولی را می ‌توان در لوله ‌هایی كه فقط یك طرفشان باز است نیز تولید نمود.

در تصاویر زیر دو لوله صوتی ته بسته را می ‌بینید. توسط دو دیاپازون صدایی در این لوله ‌ها به ‌وجود آمده است. صوت به ‌وجود آمده در طول لوله تابیده و منتشر می ‌شود. این امواج از انتهای لوله بازتابیده می ‌شوند.

اگر بسامد دیاپازون برابر یكی از بسامد‌های طبیعی لوله صوتی باشد آن گاه صوت تابیده و بازتابیده تداخل نموده و امواج صوتی ایستاده را حاصل می ‌كنند.

 به نواحی گره و شكم در این دو تصویر توجّه كنید.

(الف)

(ب)

 

دقت كنید در هر دو تصویر یك گره در انتهای بسته لوله و یك شكم در قسمت باز لوله وجود دارد. ازآنجا كه فاصله بین گره و شكم متوالی برابر یك چهارم طولِ ‌موج است. بنابراین در شكل (الف) طول لوله صوتی برابر خواهد بود. در شكل (ب) طول لوله صوتی برابر است ظاهراً رابطه ‌ای مشخص و خاص بین طول لوله و طولِ ‌موج امواج ایستاده وجود دارد.

در حالت كلی داریم:

 

و بدین ترتیب می‌توان طولِ ‌موج را به‌ دست آورد:

 

برای مشاهده فیلم روی شكل زیر کلیک کنید.

 

 

اما از قبل می ‌دانیم كه بسامد رابطه ‌ای مشخص با طولِ ‌موج دارد بنابراین بسامد امواج ایستاده طولی در لوله ‌های صوتی ته بسته برابر است با:

در تصویر زیر سه حالت مختلف تشدید را در لوله صوتی ته باز را می ‌بینید.

 

  

در این رابطه بسامد پایه برابر با  است (با قرار دادن  n=1  در رابطه فوق).

دقت كنید سایر بسامد ‌های موج ایستاده در لوله صوتی برابر با ضریب صحیح فردی از این مقدار خواهد بود. یعنی

در مقابل در لوله باز صوتی می ‌توان تمامی بسامد ‌های هماهنگ را برای امواج ایستاده داشت.

در ضمن بسامد پایه لوله صوتی ته بسته نصف بسامد لوله صوتی باز است. به بیان دیگر لوله صوتی ته بسته برای تولید بسامد پایه فقط به نصف طول لوله صوتی باز نیاز دارد.

نكته كلیدی در امواج ایستاده (چه در لوله صوتی و چه در فنر) این است كه انرژی پایسته است انرژی موج ایستاده برابر انرژی تك ‌تك امواجی است كه موج ایستاده را تشكیل می ‌دهند. به بیان دیگر (بر اثر تداخل) امواج، انرژی موج در نواحی شكم بیشترین مقدار و در نواحی گره صفر است.

در تصاویر زیر دو لوله صوتی ته باز را می ‌بینید. توسط دو دیاپازون صدایی در این لوله‌ ها به‌ وجود می ‌آید. صوت به ‌وجود آمده در طول لوله تابیده و منتشر می ‌شود. اگر چه انتهای لوله باز است اما با این حال امواج صوتی از انتهای لوله بازتابیده می ‌شوند.

اگر بسامد دیاپازون برابر یكی از بسامد‌های طبیعی لوله صوتی باشد آن گاه صوت تابیده و بازتابیده تداخل نموده و امواج صوتی ایستاده را حاصل می ‌كنند.

در این حالت صدای لوله صوتی بسیار بلند شنیده می ‌شود. برای تأكید بر طولی بودن ماهیت امواج ایستاده، فنری در كنار لوله ‌های صوتی رسم شده ‌است. (به تصویر زیر توجّه كنید).

 

در این تصویر گره ‌ها و شكم ‌ها به ترتیب با N و A نشان داده شده ‌اند. همچنین در این تصویر سطوح آبی رنگ سه بعدی نشان گر دامنه نوسان ذرّات هوا می ‌باشند. در نواحی كه این شكل پهن است دامنه نوسان ذرّات محیط زیاد می ‌باشد و در نواحی كه باریك شده ‌است دامنه نوسان محیط كم می ‌باشد.

 

یك نكته كلیدی در تصاویر فوق مشاهده می ‌شود.

آیا متوجّه آن شده ‌اید؟ در ابتدا و انتهای لوله صوتی باز گره داریم یا شكم؟

همان طور كه می ‌بینید در ابتدا و انتهای لوله صوتی شكم وجود دارد زیرا ذرّات محیط براحتی می ‌توانند نوسان كنند.

همانند موج ایستاده عرضی، فاصله دو شكم یا دو گره متوالی برابر نصف طولِ ‌موج است. 

به عنوان مثال در شكل زیر طول لوله برابر است.

 

 و در شكل زیر طول لوله برابر یا می ‌باشد.

 

همان طور كه ملاحظه می ‌كنید همواره طول لوله مضرب صحیحی از نصف طولِ ‌موج می ‌باشد یعنی:

 

و یا به‌عبارتی داریم:

 

اما بسامد متناظر این امواج ایستاده را چگونه می ‌تواند محاسبه نمود؟

ازآن جا كه امواج طولی (مستقل از بسامد) با سرعت مشخص و معینی حركت می ‌كنند در نتیجه از رابطه   می ‌توان برای محاسبه بسامد بهره جست.

 در تصویر زیر سه حالت مختلف تشدید را در لوله صوتی ته باز را می ‌بینید.

 

  

در فیلم زیر اثر طول لوله بر بسامد صدای تولیدی را مشاهده می کنید. همان طور که می بینید حتی یک لوله با طول مشخص نیز قادر به تولید بسامدهای مختلف می باشد.

برای مشاهده فیلم روی شكل زیر کلیک کنید.

 

در این جا معادل بسامد پایه امواج ایستاده در لوله‌ های باز است. همچنین وقتی امواج ایستاده‌ا ی در لوله‌ های صوتی باز ایجاد می ‌شود آن گاه به یك معنی پدیده تشدید در لوله ‌های صوتی حاصل شده ‌است كه بسامد آن از رابطه بالا به‌دست می ‌آید.

برای مشاهده فیلم روی شكل زیر کلیک کنید.

دیدکلی

فرض کنید یک لوله صوتی در اختیار داریم. حال اگر در نزدیکی لبه لوله هوا دمیده شود، در این صورت هوای درون لوله به ارتعاش در می‌آید. این ارتعاش شبیه ارتعاش تار مرتعش است. اگر یک انتهای لوله بسته باشد، موج تولید شده در داخل لوله بعد از برخورد به انتهای بسته باز تابیده می‌شود. موج باز تابیده به اندازه 180 درجه با موج تابیده اختلاف فاز خواهد داشت. این نتیجه از آنجا ناشی می‌شود که جابجایی عناصر حجمی کوچک در انتهای بسته باید همواره صفر باشد.

بنابراین انتهای بسته یک گره جابجایی خواهد بود. در صورتی که اگر لوله باز بود، غبار سیال درون لوله (ماده درون لوله به غیر از هوا می‌تواند مواد سیال دیگر نیز باشد) آزادانه در آنجا حرکت می‌کنند. اما ماهیت بازتابش در چنین انتهایی بستگی به گشاد بودن یا باریک بودن لوله در مقایسه با طول موج دارد. اگر قطر لوله نسبت به طول موج کوچک باشد، همان طوریکه در بیشتر سازهای موسیقی دیده می‌شود، موج بازتابیده تقریبا همان فاز موج تابیده را خواهد داشت. پس انتهای باز تقریبا یک شکم جابجایی است.

ویژگیهای صوت حاصل از لوله‌های بسته

گفتیم که در انتهای بسته لوله یک گره ارتعاشی وجود دارد، بنابراین در صوت اصلی یا اولین هماهنگ باید یک گره در طرف بسته و یک شکم در طرف باز لوله ایجاد شود. بنابراین در یک لوله صوتی بسته ، فرکانس صوت از رابطه زیر تبعیت می‌کند.

در رابطه فوق n عدد صحیحی است که کلیه مقادیر از .... n=1 , 2 ,3 را می‌تواند اختیار کند و بیانگر تعداد هماهنگها می‌باشد. به عنوان مثال دn=1 مربوط به هماهنگ اول یا صوت اصلی است. در حالت کلی لوله صوتی چه باز و چه بسته باشد، فرکانس صوت با طول لوله نسبت عکس دارد. بگونه‌ای که هر چه طول لوله کوتاه تر باشد، فرکانس صوت حاصل از آن بیشتر و صدای آن زیرتر خواهد بود، بطوری که اگر طول لوله نصف شود، فرکانس صوت آن دو برابر می‌گردد. همچنین فرکانس صوت اصلی لوله‌های صوتی با سرعت صوت هوای (یا سیال) درون لوله متناسب است. فرق بین لوله‌های صوتی باز و بسته در این است که لوله‌های صوتی باز تمام هماهنگهای اصلی (چه زوج و چه فرد) را می‌توانند تولید کنند، در صورتی که لوله‌های صوتی بسته فقط می‌توانند هماهنگهای فرد را تولید کنند. چرا امواج صوتی  در لوله ی باز منعکس می شوند و تشکیل امواج ایستاده را می دهند ؟ ( چرا در انتهای دو سر لوله شکم تشکیل می شود ؟)
پاسخ : وقتی که موجی در محیط شاره ای به حد فاصل بین آن محیط و محیط دیگری می رسد مقداری از آن بازتابیده شده در محیط اول منتشر می گردد و بقیه از حد فاصل گذشته در محیط دوم به پیشروی خود ادامه می دهد . دلیل این امر اختلاف بین مقاومت های آکوستیکی بین دو محیط است .  وقتی در یک لوله ی باز به قطر 2aموجی تولید می شود ، عنصرهای حجمی مجاور به نوسان واداشته می شوند تا اینکه به انتهای دیگر لوله می رسد . حال این عنصر حجمی انتهای لوله مانند یک پیستون مولکولهای بیرون لوله را به نوسان وا می دارد . این نیرو واضح است که به قطر لوله(2a)  بستگی دارد و همچنین به طول موج یا فرکانس موج بستگی دارد . هر چه طول موج بزرگتر از قطر لوله باشد این نیرو کم می شود و وقتی باشد ، یعنی طول موج خیلی بزرگتر از قطر لوله باشد این نیرو به سمت صفر میل می کند  یعنی موج لوله به بیرون منتقل نمی شود و تماما برمی گردد . اما اگر باشد یعنی در فرکانس های بالا این نیرو خیلی زیاد می شود  و موج تقریبا به طور کامل منتقل شده و بازتاب آن اندک است و موج ایستاده تشکیل نمی شود . در حالت اول فشار در انتهای لوله مینیمم می شود و در ماکزیمم جابه جایی حجمی قرار می گیرد یعنی یک شکم جابجایی و یک گره فشار تشکیل می شود .در حالیکه در ابتدای لوله لزومی ندارد شکم وجود داشته باشد . تنها در حالت رزونانس( تشدید) این اتفاق می افتد که در ابتدای لوله نیز شکم تشکیل می شود

 

سرعت و شتاب

سرعت در علم سینماتیک به مفهوم بزرگی سرعت برداری یک جسم گفته می‌شود. سرعت یک کمیت برداری است و واحد آن در si متر بر ثانیه می باشد. سرعت متوسط یک جسم در یکای زمان، به معنای مقدار جابجایی طی شده در آن مدت توسط جسم است. سرعت لحظه‌ای نیز به صورت حد سرعت در صورتی که بازه زمانی به صفر میل کند، تعریف می‌گردد.

تعریف

سرعت که با نام نمایش می‌یابد، به صورت مشتق مسافت نسبت به زمان تعیین می‌شود:

سرعت، یک اندازه گیری برداری، از مقدار و جهت جابجایی است. مقدار مطلق (scalar) بزرگی سرعت، تندی نامیده می‌شود. سرعت را همچنین می توان بصورت نرخ تغییر جابجایی تعریف نمود.

در هر دو شاخه مکانیک میانگین تندی v یک جسم که در حال پیمودن مسافت d در مدت زمان t می باشد بوسیله فرمول ساده زیر بدست می‏آید.

:v = d/t.

بردار سرعت لحظه‌ای جسمی v که موقعیتش در زمان t بوسیله ( x(t نشان داده شده را می توان بصورت مشتق آن، از رابطه ذیل محاسبه نمود.
:v = dx/dt.

شتاب تغییر سرعت جسم در خلال زمان است. میانگین شتاب a جسمی که طی زمان t سرعتش از v_i به v_f تغییر می کند توسط فرمول ذیل بدست می‌آید.

:a = (v_f - v_i)/t.

بردار شتاب لحظه ای a جسمی که موقعیتش در زمان t بوسیله ( x(t نشان داده شده بصورت ذیل است.

:a = d²x/(dt)²

محاسبه سرعت نهایی v_f جسمی که با سرعت اولیه v_i شروع به حرکت کرده سپس در مدت زمان t به شتاب a می رسد اینگونه است:

:v_f = v_i + a t

متوسط سرعت جسمی با شتاب ثابت برابر (v_f + v_i) است. برای پیدا کردن میزان جابجایی d چنین جسم شتابداری در مدت زمان t این مفهوم را در فرمول اول جایگزین کنید تا رابطه ذیل بدست آید:

:d = t (v_f + v_i)/2

هنگامیکه تنها سرعت اولیه جسم مشخص است فرمول

:d = v_i t + (a t ²)/2

را میتوان مورد استفاده قرار داد.

از ترکیب فرمول های پایه برای میزان جابجایی و سرعت نهایی می توان فرمول جدیدی که مستقل از زمان است را ایجاد نمایند:

:v_f² = v_i² + 2a d

فرمول های بالا هم در مکانیک سنتی و هم در نسبیت خاص معتبر هستند. اختلاف مکانیک سنتی و نسبت خاص در توصیف یک وضعیت مشابه بوسیله ناظران متفاوت است. بخصوص، در مکانیک سنتی تمامی ناظران درباره مقدارt هم عقیده میباشند، همچنین قوانین تغییر وضعیت موقعیتی را ایجاد می نمایند که در آن تمامی ناظران فاقد شتاب، مقدار مشابهی را برای شتاب جسم اعلام می نمایند. اما هیچیک از آنها در نسبیت خاص درست نیستند.

انرژی کنتیک انرژی جنبشی) یک جسم در حال حرکت با جرم آن جسم و مجذور سرعتش متناسب میباشد.

در فیزیک و مکانیک، شتاب عبارت است از نرخ تغییر سرعت در یکای زمان.^[۱] در یک بُعد، شتاب عبارت است از میزان افزایش یا کاهش سرعت یک جسم. از آنجایی که سرعت یک کمیّت برداری است، پس شتاب باید نشان دهندهٔ میزان تغییر بزرگی و جهت سرعت باشد.^[۲][۳] بُعد شتاب LT^-۲ است و در سامانهٔ استاندارد بین المللی یکاها، یکای آن متر بر مجذور ثانیه‌است .

فرمول شتاب متوسط

شتاب متوسطa جسمی که طی زمان t سرعتش از v_i به v_f تغییر می‌کند توسط فرمول زیر بدست می‌آید.

a = (v_f - v_i)/t.

فرمول شتاب لحظه‌ای

بردار شتاب لحظه‌ای a جسمی که موقعیتش در زمان t به‌وسیله (x(t نشان داده شده بصورت ذیل است.

a = d^۲x/(dt)^۲

شتاب مشتق درجه دو از مکان نسبت به زمان است.

این یک نوشتار خُرد پیرامون فیزیک است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید. دید کلی غالبا سرعت حرکت یک جسم متحرک در حین حرکت می‌تواند تغییر کند، اما چون سرعت یک کمیت برداری است، لذا علاوه بر اندازه دارای جهت نیز خواهد بود. بنابراین تغییر سرعت می‌تواند به صورت تغییر در بزرگی ، جهت و یا هر دو باشد. در تمام این موارد تغییر موجب ایجاد شتاب می‌گردد. به عنوان مثال ، در حرکت دایره‌ای یکنواخت ، بزرگی سرعت ثابت است، اما جهت آن همواره تغییر می‌کند و این سبب ایجاد یک شتاب جانب مرکز می‌گردد. حال چنانچه در همین مثال حرکت دایره‌ای بزرگی سرعت نیز علاوه بر جهت آن تغییر بکند، علاوه بر شتاب جانب مرکز یک شتاب مماسی نیز خواهیم داشت که این شتاب مماسی از تغییر بزرگی سرعت ناشی می‌شود. انواع شتاب از آنجا که در تعریف سرعت ، دو نوع سرعت لحظه‌ای و سرعت متوسط عنوان می‌شود، لذا در تعریف شتاب با دو نوع شتاب لحظه‌ای و شتاب متوسط مواجه خواهیم بود. شتاب متوسط در حین حرکت از نقطه A به نقطه B به صورت تغییر (تفاضل سرعت در نقطه A و B ) بر بازه زمانی که این حرکت طول کشیده است، تعریف می‌شود. اما شتاب لحظه‌ای به صورت مشتق زمانی بردار سرعت تعریف می‌شود. به بیان دیگر ، با توجه به تعریف مشتق می‌توان گفت که در تعریف شتاب لحظه‌ای بازه زمانی بین دو نقطه A و B ، همچنین تغییرات سرعت در فاصله بین دو نقطه A و B باید خیلی خیلی کوچک باشد، یعنی به سمت صفر میل کند. یکای شتاب یکا یا ابعاد هر کمیت فیزیکی را می‌توان به صورت ترکیبی از کمیت‌های اصلی مانند جرم ، طول و زمان بیان کرد. یکای سرعت عبارت است از نسبت یکای طول (L) بر یکای زمان (T). بنابراین چون شتاب نیز به صورت نسبت سرعت بر زمان است، یکای آن به صورت زیر خواهد بود: L/T/T = L/T^2=یکای شتاب اهمیت دانستن یکای کمیات مختلف در این است که به این طریق می‌توان درستی یا نادرستی یک معادله را بیان کرد. به بیان دیگر ، در یک معادله فیزیکی باید یکای تمام جملات یکسان باشند. منظور این است که نمی‌توانیم مثلا جمله‌ای را که یکای کل آن سرعت است، با جمله دیگری که یکای کل آن شتاب است، مساوی قرار دهیم. نمادهای ابعادی مربوط به کمیت‌های مختلف را می‌توان مانند کمیت‌های جبری در نظر گرفت و آنها را درست مانند عواملی که در معادلات هستند، ترکیب کرد یا حذف نمود. حرکت با شتاب متغیر گفتیم که شتاب مانند سرعت یک کمیت برداری است، بنابراین در حرکت با شتاب متغیر در حالت سه بعدی هر سه مولفه سرعت تغییر می‌کنند. لذا متناسب با آنها سه مولفه شتاب نیز حاصل می‌شود. مثلا مولفه x شتاب برابر با مشتق زمانی مولفه x سرعت است. به عنوان مثالی از حرکت شتاب‌دار متغیر می‌توان به حرکت اتومبیل در خیابان اشاره کرد. سرعت اتومبیل بعد از روشن شدن آن افزایش می‌یابد تا به یک مقدار بیشینه برسد، حال اگر مانعی مانند یک اتومبیل دیگر در برابر اتومبیل قرار گیرد، راننده مجبور است که سرعت خود را کاهش دهد. بنابراین حالت اول را که سرعت پیوسته افزایش پیدا می‌کرد، می‌توان حرکت تند شونده نامید و در حالت دوم را که سرعت کاهش پیدا می‌کند، حرکت کند شونده می‌نامند. حرکت با شتاب ثابت در بررسی انواع حرکت ، گاه به مواردی برخورد می‌کنیم که آهنگ تغییرات سرعت ثابت است. به عنوان مثال ، در حرکت پرتابی شتاب اعمال شده ، شتاب جاذبه زمین است. این شتاب معمولا ثابت فرض می‌شود، لذا حرکت پرتابی نوعی از حرکت با شتاب ثابت است.

شتاب کوریولیس یا دستگاه چرخان شتابیست که در یک مکانیزم لینک لغزنده در راستای حرکتش به خود می‌گیرد ==عامل ایجادشتاب== نیروباعث تغیرسرعت وایجادشتاب می‌شود

حرکت با سرعت ثابت

حرکت با سرعت ثابت یا اصطلاحا حرکت بدون شتاب،به حرکتی گفته می شود که در آن جسم روی خط راست و بااندازه ی شتاب صفر حرکت می کند.یعنی نرخ تغییرات سرعت آن،صفر است.در این حالت،نمودار سرعت زمان به صورت خطی به موازات محور t خواهد بود(شیب خط برابر اندازه ی شتاب است).

معادله ی سرعت زمان

معادله ی سرعت زمان معادله ای است که متغیر های آن v و t می باشند و همان معادله ی نموداری است که در نمودار سرعت-زمان رسم می شود و بیانگر سرعت لحظه ای جسم در هر لحظه است. فرم کلی معادله سرعت زمان برای حرکت با سرعت ثابت روی خط راست به صورت زیر است: v=at+v₀ که در آن،a برابر شتاب جسم در لحظه ی t ، t زمان و v₀ برابر سرعت اولیه ی جسم است

گرانش

گرانش یا جاذبه، پدیده‌ای است که در آن همهٔ اجسام جرم‌مند یکدیگر را جذب می‌کنند. تأثیر گرانش بر این اجسام، یعنی تأثیر جذب یک جسم جرم‌مند، جسم جرم‌مند دیگر را، به صورت وزن رخ می‌نماید. از آشناترین نمودهای گرانش فرو افتادن سیب از درخت است. پدیدهٔ گرانش معمولاً در مقیاس‌های بزرگ یا خیلی بزرگ هنگامی که جرمِ دست‌کم یکی از اجسام درگیر خیلی زیاد است رخ می‌نماید. بنابراین نمودهای گرانش در حرکت اجسام آسمانی و مسیر سیاره‌ها به گرد خورشید دیده می‌شود.

به‌طور کلاسیک، گرانش یکی از چهارنیروی اصلی طبیعت (سه نیروی دیگر: الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) شمرده می‌شود. از میان این نیروها، گرانش از همه ضعیف‌تر است از این رو در فرایندهای ریز-مقیاس که نیروهای دیگر حضور فعال دارند، اثر گرانش کاملاً قابل چشم‌پوشی‌است. در فیزیک معاصر نظریه نسبیت عام برای توضیح این پدیده بکار می‌رود، اما توضیح کمتر دقیق ولی ساده‌تر آن در قانون جهانی گرانش نیوتون یافت می‌شود. در اکثر فعالیت‌های روزمره، از جمله فرستادن موشک به فضا قانون جاذبه عمومی نیوتن کاملاً کارآمد است. هرجرم ذره‌ای جرم ذره‌ای دیگر را درراستای تقاطع آن‌ها با نیرویی جذب می‌کنداین نیرو با حاصلضرب جرم‌ها متناسب است وبامربع فاصله آن‌ها رابطه عکس دارد. این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است.

برای اندازه‌گیری شتاب ثقل از ابزاری به نام گرانش‌سنج استفاده می‌شود.

نگاهی جدید به منشأ گرانش

گرانش، نیروی مرموزی است که هرچند نظریه نسبیت عام انیشتین، آن‌را به خوبی توصیف می‌کند؛ اما منشا آن کماکان ناشناخته است. آیا می‌توان جهت‌گیری آرایش اطلاعات اجسام مادی را در فضا عامل گرانش دانست؟

اگرچه نیروی جاذبه ابتدا توسط قوانین نیوتن و سپس نسبیت عام انیشتین به خوبی توصیف شد، با این وجود ما هنوز نمی‌دانیم چگونه خواص بنیادین جهان با هم ترکیب می‌شوند و این پدیده را ایجاد می‌کنند. قوانین نیوتن و انیشتن به ما می‌گویند که گرانش چگونه عمل می‌کند اما از منشأ پیدایش آن چیزی بیان نمی‌کنند.

اریک ورلیند از دانشگاه آمستردام هلند، رویکرد جدیدی را برای توصیف نیروی جاذبه پیشنهاد کرده است. این فیزیکدان نظری و از تئوریسین‌های برجسته نظریه ریسمان، استدلال می‌کند که جاذبه گرانشی ممکن است ناشی از جهت آرایش اطّلاعات اجسام مادی در فضا باشد.^[۱]

دیده جاذبهکره زمین و دیگر کرات و سیارات تشکیل دهنده جهان ما همگی دارای نیرویی هستند که اشیاء را به سوی خود جذب می‌کنند این نیرو را «گرانِش» یا «جاذبه» می‌‌نامیم، که نیوتن آن را کشف کرد.
از دیر باز همواره دو مسئله مورد توجه بود:
·    تمایل اجسام به سقوط به طرف زمین هنگام رها شدن.
·    حرکات سیارات،·    از جمله خورشید و ماه که در آن زمان سیاره بشمار می‌·    آمدند.
در گذشته این دو موضوع را جدا از هم میدانستند. یکی از دستاوردهای بزرگ آیزاک نیوتن این بود که نتیجه گرفت: این دو موضوع در واقع امر واحدی هستند و از قوانین یکسانی پیروی می‌کنند.
در سال ۱۶۶۵، پس از تعطیلی مدرسه به خاطر شیوع طاعون، نیوتن، که در آن زمان ۲۳ سال داشت، از کمبریج به لینکلن شایر رفت.او در حدود پنجاه سال بعد نوشت:...در همان سال (۱۶۶۵) این فکر به نظرم آمد که نیروی لازم برای نگه داشتن ماه در مدارش و نیروی گرانش در سطح زمین با تقریب خوبی با هم مشابهند.
ویلیام استوکلی، یکی از دوستان جوان ایزاک نیوتن می‌‌نویسد، وقتی با آیزاک نیوتن زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چای بوده است نیوتن به او گفته که ایده گرانش در یک چنین حایی به ذهنش خطور کرده است.
استوکس می‌‌نویسد: «او در حالی که نشسته و در فکر فرو رفته بود سقوط یک سیب توجهش را جلب می‌کند و به مفهوم گرانش پی می‌‌برد. پس از آن به تدریج خاصیت گرانش را در مورد حرکت زمین و اجسام سماوی به کار می‌‌برد...» اینکه سیب مذکور به سر آیزاک نیوتن خورده است یا خیرمعلوم نیست!
آیزاک نیوتن تا سال 1687 ،یعنی تقریباً تا ۲۲ سال پس از درک مفهوم اساسی گرانش نتایج محاسبات خود را به طور کامل منتشر نکرد. در این سال دستاوردهایش را در کتاب مشهور اصول که از آثار بزرگ اوست منتشر کرد. از دلایلی که باعث می‌‌شد او نتایج خود را انتشار ندهد، می‌توان به دو دلیل اشاره: یکی شعاع زمین، که برای انجام محاسبات لازم بود و آیزاک نیوتن آن را نمی‌دانست و دیگری، آیزاک نیوتن به طور کلی از انتشار نتایج کار خود ابا داشت زیرا مردی کمرو و درونگرا بود واز بحث و جدل نفرت داشت.
راسل در مورد او می‌‌گوید: «اگر او با مخالفت‌هایی که گالیله با آن‌ها مواجه بود ،روبرو می‌‌شد، شاید هرگز حتی یک سطر هم منتشر نمی‌کرد. در واقع، ادموند هالی (که ستاره دنباله دار هالی به نام اوست) باعث شد آیزاک نیوتن کتاب اصول را منتشر کند.
آیزاک نیوتن در کتاب اصول از حد مسائل سیب-زمین فراتر می‌‌رود و قانون گرانش خود را به تمام اجسام تعمیم می‌دهد.
گرانش را می‌توان در سه قلمرو مطالعه کرد:
جاذبه بین دو جسم مانند دو سنگ و یا هر دو شیئ دیگر. اگر جه نیروی بین اجسام به روش‌های دقیق قابل اندازه گیری است ولی بسیار ضعیف تر از آن است که ما با حواس معمولی خود آن را درک کنیم. جاذبه زمین بر ما و اجسام اطراف ما که یک عامل تعیین کننده در زندگی ماست و فقط با اقدامات فوق العاده می‌توانیم از آن رهایی پیدا کنیم. مانند پرتاب فضاپیماهایی که باید از قید جاذبه زمین رها شوند.
در مقیاس کیهانی یعنی در قلمرو منظومه خورشیدی و بر هم کنش سیاره‌ها و ستاره‌ها، گرانش نیروی غالب است.
آیزاک نیوتن توانست حرکت سیارات در منظومه خورشیدی و حرکت در حال سقوط در نزدیکی سطح زمین را با یک مفهوم بیان کند. به این ترتیب مکانیک زمینی و مکانیک سماوی را که قبلا از هم جدا بودند در یک نظریه واحد با هم بیان کند.
قانون گرانش جهانی
نیرویی که دو ذره به جرم‌های m۱ و m۲ و به فاصله r ازهم به یکدیگر وارد می‌کنند،نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند و بزرگی آن برابر است با: F=Gm۱m۲/r^۲
G یک ثابت جهانی است و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. این،قانون گرانش جهانی آیزاک نیوتن است.برای اینکه این قانون را خوب درک کنیم بعضی خصوصیات آن را یادآور میشویم:
اولا:نیروهای گرانش میان دو ذره، زوج نیروهای کنش-واکنش هستند.ذره اول نیرویی به ذره دوم وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره اول «جاذبه)و در امتداد خطی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند.به همین ترتیب ذره دوم نیز نیرویی به ذره اول وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره دوم(جاذبه) و در متداد خط واصل دو ذره است.بزرگی این نیروها مساوی ولی جهت آنها خلاف یکدیگر است.
ثانیا:ثابت جهانی G را نباید با g ،که شتاب ناشی از جاذبه گرانشی زمین روی یک جسم است اشتباه کرد.ثابت G دارای بعد L۳/MT۲ و یک کمیت نرده ایست(عددثابتی است)،در حالی کهg با بعد LT-۲ یک کمیت برداری است، که نه جهانی است و نه ثابت(در نقاط مختلف زمین بسته به فاصله تا مرکز زمین تغییر می‌کند).
با انجام آزمایشات دقیق می‌‌توان مقدار G را بدست آورد.این کار را برای اولین بار لردکاوندیش در سال ۱۷۹۸ انجام داد .در حال حاضر مقدار پذیرفته شده برای G برابر است با
G =۶.۶۷۲۶×۱۰-۱۱
نیروی گرانش بزرگی که زمین به تمام اجسام نزدیک به سطحش وارد می‌کند،ناشی از جرم فوق العاده زیاد آن است.در واقع ،جرم زمین را می‌توان با استفاده از قانون گرانش جهانی آیزاک نیوتن و مقدار محاسبه شده G در آزمایش کاوندیش تعیین کرد.به همین دلیل کاوندیش را نخستین کسی می‌دانند که زمین را وزن کرده است!.جرم زمین راMe و جرم جسمی واقع بر سطح آن را m می‌‌کیریم.داریم:
F =GmMe/Re^۲ & F =mg
mg =GmMe / Re^۲ →Me =g Re^۲/G: بنابراین
که Re شعاع زمین یا همان فاصله دو جسم از یکدیگر است.زیرا جرم زمین را در مرکز آن فرض میکنیم.بنا بر این: M=۹.۸*(۶.۳۷*۱۰۶)۲/۶.۶۷*۱۰-
۱۱=۵.۹۷*۱۰۲۴kg
تن ۲۱ ۱۰ * ۶.۶: یا
مدیا:مثال.ogg
گرانش و لَختی
نیروی گرانش وارد بر هر جسم،همانطورکه در معادلهF=Gm۱m۲/r۲مشخص است با جرم متناسب است.به دلیل وجود این تناسب میان نیروی گرانش وجرم است که ما معمولاً نظریه گرانش را شاخه‌ای از مکانیک میدانیم،در حالی که نظریه مربوط به دیگر نیروها«الکترومغناطیسی،هسته‌ای و..)را جداگانه بررسی میکنیم. یک نتیجه مهم این تناسب آن است که ما می‌توانیم جرم را با اندازه گیری نیروی گرانشی وارد بر آن (وزن آن) تعیین کنیم.برای این کار از یک نیرو سنج استفاده میکنیم،یا نیروی گرانشی وارد بر یک جرم را با نیروی گرانشی وارد بر جرم استاندارد (مثلاً وزنه یک کیلو گرمی)،به کمک ترازو مقایسه میکنیم.به عبارت دیکر برای تعیین جرم جسمی،آن را وزن میکنیم.
اگر بخواهیم جسم ساکنی را روی یک سطح افقی بدون اصطکاک به جلو برانیم ،متوجه میشویم که برای حرکت دادن آن نیرو لازم است زیرا جسم لخت است و میخواهد در حال سکون باقی بماند،یا اگر در حال حرکت است،می کوشد این حالت را حفظ کند.در این حالت گرانش وجود ندارد. در فضا(دور از زمین) نیز همین نیرو برای شتاب دادن به یک جسم لازم است. این جرم است که ایجاب می‌کند که برای تغییر دادن حرکت جسم،نیرو بکار رود.همین جرم است که در دینامیک در رابطهF=ma ظاهر می‌شود. اما وضع دیگری نیز وجود دارد که در آن هم جرم جسم ظاهر می‌شود.به عنوان مثال،برای نگه داشتن جسمی در ارتفاعی بالا تر از سطح زمین،نیرو لازم است.اگر ما جسم را نگه نداریم با حرکت شتابدار به زمین سقوط می‌کند.نیروی لازم برای نگه داشتن جسم در هوا از نظر بزرگی با نیروی جاذبه گرانشی میان جسم و زمین برابر است.در اینجا لختی هیچ نقشی ندارد،بلکه خاصیت جذب شدن اجسام توسط اجسام دیگری چون زمین مهم است.
تغییرات شتاب گرانشی(g)همانطورکه گفتیم g ثابت نیست و از نقطه‌ای به نقطه دیگر زمین ،بسته به فاصله آن نقطه از مرکز زمین تغییر می‌کند(در نقاط نزدیک سطح زمین می‌توان آن را ثابت فرض کرد که شما هم در حل مسائل همین کار را انجام میدهید و آن را ۹.۸ یا ۱۰ متر بر مجذور ثانیه فرض می‌کنید).
اما موضوع دیگری بجز فاصله تا مرکز زمین ،نیز وجود داردکه بر g تأثیر میگذارد،وآن دوران زمین است. اگر جسمی در استوا به یک نیرو سنج آویخته شده باشد،نیروهای وارد بر جسم عبارت‌انداز:کشش رو به بالای نیروسنج،w ،که همان وزن ظاهری جسم است و کشش رو به پایین جاذبه گرانشی زمین که با رابطه F=GmMe/Re۲بیان می‌شود.این جسم در حال تعادل نیست زیرا ضمن دوران با زمین تحت تأثیر شتاب جانب مرکز aR قرار دارد. بنا براین باید نیروی جانب مرکز برایندی به طرف مرکز زمین به جسم وارد شود.در نتیجه F ،نیروی جاذبه گرانشی (وزن واقعی جسم) باید از w،نیروی کشش رو به بالای نیرو سنج (وزن ظاهری جسم)بیشتر باشد.بنابر این: (در استوا)
G.Me.m/Re۲-mg=maR: آنکاه F-w=maR: بنابراین F=ma نیروی برآیند
g=GMe/Re۲-aR: پس
از آنجایی که: aR =Reω^۲ =Re(۲π/T)^۲ =۴π^۲Re/T^۲
که در آن ω سرعت زاویه‌ای دوران زمین ،T دوره تناوب وRe شعاع زمین است. در قطب‌ها از آنجایی که شعاع دوران صفر است بنابراین:۰ = aR است پس داریم:
g=GMe/Re^۲
که همان نتیجه قبلی است.
[ویرایش] میدان گرانش
یک حقیقت اساسی درباره گرانش این است که دو جرم بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند.اگر بخواهیم می‌توانیم این موضوع را به صورت تأثیر«کنش) مستقیم میان دو ذره در نظر بگیریم.این دیدگاه را کنش از راه دور می‌‌نامند.یعنی ذرات از راه دور و بدون اینکه با هم تماس داشته باشند روی هم اثر میگذارند.دیدگاه دیگر استفاده از مفهوم میدان است،که بنا به آن یک ذره جرم دار فضای اطرافش را طوری تغییر می‌دهد که در آن میدان گرانشی ایجاد می‌کند.این میدان بر هر ذره جرم داری که در آن قرار گیرد یک نیروی جاذبه گرانشی وارد می‌کند. بنابراین در تصور ما از نیروهای میان ذرات جرم دار،میدان نقش واسطه ایفا می‌کند.
در مثال جرم - زمین ،اگر جسمی را در مجاورت زمین قرار دهیم ،نیرویی بر آن وارد می‌شود،این نیرو در هر نقطه از فضای اطراف زمین دارای جهت و بزرگی مشخصی است. جهت این نیرو که در راستای شعاع زمین است، به طرف مرکز زمین و بزرگی آن برابر mg .بنابراین در هر نقطه در نزدیکی زمین می‌توان یک بردار g وابسته کرد. بردار g شتابی است که جسم رها شده در هر نقطه بدست می‌‌آورد و آن را شدت میدان گرانش در آن نقطه مینامند. چون g =F/mشدت میدان گرانش در هر نقطه را می‌توان به صورت نیروی گرانشی وارد بر یکای جرم در آن نقطه تعریف کنیم و!زن وجرم وزن جسمی روی زمین ۱۰ آیزاک نیوتن است. اگر این جسم را به فضا برده و بخواهیم به آن شتاب یک متر بر مجذور ثانیه بدهیم،چند آیزاک نیوتن نیرو باید وارد کنیم؟

یک؟ ده؟ صفر؟ در فضا نمی‌توان به جسمی شتاب داد!
وزن هر جسم عبارت است از نیروی جاذبه‌ای که زمین به آن وارد می‌کند. وزن چون از نوع نیروست،کمیتی است برداری. جهت این بردار همان جهت نیروی گرانشی، یعنی به طرف مرکز زمین است. بزرگی وزن بر حسب یکای نیرو یعنی آیزاک نیوتن بیان می‌شود. وقتی جسمی به جرم m آزادانه «در خلا» سقوط می‌کند،شتاب آن برابر شتاب گرانش «g» ونیروی وارد بر آن «w» برابر وزن خودش است. اگر از ««قانون دوم نیوتن)) (F=ma)، برای جسمی که آزادانه سقوط می‌کند استفاده کنیم خواهیم داشت :w=mg. کهw و g بردارهایی هستند که جهتشان متوجه مرکز زمین است.
برای اینکه از سقوط جسمی جلوگیری کنیم باید نیرویی که بزرگی آن برابر بزرگی w و جهت آن به طرف بالاست به آن وارد کنیم، به گونه‌ای که برایند نیروهای وارد بر جسم صفر شود. وقتی جسمی از فنری آویزان است و به حال تعادل قرار دارد، کشش فنر این نیرو را تأمین می‌کند.
گفتیم وزن هر جسم، یعنی نیرویی که زمین به طرف پایین بر جسم وارد می‌کند، یک کمیت برداری است. جرم جسم یک کمیت نرده‌ای است. رابطه میان وزن و جرم به صورت w=mg است.چون g از یک نقطه زمین به نقطه دیگر آن تغییر می‌کند، w یعنی وزن جسمی به جرم m در مکانهای مختلف متفاوت است.بنابر این یک کیلو گرم جرم در محلی که g برابر ۸/۹ متر بر مجذور ثانیه است،۸/۹ آیزاک نیوتن (۸/۹= ۸/۹*۱= w)و درمحلی که g برابر ۷۸/۹ متر بر مجذور ثانیه است،۷۸/۹ آیزاک نیوتن وزن دارد. در نتیجه بر خلاف جرم که خاصیت ذاتی جسم است (و همیشه ثابت)،وزن یک جسم به محل آن نسبت به مرکز زمین بستگی دارد.در نقاط مختلف روی زمین ترازوهای فنری (نیروسنج‌ها)،مقادیر متفاوت و ترازوهای شاهین دار، مقادیر یکسانی را نشان می‌دهند.(زیرا نیروسنج وزن را نشان می‌دهد ولی ترازوی شاهین دار جرم را) در نواحیی از فضا که نیروی گرانش (نیرویی که از طرف زمین بر اجسام وارد می‌شود(همان وزن)) وجود ندارد،وزن یک جسم صفر است،در حالی که اثرهای لختی و در نتیجه جرم جسم نسبت به مقدار آن در روی زمین بدون تغییر می‌‌ماند.در یک سفینه فضایی بلند کردن یک قطعه سربی بزرگ کار ساده‌ای است(w=۰) ولی اگر فضانورد به این قطعه لگد بزند همچنان به پایش ضربه وارد می‌شود (زیرا m مخالف صفر است).
برای شتاب دادن به یک جسم در فضا ،همان اندازه نیرو لازم است که برای شتاب دادن آن در امتداد یک سطح افقی بدون اصطکاک در روی زمین.زیرا جرم جسم همه جا یکسان است. اما برای نگه داشتن یک جسم در سطح زمین، نیروی بسیار بیشتری از نیروی لازم برای نگه داشتن آن در فضا مورد نیاز است. زیرا در فضا وزن صفر است ولی در روی زمین چنین نیست .

تاریخچه
به گفته استوکلی یکی از دوستان نزدیک نیوتن ، اولین بار نیوتن زمانی که زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چایی بوده است، ایده گرانش به ذهنش خطور کرده است. به گفته استوکلی او در حالیکه نسشته و در فکر فرو رفته بود، یک سیب توجهش را جلب کرد و به مفهوم گرانش پی برد.
سیر تحولی و رشد
نیوتن دستاوردهای خود را در خصوص گرانش در سال ١٠٥٧- ١٦٧٨ در کتاب مشهور اصول منتشر کرد، نیوتن در این کتاب از حد مسائل سیب - زمین فراتر رفته و قانون گرانش را در تمام اجسام تعمیم داده است. با توجه به اینکه گرانش در سه قلمرو مطالعه شده: جاذبه گرانش میان دو جسم ، جاذبه زمین و اجسام اطراف ما و در قلمرو منظومه شمسی برهمکنش میان ستاره‌های کهکشانها. اولین اقدامات برای توصیف حرکت منظومه شمسی توسط یونانیها انجام گرفت، بطلمیوس مطرح کرد که هر ستاره بر روی دایره‌ای حرکت می‌کند که مرکز آن به نوبه خود روی دایره دیگری به مرکز زمین در حال حرکت است.

در قرن ١٦ کوپرنیک یک طرح خورشید مرکزی پیشنهاد کرد که در آن خورشید در مرکز منظومه شمسی قرار دارد و زمین حول آن حرکت می‌کند. اما کپلر قوانین مهمی برای حرکت سیارات پیشنهاد کرد، اینکه تمام سیارات در مدارات بیضی شکل حرکت می‌کنند و خورشید در یکی از کانونهای آن قرار دارد، خط واصل هر سیاره به خورشید در زمانهای مساوی مساحتهای مساوی جاروب می‌کند، مجذور دوره دوران هر سیاره حول خورشید با مکعب فاصله توسط آن سیاره از خورشید متناسب است. اما نیوتن توانست قوانین کپلر را از قوانین حرکت و قانون گرانش نتیجه بگیرد و این یک پیروزی بزرگ برای او محسوب می‌شد.


 
    



قانون جهانی گرانش
نیرویی که دو ذره به جرمهای m1 و m2 به فاصله r از یکدیگر بهم وارد می‌کنند نیروی جاذبه‌ا‌ی است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند. و بزرگی آن برابراست با:

F = G m1m2/r2 و G = 6.67X10-11 Nm2/(kg)2



m1 و m2 جرم هر دو جسم ، r فاصله بین مرکز جرم آنها و G ثابت جهانی است و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. نیروی گرانشی میان دو جسم در واقع نیروهای کنش و واکنش‌اند، یعنی جسم اول نیرویی به جسم دوم وارد می‌کند، متعاقب آن جسم دوم نیز نیرویی به جسم اول وارد می‌کند، این در خط واصل بین دو جسم اثر می‌کند. این نیرو در مورد ذرات جرمدار است، یعنی اگر بخواهیم نیروی میان دو جسم بزرگ مانند زمین و ماه را تعیین کنیم باید هر جسم را به صورت مجموعه‌ای از ذرات را در نظر بگیریم و سپس نیروی برهمکنش میان این ذرات را باهم محاسبه کنیم، در این قانون فرض می‌شود که نیروی گرانش میان دو ذره از اجسام دیگر مستطیل است و به خواص فضای اطراف آنها بستگی ندارد.
تعیین ثابت جهانی گرانش
ثابت G توسط ترازوی کاوندیش بدست می‌آید، این ترازو برای بررسی تجربی قانون گرانش جرمهای
m1 = m2 به یک رشته آویخته M1 = M2 حول محور ساکنی دوران می‌کنند. تصویر رشته لامپ توسط آینه متصل به m و m وی خطکش مدرج میافتد و در هتیجه هر گونه دوران m و m قابل اندازه گیری است. در این ترازو جرمها ذره نیستند، بلکه اجسامی بزرگ هستند.

جرم زمین را می‌توان با استفاده از قانون جهانی گرانش نیوتن و مقدار محاسبه شده G از آزمایش کاوندیش تعیین کرد. به همین دلیل کاوندیش را نخستین کسی می‌دانند که زمین را وزن کرده است. جرم زمین از مساوی قرار دادن روابط به نیروی برهمکنش جرم زمین و جرم هر جسم واقع بر سطح آن ، m ، نیروی گرانش وارد بر جسم m بدست آورد.
تفاوت G و g
ثابت G دارای ابعاد L3/MT2 است و یک کمیت نرده‌ای است. g دارای ابعاد L/T2 است و یک کمیت برداری است و نه جهانی است و نه ثابت. هر چه استوا بطرف قطب روی نصف النهار جلو می‌رویم مقدار g افزایش می‌یابد، مثلا اگر رکورد پرش طول یک ورزشکار در برلین که g = 9.8128 m/s2 است برابر 8.09 متر است. رکورد او در ملبورن انگلستان که g = 9.7999 m/s2 است، یک سانتیمتر بیشتر می‌شود.

زمین دارای نیروی جاذبه می باشد که اجسام را به سوی خود می کشد. اگر زمین، دارای نیروی جاذبه نبود، اجزاء زمین بر سطح زمین متماسک نبودند و یکدیکر را نمی گرفتند. اگر نیروی جاذبه زمین نبود، اجسامی که بر روی زمین هستند، سنگینی و وزنی نداشتند و از زمین به فضا می پریدند و همانجا می ماندند و باز نمی گشتند…

. . .

. . .

اگر نیروی جاذبه زمین نبود، آبهای دریاها در جای خود نمی ماندند و به زودی در فضا پخش می شدند. اگر نیروی جاذبه زمین نبود، هوائی که کره زمین را فرا گرفته بر گرد زمین نمی ماند و می رفت و زندگی برای موجودات به واسطه از بین رفتن هوا محال بود. اگر جاذبه زمین نبود، ابرها معلق می ماندند و…

 

و آبهائی که از زمین در اثر تبخیر خورشید بالا رفته بود، باز نمی گشت. اگر جاذبه زمین نبود، بارانی نمی بارید و برفی نبود. نه جوئی در زمین یافت می شد و نه رودی و دریائی در زمین باقی نمی ماند. اگر جاذبه زمین نبود، تجاذبی که میان زمین و خورشید و ستارگان برقرار است، از میان می رفت. این تجاذب میان همه اختران موجود است و بدین جهت آسمانیها و زمین ما هر کدام در جای خود استقرار دارند و هر کدام با یکدیگر بعد معینی دارند. تجاذب میان زمین و خورشید که از میان می رفت، بعدی که میان زمین و خورشید موجود است، به ابعاد دیگری تبدیل می شد. نابودی حیات در زمین قطعی به نظر می رسید. تاثیرات حیاتی ستارگان دیگر، در زمین، نیز معدوم می گردید.

چرا زمین، نیروی جاذبه دارد؟ حقیقت نیروی جاذبه چیست؟ میگویند: هنوز کشف نشده است. عقیده نیوتون، کاشف نیروی جاذبه زمین این است که منشأ جاذبیت زمین، اراده آفریدگار است و بس. و آن نیروئی است معنوی که خودش درک نمی شود ولی از آثارش شناخته می شود. نکته قابل ذکر آنکه دانشوران سرعت جاذبه زمین را هفت میلیون برابر سرعت نور تشخیص داده اند با آنکه سرعت نور در هر ثانیه سیصد هزار کیلومتر می باشد. بشر تکامل یافته، با هزاران وسائل علمی موجود، هنوز به حقیقت جاذبه زمین پی نبرده است. آیا ماده ابتدائی به این حقیقت پی برده است که توانسته خود را دارای جاذبه کند؟! هرگز.رانش، نیروی مرموزی است که هرچند نظریه نسبیت عام اینشتین، آن‌را به خوبی توصیف می‌کند؛ اما منشا آن کماکان ناشناخته است. آیا می‌توان جهت‌گیری آرایش اطلاعات اجسام مادی را در فضا عامل گرانش دانست؟

محمود حاج‌زمان: اگرچه نیروی جاذبه ابتدا توسط قوانین نیوتن و سپس نسبیت عام اینشتین به خوبی توصیف شد، با این وجود ما هنوز نمی‌دانیم چگونه خواص بنیادین جهان با هم ترکیب می‌شوند و این پدیده را ایجاد می‌کنند.

به گزارش نیوساینتیست، اریک ورلیند از دانشگاه آمستردام هلند، رویکرد جدیدی را برای توصیف نیروی جاذبه پیشنهاد کرده است. این فیزیکدان نظری و از تئوریسین‌های برجسته نظریه ریسمان، استدلال می‌کند که جاذبه گرانشی ممکن است ناشی از جهت آرایش اطلاعات اجسام مادی در فضا باشد. وی می‌گوید: «از نظر من به عنوان یک فیزیکدان، این بسیار متقاعد کننده است.»

اولین، دوربردترین و تنهاترین
نخستین بار نیوتن با در نظر گرفتن جاذبه به عنوان نیروی بین اجسام، نشان داد که جاذبه چطور در مقیاس‌های بزرگ عمل می‌کند. سپس اینشتین ایده‌های نیوتن را در نظریه نسبیت عام خود اصلاح کرد. وی نشان داد که توصیف جاذبه به‌وسیله انحنای چارچوب فضا-زمان توسط یک جسم، بهتر انجام می‌شود. همه ما ازآن‌رو به سمت زمین کشیده می‌شویم که جرم سیاره، چارچوب فضا-زمان پیرامون خود را خم کرده است.

اما این پایان ماجرا نیست. اگرچه نیوتن و اینشتین بینش عمیقی را برای درک نیروی جاذبه فراهم کردند، اما قوانین آنها تنها توصیف‌های ریاضی است. این نظریه‌ها تنها نحوه عملکرد جاذبه را تشریح می‌کنند، بدون این‌که بگوید جاذبه از کجا می‌آید. فیزیکدانان نظری تلاش زیادی را برای ایجاد ارتباط بین نیروی جاذبه با دیگر نیروهای بنیادین شناخته شده جهان انجام داده‌اند. مدل استاندارد فیزیک که بهترین چارچوب ما برای توصیف دنیای زیراتمی است، شامل نیروی الکترومغناطیسی و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف است؛ اما نیروی جاذبه را دربر نمی‌گیرد.

بسیاری از فیزیکدانان نسبت به این‌که مدل استاندارد فیزیک بتواند در برگیرنده نیروی جاذبه باشد، تردید دارند. نیروی گرانش را می‌توان بوسیله عملکرد ذرات فرضی گراویتون توصیف کرد، اما تاکنون مدرکی دال بر وجود این ذرات به‌دست نیامده است. ضعف جنبه گرانشی نظریه‌های موجود، از دلایل اصلی ارائه تئوری‌های جدید مانند نظریه ریسمان و گرانش کوانتومی در دهه‌های اخیر بوده است.

آنتروپی، گرانش و هولوگرافی
کارهای ورلیند، رویکرد جدیدی را برای بررسی مساله گرانش پیشنهاد می‌کند. بنابر اعتقاد وی گرانش پدیده‌ای است که از خواص بنیادین فضا و زمان ایجاد می‌شود.

برای درک نگرش پیشنهادی ورلیند، مفهوم سیالیت آب را در نظر بگیرید. مولکول‌های منفرد آب هیچ سیالیتی ندارند، اما مجموعه این مولکول‌ها در کنار یکدیگر خاصیت سیالیت آب را به وجود می‌آورد. به‌طور مشابه، نیروی گرانشی جزو خواص ذاتی مواد نیست. این نیرو یک اثر اضافی فیزیکی است که از اندرکنش جرم، فضا و زمان ایجاد می‌شود. ایده وی درباره نیروی جاذبه به عنوان یک نیروی آنتروپی، بر اصل اول ترمودینامیک استوار است که در حوزه نامتعارفی از توصیف فضا-زمان که هولوگرافی نامیده می‌شود، عمل می‌کند.

هولوگرافی در فیزیک نظری، دارای اصول مشابه برچسب هولوگرام موجود بر روی اسکناس است. در این روش تصاویر سه‌بعدی در یک سطح دوبعدی جا داده شده است. مفهوم هولوگرافی در فیزیک در دهه 1970، توسط استیفن و جاکوب بکنشتین توسعه یافت تا بتواند خواص سیاهچاله‌ها را توصیف کند. کارهای آنها به مفهومی منجر شد که بر اساس آن، یک کره فرضی می‌تواند اطلاعات لازم را درباره جرم داخلش در خود ذخیره کند. در دهه 1990 میلادی / 1370 شمسی، هوفت و لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد پیشنهاد کردند که این چارچوب می‌تواند به تمام جهان تعمیم داده شود. اصل هولوگرافیک پیشنهادی آنها در بسیاری از تئوری‌های بنیادین علم فیزیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ورلیند از این اصل هولوگرافیک استفاده کرد تا دریابد که برای یک جرم کوچک، در فاصله مشخصی از یک جسم بزرگ‌تر مانند یک ستاره یا سیاره چه اتفاقی می‌افتد. وی نشان داد که جابه‌جایی اندک این جسم کوچک به معنای تغییر محتوای اطلاعات یا آنتروپی در سطح هولوگرافیک فرضی بین دو جسم است. این تغییر اطلاعات با تغییرات انرژی سیستم مرتبط است.

ورلیند از اصول آماری برای درنظر گرفتن تمام حرکات ممکن جرم کوچک و تغییرات انرژی مربوط به آن استفاده کرد. وی کشف کرد که از نظر ترمودینامیکی، حرکت جسم کوچک به سمت جسم بزرگ‌تر محتمل‌تر از سایر جابه‌جایی‌ها است. این اثر را می‌توان به صورت یک نیروی خالص که هر دو جسم را به سمت یکدیگر می‌کشد، نگاه کرد. فیزیکدانان این را نیروی آنتروپی می‌نامند؛ زیرا از تغییرات محتوای اطلاعات سرچشمه می‌گیرد.

با ایجاد ارتباط بین محتوای انرژی و رابطه معروف اینشتین برای جرم و انرژی، قانون جاذبه نیوتن مستقیما استخراج می‌شود. این نسخه نسبیتی تنها گام کوچکی به جلو به حساب می‌آید و می‌تواند برای هر دو جسم اعمال شود. ورلیند می‌گوید: «یافتن مجدد قوانین نیوتن می‌تواند یک تطابق خوش‌یمن باشد.»

چرا کسی زودتر به این فکر نیفتاده بود؟
مقاله ورلیند ستایش برخی از فیزیکدانان را به دنبال داشته‌است. رابرت دیجگراف از ریاضی‌فیزیک‌دانان برجسته دنیا در دانشگاه آمستردام، ظرافت مفاهیم کار ورلیند را تحسین می‌کند. وی می‌گوید: «مساله تعجب‌آور این است که هیچ کسی قبلا به این موضوع فکر نکرده است. این ایده بسیار ساده و متقاعد کننده به نظر می رسد.»

اما برخی از فیزیکدانان نظرات مخالفی دارند. برخی اعتقاد دارند که ورلیند در استخراج معادلات خود، به دلیل اینکه از خود جاذبه شروع کرده، دچار استدلال دور شده است. برخی دیگر نیز نگرانی‌هایی را در خصوص ریاضیات ناچیز مورد استفاده ورلیند ابراز کرده‌اند.

استنلی دسر از دانشگاه برندایس ماساچوست، که کارهایش باعث گسترش قلمرو نسبیت شده می‌گوید: «به‌نظر می‌رسد کار ورلیند یک راه امیدبخش است. اما کارهای وی تمام عقاید تعصب‌آمیز ما را درباره نیوتن و هوک تا اینشتین به چالش می‌کشد، چیزی که قبول آن خیلی سخت است.»

ورلیند تاکید می‌کند که مقاله وی تنها گام نخست در این موضوع است. وی می‌گوید: «ایده من هنوز در حد یک نظریه نیست، اما پیشنهادی برای برای یک الگو یا چارچوب جدید است. قسمت سخت کار تازه آغاز شده است.»

نیروی اسطحکاک

اصطکاک از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری، جستجو
اصطکاک نیروی مقاومتی است که در برابر حرکت اجسام به وجود می‌آید. این نیرو همواره در خلاف جهت حرکت ایجاد شده و با حرکت اجسام مخالفت می‌کند. برای ایجاد حرکت در اجسام باید نیرویی بزرگ‌تر از نیروی اصطکاک در جهت حرکت اعمال کرد. اصطکاک به عواملی چون نیروی عمودی، شرایط سطح‌های تماس از نظر زبری و جنس سطح‌های تماس بستگی دارد و در صورتی که تغییرات دما به‌گونه‌ای باشد که موجب تغییر زبری سطح تماس شود، در افزایش یا کاهش اصطکاک موثر است.N نیروی عمودی تکیه‌گاه و μ ضریب اصطکاک است. ضریب اصطکاک می‌تواند بیشتر از ۱ هم باشد ولی اغلب μ ن انواع اصطکاک نیروی اصطکاک ایستایی هرگاه به جسمی که بر یک سطح افقی در حالت سکون است نیروی افقی وارد شود و جسم حرکت نکند و در حال سکون باقی بماند، نشانگر آن است که برآیند نیروهای وارده بر آن صفر است. پس نیرویی به اندازه نیروی وارده، بر جسم وارد می‌شود که نیروی F را خنثی می‌کند. این نیرو، نیروی اصطکاک ایستایی نامیده می‌شود و از برهم‌کنش بین دو سطحی که نسبت به هم ساکن هستند و با هم در تماس‌اند به‌وجود می‌آید. اگر نیروی F را بزرگ‌تر کنیم به‌طوری که جسم در آستانه حرکت قرار گیرد، در این حالت نیروی اصطکاک در آستانه حرکت نامیده می‌شود. نیروی اصطکاک جنبشی با حرکت جسم جامد بر سطح جسم جامدی دیگر، نیرویی موازی سطح تماس به هریک از دو جسم از طرف جسم دیگر، وارد می‌شود که نیروی اصطکاک جنبشی نام دارد. نیروی اصطکاک جنبشی از برهم‌کنش بین دو سطحی که نسبت به هم متحرک می‌باشند و با هم تماس دارند به وجود می‌آید. جهت نیروی اصطکاک جنبشی در خلاف جهت حرکت جسم است. در اکثر اوقات نیروی اصطکاک ایستایی بزرگ‌تر از نیروی اصطکاک جنبشی است. طبق قانون اول نیوتن که قانون اینرسی هم نامیده می‌شود، جسم در حال سکون تمایل دارد در حالت سکون باقی بماند و چنان‌چه حرکت یک‌نواخت دارد به حرکت خود ادامه دهد. زمانی که به جسمی ساکن نیرو وارد می‌شود تا شروع به حرکت کند باید بر نیروی اینرسی و نیروی اصطکاک غلبه کرد. اما زمانی که جسم در حال حرکت یک‌نواخت و بدون شتاب است تنها غلبه بر نیروی اصطکاک وجود دارد، پس به نیروی کمتری نیاز خواهد بود. تقسیم‌بندی دیگری هم وجود دارد: اصطکاکِ خشک هرگاه بین دو جسم ماده سومی مانند روغن، آب و.. وجود نداشته باشد، اصطکاک به‌وجود آمده را اصطکاکِ خشک می‌نامند. اصطکاکِ تر اگر بین دو جسم ماده سومی مانند روغن، آب و... وجود داشته باشد، اصطکاک به‌وجود آمده را اصطکاکِ تر می‌نامند   در همه اين موارد نيروي دست يا نيروي پاي شخص باعث حركت ، جابه جايي، تغيير شكل يا تغيير جهت جسم مي شود. تعاريف: نيرو كشش و رانش است. نيرو عاملي است كه باعث حركت اجسام ساكن مي شود. نيرو عاملي است كه باعث توقف اجسام متحرك مي شود. نيرو عاملي است كه باعث تغيير جهت اجسام مي شود. نيرو عاملي است كه باعث تغيير شكل اجسام مي شود.     اقسام نيرو:   نيروي گرانش     نيروي اصطكاك       نيروي تكيه گاه  نيروي الكتريكي   نيروي مغناطيسي       نيروي گرانش: اين مرد احتمالاً دانشمند معروف نيوتن است. آورده اند كه او روزي در زير درخت سيبي مشغول مطالعه بود. ناگهان سيبي از درخت جدا شد و به سر مبارك نيوتن اصابت كرد. او كه رشته افكارش از هم گسيخته شده بود سوالات زيادي در ذهنش ايجاد شد. چرا اين سيب به سمت پايين سقوط كرد ؟ چرا به طرف بالا نرفت؟ چه عاملي باعث شد كه سيب به سمت زمين كشيده شود؟ و هزاران سوال ديگر. و نيوتن براي يافتن پاسخ سوالهايش مشغول مطالعه شد. نتيجه تحقيقات و مطالعات او به كشف قانون مهمي به نام قانون جاذبه عمومي يا قانون گرانش ختم شد.   اين قانون را در قسمت هاي پاياني اين فصل به طور كامل توضيح مي دهيم.   مداد خود را از روي ميز رها كنيد، چه اتفاقي مي افتد؟ مداد به سمت پايين حركت مي كند و به زمين      مي افتد. آيا مداد خود به خود مي تواند رو به بالا حركت كند؟ خير . براي بلند كردن آن بايد نيرويي رو به بالا وارد كنيم. هر جسمي كه رها شود، به سمت پايين حركت مي كند. اين موضوع، به علت وجود نيروي جاذبه زمين است. به نيروي جاذبه زمين، نيروي گرانش نيز گفته مي شود.   نيروي جاذبه زمين بر همه چيزهايي كه در اطراف آن هستند وارد مي شود. و آنها را به سمت زمين مي كشد . به همين علت است كه اجسام بر روي سطح زمين وزن دارند. وزن (W) = نيروي گرانشي است كه از طرف زمين بر آن جسم وارد مي شود.   نكته: هرچه از سطح زمين دور مي شويم ، نيروي كشش زمين بر روي اجسام كم تر مي شود. و در فضاهاي دور دست اجسام تقريبا در حالت بي وزني قرار مي گيرند.   نيروي تكيه گاه هر جسمي يا روي يك جسم ديگر قرار دارد و يا از جايي آويزان است. به اين جسم و يا نقطه آويز تكيه گاه مي گوييم. چرا خط كش خميده شده است؟ نيروي وزن جسم ها به ميله نيرو وارد مي كند و باعث خميده شدن خط كش مي شود. چرا جسم ها نمي افتد؟ ميله نيرويي در جهت مخالف نيروي وزن به جسم ها وارد مي كند و مانع از افتادن جسم ها مي شود. هر چه نيروي وزن جسم ها بيش تر باشد، نيرويي كه از طرف ميله نيز وارد مي شود، بيش تر است. هر چه تعداد بچه هايي كه سوار قايق مي شوند، بيشتر باشد، فرو رفتن سطح آب نيز بيش تر خواهد بود در نتيجه نيرويي كه رو به بالا به قايق وارد مي شود نيز بيش تر خواهد بود. به نيرويي كه تكيه گاه بر جسمي كه روي آن قرار دارد وارد مي كند، نيروي تكيه گاه (N) مي گوييم. نكته: هر چه وزن جسم بيش تر باشد ، نيروي تكيه گاه نيز بيش تر خواهد بود. نيروي تكيه گاه برابر نيروي وزن جسم و در جهت مخالف آن است. نيروي اصطكاك: 1) شخص نيروي كمي بر جسم وارد مي كند. جسم هيچ حركتي نمي كند.   1) نيروي نسبتا بزرگي بر جسم وارد مي كند. جسم به آرامي شروع به حركت مي كند. 3) شخصي در زميني هموار جسم را هل مي دهد. به محض اينكه دست از هل دادن بر ميدارد. بعد از مدتي جسم مي ايستد. 4) اتومبيلي در مسير افقي در حال حركت است به محض آنكه ترمز گرفته مي شود بعد از مدت كوتاهي مي ايستد. در تمام اين موارد، نيرويي در خلاف جهت حركت، به جسم وارد مي شود. اين نيرو، اصطكاك نام دارد. نيروي اصطكاك را در دو حالت بررسي مي كنيم. 1) جسم بر روي سطح كشيده مي شود ولي ساكن مي ماند. حالت اول: اگر به جسم نيروي كوچكي وارد كنيم ، جسم ساكن مي ماند. نيروي اصطكاك در خلاف جهت به جسم نيرو وارد مي كند و جلوي حركت جسم را مي گيرد.     حالت دوم: اگر مقدار نيرو را كمي افزايش دهيم، نيروي اصطكاك نيز افزايش مي يابد و جلوي حركت جسم را مي گيرد، در اين صورت باز هم جسم ساكن مي ماند. به اين نيروي اصطكاك ، نيروي اصطكاك ايستايي گفته مي شود.   حال اگر به اين جسم نيروي نسبتا بزرگي وارد شود، جسم ديگر ساكن نمي ماند و شروع به حركت مي كند. در اين حالت نوع دوم نيروي اصطكاك را بايد بررسي كنيم. 2) جسم بر روي سطح در حال حركت است. به اين نيروي اصطكاك ، نيروي اصطكاك جنبشي گفته مي شود.   نكته: جهت نيروي اصطكاك همواره در جهت مخالف حركت جسم بر روي سطح است. عوامل موثر بر نيروي اصطكاك: الف- نيروي عمودي تكيه گاه كه مقدار اين نيرو هميشه برابر نيروي وزن است. ب- جنس سطح تماس دو جسم : صاف يا زبر بودن سطح رطوبت 1) هر چه نيروي تكيه گاه(يا نيروي وزن جسم) بيشتر باشد، بايد نيروي بيش تري براي جابه جايي آن به كاربرد يعني نيروي اصطكاك بين دو سطح افزايش مي يابد. 2) هر چه سطح تماس بين دو جسم ناصاف تر باشد، اصطكاك بيش تري بين دو سطح وجود دارد بنابراين براي جابه جايي جسم بايد نيروي بيشتري وارد كرد. 3) رطوبت باعث مي شود دو سطح با يكديگر تماس كمتري داشته باشند، در نتيجه نيروي كمتري براي جابه جايي جسم لازم است.   نيروي اصطكاك در مواردي مفيد و در موارد ديگر مضر است. موارد مفيد:   موارد مضر: 1) در هنگام حركت اتومبيل، بخشي از انرژي مكانيكي اتومبيل صرف غلبه بر اصطكاك مي شود. 2) در هنگام اسكي سواري راههاي كم كردن اصطكاك 1) صاف كردن سطوح (از بين بردن فرورفتگي و برجستگي هاي دو سطح) 2)استفاده از چرخ، غلتك، ساچمه 3) روغن كاري سطوح 4) استفاده از تخت هوا در بعضي از انواع قطارها توده ي فشرده اي از هوا بين قطار و ريل فاصله مي اندازد اين كار باعث    مي شود، اصطكاك بين ريل و قطار كاهش يافته و سرعت قطار افزايش يابد.   5) نوك تيز كردن سطوح: هر چه سطح جسمي كشيده تر باشد، سطح تماس آن با هوا كمتر است. در اتومبيل هاي مسابقه براي كم شدن اصطكاك اتومبيل با هواي اطراف، اتومبيل ها را كشيده تر مي سازند.   نيروي الكتريكي: 1) پسر بچه اي موهاي تميز و خشك خود را شانه مي زند ولي به جاي آنكه موهاي او مرتب شود. موهاي او به دنبال شانه كشيده مي شود و موها نامرتب تر مي شوند. 2) پسر بچه اي شانه را به خرده هاي كاغذ روي ميز نزديك مي كند. خرده هاي كاغذ جذب شانه مي شوند. 3) كودكي يك شانه پلاستيكي را به موهاي خود مالش مي دهد و آن را به باريكه آب نزديك مي كند، باريكه آب جذب شانه مي شوند. چه عاملي باعث اين اتفاقات شده است. 1) نامرتب بودن موهاي پسر بچه   2) خرده هاي كاغذ جذب شده به شانه 3) انحراف باريكه آب   اين پديده به علت وجود نيروي الكتريكي است. وقتي دو جسم بر يكديگر ماليده مي شوند . بارهاي الكتريكي در آنها به وجود مي آيد. بارهاي الكتريكي دو  نوع هستند. 1) بارهاي منفي 2) بارهاي مثبت شما چگونگي تشكيل بارهاي الكتريكي را در سال سوم راهنمايي مي خوانيد. الف: هرگاه دو جسم بارهاي مشابه(+ و+) يا (- و-) به يكديگر نزديك شوند همديگر را مي رانند. ب: هر گاه دو جسم با بارهاي متفاوت (- و+) به يكديگر نزديك شوند يكديگر را مي ربايند.   نيروي مغناطيسي اگر يك آهن ربا را در براده هاي آهن بغلطانيد، براده ها بيش تر به دو سر آن مي چسبند، اين قسمت ها كه خاصيت مغناطيسي قويتري دارند، قطب هاي آهن ربا ناميده مي شود.     نكته: هر آهن ربا دو قطب دارد. 1- قطب شمال ياب(N) 2- قطب جنوب ياب(S) دو قطب هم نام آهن ربا(N,N) يا (S,S) يكديگر را مي رانند. دو قطب نا هم نام آهن ربا(S,N) يكديگر را مي ربايند.   توجه: در بوجود آمدن نيرو همواره دو جسم شركت دارند و هر جسم به جسم ديگر يك نيرو وارد مي كند. قوانين حركت: براي اولين بار توسط نيوتون مورد بررسي قرار گرفت. به همين دليل به قوانين نيوتون در حركت معروف شده و شامل 3 قانون است. قانون سوم نيوتن بيان مي كند: هرگاه جسم اول به جسم دوم نيرويي وارد كند. جسم دوم هم به جسم اول نيرويي وارد ميكند. مساوي نيروي اول اما در خلاف جهت آن. يا به عبارت ديگر در مقابل هر كنشي ، واكنشي وجود دارد مساوي اما در جهت مخالف آن. دو نيروي كنش و واكنش: 1) مساوي ، هم راستا و در دو جهت مخالف هستند. 2) بر هر دو جسم اثر مي كند. 3) همزمان به وجود مي آيند و همزمان از بين مي روند. توجه: اگر بخواهيم چيزي را به سمت شمال حركت دهيم، بايد جهت نيروي ما به سمت شمال باشد. اگر بخواهيم چيزي را به سمت غرب حركت دهيم، بايد جهت نيروي ما به سمت غرب باشد. جهت نيرو را مي توان از روي موارد زير تعيين كنيم. 1) نتيجه ي تاثير نيرو بر جسم. 2) تغييري كه در شكل جسم به وجود مي آيد. 3) تغييري كه در حركت جسم به وجود مي آيد. اندازه گيري نيرو: قبل از آنكه بخواهيم نيرو را اندازه بگيريم، بهتر است با مفهوم جرم كاملاً آشنا شويم. شما در دوره ابتدايي ؛ با مفهوم جرم تا حدودي آشنا شده ايد. ما آن را به طور كامل توضيح مي دهيم. تعريف جرم: جرم مقدار ماده تشكيل دهنده يك جسم است. جرم يك جسم به دو عامل بستگي دارد: 1) تعداد ذره هاي سازنده آن ماده هر چه تعداد ذره هاي سازنده ماده بيش تر باشد، جرم نيز بيش تري است. 2) جرم هر ذره هر چه جرم هر ذره سازنده بيشتر باشد، جرم نيز بيشتر مي شود. وسيله اندازه گيري جرم: ترازو انواع ترازو: 1) ترازوي دو كفه اي معمولي 2) ترازوي دو كفه اي دقيق آزمايشگاهي 3) ترازوي سه اهرمي : در اين نوع ترازو به جاي قراردادن وزنه براي اندازه گيري جرم، از حركت دادن سه وزنه كه روي سه ميله مدرج قرار گرفته اند. استفاده مي شود. 4) ترازوي آشپزخانه 5) باسكول (براي اندازه گيري جرم اجسام بسيار سنگين) 6) ترازوهاي ديجيتال واحد اندازه گيري جرم: 1) كيلو گرم (kg) 2) گرم: (g) براي اندازه گيري جرم هاي كوچك از واحد گرم استفاده مي شود. نكته: هر يك كيلو گرم ، 1000 گرم است. 3) تُن: براي اندازه گيري جرم هاي بسيار بزرگ از واحد تن استفاده مي كنيم.(هر يك تن، 1000كيلو گرم است.) واحد هاي اندازه گيري را به راحتي مي توان به يكديگر تبديل كرد. نكته: اگر بخواهيم كيلو گرم را به گرم تبديل كنيم بايد عدد مورد نظر را در 1000 ضرب كنيم . مثال: 5 كيلو گرم چند گرم است؟ نكته: اگر بخواهيم گرم را به كيلو گرم تبديل كنيم بايد عدد مورد نظر را بر 1000 تقسيم كنيم. مثال:500 گرم چند كيلو گرم است؟ نكته: هر چه جرم جسم بيش تر باشد، آن جسم سنگين تر است يعني نيروي جاذبه زمين بر آن بيش تر است. وزن(W) : نيروي جاذبه اي است كه از طرف زمين بر جسم وارد مي شود. واحد اندازه گيري وزن: نيوتن(N) وسيله اندازه گيري : نيروسنج يك نيوتن مقدار نيرويي است كه از طرف زمين به يك جسم 100 گرمي وارد مي شود.   زمين به هر يك كيلوگرم از جرم جسمي نيرويي معادل10 نيوتن وارد مي كند. در واقع مي توان گفت كه در روي سطح زمين وزن يك جسم(بر حسب نيوتن) از نظر عددي تقريبا ده برابر جرم آن (بر حسب كيلو گرم) است.     تفاوت جرم و وزن   جرم وزن تعريف مقدار ماده تشكيل دهنده يك جسم نيروي جاذبه اي كه از طرف زمين بر جسم وارد مي شود. واحداندازه گيري كيلو گرم نيوتن وسيله اندازه گيري ترازو نيروسنج ويژگي هميشه ثابت است. تغيير مي كند نكته: اگر يك فضاپيما به فضاهاي دور دست سفر كند. ممكن است به جايي برسد كه ديگر تقريباً بر آن هيچ نيروي جاذبه اي واد نشود، يعني در حالت بي وزني قرار بگيرد. اما در چنين حالتي اين فضاپيما همچنان جرم دارد و ذرات سازنده آن پابرجا هستند. جرم يك جسم تا زماني كه ذرات سازنده آن كم يا زياد نشده اند، ثابت مي ماند در حاليكه وقتي جسمي از زمين دور شود وزن آن كم و كمتر مي شود تا جايي كه در فضاهاي دور دست وزن آن تقريبا صفر است يعني در حالت بي وزني قرار دارد.  نيروي جاذبه ماه تقريباً يك ششم كره زمين است. براي به دست آوردن وزن يك جسم در كره ماه بايد جرم آنرا در يا 6/1 ضرب كنيم. مثال : جرم جسمي 6 كيلو گرم است . وزن آن در كره زمين و كره ماه چقدر است. قانون گرانش يا قانون جاذبه عمومي: هر دو جسمي بر يكديگر نيروي جاذبه وارد مي كنند. هر چه جرم جسم بيشتر باشد، نيروي جاذبه بين آنها بيشتر است. هر چه فاصله دو جسم از هم بيش تر شود، نيروي جاذبه آنها كم تر مي شود. به همين دليل است كه با دور شدن فضا پيما از سطح زمين نيروي جاذبه زمين بر روي آنها كاهش مي يابد.   خلاف تصوّر اوّليه نيروي اصطکاک حتي موقعي که جسمي ساکن است مي‌تواند وجود داشته باشد. در مثال زير باربري را ملاحظه کنيد که آماده مي‌شود تا جعبه را روي سطح زمين به سمت جلو بکشد.   الف) جعبه روي سطح افقي قرار دارد ولي باربر آن را نمي کشد. در اين حالت فقط نيروي وزن و نيروي عمودي تکيه گاه به جعبه وارد مي‌شود که به علت سکون جعبه نيروي برايند صفر   0 = FY ∑  مي‌باشد و خبري از نيروي اصطکاک نيست.     ب) باربر به کمک طناب شروع به کشيدن جعبه مي‌کند اما نيروي وارده کم بوده و در نتيجه جعبه حرکتي نمي کند. حال اگر باز قانون اوّل نيوتن را براي جعبه پياده کنيم کماکان دو نيروي وزن و نيروي عمودي تکيه گاه همديگر را خنثي کرده و ليکن در اين حالت حتماً بايستي نيرويي به موازات سطح ولي در خلاف جهت وجود داشته باشد که نيروي جلو برنده باربر را خنثي کند، اين نيرو همان نيروي اصطکاک ايستايي است. اما اين بار ديگر صفر نيست.     ج) باربر براي حرکت جعبه (نيرو) تلاش خود را زياد و زيادتر مي‌کند ولي جعبه شروع به حرکت نکرده، پس در نتيجه اصطکاک ايستايي پابه پاي نيروي جلوبرنده زياد و زيادتر مي‌شود. مي‌بينيم که اين خاصيت نيروي اصطکاک ايستايي دقيقا مشابه نيروي عمودي تکيه گاه مي‌باشد که رابطه مشخصي ندارد.     د) و بالاخره باربر آنقدر نيروي خود را زياد مي‌کند که اصطلاحاً جعبه در آستانه حرکت قرار مي‌گيرد به صورتي که با يک تکان (نيروي) بسيار جزئي جعبه شروع به حرکت مي‌کند به اين نيروي اصطکاک بيشينه يا fsmax مي‌گويند.     نکته: از آنجايي که تا قبل از آستانه حرکت نيرو همواره در حال تغيير است رابطه‌اي براي محاسبه fsmax وجود ندارد و روش يافتن fs استفاده از قانون اوّل نيوتن است. اما آزمايشها نشان مي‌دهد که جسم در آستانه حرکت نيروي اصطکاکي متناسب با مقدار نيروي عمودي تکيه گاه از خود بروز مي‌دهد که مقدار آن از رابطه زير به دست مي‌ايد.  ک نیروی سطحی است که با حرکت جسم مخالفت می کند. نیروی اصطکاکی به طور مستقیم به نیروی عمودی تکیه گاه مرتبط است. دو نوع نیروی اصطکاکی وجود دارد: اصطکاک ایستایی و اصطکاک جنبشی. نیروی اصطکاک ایستایی این نیرو (Fsf) دقیقا خلاف نیرویی است که به جسم روی سطح وارد می شود و تا زمانی حاصلضرب اصطکاک در نیروی عمودی تکیه گاه کوچکتر از نیروی عمودی تکیه گاه باشد این نیرو وجود دارد. نیروی اصطکاک جنبشی   این نیرو مستقل از هر دو نوع نیرو اصطکاک ایستایی و عمودی تکیه گاه است. یعنی در حین حرکت به جسم وارد می شود و مقدار آن از رابطه زیر به دست می آید: که در آن μضریب اصطکاک جنبشی است. در بسیاری از سطوح ضریب اصطکاک جنبشی کوچکتر از ضریب اصطکاک ایستایی می باشد. fs max = µs.N   در اين رابطه µs  ضريب اصطکاک ايستايي نام دارد که بسته به جنس سطح تماس دو جسم مقدار آن براي هر سطحي پس از محاسبه به عنوان يک مقدار ثابت در نظر گرفته مي‌شود با اين حساب مي‌توانيم بگوييم مقدار نيروي اصطکاک تا قبل از شروع حرکت بسته به نيروي وارده مي‌تواند مقادير زير را به خود بگيرد.   0  ≤  fs ≤ fs max = µs.N   در تصوير زير اثر فشار بر سطح در مقدار نيروي اصطکاک به نمايش در آمده است.     همانطور که ملاحظه مي‌کنيد با افزايش فشار نقاط تماسي بين دو جسم افزايش يافته و در نتيجه نيروي مقاومت زياد مي شود. نیروی اصطکاک چیست؟اصطکاک نیرویی است که به سبب چگونگی سطح تماس دوجسم واندازه ی نیرویی که دو جسم را به هم می فشارد ایجاد می شود و با کشیده شدن آن دو روی یگدیگر مخالفت می کند.در دو وضعیت کاملا متناقض نیروی اصطکاک زیاد می شود. الف)وقتی سطح تماس دو جسم زبر باشد.بر جستگی های یکی در فرو رفتگی های دیگری فرو می رودونیروی اصطکاک زیاد می شود.هرچه این نا همواری ها بیشتر باشد .نیروی اصطکاک نیز بیشتر می شود.مثلا دو اجر روی هم مشکل تر کشیده می شوند تا یک شیشه روی یک اجر. ب)وقتی سطح تماس دو جسم خیلی صیقلی باشد ،طوری که مولکول های سطح تماس دو جسم به هم نزدیک شده در فاصله پیوندی(برد کوتاه )قرار گیرند نیروی چسبندگی سطحی عامل ایجاد اصطکاک خواهد بود.مثلا دوشیشه ی تخت روی یکدیگر به سختی کشیده می شوند واگر بین دو شیشه را خیس کنیم و آن دو را به هم فشار دهیم،هوااز بین دو شیشه خارج شده آب جای آن را می گیرد. بین مولکول های آب و شیشه ها پیوند مولکولی ایجاد می شودو شیشه روی یک دیگر بسیار سخت تر کشیده می شوند. ولی یک اجر روی یک شیشه راحت تر کشیده می شود. همچنین اگر نیرویی که دو جسم را به هم می فشارد افزا یش یابد نیروی اصطکاک زیاد می شود. ضریب اصطکاک ایستایی/ضریب اصطکاک جنبشی: می خواهیم این دو عد ثابت را بهتر بشناسیم. به فرض جسمی روی سطح افقی قرار دارد.آن را با نیروی افقی متغیری می کشیم.فرض کنیداین نیروبه هدف ایجاد حرکت یکنواخت از صفر رو به افزایش می گذارد واگر لازم باشد کاهش نیز می یابد.ابتدا که نیرو زیاد می شود جسم حرکت نمی کند دراین حالت نیروی مذکور با نیروی اصطکاک ایستایی که مخالف حرکت است برابر است.بعد از مدتی این نیرو جسم را در آستانه ی حرکت قرار می دهد.یعنی ضربه ای کافی است تا جسم شروع به حرکت نماید.در این وضعیت نیروی مخالف یعنی اصطکاک را نیروی اصطکاک بیشینه می نامیم.داریم: ضریب اصطکاک ایستایی=نیروی اصطکاک بیشینه تقسیم بروزن جسم  حالا اگربه جسم ضربه ای  بزنیم از دید خرد مقیاس بین نا همواری های سطح تماس جسم وزمین فاصله ای میکروسکوپی ایجاد می شود،لذا نیروی اصطکاک کم می شود،نیرو ها نابرابر می شوند وجسم از حال سکون شروع به افزایش سرعت می کند.ولی چون نیروبه هدف ایجاد حرکت یکنواخت  تغییر می کند،،نیروی محرک رو به کاهش می گذارد تا جایی که با نیروی اصطکاک جنبشی برابر شود.یعنی انتظار داریم ضریب اصطکاک جنبشی کمتر از ضریب اصطکاک ایستایی باشد.داریم: ضریب اصطکاک جنبشی=نیروی اصطکاک جنبشی تقسیم بروزن جسم عملا ضریب اصطکاک ایستایی از ضریب اصطکاک جنبشی بیشتر خواهد شد.یروی 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.تئوری آزمایش هرگاه طح یک جسم در حال حرکت با سطح جسم دیگری در تماس باشد، نیروی اصطکاک ایجاد می شود. نیروی اصطکاک همواره سبب کند شدن حرکت می‌گردد. یعنی این نیرو همواره یک نیروی بازدارنده و یا مقاوم است که در خلاف جهت حرکت بر جسم اثر می‌کند. یا اینکه در بیشتر دستگاهها ، سعی بر این است که تا حد ممکن این نیرو را کاهش دهند، اما در واقع اگر نیروی اصطکاک وجود نداشته ، امکان اینکه ما بتوانیم تداوم برداریم، نبود. یعنی هنگام راه رفتن نیروی اصطکاک به کمک ما می‌آید و مانع از سر خوردن و بهم خوردن تعادل می‌شود. بطوری که در هنگام زمستان زمانی که کوچه یخ بسته باشد، ممکن است زمین خورده و شاید دست و پایمان بشکند. پس نیروی اصطکاک چندان هم نیروی مزاحم و بدی نیست.از جمله عواملی که سبب زیاد شدن نیروی اصطکاک می‌شود، کیفیت سطحی است که حرکت بر روی آن انجام می‌گیرد. چنانچه سطح صیقلی باشد، تعداد این نیرو کاهش پیدا می‌کند. عامل دیگر مقدار نیرویی است که بصورت عمودی از طرف جسم بر سطح وارد می‌شود. بطوری که نیروی اصطکاک با نیروی عمودی سطح نسبت مستقیم دارد. در مورد هر سطحی کمیتی به نام ضریب اصطکاک تعریف می‌شود که معمولا این کمیت را با μ نشان می‌دهند. اگر نیروی اصطکاک را با Ff و نیروی عمودی وارد بر سطح از طرف جسم را با F نشان دهیم، همواره رابطه Ff = μF بین این نیروها برقرار است. وسایل لازم یک میز یک عدد قرقره که به صورت مناسب در یکی از لبه های میز نصب شده است. یک تکه نخ یک کفه تعدادی وزنه با اندازه معلوم یک جسم فلزی مکعب مستطیل شکل شرح آزمایش سطح میز را تمیز کرده و مکعب فلزی را بر روی آن قرار دهید. یک سر نخ را به مکعب وصل نموده و سر دیگر آن را بعد از عبور دادن از قرقره‌ای که در لبه میز تعبیه شده است، به حالت آویزان رها کنید. به سر آزاد نخ کفه گفته شده را وصل کنید. به آرامی و کم کم در داخل کفه وزنه‌هایی قرار دهید، تا حدی که اگر ضربه کوچکی به مکعب فلزی وارد کنید، مکعب بر روی سطح میز شروع به لغزش نماید. اگر جرم مکعب فلزی را با M و جرم وزنه موجود در کفه را با m نشان دهیم و شتاب گرانشی موجود در محل g باشد، در این صورت اندازه نیروی عمودی وارد بر سطح که با F نشان دادیم به صورت F = mg خواهد بود. و لذا ضریب اصطکاک μ به صورت μ = mg/MG محاسبه می‌شود. حال بر روی مکعب فلزی یک وزنه با جرم معلوم قرار داده و آزمایش را تکرار کنید در این صورت مقدار نیروی عمودی وارد بر سطح افزایش پیدا می‌کند و چون μ را در مرحله قبل اندازه گرفته‌ایم به راحتی می‌توانیم نیروی اصطکاک را از رابطه Ff = μF محاسبه نماییم. آزمایش را با وزنه‌های مختلف که بر روی مکحعب فلزی قرار می‌دهید، تکرار کنید و تناسب موجود بین نیروی اصطکاک و نیروی عمودی سطح را ملاحظه کنید. حال مکعب را بر روی وجه کوچک خودروی میز قرار داده و آزمایش را تکرار کنید. حال مکعب را بر روی وجه کوچک خودروی میز قرار داده و آزمایش را تکرار کنید. نتایج آزمایش نیروی اصطکاک به سطح موثر تماس و یا تعداد نقاطی از دو سطح که باهم در تماس هستند، بستگی دارد. نیروی اصطکاک به جنس سطح تماس دو جسم بستگی دارد. نیروی اصطکاک یا نیروی عمودی وارد بر سطح از طرف جسم متناسب است.  صطکاک خشک: این اصطکاک شامل دو بخش پتانسیل و جنبشی است. در واقع همان اصطکاک دو جسم در حال سکون و متحرک می باشد. اصطکاک سیال: میان دو سیال متحرک نسبت به یکدیگر که ویسکوزیته مشخص دارند، وجود دارد. اصطکاک روانکار: در جایی که از یک سیال برای روانکاری میان دو جسم جامد استفاده می شود، این نوع اصطکاک وجود دارد. اصطکاک پوستی: به نیروی مقاوم در برابر حرکت یک جسم جامد که از طریق یک سیال کشیده می شود، گفته می شود. اصطکاک داخلی: به نیروی داخلی در برابر حرکت عناصر یک ماده که در حال دفرمه شدن است، اطلاق می شود. هنگامی که دو جسم در سطح تماس با یکدیگر قرار می گیرند انرژی جنبشی میان آن به گرما تبدیل می شود از این خاصیت در قدیم استفاده های مفیدی می شده. مثلا دو قطعه چوب بر اثر مالش گرم شده و آتش به وجود می آورد. نیروی اصطکاک به خودی خود یک نیروی اساسی نیست بلکه ناشی از نیروهای الکترومغناطیسی بین ذرات باردار میان دو جسم در تماس می باشد. پیچیدگی این فعل و انفعلات باعث می شود محاسبه این نیرو با اصول اولیه غیر ممکن شود و با روش های تجربی به محاسبه اصطکاک می پردازند.   محاسبه اصطکاک [ویرایش] ضریب اصطکاک برای محاسبه نیروی اصطکاک، یک ضریب اصطکاک فرض می شود. می دانیم میزان نیرویی که برای شروع به حرکت یک جسم مورد نیاز است بیشتر از نیرویی است که برای ادامه حرکت جسم لازم می باشد. بنابراین دو ضریب اصطکاک برای حرکت میان اجسام تعریف می شود. یکی ضریب اصطکاک ایستایی µs و دیگری ضریب اصطکاک جنبشی µk. ضریب اصطکاک بستگی به جنس سطوح تماس دارد. نیروی عمودی تکیه گاه هنگامی که جسمی روی سطحی قرار داشته باشد نیرویی از طرف سطح به جسم وارد می شود که آن را نیروی عمودی تکیه گاه می گویند. بر اساس قانون دوم نیوتن مجموعه نیروهای وارده به یک جسم ثابت در هر راستا برابر صفر است.  در راستای عمودی اگر غیر از وزن نیروی دیگری به جسم وارد نشود، نیروی عمودی تکیه گاه همان وزن جسم است. F-mg=0                 F=mg   حال اگر نیرویی هم به طور مایل به این جسم وارد شود، در این صورت نیروی عمودی تکیه گاه برابر می شود با : N=FcosƟ +mg در کل برای محاسبه N باید همه نیروها دقیقا در راستای عمود بر جسم تجزیه شوند تا نیروی عمودی تکیه گاه به دست آید. با داشتن N و ضریب اصطکاک مقدار نیروی اصطکاک به راحتی قابل محاسبه است. F=µN   منابع و پیوندها [ویرایش] گرد آوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu http://www.virginia.edu/ep http://www.wikipedia.org   برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است     اصطکاک از دید kelvin.persianblog.ir [ویرایش] مسئله‌های متعددی را دیده‌ایم که در آن‌ها جسمی روی سطحی ساکن است یا بر آن می‌لغزد و آن سطح بر جسم نیرو وارد می‌کند. هرگاه دو جسم توسط تماس مستقیم (لمس کردن) سطح‌های آن‌ها ، با یک‌دیگر بر هم کنش کنند ، این بر هم کنش را برحسب نیروهای تماسی توصیف می‌کنیم. اصطکاک از جنبه‌های زیادی در زندگی روزانه اهمیت دارد. روغن در موتور اتومبیل اصطکاک بین بخش‌های متحرک را کمینه می‌کند ، ولی بدون اصطکاک بین تایرها و جاده نمی‌توانستیم اتومبیل را برانیم یا دور بزنیم. کشش هوا یعنی نیروی اصطکاکی که توسط هوا بر جسمی که در هوا حرکت می‌کند وارد می‌شود ، اقتصاد مصرف سوخت در اتومبیل‌سازی را کاهش می‌دهد ، ولی اساس کار چترنجات است. بدون اصطکاک میخ‌ها بیرون کشیده می‌شدند ، پیچ لامپ‌های چراغ بدون زحمت باز می‌شدند و هاکی روی یخ ناامید کننده بود. ..ادامه     اصطکاک از دید fezik-2.blogfa.com [ویرایش] نيرويي است که در مقابل لغزش نسبي بر روي يک سطح از طرف سطح تماس بر جسم در خلاف جهت حرکت وارد مي شود که بستگي به جنس سطوح تماس صافي و ناصافي سطوح ونيروي عمودي وارد بر جسم از سطح تماس دارد و مستقل از بزرگي سطح تماس است...ادامه

الکتریسیته ساکن

چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جاده‌ای زنجیر کوتاهی که با سطح زمین تماس دارد؟ آیا زدن رعد و برق بین ابرها نیز به علت وجود الکتریسیته ساکن در آنهاست؟ چرا اگر میله فلزی را در دست بگیریم و مالش دهیم بار الکتریکی در آن ظاهر نمی‌شود؟ چگونه می‌توان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیته‌دار می‌شود؟ تاریخچه یوناینان باستان از مشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می‌کند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشته‌های تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می‌باشند.برای مثال سنگ مغناطیس می‌تواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند می‌توانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربه‌های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر نمود و اظهار کرد که بین مواد الکتریکی نیز همانند مواد مغناطیسی نیروهای جاذبه و داففه وجود دارند. سر تحولی و رشد در سال 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید می‌شد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 ـ 1736 ) و شارل دونی ( 1698 ـ 1739 ) تجربه‌های دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکن‌تری که می‌توانستند جرقه‌ها و تکانهای ترسناک الکتریکی تولید کنند.برای مثال یکی از استادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را در یک بطری پر از مایع جمع کرد. مقدار الکتریسیته در بطری لیدن آن قدر زیاد بود که اگر شخصی بطری را در دست می‌گرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری می‌زد تکان شدیدی در بدن خود احساس می‌کرد.در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 ـ 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 منتشر کرد. او معتقد بود که دو نوع الکتریسیته که قبل از وی کشف شده بود اساسا باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی در اثر مالش دارای الکتریسیته می‌شود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی می‌شود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که می‌توانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر می‌سازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمی‌شوند و از بین نیز نمی‌روند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل می‌شوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی می‌کنند، ولی هیچگاه نابود نمی‌شود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده می‌شود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب می‌شود. خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی می‌بریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را می‌ربایند. این واقعیت را نشان می‌دهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکول‌ها اجسام جامد یا مایع به سبب وجود نیروهای جاذبه الکتریکی بین بارهای الکتریکی از نوع مخالف است.نیروهای متعددی که به هنگام تراکم ماده ظاهر می‌شود به علت وجود نیروهای رانشی بین بارهای الکتریکی ممنوع است. حرکت این بارهای الکتریکی ، موجب تولید جریان الکتریسیته و یا به اصطلاح متداول ، جریان برق می‌شود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده می‌کنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش می‌دانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذره‌های گرد و غبار یا خرده‌های کاغذ را جذب می‌کند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق می‌افتد و ذره‌های گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه می‌چسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذره‌ها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات می‌شود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا می‌کنند دارای الکتریسیته ساکن می‌شوند. الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 میلادی توسط اتوفن گریکه که با نام او آشنا هستید بیان شد. او مشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردار شده و سپس از آن رانده می‌شوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمی‌رانند بلکه گاهی هم یکدیگر را می‌ربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را می‌ربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشه‌ای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشه‌ای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید می‌شود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست می‌آید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پاره‌ای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید می‌کند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه‌ای می‌شود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشه‌ای و ضمغی وضع کرد. آزمایش ساده برای تولید الکتریسیته ساکن بنا به روش سنتی و قدیمی ، در آزمایشهای الکتریسیته ساکن برای تولید الکتریسیته مثبت شیشه را با ابریشم و برای تولید الکتریسیته منفی ، ابونیت را با پوست حیوان و مانند پوست گربه مالش می‌دهند. ولی امروزه استات سلولز برای تولید الکتریسیته مثبت و پلیتن برای تولید الکتریسیته منفی مناسبتر تشخیص داده شده است. زیرا رطوبت هوا بر روی آنها کمتر اثر می‌گذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 میلادی آلساندرو داتا که در ایتالیا معلم فیزیک بود. نامهای به پریستلی (کاشف اسپزن) نوشت و در آن نامه شرح داد. که اسبابی به نام الکتروفور اختراع کرده است. الکتروفور را می توان یک نوع ماشین مولد الکتریسیته ساکن نامید. در این دستگاه صفحه نارسانا در اثر مالش با پوست حیوان دارای بار الکترون منفی می‌شود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت می‌شود.سطح پایینتر فلز بوسیله چند نقطه با سطح صفحه نارسانای زیرین تماس دارد. هرگاه سطح بالایی قرص بطور موقت به زمین وصل شود. الکترونها سطح بالایی زمین منتقل می‌شوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت می‌شود. چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جاده‌ای زنجیر کوتاهی که با سطح زمین تماس دارد؟ آیا زدن رعد و برق بین ابرها نیز به علت وجود الکتریسیته ساکن در آنهاست؟ چرا اگر میله فلزی را در دست بگیریم و مالش دهیم بار الکتریکی در آن ظاهر نمی‌شود؟ چگونه می‌توان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیته‌دار می‌شود؟ تاریخچه یوناینان باستان از مشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می‌کند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشته‌های تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می‌باشند.برای مثال سنگ مغناطیس می‌تواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند می‌توانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربه‌های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر نمود و اظهار کرد که بین مواد الکتریکی نیز همانند مواد مغناطیسی نیروهای جاذبه و داففه وجود دارند. سر تحولی و رشد در سال 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید می‌شد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 ـ 1736 ) و شارل دونی ( 1698 ـ 1739 ) تجربه‌های دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکن‌تری که می‌توانستند جرقه‌ها و تکانهای ترسناک الکتریکی تولید کنند.برای مثال یکی از استادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را در یک بطری پر از مایع جمع کرد. مقدار الکتریسیته در بطری لیدن آن قدر زیاد بود که اگر شخصی بطری را در دست می‌گرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری می‌زد تکان شدیدی در بدن خود احساس می‌کرد.در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 ـ 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 منتشر کرد. او معتقد بود که دو نوع الکتریسیته که قبل از وی کشف شده بود اساسا باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی در اثر مالش دارای الکتریسیته می‌شود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی می‌شود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که می‌توانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر می‌سازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمی‌شوند و از بین نیز نمی‌روند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل می‌شوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی می‌کنند، ولی هیچگاه نابود نمی‌شود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده می‌شود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب می‌شود. خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی می‌بریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را می‌ربایند. این واقعیت را نشان می‌دهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکول‌ها اجسام جامد یا مایع به سبب وجود نیروهای جاذبه الکتریکی بین بارهای الکتریکی از نوع مخالف است.نیروهای متعددی که به هنگام تراکم ماده ظاهر می‌شود به علت وجود نیروهای رانشی بین بارهای الکتریکی ممنوع است. حرکت این بارهای الکتریکی ، موجب تولید جریان الکتریسیته و یا به اصطلاح متداول ، جریان برق می‌شود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده می‌کنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش می‌دانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذره‌های گرد و غبار یا خرده‌های کاغذ را جذب می‌کند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق می‌افتد و ذره‌های گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه می‌چسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذره‌ها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات می‌شود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا می‌کنند دارای الکتریسیته ساکن می‌شوند. الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 میلادی توسط اتوفن گریکه که با نام او آشنا هستید بیان شد. او مشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردار شده و سپس از آن رانده می‌شوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمی‌رانند بلکه گاهی هم یکدیگر را می‌ربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را می‌ربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشه‌ای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشه‌ای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید می‌شود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست می‌آید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پاره‌ای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید می‌کند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه‌ای می‌شود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشه‌ای و ضمغی وضع کرد. آزمایش ساده برای تولید الکتریسیته ساکن بنا به روش سنتی و قدیمی ، در آزمایشهای الکتریسیته ساکن برای تولید الکتریسیته مثبت شیشه را با ابریشم و برای تولید الکتریسیته منفی ، ابونیت را با پوست حیوان و مانند پوست گربه مالش می‌دهند. ولی امروزه استات سلولز برای تولید الکتریسیته مثبت و پلیتن برای تولید الکتریسیته منفی مناسبتر تشخیص داده شده است. زیرا رطوبت هوا بر روی آنها کمتر اثر می‌گذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 میلادی آلساندرو داتا که در ایتالیا معلم فیزیک بود. نامهای به پریستلی (کاشف اسپزن) نوشت و در آن نامه شرح داد. که اسبابی به نام الکتروفور اختراع کرده است. الکتروفور را می توان یک نوع ماشین مولد الکتریسیته ساکن نامید. در این دستگاه صفحه نارسانا در اثر مالش با پوست حیوان دارای بار الکترون منفی می‌شود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت می‌شود.سطح پایینتر فلز بوسیله چند نقطه با سطح صفحه نارسانای زیرین تماس دارد. هرگاه سطح بالایی قرص بطور موقت به زمین وصل شود. الکترونها سطح بالایی زمین منتقل می‌شوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت می‌شود. چرا به عقب بدنه تانکرهای نفت جاده‌ای زنجیر کوتاهی که با سطح زمین تماس دارد؟ آیا زدن رعد و برق بین ابرها نیز به علت وجود الکتریسیته ساکن در آنهاست؟ چرا اگر میله فلزی را در دست بگیریم و مالش دهیم بار الکتریکی در آن ظاهر نمی‌شود؟ چگونه می‌توان نشان داد یک میله فلزی هم در اثر مالش الکتریسیته‌دار می‌شود؟ تاریخچه یوناینان باستان از مشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می‌کند. واژه الکتریسیته از کلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است. این واژه اولین بار در نوشته‌های تالس ( 547 ـ 640 ق . م ) بکار رفته است. ویلیام گیلبرت ( 1544 ـ 1603 م )با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرار داد. و نتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می‌باشند.برای مثال سنگ مغناطیس می‌تواند آهن و فقط چند ماده دیگر را جذب کند. در صورتی که کهربا و اجسامی که خاصیت الکتریکی دارند می‌توانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند. وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثر دافعه ندارد. در سال 1646 سرتوماس برادن تجربه‌های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر نمود و اظهار کرد که بین مواد الکتریکی نیز همانند مواد مغناطیسی نیروهای جاذبه و داففه وجود دارند. سر تحولی و رشد در سال 1663 اتونون گریکه ماشینی ساخت که بوسیله آن بار الکتریکی زیادی تولید می‌شد. آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری ( 1670 ـ 1736 ) و شارل دونی ( 1698 ـ 1739 ) تجربه‌های دقیقتری انجام دادند، به خود و نوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجاد الکتریسیته ساکن‌تری که می‌توانستند جرقه‌ها و تکانهای ترسناک الکتریکی تولید کنند.برای مثال یکی از استادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را در یک بطری پر از مایع جمع کرد. مقدار الکتریسیته در بطری لیدن آن قدر زیاد بود که اگر شخصی بطری را در دست می‌گرفت و دست دیگر خود را به میله سر بطری می‌زد تکان شدیدی در بدن خود احساس می‌کرد.در قرن هیجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756 ـ 1790) قرار گرفت، وی پس از آزمایشهای متعدد نتایج کار خود را در سال 1747 منتشر کرد. او معتقد بود که دو نوع الکتریسیته که قبل از وی کشف شده بود اساسا باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی در اثر مالش دارای الکتریسیته می‌شود. یکی از دو جسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت و دیگر دارای الکتریسیته منفی می‌شود. قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که می‌توانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر می‌سازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمی‌شوند و از بین نیز نمی‌روند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل می‌شوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی می‌کنند، ولی هیچگاه نابود نمی‌شود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده می‌شود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب می‌شود. خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی می‌بریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را می‌ربایند. این واقعیت را نشان می‌دهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکول‌ها اجسام جامد یا مایع به سبب وجود نیروهای جاذبه الکتریکی بین بارهای الکتریکی از نوع مخالف است.نیروهای متعددی که به هنگام تراکم ماده ظاهر می‌شود به علت وجود نیروهای رانشی بین بارهای الکتریکی ممنوع است. حرکت این بارهای الکتریکی ، موجب تولید جریان الکتریسیته و یا به اصطلاح متداول ، جریان برق می‌شود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده می‌کنیم. تولید الکتریسیته بوسیله مالش می‌دانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذره‌های گرد و غبار یا خرده‌های کاغذ را جذب می‌کند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق می‌افتد و ذره‌های گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه می‌چسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذره‌ها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات می‌شود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا می‌کنند دارای الکتریسیته ساکن می‌شوند. ه چیز باعث شوک الکتریکی می شود؟
شما مدتی روی فرش راه رفته اید. به دستگیره ی در می رسید و ناگهان.... ویزززززز! و به شما شوک وارد می شود.       یا در زمستان به خانه بر می گردید و کلاه پشمی تان را از سر بر می دارید و... پووووف! همه ی موهایتان در هوا راست می شوند. چه اتفاقی افتاده و چرا اغلب این اتفاق ها در زمستان می افتد؟ پاسخ الکتریسیته ساکن است. برای اینکه بدانیم الکتریسیته ساکن چیست، باید در مورد طبیعت ماده، قدری بیشتر بدانیم. به عبارتی باید به این پرسش پاسخ دهیم که "چیزهای اطراف ما از چه ساخته شده اند؟" همه چیز از اتم ساخته شده است.یک حلقه از طلای خالص را مجسم کنید. آن را در ذهن خود به دو قسمت تقسیم کنید و نیمی از آن را کنار بگذارید. این کار را همین طور ادامه دهید و ادامه دهید. به زودی قطعه بسیار کوچکی خواهید داشت که برای دیدنش نیاز به میکروسکوپ دارید. این قطعه ممکن است بسیار بسیار بسیار کوچک باشد اما هنوز یک قطعه از طلاست. اگر بتوانید عمل تقسیم کردن به ذرات کوچکتر و کوچکتر را ادامه دهید، در نهایت به کوچکترین ذره ممکن از طلا می رسید که "اتم" نام دارد. اگر اتم را به ذره های کوچکتر تقسیم کنید، ذره های حاصل شده دیگر از جنس طلا نخواهند بود.  همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است. دانشمندان تا امروز تنها 115 نوع اتم مختلف کشف کرده اند. هرچه در اطراف ماست از ترکیبات مختلف این اتم ها ساخته شده است. اجزای اتمپس اتم ها از چه چیز ساخته شده اند؟ در مرکز هر اتمی "هسته" قرار دارد. هسته شامل دو نوع ذره ی متفاوت است که "پروتون" و "نوترون" نامیده می شوند. ذرات کوچک دیگری به نام الکترون به دور هسته می چرخند.تعداد الکترون ها، پروتون ها و نوترون های 115 نوع اتمِ شناخته شده با هم متفاوت است و به همین خاطر هر نوع اتم را می توان در میان اتم های دیگر شناسایی کرد.داخل هر اتم را می توان به منظومه شمسی تشبیه کرد. هسته اتم در مرکز قرار دارد، مانند خورشید که در مرکز منظومه شمسی است و الکترون ها مانند سیاره ها به دور مرکز (هسته ی اتم) در گردش هستند. درست مانند منظومه ی شمسی، هسته ی اتم نسبت به الکترون ها بسیار بزرگ است. داخل اتم به طور عمده فضای خالی است و الکترون ها فاصله بسیار زیادی از هسته دارند. (البته توجه کنید که تمام اندازه ها نسبت به ابعاد هسته و اتم سنجیده می شود.)تصویری که از اتم تا به اینجا ساختیم خیلی دقیق نیست، با این حال می توانیم از آن استفاده کنیم تا درباره الکتریسیته ساکن بیشتر بدانیم. بارهای الکتریکیپروتون، نوترون و الکترون با هم تفاوت زیادی دارند و هر کدام خواص و ویژگی های خاص خودشان را دارند. یکی از این ویژگی ها، "بار الکتریکی" است. پروتون ها خاصیتی دارند که ما به آن "بار مثبت" (+) می گوییم و الکترون ها  "بار منفی" (-) دارند. نوترون ها بار الکتریکی ندارند و به اصطلاح خنثی هستند.مقدار بار یک پروتون درست به اندازه ی بار الکترون است و تنها علامت بارها با هم متفاوت است. پس اگر در یک اتم تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر باشد، آن اتم هیچ بار خالصی ندارد و خنثی است. الکترون ها می توانند حرکت کنند.پروتون ها و نوترون ها در هسته ی اتم به هم فشرده اند. معمولاً هسته اتم ثابت است و جابجا نمی شود اما برخی از الکترون های اتم که از هسته دورند می توانند از مدار خودشان خارج شوند. مثلاً می توانند از یک اتم به اتم دیگر بروند. اتمی که الکترون هایش را از دست داده، بار مثبت اش (تعداد پروتون هایش) از بار منفی اش (تعداد الکترون هایش) بیشتر است. پس کل اتم بار مثبت دارد. برعکس اتمی که الکترون به دست آورده، بار منفی اش بیشتر از بار مثبت اش است. این اتم بار منفی دارد. اتمی که بار دارد، (چه بار مثبت و چه بار منفی)، "یون" نامیده می شود.در بعضی از مواد، اتم ها الکترون ها را محکم نگه می دارند و اجازه جدا شدن به آن ها نمی دهند. این مواد "نارسانا" نام دارند. پلاستیک، شیشه، پارچه و هوای خشک، نارسانا های خوبی هستند.برعکس، در بعضی از مواد، اتم ها به الکترون ها اجازه ورود و خروج می دهند. در این مواد الکترون ها مدام در حرکتند. به این مواد "رسانا" می گوییم. اغلب فلزات رساناهای خوبی هستند.چطور می توانیم الکترون ها را از جایی به جایی منتقل کنیم؟ یک راه متداول برای این کار این است که دو جسم را به هم مالش بدهیم. اگر آنها از جنس های متفاوت و هر دو عایق باشند، الکترون ها از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شوند. هر چقدر دو جسم را بیشتر به هم بساییم، بار الکتریکی بیشتری از یکی به دیگری منتقل می شود و در آن تجمع می کند. (دانشمندان معتقدند که مالش و یا اصطکاک نیست که باعث انتقال الکترون ها از جسمی به جسم دیگر می شود. بلکه به سادگی این تماس دو ماده ی متفاوت است که باعث انتقال الکترون می شود. با سائیدن دو ماده، سطح تماس آن ها با هم افزایش پیدا می کند و این کار جابجایی الکترون ها را راحت تر می کند.)الکتریسیته ساکن، مساوی نبودن بارهای مثبت و منفی در یک جسم است. جاذبه بارهای مخالفحالا خواهیم دید که بارهای مثبت و منفی رفتارهای جالبی از خودشان نشان می دهند. آیا تا به حال شنیده اید که "آدم ها با خصوصیات اخلاقی مخالف، همدیگر را جذب می کنند."؟ در مورد یون ها این موضوع حقیقت دارد. دو جسم با بارهای مخالف (یک جسم با بار مثبت و دیگری با بار منفی) همدیگر را جذب می کنند. یعنی به سمت هم کشیده می شوند. برعکس، دو جسم با بارهای همنام (دو جسم با بار مثبت و یا دو جسم با بار منفی) همدیگر را دفع می کنند، یعنی از هم دور می شوند.بار های مخالف همدیگر را جذب می کنند.                                                           بار های مشابه همدیگر را دفع می کنند. یک جسم باردار حتی می تواند اجسام خنثی را هم جذب کند. تا به حال درباره این که چگونه یک بادکنک به دیوار می چسبد، فکر کرده اید؟ اگر بادکنکی را با ساییدن به موهای خود باردار کنید، الکترون اضافه به دست می آورد و بار منفی خواهد داشت. نزدیک کردن بادکنک باردار به یک جسم خنثی (مثل دیوار) باعث حرکت الکترون های آن جسم می شود. اگر جسم خنثی رسانا باشد، الکترون های زیادی به راحتی به سمت دیگر آن حرکت می کنند و تا جای ممکن از بادکنک (که بار منفی دارد) دور می شوند. اما اگر جسم خنثی نارسانا باشد، الکترونها در اتم ها و مولکول ها کمی خود را به سمت دیگر جابجا می کنند و تا جایی که اتم اجازه می دهد، از بادکنک دور می شوند. در هر دو صورت (جسم خنثی رسانا باشد یا نارسانا) بارهای مثبت در مجاورت بادکنک بیشتر از بارهای منفی است. می دانیم که بارهای مخالف همدیگر را جذب می کنند. پس بادکنک باردار به جسم خنثی (مثلاً دیوار) می چسبد. (و تا وقتی که الکترونهای روی بادکنک به دیوار یا هوا منتقل نشده اند و بادکنک هنوز باردار است، به دیوار چسبیده می ماند.) اجسام خنثی و اجسام با بار مثبت هم به همین طریق همدیگر را جذب می کنند. آیا می توانید آن را به همین شیوه توضیح دهید؟و حالا ببینیم که این اطلاعات چه ارتباطی با جرقه بین دست ما و دستگیره در دارد و چطور راست شدن موهای ما را هنگام برداشتن کلاه پشمی توضیح می دهد.پاسخ این است که هنگامی که روی فرش راه می روید، الکترون ها از فرش به بدن شما منتقل می شوند. حالا شما بار الکتریکی اضافه در خود جمع کرده اید. دستگیره در را لمس می کنید و ... ویز! دستگیره در یک رسانا است. الکترون های اضافی بدن شما به راحتی به آن منتقل می شوند و این انتقال الکترون ها باعث ایجاد جرقه بین دست شما و دستگیره در می شود.وقتی کلاه پشمی را از سرتان بر می دارید، کلاه به موهای سرتان مالیده می شود. الکترونها از موهای شما به کلاه منتقل می شود. حالا هر تار موی شما بار مثبت دارد. به یاد بیاورید که اشیاء با بارهای همنام همدیگر را دفع می کنند. بنابراین موها تلاش می کنند تا جای ممکن از هم دور شوند. پس راست می ایستند. در این حالت بیشترین فاصله را از هم پیدا می کنند.ما اکثراً در زمستان با پدیده هایی که به الکتریسیته ی ساکن مربوط می شوند روبرو می شویم. زیرا در تابستان هوا بسیار مرطوب تر از زمستان است. از آن جایی که آب رسانا است، رطوبت موجود در هوا کمک می کند تا اجسام باردار سریع تر بار خود را تخلیه کنند (به هوا منتقل کنند) و در نتیجه بار الکتریکی زیادی در آن ها تجمع نمی کند. سری تریبو الکتریکوقتی دو ماده مختلف را به هم می ساییم، کدام یک بار مثبت پیدا می کند و کدام یک بار منفی؟ دانشمندان با توجه به توانایی مواد در از دست دادن یا به دست آوردن الکترون، آن ها را رده بندی کرده اند. این رده بندی را "سری تریبو الکتریک" می نامند. فهرست کوچکی از مواد در دسترس در زیر آورده شده اند. در شرایط آرمانی اگر دو ماده به هم ساییده شوند، ماده ای که در لیست، در مکان بالاتری قرار دارد، الکترون از دست می دهد و بار مثبت پیدا می کند. می توانید با مواد زیر این موضوع را آزمایش کنید:كتريسيته ساكن چيست؟ شما روي يك قاليچه راه مي رويد ، زنگ در را فشار مي دهيد و … زپ !!! شوكه مي شويد.    يا در هواي سرد ، شما پس از ورود به داخل كلاه خود را بر مي داريد و … لوبينگ !!! تمام موهاي شما سيخ شده اند . چه اتفاقي افتاده است ؟ و چرا اين اتفاق فقط در زمستان رخ مي دهد ؟ پاسخ اينست: الكتريسيته ساكن براي درك الكتريسيته ساكن ، بايد قدري در مورد ماهيت مواد بدانيم . به بيان ديگر مواد پيرامون ما از چه ساخته شده اند ؟ -                     « تمام مواد از اتمها تشكيل شده اند » يك حلقه طلاي خالص را در نظر بگيريد . آنرا دو نيم نموده و يك نيمه را كنار بگذاريد . تقسيم كردن را مرتباً تكرار كنيد . بزودي شما يك قطعه بسيار كوچك خواهيد داشت كه بدون ميكروسكوپ ديده نمي شود . ممكن است كه اين تكه خيلي خيلي كوچك باشد ولي هنوز طلا است . اگر شما بتوانيد به تقسيم كردن ادامه دهيد ، سرانجام به كوچكترين ذره طلا دست خواهيد سافت كه اتم ناميده مي شود . اگر شما تقسيم كردن را ادامه دهيد ، اجزاء به دست آمده طلا نخواهد بود . تمام چيزها در اطراف ما از اتم تشكيل شده است . تاكنون دانشمندان 115 نوع اتم كشف كرده اند . هر چيزي را كه مي بينيد ، از تركيبات متنوع اين اتمها تشكيل شده است .ـ « اجزاء اتم »    پس اتمها از چه چيزهايي تشكيل شده اند ؟ در وسط هر اتم يك « هسته » وجود دارد . هسته اتم داراي دو جزء بسيار ريز به نام هاي « پروتون » و « نوترون » مي باشد . ذرات بسيار ريز دوران كننده بدور هسته « الكترون » ناميده مي شود . 115نوع اتم با يكديگر متفاوتند چون تعداد الكترون ها ، پروتون ها و نوترون هاي آنها متفاوتند . خوب است مدل اتم را بصورت منظومه شمسي تصور كنيم . هسته در مركز اتم قرار دارد ، همانند خورشيد در قلب منظومه شمسي . الكترونها به دور هسته مي چرخند مثل سيارات دوار به دور خورشيد . مانند منظومه شمسي ، هسته بزرگتر از الكترونهاست . اتم تقريباً فضاي خاليست و الكترونها بسيار دور از هسته مي باشند . عليرغم صحت كامل اين مدل ، ما مي توانيم از آن براي درك الكتريسيته ساكن استفاده نمائيم . ( توجه : مدل دقيق نشان مي دهد كه الكترونها داراي حركت 3 بعدي به اشكال گوناگون مي باشند كه اربيتال ناميده مي شود ، كه ممكنست در مباحث بعدي به آن اشاره شود . ) ـ « بارهاي الكتريكي » پروتونها ، نوترونها و الكترونها با يكديگر متفاوتند ، آنها هر يك خصوصيات منحصر به فرد خود را دارند . يكي از اين خصوصيات بار الكتريكي است . پروتونها بار (+) دارند . الكترونها داراي بار منفي مي باشند (ـ) . نوترونها هم كه فاقد بار مي باشند ، خنثي ناميده مي شوند . ميزان بار يك پروتونها برابر ميزان بار الكترونست ، زماني كه تعداد پروتونهاي يك اتم با تعداد نوترونهاي آن برابر باشد ، اتم فاقد بار بوده و خنثي ناميده مي شود . ـ « الكترونها مي توانند حركت كنند » در داخل هسته پروتونها و نوترونها محكم به هم چسبيده اند . در نتيجه هسته نمي تواند تغيير كند . ولي بعضي از الكترونهاي خارجي ضعيف نگه داشته مي شوند . آنها مي توانند از يك اتم به اتم ديگر بروند . اتمي كه الكترونهاي خود را از دست داده است بار مثبت ( پروتون ) بيشتري (نسبت به الكترون ) دارد . اين اتم بار مثبت دارد . اتمي كه الكترون كسب مي كند بار منفي بيشتري نسبت به اجزاء مثبت به دست مي آورد . اين اتم بار منفي دارد . اتم باردار « يون » ناميده مي شود . بعضي مواد الكترونهاي خود را محكم نگه مي دارند . الكترونها نمي توانند به راحتي از ميان آنها عبور نمايند . اين قسم مواد عايق ناميده مي شوند . پلاستيك ، پارچه و هواي خشك عايقهاي خوبي هستند . ساير مواد داراي چند الكترون نه چندان محكم هستند كه به راحتي بين آنها جابجا مي شوند . اين گونه مواد رسانا ناميده مي شوند . اكثر فلزات رساناهاي خوبي هستند . چگونه ما مي توانيم الكترونها را از جايي به جاي ديگر منتقل نمائيم ؟ يك راه بسيار معمول مالش دو جسم به يكديگر است . اگر آنها از دو جنس متفاوت باشند و هر دو عايق باشند ممكنست الكترونها از يكي به ديگري منتقل گردد . مالش بيشتر ، حركت بيشتر الكترونها و در نتيجه ايجاد بار بيشتر . ( دانشمندان معتقدند كه مالش يا اصطكاك سبب حركت الكترونها نمي شود ، بلكه تماس بين دو ماده سبب ايجاد اين حالت مي گردد . مالش تنها سبب افزايش سطح تماس مي شود )       الكتريسيته ساكن نتيجه عدم توازن بين بارهاي مثبت و منفي است . ـ « تأثير متقابل » بارهاي مثبت و منفي به صورت جالبي روي يكديگر اثر مي گذارند . آيا تاكنون نام « تأثير متقابل » به گوشتان خورده است ؟ خب ، اين واقعيت دارد . دو جسم با بارهاي متفاوت يا متضاد ( مثبت و منفي ) يكديگر را جذب مي كنند ، يا به سمت هم كشيده مي شوند ، اجسام با بارهاي مشابه ( هر دو مثبت يا هر دو منفي ) يكديگر را دفع مي نمايند . جذب بارهاي متضاد     دفع بارهاي مشابه جسم باردار ، اجسام خنثي را نيز جذب مي نمايد . فكر كنيد كه چگونه مي توان يك بادكنك را به ديوار بچسبانيد . اگر شما بادكنك را با مالش آن بر روي موهايتان باردار كنيد ، الكترون اضافي را جذب نموده و داراي بار منفي مي شود ، نگه داشتن آن نزديك يك شيء خنثي باعث تحريك بارهاي موجود در آن جسم مي شود . اگر جسم رسانا باشد ، بسياري از الكترونها به سادگي به سمت ديگر مي روند ، و تا حد امكان از بادكنك دور مي شوند . اگر جسم عايق باشد ، الكترونهاي موجود در اتم و مولكول فقط مي توانند به صورت جزئي به سمت ديگر حركت كنند و از بادكنك دور شوند . در هر صورت بارهاي مثبت بيشتري كنار بادكنك منفي وجود دارد . تأثير متقابل . بادكنك مي چسبد . ( حداقل تا زمانيكه الكترونهاي موجود روي بادكنك جدا شوند .) اين فرايند براي اجسام خنثي يا باردار مثبت همانندست .    پس ارتباط همه اين موارد با شوك چيست ؟ يا موهاي پر از الكتريسيته ؟ وقتيكه شما كلاه پشمي تان را بر مي داريد موهاي شما را در خلاف جهت مالش مي دهد . الكترونها از موهاي شما به سمت كلاه مي رود . حالا هر يك از تارهاي موي شما داراي بار مثبت مي باشد . بخاطر داشته باشيد ، اجسام با بارهاي مشابه يكديگر را دفع مي نمايند . بنابراين موها سعي مي كنند تا حر ممكن از يكديگر دور شوند . پس تا حد امكان راست شده و از هم دور مي شوند . چه روز بدي براي موها !    اگر شما روي يك قالي راه برويد ، الكترونها از قاليچه به شما منتقل مي شود . حالا شما الكترون اضافي داريد . زنگ در را لمس كنيد و زپ !!! زنگ در رساناست . الكترونها از شما به زنگ در منتقل مي شوند . شما شوكه مي شويد . ما معمولاً به الكتريسيته ساكن در زمستان توجه مي كنيم وقتيكه هوا بسيار خشك است . در تابستان ، هوا مرطوبتر است . آب موجود در هوا از حركت سريع الكترونها جلوگيري مي كند . بنابراين شما نمي توانيد بار زيادي ايجاد كنيد .   ـ « فعاليت گروهي » فعاليت 1        خميدگيري آب وسايل مورد نياز :      يك قطعه پلاستيك محكم يا شانه پلاستيكي ، يا يك بادكنك                                 سينك ظرفشويي و شير آب   مراحل كار : 1- شير آب را باز كنيد تا آب به قطر         اينچ ار آن خارج شود . 2- شانه را با ماليدن آن روي موهاي خشك بلند يا بلوز پشمي باردار نماييد. 3- شانه را به آرامي نزديك آب ببريد و «خميدگي » آب را مشاهده كنيد . 4- اين فعاليت را مي توان با بادكنك نيز انجام داد .                                                                             الکتریسیته مثبت و منفی پدیده وضع الکتریکی نخستین بار در سال 1672 میلادی توسط اتوفن گریکه که با نام او آشنا هستید بیان شد. او مشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردار شده و سپس از آن رانده می‌شوند. صد و پنجاه سال بعد ، در فرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دو جسم باردار همیشه یکدیگر را نمی‌رانند بلکه گاهی هم یکدیگر را می‌ربایند و به این نتیجه رسید که دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگر را می‌ربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی را الکتریسیته شیشه‌ای و دیگری از الکتریسیته صمغی (رزینی) نامید. الکتریسیته شیشه‌ای از مالیدن شیشه به پارچه ابر پشمی تولید می‌شود و الکتریسیته ضمغی از مالیدن کهربا ، گوگرد ، لاک و ابونیت و بسیاری از مواد دیگر به پشم یا پوست حیوان بدست می‌آید.بعدها معلوم شد که این طرف نامگذاری در پاره‌ای از موارد گمراه کننده است. زیرا مثلا شیشه سنگی زبر و آن در اثر مالش ، الکتریسیته ضمغی تولید می‌کند و ابونیت بسیار صیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه‌ای می‌شود. از اینرو فرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت و منفی را بجای دو نوع شیشه‌ای و ضمغی وضع کرد. آزمایش ساده برای تولید الکتریسیته ساکن بنا به روش سنتی و قدیمی ، در آزمایشهای الکتریسیته ساکن برای تولید الکتریسیته مثبت شیشه را با ابریشم و برای تولید الکتریسیته منفی ، ابونیت را با پوست حیوان و مانند پوست گربه مالش می‌دهند. ولی امروزه استات سلولز برای تولید الکتریسیته مثبت و پلیتن برای تولید الکتریسیته منفی مناسبتر تشخیص داده شده است. زیرا رطوبت هوا بر روی آنها کمتر اثر می‌گذارد. مواد الکتریسیته ساکن الکتروفور:در سال 1775 میلادی آلساندرو داتا که در ایتالیا معلم فیزیک بود. نامهای به پریستلی (کاشف اسپزن) نوشت و در آن نامه شرح داد. که اسبابی به نام الکتروفور اختراع کرده است. الکتروفور را می توان یک نوع ماشین مولد الکتریسیته ساکن نامید. در این دستگاه صفحه نارسانا در اثر مالش با پوست حیوان دارای بار الکترون منفی می‌شود و با قرار دادن صفحه فلزی روی آن ، قسمت بالایی صفحه در اثر القا دارای بار منفی و قسمت پایین صفحه دارای بار مثبت می‌شود.سطح پایینتر فلز بوسیله چند نقطه با سطح صفحه نارسانای زیرین تماس دارد. هرگاه سطح بالایی قرص بطور موقت به زمین وصل شود. الکترونها سطح بالایی زمین منتقل می‌شوند به این ترتیب صفحه فلزی دارای بار مثبت می‌شود. فعاليت 2: الف-  هرگاه جسمي را كه داراي بارالكتريكي است به كلاهك يك الكتروسكوپ بدون بار تماس دهيد، چه اتفاقي مي افتد؟ آيا ورقه طلا از تيغه فلزي دور مي شود؟ چرا؟ علت را توضيح دهيد. ب- مي خواهيم در يك جسم رساناي بدون بار الكتريكي ( يك الكتروسكوپ يا يك كره رسانا) بار الكتريكي القا كنيم. براي انجام اين كار يك تيغه پلاستيكي كه داراي بار الكتريكي منفي است در اختيار شما است. مراحل مختلف كار را شرح دهيد. اگر به جاي تيغه پلاستيكي، تيغه شيشه اي را كه داراي بار مثبت است بكار بريد، نوع بار الكتريكي القا شده چه تغييري مي كند؟ جواب الف:  هر گاه جسمي مثل يك ميله ابونيتي با بار منفي را به كلاهك الكتروسكوپ تماس دهيم، در اثر القاء الكتريكي، بارهاي مثبت جذب ميله شده و در روي كلاهك جمع مي شوند و نيز بارهاي منفي از ميله رانده شده و به روي ورقه طلا و تيغه فلزي مي روند. در اين حالت تيغه فلزي ورقه طلا را به علت داشتن بارهاي همنوع رانده و از خود دور مي كند. جواب ب: ابتدا تيغه پلاستيكي را كه بار منفي دارد به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم تا ورقه طلا به اندازه دلخواه از تيغه فلزي دور شود. در همين حال الكتروسكوپ را به وسيله تماس با انگشت در مدت كوتاهي به زمين وصل مي كنيم. سپس انگشت را برداشته و تيغ پلاستيكي را از الكتروسكوپ دور مي كنيم. ملاحظه مي شود ورقه طلا همچنان در حال انحراف باقي مي ماند زيرا در الكتروسكوپ بار خالص مثبت ايجاد شدهاست. اگر همين آزمايش را با تيغه شيشه اي كه بار مثبت دارد انجام دهيم، بار ايجاد شده در الكتروسكوپ منفي خواهد بود.        چگونه با يك الكتروسكوپ كه از قبل بارالكتريكي دارد مي توانيد پي ببريد جسمي كه در اختيار شماست: الف- بار الكتريكي دارد يا خير؟ ب- رساناست يا نارسانا. جواب الف- جسم را به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم( يا به آن تماس مي دهيم) . اگر ورقه طلا انحراف پيدا كند، جسم بار الكتريكي دارد. در اين حالت ميزان انحراف ورقه طلا متناسب با بارالكتريكي جسم است. جواب ب-  ابتدا جسم را به پارچه پشمي مي ماليم. سپس آن را با دست گرفته و به كلاهك نزديك مي كنيم. اگر ورقه طلا دور شود، جسم نا رسانا است. زيرا بار الكتريكي ايجاد شده در خود را حفظ كرده است. اما اگر انحرافي در ورقه طلا مشاهده نشد، جسم رسانا است، زيرا بارالكتريكي خود را از طريق دست به زمين منتقل كرده است و ديگر باري ندارد تا در الكتروسكوپ القا بار كند.     1- با دم پايي پلاستيكي تميز روي فرش راه برويد و سعي كنيد دم پايي روي فرش مالش داده شود. سپس با نوك انگشت خود، گوش و يا نوك بيني يك نفر را كه در اتاق است، لمس كنيد، چه اتفاقي مي افتد؟علت را توضيح دهيد. 2- با چه پديده هاي مشابه ديگري آشنا هستيد؟ آيا ممكن است اين پديده ها خطرناك باشند؟ 3- چرا زير تانكرهاي مخصوص حمل سوخت، زنجير آويزان مي كنند؟ 4- آيا اين پديده در مورد هواپيما در هنگام پرواز ايجاد مي شود؟ در مورد هواپيما چه تدبيري به كار برده مي شود؟ جواب1: در اثر راه رفتن و مالش دم پايي پلاستيكي با فرش، بار الكتريكي منفي در كفش و بدن ايجاد مي شود. هنگام تماس نوك انگشت با گوش يك نفر، با زدن يك جرقه كوچك، اين بار الكتريكي به بدن او منتقل مي شود. جواب 2: اگر با لباس پشمي در داخل اتومبيل بنشينيد و مدتي حركت كنيد، هنگام پايين آمدن و گرفتن دستگيره براي بستن اتومبيل، بين دست شما و دستگيره جرقه زده مي شود. در محل هاي مسدودي مثل اتاق عمل بيمارستان و يا تعميرگاه هاي اتومبيل كه گازهاي اشتعال زا مثل اتر جمع مي شود، وقوع يك جرقه كوچك مي تواند به آتش سوزي و سانحه منجر شود. جواب 3: هنگام حركت تانكر، در اثر مالش بدنه آن با هوا مقدار زيادي بار الكتريكي در آن جمع مي شود. تجمع اين بار و انتقال آن به زمين يا اجسام مجاور ديگر مي تواند همراه با جرقه باشد و سوخت تانكر را منفجر كند. وجود زنجير باعث مي شود تا بارهاي الكتريكي ايجاد شده به طور مداوم به زمين منتقل شوند و در بدنه تانكر جمع نگردند به اين ترتيب از ايجاد جرقه جلوگيري مي شود. جواب 4: هنگام پرواز هواپيما نيز در اثر مالش بدنه آن با هوا مقدار زيادي بار الكتريكي در آن ايجاد مي شود. اين بار مي تواند براي سوخت هواپيما بسيار خطرناك باشد. براي رفع اين مشكل باتري هاي مخصوصي در هواپيما قرار مي دهند تا بارهاي ايجاد شده در اثر مالش را جمع و در خود ذخيره نمايد. ضمناً مقداري از اين بار نيز خودبخود از محل نوك تيز هواپيما دوباره به هوا منتقل مي شود.لکترواستاتیک به شاخه‌ای از علم فیزیک گویند که به مطالعه بارهای الکتریکی و نیروهای بین آن ها در حالتی که بار چشمه بدون حرکت است می‌پردازد.بنابراین باری که بر آن نیرو وارد می شود می تواند حرکت کند. از زمان باستان دانسته شده بود که برخی از مواد، مانند کهربا، پس از مالیده شدن، مواد و ذرات سبک را جذب می‌کنند. واژهٔ یونانی برای کهربا (ήλεκτρον یا همان electron) سرچشمهٔ پیدایش واژهٔ electricity شد. پدیده‌های الکترو استاتیک از نیروهایی ناشی می‌شوند که بارهای الکتریکی بر هم وارد می‌کنند. این نیروها به وسیلهٔ «قانون کولمب» توصیف می‌شوند. نیروهای الکتروستاتیکی نیروهای غالب در برهم کنش بین ذرات در ابعاد متوسط بین اتمی هستند.برای مثال نیروی الکترو استاتیکی بین یک الکترون و یک پروتون، که با یکدیگر یک اتم هیدروژن را تشکیل می‌دهند، در حدود ۴۰ مرتبه از نیروی گرانشی بین آنها بزرگ‌تر است. در مشاهدات روزمره پدیده‌های الکترو استاتیکی مثال‌های متعددی دارند که مواردی مانند چسبیدن پوشش‌های پلاستیکی به دست پس از جدا کردن آنها از بسته‌بندی، انفجار ظاهراً خودبخودی سیلوی غلّات، آسیب وارده به قطعات الکترونیکی در هنگام ساخت، و عملکرد دستگاه‌های فوتوکپی را در بر می‌گیرد. این پدیده ها عمدتا ناشی از تجمع بار الکتریکی بر سطح اشیا است که بر اثر تماس با اشیای دیگر صورت می‌گیرد. کاغذ shavings attracted by a charged CD قانون کولن (به مرور زمان و برای راحتی بیان از کولمب به کولن تغییر یافته‌است) معادلهٔ پایهٔ الکترو استاتیک، قانون کولمب است که نیروی بین دو «بار نقطه‌ای» را توصیف می‌کند. اندازهٔ نیروی الکترومغناطیسی بین دو بار الکتریکی نقطه‌ای با حاصلضرب اندازهٔ بارها نسبت مستقیم، و با مربع فاصلهٔ بین دو بار نسبت معکوس دارد: در رابطهٔ بالا، Q۱ و Q۲ اندازهٔ بارها و r فاصلهٔ بین دو بار بوده و ε۰ ثابتی است که‌«گذردهی‌فضای‌آزاد» نامیده می‌شود، و مقدار آن برابر است با:   برحسب A2s4 kg-1m-3 یا C2N−۱m−2 یا F m−1. میدان الکتریکی میدان الکتریکی (دارای واحد ولت بر متر) در یک نقطه به صورت نیرو (بر حسب نیوتون) بر واحد بار (بر حسب کولمب) بر یک بار موجود در آن نقطه تعریف می‌شود. با توجه به این تعریف و قانون کولمب، نتیجه‌گیری می‌شود که اندازهٔ میدان الکتریکی E که به وسیلهٔ یک بار نقطه‌ای تنها، Q، ایجاد می‌شود از این رابطه به دست می‌آید: مساله ی اصلی الکتروستاتیک اکنون تمام شده است.زیرا رابطه ی بالا میدان ناشی از هر توزیع دلخواه را به دست می دهد.از این جا به بعد کار ما در الکتروستاتیک فرمول بندی منسجم تر و یافتن روابطی برای محاسبه ی راحت تر E است.همه ی فیزیک الکتروستاتیک در قانون کولمب خلاصه شده است. برای فرمول بندی کلی ریاضی میدان الکتریکی دیورژانس و کرل آن را محاسبه می کنیم: دیورژانس E :قانون گاوس قانون گاوس بیان می‌کند که «شار کلّی الکتریکی که از درون یک سطح بسته می‌گذرد با بار کلی الکتریکی که به وسیلهٔ سطح در بر گرفته می‌شود متناسب است».از لحاظ ریاضی این قانون در دو صورت انتگرالی و دیفرانسیلی قابل بیان است: قانون گاوس به شکل انتگرالی : به فرم دیفرانسیلی: در رابطهٔ بالا،عملگر دیورژانس است. قانون گاوس مستقیما با گرفتن دیورژانس E از قانون کولمب نتیجه می شود و این رابطه دارای "فیزیک" تازه ای نیست. کرل E ,پتانسیل الکترو استاتیک کرل میدان الکتریکی را مستقیما با مشتق گیری از رابطه ی کولمب محاسبه می کنیم: با محاسبه ی عبارت بالا می رسیم به: با اعمال قضیه استوکس به دو طرف رابطه ی بالا می رسیم به: در نتبجه انتگرال خطی E بین دو نقطه مستقل از مسیر است.طبق یک قضیه در آنالیز برداری می‌توان چنین میدان برداری ای را به صورت گرادیان یک تابع اسکالر در نظر گرفت. به این تابع، پتانسیل الکترواستاتیک (که با نام ولتاژ هم شناخته می‌شود) گفته می‌شود. این واقعیت به صورت ریاضی به این شکل نشان داده می‌شود: می توان یک نقطه را به عنوان صفر پتانسیل در نظر گرفت و در نتیجه به هر نقطه یک پتانسیل نسبت داد.معمولا صفر پتانسیل را در بی نهایت دور از توزیع بار در نظر می گیرند. پتانسیل الکترواستاتیک در یک نقطه را می‌توان به صورت مقدار کار بر واحد بار که لازم است انجام شود تا بار الکتریکی از نقطه‌ای واقع در بی‌نهایت به آن نقطه آورده شود تعریف کرد.جهت یک میدان الکتریکی،، از نقاط دارای‌پتانسیل،، بالا به نقاط دارای پتانسیل پایین است. معادلهٔ پواسون با ترکیب تعریف پتانسیل الکترواستاتیک با فرم دیفرانسیلی قانون گاوس، رابطه‌ای بین پتانسیل φ و چگالی بار ρ به دست می‌آید: این رابطه، همان معادلهٔ پواسون است. در این رابطه، ε۰ گذردهی خلأ است. در غیاب بار الکتریکی، معادله به این صورت در می‌آید: به این معادله، معادلهٔ لاپلاس گفته می‌شود. انرژی الکتروستاتیک می توان مقدار اترژی ذخیره شده تاشی از وجود یک توزیع بار را از روابط زیر به دست آورد: یا تقریب الکترو استاتیکی اعتبار تقریب الکترواستاتیک بودن بر این فرض استوار است که میدان الکتریکی، «غیر چرخشی» است: با توجه به قانون فاراده، این فرض متضمّن عدم وجود (یا عدم وجود تقریبی) میدان مغناطیسی متغیر با زمان است: به بیان دیگر، تقریب الکترواستاتیک بودن نیاز ندارد که میدان مغناطیسی یا جریان الکتریکی وجود نداشته باشد، بلکه اگر میدان مغناطیسی یا جریان الکتریکی وجود داشته باشد، باید با زمان تغییر نکند، یا در بدترین حالت، باید تغییرات آن با زمان بسیار کند باشد. در برخی از مسائل، برای پیش‌بینی دقیق هم به الکترو استاتیک و هم به مگنتو استاتیک نیاز است. اما در این حالت می‌توان از تزویج بین این دو چشم‌پوشی کرد. سری‌های تریبو الکتریک اثر تریبو الکتریک " نوعی از باردار شدن الکتریکی بر اثر تماس است که در آن، برخی از مواد هنگامی‌که با مادهٔ دیگری تماس یافته و سپس از آن جدا می‌شوند، دارای بار الکتریکی می‌شوند. یکی از مواد دارای بار مثبت شده و دیگری باری منفی با همان اندازهٔ بار مثبت مادهٔ دیگر خواهد داشت. قطبیت و میزان بارهای تولید شده بسته به جنس مواد، ناهمواری سطح، دما، کرنش، و سایر مشخصات تغییر می‌کنند. به عنوان مثال، کهربا می‌تواند بر اثر اصطکاک با ماده‌ای مانند پشم دارای بار الکتریکی شود. این ویژگی، که برای نخستین بار به وسیلهٔ تالس ثبت شد، نخستین پدیدهٔ الکتریکی بود که به وسیلهٔ بشر مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌هایی از مواد دیگر که وقتی به هم مالیده شوند می‌توانند دارای بار قابل ملاحظه‌ای شوند عبارتند از شیشه‌ای که با ابریشم مالیده شود، و لاستیک سفتی که با خز مالیده شود. مولدهای الکترو استاتیک وجود عدم تعادل در بار سطحی به این معنی است که اشیا، نیروهای جاذبه یا دافعه از خود نشان می‌دهند. این عدم تعادل بار سطحی، که الکتریستهٔ ساکن تولید می‌کند، می‌تواند به وسیلهٔ تماس و سپس جدایش دو سطح با جنس مختلف، بر اثر پدیدهٔ باردار شدن الکتریکی تماسی و اثر تریبو الکتریک تولید شود. مالش دو جسم نارسانا مقدار زیادی الکتریستهٔ ساکن تولید می‌کند. این تنها بر اثر اصطکاک نیست؛ دو سطح نارسانا را می‌توان تنها با قرار دادن روی هم دارای بار الکتریکی کرد. از آنجا که بیشتر سطوح، ناهموار هستند، باردار شدن الکتریکی از راه تماس نسبت به مالش زمان بیشتری می‌برد. مالش دو جسم به هم مقدار تماس چسبنده را بین آن دو افزایش می‌دهد. معمولاً نارساناها، یعنی موادی که الکتریسیته را هدایت نمی‌کنند، بار سطحی را هم خوب تولید کرده و هم خوب نگه می‌دارند. مثال‌هایی از این مواد عبارتند از لاستیک، پلاستیک، شیشه، و مادهٔ سفید رنگ موجود در پوست پرتقال. مواد رسانا، به جز مواردی که مثلاً یک سطح فلزی به وسیلهٔ نارساناهای جامد یا مایع تحت تأثیر قرار می‌گیرد، به ندرت عدم تعادل بار الکتریکی ایجاد می‌کنند. باری که هنگام باردار شدن الکتریکی منتقل می‌شود، بر روی سطح جسم ذخیره می‌شود. مولدهای الکتریسیتهٔ ساکن، دستگاه‌هایی‌که ولتاژهای خیلی بالا در جریان خیلی پایین تولید کرده و برای نمایش پدیدهٔ الکترو استاتیک در کلاس درس مورد استفاده قرار می‌گیرند، بر این اثر تکیه دارند. توجه کنید که وجود جریان الکتریکی نه از نیروهای الکترو استاتیک و نه از جرقه زدن، تخلیهٔ کرونا، و پدیده‌های دیگر جلوگیری نمی‌کند. هر یک از این پدیده‌ها می‌توانند هم‌زمان با جریان الکتریکی در یک سیستم وجود داشته باشند. خنثی‌سازی بار آشناترین شکل پدیده‌های الکترو استاتیک طبیعی، ایجاد اذیت برای انسان در فصول دارای رطوبت کم است. اما این پدیده‌ها می‌توانند در برخی از شرایط، مخرب و مضر باشند (مانند ساخت قطعات الکترونیکی). هنگام کار در تماس مستقیم با مدارهای مجتمع الکترونیکی (به ویژهMOSFETهای ظریف)، یا در حضور گازهای قابل اشتعال، باید احتیاط شود که از ذخیره شدن و سپس تخلیهٔ ناگهانی بار الکتریکی ساکن جلوگیری شود. القای بار القای بار هنگامی اتفاق می‌افتد که یک جسم دارای بار منفی سبب رانش الکترون‌ها از سطح جسم دیگری می‌شود. این امر ناحیه‌ای در جسم دوم ایجاد می‌کند که دارای بار مثبت‌تری است. سپس یک نیروی جاذبه بین دو جسم اعمال می‌شود. برای نمونه، هنگامی که یک بادکنک مالش داده می‌شود، در نتیجهٔ ایجاد نیروی جاذبه بین دو سطح (بادکنک و دیوار) که دارای بارهای الکتریکی مخالف هستند، بادکنک به دیوار می‌چسبد (سطح دیوار به دلیل القای بار دارای بار الکتریکی می‌شود. این امر به این ترتیب اتفاق می‌افتد که الکترون‌های آزاد موجود بر سطح دیوار به وسیلهٔ بادکنک دارای بار منفی رانده می‌شوند و به این ترتیب سطح دیوار دارای بار مثبت می‌شود که به سطح بادکنک که دارای بار منفی است نیروی جاذبه اعمال می‌کند). الکتریسیتهٔ ساکن نوشتار اصلی: Static electricity‎ آذرخش over اورادئا in رومانی پیش از سال ۱۸۳۲، که در آن مایکل فاراده نتایج آزمایش خود در زمینهٔ ماهیت الکترونیک را منتشر کرد، فیزیکدان‌ها تصور می‌کردند که «الکتریسیتهٔ ساکن» با سایر بارهای الکتریکی تفاوت دارد. مایکل فاراده ثابت کرد که الکتریسیتهٔ القا شده به وسیلهٔ آهن‌ربا، الکتریسیتهٔ ولتاییک تولید شده به وسیلهٔ باتری، و الکتریسیتهٔ ساکن همگی یکسان هستند. الکتریسیتهٔ ساکن معمولاً هنگامی ایجاد می‌شود که مواد خاصی، مانند پشم و پلاستیک، و یا کف کفش و قالی، به یکدیگر مالیده شوند. این فرایند سبب می‌شود که الکترون‌ها از سطح یک ماده کشیده شده و بر روی سطح مادهٔ دیگر قرار گیرند. یک شوک استاتیک زمانی اتفاق می‌افتد که سطح مادهٔ دوم، که به سبب الکترون‌ها دارای بار منفی شده‌است، با سطح یک مادهٔ رسانای دارای بار مثبت تماس یابد، یا بر عکس. از الکتریسیتهٔ ساکن در فتوکپی، فیلترهای هوا، و برخی از رنگ‌های اتومبیل استفاده می‌شود. الکتریسیتهٔ ساکن نتیجهٔ ایجاد بار بر روی دو سطحی است که از هم جدا شده‌اند. برخی از قطعات الکتریکی ممکن است بر اثر الکتریسیتهٔ ساکن به سادگی آسیب ببینند. برای جلوگیری از این امر، سازندگان قطعات از برخی از وسایل ضد الکتریسیتهٔ ساکن استفاده می‌کنند. الکتریسیتهٔ ساکن در صنعت شیمی وقتی دو جسم مختلف با هم تماس یافته و از هم جدا شوند، ممکن است تجمعی از بارهای الکتریکی رخ دهد که سبب می‌شود یکی از مواد دارای بار مثبت و دیگری دارای بار منفی شود. شوک الکتریکی خفیفی‌که پس از لمس یک جسم دارای اتصال به زمین، در حال راه رفتن روی فرش، به انسان وارد می‌شود نمونه‌ای است از بار الکتریکی اضافی که بر اثر اصطکاک بین کفش انسان و فرش به بدن انسان منتقل می‌شود. انتقال بار به بدن ممکن است سبب تخلیهٔ الکتریکی شدیدی شود. اگرچه آزمایش الکتریسیتهٔ ساکن ممکن است جالب باشد، در صنایعی که با مواد قابل اشتعال سر و کار دارند، جرقه ممکن است سبب خطراتی جدی شود. در چنین صنایعی، یک جرقهٔ الکتریکی‌کوچک می‌تواند سبب اشتعال مخلوط‌های قابل انفجار شده و نتایج مخربی به بار آورد. در سیالات دارای رسانایی پایین الکتریکی هم که در لوله‌ها جریان دارند، یک مکانیزم مشابه باردار شدن الکتریکی ممکن است رخ دهد. این فرایند، باردار شدن الکتریکی جریان نام دارد. سیالات دارای رسانایی پایین الکتریکی (کمتر از ۵۰ پیکو زیمنس بر متر، که‌در آن پیکو زیمنس بر متر واحد رسانایی الکتریکی‌است) «انباره» نامیده می‌شوند. سیالات دارای رسانایی بالایpS/m ۵۰، غیر انباره نامیده می‌شوند. در غیر انباره‌ها، بارها با همان سرعتی که از هم جدا می‌شوند با هم باز ترکیب می‌شوند و بنابراین تولید بار الکترو استاتیک قابل توجه نیست. در صنعت پتروشیمی، pS/m ۵۰ مقدار پیشنهادی برای حداقل رسانایی سیال است که برای بارزدایی کافی از سیال مناسب است. یک مفهوم مهم در سیالات نارسانا، «زمان آرامش استاتیک» است. این زمان، مشابه ثابت زمانی (τ) در یک مدار RC است. برای مواد نارسانا، این پارامتر برابر نسبت ثابت دی الکتریک استاتیک تقسیم بر رسانایی ماده‌است. برای سیالات هیدرو کربنی، این عدد گاهی به صورت تقریبی با تقسیم عدد ۱۸ بر رسانایی ماده به دست می‌آید. پس سیالی که دارای رسانایی الکتریکی pS/cm ۱ (pS/m 100) است دارای زمان آرامشی تقریباً برابر با ۱۸ ثانیه خواهد بود. بار اضافی موجود در سیال در طی زمانی تقریباً ۴ تا ۵ برابر زمان آرامش، ۹۰ ثانیه برای سیال فرضی ما، کاملاً محو خواهد شد. در سرعت‌های بالاتر سیال و قطرهای بالاتر لولهٔ حامل سیال، تولید بار افزایش می‌یابد و در لوله‌های دارای قطر ۸ اینچ (cm 20) و بیشتر، تولید بار قابل توجه‌است. بهترین راه کنترل تولید بار استاتیک در این سیستم‌ها، محدود کردن سرعت سیال است. استاندارد بریتانیایی BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static Electricity حدود سرعت را تعیین می‌کند. به دلیل اثر بزرگ آب بر ثابت دی الکتریک، سرعت پیشنهادی برای سیالات هیدرو کربنی حاوی آب به m/s ۱ محدود می‌شود. اتصال و زمین کردن، راه‌های متداولی هستند که می‌توان به وسیلهٔ آن‌ها از تجمع بار جلوگیری کرد. برای سیالات دارای رسانایی الکتریکی کمتر از pS/m ۱۰، این تمهیدات کافی نبوده و استفاده از افزودنی‌های ضد الکتریسیتهٔ ساکن هم ممکن است لازم باشد. استانداردهای در دسترس BS PD CLC/TR ۵۰۴۰۴:۲۰۰۳ Code of Practice for Control of Undesirable Static ElectricityNFPA ۷۷ (۲۰۰۷) Recommended Practice on Static ElectricityAPI RP ۲۰۰۳ (۱۹۹۸) Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents القای الکترو استاتیکی در کاربردهای تجاری از سال‌ها پیش، از پدیدهٔ القای الکترو استاتیکی در صنعت استفاده می‌شده‌است. سرآغاز این کار، استفاده از سیستم‌های رنگ‌آمیزی صنعتی الکترو استاتیکی بود. از دیگر موارد می‌توان استفاده از رنگ‌های انامل و پلی‌اورتان برای محصولاتی مانند اتومبیل، دوچرخه و ... را نام برد.رمز و راز الکتریسیته ساکن(1) جسمی که الکترون از دست می‌دهد، دارای بار مثبت و جسمی که الکترون می‌گیرد، دارای بار منفی می‌شود. نوع و جنس جسم در جابه‌جایی تعداد الکترون، نقش بسیار مهمی دارد. در حقیقت این نوع جسم است که تعیین‌کننده مقدار تجمع بارالکتریکی در اجسام مختلف است. موها و همچنین اجسام پلاستیکی یا اجسامی که از جنس نایلون هستند، در صورت تماس با اجسام دیگر از توانایی بیشتری در تجمع بار الکتریکی ساکن برخوردارند. اجسامی که بار الکتریکی دارند، ذرات معلق بسیار ریز موجود در محیط را به خود جذب می‌کنند. در حقیقت بار الکتریکی ایجاد شده در یک جسم، بار اضافی را در جسمی که در نزدیکی آن قرار دارد، ایجاد می‌کند و به این ترتیب، اجسامی که این بار اضافی در آنها ایجاد شده است، به طرف آن جذب می‌شوند. به همین دلیل است که همیشه گرد و خاک زیادی روی صفحه تلویزیون یا میز تلویزیون جمع می‌شود. دندانه‌های شانه نیز به همین دلیل مسیر جریان آب را به طرف خود تغییر جهت می‌دهد. بار الکتریکی شانه، مولکول‌های آب را به خود جذب می‌کند. از آنجا که مولکول‌های تشکیل‌دهنده جریان آب به آسانی جابه‌جا می‌شوند، با نزدیک شدن شانه به مسیر جریان آب، تغییر مسیر جریان مولکول‌های آب را می‌توان به‌وضوح مشاهده کرد.  وقتی موهایتان را با شانه نایلونی شانه می‌کنید، شانه و موهایتان دارای بار الکتریکی می‌شود. بار الکتریکی ایجاد شده در شانه و موها همسان است و هر دو آنها به دنبال بار مخالفی هستند تا به آن جذب شوند. به همین علت پس از این‌که شانه را از موهایتان دور می‌کنید، متوجه دور شدن یا به عبارتی، دفع تارهای مو از همدیگر می‌شوید. اگر رطوبت موجود در محیط به هر دلیلی کاهش یابد، اثرات ناشی از الکتریسیته ساکن در اجسام محسوس‌تر است. چراکه در صورت وجود رطوبت، پوشش نازکی از مولکول‌های آب، سطح اجسام را می‌پوشاند و این پوشش نازک مانع از حرکت الکترون‌ها و در نتیجه ایجاد الکتریسیته ساکن در اجسام می‌شود.   قانون بقای بار الکتریکی دو نوع بار الکتریکی وجود دارد و این بارهای الکتریکی که می‌توانند ساکن یا متحرک باشند و آثاری از خود ظاهر می‌سازند. از نظریه فارنکلین این نتیجه درست نیز بدست آمد که: «بارهای الکتریکی ایجاد نمی‌شوند و از بین نیز نمی‌روند بلکه از قسمتی از یک جسم به قسمت دیگر منتقل می‌شوند، همچنین بارهای مثبت و منفی از یکدیگر را خنثی می‌کنند، ولی هیچگاه نابود نمی‌شود.» این نتایج امروزه قانون بقای بار الکتریکی نامیده می‌شود که مانند قانون بقای جرم و انرژی از قوانین اساسی طبیعت محسوب می‌شود. الکتریسیته ساکن ناشی از تجمع بار الکتریکی روی اجسام، مختلف است. در نتیجه اصطکاک یا سایش دو جسم روی هم، بار الکتریکی ایجاد می‌شود. به عبارت دیگر، وقتی دو جسم با هم اصطکاک داشته باشند، برخی از الکترون‌ها یا ذرات باردار اتم‌ها از یک جسم به جسمی دیگر منتقل می‌شوند خواص بارهای الکتریسیته با بررسی خواص بارهای الکتریکی بهتر به ماهیت ماده پی می‌بریم. مثلا این خاصیت که بارهای الکتریکی ممنوع یکدیگر را می‌رانند و بارهای الکتریکی یا نوع مخالف یکدیگر را می‌ربایند. این واقعیت را نشان می‌دهد که درون ماده نیروهای الکتریکی موجود است. نیروهای پیوستگی بین مولکول‌ها اجسام جامد یا مایع به سبب وجود نیروهای جاذبه الکتریکی بین بارهای الکتریکی از نوع مخالف است. نیروهای متعددی که به هنگام تراکم ماده ظاهر می‌شود به علت وجود نیروهای رانشی بین بارهای الکتریکی ممنوع است. حرکت این بارهای الکتریکی ، موجب تولید جریان الکتریسیته و یا به اصطلاح متداول ، جریان برق می‌شود که ما در خانه و صنعت از آن استفاده می‌کنیم.   تولید الکتریسیته بوسیله مالش می‌دانید هرگاه شانه یا یک میله پلاستیکی را با لباس خود یا با یک تکه پارچه پشمی خشک مالش دهید. ذره‌های گرد و غبار یا خرده‌های کاغذ را جذب می‌کند. همچنین اگر در هوای خشک ، سطح آینه یا شیشه پنجره را با یک تکه پارچه خشک تمیز کنید این پدیده اتفاق می‌افتد و ذره‌های گرد و غبار معلق در هوا و کرکهای جدا شده از پارچه به سطح آینه یا شیشه می‌چسبند. به طوری که پاک کردن سطح آنها از این ذره‌ها دشوار است. عاملی که سبب جذب این ذرات می‌شود جاذبه الکتریکی نام دارد و اجسامی که در اثر مالش این خاصیت را پیدا می‌کنند دارای الکتریسیته ساکن می‌شوند.   نخوه ی از بین بردن الکتریسیته ساکن وجود الکتریسیته ساکن در محیط‌هایی که رطوبت کمتری دارد، اغلب مشکل‌ساز است. در چنین مواردی اغلب هنگام برخورد با افراد یا اجسام، شوک الکتریکی ضعیفی را احساس می‌کنید. همچنین در این محیط‌ها، گرد و غبار بیشتری روی سطوح مختلف ساکن می‌شود. با انجام این آزمایش متوجه خواهید شد که الکتریسته ساکن نه‌تنها می‌تواند وضعیت قرارگیری تارهای موی سر شما را تحت‌تأثیر خود قرار دهد بلکه می‌تواند موجب جابه‌جایی و حرکت اجسام مختلف نیز بشود. برای انجام این آزمایش ساده تنها به یک شانه پلاستیکی و شیر آب نیاز دارید. شیر آب را باز کنید تا آب کمی با قطری در حدود 5‌/‌1 میلی‌متر از آن جریان داشته باشد. شانه را چند ‌بار به موهایتان بکشید. سپس به آرامی دندانه‌های انتهای شانه را از فاصله 8 تا 10 سانتی‌متری به جریان آبی که از شیر آب خارج می‌شود، نزدیک کنید. وقتی فاصله شانه با جریان آب خروجی از شیر به کمتر از 5‌/‌2 سانتی‌متر می‌رسد، متوجه خواهید شد که مسیر جریان آب به طرف دندانه‌های شانه تغییر جهت می‌دهد. زمستان باتمام ناملایمی هایش، الکتریسیته ساکن را نیز با خود بهمراه دارد. هـمه جا بـرق دار میشود: موها، لباس ها، دستـگیره ی دری کـه هـر روز بایـد بـه آن دست بزنید و خلاصه بـهر کجا که رو میکنید، سرشار از الکتریسته است. واقـعاً دردسر بزرگی است و تحملش دشوار می باشد؛ اما راهـهایی وجود دارد که به واسطه ی آن می توایند این درد سر زمستانی را تا آخرین حد خود کاهش دهید. برای لباس ها زمـانی که لباس ها را می شویید، حتماً باید از نرم کننده اسـتفاده کنید. اگر درحال حاضر این کار را انجام نمیدهید، متوجه تغییر عظیمی خواهید شد.مطمئناً محصولات بسیار زیادی وجود دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. برخی از انواع نرم کننده ها نیز هستند که حاوی مواد ضد جریان الکتریسیته می باشند. نسخه ی خانگی که برای از بین بردن الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد عبارت است از 10 پیمانه آب به همراه 1 پیمانه نرم کننده پارچه و لباس؛ سپس این محلول را به خوبی بهم بزنید و آنرا درون یک ظرف اسپری بریزید. نهایتاً آنرا به آرامی بر روی لباس های دارای الکتریسیته اسپری کنید. همچنین زمانیکه از لباس های دارای الکتریسیته استفاده می کنید، می توانید این لوسیون را بر روی پوست خود استعمال کنید. این امر می تواند تا مدتی شما را از شر الکتریسیته نجات دهد، اما توجه داشته باشید که تا پایان روز نمی توانید روی آن حساب کنید. زمـانی که لباس ها را می شویید، حتماً باید از نرم کننده اسـتفاده کنید. اگر درحال حاضر این کار را انجام نمیدهید، متوجه تغییر عظیمی خواهید شد.مطمئناً محصولات بسیار زیادی وجود دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. برخی از انواع نرم کننده ها نیز هستند که حاوی مواد ضد جریان الکتریسیته می باشند علاوه بر این می توانید از کاغذ خشک کن نیز استفاده کنید و آنرا به زیر و روی لباس هایی که دارای جریان الکتریسیته هستند بمالید. البته سعی کنید که از کاغذ خشک کن به طور مستقیم بر روی لباس هایی که به رنگ مشکی و یا تیره هستند، استفاه نکنید چراکه سبب ایجاد لکه های سفید بر روی لباس خواهند شد. این ورقه ها برای جوراب های پلاستیکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. فقط کافی است که برای یک بار این ورقه را بر روی لباس مورد نظر بمالید تا الکتریسیته ی آن به طرز باورنکردنی از میان برود. اگر داخل خانه هستید و مجبور نیستد که به بیرون بروید، می توایند چند قطره آب بر روی لباسی که دارای الکتریسیته است بپاشید. همچنین می توانید روی لباس های خود را با یک پارچه ی کتانی مرطوب دستمال بکشید. این کار به از بین رفتن الکتریسیته ساکن کمک بسزایی می کند. اگر هیچ چیز دیگری در دست نداشتید، می توانید از یک تکه فلز استفاده کرده و آنرا بر روی لباس های خود بمالید. گاهی اوقات این کار جواب می دهد. من خودم وقتی در مسافرت هستم سعی می کنم تا از گیره های لباس فلزی استفاده کنم تا به این طریق هم در وقت صرفه جویی کرده باشم و هم الکتریسیته لباس ها را به سرعت از بین برده باشم. رمز و راز الکتریسیته ساکن(2) چگونه از الكتريسيته ساكن رها شويد؟ يكي از بدترين مشكلات در فصول سرد افزايش ميزان الكتريسيته ساكن در محيط است. موهاي پر از الكتريسته، لباس هايي كه به تن مي چسبند، پتوهاي برق دار، و فرش هايي كه به شما شك وارد مي كنند تنها بخش كوچكي از مشكلاتي هستند كه به واسطه الكتريسته ساكن براي انسانها ايجاد مي شود. در اين قسمت مي خواهيم بهترين راههاي از بين بردن الكتريسيته را به شما آموزش دهيم. ميزان دشواري: آسان مدت زمان مورد نياز: كمتر از 30 دقيقه و اما اين كار را چگونه انجام دهيم؟ دستگاه بخور اولين و موثرترين راهكار روشن كردن دستگاه بخور يا مرطوب كننده هواست. در روزهاي سرد و خشك زمستان وجود مقداري رطوبت مي تواند الكتريسيته ساكن را از ميان ببرد. مرطوب نگه داشتن پوست بدن خود را مرطوب نگه داريد. در زمستان تنها اين هوا نيست كه خشك مي شود بلكه پوست بدن شما نيز خشك مي شود، الكتريسيته را جذب نموه و به عنوان رسانا عمل مي كند. بنابراين سعي كنيد هميشه از مرطوب كننده استفاده كنيد.   استفاده از فلز به عنوان رسانا آيا زمانيكه دستگيره در، شير آب، و كليد روشن و خاموش چراغ را لمس مي كنيد دچار شك مي شويد؟ به جاي رسانا كردن خود يك قطعه فلز را قرباني كنيد. به عنوان مثال پيش از باز كردن در ابتدا با كليد آنرا لمس كنيد تا الكتريسيته تخليه شود. كفپوش ضد الكتريسيته از فرش ها و كفپوش هاي ضد الكتريسيته استفاده كنيد تا در حين راه رفتن و ايجاد تماس الكتريسيته ايجاد نشود. مواد مصنوعي و پلاستيكي الكتريسته ساكن بيشتر در مواد و محصولات شيميايي و ساختگي و به ويژه نايلون و پلاستيك ايجاد مي شود. در كمد لباس هاي خود حداقل چند لباس با الياف طبيعي قرار دهيد تا از ايجاد الكتريسيته در داخل كمد جلوگيري بعمل آيد. نمگير در كنار تلويزيون از پك هاي كوچك نمگير استفاده كنيد تا الكتريسته آن رفع شود.

زمین کره ای خاکی

کره ی زمین (سومین سیاره منظمومه خورشیدی) زمین (به انگلیسی: Earth یا the Earth) سومین سیارهٔ منظومهٔ خورشیدی است که در فاصلهٔ ۱۵۰ میلیون کیلومتری از ستارهٔ خورشید قرار دارد. این سیاره چگال ترین و از نظر بزرگی پنجمین سیاره از هشت سیارهٔ منظومهٔ خورشیدی است. همچنین در میان چهار سیارهٔ سنگی گردان به دور خورشید (تیر، ناهید، زمین و مریخ) زمین بزرگترین آن‌ها است. گاهی از آن با نام‌های جهان و سیارهٔ آبی نیز یاد می‌شود.[۲۰] نام لاتین آن Terraاست.[یادداشت ۷] در منظومهٔ خورشیدی، فاصلهٔ زمین تا خورشید بین فاصلهٔ زهره (یا ناهید) تا خورشید و فاصلهٔ مریخ (یا بهرام) تا خورشید است. زمین جزو سیارات داخلی منظومهٔ خورشیدی به‌شمار می‌آید.نزدیک به ۴٫۵۴ میلیارد سال (به صورت دقیق تر ۰٫۰۰۰۶ ± ۴٫۵۶۷۲ میلیارد سال)[۲۱] از پیدایش زمین می‌گذرد. و زندگی بر روی سطح آن در طول یک میلیارد سال پدیدار گشته‌است. هم اکنون زمین خانهٔ میلیون‌ها گونه از جانداران است که انسان یکی از آن‌ها است.[۲۲] زیست‌کرهٔ زمین با گذر زمان جو زمین و دیگر شرایط فیزیکی و شیمیایی این سیاره را دچار دگرگونی‌های شگرفی کرده‌است و محیطی را فراهم کرده‌است تا اندامگان زنده بتوانند به رشد و زیست‌زایی بپردازند. همچنین در اثر این دگرگونی‌ها لایهٔ اوزون به دور این سیاره تشکیل شده‌است، لایه‌ای که با کمک میدان مغناطیسی زمین مانع از ورود پرتوهای آسیب رسان خورشید می‌شود و به این ترتیب اجازه می‌دهد در زمین زندگی ادامه یابد.[۲۳] ویژگی‌های فیزیکی، پیشینهٔ زمین شناسی و گردش زمین باعث شده‌اند تا زندگی در این دوره‌ها در آن پابرجا بماند و انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون تا ۲٫۳ میلیارد سال دیگر نیز زندگی همچنان ادامه داشته باشد.[۲۴][۲۵][۲۶]پوستهٔ زمین به چندین لایهٔ سخت یا زمین‌ساخت بشقابی تقسیم شده‌است، این لایه‌ها در گذر میلیون‌ها سال در زمین جابجا می‌شوند. نزدیک به ۷۱٪ از سطح زمین با آب شور اقیانوس‌ها پوشیده شده‌است و باقی ماندهٔ آن را قاره‌ها و جزیره‌ها تشکیل می‌دهند که خود آن‌ها نیز تعداد زیادی دریاچه و دیگر سرچشمه‌های آبی را در خود جای داده‌اند. بیشتر سطح قطب‌های زمین از یخ یا دریای یخ زده پوشیده شده‌است. ساختار درونی زمین پویا است و لایه‌های آن عبارتند از لایهٔ ضخیم گوشتهٔ جامد، یک لایه، هستهٔ بیرونی که مایع است و میدان مغتاطیسی را تولید می‌کند و یک لایه، هستهٔ درونی که آهنی و جامد است.زمین همواره با دیگر جرم‌های آسمانی بویژه خورشید و ماه در اندرکنش است. هم اکنون زمین با سرعتی ۳۶۶٫۲۶ برابر سرعتی که به دور خودش می‌گردد، به گرد خورشید می‌گردد که این برابر با ۳۶۵٫۲۶ روز خورشیدی یا یک سال نجومی است.[یادداشت ۸] محور گردش زمین نسبت به خط عمود بر صفحهٔ گردش آن ۲۳٫۴ درجه انحراف دارد. این انحراف باعث ایجاد تغییرات فصلی با دورهٔ گردشی برابر با یک سال اعتدالی یا ۳۶۵٫۲۴ روز می‌شود.[۲۷] تنها ماه طبیعی شناخته شده برای زمین، کرهٔ ماه است که از نزدیک به ۴٫۵۳ میلیارد سال پیش گردش خود به دور زمین را آغاز کرده‌است. ماه باعث ایجاد کشند در آب اقیانوس‌ها، پایدار شدن زاویهٔ انحراف محور زمین و کم کم آهسته تر شدن سرعت گردش زمین شده‌است. در آخرین بمباران شهابی تقریبا میان ۳٫۸ و ۴٫۱ میلیارد سال پیش، چندین سیارک و شهاب سنگ با زمین برخورد کرد و دگرگونی‌های درخور توجهی در سطح زمین ایجاد کرد.جو زمین ترکیبی است از نیتروژن (نزدیک به هشتاد درصد)، اکسیژن (نزدیک به بیست درصد) و چندین گاز دیگر.بلندترین نقطه بر روی خشکی‌های زمین کوه اورست نام دارد که نزدیک به ۹ کیلومتر از سطح دریا بالاتر است. ژرف‌ترین قسمت دریاها نیز در نزدیکی جزایر فیلیپین در اقیانوس آرام قرار دارد. عمق این ناحیه حدود ۱۱ کیلومتر پایین‌تر از سطح دریا است و به آن درازگودال ماریانا گفته می‌شود.محدودهٔ دمای هوا بر روی کره زمین میان ۸۹٫۲ (قطب جنوب) درجه زیر صفر تا ۷۰٫۷ (کویر لوت، ایران)[۱][۲]درجه بالای صفر قرار دارد. محیط استوای زمین ۴۰٬۰۷۵۱۶ کیلومتر و وزن زمین ۱۰۲۴×۵۹۷۳۵ کیلوگرم (هشتاد برابر وزن ماه) است. فاصله کره زمین تا کره ماه ۳۴۰ هزار کیلومتر می‌باشد.[۲۸]انسان‌ها نیازهایشان را از منابع کانی‌ها و محصول‌هایی که از زیست‌کره بدست می‌آید، تامین می‌کنند.[۲۹] نزدیک به ۲۰۰ کشور مستقل در جهان وجود دارد که انسان‌ها در این کشورها پخش شده‌اند و از راه دیپلماسی، سفر، تجارت و فعالیت‌های نظامی با هم در اندر کنش قرار می‌گیرند.فرهنگ و دانش انسان‌ها با گذر زمان بسیار پیشرفت و تغییر کرده‌است. انسان‌ها زمانی به صاف بودن زمین و بعد نظریهٔ مرکز بودن زمین در جهان معتقد بودند. از دیدگاه‌های امروزی به زمین، می‌توان به دیدگاه فرضیهٔ گایا اشاره کرد.گاه‌شناسی [ویرایش]پویانمایی جابجایی قاره‌ها از دورانکامبرین تا امروز، نزدیک به ۵۴۲ میلیون سال پیش.پویانمایی شکسته شدن پانجه‌آ.دانشمندان برآورد کرده‌اند که نخستین بار ماده در ۴٫۵۶۷۲ ± ۰٫۰۰۰۶ میلیارد سال پیش در سامانهٔ خورشیدی تشکیل شد و در ۴٫۵۴ میلیارد سال پیش (با ۱٪ خطا)[۲۱] زمین و دیگر سیاره‌های سامانه خورشیدی از ابر خورشیدی پدید آمدند. ابر خورشیدی یا solar nebula ابری است صفحه‌ای شکل ساخته شده از گاز و غبار که پس از تشکیل خورشید برجای مانده‌است.[۳۰]زمین پس از تشکیل در یک دورهٔ ۱۰ تا ۲۰ میلیون ساله، یکپارچگی خود را بدست می‌آورد و به کمال می‌رسد.[۳۱] این سیاره در آغاز به صورت مواد ذوبشده بود و کم کم با گذر زمان گرمای خود را از دست داد و یک پوستهٔ جامد جایگزین مواد مذاب آن شد. کمی پس از آن در ۴٫۵۳ میلیارد پیش ماه نیز بوجود آمد.[۳۲]آخرین فرضیه‌ای که دربارهٔ چگونگی تشکیل ماه بیان شده[۳۳] و مورد پذیرش بیشتر دانشمندان قرار گرفته، فرضیهٔ برخورد بزرگ است. این فرضیه می‌گوید که جسمی (گاهی به آن تئا می‌گویند) به بزرگی بهرام و با جرمی برابر با ۱۰٪ جرم زمین،[۳۴] با زمین برخورد کرد.[۳۵] پس از برخورد بخشی از جرم آن در زمین باقی ماند و بخشی از جرم آن‌ها جدا شد و به فضا رفت. مجموعهٔ جرم‌های پرتاب شده یکی شد و در نهایت کرهٔ ماه بوجود آمد.اتمسفر نخستین زمین از بیرون زدن گازها و فعالیت‌های آتش‌فشانی بوجود آمد پس از آن، آب و یخ گرفته شده از سیارک‌ها، خرده سیاره‌ها، دنباله‌دارها و جرم‌های دورتر از نپتون (ترانس-نپتون‌ها) میزان بخار آب فشردهٔ جمع شده در زمین را بالا برد و در نهایت اقیانوس‌ها پدیدار شدند.[۳۶] دانشمندان معتقدند که در آن زمان خورشید تنها ۷۰٪ از درخشندگی حال حاضر خود را داشته ولی هم زمان نشانه‌هایی پیدا شده که آب اقیانوس‌ها در آن دوران «مایع» بوده‌است. این دو مطلب یک تناقض بوجود آورده‌اند و هنوز بی جواب باقی مانده‌اند. هم زمانی پخش شدن گازهای گلخانه‌ای در زمین و بالا بودن میزان تغییراتی که در پرتو افکنی خورشید بوجود می‌آمد همگی زمین را به سوی گرم تر شدن می‌برد و مرتب دمای سطح زمین بالاتر می‌رفت و مانع از آن می‌شد تا اقیانوس‌ها یخ بزنند.[۳۷] در ۳٫۵ میلیارد سال پیش میدان مغناطیسی زمین تشکیل شد و کمک کرد تا در اثر باد خورشیدی، اتمسفر زمین تهی نشود.[۳۸]دو فرضیهٔ مهم برای نرخ رشد و گسترش قاره‌ها در زمین وجود دارد:[۳۹] نخست: قاره‌ها دارای رشد پیوسته تا امروز بوده‌اند.[۴۰] دوم: قاره‌ها در آغاز گذشتهٔ زمین، رشد سریع داشته‌اند.[۴۱] مطالعات امروز نشان می‌دهد که فرضیهٔ دوم به واقیعیت نزدیک تر است. امروزه دانشمندان معتقدند که در آغاز رشد پوستهٔ قاره‌ای زمین با سرعت انجام شده[۴۲] و پس از آن در یک دورهٔ طولانی پایدار بوده‌است.[۴۳][۴۴][۴۵] پس از گذشت صدها میلیون سال در مقیاس زمین شناسی سطح قاره‌ها پیوسته به خود شکل می‌داد تا اینکه در آخر شکسته شد و تکه قاره‌ها از هم جدا شدند. قاره‌ها همواره در حال مهاجرت بر روی سطح زمین اند و گاهی با یکدیگر ترکیب می‌شوند و یک ابَرقاره را ایجاد می‌کنند. نزدیک به ۷۵۰ میلیون سال پیش، یکی از قدیمی ترین ابَرقاره‌های شناخته به نام رودینیا شروع به شکسته شدن کرد. پس از آن تکه‌های آن دوباره با هم یکی شدند و پانوتیا (۵۴۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پیش) و پس از آن پانجه‌آ بوجود آمد که این نیز خود در ۱۸۰ میلیون سال پیش شکسته شد.[۴۶]فرگشت زندگی [ویرایش]فرضیه‌ای به نام «زمین گلوله برفی» یا Snowball Earth در دههٔ ۱۹۶۰ مطرح شده‌است این فرضیه می‌گوید که در دوران نئوپروتروزوئیک میان ۷۵۰ و ۵۸۰ میلیون سال پیش، بیشتر سطح زمین ازلایه‌ای از یخ پوشیده شده بود. این مطلب بسیار مورد توجه دانشمندان است چون این دوران یخبندان به پیش از انفجار کامبرین، آغاز پدیدار شدن سلول‌های زنده، مربوط است.[۴۷]پس از انفجار کامبرین، نزدیک به ۵۳۵ میلیون سال پیش، پنج دورهٔ انقراض یا خاموشی گسترده[۴۸] در زمین روی داد که آخرین آن‌ها در ۶۵ میلیون سال پیش در اثر برخورد یک شهاب‌سنگ بسیار بزرگ رخ داد و باعث از بین رفتن دایناسورها و دیگر دوزیستان بزرگ هیکل شد؛ البته برخی جانوران کوچکتر مانند پستانداران از این رویداد خاموشی جان سالم به در بردند. با گذشت ۶۵ میلیون سال پستانداران به شاخه‌های گوناگون تقسیم شدند تا آنکه در چند میلیون سال پیش در آفریقا پستاندارانی میمون مانند به نام ارورین Orrorin tugenensis توانستند بر روی دو پای خود بایستند.[۴۹]داشتن ابزارهای پیشرفته و کامیابی بیشتر در برقراری ارتباط باعث شد تا این جانوران بتوانند مواد غذایی بیشتری را برای خود فراهم کنند. و البته تمامی این پیشرفت‌ها نیازمند داشتن مغزی بزرگتر از آنچه در گذشته داشتند، است. به این ترتیب این جانوران در گذر زمان و با پیشرفته تر شدن و بزرگتر شدن مغزشان کم کم به نژاد انسان نزدیک شدند. پیشرفت در کشاورزی و صنعت به انسان‌ها اجازه داد تا در بازهٔ زمانی کوتاهی بر کرهٔ زمین چنان تاثیری بگذارند که تا کنون هیچ یک از موجودات زنده چنین نکرده‌است.[۵۰] انسان‌ها بر کمیت و طبیعت دیگر گونه‌های زندگی در کرهٔ زمین دست بردند.الگوی کنونی عصر یخبندان می‌گوید نزدیک به ۴۰ میلیون سال پیش زمین دچار یخ زدگی شد، در دوران پلیستوسن نزدیک به ۳ میلیون سال پیش این وضع شدت گرفت و پس از آن سرزمین‌های باعرض جغرافیایی بالا هر ۴۰ تا ۱۰۰،۰۰۰ سال دچار چرخهٔ یخ زدگی و گرم شدگی شدند. آخرین یخبندان قاره‌ای در ۱۰،۰۰۰ سال پیش پایان یافت.[۵۱]آینده [ویرایش]چرخهٔ زندگی خورشیدآیندهٔ کرهٔ زمین و خورشید به یکدیگر گره خورده‌است. با انباشته شدن پایدار هلیوم در هستهٔ خورشید، کم کم به درخشندگی این ستاره افزوده می‌شود به این صورت که تا ۱٫۱ Gyr (یک میلیارد سال) دیگر ۱۰٪ و تا ۳٫۵ Gyr دیگر ۴۰٪ درخشندگی آن بیشتر خواهد شد.[۵۲] مدل‌های هواشناسی نشان داده‌است که اگر پرتوهای دریافت شده از خورشید بیشتر شود زمین دچار دگرگونی‌های نامطلوب مانند از دست دادن آب اقیانوس‌ها خواهد شد.[۵۳]با بالا رفتن دمای هوا در سطح زمین، چرخهٔ غیرآلی دی اکسید کربن تندتر می‌شود، با گذشت ۵۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال[۲۴] سطح غلظت این گاز از اندازهٔ مناسب برای گیاهان پایین تر می‌رود و گیاهان می‌میرند. با نبود گیاهان اتمسفر نیز دچار کمبود اکسیژن می‌شود و با گذشت چند میلیون سال دیگر حیوانات نیز از بین می‌روند.[۵۴] پس از یک میلیارد سال دیگر تمامی آب‌های زمین ناپدید می‌شود[۲۵] و متوسط دما در سطح زمین به ۷۰ درجهٔ سانتیگراد (۱۵۸ فارنهایت) می‌رسد.[۵۴] انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون سال دیگر زمین همچنان توان نگه داشتن زندگی در سطح خود را داشته باشد؛[۲۴] البته اگر نیتروژن از اتمسفر برداشته شود این بازه می‌تواند به ۲٫۳ میلیارد سال نیز برسد.[۵۵] اگر تصور کنیم که خورشید برای همیشه پایدار و جاودان باقی می‌ماند باز به این دلیل که زمین از درون در حال خنک شدن است، مقدار زیادی از CO۲ موجود در هوا به دلیل کاهش فعالیت‌های آتشفشانی از دست می‌رفت[۵۶] و به دلایل دیگری ۳۵٪ از آب اقیانوس‌ها نیز به داخلگوشته فرو می‌رفت.[۵۷]خورشید نیز مانند دیگر ستارگان که دچار دگرگونی می‌شوند، پس از ۵ Gyr تبدیل به یک غول سرخ خواهد شد. بررسی‌ها نشان داده‌است که در این هنگام شعاع خورشید ۲۵۰ بار بزرگتر از شعاع آن در عصر حاضر خواهد بود، چیزی نزدیک به ۱ AU یا ۱۵۰،۰۰۰،۰۰۰ کیلومتر.[۵۲][۵۸] در این هنگام سرنوشت زمین چندان روشن نیست. هنگامی که خورشید یک غول قرمز می‌شود ۳۰٪ از جرم خود را از دست می‌دهد. هنگامی که خورشید به بیشترین حجم خود رسیده زمین در مداری در ۱٫۷ AU یا ۲۵۰،۰۰۰،۰۰۰ km از آن قرار می‌گیرد. انتظار آن می‌رود که زمین پوشش خود را از دست بدهد و به دلیل بیشتر شدن پرتوهای خورشید در زمین (نزدیک به ۵۰۰۰ برابر مقدار کنونی) اگر نگوییم همه، بیشتر آنچه از حیات بر سطح آن باقی مانده از بین می‌رود.[۵۲] یک شبیه‌سازی در سال ۲۰۰۸ نشان داد که هنگامی که خورشید یک غول بزرگ می‌شود مدار زمین به دور آن تنگ تر شده و زمین به سوی خورشید کشیده خواهد شد تا آنکه وارد اتمسفر خورشید شده و بخار خواهد شد.[۵۸]ساختار و سازهٔ زمین [ویرایش]سیاره‌های سنگی از چپ به راست: تیر،ناهید، زمین و مریخنوشتار اصلی: علوم زمینآگاهی بیشتر در مقالهٔ جدول ویژگی‌های فیزیکی زمینزمین یک سیارهٔ سنگی است یعنی به جای آنکه مانند سیارهٔ هرمز یک غول گازی باشد، از خاک و سنگ ساخته‌است. زمین در جرم و حجم در میان چهار سیارهٔ سنگی منظومهٔ خورشیدی در جایگاه نخست قرار دارد. همچنین زمین در میان آن‌ها از بیشترین چگالی و گرانش سطحی، نیرومندترین میدان مغناطیسی و سریع ترین سرعت در گردش برخوردار است[۵۹] و احتمالا تنها سیاره‌ای است که صفحه‌های زمین‌ساخت بشقابی آن فعال اند.[۶۰]شکل [ویرایش]آتشفشان چیمبورازو در اکوادوربیرونی‌ترین نقطه از سطح زمین.[۶۱]شکل زمین مانند یک کره‌است با این تفاوت که بر روی دو قطب آن و در راستای محور میان آن دو، دچار پهن شدگی و در گرداگرد استوا دچار بیرون زدگی شده‌است (شکم داده‌است).[۶۲] این بیرون زدگی در ناحیهٔ استوا، به دلیل گردش زمین بوجود آمده‌است و باعث ایجاد اختلاف ۴۳ کیلومتری میان قطر زمین در مدار استوایی و قطر آن میان دو قطب شده‌است.[۶۳]کوه اورست با بلندی ۸۸۴۸ متر بالاتر از سطح آزاد دریاها و درازگودال ماریانا با عمق ۱۰،۹۱۱ متر پایین تر از سطح آزاد دریاها به ترتیب بلندترین و عمیق ترین نقاط در سطح کرهٔ زمین اند. اما باید به این نکته توجه داشت که به دلیل شکم دادگی کرهٔ زمین در مدار استوا، نوک کوه اورست همچنان دورترین نقطه از مرکز کرهٔ زمین نیست. دورترین نقطه از مرکز کرهٔ زمین یا به عبارت دیگر بیرونی ترین نقطه از سطح زمین، نوک آتشفشانی به نام چیمبورازو دراکوادور و هوسکاران در پرو است.[۶۴][۶۵][۶۶]ترکیب شیمیایی پوسته[۶۷]ترکیب شیمیاییفرمولدرصد درقاره‌هااقیانوس‌هاسیلیسیم دی اکسیدSiO۲٪۶۰٫۲٪۴۸٫۶آلومیناAl۲O۳٪۱۵٫۲٪۱۶٫۵کلسیم اکسیدCaO٪۵٫۵٪۱۲٫۳اکسید منیزیمMgO٪۳٫۱٪۶٫۸آهنFeO٪۳٫۸٪۶٫۲اکسید سدیمNa۲O٪۳٫۰٪۲٫۶پتاسیم اکسیدK۲O٪۲٫۸٪۰٫۴اکسید آهن (III)Fe۲O۳٪۲٫۵٪۲٫۳آبH۲O٪۱٫۴٪۱٫۱دی‌اکسید کربنCO۲٪۱٫۲٪۱٫۴تیتانیوم دی اکسیدTiO۲٪۰٫۷٪۱٫۴پنتا اکسید فسفرP۲O۵٪۰٫۲٪۰٫۳مجموع٪۹۹٫۶٪۹۹٫۹ساختار شیمیایی [ویرایش]جرم زمین تقریبا ۵٫۹۸×۱۰۲۴ کیلوگرم است و بیشتر از عنصرهایی مانند آهن (۳۲٫۱٪)، اکسیژن (۳۰٫۱٪)، سیلیسیم (۱۵٫۱٪)، منیزیم (۱۳٫۹٪)، گوگرد(۲٫۹٪)، نیکل (۱٫۸٪)، کلسیم (۱٫۵٪) و آلومینیم (۱٫۴٪) ساخته شده‌است ۱٫۲٪ باقی مانده را نیز رگه‌هایی از دیگر عنصرها می‌سازد. دانشمندان بر این باورند که ۸۸٫۸٪ از هستهٔ زمین از آهن، ۵٫۸٪ از نیکل، ۴٫۵٪ از گوگرد و ۱٪ از دیگر عنصرها ساخته شده‌است.[۶۸]فرانک کلارک، زمین شناس سرشناس محاسبه کرده‌است که کمی بیش از ۴۷٪ پوستهٔ زمین از اکسیژن ساخته شده‌است. بیشتر سنگ‌های سازندهٔ پوستهٔ زمین از مواد اکسیدشده ساخته شده‌اند. البته کلر، گوگرد و فلوئور در این مورد استثنا هستند و مقدار آن‌ها در سنگ‌ها معمولا کمتر از ۱٪ است. اکسیدهای مهم عبارتند از: سیلیس، آلومینا، اکسید آهن، اکسید منیزیم، آهک، پتاس و سودا یا اکسید سدیم. در میان اکسیدهای گفته شده، سیلیس از همه مهم‌تر است. کلارک نتیجه‌گیری کرده‌است که ۹۹٫۲۲٪ از مواد پوستهٔ زمین از ۱۱ اکسید ساخته شده‌اند. این مواد در جدول کناری آمده‌اند.[۶۹]ساختار درونی [ویرایش]نوشتار اصلی: ساختار زمیندرون زمین را مانند دیگر سیاره‌های خاکی می‌توان بسته به تفاوت‌های شیمیایی و فیزیکی (رئولوژی) که در آن دیده می‌شود، به چندین لایه تقسیم کرد. زمین بر خلاف دیگر سیاره‌های خاکی از دو هستهٔ بیرونی و درونی جدا از هم ساخته شده‌است. لایهٔ بیرونی زمین کهپوسته نام دارد، جامد است و بیشتر از سیلیکات‌ها ساخته شده‌است. درست در زیر پوسته، گوشتهٔ جامد، لایه‌ای با گرانروی بسیار بالا قرار دارد. پوسته و گوشته با کمک لایه‌ای به نام ناپیوستگی موهوروویچیچ از هم جدا می‌شوند. ضخامت پوسته در نقاط گوناگون زمین تغییر می‌کند، این ضخامت به طور متوسط در زیر اقیانوس‌ها حدود ۶ کیلومتر است و در بخش‌های قاره‌ای به ۳۰ تا ۵۰ کیلومتر هم می‌رسد. مجموعهٔ پوسته و ناحیهٔ بالایی گوشته که سرد و سخت است روی هم لیتوسفر نام دارد. زمین‌ساخت بشقابی یا همان صفحه‌های تکتونیکی مربوط به لیتوسفر است. در زیر لیتوسفر، لایهٔ آستنوسفر (به انگلیسی: asthenosphere) قرار دارد. این لایه به نسبت از گرانروی کمتری برخوردار است به گونه‌ای که لیتوسفر بر روی آن روان است. دگرگونی‌های مهم در ساختار بلوری در گوشته در عمقی میان ۴۱۰ تا ۶۶۰ کیلومتری از سطح زمین رخ می‌دهد. این بازه، که بازهٔ گذار نام دارد، گوشتهٔ بیرونی و درونی را از یکدیگر جدا می‌کند. در زیر گوشته، لایه‌ای با گرانروی بسیار کم قرار دارد، این لایه که هستهٔ بیرونی نام دارد بر روی لایهٔ جامد و در حال گردشهستهٔ درونی جای گرفته‌است.[۷۰]لایه‌های سازندهٔ کرهٔ زمین[۷۱]برشی از مقطع زمین، از مرکز تا سطح آن، این شکل برپایهٔ اندازه‌های واقعی نیست.عمق[۷۲](کیلومتر)نام لایهچگالیg/cm۳۰–۶۰لیتوسفر[یادداشت ۹]—۰–۳۵پوسته[یادداشت ۱۰]۲٫۲–۲٫۹۳۵–۶۰گوشتهٔ بالایی۳٫۴–۴٫۴  ۳۵–۲۸۹۰گوشته۳٫۴–۵٫۶۱۰۰–۷۰۰استنوسفر—۲۸۹۰–۵۱۰۰هستهٔ بیرونی۹٫۹–۱۲٫۲۵۱۰۰–۶۳۷۸هستهٔ درونی۱۲٫۸–۱۳٫۱گرما [ویرایش]گرمای ناشی از یکپارچگی زمین در اثر نیروی گرانشی میان اجزای آن (نزدیک ۲۰٪) و گرمای تولید شده در اثر واپاشی هسته‌ای[۷۳] (۸۰٪) دست در دست یکدیگر می‌دهند و باعث گرم شدن درون زمین می‌شوند. ایزوتوپهای اصلی که باعث پیدایش این گرما می‌شوند[۷۴] عبارتند از: پتاسیم ۴۰، اورانیم ۲۳۸، اورانیم ۲۳۵ و توریم ۲۳۲. در مرکز زمین دما به بیش از ۷۰۰۰ کلوین و فشار به بیش از ۳۶۰ گیگا پاسکال می‌رسد.[۷۵] از آنجایی که گرمای درونی زمین بیشتر از واپاشی هسته‌ای بوجود می‌آید، دانشمندان برآورد می‌کنند که در آغاز تاریخ زمین، هنگامی که ایزوتوپ‌های با نیمه عمر کوتاه هنوز از دست نرفته بودند، گرمای تولیدی بسیار بیشتر از این مقدار بوده‌است. برای نمونه در سه میلیارد سال پیش این مقدار دو برابر گرمای تولیدی در عصر حاضر بوده‌است.[۷۳]ایزوتوپ‌هایی که بیشترین میزان گرما را تولید می‌کنند.[۷۶]ایزوتوپگرمای آزاد شدهW/kg ایزوتوپنیمه عمرسالغلظت میانگین در گوشتهkg ایزوتوپ/kg گوشتهگرمای آزاد شدهW/kg گوشته۲۳۸U۹٫۴۶ × ۱۰−۵۴٫۴۷ × ۱۰۹۳۰٫۸ × ۱۰−۹۲٫۹۱ × ۱۰−۱۲۲۳۵U۵٫۶۹ × ۱۰−۴۷٫۰۴ × ۱۰۸۰٫۲۲ × ۱۰−۹۱٫۲۵ × ۱۰−۱۳۲۳۲Th۲٫۶۴ × ۱۰−۵۱٫۴۰ × ۱۰۱۰۱۲۴ × ۱۰−۹۳٫۲۷ × ۱۰−۱۲۴۰K۲٫۹۲ × ۱۰−۵۱٫۲۵ × ۱۰۹۳۶٫۹ × ۱۰−۹۱٫۰۸ × ۱۰−۱۲زمین به طور متوسط در هر متر مربع ۸۷ mW گرما از دست می‌دهد که در مجموع توان زمین در از دست دادن گرما برابر با ۴٫۴۲ × ۱۰۱۳ W خواهد بود.[۷۷]صفحه‌های زمین‌ساخت [ویرایش]صفحه‌های اصلی زمین[۷۸]نام صفحهمساحت۱۰۶ km۲     صفحهٔ اقیانوس آرام۱۰۳٫۳     صفحهٔ آفریقا[یادداشت ۱۱]||style="text-align: center;"| ۷۸٫۰     صفحهٔ آمریکای شمالی۷۵٫۹     صفحهٔ اوراسیا۶۷٫۸     صفحهٔ جنوبگان۶۰٫۹     صفحهٔ هند-استرالیا۴۷٫۲     صفحهٔ آمریکای جنوبی۴۳٫۶نوشتار اصلی: زمین‌ساخت بشقابیلیتوسفر، لایهٔ سخت بیرونی زمین به چندین تکه شکسته شده‌است که به این تکه‌ها، صفحه‌های زمین ساخت (به انگلیسی: tectonic plate) گفته می‌شود. این تکه‌های سخت کوچکتر می‌توانند نسبت به یکدیگر جابجا شوند. جابجایی و تغییر مرز این صفحه‌های کوچکتر نسبت به هم می‌تواند به سه صورت باشد: مرزهای همگرا (Convergent boundaries) که در آن دو صفحه به هم نزدیک می‌شوند، مرزهای واگرا (Divergent boundaries) که در آن دو تکه از هم دور می‌شوند یا دو تکهٔ به هم پیوسته خرد می‌شوند و دگرگونی مرزها (Transform boundaries) که در آن دو صفحه بر روی یکدیگر سُر می‌خورند و جابجایی جانبی دارند. زمین‌لرزه، فعالیت آتشفشانی، ساخت کوه و پیدایش درازگودال همگی می‌توانند در مرز این صفحه‌ها روی دهند.[۷۹]هفت صفحهٔ اصلی عبارتند از: صفحهٔ اقیانوس آرام یا صفحهٔ آرام، صفحهٔ آمریکای شمالی، صفحهٔ اوراسیا، صفحهٔ آفریقا، صفحهٔ جنوبگان یا آنتارکتیک، صفحهٔ اینداسترالیا یا هند-استرالیا و صفحهٔ آمریکای جنوبی. از میان دیگر صفحه‌ها می‌توان به صفحهٔ عربستان، کارائیب، نازکا در ساحل غربی آمریکای جنوبی و صفحهٔ اسکوشیا در جنوب اقیانوس اطلس اشاره کرد. صفحهٔ استرالیا و هند نزدیک به ۵۰ تا ۵۵ میلیون سال پیش با هم یکی شده‌اند. صفحه‌های اقیانوسی در جابجایی از دیگران سریع تر اند و در این میان صفحهٔ کوکوز با سرعتی برابر با ۷۵ میلیمتر در سال و صفحهٔ آرام با ۵۲ تا ۶۹ میلیمتر در سال، از همه سریع تر جابجا می‌شوند.[۸۰] کندترین صفحه در جابجایی صفحهٔ اورسیا است که نزدیک به ۲۱ میلیمتر در سال جابجا می‌شود.[۸۱]سطح [ویرایش]نوشتار اصلی: زمین‌چهرهپستی و بلندی‌های زمین از جایی به جای دیگر تفاوت می‌کند. نزدیک به ۷۰٫۸٪ سطح زمین پوشیده از آب است.[۸۲] و بیشتر فلات قاره پایین تر از تراز دریا است. خاکی که در زیر آب‌ها قرار دارد خود دارای رشته‌کوه، دره و آتشفشان زیر آب است.[۶۳] همچنین در زیر آب، درازگودال، درهٔ عمیق و باریک زیردریایی، صفحه‌های زمین‌ساخت اقیانوسی و جلگه در عمق اقیانوس و دریا وجود دارد. ۲۹٫۲٪ باقی مانده از سطح زمین که از آب پوشیده نیست از کوه، بیابان، جلگه و دیگر پدیده‌های زمین‌شناسی ساخته شده‌است.ناهمواری‌های روی زمین در گذر دوره‌های گوناگون دستخوش دگرگونی و فرسایش شده‌است. ناهمواری‌های سطح زمین در اثر بارندگی،هوازدگی، چرخه‌های گرمایی و دگرگونی‌های شیمیایی، پیوسته ساخته می‌شوند و دوباره فرسایش می‌یابند یا دچار تغییر شکل می‌شوند. یخگیری، فرسایش ساحلی، ساخته شدن آب‌سنگ مرجانی و برخورد شهاب‌سنگ‌ها با زمین از جمله عامل‌های دیگری اند که می‌توانند باعث دگرگونی چهرهٔ زمین شوند.[۸۳]نقشهٔ ناهمواری‌های امروز زمین، داده‌ها گرفته شده ازمرکز داده‌های نشنال جئوگرافیکبخشی از پوستهٔ زمین از سنگ‌هایی با چگالی کم مانند سنگ‌های آذرین، سنگ خارا و آندزید ساخته شده‌است. سنگی مانند بازالت که سازندهٔ اصلی کف اقیانوس‌ها است و خود از آذرین‌های با چگالی بیشتر است، کمتر در پوستهٔ زمین دیده می‌شوند.[۸۴] گونهٔ دیگر سنگ‌ها، سنگ‌های رسوبی است که از انباشته و فشرده شدن مواد ته تشینی ساخته می‌شود. نزدیک به ۷۵٪ صفحه‌های قاره‌ای از سنگ‌های رسوبی پوشیده شده‌است. با این حال این گونهٔ سنگ، تنها ۵٪ پوستهٔ زمین را می‌سازند.[۸۵] گونهٔ سوم سنگ‌ها، سنگ‌های دگرگون است که از دگرگونی سنگ‌هایی که پیشتر در زمین بوده‌اند با وارد شدن گرما یا فشار بسیار بالا و یا هر دو ساخته می‌شوند. فراوان ترین کانی‌های سیلیکاتی در سطح زمین عبارتند از: کوارتز، فلدسپات، آمفیبول، میکا، پیروکسن و الیوین.[۸۶] همچنین از جمله کانی‌های کربناتی فراوان می توان به کلسیت (که در سنگ آهک پیدا می‌شود) و دولومیت اشاره کرد.[۸۷]پدوسفر بیرونی ترین لایهٔ زمین است که از خاک ساخته شده و خود در فرایندهای ساخت خاک درگیر است. این لایه، لایهٔ ارتباط دهنده میان لیتوسفر، هواکُره، آب‌کُره و زیست‌کُره است. امروزه در مجموع ۱۳٫۳۱٪ از خاک زمین، ویژهٔ کشاورزی است. که از آن میان تنها ۴٫۷۱٪ آن همواره محصول می‌دهد.[۱۲] نزدیک به ۴۰٪ از خاک زمین به عنوان چراگاه و کشتزار کاربرد دارد به عبارت دیگر ۱٫۳×۱۰۷ کیلومتر مربع برای کشتزار و ۳٫۴×۱۰۷ کیلومتر مربع برای چراگاه‌است.[۸۸]بلندی ناهمواری‌های زمین از ۴۱۸- متر در دریای مرده آغاز می‌شود و به ۸٬۸۴۸ در قلهٔ اورست می‌رسد (برآورد شده در سال ۲۰۰۵). میانگین بلندی ناهمواری‌های زمین از سطح دریا ۸۴۰ متر است.[۸۹]آب‌کُره یا هیدروسفر [ویرایش]نمودار بلندی‌های پوستهٔ زمیننوشتار اصلی: آب‌کرهفراوانی آب در سطح زمین، عاملی است که باعث شده زمین نسبت به دیگر سیاره‌های منظومهٔ خورشیدی متفاوت باشد و نام «سیارهٔ آبی» بر آن گذاشته شود. هیدروسفر زمین عبارت است از تمام آب‌های سطح زمین، از دریاها، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و آب‌های زیرزمینی تا عمق ۲۰۰۰ متری، گرفته تا آب اقیانوس‌ها همگی در عنوان آب‌کره یا هیدروسفر جای می‌گیرند. عمیق ترین جایی از زمین که در آن می‌توان آب زیرزمینی پیدا کرد، گودال چلنجر و درازگودال ماریانا در اقیانوس آرام در عمق ۱۰٬۹۱۱٫۴ متری است.[یادداشت ۱۲][۹۰]جرم اقیانوس‌ها ۱٫۳۵×۱۰۱۸ تن، برابر با ۱/۴۴۰۰ از جرم کل زمین زمین است. سطح پوشش اقیانوس‌ها ۳٫۶۱۸×۱۰۸ کیلومتر مربع و عمق متوسط آن در سراسر زمین ۳،۶۸۲ متر است. که اگر حجم آن را براورد کنیم حجمی نزدیک به ۱٫۳۳۲×۱۰۹ کیلومتر مکعب می‌شود.[۹۱]اگر آب اقیانوس‌ها در تمام سطح زمین گسترده می‌شد در آن صورت عمق اقیانوس‌ها بیش از ۲٫۷ کیلومتر می‌شد.[یادداشت ۱۳] نزدیک به ۹۷٫۵ درصد از آب‌های موجود در سطح زمین شور و ۲٫۵ درصد شیرین است که ۶۸٫۷ آب‌های شیرین در حال حاضر یخ زده‌اند.[۹۲]متوسط نمک موجود در آب اقیانوس‌ها ۳۵ گرم در یک کیلوگرم از آب دریا است. (۳۵‰) این نمک از راه فعالیت‌های آتشفشانی یا از حل شدن نمک‌های موجود در سنگ‌های آذرین سرد شده وارد آب‌ها شده‌است.[۹۳] همچنین اقیانوس‌ها مخزن گازهای جو زمین نیز هستند. این گازها که در آب حل شده‌اند، برای ادامهٔ زندگی بسیاری از گونه‌های حیات در زیر آب، ضروری اند.[۹۴] آب دریاها نقش مهمی در چگونگی آب و هوای جهان دارد. در این میان اقیانوس‌ها به عنوان یک منبع گرمایی بزرگ عمل می‌کنند.[۹۵] جابجایی و دگرگونی دما در گسترهٔ اقیانوس باعث جابجایی‌های بزرگی در دمای هوا می‌شود. برای نمونه می‌توان از ال‌نینیو یاد کرد.[۹۶]هوا کُره [ویرایش]نوشتار اصلی: جو زمینفشار هوا در سطح زمین به صورت میانگین ۱۰۱،۳۲۵ کیلو پاسکال است و بلندای آن تا ۸٫۵ کیلومتر اندازه‌گیری شده‌است.[۲] می‌توان گفت ۷۸٪ آن از نیتروژن، ۲۱٪ آن از اکسیژن ساخته شده‌است. همچنین اندکی از گازهای بخار آب، دی‌اکسید کربن و دیگر مولکول‌های گازی می‌توان در آن پیدا کرد. بلندای گشت‌سپهر بسته به عرض جغرافیایی متفاوت است برای نمونه در دو قطب ۸ کیلومتر و در استوا ۱۷ کیلومتر است. البته آب و هوا و عامل‌های فصلی هم می‌توانند تاثیر گذار باشند.[۹۷]زیست‌کرهٔ زمین توانسته‌است دگرگونی‌های بزرگی در هواکره پدید آورد. پیشینهٔ اکسیژنی که از فرایند نورساخت در هواکره تولید شده به ۲،۷ میلیون سال پیش باز می‌گردد. این فرایند ساز و کار هواشناسی زمین را دگرگون کرد، لایه‌ای از گاز اوزون را ساخت که پوششی برای زمین در برابر پرتوهای فرابنفش آمده از نور سفید خورشید بود و امکان جابجایی برخی گازهای ارزشمند مانند بخار آب را فراهم کرد. همچنین هواکره باعث می‌شد تا شهاب‌وارهای کوچک پیش از برخورد با زمین در آسمان بسوزند. هواکره در متعادل کردن دمای زمین هم موثر است.[۹۸] در این پدیده که اثر گلخانه‌ای نام دارد گرمایی که از سطح زمین بیرون رفته‌است در میان مولکول‌های هواکره نگه داشته می‌شود. بخار آب، دی‌اکسید کربن، متان و اوزون از گازهای گلخانه‌ای اصلی در هواکرهٔ زمین اند. اگر چنین پدیده‌ای نبود، میانگین دمای زمین بجای ۱۵ درجهٔ سانتی گراد که اکنون است، باید ۱۸- درجه می‌شد که در این دما امکان پدیدار شدن زندگی بسیار پایین است.[۸۲]آب و هوا [ویرایش]نمای ماهواره‌ای از زمین پوشیده از ابر.نوشتار اصلی: آب و هوا و اقلیمهواکرهٔ زمین دارای مرز روشنی نیست. کم کم نازک و نازک تر می‌شود تا آن که در پایان در فضای بیرونی ناپدید می‌گردد. سه-چهارم جرم هواکره در ۱۱ کیلومتر نخست از سطح زمین جای گرفته‌است. پایین ترین لایهٔ آن گشت‌سپهر نام دارد. انرژی آمده از سوی خورشید باعث گرم شدن این لایه و سطح زیرین آن و درنتیجه پراکنده گشتن هوا می‌گردد، آنگاه لایهٔ هوای با چگالی کمتر بالا می‌رود و جای آن را لایهٔ سردتر که چگالی بیشتری دارد، پُر می‌کند. نیتجهٔ این فرایند چرخهٔ هواکره است که باعث پخش شدن انرژی گرمایی در زمین می‌شود.[۹۹]نخستین چرخه‌های هواکره‌ای از دسته‌هایی از باد بسامانها در منطقهٔ استوایی، پایین تر از عرض جغرافیایی °۳۰ و بادهای بیش‌وز در عرض جغرافیایی میانی که خود عبارت است از منطقهٔ میان °۳۰ و °۶۰ ساخته شده بود.[۱۰۰] همچنین جریان‌های اقیانوسی عامل‌های مهمی در چگونگی آب و هوا دارند، بویژه گردش دماشوری که انرژی گرمایی بدست آمده از منطقهٔ اقیانوسی استوایی را میان منطقه‌های قطبی بخش می‌کند.[۱۰۱]بخار آبی که در سطح زمین پدید آمده‌است چون دمای بالاتری دارد به کمک جریان‌های هوا به بالا می‌رود. این بخار آب متراکم می‌شود و به صورت بارندگی به زمین باز می‌گردد.[۹۹] بیشتر آب بدست آمده به کمک رودخانه‌ها به سوی زمین‌های پست تر رانده می‌شود و بیشتر رودخانه‌ها آب را به اقیانوس‌ها و دریاها باز می گردانند و برخی آن را در دریاچه جمع آوری می‌کنند. چرخهٔ آب ساز و کاری حیاتی برای ادامهٔ زندگی در زمین است و البته عامل مهمی در فرسایش سطح زمین در طول دوره‌های زمین شناسی بوده‌است. بارندگی در زمین می‌تواند بسیار گسترده باشد در بعضی منطقه‌ها به‌اندازهٔ چند متر در سال باران می‌بارد و در برخی دیگر کمتر از یک میلی متر در سال. چرخهٔ هواکره‌ای، پستی بلندی‌های زمین و تفاوت دما همگی از عامل‌هایی اند که در میانگین بارندگی در هر منطقه تاثیر می‌گذارند.[۱۰۲]هواکُرهٔ بالایی [ویرایش]در این منظره بخشی از ماه زیر هواکُرهٔ زمین پنهان شده و بخشی به صورت تغییر شکل یافته دیده می‌شود. نگاره از ناسانوشتار اصلی: فضای بیرونیدر بالای تروپوسفر، معمولا هواکره به بخش‌های استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر تقسیم می‌شود.[۹۸] هر لایه یک بازهٔ مربوط به خود دارد که در آن دما نسبت به ارتفاع تغییر می‌کند. فراتر از همهٔ اینها لایهٔ اگزوسفر جای دارد که آن قدر نازک می‌شود تا به مغناط‌کره برسد. جایی که میدان مغناطیسی زمین با بادهای خورشیدی اندرکنش دارد.[۱۰۳]انرژی گرمایی باعث می‌شود برخی از مولکول‌ها که در بالاترین لایهٔ هواکرهٔ زمین اند سرعتشان افزایش یابد تا به جایی برسد که بتوانند از پوشش گرانش زمین بگریزند و به فضا روند. این پدیدهٔ نشت هواکره به فضا، به آرامی ولی پایدار روی می‌دهد. چون مولکول‌های آزاد هیدروژن وزن مولکولی کمی دارند و می‌توانند آسان تر از دیگران به سرعت گریز نزدیک شوند و به بیرون از هواکره نشت کنند.[۱۰۴] پدیدهٔ نشت هیدروژن، زمین را به این سو هُل داده، که از یک سیارهٔ کاهنده به یک سیارهٔ اکساینده دگرگون شود. پدیدهٔ نورساخت سرچشمهٔ اکسیژن آزاد است. اما عامل‌های کاهنده مانند هیدروژن خود پیش‌شرط مورد نیاز برای گسترش و انباشته شدن اکسیژن در هواکره‌اند.[۱۰۵] بنابراین توان هیدروژن در گریز از هواکرهٔ زمین بر طبیعت زندگی پدید آمده در این سیاره تاثیر گذاشته‌است.[۱۰۶] در سیارهٔ سرشار از اکسیژنی که امروز ما داریم بیشتر هیدروژن پیش از آنکه بتواند از زمین بگریزد به آب تبدیل شده‌است. بجای آن بیشتر کمبود هیدروژن با متلاشی شدن مولکول‌هایی مانند متان جبران می‌شود.[۱۰۷]میدان مغناطیسی [ویرایش]نمایی از میدان مغناطیسی زمین. در این نگاره بادهای خورشیدی از چپ به راست می‌وزد.نوشتار اصلی: میدان مغناطیسی زمینمیدان مغناطیسی زمین بیشتر مانند یک دوقطبی مغناطیسی بزرگ است که می توان گفت قطب‌های آن بر روی قطب‌های جغرافیایی این سیاره افتاده‌است. در کمربند یا خط استوای میدان مغناطیسی شدت میدان مغناطیسی در سطح زمین به ۳٫۰۵ × ۱۰−۵ تسلا و گشتاور مغناطیسی آن به ۷٫۹۱ × ۱۰۱۵ تسلا. مترمکعب می‌رسد.[۱۰۸] بر پایهٔ نظریهٔ دینامو، این میدان در منطقهٔ هستهٔ بیرونی که مایع است ساخته شده‌است. در هستهٔ بیرونی گرمای زیاد و رسانش گرمایی باعث جابجایی مواد رسانای درون آن می‌شود که این پدیده خود باعث پدید آمدن جریان‌های الکتریکی و از آن میدان مغناطیسی زمین می‌گردد. جابجایی مواد در هستهٔ بیرونی با هرج و مرج همراه‌است و باعث می‌شود که قطب‌های میدان مغناطیسی در بازه‌های زمانی گوناگون جابجایی‌هایی داشته باشد. از این رو در بازه‌های زمانی چند میلیون سال باید چشم به راه چند بار جابجایی در محل قطب‌های مغناطیسی زمین باشیم. برای نمونه، تازه ترین جابجایی دو قطب در ۷۰۰،۰۰۰ سال پیش رخ داده‌است.[۱۰۹][۱۱۰]میدان مغناطیسی زمین، در گِرداگرد آن مغناط‌کره را پدید آورده‌است. مغناط‌کره راستای وزش بادهای خورشیدی را کج می‌کند و نمی‌گذارد که به زمین برسند. ناحیهٔ شوک تعظیم، جایی که بادهای خورشیدی در برخورد با میدان مغناطیسی زمین ناگهان سرعت خود را از دست می‌دهند، در فاصله‌ای به‌اندازهٔ ۱۳ برابر شعاع زمین جای دارد. برخورد میان بادهای خورشیدی و میدان مغناطیسی کمربند وان آلن را می‌سازد. یک جفت منطقهٔ هم مرکز چنبره مانند که جایگاه ذرات باردار پرانرژی است. هنگامی که پلاسما وارد هواکرهٔ زمین در منطقهٔ قطبی می‌شود، شفق قطبی را پدید می‌آورد.[۱۱۱]حرکات چندگانه زمین [ویرایش]حرکت انتقالی زمین به دور خورشید [ویرایش]حرکت انتقالی زمین که واحد سال نجومی نیز می‌باشد یکدور کامل زمین در مدار خود نسبت به یک ستاره ثابت، پیرامون خورشید است که مقدار آن ۳۶۵٫۲۵۶۴ شبانه‌روز معادل ۳۶۵ شبانه‌روز و ۶ ساعت و ۹ دقیقه و ۱۰ ثانیه‌است.[۱۱۲]سرعت این حرکت زمین در مدار خود به دور خورشید یکسان نیست و در نزدیکی خورشید (هنگام حضیض) بیشترین سرعت و در فاصله دورتر خورشید (هنگام اوج) کمترین سرعت را دارد. و میانگین سرعت آن ۳۰ کیلومتر بر ثانیه‌است. با تعدیل محاسبه این حرکت نسبت به نقطه اعتدال، سال اعتدالی بدست می‌آید که ۲۰ دقیقه از سال نجومی و گردش انتقالی زمین کمتر است و در گاهشماری کاربرد دارد. با توجه به انحراف مدار انتقالی زمین نسبت به صفحه استوا، در یک دور حرکت انتقالی، میل زمین نسبت به خورشید و متقابل زاویه تابش خورشید در روزهای سال متغیر خواهد بود و موجب تغییر نسبت ساعات شب به روز و تغییرات گسترده و تدریجی سالانه آب و هوایی و دما بر کره زمین خواهد شد. که این تغییرات اقلیمی در چهار مرحله زمانی تقریبا مساوی بعنوان فصول چهارگانه در زمین نمایان می‌شود. حرکت انتقالی همچنین موجب تغییر ظاهری چهرهٔ سالانه آسمان شب می‌باشد.حرکت وضعی [ویرایش]نوشتار اصلی: حرکت وضعی زمینحرکت وضعی زمین چرخشی است که زمین به دور خود انجام می‌دهد که این چرخش به سمت خاور است. زمین به دور محور شمالی و جنوبی‌اش در خلاف حرکت عقربه‌های ساعت می‌چرخد و دوران کامل آن، ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴ ثانیه طول می‌کشد. از قاطع‌ترین آزمایش‌هایی که اثبات می‌کند زمین حول محورش در گردش است، آزمایش آونگ فوکو است که در این آزمایش، چرخش زمین به‌طور مستقیم مشاهده می‌شود.[۱۱۳]حرکت رقص محور [ویرایش]این حرکت بسیار کمتر است بنابراین تنها یک لرزش سینوسی در مدار زمین ایجاد می‌کند. که دلیل این امر جاذبه و چرخش ماه به دور زمین است.سرعت حرکت محوری زمین به دور خود [ویرایش]سطح زمین با سرعت ۴۰۰۰۰ کیلو متر در شبانه روز حرکت می‌کند. این سرعت برابر با ۱۰۴۰ مایل بر ساعت یا ۱۶۷۰ کیلو متر بر ساعت است. (تقریباً ۵ کیلومتر بر ثانیه) اندازه این سرعت از تقسیم محیط زمین در خط استوا بدست می‌آید. (حدود ۲۴۹۰۰ مایل یا ۴۰۰۷۰ کیلو متر) بر تعداد ساعات شبانه روز (۲۴) به دست می‌اید. با توجه به این که محیط زمین در قطبین به صفر نزدیک می‌شود، هنگامی که به سمت یکی از دو قطب حرکت می‌کنید. این سرعت تقریباً به صفر کاهش می‌یابد.حرکت تقدیمینوشتار اصلی: حرکت تقدیمیحرکت تقدیمی حرکتی است که به موجب خم بودن محور زمین نسبت به مدار خود ایجاد می‌شود و در نتیجهٔ کشش گرانشی خورشید، ماه و سیارهها بر برآمدگی استوای زمین به‌وجود می‌آید. این حرکت موجب می‌شود که نقاط اعتدال در میان صورت‌های فلکی به سمت مغرب حرکت کنند. محور چرخش زمین، مخروطی را طی ۲۵۷۶۵ سال طی می‌کند. در حال حاضر محور چرخشی زمین تقریباً در امتداد ستاره قطبی است ولی به‌دلیل این حرکت چند هزار سال دیگر نمی‌توان از این ستاره به‌عنوان ستارهٔ قطبی استفاده کرد.[۱۱۴]چرخش زمین به دور خودش [ویرایش]نوشتار اصلی: حرکت وضعی زمیندورهٔ چرخش زمین نسبت به خورشید (میانگین روز خورشیدی) ۸۶،۴۰۰ ثانیه‌است (درست تر آن ۸۶،۴۰۰٫۰۰۲۵ ثانیه در دستگاه SI است). امروزه یک روز زمین کمی بلندتر از یک روز در سدهٔ ۱۹ میلادی است این به دلیل شتاب جزر و مدی است که هر روز به‌اندازهٔ ۰ تا ۲ میلی ثانیه از گذشته بلندتر شده‌است.[۱۱۵]زیست‌پذیری [ویرایش]نوشتار اصلی: زیست‌پذیری سیاره‌ایسیاره‌ای که در آن امکان نگهداری زندگی وجود داشته باشد، زیست‌پذیر نام دارد؛ حتی اگر خود آن سیاره سرچشمهٔ پدیدار شدن زندگی نباشد. در زمین آب به صورت مایع پیدا می‌شود، پیرامونی که در آن مولکول‌های آلی پیچیده می‌توانند باهم در اندرکنش قرار گیرند و روی هم سوار شوند. همچنین انرژی کافی در دسترس است تا دگرگشت در آن ادامه یابد.[۱۱۶] فاصلهٔ زمین از خورشید، سرعت گردش آن به دور خود، شیب آن نسبت به محورش، پیشینهٔ زمین‌شناسی، نگهداری هواکُره در پیرامون خود و میدان مغناطیسی محافظ پیرامون زمین، همگی باعث شده‌اند تا چنین وضعیت آب و هوایی در زمین حاکم و امکان زندگی فراهم باشد.[۱۱۷]زیست‌کُره [ویرایش]نوشتار اصلی: زیست‌کرهبخش زیستی زمین، ساختار زندگی در زمین را «زیست‌کُره» می گویند. گمان آن می‌رود که برپایهٔ نظریه تکامل عُمر زندگی در زمین ۳٫۵ میلیارد سال باشد. خود زیست‌کُره به چندین زیست‌بومتقسیم می‌شود. گونه‌های گیاهی و جانوری در هر زیست‌بوم به هم همانند است. بر روی خشکی، زیست‌بوم‌ها بر پایهٔ عرض جغرافیایی، بلندی از رویهٔ دریاها و رطوبت دسته بندی می‌شوند.توندراها که در مدار قطبی شمال و در مدار قطبی جنوب جای دارند و یا منطقه‌های با ارتفاع بسیار بالا یا بسیار خشک را می توان گفت از زندگی گیاهی و جانوری تُهی اند. ولی در برابر آن سرزمین‌های مرطوب و پست منطقهٔ استوایی دارای بیشترین شمار گونه‌های گیاهی و جانوری اند.[۱۱۸]جغرافیای انسانی [ویرایش]نوشتار اصلی: جغرافیای انسانیهمچنین مقالهٔ جهان را نیز ببینید.فیلم فرستاده شده از ایستگاه فضایی بین‌المللی. نقطهٔ آغاز این فیلم، جنوب شرقی آلاسکا است. نخستین شهری که دوربین از آن می‌گذرد سان‌فرانسیسکوو منطقهٔ پیرامون آن است (تقریبا در ثانیهٔ ۱۰ فیلم). اگر با دقت به فیلم نگاه کنید می‌توانید نقطهٔ جایگاه پل گلدن گیت را در صفحه پیدا کنید. باید در نوار نورانی کوچکی که درست پیش از سان‌فرانسیسکو و در نزدیکترین نقطه به ابرهای سمت راست قرار دارد نگاه کنید. آذرخش طوفان‌های روی منطقهٔ ساحلیاقیانوس آرام که در زیر پوشش ابرها قرار دارد به خوبی نمایان است. پس از آن دوربین از روی آمریکای مرکزی (نورهای سبز رنگ) و شبه‌جزیره یوکاتان در سمت چپ می‌گذرد. این سفر هنگامی که دوربین ISS بر روی پایتخت بولیوی، شهر لاپازجای می‌گیرد به پایان می‌رسد.از گذشته تا امروز، نقشه‌نگاری، مطالعه و تلاش برای ساخت نقشه و در کل دانش جغرافیا همگی ابزارهایی بوده‌اند تا به کمک آن‌ها تصویری از زمین نگاشته شود. نقشه‌برداری، تعیین جای‌ها و فاصله‌ها، تا حدی ناوبری، تعیین موقعیت‌ها و راستاها، در امتداد نقشه‌نگاری و جغرافی گسترش یافته‌اند و اطلاعات مورد نیاز بیشتری را با کیفیت بالاتری فراهم کرده‌اند.در ۳۱ اکتبر سال ۲۰۱۱، شمار ساکنان زمین به ۷٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ تَن رسید.[۱۱۹] بررسی‌ها نشان داده‌است که تا سال ۲۰۵۰ میلادی جمعیت جهان به ۹٫۲ میلیارد تن خواهد رسید.[۱۲۰] انتظار آن می‌رود که بیشتر این افزایش جمعیت درکشورهای در حال توسعه رخ دهد. میزان تراکم جمعیت در سراسر جهان بسیار گسترده و متفاوت است ولی این روشن است که بخش بزرگی از جمعیت جهان در آسیا زندگی می‌کند. همچنین انتظار آن می‌رود که تا سال ۲۰۲۰ میلادی ۶۰٪ جمعیت جهان شهرنشین باشند و بقیه روستانشین.[۱۲۱]براورد شده‌است که تنها یک-هشتم سطح زمین برای زندگی انسان مناسب باشد. سه-چهارم سطح زمین را اقیانوس‌ها پوشانده‌اند، و نیمی از خشکی‌های زمین، بیابان (۱۴٪)،[۱۲۲] کوه‌های بلند (۲۷٪)،[۱۲۳] یا دیگر خشکی‌هایی است که برای زندگی آدمی چندان مناسب نیست. شمالی ترین سکونت گاه همیشگی زمین برای انسان‌ها، آلرت نام دارد (۸۲°۲۸′N) که در جزیرهٔ السمیر در قلمرو نوناووت در کانادا قرار دارد.[۱۲۴] و جنوبی ترین آن،ایستگاه تحقیقاتی اسکات آمونسن در جنوبگان است که می توان گفت در قطب جنوب (۹۰°S) است.بر پایهٔ داده‌های مارس ۲۰۱۲، بدون در نظر گرفتن سرزمین بی صاحب بیرطویل، میان مصر و سودان و بخش‌هایی ازجنوبگان: روی هم رفته ۲۰۶ کشور در جهان وجود دارد. که در این شمارش، ۱۹۳ کشور عضو سازمان ملل متحد است. همچنین ۵۹ مورد هم قلمروهای وابسته‌اند و شماری هم سرزمین‌های خودمختار و یا مورد اختلاف اند.[۱۲] از گذشته تا کنون، زمین هرگز یک فرمانروایی یکتا نداشته‌است که در سراسر زمین فرمان براند هرچند فرمانروایی‌هایی بوده‌اند که در دوره‌ای بر بیشتر بخش‌های زمین فرمان می رانده‌اند اما امروز از میان رفته‌اند.[۱۲۵]سازمان ملل متحد یک سازمان بین‌المللی است که برای دخالت در اختلاف‌های میان ملت‌ها بوجود آمده‌است و تلاش می‌کند تا درگیری‌های نظامی میان کشورها را کاهش دهد.[۱۲۶] این سازمان جایی برای گفتگوهای میان کشورها و بحث دربارهٔ سیاست‌های کلی جهان و حقوق بین‌الملل است و اگر دیدگاه تمام کشورهای عضو، مثبت باشد در درگیری‌های نظامی هم دخالت می‌کند و ساز و کاری را برای این گونه درگیری‌ها در نظر می‌گیرد.[۱۲۷]در ۱۲ آوریل ۱۹۶۱، یوری گاگارین نخستین انسانی بود که توانست مدار زمین را یک دور کامل بپیماید.[۱۲۸] تا ۳۰ ژوئیهٔ ۲۰۱۰ روی هم رفته ۴۸۷ تن توانسته‌اند فضای بیرونی زمین را از نزدیک ببینید و مدار زمین را بپیمایند و دوازده تن آن‌ها هم روی سطح ماه راه رفته‌اند.[۱۲۹][۱۳۰][۱۳۱] در حالت عادی تنها انسان‌هایی که در فضا هستند، کسانی اند که در ایستگاه فضایی بین‌المللی کار می‌کنند. هم اکنون کسانی که در ایستگاه کار می‌کنند شش نفر اند که هر شش ماه با افراد تازه جایگزین می‌شوند.[۱۳۲] دورترین فاصله‌ای که انسان تا کنون به آن سفر کرده‌است ۴۰۰٬۱۷۱ کیلومتری از زمین بوده‌است که در جریان پروژهٔ آپولو ۱۳ در سال ۱۹۷۰ به آن دست یافت.[۱۳۳]دیدگاه عمومی به زمین [ویرایش]نخستین عکس گرفته شده از زمین توسط فضانوردان، در پروژهٔ آپولو ۸همچنین ببینید حرکت و جاذبهٔ زمین از دیدگاه قرآننماد اخترشناسی برگزیده شده برای زمین یک صلیب است که پیرامون آن را یک دایره فراگرفته‌است.[۱۳۴] برخلاف دیگر سیاره‌های منظومهٔ خورشیدی، زمین تنها سیاره‌ای است که انسان‌ها تا سالیان دراز، آن را بدون حرکتِ به گرد خورشید می‌دانستند.[۱۳۵] باور دیگر دربارهٔ زمین صاف بودن آن بود، بسیاری از مردم تا سالیان دراز چنین می‌پنداشتند که زمین صاف است.[۱۳۶] اما پس از پیشرفت دانش، این باور با باور گِرد بودن زمین جایگزین شد.[۱۳۷]البته در دین اسلام و یهودیت چنین نبوده‌است. در آیه‌هایی از قرآن، زمین به حیوانی متحرک مانند شده[۱۳۸] ولی در عین حال، قرارگاه آدمیان هم نامیده شده‌است.[۱۳۹] و یا در آیه‌های دیگری همچون مهد[۱۴۰]، مهاد[۱۴۱]، یسبحون[۱۴۲] و الراجفة[۱۴۳] زمین را به گهواره‏ ای آرام مانند کرده که با وجود حرکت‌های گوناگون همچنان برای سرنشینانش آرام و بی خطر است. در آیین یهود و در تورات هم اشاره‌هایی به حرکت آرام زمین شده‌است.[۱۴۴]با ساخت فضاپیماها برداشت کلی انسان از زمین دگرگون شد. امروزه بیشتر مطالعه‌های هواشناسی و داده‌های مربوط به هواکُره، از نمای کلی زمین و نگاه از بیرون به آن، بدست آمده‌است.[۱۴۵][۱۴۶] نتیجه بدست آوردن آگاهی بیشتر از وضعیت زمین کمک کرد تا جنبش‌های حمایت از محیط زیست به راه بیفتند تا مشکلات مربوط به تاثیر انسان بر پیرامون خود و از میان بردن منابع زمین را پوشش دهند.[۱۴۷]برخی فرهنگ‌ها زمین را خدا می‌دانستند و ویژه تر آن را یک ایزدبانو فرض می‌کردند. برخی هم آن را خدای مادر یا خدای باروری می‌دانستند. در برخی آیین‌ها بویژه در اسلام و مسیحیت پروتستانی، دربارهٔ آفرینش زمین از سوی خدای یکتا یا خدایان سخن به میان آمده و به صراحت بر راستی آن تاکید شده‌است. اما در میان گروه‌های مذهبی، آیین‌هایی وجود دارد[۱۴۸][۱۴۹][۱۵۰] که این مطلب را نپذیرفته‌اند همچنان که برخی از گروه‌های علمی (و نه همه) نیز پدیدهٔ آفرینش را رد کرده‌اند.[۱۵۱][۱۵۲] برای نمونه می توان از تقابل آفرینش‌گرایی و تکامل یاد کرد.
یک به ۴٫۵۴ میلیارد سال (به صورت دقیق تر ۰٫۰۰۰۶ ± ۴٫۵۶۷۲ میلیارد سال)[۲۱] از پیدایش زمین می‌گذرد. و زندگی بر روی سطح آن در طول یک میلیارد سال پدیدار گشته‌است. هم اکنون زمین خانهٔ میلیون‌ها گونه از جانداران است که انسان یکی از آن‌ها است.[۲۲] زیست‌کرهٔ زمین با گذر زمان جو زمین و دیگر شرایط فیزیکی و شیمیایی این سیاره را دچار دگرگونی‌های شگرفی کرده‌است و محیطی را فراهم کرده‌است تا اندامگان زنده بتوانند به رشد و زیست‌زایی بپردازند. همچنین در اثر این دگرگونی‌ها لایهٔ اوزون به دور این سیاره تشکیل شده‌است، لایه‌ای که با کمک میدان مغناطیسی زمین مانع از ورود پرتوهای آسیب رسان خورشید می‌شود و به این ترتیب اجازه می‌دهد در زمین زندگی ادامه یابد.[۲۳] ویژگی‌های فیزیکی، پیشینهٔ زمین شناسی و گردش زمین باعث شده‌اند تا زندگی در این دوره‌ها در آن پابرجا بماند و انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون تا ۲٫۳ میلیارد سال دیگر نیز زندگی همچنان ادامه داشته باشد.[۲۴][۲۵][۲۶]پوستهٔ زمین به چندین لایهٔ سخت یا زمین‌ساخت بشقابی تقسیم شده‌است، این لایه‌ها در گذر میلیون‌ها سال در زمین جابجا می‌شوند. نزدیک به ۷۱٪ از سطح زمین با آب شور اقیانوس‌ها پوشیده شده‌است و باقی ماندهٔ آن را قاره‌ها و جزیره‌ها تشکیل می‌دهند که خود آن‌ها نیز تعداد زیادی دریاچه و دیگر سرچشمه‌های آبی را در خود جای داده‌اند. بیشتر سطح قطب‌های زمین از یخ یا دریای یخ زده پوشیده شده‌است. ساختار درونی زمین پویا است و لایه‌های آن عبارتند از لایهٔ ضخیم گوشتهٔ جامد، یک لایه، هستهٔ بیرونی که مایع است و میدان مغتاطیسی را تولید می‌کند و یک لایه، هستهٔ درونی که آهنی و جامد است.زمین همواره با دیگر جرم‌های آسمانی بویژه خورشید و ماه در اندرکنش است. هم اکنون زمین با سرعتی ۳۶۶٫۲۶ برابر سرعتی که به دور خودش می‌گردد، به گرد خورشید می‌گردد که این برابر با ۳۶۵٫۲۶ روز خورشیدی یا یک سال نجومی است.[یادداشت ۸] محور گردش زمین نسبت به خط عمود بر صفحهٔ گردش آن ۲۳٫۴ درجه انحراف دارد. این انحراف باعث ایجاد تغییرات فصلی با دورهٔ گردشی برابر با یک سال اعتدالی یا ۳۶۵٫۲۴ روز می‌شود.[۲۷] تنها ماه طبیعی شناخته شده برای زمین، کرهٔ ماه است که از نزدیک به ۴٫۵۳ میلیارد سال پیش گردش خود به دور زمین را آغاز کرده‌است. ماه باعث ایجاد کشند در آب اقیانوس‌ها، پایدار شدن زاویهٔ انحراف محور زمین و کم کم آهسته تر شدن سرعت گردش زمین شده‌است. در آخرین بمباران شهابی تقریبا میان ۳٫۸ و ۴٫۱ میلیارد سال پیش، چندین سیارک و شهاب سنگ با زمین برخورد کرد و دگرگونی‌های درخور توجهی در سطح زمین ایجاد کرد.جو زمین ترکیبی است از نیتروژن (نزدیک به هشتاد درصد)، اکسیژن (نزدیک به بیست درصد) و چندین گاز دیگر.بلندترین نقطه بر روی خشکی‌های زمین کوه اورست نام دارد که نزدیک به ۹ کیلومتر از سطح دریا بالاتر است. ژرف‌ترین قسمت دریاها نیز در نزدیکی جزایر فیلیپین در اقیانوس آرام قرار دارد. عمق این ناحیه حدود ۱۱ کیلومتر پایین‌تر از سطح دریا است و به آن درازگودال ماریانا گفته می‌شود.محدودهٔ دمای هوا بر روی کره زمین میان ۸۹٫۲ (قطب جنوب) درجه زیر صفر تا ۷۰٫۷ (کویر لوت، ایران)[۱][۲]درجه بالای صفر قرار دارد. محیط استوای زمین ۴۰٬۰۷۵۱۶ کیلومتر و وزن زمین ۱۰۲۴×۵۹۷۳۵ کیلوگرم (هشتاد برابر وزن ماه) است. فاصله کره زمین تا کره ماه ۳۴۰ هزار کیلومتر می‌باشد.[۲۸]انسان‌ها نیازهایشان را از منابع کانی‌ها و محصول‌هایی که از زیست‌کره بدست می‌آید، تامین می‌کنند.[۲۹] نزدیک به ۲۰۰ کشور مستقل در جهان وجود دارد که انسان‌ها در این کشورها پخش شده‌اند و از راه دیپلماسی، سفر، تجارت و فعالیت‌های نظامی با هم در اندر کنش قرار می‌گیرند. فرهنگ و دانش انسان‌ها با گذر زمان بسیار پیشرفت و تغییر کرده‌است. انسان‌ها زمانی به صاف بودن زمین و بعد نظریهٔ مرکز بودن زمین در جهان معتقد بودند. از دیدگاه‌های امروزی به زمین، می‌توان به دیدگاه فرضیهٔ گایا اشاره کره ی زمین: شنبه 23 ارديبهشت 1391 :: 19:10 :: نويسنده : نزدیک به ۴٫۵۴ میلیارد سال (به صورت دقیق تر ۰٫۰۰۰۶ ± ۴٫۵۶۷۲ میلیارد سال)[۲۱] از پیدایش زمین می‌گذرد. و زندگی بر روی سطح آن در طول یک میلیارد سال پدیدار گشته‌است. هم اکنون زمین خانهٔ میلیون‌ها گونه از جانداران است که انسان یکی از آن‌ها است.[۲۲] زیست‌کرهٔ زمین با گذر زمان جو زمین و دیگر شرایط فیزیکی و شیمیایی این سیاره را دچار دگرگونی‌های شگرفی کرده‌است و محیطی را فراهم کرده‌است تا اندامگان زنده بتوانند به رشد و زیست‌زایی بپردازند. همچنین در اثر این دگرگونی‌ها لایهٔ اوزون به دور این سیاره تشکیل شده‌است، لایه‌ای که با کمک میدان مغناطیسی زمین مانع از ورود پرتوهای آسیب رسان خورشید می‌شود و به این ترتیب اجازه می‌دهد در زمین زندگی ادامه یابد.[۲۳] ویژگی‌های فیزیکی، پیشینهٔ زمین شناسی و گردش زمین باعث شده‌اند تا زندگی در این دوره‌ها در آن پابرجا بماند و انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون تا ۲٫۳ میلیارد سال دیگر نیز زندگی همچنان ادامه داشته باشد.[۲۴][۲۵][۲۶]پوستهٔ زمین به چندین لایهٔ سخت یا زمین‌ساخت بشقابی تقسیم شده‌است، این لایه‌ها در گذر میلیون‌ها سال در زمین جابجا می‌شوند. نزدیک به ۷۱٪ از سطح زمین با آب شور اقیانوس‌ها پوشیده شده‌است و باقی ماندهٔ آن را قاره‌ها و جزیره‌ها تشکیل می‌دهند که خود آن‌ها نیز تعداد زیادی دریاچه و دیگر سرچشمه‌های آبی را در خود جای داده‌اند. بیشتر سطح قطب‌های زمین از یخ یا دریای یخ زده پوشیده شده‌است. ساختار درونی زمین پویا است و لایه‌های آن عبارتند از لایهٔ ضخیم گوشتهٔ جامد، یک لایه، هستهٔ بیرونی که مایع است و میدان مغتاطیسی را تولید می‌کند و یک لایه، هستهٔ درونی که آهنی و جامد است.زمین همواره با دیگر جرم‌های آسمانی بویژه خورشید و ماه در اندرکنش است. هم اکنون زمین با سرعتی ۳۶۶٫۲۶ برابر سرعتی که به دور خودش می‌گردد، به گرد خورشید می‌گردد که این برابر با ۳۶۵٫۲۶ روز خورشیدی یا یک سال نجومی است.[یادداشت ۸] محور گردش زمین نسبت به خط عمود بر صفحهٔ گردش آن ۲۳٫۴ درجه انحراف دارد. این انحراف باعث ایجاد تغییرات فصلی با دورهٔ گردشی برابر با یک سال اعتدالی یا ۳۶۵٫۲۴ روز می‌شود.[۲۷] تنها ماه طبیعی شناخته شده برای زمین، کرهٔ ماه است که از نزدیک به ۴٫۵۳ میلیارد سال پیش گردش خود به دور زمین را آغاز کرده‌است. ماه باعث ایجاد کشند در آب اقیانوس‌ها، پایدار شدن زاویهٔ انحراف محور زمین و کم کم آهسته تر شدن سرعت گردش زمین شده‌است. در آخرین بمباران شهابی تقریبا میان ۳٫۸ و ۴٫۱ میلیارد سال پیش، چندین سیارک و شهاب سنگ با زمین برخورد کرد و دگرگونی‌های درخور توجهی در سطح زمین ایجاد کرد.جو زمین ترکیبی است از نیتروژن (نزدیک به هشتاد درصد)، اکسیژن (نزدیک به بیست درصد) و چندین گاز دیگر.بلندترین نقطه بر روی خشکی‌های زمین کوه اورست نام دارد که نزدیک به ۹ کیلومتر از سطح دریا بالاتر است. ژرف‌ترین قسمت دریاها نیز در نزدیکی جزایر فیلیپین در اقیانوس آرام قرار دارد. عمق این ناحیه حدود ۱۱ کیلومتر پایین‌تر از سطح دریا است و به آن درازگودال ماریانا گفته می‌شود.محدودهٔ دمای هوا بر روی کره زمین میان ۸۹٫۲ (قطب جنوب) درجه زیر صفر تا ۷۰٫۷ (کویر لوت، ایران)[۱][۲]درجه بالای صفر قرار دارد. محیط استوای زمین ۴۰٬۰۷۵۱۶ کیلومتر و وزن زمین ۱۰۲۴×۵۹۷۳۵ کیلوگرم (هشتاد برابر وزن ماه) است. فاصله کره زمین تا کره ماه ۳۴۰ هزار کیلومتر می‌باشد.[۲۸]انسان‌ها نیازهایشان را از منابع کانی‌ها و محصول‌هایی که از زیست‌کره بدست می‌آید، تامین می‌کنند.[۲۹] نزدیک به ۲۰۰ کشور مستقل در جهان وجود دارد که انسان‌ها در این کشورها پخش شده‌اند و از راه دیپلماسی، سفر، تجارت و فعالیت‌های نظامی با هم در اندر کنش قرار می‌گیرند. فرهنگ و دانش انسان‌ها با گذر زمان بسیار پیشرفت و تغییر کرده‌است. انسان‌ها زمانی به صاف بودن زمین و بعد نظریهٔ مرکز بودن زمین در جهان معتقد بودند. از دیدگاه‌های امروزی به زمین، می‌توان به دیدگاه فرضیهٔ گایا اشاره کرد.محتویات [نهفتن] ۱ گاه‌شناسی ۱.۱ فرگشت زندگی ۱.۲ آینده ۲ ساختار و سازهٔ زمین ۲.۱ شکل ۲.۲ ساختار شیمیایی ۲.۳ ساختار درونی ۲.۴ گرما ۲.۵ صفحه‌های زمین‌ساخت ۲.۶ سطح ۲.۷ آب‌کُره یا هیدروسفر ۲.۸ هوا کُره ۲.۸.۱ آب و هوا ۲.۸.۲ هواکُرهٔ بالایی ۲.۹ میدان مغناطیسی ۳ زیست‌پذیری ۳.۱ زیست‌کُره ۴ جغرافیای انسانی ۵ حرکات چندگانه زمین ۵.۱ حرکت انتقالی زمین به دور خورشید ۵.۲ حرکت وضعی ۵.۳ حرکت رقص محور ۵.۴ سرعت حرکت محوری زمین به دور خود ۶ حرکت و جاذبه زمین از دیدگاه قرآن ۷ منطقه‌ها ۸ جستارهای وابسته ۹ یادداشت ۱۰ منابع گاه‌شناسی [ویرایش] پویانمایی جابجایی قاره‌ها از دوران کامبرین تا امروز، نزدیک به ۵۴۲ میلیون سال پیش. پویانمایی شکسته شدن پانجه‌آ.دانشمندان برآورد کرده‌اند که نخستین بار ماده در ۴٫۵۶۷۲ ± ۰٫۰۰۰۶ میلیارد سال پیش در سامانهٔ خورشیدی تشکیل شد و در ۴٫۵۴ میلیارد سال پیش (با ۱٪ خطا)[۲۱] زمین و دیگر سیاره‌های سامانه خورشیدی از ابر خورشیدی پدید آمدند. ابر خورشیدی یا solar nebula ابری است صفحه‌ای شکل ساخته شده از گاز و غبار که پس از تشکیل خورشید برجای مانده‌است.[۳۰]زمین پس از تشکیل در یک دورهٔ ۱۰ تا ۲۰ میلیون ساله، یکپارچگی خود را بدست می‌آورد و به کمال می‌رسد.[۳۱] این سیاره در آغاز به صورت مواد ذوب شده بود و کم کم با گذر زمان گرمای خود را از دست داد و یک پوستهٔ جامد جایگزین مواد مذاب آن شد. کمی پس از آن در ۴٫۵۳ میلیارد پیش ماه نیز بوجود آمد.[۳۲]آخرین فرضیه‌ای که دربارهٔ چگونگی تشکیل ماه بیان شده[۳۳] و مورد پذیرش بیشتر دانشمندان قرار گرفته، فرضیهٔ برخورد بزرگ است. این فرضیه می‌گوید که جسمی (گاهی به آن تئا می‌گویند) به بزرگی بهرام و با جرمی برابر با ۱۰٪ جرم زمین،[۳۴] با زمین برخورد کرد.[۳۵] پس از برخورد بخشی از جرم آن در زمین باقی ماند و بخشی از جرم آن‌ها جدا شد و به فضا رفت. مجموعهٔ جرم‌های پرتاب شده یکی شد و در نهایت کرهٔ ماه بوجود آمد.اتمسفر نخستین زمین از بیرون زدن گازها و فعالیت‌های آتش‌فشانی بوجود آمد پس از آن، آب و یخ گرفته شده از سیارک‌ها، خرده سیاره‌ها، دنباله‌دارها و جرم‌های دورتر از نپتون (ترانس-نپتون‌ها) میزان بخار آب فشردهٔ جمع شده در زمین را بالا برد و در نهایت اقیانوس‌ها پدیدار شدند.[۳۶] دانشمندان معتقدند که در آن زمان خورشید تنها ۷۰٪ از درخشندگی حال حاضر خود را داشته ولی هم زمان نشانه‌هایی پیدا شده که آب اقیانوس‌ها در آن دوران «مایع» بوده‌است. این دو مطلب یک تناقض بوجود آورده‌اند و هنوز بی جواب باقی مانده‌اند. هم زمانی پخش شدن گازهای گلخانه‌ای در زمین و بالا بودن میزان تغییراتی که در پرتو افکنی خورشید بوجود می‌آمد همگی زمین را به سوی گرم تر شدن می‌برد و مرتب دمای سطح زمین بالاتر می‌رفت و مانع از آن می‌شد تا اقیانوس‌ها یخ بزنند.[۳۷] در ۳٫۵ میلیارد سال پیش میدان مغناطیسی زمین تشکیل شد و کمک کرد تا در اثر باد خورشیدی، اتمسفر زمین تهی نشود.[۳۸]دو فرضیهٔ مهم برای نرخ رشد و گسترش قاره‌ها در زمین وجود دارد:[۳۹] نخست: قاره‌ها دارای رشد پیوسته تا امروز بوده‌اند.[۴۰] دوم: قاره‌ها در آغاز گذشتهٔ زمین، رشد سریع داشته‌اند.[۴۱] مطالعات امروز نشان می‌دهد که فرضیهٔ دوم به واقیعیت نزدیک تر است. امروزه دانشمندان معتقدند که در آغاز رشد پوستهٔ قاره‌ای زمین با سرعت انجام شده[۴۲] و پس از آن در یک دورهٔ طولانی پایدار بوده‌است.[۴۳][۴۴][۴۵] پس از گذشت صدها میلیون سال در مقیاس زمین شناسی سطح قاره‌ها پیوسته به خود شکل می‌داد تا اینکه در آخر شکسته شد و تکه قاره‌ها از هم جدا شدند. قاره‌ها همواره در حال مهاجرت بر روی سطح زمین اند و گاهی با یکدیگر ترکیب می‌شوند و یک ابَرقاره را ایجاد می‌کنند. نزدیک به ۷۵۰ میلیون سال پیش، یکی از قدیمی ترین ابَرقاره‌های شناخته به نام رودینیا شروع به شکسته شدن کرد. پس از آن تکه‌های آن دوباره با هم یکی شدند و پانوتیا (۵۴۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پیش) و پس از آن پانجه‌آ بوجود آمد که این نیز خود در ۱۸۰ میلیون سال پیش شکسته شد.[۴۶]فرگشت زندگی [ویرایش]دانشمندان بر این باورند که نزدیک به چهار میلیارد سال پیش، شیمی انرژی‌های بسیار بالا موللکول‌هایی خودهمانندساز تولید کرده‌است و نزدیک به نیم میلیارد سال پیش تمام مواد لازم برای زندگی (نیای زندگی) بوجود آمده‌است.[۴۷] بوجود آمدن فرآیند نورساخت باعث شد تا انرژی آمده از سوی خورشید به طور مستقیم توسط اندام‌های زنده دریافت شود. اکسیژن بدست آمده از این فرایند در اتمسفر زمین ذخیره شد و لایهٔ اوزون (شکلی دیگر از مولکول اکسیژن به صورت O۳) را سطح بالایی اتمسفر بوجود آورد. همکاری سلول‌های کوچک با سلول‌های بزرگتر باعث بوجود آمدن سلول‌های پیشرفته تر به نام یوکاریوت شد.[۴۸] به دلیل وجود لایهٔ اوزون در بالای اتمسفر، پرتوهای آسیب رسان فرابنفش خورشید به سطح زمین نرسیده‌اند و امکان ادامهٔ زندگی در سطح زمین فراهم شده‌است.[۴۹]فرضیه‌ای به نام «زمین گلوله برفی» یا Snowball Earth در دههٔ ۱۹۶۰ مطرح شده‌است این فرضیه می‌گوید که در دوران نئوپروتروزوئیک میان ۷۵۰ و ۵۸۰ میلیون سال پیش، بیشتر سطح زمین از لایه‌ای از یخ پوشیده شده بود. این مطلب بسیار مورد توجه دانشمندان است چون این دوران یخبندان به پیش از انفجار کامبرین، آغاز پدیدار شدن سلول‌های زنده، مربوط است.[۵۰]پس از انفجار کامبرین، نزدیک به ۵۳۵ میلیون سال پیش، پنج دورهٔ انقراض یا خاموشی گسترده[۵۱] در زمین روی داد که آخرین آن‌ها در ۶۵ میلیون سال پیش در اثر برخورد یک شهاب‌سنگ بسیار بزرگ رخ داد و باعث از بین رفتن دایناسورها و دیگر دوزیستان بزرگ هیکل شد؛ البته برخی جانوران کوچکتر مانند پستانداران از این رویداد خاموشی جان سالم به در بردند. با گذشت ۶۵ میلیون سال پستانداران به شاخه‌های گوناگون تقسیم شدند تا آنکه در چند میلیون سال پیش در آفریقا پستاندارانی میمون مانند به نام ارورین Orrorin tugenensis توانستند بر روی دو پای خود بایستند.[۵۲] داشتن ابزارهای پیشرفته و کامیابی بیشتر در برقراری ارتباط باعث شد تا این جانوران بتوانند مواد غذایی بیشتری را برای خود فراهم کنند. و البته تمامی این پیشرفت‌ها نیازمند داشتن مغزی بزرگتر از آنچه در گذشته داشتند، است. به این ترتیب این جانوران در گذر زمان و با پیشرفته تر شدن و بزرگتر شدن مغزشان کم کم به نژاد انسان نزدیک شدند. پیشرفت در کشاورزی و صنعت به انسان‌ها اجازه داد تا در بازهٔ زمانی کوتاهی بر کرهٔ زمین چنان تاثیری بگذارند که تا کنون هیچ یک از موجودات زنده چنین نکرده‌است.[۵۳] انسان‌ها بر کمیت و طبیعت دیگر گونه‌های زندگی در کرهٔ زمین دست بردند.الگوی کنونی عصر یخبندان می‌گوید نزدیک به ۴۰ میلیون سال پیش زمین دچار یخ زدگی شد، در دوران پلیستوسن نزدیک به ۳ میلیون سال پیش این وضع شدت گرفت و پس از آن سرزمین‌های با عرض جغرافیایی بالا هر ۴۰ تا ۱۰۰،۰۰۰ سال دچار چرخهٔ یخ زدگی و گرم شدگی شدند. آخرین یخبندان قاره‌ای در ۱۰،۰۰۰ سال پیش پایان یافت.[۵۴]آینده [ویرایش] چرخهٔ زندگی خورشیدآیندهٔ کرهٔ زمین و خورشید به یکدیگر گره خورده‌است. با انباشته شدن پایدار هلیوم در هستهٔ خورشید، کم کم به درخشندگی این ستاره افزوده می‌شود به این صورت که تا ۱٫۱ Gyr (یک میلیارد سال) دیگر ۱۰٪ و تا ۳٫۵ Gyr دیگر ۴۰٪ درخشندگی آن بیشتر خواهد شد.[۵۵] مدل‌های هواشناسی نشان داده‌است که اگر پرتوهای دریافت شده از خورشید بیشتر شود زمین دچار دگرگونی‌های نامطلوب مانند از دست دادن آب اقیانوس‌ها خواهد شد.[۵۶]با بالا رفتن دمای هوا در سطح زمین، چرخهٔ غیرآلی دی اکسید کربن تندتر می‌شود، با گذشت ۵۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال[۲۴] سطح غلظت این گاز از اندازهٔ مناسب برای گیاهان پایین تر می‌رود و گیاهان می‌میرند. با نبود گیاهان اتمسفر نیز دچار کمبود اکسیژن می‌شود و با گذشت چند میلیون سال دیگر حیوانات نیز از بین می‌روند.[۵۷] پس از یک میلیارد سال دیگر تمامی آب‌های زمین ناپدید می‌شود[۲۵] و متوسط دما در سطح زمین به ۷۰ درجهٔ سانتیگراد (۱۵۸ فارنهایت) می‌رسد.[۵۷] انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون سال دیگر زمین همچنان توان نگه داشتن زندگی در سطح خود را داشته باشد؛[۲۴] البته اگر نیتروژن از اتمسفر برداشته شود این بازه می‌تواند به ۲٫۳ میلیارد سال نیز برسد.[۵۸] اگر تصور کنیم که خورشید برای همیشه پایدار و جاودان باقی می‌ماند باز به این دلیل که زمین از درون در حال خنک شدن است، مقدار زیادی از CO۲ موجود در هوا به دلیل کاهش فعالیت‌های آتشفشانی از دست می‌رفت[۵۹] و به دلایل دیگری ۳۵٪ از آب اقیانوس‌ها نیز به داخل گوشته فرو می‌رفت.[۶۰]خورشید نیز مانند دیگر ستارگان که دچار دگرگونی می‌شوند، پس از ۵ Gyr تبدیل به یک غول سرخ خواهد شد. بررسی‌ها نشان داده‌است که در این هنگام شعاع خورشید ۲۵۰ بار بزرگتر از شعاع آن در عصر حاضر خواهد بود، چیزی نزدیک به ۱ AU یا ۱۵۰،۰۰۰،۰۰۰ کیلومتر.[۵۵][۶۱] در این هنگام سرنوشت زمین چندان روشن نیست. هنگامی که خورشید یک غول قرمز می‌شود ۳۰٪ از حرم خود را از دست می‌دهد. هنگامی که خورشید به بیشترین حجم خود رسیده زمین در مداری در ۱٫۷ AU یا ۲۵۰،۰۰۰،۰۰۰ km از آن قرار می‌گیرد. انتظار آن می‌رود که زمین پوشش خود را از دست بدهد و به دلیل بیشتر شدن پرتوهای خورشید در زمین (نزدیک به ۵۰۰۰ برابر مقدار کنونی) اگر نگوییم همه، بیشتر آنچه از حیات بر سطح آن باقی مانده از بین می‌رود.[۵۵] یک شبیه‌سازی در سال ۲۰۰۸ نشان داد که هدگامی که خورشید یک غول بزرگ می‌شود مدار زمین به دور آن تنگ تر شده و زمین به سوی خورشید کشیده خواهد شد تا آنکه وارد اتمسفر خورشید شده و بخار خواهد شد.[۶۱]ساختار و سازهٔ زمین [ویرایش] سیاره‌های سنگی از چپ به راست: تیر، ناهید، زمین و مریخنوشتار اصلی: علوم زمینآگاهی بیشتر در مقالهٔ جدول ویژگی‌های فیزیکی زمین زمین یک سیارهٔ سنگی است یعنی به جای آنکه مانند سیارهٔ هرمز یک غول گازی باشد، از خاک و سنگ ساخته‌است. زمین در جرم و حجم در میان چهار سیارهٔ سنگی منظومهٔ خورشیدی در جایگاه نخست قرار دارد. همچنین زمین در میان آن‌ها از بیشترین چگالی و گرانش سطحی، نیرومندترین میدان مغناطیسی و سریع ترین سرعت در گردش برخوردار است[۶۲] و احتمالا تنها سیاره‌ای است که صفحه‌های زمین‌ساخت بشقابی آن فعال اند.[۶۳]شکل [ویرایش] آتشفشان چیمبورازو در اکوادور بیرونی‌ترین نقطه از سطح زمین.[۶۴]شکل زمین مانند یک کره‌است با این تفاوت که بر روی دو قطب آن و در راستای محور میان آن دو، دچار پهن شدگی و در گرداگرد استوا دچار بیرون زدگی شده‌است (شکم داده‌است).[۶۵] این بیرون زدگی در ناحیهٔ استوا، به دلیل گردش زمین بوجود آمده‌است و باعث ایجاد اختلاف ۴۳ کیلومتری میان قطر زمین در مدار استوایی و قطر آن میان دو قطب شده‌است.[۶۶]کوه اورست با بلندی ۸۸۴۸ متر بالاتر از سطح آزاد دریاها و درازگودال ماریانا با عمق ۱۰،۹۱۱ متر پایین تر از سطح آزاد دریاها به ترتیب بلندترین و عمیق ترین نقاط در سطح کرهٔ زمین اند. اما باید به این نکته توجه داشت که به دلیل شکم دادگی کرهٔ زمین در مدار استوا، نوک کوه اورست همچنان دورترین نقطه از مرکز کرهٔ زمین نیست. دورترین نقطه از مرکز کرهٔ زمین یا به عبارت دیگر بیرونی ترین نقطه از سطح زمین، نوک آتشفشانی به نام چیمبورازو در اکوادور و سمان میزبان 50 ساله ی مسافران زمینی 50 سال قبل سال 1957 در همین روزها اولین ماهواره ساخت بشر موسوم به اسپاتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق به فضا پرتاب شد . اتفاقی که به آغاز مسابقه ی فضایی شوروی سابق و آمریکا و نهایتا فرود انسان به کره ی ماه منجر شد . پرتاب اسپاتنیک گام بزرگی برای بشر و پروژه ی تبلیغاتی مهمی برای شوروی سابق در جریان جنگ سرد بود . 50 سال قبل مردم سراسر جهان توانستند ماهواره ی اسپاتنیک را در آسمان شب مشاهده کنند و این گام مهمی در پذیرش اتحاد جماهیر شوروی به عنوان ابر قدرت دنیا محسوب می شد . از نظر روس ها پرتاب اسپاتنیک همانقدر برای بشریت اهمیت داشت که اکتشاف آمریکا برای کریستف کلمب . مدتی پس از پرتاب اسپاتنیک شوروی سابق موفق شد با اعزام یوری گاگارین اولین انسان را وارد فضا کند . آغاز عصر فضا یک کره ی فلزی خاردار ، 50 سال پیش ، با تغییر دیدگاه انسان ها از کزه ی زمین ، جهان خاکی را در نظر آنها کوچک کرد و کیهان را وسعت بخشید . اسپاتنیک اولین قمر مصنوعی ، صبح 4 اکتبر 1957 به وسیله ی شوروی به فضا پرتاب شد و به دور کره ی زمین به گردش در آمد . می شود گفت رخداد های پس از این حادثه زندگی روزمره ی انسان ها را به کلی تغییر داد . ماهواره های مخابراتی جنگ ها و جشن ها را از هزاران کیلومتر آن طرف تر به اتاق های نشیمن خانه های ما آوردند . و امروز هنگامی که می خواهیم از خانه بیرون برویم ماهواره های هوا شناسی به ما می گویند که آیا لازم است چتر برداریم یا در معرض طوفان هستیم یا نه . امروز سیستم تعیین موقیت جهانی (GPS) مانع آن می شود که حتی در خیابان های نا آشنا مسیر خودمان را گم کنیم . اسپاتنیک تنها به پیشرفت تکنولوژی نینجامید. تهدید تسلط شوروی بر فضا دولت آمریکا را وادار کرد که میزان پول صرف شده برای علوم ، آموزش و پژوهش را تا 10 برابر افزایش دهد. هنگامی که اسپاتنیک به فضا پرتاب شد مردم فکر می کردند که آینده ی فضایی شامل ایستگاههای غول آسای فضایی و ایجاد مستعمرات بر روی کره ی ماه و سایر سیارات خواهد بود . هراس آنها این بود که جنگ افزار های فضایی بر سر کره ی زمین باریدن خواهند گرفت . به گزارش آسوشیتدپرس ، راجرلانیوس ، موزه دار ارشد در موسسه ی اسمیتسونین در موزه ی ملی هوا و فضا آمریکا در این باره می گوید : واقعیت این است که تمام چیز هایی که ما انتظار داشتیم به وقوع نپیوستند وچیزهایی که ما انظارشان را نداشتیم زندگی های ما را چنان دگرگون کردند که اکنون دیگر ما نمی توانیم زندگی متفاوت با آن را تصور کنیم . آمریکایی ها در ماه مه 1988 چشمه ای از این دگرگونی را به وضوح دریافتند . تنها از کار افتادن یک ماهواره ی مخابراتی باعث خاموش شدن بیش از 30 میلیون پیچر شد و عملیات بانکی به وسیله ی کارت های اعتباری دچار اختلال شد . حتی رادیوی ملی همگانی آمریکا و سی ان ان در برخی از نقاط قابل دریافت نبودند .   داستان بی پایان هاوارد مک کوری استاد سیاست عمومی در آمریکن یونیورسیتی به خبرنگار آسوشیتدپرس می گوید : تمدنی که ما اکنون در آن زندگی می کنیم ، به کلی با آنچه در میانه ی دهه ی 1950 بود متفاوت است . بدون فناوری فضایی حتی تصور این تغییرات مشکل بود . فکر کنید که می توانستید کامپیوتر داشته باشید ولی توانایی اتصال به اینترنت را نداشتید . همه ی این دگرگونی ها ، 50 سال قبل ، به یمن فرستادن یک گوی فلزی 90 کیلوگرمی به وسیله ی کشوری که دیگر وجود ندارد ، آغاز شد . امروز ، ماهواره های هواشناسی اطلاعاتی دقیق از تهدید های طبیعت را می دهند و پیش بینی های روزانه ی آب و هوا بسیار بهبود پیدا کرده است . ماهواره ها به غیر از این استفاده های عملی ، به جنبش حفاظت از محیط زیست نیز کمک بسیاری کردند : تصاویر اولیه کره ی زمین ار فضا به این جنبش کمک کرد که شکنندگی سیاره ی ما را به مردم نشان دهد . تصاویر تلسکوپ فضایی هابل و دیگر ماهواره ها به مردم دیدی از کیهان را داد که نه تنها تریلیون ها کیلومتر وسعت دارد ، بلکه میلیاردها سال در زمان نیز به عقب باز می گردد . بازگشت روس ها اکنون روس ها پس از سالها رکود ، برنامه های بلند پروازانه ی فضایی خود را از سر گرفته اند . دولت روسیه به تازگی 12 میلیارد دلار طی یک دهه ی آینده برای توسعه ی برنامه های فضایی اختصاص داده است . این مبلغ گر چه در مقابل بودجه ی ناسا ناچیز است اما به روس ها اجازه می دهد برنامه های بلند پروازانه ی خود را که شامل اعزام فضا نورد به کره ی مریخ نیز می شود دنبال کنند . یک کارشناس فضایی روسی به بی بی سی گفته است ماموریت کره ی مریخ ممکن است تا سال 2020 به انجام برسد .مایاها قومی بودند که چند هزار سال پیش تو مناطق آمریکای مرکزی زندگی می کردند، البته الان هم از قوم اونها بازماندگانی وجود دارن. حتما معبد زیر رو که متعلق به مایا هست رو دیدید: قبل از اینکه وارد مقوله پیش گویی اصلی مایا بشم باید توضیحاتی راجع به قدرت و تمدن این قوم براتون بنویسم. مایا! قومی که هزاران سال پیش معبد و هرمی که در بالا مشاهده می کنید رو با 365 پله ساخته! به تعداد روزهای سال. مایا تمامی خسوف ها و کسوف ها را دقیقا تا سال 2012 ثبت کرده و همشون طبق برنامه دارن اتفاق می افتن، مایا چندین هزار سال پیش عدد یک میلیون رو کشف کرده بود، مایا هزاران سال پش تو معابدش تصاویری از سفینه ها و فضانوردان رو روی  سنگ ثبت کردن! مایا آن زمان حتی تعداد روزهای هر سال ماه رو که گمونم 279 روز هست محاسبه کرده بود. مایا ها از اورانوس و نپتون اطلاع داشتند، تقویم مایا برای 400 میلیون سال استخراج شده است، سال خورشید و زهره را تا چهار رقم اعشار محاسبه کرده اند.  پیشگویی می گه: تو 21 دسامبر سال 2012 این زندگی روی کره زمین به اتمام می رسه و یک دوره جدید زندگی روی زمین شروع می شه. تو چند تا سایت خوندم که این دوره جدید پر از صلح و عشق و آرامش و پیشرفت هست. (مصداق حرف یکی از سیاستمداران آمریکایی که پایان بحران مالی آمریکا رو صلح و آرامش تو دنیا می دونست). حالا چند تا نظریه دیگه هم هستند که به تفضیل روشون بحث می کنم. استاد کلاس #C هم اطلاعاتی در این مورد داشت، جالبه که گفت ما به ناسا یه ایمیل فرستادیم و پرسیدیم که آیا سال 2012 اتفاقی تو کهکشان خواهد افتاد؟ ناسا پاسخ داده بود که نارسایی هایی مشاهده می شن ولی نمی تونیم تائید کنیم که این اختلالات آسیبی به زمین می رسونن یا نه! مایاها معتقد بودند که زمین از 5 دوره تشکیل شده، پایان هر دوره یه اتفاق خیلی بد می افته و دوره جدید شروع می شه. جالب اینجاست که 2012 پایان دوره پنجم هست! و ما وارد دوره ششم خواهیم شد، گفته می شه تمدن حاضر از بین خواهد رفت تا دوره ششم شروع بشه! (تو ویدئو اشاره شده به زمین لرزه های بزرگ) دانشمندان متفق نظر هستند که هر100 سال یا بیشتر شعله های خورشید زبانه می کشند و منظومه شمسی را تحت تاثیر خود قرار میدهنداشعیانبی30-26-27علاوه بر اینکه نور ماه به اندازه نور خورشیدخواهد شد نور خورشید نیز هفت برابر خواهد شد ازدور نام خدا می اید بار او سنگین لبهای پر از خشم و زباناو پر از زبانه های اتش خواهد بودکدهای کتاب با ارتباطی معنا دار به سالنامه ی مایا بصورت واضح بیان میکند حوادث اخر زمان در سال 2012 و نزدیک شدن به یک ستاره ی دنباله دار به زمین که شاید منشا این ویرانی ها باشد.تئوری میگوید که درسال 2012 یک شهاب سنگ باعث انفجار خورشیدی میشود که باعث سوزاندن کره ی زمین میشود.انفجار خورشیدی و پدیده ی cme یا پرتاب ماده ی پلاسمایی از درون خورشید به بیرون نیز یکی از دلایل این اتفاق خواهد بود.همچنین ایجاد یک سلسله اتفاقات شدید مانند تقییر جهت قطب ها براثر شکستگی پوسته ی زمین.که اگر یادتان باشد هنگام تسونامی اندونزی نیز گفته میشود این پدیده اتفاق افتاده و زمین از مدار خود خارج شده است.این تاثیرات و تاثیرات کیهانی دیگر از عواملی است که سال 2012 را سالی غیر معمول و به احتمال زیاد پایان تمدن چند هزار ساله ای که از شرقی ترین سرزمین های اسیا اغاز شد و بین النهرین رسید از دریای سیاه کذشت به فرانسه مرکز تمدن نوین سپس انگلستان و اکنون در برج های بلند نیو یورک اخرین روز های خود را فریاد میزند.   گفته می شه پایان دوره دوم توسط هوا بوده (گمونم منظورش نارسایی های  جوی) دوره سوم با آتش و دوره چهارم با سیل تموم شدند، لذا نظریه های زیادی مبنی بر اینکه دوره پنجم با زلزله از بین بره جاری هست. دوتا چیز جالب هم دیدم: یکی اینکه مایا حتی زمان سقوط قوم خودشون رو پیشبینی کرده بودند و عجیب تر از همه: جنگهای جهانی رو هم پیش بینی کرده بودند.!!!! البته دقت کنید که اتمام دنیا به این معنی نیست که همه چیز از بین می ره، حتما شروعی خواهد بود، برای دوره ششم و هنوز مطمئن نیستیم که این دوره چه چیزی را به ارمغان خواهد آورد.  خوب، اگه از یه منظر دیگه هم نگاه کنیم برای اینکه اثبات بشه این دوره نمی تونه واقعا اتمام باشه، بلکه فقط تعویض دوره هست، بحث دین و اعتقادات هست. دیگه زیاد لزومی نداره عمیقا وارد این بحث بشم. در كتاب پيشگوييهاي آخر زمان خواندم كه به زودي زمين در مكاني قرار مي گيرد كه از چهار طرف تحت كشش سيارات ديگر منظومه شمسي قرار گرفته و در نهايت جذب يكي از آنها خواهد شد و اين يك تصادم بسيار بزرگ را بوجود خواهد آورد.  البته من يه نظريه دارم شايد به من بخنديد ولي ميگم خيلي ساله که اين فکر تويه سر من هست من فکر ميکنم کلا هر چند هزار سال يکبار کل کره زمين با يک تغيرو تحوول رو برو هست منظورم از لحاظ جقرافياي نيست من فکر ميکنم بشرييت هر از چندي به اوج شکوفاي از لحاظه فکري و تکنولوجي ميرسه ولي به طرز شگفت انگيزي نابود ميشه يا نا پديد ميشه مثلا به همين قومه مايا نگاه کنيد به مسائلي دست يافته بودن که واقعا برايه اون زمان شگفت انگيز بود يا مردمانه اتلانتيس یا ساختن اهرام مصر به هیچ دم و دستگاهی! البته اين نظريه منه ولي اگر خوب دقت کنيد مي بينيد هر وقت جهان ميخواد به نقطه ای  از دانشه بالاي برسه به يکباره اتفاقي ميفته که بشرييت بايد دوباره ا ز صفر شروع کنه. بعضي ها هم اين روز  را روز قيامت مي دانند!ولي قيامت رو هيچ کس نمي دونه و خود خدا گفته که يک دفعه اتفاق مي افته.سورة الزلزلة هنگامى كه زمين شديدا به لرزه درآيد، (1) و زمين بارهاى سنگينش را خارج سازد! (2) و انسان مى‏گويد: «زمين را چه مى‏شود (كه اين گونه مى‏لرزد)؟!» (3) در آن روز زمين تمام خبرهايش را بازگو مى‏كند; (4) چرا كه پروردگارت به او وحى كرده است! (5) در آن روز مردم بصورت گروه‏هاى پراكنده (از قبرها) خارج مى‏شوند تا اعمالشان به آنها نشان داده شود! (6) سورة التكوير در آن هنگام كه خورشيد در هم پيچيده شود، (1) و در آن هنگام كه ستارگان بى‏فروغ شوند، (2) و در آن هنگام كه كوه‏ها به حركت درآيند، (3) و در آن هنگام كه باارزش‏ترين اموال به دست فراموشى سپرده شود، (4) و در آن هنگام كه وحوش جمع شوند، (5) و در آن هنگام كه درياها برافروخته شوند، (6) و در آن هنگام كه هر كس با همسان خود قرين گردد، (7)  همین حس کنجکاوی خیلی از مردم و دانشمندان را برانگیخته است که چرا تقویم مایان ها در روز ذکر شده تمام می شود.آیا روز 21 دسامبر سال 2012 روزی است که جهان به پایان می رسد یا اینکه آغاز دوره ای جدید است؟ آیا به پایان رسیدن تقویم مایان ها را می توان نشانه ای دانست بر وقوع یک اتفاق خاص در جهان؟شاید هم ظهور امام زمان؟ به هر حال باید صبر کرد سرزمین های ناشناخته در کره زمین     کاسابولی، واقع در شمال هند با جنگلی مملو از درختان سر به فلک کشیده می باشد. این جنگل بر روی یک تپه واقع شده است. درختان بلوط، کاج و سرو این جنگل را پوشانده است.   تحقیقات دانشمندان و زمین شناسان در بررسی کره زمین نشان می دهد که هنوز مناطقی بر روی این کره خاکی وجود دارد که پای انسان به آنجا نرسیده است. در واقع سرزمین های کشف نشده ای که قبیله های بدوی در آنجا زندگی می کنند و به دور از هیاهوی زندگی مدرن، مشغول کار و فعالیت هستند براساس تحقیقات زمین شناسان و با استفاده از نرم افزار Google earth بیش از ۱۰۰ قبیله که حدود ۴۰هزار نفر می شوند در جاهایی از کره زمین زندگی می کنند که هنوز آن مکان ها ناشناخته هستند و نامی از آنها روی نقشه جغرافیا وجود ندارد و مردمان این مناطق با دنیای بیرون خود ارتباطی برقرار نکرده و بی خبر از هرگونه پیشرفت و تکنولوژی به زندگی خود ادامه می دهند. آنچه می خوانید اطلاعاتی در مورد مناطق ناشناخته کره زمین است که به هیچ عنوان اثری از آن در جغرافیای جهان نیست.۱) کاسابولی، واقع در شمال هند با جنگلی مملو از درختان سر به فلک کشیده می باشد. این جنگل بر روی یک تپه واقع شده است. درختان بلوط، کاج و سرو این جنگل را پوشانده است. در این جنگل دورافتاده قبیله ای ۱۲۰۰ نفری زندگی می کنند که همچون انسان های نخستین همه لوازم و ابزار خود را از استخوان حیوانات از جمله اسب وحشی تهیه می کنند.۲) کی لانگ، واقع در شمال شرقی هند و مرز بین هند و تبت است. به تصور هندیها، در این منطقه کوهستانی کسی ساکن نبوده و این منطقه متعلق به خدایان است اما اخیرا با بررسی زمین شناسان، گروهی از مردم بدوی در این کوه زندگی می کنند که به جای لباس پوشیدن بدن خود را رنگ می کنند.۳) کوفری واقع در شمال هند، منطقه ای مملو از برف است و دارای کوهها و تپه هایی است که برای اسکی بسیار مناسب می باشد. در این منطقه عده ای به صورت اسکیمو زندگی می کنند که با لباس هایی از پوست حیوانات و در خانه های برفی زندگی می کنند.۴) بارو، شمالی ترین منطقه آلاسکاست، در این منطقه حتی خاک هم یخ زده است.بارو در کنار ساحل اقیانوس منجمدشمالی واقع است. در این منطقه هیچ گیاهی نمی روید و سرما به ۶۰ تا ۷۰ درجه زیر صفر می رسد، اما قبیله ای مشتمل بر صد نفر در این منطقه پوشیده از یخ و برف زندگی می کنند که تاکنون جز خودشان انسانی دیگر را ندیده اند.۵) گرینلند، در این منطقه کوهی به نام گون یبورن وجود دارد که در بالاترین نقطه کوه که تصور نمی رود زندگی در آنجا جریان داشته باشد گروهی از انسان های اسکیمو زندگی می کنند.۶) ماری، منطقه ای در قطب جنوب است که درجه هوای آنجا به قدری پایین است که محققان تاکنون تصور می کردند هیچ موجود زنده ای در آنجا زندگی نمی کند، اما گروهی از انسان ها هستند که به دور از تمدن امروزی در آنجا سکنی گزیده اند.۷) کینایور، منطقه ای در کوه های مرتفع هیمالیاست. در این منطقه زیبا که مملو از درختان سوزنی، گل های وحشی، ارکیده وحشی و نایاب می باشد، مردمانی از تیره تبتی و هندی زندگی می کنند. این منطقه بکر و دست نخورده تاکنون کشف نشده بود.۸) بیابان قزاقستان، بیابانی به مساحت ۵۰ هزارکیلومتر مربع در جمهوری قزاقستان در نزدیکی دریای آرال واقع شده. این بیابان روی نقشه جغرافیا وجود ندارد و تنها توانسته اند از طریق Google earth یک تصویر ماهواره ای از آن دریافت کنند.۹) غار تیتان، در دربی شایر انگلیس است. این غار ۱۴۲ متر بلندی دارد و در اول ژانویه سال ۱۹۹۹ توسط یک غارنورد انگلیسی کشف شد. البته او و غارنوردان هنوز نتوانسته اند راهی برای رسیدن به اعماق این غار پیدا کنند.۱۰) منطقه گرم، در جنگل های پاراگوئه در آمریکای جنوبی منطقه ای در حدود ۱۰۰ کیلومتر وجود دارد که در آن انسان هایی زندگی می کنند که تا قبل از سال ۲۰۰۴ میلادی هرگز کسی آنها را ندیده بود زمانی که دانشمندان سعی در یافتن مکان های جدید گیاهان و گونه های جانوری جدید در دل جنگل های پاراگوئه کرده بودند به این گروه از انسان ها برخورد کردند. این منطقه درست در قلب آمریکای جنوبی و در مرز برزیل واقع شده است. این منطقه بسیار گرم می باشد و همه انسان های ساکن این منطقه، برهنه زندگی می کنند.۱۱) گنگ خارپینسوم، مرتفع ترین کوه با ۷ هزار و ۵۴۱ متر می باشد، بلندترین مکانی که دست انسان تاکنون به آن نرسیده و این منطقه در رتبه اول لیست مناطق ناشناخته قرار گرفته است. کوهنوردان زیادی سعی در فتح این کوه داشتند اما نتوانستند، از سویی دولت به منظور حفظ آداب و سنت های محلی، فتح این قله را ممنوع کرده است.۱۲) کوه نیاینکن تانگا، از ۱۶۴ قله تشکیل شده و تاکنون پای هیچ انسانی به آنجا نرسیده است.ارتفاع این قلل ۶ هزار متر به بالاست. در شمال این کوه یک دریاچه به نام «سالت» قرار دارد و دریاچه دیگری به نام «تام کو» که بلندترین دریاچه در جهان می باشد و ارتفاعش از زمین ۴ کیلومتر و ۱۷۶ متر است، وجود دارد.۱۳) بیابان داناکیل، در شمال شرقی اتیوپی و در جنوب اریتره در محدوده جنوب دریای سرخ واقع شده است. این منطقه ۱۰۰ متر از سطح دریا پایین تر است و زمین هایش نمکی می باشد و هیچ گیاهی در آنجا نمی روید. اما با تحقیقات دانشمندان، مشخص شد که گروهی از مردم بدوی در آنجا ساکن هستند.۱۴) زاکاما، محلی در جنوب چاد قرار دارد. این منطقه ۳۰۰۰ کیلومتر مربع وسعت دارد که بخش کوچکی از آن ناشناخته مانده بود. در اینجا عده ای از مردم بدوی مشغول زندگی هستند.۱۵) خاجیار، شمالی ترین منطقه در مرز هند و کوه های هیمالیاست و همیشه مملو از برف می باشد. این منطقه بر روی یک تپه برفی با دمای ۵۰ درجه زیرصفر واقع است!۱۶) قره قوم، شنزاری سیاه در ترکمنستان که منطقه ای بیابانی است، البته در جاهایی که گیاه روییده باشد و آب وجود داشته باشد روستاهای متعددی به چشم می خورد، اما در قسمت کویری که هیچ گیاهی وجود ندارد انسان های بدوی زندگی می کنند که تاکنون از چشم همگان پنهان مانده بودند.آنچه خواندید فهرستی از مکان هایی در زمین می باشد که پای انسان متمدن تاکنون به آن نرسیده است، در واقع پایان دنیا این مکان هاست!بر اساس تحقیقات اخیر که در محله علمی «نیوساینتیست» به چاپ رسیده، نشان می دهد که درحال حاضر بیش از صد قبیله و در مجموع حدود ۴۰ هزار نفر آدم در مکان هایی زندگی می کنند که هنوز با بقیه دنیا تماس برقرار نکرده اند. تصاویر ماهواره ای نشان می دهد که در این مکان های ناشناخته، بشر زندگی می کند.● اخبار باورنکردنی سال ۲۰۰۷پختن فلفل قرمز و تند در یک رستوران تایلندی واقع در مرکز لندن باعث شد که ماموران ضدشورش به آنجا بروند، بوی تند این فلفل چنان فضا را اشغال کرده بود که همه تصور کردند در آن منطقه از لندن گاز خردل، منفجر شده است.مسافران متروی شهر زاگرب پایتخت کرواسی متوجه جسدی شدند که ۶ ساعت در زیر یکی از صندلی های واگن، به حال خود رها شده بود...یک مرد آلمانی به مدت ۲ سال جسد مادرش را که در سن ۹۲ سالگی به مرگ طبیعی درگذشته بود شهردار شهر پالرمو ایتالیا، ۱۱۰ راننده اتوبوس فاقد گواهینامه رانندگی را استخدام کرد تا به محبوبیتش برای آرای بیشتر در انتخابات مجدد شهرداری افزوده شود.یک مرد سعودی به دلیل این که همسرش در یک اتاق به تنهایی به تماشای برنامه ای نشسته بود و مجری آن برنامه مرد بود را طلاق داد!یک مرد چینی که از دست همسرش عاصی شده بود به کلانتری پناه برد و تقاضا کرد که در بازداشتگاه آنجا بماند، اما کلانتری نپذیرفت. از این رو او دست به سرقت یک دوچرخه زد تا زندانی شود.یک شیشه پاک کن که به همراه برادرش مشغول تمیز کردن شیشه های یک برج ۵۰ طبقه ای در نیویورک بودند، از ارتفاع ۱۵۲ متری و طبقه چهل و ششم سقوط کردند، برادرش در دم جان سپرد، اما او به شکلی باورنکردنی زنده ماند!یک زندانی از اهالی شیلی با پنهان شدن در میان غذاها از زندان فرار کرد.یک پیرمرد ۸۵ ساله که با سرعت ۱۶۰ کیلومتر در جاده ای یخی در شمال تورنتوی کانادا در حال حرکت بود، توسط پلیس این کشور دستگیر شد.شهر توکیو با دارا بودن بیشترین تعداد رستوران های درجه یک از شهرهای پاریس و لندن پیشی گرفت و خوشمزه ترین شهر جهان شد. شاید برایتان جالب باشد بدانید که در شهر توکیو پایتخت ژاپن بیش از ۱۹۰ هزار رستوران درجه یک دارد.بزرگ ترین نان کشمشی دنیا، هفدهم آذرماه در شهر درسدن آلمان توسط یکصد کیک پز پخته شد. بزرگ ترین نان کشمشی دنیا ۳۳۲۰ کیلوگرم وزن و ۴ متر و ۳۵ سانتی متر طول و یک متر و ۷۸ سانتی متر عرض داشت. جهت خواندن به (ادامه مطلب) مراجعه کنید… فقط تصور کنید که بتوانیم سن زمین را که غیر قابل تصور است ، فشرده کنیم و هر صد میلیون سال آن را یک سال در نظر بگیریم ! در اینصورت کره زمین مانند فردی ۴۶ ساله خواهد بود! هیچ اطلاعی در مورد هفت سال اول این فرد وجود ندارد و در باره ی سالهای میانی زندگی او نیز اطلاعات کم و بیش پراکنده ای داریم ! اما این را میدانیم که در سن ۴۲ سالگی ، گیاهان و جنگلها پدیدار شده و شروع به رشد و نمو کرده اند. اثری از دایناسورها و خزندگان عظیم الجثه تا همین یکسال پیش نبود ! یعنی زمین آنها را در سن ۴۵ سالگی به چشم خود دید و تقریبا ۸ ماه پیش پستانداران را به دنیا آورد . در اوایل هفته ی پیش میمون های آدم نما به آدمهای میمون نما تبدیل شدند! و آخر هفته گذشته دوران یخ سراسر زمین را فرا گرفت . انسان جدید فقط حدود ۴ ساعت روی زمین بوده و طی همین یک ساعت گذشته کشاورزی را کشف کرده است !!! بیش از یک دقیقه از عمر انقلاب صنعتی نمی گذرد و… حالا ببینید انسان در این یک دقیقه چه بلائی بر سر این بیچاره ی ۴۶ ساله آورده است !!! او از این بهشت یک آشغالدانی کامل ساخته است .. او خودش را به نسبتهای سرسام آوری زیاد کرده ، و نسل ۵۰۰ خانواده از جانداران را منقرض کرده است! سوختهای این سیاره را مال خود کرده و همه را به یغما برده است! و الان هم مثل کودکی معصوم و بی تقصیرایستاده و به این حمله ی برق آسا نگاه می کند !!

سفربه کره ی ماه

ل آرم استرانگ، اولین فضانوردی که در سفر تاریخی فضاپیمای آپولو ۱۱ در سال ۱۹۶۹ به روی کره ماه قدم گذاشت، در سن ۸۲ سالگی درگذشت. آقای آرمسترانگ در لحظه قدم گذاشتن به خاک کره ماه این جمله معروف را به زبان آورد: “این گامی کوچک برای یک انسان و جهشی بزرگ برای بشریت است.” [...] ...

نیل آرم استرانگ، اولین فضانوردی که در سفر تاریخی فضاپیمای آپولو ۱۱ در سال ۱۹۶۹ به روی کره ماه قدم گذاشت، در سن ۸۲ سالگی درگذشت.

آقای آرمسترانگ در لحظه قدم گذاشتن به خاک کره ماه این جمله معروف را به زبان آورد: “این گامی کوچک برای یک انسان و جهشی بزرگ برای بشریت است.”

او چند هفته پیش تحت عمل جراحی قلب قرار گرفته بود.

تصاویری و صداهای پر التهاب گزارش مستقیم سفر آرمسترانگ و گروهش در ۲۱ ژوئیه سال ۱۹۶۹ توسط دست کم ۵۰۰ میلیون نفر در سراسر جهان به طور زنده دنبال شد.

قهرمان فروتن

نیل آرمسترانگ در پنجم ماه اوت سال ۱۹۳۰ در ایالت اوهایو آمریکا به دنیا آمد.

رویای پرواز در آرمسترانگ از همان ایام کودکی به قدری قوی بود که او فوت و فن پرواز را پیش از گرفتن گواهینامه رانندگی آموخت.

او در جنگ میان آمریکا و کره خلبان جوان نیروی دریایی بود.

بعد از جنگ هم به عنوان خلبان خبره ای که محصولات آزمایشگاه فضایی ناسا را می‌راند، به سازمان فضایی آمریکا پیوست.

کارنامه کاری آرمسترانگ پر از مدال‌های رنگارنگ و دیپلم‌های افتخار است اما او تا پایان عمر مردی خجالتی و فراری از دوربین‌های تلویزیونی باقی ماند.

آرمسترانگ پس از ماموریتش با آپولو ۱۱ به کره ماه، به عنوان مدرس فضانوردی در دانشگاه سینسیناتی فعالیت کرد و تصمیم گرفت که دیگر از مدار کره زمین خارج نشود.

شهرت او همیشه مورد توجه بنگاه‌های اقتصادی و سیاسی آمریکا بود که می‌خواستند نام و تصویر او را کنار خود ببینند اما آرمسترانگ تا پایان عمر نپذیرفت که به طرفداری یا مخالفت از یک جناح سیاسی سخنی بگوید.

زندگی شخصی او هم فراز و نشیب زیادی داشت؛ مانند ماجرای افتادنش از تراکتور و قطع شدن انگشت حلقه اش که البته دوباره در بیمارستان به دستش پیوند داده شد.

او دو هفته پیش تحت جراحی قلب قرار گرفته بود اما روز گذشته در حالی که وارد هشتاد و دومین سال زندگی اش شده بود در بیمارستان کلمبوس ایالت اوهایو درگذشت.

با این حال او شانس دیدن برآورده شدن یکی دیگر از آرزوهای بشر را داشت.

نیل آرمسترانگ آنقدر خوش شانس بود که در روزهای آخر زندگی اش شاهد یک موفقیت فضایی بزرگ دیگر باشد و آن فرود کاوشگر ناسا بر روی کره مریخ بود.

آمسترانگ در سال ۲۰۱۰ و هنگامی که ۸۰ سال سن داشت در مصاحبه ای گفته بود که اگر از او بخواهند، آماده است تا به عنوان فضانورد به مریخ اعزام شود.

او نخستین کسی بود که کره زمین را از فضا مشاهده کرد.

او گفته بود تصاویری را که مشاهده کرده، “بسیار وجد آور و ورای هرگونه تجربه بصری ای” بوده که وی با آن مواجه شده است.

اینجا میتونید فیلم فرود اولین انسان بر کره ماه را تماشا کنید

"برای این مطلب ۳۶ دیدگاه ارسال شده و ۵۲۱۹ بار این مطلب بازدید شده است"

• E-mail This
• ه گزارش مشرق: "یک دروغ هرچه بزرگتر باشد باور پذیری آن نیز از سوی مردم بیشتر است. زیرا بخش اعظمی از مردم به جای اینکه بر اساس واقعیت ها به تحلیل این موضوع بپردازند بر اساس ساختار احساسی خود در اینخصوص تصمیم می‌گیرند و اکثریت مردم قربانی چنین دروغ‌های بزرگی می‌شوند. اغلب مردم به این دلیل که در زندگی عادی خود دروغهای کوچکی میگویند و در مقابل عذاب وجدان این نوع دروغ ها به شدت آنها را می‌آزارد، قادر به باور این موضوع نیستند که کسی آنچنان گستاخ باشد که بتواند چنین دروغ بزرگی را به خورد آنها بدهد. با وجود ارائه مدارک و مستندات قوی در افشای اینچنین دروغ‌های بزرگی باز هم مردم عادی در تغییر ذهنیت قبلی خود دچار تردید می‌شوند و همواره به دنبال راههای جدیدی برای حفظ باورهای قبلی خود هستند. یک دروغ بزرگ همواره آثاری و نشانه هایی را از خود به جا می‌گذارد، هر چند این نشانه ها به حد اقل رسیده باشد." این مطالب بخشی از سخنان آدولف هیتلر در سال 1925 است. بر اساس این اظهارات می‌توان متوجه شد که بسیاری از قدرتهای بزرگ برای فریب افکار عمومی از این حربه استفاده می‌کنند.

  

  
  

  موضوعی که در این گزارش بدان پرداخته می‌شود بررسی صحت سفر انسان به کره ماه است. دستاوردی که برای آمریکا یک موفقیت بزرگ به شمار می‌رود و سیاستمداران این کشور همواره از این موضوع به عنوان یک اهرم قدرت و برتری نسبت به رقبای خود بهره گرفته اند. آیا انسان واقعا به کره ماه سفر کرده است؟ این سوالی است که موافقان و مخالفان بسیاری را در پی داشته است و در ادامه به ارائه نظریات و دلایل افرادی می‌پردازیم که واقعیت سفر انسان به کره ماه را به چالش کشیده اند.

  
  

  هدف گذاری برای فتح کره ماه

  در ماه می سال 1961 جان کندی، رئیس جمهور وقت آمریکا در سخنرانی مشهور خود این هدف را برای امریکا ترسیم کرد که در کمتر از ده سال انسان بر روی کره ماه قدم بگذارد و به سلامت به زمین باز گردد. به اعتقاد برخی شاید کندی در آن زمان نمی‌دانسته که این کار عملی است یا خیر، اما اندکی پس از قتل وی در 1963 بهترین دانشمندان موشکی دنیا در پروژه ای با نام Lyndon Jhonson شرکت داشتند که علم 40 سال عقب تر از زمانی بود که قادر به انجام چنین پروژه ای باشد. به اعتقاد برخی انها اندکی بیش از حد خوشبین بودند. نزدیک به 50 سال از آن زمان می‌گذرد و ما هنوز به تکنولوژی دست نیافته ایم که قادر باشد یک بار دیگر در سفر به کره ماه انسان را یاری کند و به سلامت به زمین باز گرداند. به اعتقاد منتقدان دولت آمریکا از این دروغ برای توجیه میلیارد ها دلار مالیات شهروندانش و استفاده از آن برای اجرای این ماموریت دروغین استفاده کرد.

  

  یکی از سایتهای ناسا در جزیره ایسلند که به اعتقاد برخی آمریکا برای دروغ پردازی های خود مورد استفاده قرار داد

  
  

  شروع تردیدها به صحت این پروژه

  بیل کایسینگ (Bill Kaysing) نویسنده و تحلیلگر تحقیقات پیشرفته و مقالات فنی در موسسه Rocketdyne System بین سالهای 1956 تا 1963 ، طی اظهاراتی در سال 1959 معتقد بود که احتمال سفر انسان به کره ماه و بازگشت موفقیت امیز به زمین 14 به یک میلیون است. یکی از دلایلی که به اعتقاد برخی سفر انسان به کره ماه را غیر ممکن می‌سازد بمباران شدن آن از سوی خرده سنگهایی است که با سرعت 20 هزار کیلومتر در ساعت در حال برخورد با ماه هستند. به دلیل نبود جو در ماه امکان کاهش سرعت این خرده سنگها نیز وجود ندارد. حال تصور کنید که یکی از این خرده سنگها (حتی به اندازه یک دانه برنج) با یکی از فضا نوردان برخورد کند. چه اتفاقی روی می‌دهد؟ نکته عجیب این است که سازمانی به عظمت ناسا این موضوع را در نظر نگرفته باشد و جان فضا نوردان خود را به خطر بیاندازد.

  یکی از افرادی که به دروغ بودن سفر انسان به کره ماه معتقد بود دیوید پرسی است. وی که یک تهیه کننده برنامه های تلوزیونی است در کتابی که با همکاری ماری بنت با نام "ماه تاریک: آپولو و افشا گران" به چاپ رساند مدارکی را ارائه داد که دروغ بودن این پروژه را از دید بسیاری به اثبات رساند. وی همچنین فیلمی با نام " چه اتفاقی در ماه افتاد" در همین راستا تولید کرد. ماری بنت و دیوید پرسی در جولای 1969 در کتاب خود با ارائه دلایل مختلف به این نتیجه رسیده بودند که عکس های ارائه شده از سوی ناسا تقلبی بوده است. برایان ولش، سخنگوی وقت ناسا پس از این اظهارات گفت که پیش از پاسخ به مولفین این کتاب باید تحقیقات بیشتری در اینخصوص انجام دهد.

  اولین موضوعی که در راستای دروغ بودن سفر به ماه باید مورد توجه قرار گیرد مربوط به ماموریت آپولو 16 در سال 1972 است. میان عکس گرفت شده توسط دوربین Hasselblad 500 EL/70 و فیلم تهیه شده توسط دوربینی که در پشت سر فضانوردان تعبیه شده بود تضاد جالبی وجود دارد. در فیلم اینطور نشان داده می‌شود که یکی از فضانوردان در حال بالا و پایین پریدن است در حالی که فضا نورد دیگری مشغول عکس گرفتن با دوربین Hasselblad از این پرش است. در عکس یک پارچه مثلثی شکل در پشت سر فضا نورد دیده می‌شود در حالیکه در فیلم چنین چیزی قابل مشاهده نیست.

  
  

  
  

  
  

  هاسل بلاد (Hasselblad) شرکت تولید کننده دوربینی بود که تمام عکس های گرفته شده در ماموریت های آپولو 11 توسط دوربین این شرکت انجام گرفت. طرح اولیه دوربین Hasselblad 500 EL/70 توسط ناسا تهیه و به شرکت هاسل بلاد داده شد تا به ساخت آن اقدام کنند. با توجه به فیلم‌های گرفته شده از ماموریت‌های آپولو در دمای منفی 180 درجه فارنهایت تا مثبت 200 درجه فارنهایت اینکه دوربینی توانایی ضبط فیلم در چنین شرایطی را داشته باشد اما پس از آن خبری از اختراع چنین محصول ارزشمند و احتمال عرضه آن در بازار تجاری به گوش نرسید سوال برانگیز است.

  

  دوربین Hasselblad 500 EL/70

  یکی دیگر از انتقادات مربوط به تصویر گرفته شده از زمین در فاصله 130 هزار مایلی است. این اولین تصویری است که در ماموریت آپولو 11 توسط باز آلدوین (Buzz Aldrin) از کره زمین گرفته شد. وی در این فیلم از پنجره فضا پیما بسیار فاصله دارد، در حالیکه منطق حکم می‌کند وقتی شما قصد تصویر برداری از شی مورد نظر خود ( آن هم با این درجه از اهمیت) را دارید تا آنجا که بتوانید به آن نزدیک می‌شوید تا تصویر بهتری از آن را ضبط کنید.

  تار مویی دردسر ساز

  تمام فیلم های گرفته شده در ماموریت های آپولو باید دارای تار مویی وسط دوربین باشند (منظور همان علامت + وسط دوربین است). بر اساس اظهارات ناسا از این تار مو برای محاسبه فواصل در روی ماه استفاده می‌شد. در برخی از عکس‌های گرفته شده بخشی از تار مویی میان عکس به شکل عجیبی ناپدید شده است. در عکس زیر این موضوع را می‌توان به وضوح دید. گویا ناسا تصویر شی مورد نظر خود را بعدا در عکس اضافه کرده است.

  
  

  

  ناقص بودن تار مویی وسط دوربین در برخی از عکس‌های ناسا

  نکته دیگری که در برخی از تصاویر گرفته شده دیده می‌شود وجود حرف C در تصویر اشیائی است که در کره ماه وجود دارند. این موضوع تعجب بسیاری را برانگیخت. در عکس زیر با اندکی دقت می‌توان دید که بر روی تکه سنگ و همچنین بر روی زمین می‌توان حرف C را مشاهده نمود. گفته می‌شود که از این حرف در هالیوود و برای نشان دادن مرکز صحنه استفاده می‌شود. آیا کسی می‌تواند ادعا کند که حروف C بر روی تکه سنگ و هم بر روی زمین به معنای نشان دادن مرکز صفحه دوربین است؟

  

  حرفC بر روی سنگ و روی زمین قابل مشاهده است

  با اندکی دقت مشاهده می‌شود که این دو فضانورد در حالیکه فاصله کمی با یکدیگر دارند طول سایه های آنها با یکدیگر بسیار متفاوت است. در پاسخ به این سوال برخی معتقدند دلیل این مساله وجود دو منبع نور متفاوت است، یعنی از فضانوردان در دو مرحله فیلمبرداری شده و تصاویر آنها در کنار یکدیگر مونتاژ شده است.

  
  

  
  

   

  برخی از تصاویر موجود در فیلم ناسا شک برانگیز است. در یکی از این تصاویر در حالیکه خورشید در پشت سر فضانورد وجود دارد اما به وضوح می‌توان چهره وی را مشاهده نمود. دیوید پرسی پس از شبیه سازی تصویر معتقد است که در شرایط عادی تصویر باید به این شکل نمایان شود.

  
  

  
  تصویر ارائه شده توسط ناسا                          تصویر شبه سازی شده توسط دیوید پرسی

  از دیگر شاهکارهای دوربین نصب شده بر آپولو 15 تصویر زیر است. در حالی‌که تصاویر به صورت تمام خودکار گرفته می‌شدند این عجیب نیست که تنها چیزی که در قسمت تاریک سفینه به خوبی قابل مشاهده است پرچم آمریکا است؟ بعدها ناسا از این تصویر برای تبلیغات و کارت پستال هایش استفاده کرد.

  

  پرچم آمریکا در این تصویر تنها چیزی است که به وضوح دیده می‌شود

  یکی از نکات جالب دیگر حالت پرچم است، طوری که تصور می‌شود در اثر وزش باد این حالت را پیدا کرده است. در حالیکه در سطح ماه وزش باد صورت نمی‌گیرد.

  

  حالت عجیب پرچم در سطح ماه

  
  

  مردم استرالیا صحنه ای را دیدند که ساختگی بودن ماموریت آپولو 11 را تقویت می‌کند

  در حالیکه ماموریت فرود اپولو 11 در استرالیا به صورت زنده پخش می‌شد برخی از مردم با صحنه عجیبی مواجه شدند. پوشش تلوزیونی این برنامه در استرالیا متفاوت از دیگر نقاط دنیا بود. استرالیا تنها کشوری بود که بدون تاخیر تصاویر را دریافت می‌کرد. تنها اندکی قبل از اینکه آرمسترانگ بر روی ماه قدم بگذارد تغییر رنگ تصویر از تیره کامل به حالت روشن تر قابل مشاهده بود وبرخی از بینندگان این برنامه متوجه یک قوطی نوشابه کوکاکولا در سمت راست پایین صفحه شدند. اونا رونالد (Una Ronald) از ساکنان هانی ساکل کریک که در حال تماشای این صحنه بود به سرعت با دوستان خود تماس گرفت تا انها را در جریان قرار دهد. متاسفانه انها در حال تماشای این برنامه نبودند و وقتی همگی برای دیدن پخش مجدد این برنامه در روز بعد لحظه شماری می‌کردند متوجه شدند که این صحنه از فیلم پاک شده است. البته این صحنه از سوی بسیاری از بینندگان شکار شده بود و مقاله های بسیاری هم در روزنامه The West Australian در اینخصوص به چاپ رسید.

  چرا اثری از غبار دیده نشد؟

  در سفینه ای که برای سفر به ماه مورد استفاده قرار گرفت دارای دو موتور با سوخت متفاوت بود. گاز خروجی از این موتورهای 5000 تنی با داشتن بیش از 2700 درجه گرما می‌بایست مقدار زیادی غبار و گاز قرمز رنگ ایجاد کند. سوخت استفاده شده در این سفینه دقیقا مشابه با سوخت سفینه شاتل است. پس چرا همانطور که شاتل در هنگام پرواز چنین حجم عظیمی از گاز و گرما را از خود ایجاد می‌کند، این اتفاق برای سفینه ای که به ماه سفر کرد رخ نداد و هنگام فرود بر سطح ماه اثری از گرد و غبار و گاز دیده نشد؟ با توجه به رد پای معروف آرمستراگ مسلما گرد و غبار بسیاری بر روی سطح ماه وجود داشت و موتور فضا پیما باید در هنگام فرود گرد و خاک قابل توجهی ایجاد می‌کرد.

  

  عدم ایجاد کمترین اثری بر سطح ماه پس از فرود عجیب به نظر می‌رسد

  
  

  هنر ناسا در القای حالت بی وزنی

  مسلما یکی از سوالاتی که برای افراد ایجاد می‌شود این است که اگر انسان به ماه سفر نکرده است پس همانطور که در تصاویر نشان داده شد فضانوردان چگونه قادر بودند در ان حالت بی‌وزنی به این سو و ان سو حرکت کنند. با بررسی تصاویر برخی این احتمال را مطرح کردند که ناسا از سیم برای معلق نگه داشتن فضانوردان در هوا استفاده کرده است. در برخی از بخشهای فیلم انعکاس نور در بالای سر فضانوردان موجب می‌شود این احتمال را نیز در نظر گرفت. برخی نیز معتقدند به سادگی و با کاهش سرعت فیلم می‌توان اینطور به بیننده القاء کرد که شخص واقعا در حالت بی وزنی به سر می‌برد.

  
  

  
  

  
  

  ماه تحت تاثیر تشعشعات بالا قرار دارد

  تشعشعات نقش زیادی در سفرهای فضایی ایفا کرده و همواره فضانوردان را تهدید می‌کند. آپولو پس از ترک زمین از دو منطقه ویژه با تشعشعات بسیار بالا به نام کمربند وان آلن عبور کرد. میزان تشعشعات در این کمربند سال به سال متفاوت است اما هر 11 سال که تعداد لکه های خورشیدی به حداکثر می‌رسد، این تشعشعات به بدترین حالت خود می‌رسد. پزشکان هنگام آزمایش اشعه ایکس از اتاق خارج می‌شوند یا پشت یک حفاظ ضخیم قرار می‌گیرند. حال چرا ناسا با علم به اینکه میزان تشعشعات در ماه صدها برابر خطرناکتر است از یک ورقه آلومنیومی کوچک برای حفاظت از فضانوردان خود استفاده کرد؟ در تحقیقی که توسط دانشمندان روسی در سال 1959 صورت گرفت انها متوجه شدند که برای محافظت فضانوردان در مقابل اینچنین تشعشعاتی باید انها را در حفاظی سربی به ضخامت 120 سانتیمتر قرار داد. چرا ناسا به هشدار های آنان توجهی نکرد؟

  
  

  تپه های حاضر در ماه

  یکی دیگر از انتقاداتی که به صحت این سفر وارد است وجود تصاویر تپه های مشابه در ماموریت های مختلف آپولو است. با مقایسه تصاویر زیر می‌توان به سادگی متوجه شد که تپه های نشان داده شده در عکس یکی هستند.

  
  

  تصویر 1 مربوط به ماموریت شماره 16 آپولو است که در اولین سفر به Stone Mountain گرفته شده است. این ماموریت در 21 آوریل و در فاصله یک کیلومتری غرب نقطه فرود انجام شد. تصویر 2 مربوط به ماموریت آپولو در فردای آن روز است که در 4 کیلومتری جنوب نقطه فرود انجام شد. با مقایسه تصاویر متوجه می‌شویم که صخره های موجود دقیقا یکسان هستند. اگر ماموریت ها در دو منطقه مختلف انجام شده باشد چگونه می‌توان این موضوع را توضیح داد؟

  
  

  تصویر 1                                                                                                             تصویر 2

  استعفاهای مشکوک

  در ماموریت آپولو برای سفر به ماه هزاران نفر مشغول به فعالیت بودند اما تعداد کمی از آنها اطلاعات کاملی از کل پروژه داشتند. ناسا با دادن وظایف محدود به افراد در ماموریت های آپولو امکان دسترسی آنها به کل پروژه را از بین برده بود. تعدادی از 11 فضانورد آپولو در فاصله زمانی 22 ماه با خوادث مرگباری مواجه شدند. نکته عجیب اینکه پس از این حوادث آنها از شغل خود استعفا دادند.

  · جیمز بی اروین (آپولو 15) در اول جولای 1972 از فعالیت در ناسا و نیروی هوایی استعفا داد.

  · دان اف ایزل (آپولو 7) در جولای 1972 از فعالیت در ناسا و نیروی هوایی استعفا داد.

  · استوارت آلن روسا (آپولو 14) در فوریه 1976 از فعالیت در ناسا استعفا داد.

  · سویگرت در 1977 از فعالیت در ناسا استعفا داد.

  
  

  با توجه به انتقادات مختلفی که بر ماموریت سفر به ماه وارد می‌شود و شواهدی که در راستای ساختگی بودن این سفر ارائه شده است می‌توان نتیجه گرفت که آمریکا در جریان جنگ سرد برای نشان دادن برتری خود بر رقیب اصلی اش، شوروی و انحراف افکار عمومی از جنگ ویتنام میلیاردها دلار مالیات مردم آمریکا را صرف جعل برنامه ای کرد که هرچند با دقت و ظرافت شکل گرفت اما از دید چشمان تیزبین منتقدانش دور نماند و صحت آن را با چالش مواجه کرد.

  سفر به کره ماه بزرگترین دروغ قرن بیستم :فرود بر ماه

   

  ما مدارکی داریم که فرود انسان بر روی ماه در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70 دروغی بزرگ بوده است.

  

  "در دروغ بزرگ همیشه قدرت معینی از قابلیت باور کردن وجود دارد. چرا که افراد زیادی از یک ملت همیشه تحت تأثیر عواطف به راحتی گول می خورند حالا یا عمدی یا سهوی. و به خاطر سادگی و بی آلایشی و صداقت باور آنها، راحت تر قربانی یک دروغ بزرگ می شوند تا یک دروغ کوچک. چرا که آنها خودشان در موارد کوچک، دروغ های کوچک می گویند و از گفتن دروغ های بزرگ شرم دارند (و دولت مردان در این مورد شرمی هم ندارند).برای مشاهده مابقی مطالب بروی ادامه  مطلب کلیک کنید

   

  
  

  سفر به ماه،بزرگترین دروغ قرن بیستم

  ما مدارکی داریم که فرود انسان بر روی ماه در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70 دروغی بزرگ بوده است.

  

  
  "در دروغ بزرگ همیشه قدرت معینی از قابلیت باور کردن وجود دارد. چرا که افراد زیادی از یک ملت همیشه تحت تأثیر عواطف به راحتی گول می خورند حالا یا عمدی یا سهوی. و به خاطر سادگی و بی آلایشی و صداقت باور آنها، راحت تر قربانی یک دروغ بزرگ می شوند تا یک دروغ کوچک. چرا که آنها خودشان در موارد کوچک، دروغ های کوچک می گویند و از گفتن دروغ های بزرگ شرم دارند (و دولت مردان در این مورد شرمی هم ندارند). هرگز به ذهن این مردم خطور نمی کند که دروغ های خیلی بزرگ بسازند و هرگز هم باور ندارند که دیگران چنان گستاخ باشند که این چنین صداقت را بدنام کنند ولو این که مدارک این چنین دروغی را برای ذهن آنها ثابت کنند آن هم به طور آشکار، باز هم به دروغ بودن آن دروغ بزرگ شک دارند و همچنان فکر می کنند که حتماً توضیحی وجود دارد. چنین دروغ بزرگ گستاخانه ای همیشه رد پاهایی پشت سر خود به جای می گذارد. حتی بعد از این که سرهم بندی شد و توسط متخصص های جهانی دروغ گویی وتمام کسانی که برای دروغ گفتن در هر دروغ گویی با هم همکاری می کنند، به عنوان یک حقیقت شناخته شد. این افراد در حال حاضر به خوبی می دانند که چگونه از این دروغ ها برای اهداف توسعه طلبانه خود استفاده کنند "
  آدولف هیتلر (1925)
  حتی یک تفاله ای از کیسه ی زباله ی زمین مانند آدولف هیتلر هم می دانست که چگونه توده های مردم را با مهارت اداره کند و گول بزند پس شما به واقع فکر می کنید که آمریکا انسان را بر روی ماه فرود آورده است؟ خوب، دوباره فکر کنید. ما مدارکی داریم که فرود انسان بر روی ماه در اواخر دهه ی 60 و اوایل دهه ی 70 دروغی بزرگ بوده است.
  برای شروع بهتر است بدانید که تنها 100 نفر در پروژه فرود بر روی کره ی ماه درگیر بوده اند. مرکز کنترل در هوستون (Houston) به علاوه بیشتر زنان و مردانی که بر روی این پروژه کار کرده اند، شکی باقی نمی گذارند که این کار یک دروغ بوده است. اما چگونه ممکن است؟ خیلی ساده. قدرت کسی که چنین افتضاحی را به بار آورده هرگز اجازه نمی دهد که کسی این تصور را داشته باشد. هزاران نفری که درگیر این ماجرا شده اند، تنها نگران قسمت کوچکی بودند که مربوط به آنها بود. مهندسان، مکانیک ها، برنامه نویسان کامپیوتری و... کاری نداشتند که با هم مشترک باشد. بنابراین بیشتر افراد از چیزی از یک پروژه ی هالیوود سر بیرون می آورد، چیزی نمی فهمند.
  در سال 1962، رئیس جمهور آمریکا، جان اف کندی گفت که یک تصوری از آمریکا دارد که تا قبل از پایان این دهه می تواند انسان را بر روی ماه فرود آورد و دوباره وی را به زمین بازگرداند. امروز، ما نمی دانیم که کندی آن روز می دانست که این کار واقعاً ممکن است یا نه اما مدت کوتاهی پس از ترور او، بهترین دانشمند جهان در زمینه ی موشک که در این پروژه کار می کرد به لیندون جانسون اطلاع داد که علم حداقل تا 30 سال آینده از انجام چنین پروژه ای ناتوان است. حقیقت این است... در واقع آنها کمی خوش بین بودند. الآن و اینجا ما 40سال از آن تاریخ را گذرانده ایم و هنوز هم تکنولوژی قادر به فرستادن یک انسان به ماه و باز گرداندن سالم وی به زمین نیست. قدرت هایی که در مورد این کلاهبرداری تصمیم گرفتند به این نتیجه رسیدند که اگر آنها نتوانستند انسانی را به ماه بفرستند وبه سلامت به زمین بازگردانند، کاری که آنها باید بکنند این است که از ناسا بخواهند این چنین پروژه ای را جعل کند و پس از آن میلیاردها دلار از پول مالیات دهندگان که برای سرمایه گذاری در این پروژه در نظر گرفته شده بود را برای خود بردارند. پس از آن، آنها تصمیم گرفتند که واقعاً می توانند کل این ماجرا را جعل کنند آنهم فقط با قسمتی از پولی که برای این کار آماده شده بود. این جا در عکس زیر مکانی در ایسلند است که ما فهمدیم که بسیاری از کلک ها و دروغ های ناسا در آن ساخته شده است.
  در این جا چند حقیقت وجود دارد که باید به ذهن بسپارید که نمی شود واقعاً انسانی را به ماه فرستاد و غیر ممکن است:
  ماه به طور دائم توسط شهاب سنگ های خیلی ریز که با سرعت بیست هزار مایل در ساعت حرکت می کنند، در حال بمباران شدن است. برای این که تصور درستی داشته باشید گلوله یک تفنگ با سرعت 800 مایل بر ساعت حرکت می کند. ماه هم هیچ اتمسفری ندارد که سرعت این شهاب سنگ ها را کم کند. اگر یکی از فضانوردان یا یکی از واحدهای ماه نشین توسط یکی از این شهاب سنگ ها ضربه ای ببیند حتی اگر این شهاب سنگ به اندازه ی یک دانه برنج باشد، آن وقت کار تمام است. عجیب این که ناسا در آن زمان اصلاً نگران چنین موضوعی نبود.
  این یک مورد واقعاً دیگر خیلی خنده دار است. به پوتین های نیل آرمسترانگ (اولین انسانی که آمریکایی ها مدعی اند بر روی ماه پاگذاشت) نگاه کنید. به کف پوتین نگاه کنید و به عکس که ناسا ادعا می کند اولین نقش پوتین بر روی ماه بود.
  این دونقش هیچ شباهتی به هم ندارند. ناسا سرانجام به خاطر اشتباهش طفره رفت و حالا ادعا می کند که پوتین هایی که آرمسترانگ روی ماه پوشیده بود قبل از این که ماه نشین اورا سوار کند روی سطح ماه رها شد و به زمین بازگردانده نشد، مطمئناً همین که ناسا گفته، درست است...
  یک مشکل دیگر، یک سری امواج کشنده در فضا وجود دارد نه تنها برای فضانوردان بلکه برای عکس هایی که ممکن است بخواهد گرفته شود هم کشنده است و آنها را از بین می برد. خیلی خنده دادر است که ناسا سعی کرده که با حیله این رسوایی دیگر را هم از سر بگذراند. در یک دقیقه به شما نشان می دهیم که چنین عکس هایی که ناسا ادعا می کند روی ماه گرفته شده است جعلی است.
  ماه بر روی زمین که 250 هزار مایل با آن فاصله دارد نور می اندازد، برای این که چنین سطحی به این روشنایی بخواهد وجود داشته باشد، حتما، برای هر کس کور کننده خواهد بود. بنابراین اصلاً فکرش را هم نکنید که با تکنولوژی آن روز (حتی امروز) بتوان عکس گرفت که ظاهر هم بشود. اما هیچ کدام از چنین عکس هایی که فضانوردان گرفتند، کوچکترین مشکلی نداشت.
  نیل آرامسترانگ کسی که ناسا مدعی است اولین انسانی است که پا بر روی ماه گذاشت هم اکنون (این مقاله قبل از مرگ وی تألیف شده بود) دچار بیماری روح شده است چرا که تمام عمرش مجبور بوده با این دروغ زندگی کند. عجیب این که ما هیچ گاه ندیدیم که فضانوردانی که بر روی ماه راه رفته اند در یک جمع مردمی از جزئیات این سفر حرف بزنند. چرا این کار را نکردند؟ ناسا به آنها اجازه نداد.
  در عکس زیر که از ماه نورد گرفته شده ومدعی شده اند که بر روی ماه حرکت کرده است هیچ رد لاستیکی در عقب یا جلوی آن دیده نمی شود.
  به عکس زیر نگاه کنید علامت آمریکا بر روی سفینه ی ماه نشین با نوار چسب اسکاچ چسبانده شده این نوارچسب حتماً باید تحمل دمای 400درجه را داشته باشد آیا می توانسته است؟ من که مطمئنم نمی توانسته شما چطور؟
  به این عکس نگاه کیند عکسی است از پیت کانراد از آپولو 12 اگر به قسمت بالایی کلاهش نگاه کنید، در قسمت بالا سمت راست انعکاس پروژکتور نورپردازی استودیویی را می توانید ببینید.
  حالا یک چیز جالب دیگر، اولین سیگنال های ارسالی از ماه ابتدا به استرالیا رسیده است، استرالیایی های می گویند که در اولین تصویر مخابره شده دیده اند که یک نفر یک قوطی کوکاکولا را که در تصویر بوده از تصویر بیرون پرت کرده است.
  یا مثلاً به این عکس توجه کنید که در آن پرچم آمریکا به آرامی توسط باد در حال تکان خوردن است. جالب این که در ماه هیچ گونه جریان بادی وجود ندارد. چون ماه اتمسفر ندارد.
  برای آنکه سفر به فضا امکان پذیر شود، ناسا تأسیس شد. برنامه ی فضایی آپولو این طور وانمود کرد که انسان می تواند به فضا سفر کند و بر روی ماه پیاده روی کند. هر کدام از پروژه های آپولو با دقت تمرین می شد و سپس با دقت بسیار بیشتر در صحنه های نمایش در سایت آزمایشی فوق سری کمیسیون انرژی اتمی در صحرای نوادا و استودیوهای کاملاً امن ومحافظت شده والت دیزنی که در آن یک مدل بزرگ از ماه بود، به صورت فیلم در می آمد. همه ی اسامی، مأموریت ها، محل های فرود و تمام وقایع در برنامه ی فضایی آپولو انعکاس مراسم و تشریفات سری و سمبل آیین های سری پنهان روشنفکران است. شفاف ترین چیز انفجار ساختگی سفینه ی فضایی آپولو 13 که آکوریس (عصر جدید) نامیده شده بود، که در ساعت 1:13 (زمان نظامی 1313) در 13 آوریل 1970 رخ داد. این رخداد استعاره ای از جشن درگیرکردن مرگ و انفجار، شغل تابوت سازی، مشارکت با جهان معنوی و... در این پروژه بود. سفرهای اکتشاف ماه متوقف شدند چرا که ادامه دادن این دروغ بزرگ بدون آشکار شدن آن امکان پذیر نبود و البته آنها دیگر داستانی برای سرهم کردن نداشتند.
  هیچ انسانی، هیچ گاه از ارتفاع 300 مایلی بالاتر نرفت. در این ارتفاع فضانوردان تحت فشار تشعشعات کمربند ون آلن بودند و البته کمربند ون آلن از آنها در برابر بی نهایت تشعشعات کیهانی محافظت می کرد. هیچ انسانی هرگز در هیچ برنامه ی فضایی آشکار برای عموم مردم، دور ماه نگشت، روی آن فرود نیامد و روی ماه پیاده روی نکرد، هیچ کس، هیچ وقت. حتی اگر چنین چیزی هم رخ داده باشد آنهم به صورت واقعی، باید از تکنولوژی خیلی بالایی استفاده شده باشد و هیچ کس هم از آن خبر نداشته باشد (حتی حالا هم چنین تکنولوژی پیشرفته ای در اختیار ما نیست).
  آن تشعشعات عظیم که در کمربند ون آلن با آن روبروی می شویم، تشعشعات خورشیدی، پرتوهای کیهانی، روشنایی خیره کننده خورشید، کنترل دما و خیلی از مشکلات دیگر به هیچ موجود زنده ای اجازه نمی دهد که با چنین سطحی از تکنولوژی که ما در اختیار داریم، از اتمسفر خارج شود. هر دانش آموز با هوش دبیرستانی با یک کتاب فیزیک پایه می تواند ثابت کند که فرود آپولو بر روی ماه توسط ناسا جعلی بوده است.
  اگر باز هم شک دارید، توضیح دهید که چگونه فضانوردان روی ماه پیاده روی کردند ،آن هم با لباس فضایی و در معرض نور خورشید کامل و گرمایی که در خلأ موجود در سطح ماه با درجه حرارت 256 درجه، آنها را احاطه کرده بود و تازه اینها غیراز اثرات شهاب سنگ های آسمانی، پرتوهای کیهانی، پرتوهای خورشیدی و... است. ناسا به ما می گوید که ماه هیچ اتمسفری ندارد و فضانوردان این سازمان در خلأ کامل بوده اند.
  گرما با به عنوان حرکت و لرزش مولکول های ماده معنی می شود. حرکت سریع مولکول ها، یعنی دمای بالاتر. حرکت آرامتر مولکول های یعنی دمای پایین تر. صفر مطلق دمایی است که در آن حرکت مولکول ها، متوقف می شود. برای داشتن گرما یا سرما، باید ملوکول هایی موجود باشند.
  خلأ حالتی از نیستی است که هیچ مولکولی وجود ندارد. خلأ هم درجاتی دارد.دانشمندان معتقدند که خلأ کامل وجود ندارد. فضا شبیه ترین چیز به خلأ کامل است که برای ما شناخته شده است. در جایی که ما به عنوان فضا می شناسیم مولکولهای بسیار کمی وجود دارد که مفهوم اندازه گیری سرما وگرما در آن غیر ممکن است. این همان دلیلی است که براساس آن ما از فلاسک یا بطر های خلأ برای نگهداری مایعات سرد یا گرم استفاده می کنیم تا بدون نیاز به دوباره سرد کردن یا دوباره گرم کردن، دمای آنها حفظ شود.
  همه ی انواع پرتوها در خلأ حرکت می کنند اما هیچ تأثیری برخلأ ندارند. پرتوهای گرمایی خورشید در فضا حرکت می کنند اما فضا را گرم نمی کنند. در واقع پرتوهای گرمایی خورشید به هیچ وجه تأثیرگذار نیستند تا وقتی که به ماده برخورد کنند. حرکت های مولکولی وقتی انرژی موجب به صورت مستقیم توسط ماده دریافت شود، زیاد می شوند. زمانی که طول می کشد تا ماده بر اثر نور مستقیم خورشید در فضا گرم شود، به رنگ نور، خواص عنصری آن، فاصله از خورشید، و نرخ جدب موج گرمایی توسط ماده بستگی دارد. فضا داغ نیست. فضا سردنیست.
  اجسامی که گرم می شوند به وسیله ی فضا نمی توانند سرد شوند. اولین کار برای سرد کردن یک جسم این است که آن را از معرض نور مستقیم خوشید دور نگه داریم. چیزهایی که در سمت سایه ی یک چیز دیگر قرار دارند، عاقبت سرد می شوند، اما نه به خاطر این که فضا سرد باشد. فضا سرد نیست. گرما و سرما در خلأ فضا وجود ندارد. قوانین حرکت دستور می دهند تا مولکولها آهسته تر حرکت کنند. اگر هیچ منبع گرمایی دیگری نباشد، اجسام بالاخره سرد می شوند، اما از آنجایی که خلأ موجود در فضا یک عایق کامل محسوب می شود، زمان زیادی طول می کشد تا یک جسم سرد شود حتی زمانی که به طور کامل از معرض امواج گرمایی یا دیگر امواج خارج شود.
  ناسا تأکید می کند که لباس هایی که فضانوردان مثلاً روی سطح ماه پوشیده بودند، دارای تهویه مطبوع بوده است. یک سیستم تهویه مطبوع بدون تبادلگر گرمایی، نمی تواند کار کند. یک تبادلگر گرمایی به طور ساده این طور کار می کند که گرمایی را که در یک میانجی مثل گاز فریون، جمع شده است را می گیرد و به جای دیگری منتقل می کند. برای این که سیستم تهویه مطبوع کار کند و گرما را به مکان دوم انتقال دهد، به یک میانجی دیگر که مولکول هایش گرما جذب کند مثل هوا یا آب احتیاج دارد. (این میانجی دوم در آشپزخانه خانه، هوای موجود در آشپزخانه است). یک سیستم تهویه مطبوع نخواهد توانست که در خلأ کار کند. یک لباس فضایی که در محاصره ی خلأ قرار دارد نمی تواند گرمای داخل لباس را بگیرد و به مکانی دیگر بدهد. به یاد آورید که خلأ یک عایق کامل است. در چنین شرایط محیطی ای، یک انسان در لباس فضایی خود، بریان می شود.
  ناسا ادعا می کند که لباس فضایی آنها به وسیله یک سیستم آب پایه که در لوله های اطراف بدن فضانورد کار می کرده است، خنک می شده است که آن هم توسط یک محافظ مارپیچی در قسمت پشتی لباس فضانوردان، از نور خورشید محافظت می شده است.
  ناسا ادعا می کند که آب بر روی مارپیچ اسپری می شده تا لایه ای از یخ ایجاد شود. ظاهراً پس از آن، یخ که آن گرمای عظیم را جذب کرده است بخار می شده و به فضا می رفته است. در این مورد دو مشکل وجود دارد که به هیچ وجه قابل توضیح نیست:
  1- میزان آبی که برای انجام این کار باید توسط فضانورد حمل شود، حتی برای زمان بسیار کوتاهی (آنهم برای دمای 155 درجه بالای نقطه ی جوش آب) آنقدر زیاد است که برای فضانورد امکانپذیر نیست.
  2- ناسا ادعا کرده است که آنها یخ در سطح ماه پیدا کرده اند. ناسا ادعا می کند که محافظت توسط یخ (در برابر پرتوهای خورشید) اظهارات جعلی آنها را در مورد سیستم تهویه مطبوع را نقض نمی کند.
  این را به خاطر داشته باشید. در مورد این موضوع فکر کنید آن هم وقتی که یک روزصبح با یک فلاکس پر از قهوه بیرون می روید. در این مورد خیلی طولانی و عمیق فکر کنید آن هم وقتی که یک فنجان قهوه ی داغ (4 ساعت پس از صبح) می ریزید تا با نهار بنوشید. باز هم در این مورد فکر کنید که چگونه چنین چیزی ممکن است آن هم در آخر روز وقتی باز هم یک فنجان قهوه ی گرم دارید که بخورید.
  قوانین یکسان فیزیکی در مورد هر وسیله ای که در فضا سفر می کند، اعمال می شود. ناسا ادعا می کند که فضاپیما به آرامی چرخش می کرده است تا قسمت های قرار گرفته در سایه، به وسیله ی سرمای جان فرسای فضا سرد شود... سرمای جان فرسایی که وجود ندارد. در واقع تنها کاری که چرخش سفینه می توانسته انجام دهد، آن بوده است که گرمایی ثابت و حتی بیشتر برای سفینه را سبب شود همانند وقتی که شما یک هات داگ را روی آتش می چرخانید. در واقع یک غذا که نامش فضانورد آپولو بوده است، پخته می شده است. حداقل کاری که می شود کرد این است که وقتی سفینه به زمین بازمی گردد شما دلتان نمی خواهد که در سفینه را باز کنید.
  ناسا خودش هم بهتر می داند که اگر چنین سیستم خنک کننده ای برای لباس فضانوردان تعبیه کرده بوده است، باید برای سفینه مدل بزرگترش را قرار می داده است. هیچ راکتی چنین حجم عظیمی از آب (برای سفینه و فضانوردان) را حتی برای زمانی کوتاه نمی توانسته حمل کند.
  آب وزنی حدود 62 پوند بر فوت مکعب دارد. فضا و جرم آبی به این مقدار، برای حمل توسط راکت ها خیلی خطرناک بوده است. هیچ گاه چنین مقدار عظیمی از آب در هیچ مأموریتی نه برای فضانوردان نه برای سفینه ها، حمل نشده است.
  بر روی نوارهای ضبط شده به اصطلاح سفر به ماه، فضانوردان به تلخی از سرمایی که در حین سفر نیز بر روی سطح ماه با آن روبرو بوده اند، شکایت کرده اند. آنها گفته اند از گرماسازهایی استفاده کرده اند که برای غلبه بر سرمای وحشتناک فضا کافی نبوده است. انجام چنین حیله ای هم ضروری بوده است چرا که مجبور می شده اند روزی حقیقت را بگویند. حقیقت را. این حیله همچنین مدرکی از خواری و غرور است که درآن روشنفکران همچنان کارهای انسان های معمولی را انجام می دهند.
  چیزی که ما شنیدیم در واقع از یک سیستم سرمازای قوی در صحنه ی نمایش و ضبط فیلم مأموریت آپولو 11 بوده است. این صحنه ی نمایش و فیلم سازی در سایت آزمایش فوق سری کمیسیون انرژی اتمی در صحرای نوادا قرار داشته است جایی که دمای هوا به طور معمول 100 درجه فانهایت است. در گرمای مستقیم خورشید، فضانوردان هرگز نباید سردشان می شده است حتی در فضا که خلأ آن یک عایق کامل است.
  به عنوان مدرک، ماه نشین را که در مؤسسه ی اسمیت سونیان (smith sonian institute) در معرض نمایش عمومی قرار دارد، بررسی کنید و به هسته ی موتور راکت که درون ماه نشین قرار داده شده است توجه کنید که به قمست بالای نازل راکت در قسمت پایین مرکزی ماه نشین متصل شده است. این همان موتور راکتی است که می گویند نیروی اضافه برای فرود بر ماه و برخاستن از آن را فراهم کرده است. درنمونه ی واقعی ماه نشین این موتور راکت موجود است اما در فیلم ها و عکس هایی که گفته می شود روی ماه از ماه نشین گرفته شده است دیده نمی شود. پس از آن نظری به شبیه ساز ماه نشین بیندازید و شما خواهید فهیمد که دقیقاً کجا چنین حقه ای به صورت فیلم درآمده است.
  یک فکر خوب دیگر هم برای عملی کردن وجود دارد. این که اندازه ی ابعاد فضانوردان در لباس های فضایی شان و ابعاد واقعی درب ورود و خروج ماه نشین را اندازه بگیرید. همچنین ابعاد داخلی ماه نشین را اندازه بگیرید و پس از آن خواهید فهیمد که فضانوردان (یا همان دروغگوها) نمی توانسته اند با لباس فضانوردی از درب ماه نشین وارد آن شوند یا از آن خارج شوند. (واقعاً حواس پرتی هم حدی دارد). محل لولاهای درب ورود و خروج توجه کنید و سپس به شبیه ساز آموزش ماه نشین نگاهی بیندازید و همه ی ابعاد را اندازه بگیرید (همه ی آنهایی که در بالا گفته ام) و حالا حواستان به محل لولا های درب ورود و خرج خیلی بزرگتر باشد تا روشن شوید...
  ناسا ادعا می کند که لباس های فضایی ای که فضانوردان پوشیده بودند، در سطح ماه فشارشان را 5psi بالاتر از فشار محیط برده اند (فشار خلأ صفر psi است) ما دستکش هایی را که ناسا ادعا می کند فضانوردان در دست کرده اند را امتحان کردیم و فهمیدم که آنها از مواد قابل انعطاف ساخته شده اند و هیچ وسیله ی مکانیکی، الکتریکی یا هیدرولیکی در آنها تعبیه نشده است تا هنگامی که آنها را در دست دارند، به انگشتان آنها کمک می کنند. آزمایش ها به روشنی نشان می دهد که چنین امکان استفاده کردن از چنین دستکش هایی وجود ندارد به طوری که پوشنده ی آنها امکان خم کردن مچ یا انگشتان را برای انجام هیچ کاری ندارد وقتی که با فشار پنج psi بالاتر از فشار محیط پرشده باشد، حالا در خلأ باشد یا در جو زمین (فرق نمی کند). به واقع ناسا فیلم ها و عکس هایی را نشان داد که درآنها فضانوردان از دست ها و انگشتان شان به راحتی در طی به اصطلاح سفر به کره ی ماه، استفاده می کنند. فیلم به وضوح نشان می دهد که به هیچ وجه هیچ فشاری درون دستکش ها وجود ندارد... شرایطی که در آن بیهوش شدن به علت کاهش فشار اتمسفر به صورت آنی و انفجاری رخ خواهد داد و نتیجه ی آن تقریباً مرگ ناگهانی است، اگر واقعاً فضانوردان درمحیط خلأ باشند. اگر باور نمی کنید، خودتان امتحان کنید. یک آزمایش ساده است و لازم نیست که حتماً متخصص موشک باشید. اینها چند دلیل، از بیش از یک صد دلیل ساده و راحت برای اثبات قابل قبول علمی ماجرا بود که نشان می دهد چگونه ناسا و برنامه ی فضایی آپولو بزرگترین دروغ هایی بوده اند که به مردم راست پندار جهان، قبولانده شده است.
  ما تلاش کردیم که اطلاعاتی در مورد فعالیت هایی در منظومه شمسی که همزمان با پروژه ی آپولو فعال بوده اند، تهیه کنیم. فهمیدیم که این اطلاعات برای تمام روزها و تمام سالها قابل دسترسی است، غیر از روزها و ساعت هایی که مأموریت آپولو(به اصطلاح) در حال انجام بوده است. این اطلاعات از هیچ سازمان دولتی شامل ناسا، سازمان ملی اقیانوس و اتمسفر (NOAA) و رصدخانه دریایی قابل تهیه نیست. این اطلاعاتی است که به طور عادی جمع آوری می شود (چیز عجیبی برای پنهان کردن ندارند) و شامل تاریخ های پرتاب، تاریخ ها و زمان های فرود و آسیب های سنگین ناشی از پرتوها می باشد. این اطلاعاتی است که باید وقتی که فضانوردان با ماه پیما روی ماه حرکت می کرده اند، مشاهده می شده است، اگر که به واقع فضانوردی روی ماه بوده باشد. این اطلاعات قابل دسترسی نیست چرا که اثبات خواهد کرد که آن فضانوردان کذایی مثل سیب زمینی برشته شده اند. جسد آنها باید به زمین باز می گشت اگر واقعاً آنها، تلاش کرده اند چنین مأموریتی انجام دهند.
  به علاوه، اگر تمام دلایل بالا را کنار بگذاریم فیلم ها و عکس هایی مأموریت آپولو به راحتی جعلی بودن آن را اثبات می کند. هر کسی با کمترین سطح اطلاعات درباره ی استودیوهای فیلم برداری، استودیوهای نورپردازی و واقعیت های فیزیکی ماه به راحتی می تواند ثابت کند که مدارک بصری پروژه ی فضایی آپولو (عکس ها و فیلم ها) توسط ناسا جعل شده است. هیچ فیلم رنگی ای برای بشر این قدر شناخته شده نیست که شامل چنین جزئیات عالی در سایه ها و قسمت های روشن عکس هایی که گفته می شود روی ماه گرفته اند، باشد. هر عکاس حرفه ای که این عکس ها را ببیند به شما می گوید که چنین عکس هایی در محیط های کنترل شده ای گرفته شده اند و چنین عکسی متعلق به محلی با تابش مستقیم نور خورشید، و آنهم در خلأ نیست. بعضی از این اشکالات و اختلاف ها در عکس ها چنان است که حتی کسانی که هم که خیلی خوش بین هستند، وقتی این اختلافات را برای آنها روشن کنی به مِن و مِن شنیدنی ای می افتند. بعضی ها واقعاً به یک شوک آرام فرو می روند. برخی در هم می ریزند و گریه می کنند. من خودم کسانی را دیده ام که به شدت عصبانی شده اند و در حالی که این عکس ها را پاره می کنند، جیغ هم می زنند.
  کلینیک نکت (kleinik nekt) فرمانده ی عملیات های ناسا در زمان پروژه ی آپولو، الآن هم "عضو فراماسونری سی و سومین مرتبه " است و برادرش هم حاکم مطلق و مشهور هیئت سی وسومین مرتبه از رسم اسکاتلندی باستانی و پذیرفته شده ی فراماسونری است (فرماسونری یعنی فراموش خانه) این عضویت جایزه ی او برای مقاومت در چنین ماجرایی بوده است. همه ی گروه اولین فضانوردان فراماسون بوده اند. عکسی از نیل آرمسترانگ (اولین کسی که مثلاً روی ماه پیاده شد) در خانه ی معبد واشینگتن وجود دارد که در آن نواری که علامت فراماسونری است روی ران او آنهم بر روی ماه قرار دارد. همه ی اعضای بلند پایه ی رسمی ناسا جزء اشراقیون، مارکسیست ها یا کمونیست بوده اند و هستند.
  اتحادجماهیر شوروی فقط یک برنامه ی فتح ماه سرنشین دار را برنامه ریزی کرده آن طور که من تحقیق کردم کیهان نوردهای شوروی وقتی که از کمربند ون آلن بالاتر رفته اند، جزغاله شده اند. شوروی هیچ گاه دوباره تلاشی برای فرستادن انسان به کمربند ون آلن یا بالاتر از آن صورت نداد. (کاری شبیه کاری که عقل سلیم می کند). وقتی که انسان نمی تواند از تشعشعات سنگین کمربند ون آلن جان سالم به در ببرد، چگونه می تواند روی ماه فرود آید؟ اتحاد جماهیر شوروی برنامه ی فرستادن انسان به ماه را منحل کرد.
  اثری که این ماجرا بر روی انسان های جهان داشت، این بود که اگر ما می توانیم به ماه سفر کنیم، دیگر موجودات زنده ی کیهان هم می توانند به زمین ما سفر کنند. سناریوی حمله ی بیگانگان به زمین از آن زمان مرسوم شده است.
  فاش سازی های اخیر در باره ی طبیعت کلاهبردار ناسا و برنامه ی فضایی آپولو که توسط اداره ی اطلاعات ودیگران صورت گرفت موجب سیل تبلیغات و برنامه ی تلویزیونی شد تا مردم گول خورده در خواب عمیق جهالت باقی بمانند. بلندپروازترین آنها "آپولو 13 " و "از زمین تا ماه " هستند که در هر دو بازیگر و تهیه کننده ی معروف، تام هنکس کار کرده است.
  
  حقایق آپولو
  
  
  1- نیل آرمسترانگ هم اکنون ( این مقاله قبل از مرگ آرمسترانگ تهیه شده است) هم اکنون از بیماری روحی رنج می بود. که نتیجه ی مستقیم قراردادن او به عنوان سنگ بنای بزرگ ترین دروغ تاریخ است. شاید هم از این که تعداد بیشماری سایت اینترنتی او را دروغگو می خوانند.
  2- شایعه ای هست که می گوید فضانورد آپولو 12 پیت کنراد (pete conrad) قصد داشته که در جشن سی امین سالگرد ازدواجش در منظر عموم از جعلی بودن فرود بر ماه پرده بردارد. او در یک تصادف با موتورسیکلت، یک هفته قبل از سی امین سالگرد ازدواجش کشته شد.
  3- هم اکنون، برای شاتل فضایی 66 ساعت طول می کشد که به ایستگاه فضایی بین المللی که در 185 مایلی سطح زمین قرار دارد، برسد. ناسا می گوید که آپولو 13 از وقتی که از زمین بلند شد، 55 ساعت طول کشید که در فاصله ی 200 هزار مایلی زمین به مشکل برخورد. (185 مایل در 66 ساعت با تکنولوژی امروز و 200 هزار مایل در 55 ساعت با تکنولوژی 40 سال پیش) بهتر است به کسی دیگر نگویید. شاید مسخره تان کردند.
  4- یوری گلر (Uri Geller) یکی از افراد سرشناس جهان در وب سایت خودش، می گوید که عکس های ناسا از برخی برنامه های آپولو به طرز احمقانه ای، جعل و ساخته شده اند، و می پرسد که چرا؟ یوری دوست صمیمی فضانورد آپولو 14، ادگار میچل (Edgar Michell) است. حالا ما از او می پرسیم که چرا از دوست خودت نمی پرسی که چرا عکس ها جعلی هستند؟
  5- رئیس، لیندون جانسون، اسناد مشخصی از آپولو را طبقه بندی کرد و دستور داده تا سال 2026 از طبقه بندی خارج نشود. این کا را کرد تا تمام کسانی که در پروژه ی آپولو درگیر بوده اند، مرده باشند و فراموش شده باشند، و هیچ کسی برای عیب جویی کردن زنده نمانده باشد. اگر کسی بخواهد حقیقت پشت سر برنامه ی آپولو را بداند، لازم نیست تا 2026 صبر کند. همین الآن بر همه آشکار است.
  6- در اوایل دهه ی 1960 مسئولان ناسا طی جلسه ای پشت درهای بسته، فهمیدند که سفر انسان به ماه قبل از 1970 امکان پذیر نیست. پس تصمیم گرفتند که این قضیه را در پروژه ی آپولو 11 عملی کنند آنهم با جعل کردن قضیه، به این امید که بعدها بتوانند به ماه سفر کنند و این حقه را مخفی و مدفون نگه دارند که هرگز موفق به سفر واقعی به ماه نشدند.
  7- نویسنده معروف سی کلارک از آپولو11 به عنوان "حفره ای در تاریخ " یاد می کند و مورخ بزرگ ای.جی.پی تیلور از آپولو11 به عنوان "بزرگترین اتفاقی که در طول زندگی اش نیفتاد " یاد می کند.
  8- ناسا در آن زمان ماه نشین را تکمیل نکرده بود. اکنون 40 سال از آن تاریخ می گذرد و ناسا هنوز نتوانسته یک راکت که به ماه برود و برگردد را بسازد کاری که ادعا می کند 40 سال پیش انجام داده است. آن هم با سرنشین.
  9- فیلمی که از درون کپسول تمام آپولوها (تأکید می کنم تمام آپولوها) گرفته شده است، یک نور آبی کم رنگ را نشان می دهد و همچنین خمیدگی زمین را نیز از پنجره ی فضاپیما نشان می دهد. این فیلم به ادعای ناسا در نیمه ی راه سفر به ماه و در تاریکی و سیاهی فضا گرفته شده است. این نور آبی ثابت می کند که کپسول فقط در حال چرخش به دور زمین بوده است.
  10- تصاویر ماه که در سایت ناسا دیده می شود جعلی هستند و در آنها پشت صحنه ی تئاتر دیده می شود. عکس ها یک خط سیاه که با مداد کشیده شده است را در جایی که پس زمینه به نور روز در آسمان می رسد آشکار می کند که در آنجا به طور ناگهانی تاریک می شود.
  11- ماه نشینی که در آخرین مأموریت ها استفاده شده است دقیقاً مانند همان نمونه های اولیه است به طور مثال هیچ گونه اصلاحی در آن صورت نگرفته است. حمل ماه نشین به ماه حتی اگر خیلی کوچکتر هم می شده است، غیر ممکن بوده است.
  12- ماه پیما دارای تایرهای قابل بادکردن بود که اگر از قبل بادشده بود وبه ماه رفته بود، آنجا منفجر می شد. حالا اگر بدون باد هم به ماه می رفت، آنجا هوایی برای باد کردن آن وجود نداشت. سنجابهای حرفه ای پروژه ی آپولو می گویند که ماه پیما دارای تایرهای ماه پیما همراه با شبکه فلزی محکم بوده است. بله، ماه پیمای موجود در موزه که از اواسط دهه ی هفتاد (پنج شش سال پس از اولین سفر به ماه) به جا مانده است، چنین خصوصیتی دارد. چرا که سنجابها فهمیدند که تایرهای باد شونده به هیچ وجه (چه در زمین باد شوندوچه در ماه) در ماه قابل استفاده نیستند. ناسا 40 سال وقت داشته است که به اصلاح اشتباهات ساده و آشکار برنامه ی آپولو بپردازد. هر وقت کسی ایرادی می گرفته است، ناسا این اشتباهات را اصلاح می کرده است و چیزی نمی گفته است مثلاً آنها نمی توانند بگویند چرا این همه چیز خلاف قاعده در اولین محل فرود وجود دارد. در هر صورت من عکس هایی از ماه پیما که تصور می شود بر روی ماه بوده است، در اختیار دارم که دقیقاً همان تایرها و حتی والوهای تایرهایی را دارد که در مرکز هوایی کندی استفاده می شود به عبارت دیگر آنها یک نوع و یک جنسی هستند. از زمانی که چنین اشتباه بزرگی در وب سایت من مثل بمب منفجر شد، تصاویر اولیه که از نمای نزدیک از ماه پیما بود و در اینترنت قرار داشت، تغییر کرده است.
  13- غیر ممکن بوده است که بتوان لباس فضایی ای در اختیار داشت که آنهم بر روی ماه با آب خنک شود، در حالی که دمای بیرون در نقطه ی جوش آب باشد. و هیچ جایی برای پراکنده کردن گرما در آن وجود نداشنه باشد.
  14- براساس تحقیقات مرکز تحقیقات لانگلی (Longley Research Center) در همیتون ویرجینیا، ماه پیما ابتدا از جایی آویزان بوده است و دقیقاً در همان زمانی که در ماه دروغین ادعا می کنند که حرکت می کرده است، به آرامی پایین آورده شده است. (در عکس دیدید که هیچ رد تایری در جلو و عقب تایرهای ماه نشین نیست).
  15- فضانوردان هم از چنین چیزی آویزان بوده اند تا کم وزنی درسطح ماه را نشان دهند. عکس های سایت Reality را با عکس های سایت ناسا مقایسه کنید.نوسان غیر منطقی زیاد پای عقبی در هر دو سری عکس، یکسان است.
  16- فیلم هایی که می گویند توسط آپولو8 که مثلاً دور ماه گشته است گرفته شده است، دقیقاً همان فیلم هایی است که برای مأموریت آپولو 11 نشان داده شده است. به جز این که معکوس شده است و وارونه گشته است. رشته کوههای تادپول لایک (tadpole like) را چک کنید.
  کاری که ناسا انجام داد این بود که سطح ماه دروغین را در مرکز تحقیات لانگلی (LRC) فیلم برداری کرد، در یک مسیر رفت، سپس دوربین را معکوس کردو سطح را در جهت معکوس فیلم برداری کرد چیزی که در فیلم ها مشهود است ودیده می شود.
  17- فیلم هایی که نشان می دهد آپولودور ماه گشته است، توسط یک دوربین سوار بر ریل که به آرامی دور مدل گچی ساختگی ماه می چرخد، گرفته شده است.
  18- جیمزلاول که از روی یک متن پیش نوشته در شبیه ساز ماه نشین برای فیلم بالا می خوانده است در جایی از فیلم می گوید که "ظاهراً ماه اصلاً خاکستری بوده است. هیچ رنگی در کار نبوده است. مثل یک مجسمه گچی به نظر می آید. این صدا خیلی پیشتر از مأموریت آپولو ضبط شده است. با دقت به این نوار گوش دهید (با هدفون) ببینیدکه اوبه سختی تلاش می کند جلوی خنده ی خود را بگیرد. چرا کسی که دیگر باید فکر کند چنین مأموریت عظیم و بزرگی چیز خنده داری است؟ جواب این است که به واقع آن ماه کذایی یک مجسمه ی گچی واقعی بود که وی به آن اشاره می کرد.
  19- در یک مصاحبه ی تلویزیونی بین شینامک دونالد و مدیر اجرایی ناسا، دن گلدن (Dan Golden) (معروف به Dan Dare) در سال 1994، دن گلدن آشکارا پذیرفت که انسان نمی تواند از مدار زمین خارج شود، مادامی که بر پرتوهای کیهانی غلبه کند. او در حالی این سخنان را گفت که هیچ اشاره ای به پروژه آپولو در 25 سال قبل از آن نکرده بود، مأموریتی که تصور می شود که انسان 250 هزار مایل از مدار زمین دور شده است.
  20- نیل آرمسترانگ هیچ عکس یادگاری یا چیزی شبیه به آن از سفر مثلاً به ماه ندارد. اما او عکس های فراوانی از روزهای تست خلبانی اش جمع کرده بود. آرامسترانگ که خود می دانست این حماسه آمریکایی یک دروغ بزرگ است، از طرف ناسا مجوزی برای داشتن این عکس ها نداشت.
  21- در سال 2009 ناسا هنوز به تکنولوژی فرستادن انسان به ماه و برگرداندن ایمن وی از ماه نرسیده است. خوب انجام چنین کاری در سال 1962، یعنی 40 سال پیش واقعاً یک شاهکار صنعتی و فضایی بوده است. شما که در این مورد شکی ندارید؟
  
  انگیزه هایی در مورد این حقه ی کثیف:
  
  
  چندین نظریه در مورد علت چنین حقه ای توسط نظریه پردازان این ماجرا بیان شده است:
  1- پرستیژ جنگ سرد: ایالات متحده آمریکا فهمید که برای او خیلی حیاتی است که در رقابت فضایی برنده شود آنهم در برابر اتحادجماهیر شوروی. رفتن به ماه خیلی خطرناک و البته پرهزینه بود. علیرغم توجه شوروی و گوش به زنگ بودن آن، بیل کیسینگ (Bill keysing) ادعا می کند که برای آمریکا جعل کردن چنین چیزی خیلی راحت تر بود و در نتیجه موفقیت را تضمین می کرد. آنهم بهتر از زمانی که واقعاً بخواهد بر روی کره ماه فرود بیاید.
  2- پول: ناسا در آن زمان هزینه ی سفر به ماه را 30 میلیارد دلار آمریکا برآورد کرد. بیل کیسینگ ادعا می کند قسمتی از چنین پولی می توانست انگیزه لازم برای صدها نفر جهت شرکت در این حقه باشد.
  3- خطر: این بحث و جدل ها به این نتیجه رسیدندکه مشکلات اولیه برای سفر به فضا غیر قابل حل کردن است ولو این که شما تیم مجهز و با پول کافی برای حل چنین مشکلاتی داشته باشد. کیسینگ ادعا کرد که شانس موفقیت برای فرود بر روی کره ی ماه فقط 17 هزارم درصد بود.
  4- حواس پرتی مردم: با توجه به اظهارات نظریه پردازانی که ادعا می کنند چنین پروژه ای حقه ای بیش نبوده است، آمریکا از حواس پرتی عمومی مردم در جنگ ویتنام استفاده کرد. فعالیت های آمریکا برای فرستادن انسان به ماه ناگهان متوقف شد، مأموریت های از قبل برنامه ریزی شده کنسل شد و همه ی اینها تقریباً در همان زمانی که آمریکا از جنگ ویتنام دست کشید، متوقف شد. (اما برنامه آپولو چندین سال قبل از پایان جنگ ویتنام، متوقف شد).
  5- وفای به عهد: برای این که قول رئیس جمهور فقید آمریکا جان اف کندی برای فرستادن انسان به ماه و بازگرداندن وی به زمین قبل از پایان دهه ی 60 عملی شود.
  
  مقایسه تکنولوژی آمریکا با شوروی:
  
  
  در زمان پروژه ی آپولو 11، شوروی 5 بار بیشتر از آمریکا پروازهای سرنیشین دار به فضا فرستاده بود شوروی برای اولین بار به موارد زیر دست یافته بود:
  1- قراردادن اولین ماهواره ی ساخت بشر در فضا (اکتبر 1957، سفینه اسپوتنیک 1)
  2- فرستادن اولین موجود زنده به فضا، سگی ماده به نام لایکا (نوامبر 1975، اسپوتینیک 2)
  3- اولین بازگشت سالم موجودارت زنده از مدار به زمین شامل 2 سگ، 40 موش، 2 موش صحرایی (آگوست 1960، اسپوتنیک 5)
  4- اعزام اولین انسان به فضا، یوری گاگارین، همچنین اولین انسانی که به دور فضا گشت (آوریل 1961، وستوک 1)
  5- اولین دارنده ی همزمان 2 سفینه ی فضایی در مدار (آگوست 1962، وستوک 3 و وستوک 4)
  6- اولین زن در فضا، ولنتینا ترش کف (ژوئن 1963، وستوک 6، به عنوان قسمتی از دومین پرواز سفینه های فضایی دوبل شامل وستوک 5)
  7- اولین راهپیمایی فضایی (EVA) (مارس 1965 voskhod2)
  در 27 ژانویه سال 1967 سه فصانورد آپولو1 در حین آزمایش در قسمت پرتاب در آتش سوختند و جان باختند. اولین پرواز سرنشین دار در آپولو 7 صورت گرفت در اکتبر سال 1968 (یک سال قبل از سفر به ماه) و 21 ماه پس از آن آتش سوزی (اگر امریکا پس از 1 سال از اولین پرواز سفینه سرنشین دار به فضا توانست، انسان را روی ماه فرود آورد آیا شوروی پس از 40 سال نمی توانست).
  
  چند سؤال اساسی:
  
  
  1- در مورد سنگ هایی که از ماه آورده شده اند چه می گوئید، این سنگ ها ثابت می کنند که فرود روی ماه واقعاً صورت گرفته است؟
  پاسخ: نه این طور نیست. این سنگ ها بیشترین تاکتیک مورد استفاده ی ناسا و PAN است، اما هیچ چیز را ثابت نمی کند. ناسا مدت ها قبل از مأموریت آپولو به تولید سنگ های شبیه سازی شده ی ماه می پرداخته است که این موضوع در کتابی که در سال 1966، سه سال قبل از آپولو 11، چاپ شده است، اثبات شده است. این سنگ های شبیه سازی شده از سنگ بازالت و نمونه شهاب سنگ های پیدا شده در آنتراکتیکا ساخته شده است. این سنگ های شبیه سازی شده که به دانشگاه های سرتاسر جهان فرستاده می شود به نظر واقعی می رسد. (که این طور نیست). این سنگ های شبیه سازی شده، البته از هر نمونه سنگ موجود روی زمین متفاوت به نظر می آید و ناسا هم همین را می خواهد. این دلیلی است برای آن که زمین شناسان می گویند چنین سنگ هایی در هیچ کجای زمین پیدا نخواهد شد. البته که چنین نیست چون این سنگ ها فقط توسط ناسا تولید شده است و با سنگ های اصلی متفاوت است. ناسا سنگ های شبیه سازی شده و غبارهای شبیه سازی شده ی ماه را آن قدر ارزان تولید کرده است که بابتش لازم نیست پولی بدهد، غیر از هزینه ی حمل و نقل آن.
  2- چرا آنها تلسکوپ هابل را روی ماه تنظیم نمی کنند تا مصنوعات دست بشر را که در ماه جا مانده است ببینیم؟
  هابل از اموال ناسا است و توسط ناسا هم هدایت می شود، کسی که کل این ماجرای ساختگی را راه انداخت. بنابراین نمی توان کاری کرد. به عنوان راه حلی دفاعی، ناسا به خبررسان ها و سایت های علمی پول هایی پرداخت کرد، (مثل فیل پلیت (Phit Plait از Bad astronomy) تا ادعا کنند که تلسکوپ هابل قابل به انجام چنین کاری نیست و نمی تواند محل های فرود را ببیند. اما واقعاً چه درجه ای از تفکیک پذیر (Resulation) برای آنها مورد نیاز است؟ هابل در واقع می تواند تا 50 متری سطح ماه را ببیند. چیزی که به اندازه کافی هست تا بتوان مصنوعات بشری به جا مانده روی ماه (به ادعای ناسا البته) را دید.
  حالا شما توجه کنید که سطح ماه، ابر یا اتمسفری ندارد که نشود آن را دید. ناسا در واقع تصاویر با کیفیت بسیار بالایی از ماه در اختیار دارد که آنها را در اختیار رسانه ها نمی گذارد چرا که اولین چیزی که مردم می خواهند این است که چیزهایی که روی سطح ماه جا مانده است را ببینند و مسلماً چیزی هم در آنجا نیست.
  3- در مورد بی وزنی چه می گویید، آیا چنین چیز در زمین و با گرانش قوی آن امکان دارد؟
  این هم یکی دیگر از ادعاهایی است که در عین خنده دار بودن، هیچ چیز را ثابت نمی کند. فیلم در نور کم گرفته شده است، به علاوه یک فیلم سیاه و سفید با کیفیت خیلی پایین است. از آنجایی که چنین تجربه ای در فاصله ی زیادی از دور بین صورت گرفته است، به راحتی می تواند چیزی جعل کند. آیا با یک طناب و چند حقه ی سینمایی نمی توان چنین کاری کرد. من می خواهم به شعبده بازی نظیر دوید کاپرفیلد اشاره کنم. کسی که شیرین کاری های خیلی بزرگتری انجام داد (حقه های بصری) آن هم در فاصله ی یکی دو متری از تماشاچی. یکی از شیرین کاری هایی که خود او هم در آن شرکت داشت، نصف کردن بدن خودش با یک اره برقی بود. پس از 2 تکه ی جدا شده ی بدن او به دو طرف صحنه ی نمایش برده می شود. اگر طرفداران فرود بر روی کره ی ماه واقعی بودن آن را قبول دارند، آیا قبول می کنند که دیوید کاپرفیلد هم واقعاً به دو تکه بریده شده بود؟
  4- چرا ستاره شناسان بزرگی مثل سربرنارد لاول (Sir Bernard Lobell) و پاتریک مور (Patrick Moore) از این ناسا در این ماجرا حمایت می کنند، اگر که می گویید چنین چیزی صحنه سازی است؟
  داشنمندان و ستاره شناسان سراسر زمین به خوبی می دانند که چنین ماجرایی ساختگی است، اما از ناسا طرفداری می کنند تا به اطلاعات حساسی که از تلسکوپ هابل به زمین ارسال شده است دسترسی داشته باشند. آنها نمی توانند به ناسا دهن کجی کنند که در این صورت ناسا آنها را از دستیابی به چنین اطلاعات گرانبهایی محروم می کند. اطلاعاتی که واقعاً مورد نیاز هستند.
  5- در مورد انعکاس دهنده ی لیزری که در سطح ماه قرار داده شده است و با آن می توانند فاصله ی زمین تا ماه را بفهمند چه می گویید؟
  در سال 1946، دانشمندان در آمریکا توانستند یک سیگنال رادیویی به سطح ماه ارسال کنند و با موج رادیویی برگشتی از ماه توانستند فاصله ی دقیق ماه را به دست آورند. در اوایل دهه ی 60 ناسا فهمید که می تواند این آزمایش را خیلی بهتر هم انجام دهد و این کار را با یک باریکه پرقدرت نور لیزر با دقت بیشتری انجام دهد. در این سناریو، نور لیزر از ماه به سمت زمین منعکس و برگشت می شود، دقیقاً همان طور که نور خورشید از ماه به زمین منعکس می شود. در 9 مه ی سال 1962 (بیش از 7 سال قبل از آن که آپولو 11 مثلاً بر روی ماه نشست) یک لیزر پرقدرت یا قوتی با موفقیت روی سطح ماه تابانیده شد و به زمین منعکس شد تا فاصله ی دقیق ماه از زمین بدون آنکه لازم باشد، چیزی در سطح ماه تعبیه شود، مشخص شود. هیچ منعکس کننده ی لیزری روی سطح ماه نیست و هرگز هم نبوده است. ناسا هم اکنون از همان روشی استفاده می کند که در سال 1962 قبل از حقه ی فرود بر ماه، از آن استفاده می کرد. اتفاقاً ناسا برنامه ای دارد تا بتواند با یک لیزر پرقدرت تر فاصله ی دقیق مریخ تا زمین را محاسبه کند. آیا باز هم این جا می گویید که فضانوردان منعکس کننده ی لیزری روی ماه گذاشته اند تا فاصله ی آن با زمین را اندازه بگیرند؟
  6- چرا آمریکا فرود بر روی ماه را جعل کرد، آیا از نظر آنها شوروی احمق بود؟
  نه آنها کاری نکردند که روسها را احمق جلوه بدهند. و هیچ کس هم قبول ندارد که روسها آن قدر احمق باشند که این گونه گول بخورند؟ روسیه در آن زمان (و حتی الان در بعضی قسمت ها) (1) فناوری فضایی پیشرفته تری از آمریکا داشت و حتی در زمان سخنرانی کندی می دانست که فرستادن انسان به ماه و برگشت وی از ماه غیر ممکن است. این ماجرا جعل شد تا به غرب ثابت شود که آمریکا در تکنولوژی فضایی از شوروی برتر است (در زمان مسابقه فضایی آمریکا و روسیه، همیشه در هر کاری روسها، اولین بودند، مثلاً فرستادن اولین انسان به فضا) چرا که دنیای غرب ایمان خود در مورد قدرت آمریکا را از دست داده بود وآمریکا هم چنین ارتباط ضعیفی با خود را نمی توانست، شاهد باشد. هیچ رقابت فضایی آن طور که ناسا ادعا می کند وجود نداشت. روسیه به هیچ وجه، هیچ گاه قصد فرستادن انسان به ماه را نداشت چرا که می دانست و البته آزمایش کرده بود که چنین کاری غیر ممکن است.
  7- آیا ریچارد نیکسون در پس این قضایا بود؟
  اگر چه نیکسون مسئول مأموریت های آپولو در آن زمان بود، مستقیماً مسئول چنین کاری نبود، اگر چه که او می دانست یا حداقل باید می دانست که آنها در حال جعل این ماجرا هستند. برنامه ریزی و آماده سازی شرایط ساختن این ماجرا در اوایل دهه ی شصت صورت گرفت و از این نظر لیندون بی جانسون رئیسی بود که در پروژه ی آپولو بیشترین اطلاعات در اختیارش بود.
  8- در مورد این همه انسان که در پروژه ی آپولو درگیر بوده اند، چه می گویید، آیا هیچ کس نمی خواسته که این راز را فاش کند؟
  طرفداران می گویند که نیم میلیون نفر انسان در این پروژه درگیر بوده اند، اما این آمار شامل تمام مهندسان دون پایه در تمام شرکت های سراسر دنیا هم می شود. حالا اگر یک مهندس در کارخانه ای در سیاتل دارد قطعه ای می سازد و رئیس او به او می گوید که این قطعه را برای پروژه ی آپولو می سازیم، آیا این مدرکی دال بر رخ دادن فرود بر روی کره ی ماه می شود؟ البته که نه. این که مدرک نمی شود. ولو این که اگر آن مهندس می دانست که هرگز این قطعه را برای سفر به ماه نساخته اند، باز هم پیش همه است که به کره ی ماه رفته است تا این که یک جورهایی احساس غرور کند. قطعات مورد نیاز برای آپولو در کارخانه های مختلف بسیاری در سراسر جهان ساخته شد. مثلاً منعکس کننده ی لیزری که تصور می شود بر روی ماه قرار گرفته است، توسط فرانسه ساخته شده است. ناسا یونیت را از کمپانی فرانسوی گرفت و این آخرین چیزی بود که آنها دیدند. احتمالاً این قطعه در جایی مثل لانگی بایگانی شده است، اما چیزی که با اطمینان می شود گفت این است که این قطعه روی ماه نیست. آیا آن مهندسان فرانسوی مدرکی برای فرود انسان بر روی ماه محسوب می شوند؟
  نه، البته که نه، افراد خیلی کمتری (کمتر از 200 نفر) مستقیماً در این ماجرا درگیر شده اند تا تعداد افرادی که شاهد وقوع اتفاق واقعی هستند، به حداقل برسد. هیچ نیازی نیست که آنها حرفی بزنند و افشاگری بکنند چون آنها واقعاً نسبت به آمریکا حس وطن پرستی دارند و هیچ چیز در مخالفت این قضیه نخواهند گفت. حتی اگر دروغ بزرگی به مردم قبولانده شده باشد. این دلیل اول، اما دلیل دوم، آنها به میلیون ها دلار پول نیاز ندارند تا به فکر آینده ی خود باشند، چون همین الان پول زیادی از ناسا بری ساکت ماندن می گیرند.
  9- چرا روسیه برای فاش کردن این دروغ کاری نکرد؟
  این هم یکی دیگر از دستاویزهای طرفداران واقعی بودن این ماجرا است. اما آنها در واقع بر حقیقتی تکیه کرده اند که روسیه چگونه پیشرفت های فضایی آمریکا در اوایل دهه ی شصت را مسخره می کرد (طی دوره ی خورشچف/کندی). خروشچف همیشه شکست های امریکا را به سخره می گرفت و پرواز فضایی آلن شیارد را که 15 دقیقه بیشتر طول نکشیده بود، در برابر آنچه روسها انجام داده بودند، پرواز یک کک خوانده بود. اما وقتی که دوره ی خروشچف در سال 1964 به پایان رسید، رهبر جدید روسیه، برژنف هرگز آمریکا را مسخره نکرد و روسها فقط سرشان به کار خودشان بود. اما چیزی که خیلی از مردم نمی دانند این است که جعلی بودن فرود بر روی کره ی ماه، در همان زمان، هم در روزنامه های روسیه و هم در روزنامه های سراسر جهان مورد بحث و تأیید قرار گرفته بود اما آن داستان ها از طرف رسانه های غربی بایکوت شده بود. به یاد آورید که در سال 1969 شوروی کشوری بود که در همه جا جاسوس داشت (یک نمونه از این جاسوس ها: کیم فیلبی رئیس بخش ضدشوروی سازمان جاسوسی خارجی انگلیس موسوم به MI6 خود جاسوس شوروی بود و تا دهها سال هر شب چمدانی از اسرار و مدارک وزارت خارجه ی انگلیس را مثل زنبیل سبزی برای گرفتن میکرو فیلم به خانه های امن (کا گ ب(سازمان جاسوسی شوروی) می برد).
  روسیه می توانست برای جهان فاش کند که این ماجرا، جعلی بوده است و احتمالاً این کار را می کرد اگر خورشچف همچنان بر سر قدرت بود اما کشورهای غربی به آسانی این کار را دلیلی بر حسادت روسیه بر پیروزی آمریکا بر روسیه در این رقابت می خواندند. اما روسها برنامه ی بهتری در سر داشتند، برای این که بدانید این برنامه چه بوده است باید با نحوه ی کار ایدئولوژی کمونیست ها در سال 1969 آشنا باشید. در آن زمان اتحاد شوروی تصور می کرد که جاودانه خواهد ماند و هرگز تصور نمی کرد که به 20 کشور تقسیم شود و نهایتاً برای 50 سال عمر کند. راه حل آنها برای این کار ناسا این بود که عقب بنشینند و حرفی نزنند و در امن و امان تصور کنند که در آینده ای نه چندان دور تمدن غرب از خواب بیدار خواهد شد و خواهد فهمید که دولت آمریکا به آنها دروغ گفته است. این کار خیلی ها را در برابر آمریکا قرار خواهد داد و رسانه های غربی احساس خواهند کرد که رودست خورده اند و احمق به نظر آمده اند و بیشتر از این نمی توانند به آمریکایی ها اطمینان کنند. این دقیقاً همان چیزی بود که شوروی انتظار داشت، رخ دهد مثلاً رسانه هایی در مقابل منبع صحیح و موثقی قرار بگیرند که بیشتر از این قابل اعتماد نیست. اگر روسیه همچنان دولت کمونیستی بود، رهبران آن به دولت آمریکا می خندیدند که این گونه توسط شهروندان خودش تحت فشار قرار می گیرد.
  و در پایان هیچ چیز را اگر باور نکردید، اشکالی ندارد. فقط به من بگویید چرا در 40 سال پیش انسان به ماه رفت و سالم برگشت، اما حالا دیگر قادر به چنین کاری نیست؟
  
  پی نوشت :
  
  
  1- آمریکا به علت نیاز به فناوری و همکاری فضایی و تکنولوژیکی روسیه، شرکت های صنعتی روسیه را که با ایران همکاری می کنند و همزمان در صنایع فضایی با آمریکا همکاری می کنند را تحت تحریم قرار نمی دهند.
  

  

  اولین سفر دور ماه به مسافت 500 هزار مایل با استفاده از فضاپیمای دوران اتحاد شوروی که تغییر و ارتقا یافته، از اوایل سال 2015 آماده بهره برداری می‌شود.

  کمپانی بریتانیایی سفرهای فضایی "اکسکالیبور آلماز" با استفاده از فضاپیمای "سالیوت کلاس"، به عنوان بخشی از نخستین ایستگاه‌های سفرفضایی در دوران اتحاد شوروی، اعلام کرد که آماده اعزام گردشگران دریک سفر دور ماه، ازاوایل 2015 است.

  به گزارش نوستیا هزینه بالقوه سفر با این فضا پیما برای هر گردشگر فضایی، حدود 100 میلیون پوند بریتانیا برابر با 150 میلیون دلار می‌شود.

  "آرت دوالا "مدیر اجرایی شرکت بریتانیایی یاد شده درجریان برگزاری یک همایش توریسم فضایی درلندن اعلام کرد که این شرکت از هم اکنون آماده فروش بلیت به مسافران علاقمند به سفر است.

  ماموریت اصلی و هدف کمپانی "اکسکالیبور آلماز" کسب مقام پیشگامی در تامین سفرهای منظم و قابل اعتماد و ایمن برای تجربه سفر به فضا به توریست‌ها و مشتریان این گونه سفرها در سراسرجهان است.

  این شرکت در تحقق این هدف دست به اعمال تغییرات عمده در فضاپیماهای ساخت روسیه شوروی زده که استفاده از کپسول‌ها و جایگاه‌های ویژه حمل مسافر همراه با باتری قابل شارژ است که در اتومبیل‌ها به کار می‌رود. هریک از این کپسول‌ها می‌تواند سه مسافر را درخود جای بدهد.

  پایان./

فشار یک نقطه به سطح

فشار

 

فشار

مقدار نيرويي است كه به طور عمود بر واحد سطح وارد مي شود.

 

عوامل موثر بر فشار:

1) مقدار نيرو:

فشار با نيروي وارده بر سطح رابطه مستقيم دارد يعني هر چه نيرو بيش تر باشد فشار بيش تر است.

يكاي اندازه گيري نيرو، نيوتن (N) بوده و با حرف F نمايش داده مي شود.

 

2) مساحت سطح:

مقدار فشار با مساحت سطح رابطه عكس دارد يعني هر چه سطح بزرگتر باشد، مقدار فشار كم تر است و بر عكس. يكاي اندازه گيري مساحت، سانتي متر مربع (cm²) يا متر مربع (m²) است و با حرف A  نمايش داده مي شود.

 

براي محاسبه فشار از فرمول زير استفاده مي شود:

 

با توجه به فرمول بالا, یکای اندازه گیری فشار عبارتند از:

1) نيوتن بر سانتي متر مربع (N/cm²)= اگر مقدار نيرو برحسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب cm² باشد,فشار برحسب (N/cm2) محاسبه مي شود.

2)پاسكال يا نيوتن بر مترمربع (N/m²)= اگر مقدار نيرو بر حسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب m²  باشد فشار بر حسب N/m² سنجيده مي 0شود.

 

يكاهاي ديگر فشار عبارتند از: اتمسفر (atm)- ميلي متر جيوه (mmHg) – سانتي متر جيوه (CmHg)     بار (bar)

 

مثال: وزن پسري 700 نيوتن است. سطح كف هر دو كفش او 250Cm² است. فشاري كه اين پسر بر سطح زمين وارد مي كند چند پاسكال است؟

 

نكته: براي آنكه سانتي متر مربع را به متر مربع تبديل كنيم فقط كافي است عدد مورد نظر را در ^4- 10 ضرب كنيم.

 

نكته: اگر راستاي نيروي F بر راستاي عمود بر سطح زاويه  Θ(تتا) بسازد،فشار از رابطه اي زير به دست مي آيد.

 

فشار مايعات:

مايع موجود در يك ظرف نيز به خاطر وزن خود بر بدنه ي ظرف فشار وارد مي آورد.

 

فشار مايعات به عوامل زير بستگي دارد:

1- چگالي (جرم حجمي):

فشار با چگالي مايع رابطه ي مستقيم دارد، يعني هر چه چگالي مايع بيش تر باشد فشار آن نيز بيش تر است. جرم واحد حجم از هر جسم را چگالي آن مي نامند.

 

- جرم با نماد m  نمايش داده شده و بايكاي كيلوگرم (kg) و يا گرم (g) اندازه گيري مي شود.

- حجم با نماد V نمايش داده مي شود و با يكاي متر مكعب (m³) و يا سانتي متر مكعب (Cm³) اندازه گيري مي شود.

- چگالي با نماد ρ نمايش داده شده و با يكاي كيلو گرم بر متر مكعب (kg/ m³) ويا گرم بر سانتي متر مكعب (g/ Cm³) اندازه گيري مي شود.

 

چگالي از رابطه ي زير به دست مي آيد:

 

 

توجه: براي آنكه g/Cm³ به kg/m³ و يا برعكس تبدیل کنیم به صورت زير عمل مي كنيم.

 

 

 

2- شتاب جاذبه (g):

فشار درون مايع با نيروي جاذبه اي كه در آن قسمت بر مايع وارد مي شود رابطه ي مستقيم دارد.

 

3- عمق يا ارتفاع مايع (h):

هر چه عمق يا ارتفاع مايع بيشتر باشد فشار آن نيز بيش تر است.

 

رابطه ي فشار در درون مايعات به صورت زير محاسبه مي شود.

ارتفاع×شتاب جاذبه×چگالي=فشار در درون مايعات

P=h.g.p

 

توجه: اگر در بالاي مايع هوا وجود داشته باشد، به سطح آزاد مايع نيرو وارد مي كند در نتيجه فشار حاصل از آن، كه همان فشار هوا است، را نيز بايد در رابطه بالا منظور كنيم اين فشار را فشار كل يا فشار مطلق در عمق h از سطح مايع مي گويند.

P=pgh+p₀

 

نكته1: مقدار فشار آب در هر لوله، فقط به ارتفاع آب بستگي دارد و به مقدار كلي آب در لوله و سطح قاعده ي آن بستگي ندارد.

 

در اين شكل اگر چه شكل لوله ها با يكديگر متفاوت است ولي فشار در ته همه لوله ها يكسان است. اگر فشار آب در يك لوله با لوله هاي ديگر متفاوت بود، آب در لوله ها به حركت در مي آمد تا فشار در همه جا مساوي شود.

 

نكته2: به مايع و گازها كه روان هستند شاره مي گويند. شاره ها در همه جهت ها به طور يكسان فشار وارد مي آورند.

 

شناگران و غواصان وقتي در آب فرو مي روند فشار آب را نه تنها بر پشت بلكه بر سينه خود نيز احساس مي كنند.

 

نكته3: فشاري كه از طرف شاره (مايع و گاز) وارد مي شود عمود بر سطح آن است.

 

نكته4: وقتي نيرويي از خارج بر شاره وارد مي شود، فشار اضافي در داخل آن ايجاد شده و فشار در تمام جهات به تمام قسمت هاي مايع و ديواره ظرف منتقل مي شود.

 

اصل پاسكال:

فشار وارد بر مايع محصور بدون كاهش به تمام قسمت هاي مايع و ديواره هاي ظرف منتقل مي شود.

از كاربردهاي مهم اصل پاسكال، بالابر هيدروليکي، ترمزهاي روغني، منگنه آبي و ... است.

 

در شكل مقابل با وارد كردن نيروي F به قسمتي از مايع در ظرف محصور، نيروي F به شاخه هاي اطراف ظرف منتقل شده و مايع در آن ها بالا مي برد.

 

توجه: مايعات به آساني متراكم نمي شوند يعني حجم آن ها را نمي توان كم كرد به همين دليل فشار را منتقل مي كنند.

 

بالا بر هيدروليكي:

اين دستگاه براساس اصل پاسكال ساخته شده است كه از دو طرف استوانه اي با دهانه هاي بزرگ و كوچك ساخته شده و با لوله ي باريكي به يكديگر مربوط مي شوند. داخل هر استوانه يك پيستون متحرك قراردارد و فضاي داخل ظرف از مايعي پر شده است. هرگاه بر پيستون كوچك نيروي كوچك (F₁) وارد      مي شود باعث به وجود آمدن نيروي بزرگ (F₂) بر سطح بزرگتر مي شود.

فشار حاصل از اين دو نيرو با يكديگر برابر هستند.

 

بر طبق اين رابطه  اگر A₂ خيلي بزرگتر از A₁ باشد، F₂ نيز بايد بسيار بزرگتر از  F₁باشد، در نتيجه مي توان اجسام سنگين را با نيروي كمي بالا برد.

 

مثال: در يك دستگاه منگنه آبي هنگامي كه پيستون ها آزاد هستند. اگر پيستون كوچك را40cm  پايين ببريم پيستون بزرگ Cmا0/4 بالا مي رود. مزيت مكانيكي اين دستگاه چقدر است؟

 

توجه: فشار مايع در زير دو پيستون برابر است يعني p_۱=p_۲ بنابر اين مي توان نوشت:

 

نسبت مزيت مكانيكي منگنه آبي است. اگر شعاع قاعده پيستون ها را r و R فرض كنيم، داريم:

 

اگر پيستون كوچك به اندازه h پايين برود از حجم مايع پيستون كوچك به اندازه ah كاسته شده و به همين اندازه به طرف ديگر اضافه شده است. بنابراين پيستون بزرگ به اندازه H بالا مي آيد. بنابر اين مي توانيم بنويسيم

 

مزيت مكانيكي منگنه آبي برابر است با:

 

پاسخ:

 

فشار هوا

مي دانيد اطراف زمين را اقيانوسي از هوا گرفته است كه اتمسفر يا جو ناميده مي شود، اين توده عظيم هوا به علت وزني كه دارد بر سطح زمين و هر چه روي آن است فشار وارد مي كند.

ما فشار هوا را احساس نمي كنيم، زيرا اين فشار در همه جهت ها بر درون و بيرون بدن ما وارد مي شود.

الف) فشار هوای درون و بیرون این قوطی حلبی برابر است.

ب) قوطی پس از تخلیه هوای درون آن.

 

اگر فشار هوا از سطح بدن برداشته شود، فشار خون در رگها ممكن است رگ و پوست را پاره كند، به همين دليل در خارج از جو فضانوردان ناگزيرند لباس هاي ويژه اي بپوشند كه درون فضاهاي بسته آن فشار ساختگي وجود داشته باشد.

 

توجه: هر چه از سطح زمين به طرف بالا مي رويم، فشار هوا كمتر مي شود، فشار هوا تقريبا به ازاي هر 10 متر يك ميلي متر جيوه كاهش مي يابد.

 

براي اندازه گيري هوا از دستگاهي به نام فشار سنج يا بارومتر جيوه اي استفاده مي شود.

 

به اين ترتيب كه لوله اي به طول يك متر كه يك سر آن بسته است را پر از جيوه كرده و به صورت واژگون درون جيوه يك ظرف فرو مي بريم، آن گاه جيوه درون لوله تا آنجا پايين مي آيد كه فشار ناشي از وزن ستون جيوه برابر فشار هوا شود. اگر اين آزمايش در سطح درياي آزاد انجام شود، ارتفاع ستون جيوه 76 سانتي متر خواهد بود ولي اگر در محلي كه بالاتر از سطح درياي آزاد قرار دارد انجام شود، ارتفاع ستون جيوه كمتر خواهد شد.

چون ارتفاع ستون جيوه به فشار هوا بستگي دارد پس معيار خوبي براي اندازه گيري فشار هوا است.

اين فشار سنج نخستين بار توسط توریچلی ساخته شده است.

 

اگر چگالي جيوه 13600 kg/m³و شتاب جاذبهو ارتفاع ستون جيوه در سطح درياي آزاد برابر 76 سانتي متر باشد، فشار كه ستون جيوه در سطح A ايجاد مي كند از رابطه زير به دست مي آيد.

                                                                         P = ρgh

P = ۱۳۶۰۰ × ۹/۸۱ × ۰/۷۶ = ۱/۰۱ × ۱۰^۵ pa = ۱۰^۵ pa

 

اين فشار يك اتمسفر (atm) ناميده مي شود.

در نتيجه فشار هوا در سطح درياي آزاد برابر 10⁵ پاسكال يا يك اتمسفر است.

گاهي اوقات به جاي محاسبه ρgh فشار را بر حسب ارتفاع ستون جيوه بيان مي كنند. بنابراين فشار هوا در سطح درياي آزاد برابر 76CmHg (سانتي متر جيوه) و يا 760mmHg (ميلي متر جيوه) است.

 

مثال: شهر تهران به طور متوسط در ارتفاع 1400 متري از سطح آزاد دريا قرار دارد، فشار هوا در آن چند ميلي متر جيوه و چند پاسكال است.

پاسخ: مي دانيم كه به ازاي هر 10 متر يك ميلي متر جيوه از فشار هوا كم مي شود.

يعني فشار هوا در تهران 140 ميلي متر جيوه از فشار هوا در سطح آزاد دريا كم تر است پس

۷۶۰ - ۱۴۰ = ۶۲۰ mmHg

  براي آنكه فشار را به پاسكال تبديل كنيم از فرمول زير استفاده كنيم.

p = ۱۳۶۰۰

g = ۹/۸

h = ۶۲۰ mm = ۰/۶۰ m

 

 

فشار گازها

وقتي در يك محيط بسته، مقداري گاز وارد كنيم، مولكول هاي گاز كه پيوسته در حال حركت و جنبش هستند دائما به ديواره هاي ظرف برخورد مي كند، برخورد هر مولكول با ديواره ي ظرف، نيرويي بر ديواره وارد مي كند، به عبارت ديگر، مي توان گفت كه عامل ايجاد فشار يك گاز بر ديواره هاي ظرف آن، ضربه هاي متوالي مولكول هاي گاز به ديواره است.

 

فشار گازها در يك محيط بسته به عوامل زير بستگي دارد:

1) تعداد مولكولهاي گاز درون ظرف:

هر چه مقدار گازي كه به يك ظرف در بسته وارد مي كنيم بيش تر باشد، فشار گاز درون آن ظرف بيش تر مي شود، زيرا با افزايش تعداد مولكول ها، تعداد برخورد آن ها با ديواره ي ظرف افزايش مي يابد.

 

2) جنبش و حركت مولكول هاي گاز:

هر چه دماي گاز بيش تر باشد، انرژي جنبشي مولكول هاي گاز بيش تر شده و فشار آن افزايش پيدا مي كند.

 

براي اندازه گيري فشار گازها از فشارسنج گازي يا مانومتر استفاده مي كنند.

براي اندازه گيري فشار مخزن گازي كه فشار آن از فشار هوا بيش تر است،  از لوله u شكل ساده اي استفاده مي شود كه درون آن جيوه با يك مايع رنگي با چگالي معين ريخته شده است.

 

در ابتدا چون فشار هوا در هر دو طرف لوله u شكل برابر است پس فشار در نقاط A و B برابر است.

 

با بازشدن شير گاز و ورود آن به شاخه A در اثر فشار گاز، مايع داخل لوله از شاخه ديگر (B) بالا مي رود. اختلاف فشار هوا و فشار گاز داخل محفظه باعث مي شود كه مايع از دو طرف لوله U شكل در يك سطح قرار نگيرند،بنابراین از اختلاف ارتفاع در لوله مي توان اختلاف فشار را به دست آورد.

فشار در نقاط A و B برابر است زيرا درون يك مايع و هم سطح هستند. فشار در نقطه B برابر است با مجموع فشار ستون مايع به ارتفاع h و فشار وارد از طرف هوا پس

 

به اين ترتيب فقط با اندازه گيري h و داشتن p₀ (فشار هوا در محل) مي توان فشار گاز داخل مخزن P را اندازه گيري كرد.

مقدار pgh (يعني فزوني فشار مخزن نسبت به فشار جو) را فشار پيمانه اي مي نامند. در اندازه گيري فشار خون و يا فشار هوا داخل لاستيك هاي اتومبيل فشار پيمانه اي اندازه گيري مي شود.

 

مثال: در شكل مقابل فشار سنجي را نشان مي دهد كه حاوي مايعي به چگالي  500 kg/m³ است. اين فشارسنج به مخزن گاز آزمايشگاه متصل شده و شير مخزن گاز باز است. اختلاف ارتفاع بين سطح مايع در دو لوله برابر 30cm است. فشار مخزن گاز چند پاسكال است.

+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و هشتم فروردین 1390ساعت 21:22  توسط بیژن فرمانی   |  نظر بدهید

---

قوانین مربوط به چاه ارت ونصب الکترود زمین در مراکز مسکونی

قوانین مربوط به چاه ارت ونصب الکترود زمین در مراکز مسکونی

مقدمه

همانطور که می دانیم  امروزه وجود قوانین ومقررات وهمچنین تجهیزات لازم جهت رعایت موارد ایمنی و حفاظت از ملزومات هر واحد صنعتی و شبکه برقی ویا واحد مسکونی محسوب می شود.دو نمونه از این موارد ایمنی استفاده از برقگیر واتصال زمین می باشد. بسته به این که زمین کردن از نوع حفاظتی یا الکتریکی باشد می توان از روش های مختلف زمین کردن استفاده کرد . یکی از این روش ها استفاده از جاههای زمین و روش دیگر دیگر قرار دادن الکترود ها ی زمین در خاک است. هدف ما از زمین کردن کاهش مقاومت اتصال به زمین جهت انتقال اضافه ولتازهای نا مطلوب است. ازعوامل موثر در مقاومت خاک مواردی مانند نوع خاک،آب وهوا و شرایط فصلی را می توان نام برد .سیستم برقگیر که جهت حفاظت بناها در برابر صاعقه استفاده می شود  وبرای ارتباط آنها با سیستم حفاظت زمین باید نکاتی را مد نظر قرار داد.

 

دستگاه مگر 

وسیله ای است برای اندازه گیری مقاومتهای بسیار بزرگ ( از نظر مقدار مقاومت الکتریکی ) معمولاً 5000 مگا اهم . مانند مقاومت عایقی کابلهای قدرت و کنترل عایقی کابل در موارد اتصال زمین و غیره .  مقاومتهای تا این حد زیاد در حقیقت ، مقاومت عایقی کابلها و نظایر اینها هستند .برای اندازه گیری چنین مقاومتهایی معمولاً به ولتاژ زیاد نیاز است . د ر بعضی از این نوع دستگاهها ، ولتاژ اندازه گیری به 10KV نیز می رسد ولتاژ معمول این نوع دستگاههای اندازه گیری ، بین 100 ولت تا 10 کیلو ولت است . دستگاه مگر از یک دستگاه نسبت سنج تشکیل شده است .

 منبع ولتاژ مورد نیاز دستگاه معمولاً متناوب است و آن را به دو صورت ایجاد می کنند . در روش اول با استفاده از یک منبع تغذیه DC ولتاژ DC را به کمک اسیلاتور ( نوسان ساز ) تبدیل به AC می کنند و آنگاه به کمک ترانسفورماتور ولتاژ متناوب خروجی اسیلاتور را به هر مقدار دلخواه افزایش داده می شود .

 در روش دوم به کمک یک ژنراتور ساده که محرک آن دست است ، ولتاژ AC تولید می شود .

طرز کار با مگر :

 دقیقا ً‌همانند اندازه گیری معمولی مقاومت با این تفاوت که در نوع دستی ، توسط دسته ای که در بغل مگر است آنرا چرخانده ، که بدین ترتیب ژنراتوری به گردش در می آید ، در نتیجه ولتاژ تولید می شود که آن ولتاژ توسط ترانسفورماتورهای افزاینده ، افزایش یافته و سپس توسط یکسو کننده ها به ولتاژ مستقیم (DC) تبدیل می شود و مورد استفاده قرار می گیرد .

 طرز تشخیص سالم بودن مگر :

روی اهم قرار می دهیم عقربه باید منحرف شود که در این صورت سالم است .در مورد ولتمتر و آمپر متر باید با اندازه گیری ولتاژ و آمپرهای مشخص صحت آنرا تشخیص داد .

طریقه مگر زدن روی ماشین ها :

 ابتدا لازم است اطمینان کامل از قطع برق حاصل کنیم و پس از آزمایش عدم وجود ولتاژ با رعایت کامل ایمنی توسط دو نفر مقاومت عایقی دستگاهها اندازه گیری می شود .

ارت:
با توجه به بكارگيري تجهيزات کامپیوتری جديد  لازم است به موضوع ارت و روش اجراي اصولي آن اهميت بيشتري داده شود تا در آينده از آسيب رسيدن به نيروي انساني و تجهيزات الکتریکی پيشگيري شده و از عملكرد صحيح تجهيزات اطمينان داشته باشيم .
لزوم استفاده از سيستم ارت :به منظور حفاظت افراد و دستگاهها ، اضافه ولتاژهاي توليد شده در بدنه كه باعث صدمه ديدن دستگاهها و افراد مي‌شود ، همچنين ولتاژهاي بسيار زياد و خطرناك ناشي از برخورد صاعقه با دكلها را بايد در جايي خنثي نمائيم . به همين منظور استفاده از سيستم ارت و حفاظت از تجهيزات بسيار لازم و ضروري است بعلاوه با افزايش استفاده از سيستمهاي ديجيتالي و حساس ، لزوم بازنگري در طراحي ، نصب و نگهداري سيستمهاي حفاظتي  وجود دارد. به طور خلاصه اهداف بكارگيري سيستم ارتينگ  عبارتند از :
الف ـ حفاظت و ايمني جان انسان
ب ـ حفاظت و ايمني وسايل و تجهيزات الكتريكي و الكترونيكي
ج ـ فراهم آوردن شرايط ايده‌ال جهت كار
د ـ جلوگيري از ولتاژ تماسي
ه ـ حذف ولتاژ اضافي
و ـ جلوگيري از ولتاژهاي ناخواسته و صاعقه
ز ـ اطمينان از قابليت كار الكتريكي

 روشهاي اجراي ارت يا زمين حفاظتي :

بطور كلي جهت اجراي ارت و سيستم حفاظتي دو روش كلي وجود دارد كه ذيلاً ضمن بيان آنها ، موارد استفاده و تجهيزات مورد نياز هر روش و نحوه اجراي هر يك بيان مي‌گردد

مکانیک در فیزیک

انواع مکانیک در فیزیک ( کلاسیک - نوین- لاگرانژی ) انواع مکانیک در فیزیک (کلاسیک-نوین-لاگرانژی-
مکانیک کلاسیک یکی از قدیمیترین و آشناترین شاخه‌های فیزیک است. این شاخه با اجسام در حال سکون و حرکت ، و شرایط سکون و حرکت آنها تحت تاثیر نیروهای داخلی و خارجی ، سرو‌ کار دارد. قوانین مکانیک به تمام گستره اجسام ، اعم از میکروسکوپی یا ماکروسکوپی، از قبیل الکترونها در اتمها و سیارات در فضا یا حتی به کهکشانها در بخش‌های دور دست جهان اعمال می‌شود. سینماتیک حرکت: سینماتیک به توصیف هندسی محض حرکت ( یا مسیرهای) اجسام ، بدون توجه به نیروهایی که این حرکت را ایجاد کرده‌اند ، می‌پردازد. در این بررسی عاملین حرکت (نیروهای وارد بر جسم) مد نظر نیست و با مفاهیم مکان ، سرعت ، شتاب ، زمان و روابط بین آنها سروکار دارد. در این علم ابتدا اجسام را بصورت ذره نقطه‌ای بررسی نموده و سپس با مطالعه حرکت جسم صلب حرکت واقعی اجسام دنبال می‌شود. حرکت اجسام به دو صورت مورد بررسی است: سینماتیک انتقالی:در این نوع حرکت پارامترهای سیستم به صورت خطی هستند و مختصات فضایی سیستم‌ها فقط انتقال می‌یابد. از اینرو حرکت انتقالی مجموعه مورد بررسی قرار می‌گیرد. کمیت مورد بحث در سینماتیک انتقالی شامل جابه‌جایی ، سرعت خطی ، شتاب خطی ، اندازه حرکت خطی و...می‌باشد. سینماتیک دورانی:در این نوع حرکت برخلاف حرکت انتقالی پارامتر اصلی حرکت تغییر زاویه می‌باشد. به عبارتی از تغییر جهت حرکت ، سرعت و شتاب زاویه‌ای حاصل می‌شود. و مختصات فضایی سیستم ‌ها فقط دوران می‌یابند. جابه‌جایی زاویه‌ای ، سرعت زاویه‌ای ، شتاب زاویه‌ای و اندازه حرکت زاویه‌ای از جمله کمیات مورد بحث در این حرکت می‌باشند. دینامیک حرکت : دینامیک به نیروهایی که موجب تغییر حرکت یا خواص دیگر ، از قبیل شکل و اندازه اجسام می‌شوند می‌پردازد. این بخش ما را با مفاهیم نیرو و جرم و قوانین حاکم بر حرکت اجسام هدایت می‌کند. یک مورد خاص در دینامیک ایستاشناسی است که با اجسامی که تحت تاثیر نیروهای خارجی در حال سکون هستند سروکار دارد. پایه گذاران مکانیک کلاسیک: با این که شروع مکانیک از کمیت سرچشمه می‌گیرد ، در زمان ارسطو فرایند فکری مربوط به آن گسترش سریعی پیدا کرد. اما از قرن هفدهم به بعد بود که مکانیک توسط گالیله ، هویگنس و اسحاق نیوتن بدرستی پایه‌گذاری شد. آنها نشان دادند که اجسام طبق قواعدی حرکت می‌کنند ، و این قواعد به شکل قوانین حرکت بیان شدند. مکانیک کلاسیک یا نیوتنی عمدتا با مطالعه پیامدهای قوانین حرکت سروکار دارد. قوانین سه گانه اسحاق نیوتن راه مستقیم و سادهای به موضوع مکانیک کلاسیک می‌گشاید.این قوانین عبارتند از: قانون اول نیوتن:هر جسمی به حالت سکون یا حرکت یکنواخت خود در روی یک خط مستقیم ادامه می‌دهد مگر اینکه یک نیروی خارجی خالص به آن داده شود و آن حالت را تغییر دهد.قانون دوم نیوتن:آهنگ تغییر تکانه خطی یک جسم با برآیند نیروهای وارد بر آن متناسب بوده و در جهت آن قرار دارد.قانون سوم نیوتن:این قانون که به قانون عمل و عکس‌العمل معروف است ، اینگونه بیان می‌شود. هر عملی را عکس العملی است ، مساوی با آن و در خلاف جهت آن. فرمولبندی لاگرانژی مکانیک کلاسیک: در برسی حرکت اجسام به کمک قوانین نیوتون اجسام به صورت ذره‌ای در نظر گرفته می‌شود. بنابراین ، بررسی حرکات سیستم های چند ذره‌ای ، اجسام صلب ، دستگاه‌های با جرم متغیر ، حرکات جفت شده و ... به کمک قوانین اسحاق نیوتن به سختی صورت می‌گیرد. لاگرانژ و هامیلتون دو روش مستقلی را برای حل این مشکل پیشنهاد کردند. در این روشها برای هر سیستم یک لاگرانژین (هامیلتونین) تعریف کرده ، سپس به کمک معادلات اویلر-لاگرانژ (هامیلتون-ژاکوپی) حرکات محتمل سیستمها مورد بررسی قرار می‌گیرد. موارد شکست فرمولبندی اسحاق نیوتن : تا آغاز قرن حاضر . قوانین اسحاق نیوتن بر تمام وضعیتهای شناخته شده کاملا قابل اعمال بودند. مشکل هنگامی بروز کرد که این فرمولبندی به چند وضعیت معین زیر اعمال شدند: اجسام بسیار سریع:اجسامی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. اجسام با ابعاد میکروسکوپی مانند الکترونها در اتم‌ها. شکست مکانیک کلاسیک در این وضعیتها ، نتیجه نارسایی مفاهیم کلاسیکی فضا و زمان است. مکمل مکانیک کلاسیک: مشکلات موجود در سر راه مکانیک کلاسیک منجر به پیدایش دو نظریه زیر شد: فرمولبندی نظریه نسبیت خاص برای اجسام متحرک با سرعت زیاد فرمولبندی مکانیک کوانتومی برای اجسام با ابعاد میکروسکوپی مکانیک لاگرانژی اطلاعات اولیه کاربرد مستقیم قوانین حرکت نیوتن برای حرکت سیستم‌های ساده راحت و آسان است. اما در صورتی که تعداد ذرات سیستم بیشتر شود، در این صورت استفاده از قوانین نیوتن کار دشواری خواهد بود. در این حالت از یک روش عمومی ، پیچیده و بسیار دقیق که به همت ریاضیدان فرانسوی ژوزف لویی لاگرانژ ابداع شده است، استفاده می‌شود. به این ترتیب می‌توان معادلات حرکت برای تمام سیستمهای دینامیکی را پیدا کرد. این روش چون نسبت به معادلات نیوتن حالت کلی تری دارد، لذا در مورد حالتهای ساده که با معادلات حرکت نیوتن به راحتی حل می‌شود، نیز قابل اعمال است. مختصات تعمیم یافته موقعیت یک ذره در فضا را می‌توان با سه سیستم مختصات مشخص کرد. این سیستمها عبارتند از سیستمهای کارتزین ، کروی و استوانه‌ای ، یا در حقیقت هر سه پارامتر مناسب دیگری که انتخاب شده باشند. اگر ذره مجبور به حرکت در یک صفحه یا سطح ثابت باشد فقط به دو مختصه برای مشخص کردن موقغیت ذره نیاز است، در حالیکه اگر ذره روی یک خط مستقیم یا یک منحنی ثابت حرکت کند، ذکر یک مختصه کافی خواهد بود. اما در مورد یک سیستم متشکل از N ذره ، برای تشخیص کامل موقعیت همزمان تمام ذرات به 3N مختصه نیاز خواهیم داشت.اگر محدودیتهای بر سیستم اعمال شده باشد، تعداد مختصات لازم برای مشخص کردن پیکربندی کمتر از 3N خواهد بود. به عنوان مثال ، اگر سیستم مورد نظر یک جسم صلب باشد، برای مشخص کردن پیکربندی آن فقط به موقعیت مکانی یک نقطه مرجع مناسب از جسم (مثلا مرکز جرم) و جهت یابی آن نقطه در فضا احتیاج داریم. بنابراین در حالت کلی برای مشخص کردن پیکربندی یک سیستم خاص ، احتیاج به تعداد حداقل معین n مختصه نیاز است. این مختصات را مختصات تعمیم یافته می‌گویند. نیروی تعمیم یافته در سیستم مختصات تعمیم یافته ، به جای نیروهایی که در مکانیک کلاسیک نیوتنی معمول است، مرتبط با هر مختصه نیرویی تعریف می‌شود که به نام نیروی تعمیم یافته معروف است. این کمیت که با استفاده از تعریف کار محاسبه می‌شود، به این صورت است که حاصل ضرب آن در مختصه تعمیم یافته دارای ابعاد کار است. بنابراین اگر مختصه تعمیم یافته دارای بعد فاصله باشد در این صورت این کمیت از جنس نیرو خواهد بود. در صورتیکه مختصه تعمیم یافته از نوع زاویه باشد، در این صورت این کمیت دارای بعد گشتاور خواهد بود. یعنی متناسب با نوع مختصه تصمیم یافته می‌تواند از جنس نیرو و یا گشتاور نیرو باشد. معادلات لاگرانژ برای بررسی حرکت یک سیستم در مکانیک لاگرانژی انرژی جبنشی و انرژی پتانسیل سیستم را تعیین می‌کنند. این کار به این صورت می‌گیرد که در مکانیک لاگرانژین در مورد هر سیستم دو کمیت جدید به نام‌های لاگرانژین و هامیلتونین تعریف می‌شود. لاگرانژین برابر تفاضل انرژی پتانسیل از انرژی جنبشی است. در صورتی که هامیلتون برابر با مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل سیستم است. در واقع می‌توان گفت که کار اصلی تعیین و محاسبه صحیح انرژی جنبشی و پتانسیل است.سپس این مقادیر در معادله‌ای که به معادله لاگرانژ حرکت معروف است قرار داده می‌شود. معادله لاگرانژ ، معادله‌ای است که بر حسب مشتقات تابع لاگرانژی نسبت به مختصات تعمیم یافته و نیز مشتق زمانی مشتقات تابع لاگرانژی نسبت به سرعتهای تعمیم یافته نوشته شده است. به عبارت دیگر اگر تابع لاگرانژی را با L نشان دهیم و مختصات تعمیم یافته را با qk و سرعت‌های تعمیم یافته را با qk (که نقطه بیانگر مشتق زمانی مختصه تعمیم یافته qk است) نشان دهیم، معادلات لاگرانژ به صورت زیر خواهد بود: در صورتی که نیروهای موجود در سیستم همگی پایستار نباشند، به عنوان مثال یک نیروی غیر پایستار مانند اصطکاک وجود داشته باشد در این صورت در طرف دوم معادلات لاگرانژ عبارت Qk که بیانگر نیروی تعمیم یافته غیر پایستار است، نیز اضافه می‌شود. معادلات لاگرانژ برای تمام مختصات یکسان هستند. این معادلات ، روش یک نواختی برای بدست آوردن معادلات دیفرانسیل حرکت یک سیستم در انواع سیستم‌های ارائه خواهند داد. اصل تغییرات هامیلتون روش دیگر برای استنتاج معادلات لاگرانژ اصل تغییرات هامیلتونی است. در این حالت همانگونه که قبلا نیز اشاره شد در مورد هر سیستم کمیتی به نام تابع هامیلتونی تعریف می‌شود که برابر با مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل سیستم است. این اصل در سال 1834 توسط ریاضیدان اپرلندی ویلیام .ر. هامیلتون ارائه شد.در این روش فرض می‌شود که یک تابع پتانسیل وجود دارد، یعنی سیستم تحت بررسی یک سیستم پایاست. ولی اگر تعدادی از نیروها نیز غیر پایستار باشد مانند مورد معادلات لاگرانژ می‌توان سهم این نیرو ها را نیز بطور جداگانه منظور کرد. یعنی در این حالت تابع هامیلتون برابر با مجموع انرژی جنبشی و کار انجام شده توسط تمام نیروها اعم از نیروهای پایستار و غیر پایستار است. معادلات هامیلتون معدلات هامیلتون از 2n معادله دیفرانسیل درجه اول تشکیل شده است. این معادلات بر حسب اندازه حرکت تعمیم یافته و مشتقات آن نوشته می‌شود. اندازه حرکت تعمیم یافته به صورت مشتقات تابع لاگرانژی نسبیت به سرعت تعمیم یافته تعریف می‌شود. بنابراین این معادلات زیر خواهند بود. در عبارت فوق qk بیانگر سرعت تعمیم یافته است و علامت نقطه در بالای Pk (اندازه حرکت تعمیم یافته) بیانگر مشتق زمانی است. اگر معادلات هامیلتون را با معادلات لاگرانژی مقیسه کنیم ملاحظه می‌شود که تعداد اولین معادلات زیاد است. یعنی اگر سیستم V با N مختصه یافته مشخص شود، در این صورت معادلات هامیلتون شامل 2n معادله دیفرانسیل درجه اول هستند، در صورتیکه معادلات لاگرانژ از n معادله درجه دوم تشکیل شده است. بنابراین کار کردن با معادلات هامیلتون راحتتر است. معمولا در مکانیک کوانتومی‌ و مکانیک کاری از معادلات هامیلتون استفاده می‌شود. تعریف علم مکانیک در فیزیک تعریف علم مکانیک علم مکانیک علمی است که در رابطه با حرکت و تاثیر نیروها بر اجسام صحبت می کند . تعریف علم ورزش علم ورزش علمی است که ، در ارتباط با بکارگیری نیروی عضلانی ورزشکار و انتقال آن توسط تاندونهای ماهیچه به اهرمهای بدن او حرکت و جنبش آنها را باعث شده و فعالیتهای ورزشی به سرانجام می رسد یا نیروهای واقعی ورزشکار که نیروی عضلاننی می باشند ، بر اجسام که می تواند وسایل ورزشی و غیره باشد اثر کرده و تحرکات اهرمها را بدنبال می آورد وموجب تکامل حرکت ورزشی خواهد شد . این دو تعریف بسیار شبیه می باشند و میی رساند چقدر قوانین فیزیک ورشته های مربوط آن در تکنیکهای ورزش موثرند . همین طور زمانیکه سرعت و قدرت و نرمش و کم نیاوردن نفس در کشتی آزاد فرنگی با ضوابط و قوانین جدید اعمال گردید ، این دو ورزش از حالت خسته کننده و بی تحرک به ورزشی فعال و صاحب سبک و تکننیک و جذاب مبدل گردید یا زمانیکه مقررات شنا در برگشت تغییر کرد بطور وضوح بر روی رکوردها اثرات عمیق گذاشت. این مسیله در پرش ارتفاع با بکارگیری نیزه های فایبر گلاس و قابل انعطاف نیز معجزه کرد اما در این میان کوچ ها و مربیان با بروز چنین تغیرات غیر قابل پیش بینی روبرو و غافل گیر شدند ، ولی کلاسهای توجیهی ـ آموزشی و تیوریک ـ عملی این نقیصه را نیز جبران ررکد . علم بیو مکانیک مربیان و مدرسین ورزشی را در تجزیه وتحلیل علمی حرکات ورزشی یاری داده و آنها را در اجراء تکنیک ها و فنون علمی حرکات ورزشی یاری داده و آنها را در اجراء تکنیک ها و فنون علمی راهنمایی و تصمیم گیری را برایی آنان آسان تر می کند . مثلا در وزنه برداری استفاده وسیع از قوانین بیو مکانیک و مکانیک در حرکات کلاسیک و آموزشی جنبه های فنی ـ تکنیکی این دو حرکت بعهده مربی است . این مربیان در سطح خیلی پیشرفته باید دانش بیو مکانیک وقوانین مربوط به آنها را جذب کرده و بکار گیرند . نقطه شروع جذب این دانش علمی بدون شک دانشکده های ورزش است . این دانشکده ها بجایی واحد های درسی غیر ضروری ، باید دروس فیزیک و بیو مکانیک وریاضیات مربوطه را جدی گرفته ، علاوه بر واحدهای تیوریک ، آزمایشگاههای آنها را که به شکل عملی چگونگی کاربرد قوانین فیزیک و بیو مکانیک در ورزش را نشان می دهند ، بر پا و تجهیز نمایند . آنچه ارزش علم بیو مکانیک را هر چه وسیع تر نمایان می کند ، بهبود بخشیدن بر تکنیکها و رکورهای ورزشی است و سرانجام شکوفایی استعدادهای نهفته نوآموزان ورزشکار است که از وظایف مربی بحساب می آیددانش مکانیک که بر مبانی متعددی هم‌چون زمان، مکان، نیرو، انرژی، و ماده بنا گردیده است، در مطالعه تمامی شاخه‌ها و شعبه‌های فیزیک، شیمی، زیست شناسی، ومهندسی به کار گرفته می‌شود. مکانیک مجموعه گسترده‌ای از دانش است که سابقه آن از تاریخ مدون بشری فراتر می‌رود. در گذشته در منابع فارسی و عربی بخشی از دانش مکانیک را که به ساخت وسائل مکانیکی و قوانین حاکم بر آن‌ها مربوط می‌شد علم حیلمی‌نامیدند. دانش مکانیک به دو زمینه اصلی مکانیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی بخش می‌شود. مکانیک کلاسیک : مکانیک کلاسیک یا مکانیک نیوتنی یکی از قدیمیترین و آشناترین شاخه‌های فیزیک است. این شاخه با اجسام در حال سکون و حرکت، و شرایط سکون و حرکت آنها تحت تأثیرنیروهای داخلی و خارجی، سرو کار دارد. قوانین مکانیک به تمام گستره اجسام، اعم از میکروسکوپی یا ماکروسکوپی، از قبیل الکترونها در اتمها و سیارات در فضا یا حتی به کهکشان‌ها در بخش‌های دور دست جهان اعمال می‌شود. مکانیک نیوتنی آخرین فردی که اندیشه‌هایش بر نیوتن و فرمول بندی مکانیک کلاسیک تاثیر عمیق داشت، دکارت بود. با این وجود نظرات تمام کارهای دکارت در زمینه فیزیک حالت توصیفی داشت. اما همین مسائل توصیفی نیز به شدت با فیزیک ارسطویی در تضاد بود. به همین دلیل نخست مکانیک گالیله‌ای بیان کرده و آنگاه فیزیک دکارتی آورده شده است تا با مقایسهٔ آنها با کارهای نیوتن، ارزش و اهمیت کار نیوتن بهتر مشخص شود. مکانیک گالیله‌ای پس از کپرنیک و کپلر که در نجوم تحولات را آغاز کردند، گالیله مسئولیت انتقال تاریخی از نجوم به فیزیک را به عهده گرفت. گالیله از جاذبه مطرح شده در قانون سوم کپلر جاذبه و شتاب را استنتاج کرد که از یک سو به حرکت غیر دایروی و سرعت نایکنواخت اجرام سماوی باز می گشت و از سوی دیگر به چند و چون سقوط اجسام در زمین ارتباط داشت. یک طرف نجوم و طرف دیگر قوانین فیزیک. تعریف " شتاب یعنی تغییر سرعت در مقدار و یا جهت " شیرازه نظریه گالیله بود که به نظر متاخرین در این باب متفاوت بود. نظریه قدما می‌گفت که حرکت طبیعی اجسام سماوی دایره است و حرکت اجسام زمینی خط مستقیم و اگر جسم زمینی را به حال خود بگذاریم کم کم خواهد ایستاد. گالیله اما می‌گفت که هر جسمی فارغ از سماوی یا زمینی اگر نیروی خارجی بر آن اعمال نشود در حرکت مستقیم خود با سرعت ثابت ادامه خواهد داد و نیروی اعمالی می‌تواند در راستا و یا در سرعت آن جسم تغییر حاصل کند که در هر دو صورت شتاب نامیده می‌شود. همچنین او قانون شتاب را کشف کرد و آن مثال معروف سقوط پر و گلوله در خلاء در اثبات همین موضوع است. او در این مورد دست به یک تصور علمی زد و فرض کرد که اگر بتوان ستونی بدون هوا ایجاد کرد این دو جسم در یک زمان و با یک سرعت به زمین خواهند رسید. این امر محقق نشد مگر زمانی که در تاریخ ۱۶۵۴ ماشین تخلیه هوا اختراع شد و صحت نظر گالیله تائید شد. در همان زمان این امکان نیز به وجود آمد تا شتاب جاذبه زمین اندازه گیری شود. او قوانین حرکت پرتابی را که اکنون به عنوان یک مسئله کلاسیک در دبیرستان‌ها تدریس می‌شود را نیز کشف کرد. دکارت و مفهوم حرکت در باب فیزک دکارت و مفهوم حرکت از دیدگاه او کمتر سخن گفته اند. گویی فیزیک دکارت با آنهمه اهمیت و تاثیرش بر آراء اندیشمندان بزرگی همچون ایزاک نیوتن در مقابل دیگر افکار او همچون تصورات فطری و دوگانه انگاری ذهن - کمتر مورد توجه بوده است. فیزیک و شالوده‌های آن نزد دکارت نقشی محوری داشتند. هر چند امروزه احتمالاً او را بیشتر با مابعدالطبیعه ذهن و بدن یا برنامه و روش معرفت‌شناسی اش می‌شناسند. در قرن هفدهم میلادی لااقل به یک اندازه, فیزیک مکانیکی و مکانیک جهان هندسی در حرکت که نقش بسیاری در مقبولیت او نزد اندیشمندان معاصرش داشت, شناخته شده بود. جسم و امتداد فلسفه طبیعی دکارت با مفهوم جسم آغاز می‌شود. البته امتداد, ذاتی جسم یا جوهر جسمانی است. یا آنگونه که در " اصول " اصطلاح فنی آنرا بکار می‌گیرد, امتداد صفت اصلی جوهر جسمانی است . از نگاه دکارت, همچون دیگر بزرگان, علم ما به جواهر نه بصورت مستقیم بلکه از طریق عوارض, صفات و کیفیات, و . . . آنها ست . به همین دلیل در " اصول " می‌نویسد: " گرچه هر صفتی برای اینکه شناختی از جوهر به ما بدهد به تنهایی کافی است, اما همین یک صفت در جوهر هست که طبیعت و ذات جوهر را تشکیل می‌دهد و همه صفات دیگر تابع آن است . مقصود من امتداد در طول و عرض و عمق است که تشکیل دهنده طبیعت جوهر جسمانی است یا اندیشه که تشکیل دهنده طبیعت جوهر اندیشنده است . زیرا همه صفات دیگری که به جسم نسبت دارد منوط به امتداد و تابعی از آن است . و نیز . . . " این ویژگی خاص, امتداد برای جسم و اندیشه برای نفس است . همه دیگر تصورات و مفاهیم به این صفت خاص باز می‌گردند .تا آنجا که بواسطه صور امتداد است که ما اندازه, شکل و حرکت و دیگر صفات جسم را درک می‌کنیم . و همینطور به واسطه مفهوم اندیشه یا فکر است که قادر به درک اندیشه‌های خاص خود هستیم . تصور امتداد بسیار نزدیک به تصور جوهر جسمانی است, بطوریکه دکارت اذعان می‌دارد که ما قادر به درک مفهوم این جوهر فارغ از صفت اصلی آن نیستیم . دکارت در" اصول " اینگونه می‌نویسد: " تصور جوهر جسمانی بصورتی متمایز از کمیت خویش, تصوری مبهم از یک چیز غیر جسمانی است . گرچه بعضی این موضوع را به نحو دیگری بیان می‌کنند, اما من در هر حال فکر می کنم که نحوه تلقی آنها غیر از آن چیزی باشد که هم اکنون گفتم . زیرا وقتی جوهر را از امتداد و کمیت انتزاع می‌کنند, یا مقصودشان از جوهر لفظی است که دلالت بر چیزی ندارد یا تقریباً تصور مبهمی از جوهری غیرجسمانی در ذهن خود دارند که آن را بغلط به جسم نسبت می‌دهند و تصور حقیقی خود را از آن جوهر جسمانی به امتداد معطوف می‌کنند که در عین حال از نظر آنان عرض نامیده می‌شود . بنابراین می‌توان بسهولت دریافت که الفاظ آنها با افکارشان مطابقت ندارد." دکارت به حرکات, حالات و اشکال که اجسام می‌توانند دارای آنها باشند, قائل می‌گردد. بدین ترتیب, رنگها, مزه‌ها, گرما و سرما در واقع در اجسام وجود ندارند بلکه آنها تنها در ذهنی که آنها را ادراک می‌کند موجود اند . البته مهم است که بدانیم آن هنگام که دکارت ذات یا جوهر جسم را امتداد انگاشت, قائل به جوهر به آن دقتی که مدرسیان معاصرش قائل بودند, نبود . خلاصه اینکه تمایز میان یک جوهر و عوارض آن در مابعدالطبیعه مدرسی یک اصل است. ( مثلاً, انسان ذاتاً یک حیوان ناطق است که با از دست دادن هرکدام از صفات حیوان یا ناطق دیگر انسان نیست )؛ اما عوارض غیر ذاتی - نسبت کاملاً متفاوتی با جوهر دارند, بطوریکه با از بین رفتن آنها تغییری در طبیعت جوهر رخ نمی‌دهد . حال, بعضی از آن عوارض مجموعه‌ای از آن چیزهایی هستند که تنها در انسان یافت می‌شود . نزد دکارت تمام عوارض یک جوهر جسمانی باید بوسیله ذاتشان که همان امتداد است فهمیده شوند . هیچ چیز در جسم وجود ندارد که توسط ویژگی ذاتی امتداد قابل درک نباشد . بدین ترتیب اجسام دکارتی, اجسامی هندسی هستند که در خارج از ذهنی که آنها را ادراک می‌کند وجود دارند . حرکت حرکت در فیزیک دکارت امری کاملاً تعیین کننده است. همه آنچه درجسم وجود دارد امتداد است, و تنها طریق برای اینکه جسمی از جسم دگر قابل تفکیک جلوه کند, حرکت است . بدین ترتیب, آنچه باعث تعین اندازه و شکل اجسام منفرد می‌گردد حرکت است و بدینسان حرکت, محوری‌ترین اصل تبیینی در فیزیک دکارت است . باید توجه داشت که نظریه هندسی جسم به عنوان امتداد, ذاتاً جهانی ایستا را بر ما عرضه می‌دارد. اما واضح است که حرکت یک واقعیت است, و ماهیت آن را باید بررسی کرد . با این همه, ما باید فقط حرکت مکانی را بررسی کنیم . زیرا دکارت تصریح می‌کند که هیچ نوع دیگری از حرکت برای او قابل تصور نیست. در عرف عام, حرکت " عملی است که با آن جسمی ازمکانی به مکانی دیگر عبور می‌کند " و در مورد یک جسم مفروض می‌توانیم بگوییم که این جسم, بر حسب نقاط مرجعی که اختیار می‌کنیم, در عین حال هم متحرک است و هم غیر متحرک . کسی که کشتی متحرکی سوار است نسبت به ساحلی که آن را ترک گفته است متحرک است, ولی در عین حال نسبت به اجزاء کشتی در حالت سکون است ." مدت و زمان تصور زمان با تصور حرکت ارتباط دارد . ولی ما باید تمایزی میان زمان و مدت قائل شویم . مدت حالتی از شیء به لحاظ دوام وجود آن اعتبار می‌شود . ولی زمان که به عنوان مقدار حرکت وصف می‌شود از مدت به معنای عام متمایز است . " ولی برای اینکه مدت همه اشیاء را تحت ضابطه و ملاک واحدی ادراک کنیم, معمولاً مدت آنها را با مدت بزرگ‌ترین و منظم‌ترین حرکات, یعنی حرکاتی که علت پیدایش سالها و روزهاست, مقایسه می کنیم, و از اینها به زمان تعبیر می کنیم . بنابراین زمان چیزی را به مفهوم مدت, به معنای عام, اضافه نمی‌کند, بلکه به نحوه‌ای از فکر یا اعتبار ذهن است " . بنابر این دکارت می‌تواند بگوید که زمان فقط نحوه‌ای از فکر یا اعتبار ذهن است و یا, چنانکه در " اصول " می‌آید , " فقط نحوه‌ای از اعتبار این مدت است . " اشیاء مدت یا دوام دارند, ولی می‌توانیم به وسیله مقایسه‌ای این مدت‌ها را در ذهن اعتبار کنیم و در آن صورت ما تصور زمان را داریم, که مقدار مشترک مدتهای مختلف است . پس در عالم مادی جوهر جسمانی را داریم, که آن را امتداد حرکت می دانیم, اما چنانکه قبلاً ملاحظه شد, اگر نظریه هندسی جوهر جسمانی را فی نفسه اعتبار کنیم, به تصور یک عالم ایستا میرسیم .زیرا تصور امتداد فی نفسه مستلزم تصور حرکت نیست . بنابراین, حرکت بالضروره به عنوان امری زائد بر جوهر جسم مینماید . و در واقع حرکت در نظر دکارت حالتی از جسم است . بنابراین, باید درباره منشا حرکت تحقیق کرد . و در این مرحله, دکارت تصور خداوند و فاعلیت الهی را به میان می‌کشد . زیرا خداوند اولین علت حرکت در عالم است . به علاوه, او مقدار متساوی و ثابتی از حرکت را در عالم حفظ می‌کند, به نحوی که هر چند نقل و انتقالی در حرکت واقع می‌شود, مقدار کلی آن ثابت باقی می ماند . " به نظر من واضح است که کسی غیر از خداوند نیست که با قدرت کامله خویش ماده را با حرکت و سکون اجزای آن خلق کرده باشد, و با مشیت بالغه خویش هم اکنون در عالم همان قدر حرکت و سکونی را که به هنگام خلق آن ایجاد کرده بود, حفظ کند. زیرا هر چند حرکت فقط حالتی از احوال ماده متحرک است, با وجود این ماده مقدار خاصی از حرکت را که هرگز قابل زیادت و نقصان نیست حفظ می‌کند, ولو اینکه در برخی از اجزاء آن گاهی حرکت بیشتر و گاهی حرکت کمتری وجود دارد . . . " . می‌توان گفت که خداوند عالم را با مقدار معینی از نیرو آفریده است, و کل مقدار نیرو در عالم, با آنکه مستمراً از جسمی به جسم دیگر منتقل می‌شود, ثابت می ماند . در نهایت نباید از نظردور داشت که دکارت در صدد است که بقای مقدار حرکت را از مقدمات مابعدالطبیعی, یعنی, از ملاحظه کمالات الهی, استنتاج کند . آیزاک نیوتن نیوتن در سال ۱۶۸۷ میلادی "اصول ریاضین فلسفهٔ طبیعی" را به نگارش درآورد. در این کتاب او مفهوم گرانش عمومی را مطرح ساخت و با تشریح قوانین حرکت اجسام، علم مکانیک کلاسیک را پایه گذاشت. نیوتن همچنین در افتخار تکمیل حساب دیفرانسیل با ویلهلم گوتفرید لایبنیتز ریاضیدان آلمانی شریک است. نام نیوتن با انقلاب علمی در اروپا و ارتقاء تئوری خورشید- مرکزی (heliocentrism) پیوند خورده ‎ است. او نخستین کسی است که قواعد طبیعی حاکم بر گردشهای زمینی و آسمانی را کشف کرد. وی همچنین توانست برای اثبات قوانین حرکت سیارات کپلر برهان‌های ریاضی بیابد. در جهت بسط قوانین نامبرده، او این جستار را مطرح کرد که مدار اجرام آسمانی ( مانند ستارگان دنباله دار) لزوما بیضوی نیست بلکه می‌تواند هذلولی یا شلجمی نیز باشد. افزون بر اینها، نیوتن پس از آزمایش‌های دقیق دریافت که نور سفید ترکیبی است از تمام رنگ‌های موجود در رنگین‌کمان. در آن دوران دروس دانشکده عموماً بر پایهٔ آموزه‌های ارسطو تنظیم می‌شد ولی نیوتن ترجیح می‌داد که با اندیشه‌های مترقی‌تر فیلسوفان نوگرایی چون دکارت، گالیله، کپرنیک و کپلر آشنا شود. در ۱۶۶۵ میلادی او موفق به کشف قضیهٔ دو جمله‌ای در جبر شد. یافته‌ای که بعدها به ابداع حساب دیفرانسیل انجامید. در سال ۱۶۸۴ میلادی نیوتن که مطالعات خود را دربارهٔ گرانش و چگونگی حرکت سیارات کامل کرده بود، رساله‌ای در این مورد نوشت که بسیار مورد توجه ادموند هالی منجم معروف انگلیسی قرار گرفت. با تشویق و پیگیری او سرانجام نیوتن کتابش را تکمیل و با سرمایه هالی منتشر کرد. کتاب (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) اصول ریاضی فلسفهٔ طبیعی بر جهان علم بویژه فیزیک تأثیری عظیم گذاشت و بعضی آن را بزرگ‌ترین کتاب علمی تاریخ دانسته‌اند. کپلر نتوانسته بود توضیح دهد که چرا مدار سیاره‌ها بیضی است و چه نیرویی آنها را به حرکت در می‌آورد. همچنین مشخص نبود که به چه علت سرعت مداری سیارات وقتی به خورشید نزدیکتر می‌شوند، افزایش می‌یابد.نیوتن در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی به تمامی این پرسش‌ها پاسخ گفت. او ثابت کرد که نیروی کشش میان اجسام آسمانی، طبق قانون " عکس مربع" عمل می‌کند یعنی مقدار نیروی گرانش میان خورشید و یک سیاره برابر است با عکس مجذور فاصله میان آن دو. او با تحلیل ریاضی نشان داد که قانون عکس مربع به ناگزیر مسیر حرکت سیاره‌ها را بیضی می‌سازد. آنگاه او گام بلند دیگری برداشت و قانون گرانش عمومی را وضع کرد که به موجب آن هر جسمی در عالم به هر جسم دیگری نیروی کششی وارد می‌کند و مقدار این نیرو با رابطهٔ نامبرده محاسبه‌پذیر است. در بخش دیگری از کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی، نیوتن چگونگی جنبش اجسام را در قالب سه قانون توصیف کرده است. ارسطو بر این باور بود که اجسام در حالت طبیعی ساکن هستند و برای اینکه یک جسم با سرعت یکنواخت به حرکت خود ادامه دهد، باید پیوسته نیرویی بر آن وارد شود در غیراین صورت به حالت «طبیعی» خود برمی‌گردد و ساکن می‌شود. اما نیوتن با بهره‌گیری از پژوهشهای گالیله به این پندار درست رسید که اگر جسمی با سرعت یکنواخت به حرکت درآید و نیرویی بیرونی به آن وارد نشود تا ابد با شتاب صفر به حرکت خود ادامه خواهد داد. این ویژگی را نیوتن در نخستین قانون حرکت خود چنین بیان می‌کند. قانون یکم هر جسم که در حال سکون یا حرکت یکنواخت در راستای خط مستقیم باشد، به همان حالت می‌ماند مگر آنکه در اثر نیروهای بیرونی ناچار به تغییر آن حالت شود. دومین قانون به این پرسش پاسخ می‌دهد که اگر بر یک جسم نیروی خارجی وارد شود، حرکت آن چگونه خواهد بود. قانون دوم آهنگ تغییر اندازهٔ حرکت یک جسم، متناسب با نیروی برآیندِ وارد بر آن جسم است و در جهت نیرو قرار دارد. فرمولی که از این قانون برمی‌آید (F=ma) به معادله بنیادین مکانیک کلاسیک معروف است که مطابق آن، شتاب یک جسم برابر است با نیروهای خالص وارده تقسیم بر جرم جسم. سومین قانون می‌گوید که هرگاه جسمی به جسم دیگری نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی به همان بزرگی ولی در سوی مخالف بر جسم اول وارد می‌کند و برآیند کنش هم‌زمان این دو نیرو باعث حرکت شتابدار می‌شود. قانون سوم برای هر کنشی همواره یک واکنش برابر ناهمسو وجود دارد. مجموعهٔ قوانین سه‌گانهٔ حرکت و قانون گرانش عمومی، اساس و شالودهٔ فناوری مدرن هستند و با وجود پیدایش فرضیه‌های تازه‌تر از اهمیت آن کاسته نشده است. در کنار فعالیت‌های علمی معمول، نیوتن از مسؤولیت‌های سیاسی نیز رویگردان نبود. او در سال های1689، 1701 و 1702 م. به نمایندگی مجلس برگزیده شد. اگر چه تنها جمله‌ای که در طول این سه سال در صحن مجلس بر زبان آورد، تقاضای بستن پنجره‌ها بود! از سال ۱۷۰۳ میلادی تا آخر عمر نیوتن رئیس انجمن سلطنتی بریتانیا و همچنین یکی از اعضای فرهنگستان علوم فرانسه بود. پیش زمینه تاریخی قانون جهانی گرانش نیوتن بعد از ارائهٔ قوانین کپلر و کشفیات پر اهمیت گالیله، ریاضیدانان و فیزیکدانان علاقه زیادی به موضوع‌های اخترشناسی پیدا کردند. در این زمینه نظریه‌های مختلفی داده شد. رابرت هوک و ادموند هالی به نظر باقی بودند که نیرویی که سیاره‌ها را به‌طرف خورشید می‌کشد، آنها را در مدار خود نگاه می‌دارد. از این گذشته آنها گمان می‌کردند که این نیرو باید با دور شدن از خورشید و به نسبت مربع فاصله ضعیف شوند. کپلر نیز وجود این نیرو را قبول داشت و تصور می‌کرد که این نیرو به نسبت فاصله ضعیف می‌شود. بنابراین داستان افتادان سیب و توجه نیوتن به گرانش نه تنها واقعی نیست، بلکه شناختن روند تکامل علم را مختل می‌کند. حتی 50 سال قبل ازنیوتن گالیله به شتاب گرانش توجه داشت و آن را بیان کرده بود. اما امتیاز نیوتن در این بود که اثر همهٔ نیروها را تحت قانون کلی توضیح داد و بصورت رازی بیان کرد. علاوه بر آن نیوتن با یک فرض اساسی که قبل از وی به آن توجه نشده بود توانست قانون جهانی گرانش را فرمول بندی کند. وی فرض کرد که جسمی کروی که چگالی آن در هر نقطه به فاصله آن تا مرکز کره بستگی دارد، یک ذرهٔ خارجی را طوری جذب می‌کند که گویی همه جرم آن در مرکز متمرکز شده است. این قضیه توجیه وی را از قوانین حرکت سیارات کامل کرد، زیرا انحراف جزئی خورشید از کرویت واقعی در اینجا قابل صرف نظر کردن است. پس از آنکه نیوتن قانون جهانی گرانش را مطرح کرد، رابرت هوک ادعا کرد که نیوتن کشف قانون گرانش وی را دزدیده و به نام خود ارائه داده است. به همین دلیل مشاجره شدیدی بین نیوتن و هوک در گرفت که موجب رنجش و حتی بیماری نیوتن گردید. قانون اول نیوتن هر گاه به جسمی نیرویی وارد نشود و یا برایند صفر گردد اگر جسم ساکن باشد ساکن می ماند اگر با سرعت ثابت در حال حرکت باشد با همان سرغت به حرکتش ادامه می‌دهد . این قانون تحت عنوان مختلف از جمله، اصل ماند، قانون اینرسی، قانون لختی بیان شده است. طبق قانون اول نیوتن حرکت ویزگی ذاتی اجسم است و در غیاب هرگونه نیروی خارجی جسم هماه حالت حرکتی خود را حفظ می‌کند. این قانون طومار فلسفهٔ طبیعی ارسطو را درهم پیچید. زیرا ارسطو گفته بود: برای اینکه یک جسم با سرعت یکنواخت به حرکت خود ادامه دهد، باید پیوسته نیرویی بر آن وارد شود در غیراین صورت به حالت طبیعی خود برمی‌گردد و ساکن می‌شود . چند مثال جسمی را روی کف دست خود قرار دهید و دست را بی حرکت نگاه دارید. این جسم تا زمانیکه روی کف دست شما قرار دارد، همانجا و به همان حالت خواهد ماند، زیرا برایند تمام نیروهای وارد بر آن صفر است . قانون دوم نیوتن قانون دوم نیوتن در فیزیک بسیار مهم و اساسی است. هر گاه نیرویی بر یک جسم اثر کند این جسم شتابی می‌گیرد که هم جهت نیرو است و اندازه آن با اندازه نیرو نسبت مستقیم و با جرم جسم نسبت عکس دارد . F=ma or a=F/m این قانون که در سال 1679 اولین بار در کتاب Procatinare Unnaturalis Prinicipia Mathematica بوسیله نیوتن منتشر شد به‌عنوان مهم‌ترین کشف در تاریخ علم قلمداد شده است . معمولاً قانون دوم نیوتن را با استفاده از تغییرا اندازه حرکت تعریف می‌کنند. چون اندازه یکی از مفاهیم بنیادی در فیزیک است، لذا آنرا تعریف کرده و یکبار دیگر با استفاده از به تعریف قانون دوم نیوتن خواهیم پرداخت.اندازه حرکت یا تکانه اندازه حرکت بصورت حاصلضرب جرم در سرعت یعنی P=mv تعریف می‌شود. بنابر این با توجه به قانون اول نیوتن هنگامی سرعت تغییر می‌کند که نیرویی بر جسم اعمال شود. لذا در غیاب هرگونه نیروی خارجی اندازه حرکت یک جسم ثابت است. بنابر این قانون دوم نیوتن را می‌توان به صورت زیر تعریف کرد : نیرو = تغییرات اندازه حرکت F = dp/dt در قانون دوم نیوتن سرعت نامتناهی قابل قبول است. چون در قوانین نیوتن خواص فیزیکی ماده مستقل از سرعت آن فرض شده، همچنین زمان نیز یک کمیت مستقل و مطلق است، بنابراین با توجه به سرعت نامتناهی در مدت زمان صفر هر فاصله‌ای قابل پیمودن است. به عبارت دیگر یک شئی در لحظه‌ای خاص می‌تواند در مکانهای مختلفی باشد. هرچند این پدیده هرگز مشاهده نشد، اما فیزیکدانان برای مدتی بیش از دو قرن پذیرای آن بودند . قانون سوم نیوتن برای هر کنشی همواره یک واکنش برابر ناهمسو وجود دارد. به عبارت دیگر هرگاه جسم 1 نیرویی به جسم 2 وارد کند، جسم 2 نیز همان مقدار نیرو را در جهت مخالف نیروی دریافتی به جسم یک وارد می‌کند، بطوریکه: F1=-F2 or F1+F2=0 با توجه به اینکه سرعت نامتناهی طبق قانون دوم قابل قبول بود، قانون سوم همواره و در تمام لحظات برقرار بود. حتی اگر دو جسم در فاصلهٔ دلخواه نسبت به یکدیگر قرار داشته باشند، هر تغییر موضع هر یک از آنها، بلافصله به دیگری منتقل می‌شود. یعنی هم‌زمان دو نقطه از جهان و در واقع تمام جهان را می‌توان تحت تاثیر یک رویداد قرار داد . گرانش پرتابه‌ای که بطور افقی پرتاب می‌شود، مسیری سهمی شکل را به‌طرف زمین می پیماید و سرانجام به سطح زمین سقوط می‌کند. اما چون زمین به شکل کره استّ، سطح آن انحنا دارد. حال اگر پرتابه‌ای باسرعت زیاد از بالای یک قله پرتاب شود، تحت تاثیر گرانش مسری منحنی را طی خواهد کرد. اگر سرعت این پرتابه به اندازهٔ کافی باشد، می‌تواند یک دایرهٔ کامل را حول زمین طی کند و دائم دور زمین بچرخد. نیوتن فرض کرد که نیروی گرانش زمین مانند کره‌ای بزرگ و در حال انبساط در همه جهات پراکنده است. بنابراین مساحت این کره برابر است با: S=4pir^2 وی سپس استدلال کرد که نیروی گرانشی که بر سطح این کره پراکنده شده است، می بایست متناسب با مجذور شعاع آن ضعیف شود. درسا مانند شدت نور و صوت. به این ترتیب برای نیوتن آشکار شد که ماه بایستی تحت اثر این نیروی گرانش کشیده شود. سپس استدلال کرد چنانچه ماه با نیروی معینی بوسیله زمین کشیده می‌شود، زمین نیز بایستی با همان اندازه بوسیله ماه کشیده شود. آنگاه نتیجه گرفت که نیروی گرانشی میان هر دو جسمی که در جهان است، مستقیماً متناسب با حاصلضرب جرمهای آنهاست. این نتیجه را قانون جهانی گرانش می نامند که بصورت زیر بیان می‌شود: F=GmM/r^2 با گذشت زمان مشخص شد که سیارات و ستارگان از این قانون تبعیت می‌کنند. نیوتن هیچگاه قوانین خود را بصورت تحلیلی ننوشت، این کار اولین بار توسط اویلر انجام شد. مکانیک کوانتومی   مکانیک کوانتومی شاخه‌ای بنیادی از فیزیک نظری است که در مقیاس اتمی و زیراتمی به جای مکانیک کلاسیک و الکترومغناطیس کلاسیک به کار می‌رود. مکانیک کوانتومی بنیادی‌تر از مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک است، زیرا در مقیاس‌های اتمی و زیراتمی که این نظریه‌ها با شکست مواجه می‌شوند، می‌تواند با دقت زیادی بسیاری از پدیده‌ها را توصیف کند. مکانیک کوانتومی به همراه نسبیت عام پایه‌های فیزیک جدید را تشکیل می‌دهند.   آشنایی واژهٔ کوانتوم (به معنی «بسته» یا «دانه») در مکانیک کوانتومی از اینجا می‌آید که این نظریه به بعضی از کمیت‌های فیزیکی (مانند انرژی یک اتم در حال سکون) مقدارهای گسسته‌ای نسبت می‌دهد. بسیاری از شاخه‌های دیگر فیزیک و شیمی از مکانیک کوانتومی به عنوان چهارچوب خود استفاده می‌کنند؛ مانند فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد، فیزیک اتمی، فیزیک مولکولی، شیمی محاسباتی، شیمی کوانتومی، فیزیک ذرات بنیادی، و فیزیک هسته‌ای. پایه‌های مکانیک کوانتومی در نیمهٔ اول قرن بیستم به وسیلهٔ ورنر هایزنبرگ، ماکس پلانک، لویی دوبروی، نیلس بور، اروین شرودینگر، ماکس بورن، جان فون نویمان، پاول دیراک، ولفگانگ پاولی و دیگران ساخته شد. بعضی از جنبه‌های بنیادی این نظریه هنوز هم در حال پیشرفت است. توصیف مکانیک کوانتومی از رفتار سامانه‌های فیزیکی اهمیت زیادی دارد، زیرا در مقیاس اتمی نظریه‌های کلاسیک نمی‌توانند توصیف درستی ارائه دهند. مثلاً، اگر قرار بود مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک بر رفتار یک اتم حاکم باشند، الکترون‌ها به سرعت به سمت هسته اتم حرکت می‌کردند و به آن برمی‌خوردند. ولی در دنیای واقعی الکترون‌ها در نواحی خاصی دور اتم‌ها باقی می‌مانند. در ساختار مکانیک کوانتومی، حالت هر سیستم در هر لحظه به وسیلهٔ یک تابع موج مختلط توصیف می‌شود (که در مورد الکترون‌های یک اتم گاهی به آن اُربیتال می‌گویند). با این ابزار ریاضی می‌توان احتمال نتایج مختلف در آزمایش‌ها را پیش‌بینی کرد. مثلاً با آن می‌توان احتمال یافتن الکترون را در ناحیهٔ خاصی در اطراف هسته در یک زمان مشخص محاسبه کرد. بر خلاف مکانیک کلاسیک، نمی‌توان هم‌زمان کمیت‌های مزدوج را، مانند مکان و تکانه، با هر دقتی پیش‌بینی کرد. مثلاً می‌توان گفت که الکترون در ناحیهٔ مشخصی از فضا است، ولی مکان دقیق آن را نمی‌توان معلوم کرد. البته معنی این حرف این نیست که الکترون در تمام این ناحیه پخش شده‌است. الکترون در یک ناحیه از فضا یا هست و یا نیست. این ناتوانی در تعیین مکان الکترون را اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به طور ریاضی بیان می‌کند. پدیدهٔ دیگری که منجر به پیدایش مکانیک کوانتومی شد، امواج الکترومغناطیسی مانند نور بودند. ماکس پلانک در سال ۱۹۰۰ هنگام مطالعه بر روی تابش جسم سیاه کشف کرد که انرژی این امواج را می‌توان به شکل بسته‌های کوچکی در نظر گرفت. آلبرت اینشتین از این فکر بهره برد و نشان داد که امواجی مثل نور را می‌توان با ذره‌ای به نام فوتون که انرژی‌اش به بسامدش بستگی دارد توصیف کرد. این نظریه‌ها به دیدگاهی به نام دوگانگی موج-ذره بین ذرات زیراتمی و امواج الکترومغناطیسی منجر شد که در آن ذرات نه موج و نه ذره بودند، بلکه ویژگی‌های هر دو را از خود بروز می‌دادند. مکانیک کوانتومی علاوه بر این که دنیای ذرات بسیار ریز را توصیف می‌کند، برای توضیح برخی از پدیده‌های بزرگ‌مقیاس (ماکروسکوپیک) هم کاربرد دارد، مانند ابررسانایی و ابرشارگی. مکانیک نیوتنی آخرین فردی که اندیشه‌هایش بر نیوتن و فرمول بندی مکانیک کلاسیک تاثیر عمیق داشت، دکارت بود.[نیازمند منبع] با این وجود نظرات تمام کارهای دکارت در زمینه فیزیک حالت توصیفی داشت.[نیازمند منبع] اما همین مسائل توصیفی نیز به شدت با فیزیک ارسطویی در تضاد بود.[نیازمند منبع] به همین دلیل نخست مکانیک گالیله‌ای بیان کرده و آنگاه فیزیک دکارتی آورده شده است تا با مقایسهٔ آنها با کارهای نیوتن، ارزش و اهمیت کار نیوتن بهتر مشخص شود.[نیازمند منبع] مکانیک گالیله‌ای پس از کپرنیک و کپلر که در نجوم تحولات را آغاز کردند، گالیله مسئولیت انتقال تاریخی از نجوم به فیزیک را به عهده گرفت.[نیازمند منبع] گالیله از جاذبه مطرح شده در قانون سوم کپلر جاذبه و شتاب را استنتاج کرد که از یک سو به حرکت غیر دایروی و سرعت نایکنواخت اجرام سماوی باز می گشت و از سوی دیگر به چند و چون سقوط اجسام در زمین ارتباط داشت. یک طرف نجوم و طرف دیگر قوانین فیزیک. تعریف " شتاب یعنی تغییر سرعت در مقدار و یا جهت " شیرازه نظریه گالیله بود که به نظر متاخرین در این باب متفاوت بود. نظریه ارسطو می‌گفت که حرکت طبیعی اجسام سماوی دایره است و حرکت اجسام زمینی خط مستقیم و اگر جسم زمینی را به حال خود بگذاریم کم کم خواهد ایستاد. گالیله اما می‌گفت که هر جسمی فارغ از سماوی یا زمینی اگر نیروی خارجی بر آن اعمال نشود در حرکت مستقیم خود با سرعت ثابت ادامه خواهد داد و نیروی اعمالی می‌تواند در راستا و یا در سرعت آن جسم تغییر حاصل کند که در هر دو صورت شتاب نامیده می‌شود.[نیازمند منبع] همچنین او قانون شتاب را کشف کرد و آن مثال معروف سقوط پر و گلوله در خلاء در اثبات همین موضوع است.[نیازمند منبع] او در این مورد دست به یک تصور علمی زد و فرض کرد که اگر بتوان ستونی بدون هوا ایجاد کرد این دو جسم در یک زمان و با یک سرعت به زمین خواهند رسید. این امر محقق نشد مگر زمانی که در تاریخ ۱۶۵۴ ماشین تخلیه هوا اختراع شد و صحت نظر گالیله تائید شد. در همان زمان این امکان نیز به وجود آمد تا شتاب جاذبه زمین اندازه گیری شود. او قوانین حرکت پرتابی را که اکنون به عنوان یک مسئله کلاسیک در دبیرستان‌ها تدریس می‌شود را نیز کشف کرد.[نیازمند منبع] دکارت و مفهوم حرکت در باب فیزک دکارت و مفهوم حرکت از دیدگاه او کمتر سخن گفته اند. گویی فیزیک دکارت با آنهمه اهمیت و تاثیرش بر آراء اندیشمندان بزرگی همچون ایزاک نیوتن در مقابل دیگر افکار او همچون تصورات فطری و دوگانه انگاری ذهن - کمتر مورد توجه بوده است.[نیازمند منبع] فیزیک و شالوده‌های آن نزد دکارت نقشی محوری داشتند. هر چند امروزه احتمالاً او را بیشتر با مابعدالطبیعه ذهن و بدن یا برنامه و روش معرفت‌شناسی اش می‌شناسند. در قرن هفدهم میلادی لااقل به یک اندازه، فیزیک مکانیکی و مکانیک جهان هندسی در حرکت که نقش بسیاری در مقبولیت او نزد اندیشمندان معاصرش داشت، شناخته شده بود.[نیازمند منبع] پیش زمینه‌های تاریخ دکارت در جریان مخالفت با فلسفه مدرسی به هیچ وجه تنها نبود.[نیازمند منبع] آنزمان که دکارت در مدرسه فیزیک می‌آموخت حملات متعددی اندیشه‌های مختلف فلسفه طبیعی ارسطو را هدف قرار می‌داد . اما مهم‌ترین امر در فهم فیزیک دکارت مسئله احیاء اتمیسم سنتی بود.[نیازمند منبع] در برابر دیدگاه ارسطویی، اتمیستهای سنتی از جمله دموکریتوس, اپیکور، و لوکرسیوس سعی می‌کردند تا رفتار ویژه اجسام را نه بر حسب صورتهای جوهری، بلکه بر حسب اندازه، شکل و حرکت اجسام کوچکتری بنام اتم تبیین نمایند. اتمهایی که در فضای خالی به حرکت واداشته شده اند . در قرن شانزدهم در باب اندیشه اتمیستی به طور گسترده‌ای بحث می‌شد. بطوریکه در اوایل قرن هفدهم می‌توان تعداد قابل توجهی از طرفداران آن از جمله نیکولاس هیل، سباستین باسو, فرانسیس بیکن، و گالیلو گالیله را نام برد . پس از تمام اینها، فیزیک دکارت نقطه پایانی بر این مباحث گذاشت که کاملا با جهان اتمیستها بیگانه بود.[نیازمند منبع] دکارت اعتقاد به وجود اتمهای جدا از هم و فضاهای خالی را که مشخصه فیزیک اتمیستی بود کنار گذاشت.[نیازمند منبع] جسم و امتداد فلسفه طبیعی دکارت با مفهوم جسم آغاز می‌شود.[نیازمند منبع] البته امتداد، ذاتی جسم یا جوهر جسمانی است. یا آنگونه که در " اصول " اصطلاح فنی آنرا بکار می‌گیرد، امتداد صفت اصلی جوهر جسمانی است . از نگاه دکارت، همچون دیگر بزرگان، علم ما به جواهر نه بصورت مستقیم بلکه از طریق عوارض، صفات و کیفیات، و . . . آنها ست . به همین دلیل در " اصول " می‌نویسد: " گرچه هر صفتی برای اینکه شناختی از جوهر به ما بدهد به تنهایی کافی است، اما همین یک صفت در جوهر هست که طبیعت و ذات جوهر را تشکیل می‌دهد و همه صفات دیگر تابع آن است . مقصود من امتداد در طول و عرض و عمق است که تشکیل دهنده طبیعت جوهر جسمانی است یا اندیشه که تشکیل دهنده طبیعت جوهر اندیشنده است . زیرا همه صفات دیگری که به جسم نسبت دارد منوط به امتداد و تابعی از آن است . و نیز . . . " این ویژگی خاص، امتداد برای جسم و اندیشه برای نفس است . همه دیگر تصورات و مفاهیم به این صفت خاص باز می‌گردند .تا آنجا که بواسطه صور امتداد است که ما اندازه، شکل و حرکت و دیگر صفات جسم را درک می‌کنیم . و همینطور به واسطه مفهوم اندیشه یا فکر است که قادر به درک اندیشه‌های خاص خود هستیم . تصور امتداد بسیار نزدیک به تصور جوهر جسمانی است، بطوریکه دکارت اذعان می‌دارد که ما قادر به درک مفهوم این جوهر فارغ از صفت اصلی آن نیستیم . دکارت در" اصول " اینگونه می‌نویسد[نیازمند منبع]: " تصور جوهر جسمانی بصورتی متمایز از کمیت خویش، تصوری مبهم از یک چیز غیر جسمانی است . گرچه بعضی این موضوع را به نحو دیگری بیان می‌کنند، اما من در هر حال فکر می کنم که نحوه تلقی آنها غیر از آن چیزی باشد که هم اکنون گفتم . زیرا وقتی جوهر را از امتداد و کمیت انتزاع می‌کنند، یا مقصودشان از جوهر لفظی است که دلالت بر چیزی ندارد یا تقریباً تصور مبهمی از جوهری غیرجسمانی در ذهن خود دارند که آن را بغلط به جسم نسبت می‌دهند و تصور حقیقی خود را از آن جوهر جسمانی به امتداد معطوف می‌کنند که در عین حال از نظر آنان عرض نامیده می‌شود . بنابراین می‌توان بسهولت دریافت که الفاظ آنها با افکارشان مطابقت ندارد." دکارت به حرکات، حالات و اشکال که اجسام می‌توانند دارای آنها باشند، قائل می‌گردد[نیازمند منبع]. بدین ترتیب، رنگها، مزه‌ها، گرما و سرما در واقع در اجسام وجود ندارند بلکه آنها تنها در ذهنی که آنها را ادراک می‌کند موجود اند . البته مهم است که بدانیم آن هنگام که دکارت ذات یا جوهر جسم را امتداد انگاشت، قائل به جوهر به آن دقتی که مدرسیان معاصرش قائل بودند، نبود . خلاصه اینکه تمایز میان یک جوهر و عوارض آن در مابعدالطبیعه مدرسی یک اصل است[نیازمند منبع]. ( مثلاً، انسان ذاتاً یک حیوان ناطق است که با از دست دادن هرکدام از صفات حیوان یا ناطق دیگر انسان نیست )؛ اما عوارض غیر ذاتی - نسبت کاملاً متفاوتی با جوهر دارند، بطوریکه با از بین رفتن آنها تغییری در طبیعت جوهر رخ نمی‌دهد . حال، بعضی از آن عوارض مجموعه‌ای از آن چیزهایی هستند که تنها در انسان یافت می‌شود . نزد دکارت تمام عوارض یک جوهر جسمانی باید بوسیله ذاتشان که همان امتداد است فهمیده شوند . هیچ چیز در جسم وجود ندارد که توسط ویژگی ذاتی امتداد قابل درک نباشد . بدین ترتیب اجسام دکارتی، اجسامی هندسی هستند که در خارج از ذهنی که آنها را ادراک می‌کند وجود دارند .[نیازمند منبع] حرکت حرکت در فیزیک دکارت امری کاملاً تعیین کننده است[نیازمند منبع]. همه آنچه درجسم وجود دارد امتداد است، و تنها طریق برای اینکه جسمی از جسم دگر قابل تفکیک جلوه کند، حرکت است . بدین ترتیب، آنچه باعث تعین اندازه و شکل اجسام منفرد می‌گردد حرکت است و بدینسان حرکت، محوری‌ترین اصل تبیینی در فیزیک دکارت است . باید توجه داشت که نظریه هندسی جسم به عنوان امتداد، ذاتاً جهانی ایستا را بر ما عرضه می‌دارد[نیازمند منبع]. اما واضح است که حرکت یک واقعیت است، و ماهیت آن را باید بررسی کرد . با این همه، ما باید فقط حرکت مکانی را بررسی کنیم . زیرا دکارت تصریح می‌کند که هیچ نوع دیگری از حرکت برای او قابل تصور نیست. در عرف عام، حرکت " عملی است که با آن جسمی از مکانی به مکانی دیگر عبور می‌کند " و در مورد یک جسم مفروض می‌توانیم بگوییم که این جسم، بر حسب نقاط مرجعی که اختیار می‌کنیم، در عین حال هم متحرک است و هم غیر متحرک . کسی که کشتی متحرکی سوار است نسبت به ساحلی که آن را ترک گفته است متحرک است، ولی در عین حال نسبت به اجزاء کشتی در حالت سکون است ."[نیازمند منبع] حرکت به معنای اخص عبارت است از " انتقال یک جزء ماده یا یک جسم از مجاورت اجسامی که در تماس مستقیم با آن اند[نیازمند منبع]. و ما آنها را در حال سکون تلقی می‌کنیم، به مجاورت اجسام دیگر "[نیازمند منبع]. در این تعریف تعبیرات " جزء ماده " و " جسم " را باید به معنای چیزی گرفت که در معرض حرکت انتقالی واقع می‌شود، ولو اینکه مرکب از اجزاء کثیری باشد که دارای حرکات خاص خویش اند و کلمه " حرکت انتقالی " را باید مبین این معنی دانست که حرکت در جسم مادی است و نه در فاعلی که آن را حرکت می‌دهد . حرکت و سکون صرفاً حالات مختلف یک جسم اند . به علاوه تعریف حرکت به عنوان حرکت انتقالی جسمی از مجاورت اجسام دیگر متضمن این معنی است که شیء متحرک فقط یک حرکت می‌تواند داشته باشد؛ در حالی که اگر از کلمه " مکان " استفاده می‌شد، می‌توانستیم به یک جسم واحد حرکات متعددی نسبت دهیم، زیرا مکان را می‌توان نسبت به نقاط مرجع متفاوتی لحاظ کرد[نیازمند منبع]. بالاخره در تعریف، کلمات " و ما آنها را در حالت سکون تلقی می‌کنیم " معنای کلمات " اجسامی که در تماس مستقیم با آن اند " را محدود می‌کند.[نیازمند منبع] دکارت جهت زدودن ابهام از چهره حرکت مدرسی دست به تعریف دقیق خود از حرکت می‌زند[نیازمند منبع]. او با توجه به وضوح مفهوم عرفی حرکت، آنرا هندسی لحاظ می‌کند تا از گرفتار شدن در کلاف تعاریف گمراه کننده مدرسی بپرهیزد . بعدها دکارت در " اصول " با کوشش در نظام مند نمودن اندیشه اش سعی می‌کند به مفهوم حرکت، با توجه به تعریفی که نزد عوام بکار می‌رود روشنی ببخشد[نیازمند منبع]: " اما حرکت ( یعنی حرکت مکانی، زیرا من حرکت دیگری نمی‌توانم تصور کنم و گمان نمی کنم بتوان حرکت دیگری در طبیعت تصور کرد ) به معنی معمولی کلمه چیزی نیست جز عملی که جسم با آن از مکان به مکان دیگر می‌رود . " دکارت تعریف دیگری از حرکت را جهت روشنایی بخشیدن به مفهوم مکان پیشنهاد می‌کند . در " اصول " اصل 25 می‌نویسد : " اما اگر عادت عمومی را رها کنیم و به حقیقت ماده توجه کنیم اجازه دهید ببینیم بر اساس حقیقت شیء از حرکت چه می‌توان فهمید . برای اینکه طبیعت مشخص حرکت را تعیین کنیم، می‌توان گفت حرکت عبارت است از[نیازمند منبع]: انتقال جزئی از ماده یا از یک جسم از کنار اجسامی که بدون فاصله با آن اتصال دارند و ما آنها را در سکون تلقی می کنیم به کنار اجسام دیگر . مقصود من از " یک جسم " یا " جزئی از ماده " تمام آن چیزی است که یکجا و بر روی هم تغییر مکان می‌دهد؛ گر چه ممکن است این جسم خود مرکب از اجزاء بسیاری باشد که فی نفسه حرکات دیگری داشته باشند . من این عمل را انتقال مینامم نه نیرو یا فعلی که انتقال می‌دهد، تا نشان دهم که حرکت همیشه در شیء متحرک است نه در محرک . زیرا به نظر من این دو دقیقاً از هم تفکیک نشده اند . علاوه بر این، من چنین درک می کنم که حرکت حالتی از شیء متحرک است و نه یک جوهر؛ درست همانطور که شکل حالتی از شیء متشکل و از اصل سکون حالتی از شیء ساکن است . "[نیازمند منبع] مدت و زمان تصور زمان با تصور حرکت ارتباط دارد . ولی ما باید تمایزی میان زمان و مدت قائل شویم . مدت حالتی از شیء به لحاظ دوام وجود آن اعتبار می‌شود . ولی زمان که به عنوان مقدار حرکت وصف می‌شود از مدت به معنای عام متمایز است . " ولی برای اینکه مدت همه اشیاء را تحت ضابطه و ملاک واحدی ادراک کنیم، معمولاً مدت آنها را با مدت بزرگ‌ترین و منظم‌ترین حرکات، یعنی حرکاتی که علت پیدایش سالها و روزهاست، مقایسه می کنیم، و از اینها به زمان تعبیر می کنیم . بنابراین زمان چیزی را به مفهوم مدت، به معنای عام، اضافه نمی‌کند، بلکه به نحوه‌ای از فکر یا اعتبار ذهن است " . بنابر این دکارت می‌تواند بگوید که زمان فقط نحوه‌ای از فکر یا اعتبار ذهن است و یا، چنانکه در " اصول " می‌آید , " فقط نحوه‌ای از اعتبار این مدت است . " اشیاء مدت یا دوام دارند، ولی می‌توانیم به وسیله مقایسه‌ای این مدت‌ها را در ذهن اعتبار کنیم و در آن صورت ما تصور زمان را داریم، که مقدار مشترک مدتهای مختلف است .[نیازمند منبع] پس در عالم مادی جوهر جسمانی را داریم، که آن را امتداد حرکت می دانیم، اما چنانکه قبلاً ملاحظه شد، اگر نظریه هندسی جوهر جسمانی را فی نفسه اعتبار کنیم، به تصور یک عالم ایستا میرسیم .[نیازمند منبع] زیرا تصور امتداد فی نفسه مستلزم تصور حرکت نیست . بنابراین، حرکت بالضروره به عنوان امری زائد بر جوهر جسم مینماید . و در واقع حرکت در نظر دکارت حالتی از جسم است . بنابراین، باید درباره منشا حرکت تحقیق کرد . و در این مرحله، دکارت تصور خداوند و فاعلیت الهی را به میان می‌کشد . زیرا خداوند اولین علت حرکت در عالم است .[نیازمند منبع] به علاوه، او مقدار متساوی و ثابتی از حرکت را در عالم حفظ می‌کند، به نحوی که هر چند نقل و انتقالی در حرکت واقع می‌شود، مقدار کلی آن ثابت باقی می ماند . " به نظر من واضح است که کسی غیر از خداوند نیست که با قدرت کامله خویش ماده را با حرکت و سکون اجزای آن خلق کرده باشد، و با مشیت بالغه خویش هم اکنون در عالم همان قدر حرکت و سکونی را که به هنگام خلق آن ایجاد کرده بود، حفظ کند[نیازمند منبع]. زیرا هر چند حرکت فقط حالتی از احوال ماده متحرک است، با وجود این ماده مقدار خاصی از حرکت را که هرگز قابل زیادت و نقصان نیست حفظ می‌کند، ولو اینکه در برخی از اجزاء آن گاهی حرکت بیشتر و گاهی حرکت کمتری وجود دارد . . . " . می‌توان گفت که خداوند عالم را با مقدار معینی از نیرو آفریده است، و کل مقدار نیرو در عالم، با آنکه مستمراً از جسمی به جسم دیگر منتقل می‌شود، ثابت می ماند . در نهایت نباید از نظردور داشت که دکارت در صدد است که بقای مقدار حرکت را از مقدمات مابعدالطبیعی، یعنی، از ملاحظه کمالات الهی، استنتاج کند .[نیازمند منبع] آیزاک نیوتن نیوتن در سال ۱۶۸۷ میلادی "اصول ریاضین فلسفهٔ طبیعی" را به نگارش درآورد. در این کتاب او مفهوم گرانش عمومی را مطرح ساخت و با تشریح قوانین حرکت اجسام، علم مکانیک کلاسیک را پایه گذاشت. نیوتن همچنین در افتخار تکمیل حساب دیفرانسیل با ویلهلم گوتفرید لایبنیتز ریاضیدان آلمانی شریک است.[نیازمند منبع] نام نیوتن با انقلاب علمی در اروپا و ارتقاء تئوری خورشید- مرکزی (heliocentrism) پیوند خورده ‎ است.[نیازمند منبع] او نخستین کسی است که قواعد طبیعی حاکم بر گردشهای زمینی و آسمانی را کشف کرد. وی همچنین توانست برای اثبات قوانین حرکت سیارات کپلر برهان‌های ریاضی بیابد.[نیازمند منبع] در جهت بسط قوانین نامبرده، او این جستار را مطرح کرد که مدار اجرام آسمانی ( مانند ستارگان دنباله دار) لزوما بیضوی نیست بلکه می‌تواند هذلولی یا شلجمی نیز باشد. افزون بر اینها، نیوتن پس از آزمایش‌های دقیق دریافت که نور سفید ترکیبی است از تمام رنگ‌های موجود در رنگین‌کمان. در آن دوران دروس دانشکده عموماً بر پایهٔ آموزه‌های ارسطو تنظیم می‌شد ولی نیوتن ترجیح می‌داد که با اندیشه‌های مترقی‌تر فیلسوفان نوگرایی چون دکارت، گالیله، کپرنیک و کپلر آشنا شود. در ۱۶۶۵ میلادی او موفق به کشف قضیهٔ دو جمله‌ای در جبر شد. یافته‌ای که بعدها به ابداع حساب دیفرانسیل انجامید.[نیازمند منبع] در سال ۱۶۸۴ میلادی نیوتن که مطالعات خود را دربارهٔ گرانش و چگونگی حرکت سیارات کامل کرده بود، رساله‌ای در این مورد نوشت که بسیار مورد توجه ادموند هالی منجم معروف انگلیسی قرار گرفت. با تشویق و پیگیری او سرانجام نیوتن کتابش را تکمیل و با سرمایه هالی منتشر کرد.[نیازمند منبع] کتاب (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) اصول ریاضی فلسفهٔ طبیعی بر جهان علم بویژه فیزیک تأثیری عظیم گذاشت و بعضی آن را بزرگ‌ترین کتاب علمی تاریخ دانسته‌اند.[نیازمند منبع] کپلر نتوانسته بود توضیح دهد که چرا مدار سیاره‌ها بیضی است و چه نیرویی آنها را به حرکت در می‌آورد. همچنین مشخص نبود که به چه علت سرعت مداری سیارات وقتی به خورشید نزدیکتر می‌شوند، افزایش می‌یابد.نیوتن در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی به تمامی این پرسش‌ها پاسخ گفت. او ثابت کرد که نیروی کشش میان اجسام آسمانی، طبق قانون " عکس مربع" عمل می‌کند یعنی مقدار نیروی گرانش میان خورشید و یک سیاره برابر است با عکس مجذور فاصله میان آن دو. او با تحلیل ریاضی نشان داد که قانون عکس مربع به ناگزیر مسیر حرکت سیاره‌ها را بیضی می‌سازد. آنگاه او گام بلند دیگری برداشت و قانون گرانش عمومی را وضع کرد که به موجب آن هر جسمی در عالم به هر جسم دیگری نیروی کششی وارد می‌کند و مقدار این نیرو با رابطهٔ نامبرده محاسبه‌پذیر است. در بخش دیگری از کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی، نیوتن چگونگی جنبش اجسام را در قالب سه قانون توصیف کرده است. ارسطو بر این باور بود که اجسام در حالت طبیعی ساکن هستند و برای اینکه یک جسم با سرعت یکنواخت به حرکت خود ادامه دهد، باید پیوسته نیرویی بر آن وارد شود در غیراین صورت به حالت «طبیعی» خود برمی‌گردد و ساکن می‌شود. اما نیوتن با بهره‌گیری از پژوهشهای گالیله به این پندار درست رسید که اگر جسمی با سرعت یکنواخت به حرکت درآید و نیرویی بیرونی به آن وارد نشود تا ابد با شتاب صفر به حرکت خود ادامه خواهد داد. این ویژگی را نیوتن در نخستین قانون حرکت خود چنین بیان می‌کند. قانون یکم هر جسم که در حال سکون یا حرکت یکنواخت در راستای خط مستقیم باشد، به همان حالت می‌ماند مگر آنکه در اثر نیروهای بیرونی ناچار به تغییر آن حالت شود. دومین قانون به این پرسش پاسخ می‌دهد که اگر بر یک جسم نیروی خارجی وارد شود، حرکت آن چگونه خواهد بود. قانون دوم آهنگ تغییر اندازهٔ حرکت یک جسم، متناسب با نیروی برآیندِ وارد بر آن جسم است و در جهت نیرو قرار دارد. فرمولی که از این قانون برمی‌آید به معادله بنیادین مکانیک کلاسیک معروف است که مطابق آن، شتاب یک جسم برابر است با نیروهای خالص وارده تقسیم بر جرم جسم.این قانون توسط نیوتن به شکل برابری آهنگ تغییر تکانه با نیرو بیان شد: سومین قانون می‌گوید که هرگاه جسمی به جسم دیگری نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی به همان بزرگی ولی در سوی مخالف بر جسم اول وارد می‌کند و برآیند کنش هم‌زمان این دو نیرو باعث حرکت شتابدار می‌شود. خدمات نیوتن مجموعهٔ قوانین سه‌گانهٔ حرکت و قانون گرانش عمومی، اساس و شالودهٔ فناوری مدرن هستند و با وجود پیدایش فرضیه‌های تازه‌تر از اهمیت آن کاسته نشده است. در کنار فعالیت‌های علمی معمول، نیوتن از مسؤولیت‌های سیاسی نیز رویگردان نبود. او در سال های ۱۶۸۹، ۱۷۰۱ و ۱۷۰۲ م. به نمایندگی مجلس برگزیده شد. اگر چه تنها جمله‌ای که در طول این سه سال در صحن مجلس بر زبان آورد، تقاضای بستن پنجره‌ها بود! از سال ۱۷۰۳ میلادی تا آخر عمر نیوتن رئیس انجمن سلطنتی بریتانیا و همچنین یکی از اعضای فرهنگستان علوم فرانسه بود. پیش زمینه تاریخی قانون جهانی گرانش نیوتن بعد از ارائهٔ قوانین کپلر و کشفیات پر اهمیت گالیله، ریاضیدانان و فیزیکدانان علاقه زیادی به موضوع‌های اخترشناسی پیدا کردند. در این زمینه نظریه‌های مختلفی داده شد. رابرت هوک و ادموند هالی به نظر باقی بودند که نیرویی که سیاره‌ها را به‌طرف خورشید می‌کشد، آنها را در مدار خود نگاه می‌دارد. از این گذشته آنها گمان می‌کردند که این نیرو باید با دور شدن از خورشید و به نسبت مربع فاصله ضعیف شوند. کپلر نیز وجود این نیرو را قبول داشت و تصور می‌کرد که این نیرو به نسبت فاصله ضعیف می‌شود. بنابراین داستان افتادان سیب و توجه نیوتن به گرانش نه تنها واقعی نیست، بلکه شناختن روند تکامل علم را مختل می‌کند. حتی ۵۰ سال قبل ازنیوتن گالیله به شتاب گرانش توجه داشت و آن را بیان کرده بود. اما امتیاز نیوتن در این بود که اثر همهٔ نیروها را تحت قانون کلی توضیح داد و بصورت رازی بیان کرد. علاوه بر آن نیوتن با یک فرض اساسی که قبل از وی به آن توجه نشده بود توانست قانون جهانی گرانش را فرمول بندی کند. وی فرض کرد که جسمی کروی که چگالی آن در هر نقطه به فاصله آن تا مرکز کره بستگی دارد، یک ذرهٔ خارجی را طوری جذب می‌کند که گویی همه جرم آن در مرکز متمرکز شده است. این قضیه توجیه وی را از قوانین حرکت سیارات کامل کرد، زیرا انحراف جزئی خورشید از کرویت واقعی در اینجا قابل صرف نظر کردن است. پس از آنکه نیوتن قانون جهانی گرانش را مطرح کرد، رابرت هوک ادعا کرد که نیوتن کشف قانون گرانش وی را دزدیده و به نام خود ارائه داده است. به همین دلیل مشاجره شدیدی بین نیوتن و هوک در گرفت که موجب رنجش و حتی بیماری نیوتن گردید. قانون اول نیوتن هر گاه به جسمی نیرویی وارد نشود و یا برایند صفر گردد اگر جسم ساکن باشد ساکن می ماند اگر با سرعت ثابت در حال حرکت باشد با همان سرغت به حرکتش ادامه می‌دهد . این قانون تحت عنوان مختلف از جمله، اصل ماند، قانون اینرسی، قانون لختی بیان شده است. طبق قانون اول نیوتن حرکت ویزگی ذاتی اجسم است و در غیاب هرگونه نیروی خارجی جسم همان حالت حرکتی خود را حفظ می‌کند. این قانون طومار فلسفهٔ طبیعی ارسطو را درهم پیچید. زیرا ارسطو گفته بود: برای اینکه یک جسم با سرعت یکنواخت به حرکت خود ادامه دهد، باید پیوسته نیرویی بر آن وارد شود در غیراین صورت به حالت طبیعی خود برمی‌گردد و ساکن می‌شود . چند مثال جسمی را روی کف دست خود قرار دهید و دست را بی حرکت نگاه دارید. این جسم تا زمانیکه روی کف دست شما قرار دارد، همانجا و به همان حالت خواهد ماند، زیرا برایند تمام نیروهای وارد بر آن صفر است . قانون دوم نیوتن قانون دوم نیوتن در فیزیک بسیار مهم و اساسی است. هر گاه نیرویی بر یک جسم اثر کند این جسم شتابی می‌گیرد که هم جهت نیرو است و اندازه آن با اندازه نیرو نسبت مستقیم و با جرم جسم نسبت عکس دارد . F=ma or a=F/m این قانون که در سال 1679 اولین بار در کتاب Procatinare Unnaturalis Prinicipia Mathematica بوسیله نیوتن منتشر شد به‌عنوان مهم‌ترین کشف در تاریخ علم قلمداد شده است . معمولاً قانون دوم نیوتن را با استفاده از تغییرا اندازه حرکت تعریف می‌کنند. چون اندازه یکی از مفاهیم بنیادی در فیزیک است، لذا آنرا تعریف کرده و یکبار دیگر با استفاده از به تعریف قانون دوم نیوتن خواهیم پرداخت. اندازه حرکت یا تکانه اندازه حرکت بصورت حاصلضرب جرم در سرعت یعنی P=mv تعریف می‌شود. بنابر این با توجه به قانون اول نیوتن هنگامی سرعت تغییر می‌کند که نیرویی بر جسم اعمال شود. لذا در غیاب هرگونه نیروی خارجی اندازه حرکت یک جسم ثابت است. بنابر این قانون دوم نیوتن را می‌توان به صورت زیر تعریف کرد : نیرو = تغییرات اندازه حرکت F = dp/dt در قانون دوم نیوتن سرعت نامتناهی قابل قبول است. چون در قوانین نیوتن خواص فیزیکی ماده مستقل از سرعت آن فرض شده، همچنین زمان نیز یک کمیت مستقل و مطلق است، بنابراین با توجه به سرعت نامتناهی در مدت زمان صفر هر فاصله‌ای قابل پیمودن است. به عبارت دیگر یک شئی در لحظه‌ای خاص می‌تواند در مکانهای مختلفی باشد. هرچند این پدیده هرگز مشاهده نشد، اما فیزیکدانان برای مدتی بیش از دو قرن پذیرای آن بودند . قانون سوم نیوتن برای هر کنشی همواره یک واکنش برابر ناهمسو وجود دارد. به عبارت دیگر هرگاه جسم 1 نیرویی به جسم 2 وارد کند، جسم 2 نیز همان مقدار نیرو را در جهت مخالف نیروی دریافتی به جسم یک وارد می‌کند، بطوریکه: F1=-F2 or F1+F2=0 با توجه به اینکه سرعت نامتناهی طبق قانون دوم قابل قبول بود، قانون سوم همواره و در تمام لحظات برقرار بود. حتی اگر دو جسم در فاصلهٔ دلخواه نسبت به یکدیگر قرار داشته باشند، هر تغییر موضع هر یک از آنها، بلافصله به دیگری منتقل می‌شود. یعنی هم‌زمان دو نقطه از جهان و در واقع تمام جهان را می‌توان تحت تاثیر یک رویداد قرار داد . گرانش پرتابه‌ای که بطور افقی پرتاب می‌شود، مسیری سهمی شکل را به‌طرف زمین می پیماید و سرانجام به سطح زمین سقوط می‌کند. اما چون زمین به شکل کره استّ، سطح آن انحنا دارد. حال اگر پرتابه‌ای باسرعت زیاد از بالای یک قله پرتاب شود، تحت تاثیر گرانش مسری منحنی را طی خواهد کرد. اگر سرعت این پرتابه به اندازهٔ کافی باشد، می‌تواند یک دایرهٔ کامل را حول زمین طی کند و دائم دور زمین بچرخد. نیوتن فرض کرد که نیروی گرانش زمین مانند کره‌ای بزرگ و در حال انبساط در همه جهات پراکنده است. بنابراین مساحت این کره برابر است با: S=4pir^2 وی سپس استدلال کرد که نیروی گرانشی که بر سطح این کره پراکنده شده است، می بایست متناسب با مجذور شعاع آن ضعیف شود. درسا مانند شدت نور و صوت. به این ترتیب برای نیوتن آشکار شد که ماه بایستی تحت اثر این نیروی گرانش کشیده شود. سپس استدلال کرد چنانچه ماه با نیروی معینی بوسیله زمین کشیده می‌شود، زمین نیز بایستی با همان اندازه بوسیله ماه کشیده شود. آنگاه نتیجه گرفت که نیروی گرانشی میان هر دو جسمی که در جهان است، مستقیماً متناسب با حاصلضرب جرمهای آنهاست. این نتیجه را قانون جهانی گرانش می نامند که بصورت زیر بیان می‌شود: F=GmM/r^2 با گذشت زمان مشخص شد که سیارات و ستارگان از این قانون تبعیت می‌کنند. نیوتن هیچگاه قوانین خود را بصورت تحلیلی ننوشت، این کار اولین بار توسط اویلر انجام شد. دستگاه مقایسه‌ای مطلق اتر با توجه و کمی دقت به قوانین نیوتن مشاهده می‌شود که هنگام مطرح شدن این قوانین یک نکته مهم نادیده گرفته شده است، و آن این است که این قوانین نسبت به کدام دستگاه مقایسه‌ای مطرح شده اند. زیرا در تمام تجربیات مکانیکی از هر نوع که باشند باید وضع نقاط مادی را در لحظهٔ معین نسبت به مکانی خاص در نظر گرفته شود. نیوتن نظر داده بود که کالبد فضا، در حالت سکون است. یعنی می‌توان از حرکت مطلق سخن گفت. اما در آن زمان اعتقاد عمومی بر این بود که کالبد فضا از اتر (عنصر پنجم ارسطویی) انباشته است. یعنی چنین تصور می‌شد که اتر در فضا مستقر و ساکن است و به هیچ روی حرکت نمی‌کند و همهٔ اجسام در اتر غوطه ورند.[نیازمند منبع] همچنین دانشمندان کلاسیک همواره تاثیر از فاصله دور را امری می پنداشتند که تصور آن دشوار بود، و نیروی گرانش که می‌توانست از فواصل دور اثر می‌کند، نیوتن را به تعجب واداشته بود.[نیازمند منبع] نیوتن به منظور توضیح این اثر، عقیده ارسطو را در باره اینکه افلاک از اتر پر شده اند را پذیرفت و فکر می‌کرد که ممکن است گرانش بطریقی توسط اتر منتقل شود. لذا اتر ضمن آنکه دستگاه مقایسه‌ای مطلق بود، وسیلهٔ انتقال گرانش نیز به حساب می‌آمد.[نیازمند منبع] فضا و زمان نیوتن نیوتن در کتاب اصول فلسفهٔ طبیعی نوشت: زمان مطلق، حقیقی و ریاضی، خود بخود و به علت ماهیت ویژه خود، بطور یکنواخت و بدون ارتباط با هیچ چیز خارجی جریان دارد. بنابراین از دیدگاه نیوتن زمان یک مقیاس جهانی بود که مستقل از همه اجسام و پدیده‌های فیزیکی وجود داشت. زمان به دلیل ماهیت خود جریان داشت و این جریان وابسته به هیچ چیز دیگری نبود. همچنین در مورد فضا چنین می‌گوید فضا در ذات خود مطلق و بدون احتیاج به یک چیز خارجی همه جا یکسان و ساکن است. اینگونه نگرش به مطلق در قوانین نیوتن راهگشای بسیاری از ابهامات مکانیک نیوتنی بود. زمان مطلق، فضا مطلق و حرکت مطلق مواردی بودند که مکانیک نیوتنی بر اساس آنها شکل گرفته بود. مشکلات قانون گرانش مهم‌ترین مشکل قوانین نیوتن در قانون جهانی گرانش وی بود و خود نیوتن نیز متوجه آن شده بود. نیوتن دریافت که بر اثر قانون گرانش او، ستارگان باید یکدیگر را جذب کنند و بنابراین اصلاً به نظر نمی‌رسد که ساکن باشند. نیوتن در سال ۱۶۹۲ طی نامه‌ای به ریچارد بنتلی نوشت "که اگر تعداد ستارگان جهان بینهایت نباشد، و این ستارگان در ناحیه‌ای از فضا پراکنده باشند، همگی به یکدیگر برخورد خواهند کرد. اما اکر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بیکران به طور کمابش یکسان پراکنده باشند، نقطه مرکزی در کار نخواهد بود تا همه بسوی آن کشیده شوند و بنابراین جهان در هم نخواهد ریخت." این برداشت نیز با یک اشکال اساسی مواجه شد. به‌نظر سیلیجر طبق نظریه نیوتن تعداد خطوط نیرو که از بینهایت آمده و به یک جسم می‌رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اگر جهان نامتناهی باشد و همهٔ اجسام با جسم مزبور در کنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بینهایت خواهد شد . مشکل بعدی قانون گرانش نیوتن این است که طبق این قانون یک جسم به طور نامحدود می‌تواند سایر اجسام را جذب کرده و رشد کند، یعنی جرم یک جسم می‌تواند تا بینهایت افزایش یابد. این نیز با تجربه تطبیق نمی‌کند، زیرا وجود جسمی با جرم بینهایت مشاهده نشده است مشکل بعدی قوانین نیوتن در مورد دستگاه مرجع مطلق بود. همچنان که می دانیم حرکت یک جسم نسبی است، وقتی سخن از جسم در حال حرکت است، نخست باید دید نسبت به چه جسمی یا در واقع در کدام چارچوب در حرکت است. دستگاه‌های مقایسه‌ای در فیزیک دارای اهمیت بسیاری هستند. قوانین نیوتن نسبت به دستگاه مرجع مطلق مطرح شده بود. یعنی در جهان یک چارچوب مرجع مطلق وجود داشت که حرکت همه اجسام نسبت به آن قابل سنجش بود. در واقع همهٔ اجسام در این چارچوب مطلق که آن را "اتر" می نامیدند در حرکت بودند. یعنی ناظر می‌توانست از حرکت نسبی دو جسم صحبت کند یا می‌توانست حرکت مطلق آن را مورد توجه قرار دهد.

دینامیک

دید کلی

دینامیک سیالات شاخه‌ای از مکانیک سیالات است که ماهیت حرکت یک سیال را مشخص می‌کند. از آنجا که قوانین بیان کننده حرکت کامل یک سیال را نمی‌توان به آسانی محاسبه کرد و به صورت مجموعه‌ای از روابط بیان کرد، لازم است که از آزمایشات نیز کمک گرفته شود. با استفاده از تحلیلهای مکانیکی ، ترمودینامیکی و آزمایشات دقیق می‌توان سازه‌های هیدرولیکی بزرگ و روابط سودمند دینامیک سیالات را بدست آورد.

مشخصه‌های جریان

جریان یک سیال را می‌توان به صورتهای گوناگون درهم ، آرام ، حقیقی ، ایده آل ، بازگشتی ، بازگشت ناپذیر ، پایدار ، ناپایدار ، یکنواخت ، غیر یکنواخت ، چرخشی ، غیر چرخشی طبقه بندی کرد.

جریان در هم: شایعترین حالت موجود در مهندسی است. در جریان در هم ، ذرات سیال (جرمهای کوچک و مولکولی) در مسیرهای بسیار نامنظمی حرکت می‌کنند و موجب می‌شوند که اندازه حرکت از یک بخش سیال به بخش دیگر انتقال یابد.

جریان آرام: در این نوع جریان ذرات سیال در امتداد مسیرهای هموار که درون غشاء یا لایه‌ها قرار دارند حرکت می‌کنند و یک لایه به آرامی بر روی لایه مجاور می‌لغزد.

جریان پایدار: جریان پایدار هنگامی برقرار است که شرایط در هر نقطه‌ای از سیال نسبت به زمان تغیر نکند.

جریان ناپایدار: جریان ناپایدار است که شرایط در هر نقطه از سیال نسبت به زمان تغییر کند.

جریان یکنواخت: جریان یکنواخت هنگامی رخ می‌دهد که در هر لحظه برای تمامی نقاط بردار سرعت (مقدار و جهت) یکسان باشد.

جریان غیر یکنواخت: جریانی که در آن بردار سرعت در هر لحظه از یک نقطه تا نقطه دیگر تغییر کند.

جریان چرخشی: اگر ذرات سیال در یک ناحیه دارای چرخش در حول یک محور باشد، جریان را چرخشی یا گردابه‌ای می‌نامند و اگر سیال در یک ناحیه فاقد چرخش باشد آن را جریان غیر چرخشی گویند.

خط جریان

خط جریان عبارت است از خط پیوسته‌ای که می‌توان در سیال رسم کرد، بطوری که نمایانگر بردار سرعت در هر نقطه باشد. ممکن است در مقطع خط جریان ، هیچگونه جریان عبور نکند. چون در تمامی لحظات که ذره‌ای در جهت خط جریان حرکت می‌کند، جابجایی ذره بیان می‌کند که مؤلفه‌های متناظر ، متناسب باهم هستند و دارای یک جهت می‌باشند.

حجم کنترل

حجم کنترل ، ناحیه‌ای در داخل فضا بوده و بکار بردن آن در هنگام تحلیل حالتهایی که جریان به داخل یا خارج فضا جریان می‌یابد مفید می‌باشد. مرز حجم کنترل را سطح کنترل گویند. شکل و اندازه حجم کنترل کاملا انتخابی است، ولی غالبا آنها را منطبق بر مرزهای صلب آن ناحیه در نظر می‌گیرند و در این نواحی برای سادگی آنها عمود بر جهت جریان فرض می‌کنند.
ماهیت جریان تمامی جریانها از روابط زیر پیروی می‌کنند، این روابط را می‌توان بصورت تحلیلی نیز بیان کرد:

1. رابطه پیوستگی یعنی قانون بقای جرم
2. قوانین اول و دوم ترمودینامیک
   
   شرایط مرزی تحلیلهایی که بیان می‌کند در یک سیال در نواحی مرزی ، سرعت نسبت به مرز صفر می‌باشد یا سیالات بدون اصطکاک نمی‌توانند از مرز عبور کنند. معادله حرکت اولر در امتداد خط جریان زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که:
   
   
3. جریان بدون اصطکاک باشد.
4. در امتداد خط ریان وحالت پایدار داشته باشد
5. چگالی ثابت باشد.

معادله برنولی

دینامیک یا پویایی از واژه لاتین به معنی حرکت‌شناسی گرفته شده است و شاخه‌ای از مکانیک و علوم مهندسی است که به بحث و مطالعه دلایل حرکت و به بیانی دقیق بررسی حرکت به کمک نیروها و قوانین مربوطه می‌پردازد.

دید کلی

در حالت کلی حرکت یک ذره از دو دیدگاه مختلف می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد به بیان دیگر می‌توان گفت، بطور کلی مکانیک کلاسیک که در آن حرکت اجسام مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد، شامل دو قسمت سینماتیک و دینامیک است . در بخش سینماتیک از علت حرکت بخشی به میان نمی‌آید و حرکت بدون توجه به عامل ایجاد کننده آن بررسی می‌شود. بنابراین در سینماتیک حرکت بحث بیشتر جنبه هندسی دارد.

اما در دینامیک علتهای حرکت مورد توجه قرار می‌گیرند. یعنی هر ذره یا جسم همواره در ارتباط با محیط اطراف خود و متأثر از آنها فرض می‌شود محیط اطراف حرکت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به عنوان مثال فرض کنید، جسمی با جرم معین بر روی یک سطح افقی در حال لغزش است. در این مثال سطح افقی به عنوان یکی از محیطهای اطراف جسم با اعمال نیروی اصطکاک در مقابل حرکت جسم مقاومت می‌کند.

عوامل مؤثر بر حرکت

حرکت یک ذره معین را ماهیت و آرایش اجسام دیگری که محیط ذره را تشکیل می‌دهند، مشخص می‌کند. تأثیر محیط اطراف بر حرکت ذره با اعمال نیرو صورت می‌گیرد. بنابراین مهمترین عاملی که در حرکت ذره باید مورد توجه قرار گیرد، نیروهای وارد بر ذره و قوانین حاکم بر این نیروها می‌باشد.

قوانین حرکت

در قلمرو مکانیک کلاسیک، یعنی در سرعتهای کوچکتر از سرعت نور حرکت اجسام مختلف بر اساس قوانین حرکت نیوتن بطور کامل قابل تشریح است. این قوانین عبارتند از:

قانون اول نیوتن

این قانون که در واقع بیانی در مورد چارچوبهای مرجع می‌باشد، به این صورت بیان می‌شود هر جسم که در حال سکون، یا در حالت حرکت یکنواخت در امتداد خط مستقیم باشد، به همان حال باقی می‌ماند مگر آنکه در اثر نیروهای خارجی مجبور به تغییر آن حالت شود.

قانون دوم نیوتن

این قانون به صورتهای مختلف بیان می‌شود که یکی از آنها بر اساس تعریف اندازه حرکت خطی و دیگری برای تعریف شتاب حرکت می‌باشد. در حالت اول چنین گفته می‌شود که میزان تغییر اندازه حرکت خطی یک جسم، با نیروی وارد بر آن متناسب و هم جهت می‌باشد. اما بر اساس تعریف شتاب گفته می‌شود که هر گاه بر جسمی نیرویی وارد شود جسم در راستای آن نیرو، شتاب می‌گیرد که با اندازه آن نیرو متناسب است.

قانون سوم نیوتن

این قانون که تحت عنوان قانون عمل و عکس‌العمل معروف است، حتی در بعضی از رفتارهای اجتماعی نیز مصداق دارد. بیان قانون سوم به این صورت است که هر عملی را عکس‌العملی است که همواره با آن برابر بوده و در خلاف جهت آت قرار دارد. به عنوان مثال هنگام راه رفتن در روی زمین، نیرویی از جانب و به طرف جلو بر ما وارد می‌شود که سبب حرکت ما به سمت جلو می‌شود، برعکس ما نیز بر زمین نیرو وارد کرده و آن را به سمت عقب می‌رانیم. ولی چون جرم زمین در مقایسه با جرم ما خیلی زیاد است، حرکت زمین به سمت عقب نامحسوس است.

قضیه کار و انرژی

در مکانیک برخلاف آنچه در بین عامه رایج است، واژهٔ کار زمانی به کار می‌رود که بر روی جسمی نیرویی اعمال شده و آن را جابجا کند، و یا موجب تغییر در حرکت آن شود. بنابراین در دینامیک حرکت کار مفهوم با ارزشی است. اما کار به دو صورت می‌تواند بر روی جسم انجام شود. فرض کنید، جسمی با سرعت معین در حال حرکت است، اگر بر روی جسم کار انجام شود، این کار یا می‌تواند سرعت حرکت جسم را افزایش دهد و یا اینکه مانع حرکت شده و سرعت جسم را کاهش دهد.

در حالت اول که سرعت جسم افزایش پیدا می‌کند، اصطلاحا گفته می‌شود که کار انجام شده، سبب ذخیره انرژی در جسم می‌شود. اما در حالت دوم ما با صرف انرژی و انجام کار، سرعت جسم را کاهش می‌دهیم. از اینرو انرژیی که وابسته به سرعت جسم بوده و انرژی جنبشی نام دارد، تعریف می‌شود و قضیه کار و انرژی جنبشی بیان می‌کند که کار انجام شده بر روی جسم متناسب با تغییر انرژی جنبشی آن است. مکانیک لاگرانژی و حرکت جسم صلب

حرکت ذره یک حالت تقریباً ایده آل و آرمانی از حرکت واقعی اجسام در فضای سه بعدی است. یعنی در بعضی موارد، تقریب حرکت جسم به عنوان یک ذره نمی تواند مفید واقع باشد. بنابراین در حالت کلی جسم به صورت یک جسم صلب در فضا در نظر گرفته می‌شود و با تعریف مختصات تعمیم یافته (که متناسب با نوع حرکت بعد آن معین می‌شود ) و نیروهای تعمیم یافته و با استفاده از معادلات لاگرانژ حرکت جسم مورد بررسی قرار می‌گیرد. معادلات لاگرانژ و یا به بیان بهتر فرمولبندی مکانیک لاگرانژ نسبت به مکانیک نیوتنی (بر اساس قوانین نیوتن) حالت کلی‌تر و کاملتری می‌باشد.

در مکانیک لاگرانژی ابتدا کمیتی به عنوان لاگرانژی (و یا هامیلتونین در مکانیک هامیلتونی که برابر با تفاضل انرژی پتانسیل از انرژی جنبشی است) که به صورت مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل جسم تعریف می‌شود، محاسبه می‌گردد. و با قرار دادن آن در معادلات لاگرانژ، معادله حرکت جسم حاصل می‌شود.

انتگرال گیری از معادله حرکت اولر برای حالتی که چگالی ثابت است، منجر به معادله برنولی خواهد شد. در معادله برنولی که از کلیه افتها صرفنظر شده است تمام عبارتهای موجود نمایانگر انرژی مفید یا انرژی مکانیکی می‌باشند که این عبارتها می‌توانند بوسیله انرژی پتانسیل ، انرژی جنبشی ، یا فشار تولید کار کنند.

قرقره هامشاهده قرقره ها قرقره ثابت اهداف آشنایی دانش آموزان با قرقره های ثابت و متحرک وسایل لازم س

كار، انرژي و توان   وقتی به جسم ساکن نیرو وارد شود, ممکن است جسم در جهتی که نیرو بر آن وارد می شود به حرکت درآید. در این صورت می گوییم نیرو روی جسم کار انجام داده است. کاروقتی انجام می شود که نیروی نقطه اثر خود را جابه جا کند.   توجه: هر چه نیرو یا جابه جایی بزرگتر باشد, کار انجام شده بیش تر است.     در این گونه مثال ها نیرو و جابه جایی در یک جهت هستند, بنابر این مقدار کار از رابطه ی زیر به دست   می آید. جابه جایی × نیرو = کار W=F.d گاهی ممکن است نیروی وارد شده و جابه جایی در یک راستا نباشند. در این صورت مولفه ای از نیرو کار انجام می دهد که در راستای جابه جایی باشد. در شكل مقابل فرد به وسيله طنابي كه با سطح افق زاويه Θ (تتا) مي سازد جسم را روي سطح افقي مي كشد. در این شکل نیروی F نیروی فرد و Θ زاویه بین نیروی F نسبت به راستای جابه جایی است.   دراين صورت نيروي F به دو نيروي FsinΘا (F سينوس تتا) و FcosΘ (اF كسينوس تتا) تجزيه مي شود. مولفهFcos Θ ا  مولفه نیرو در راستای جابه جایی است. در این حالت مقدار کار برابر است با: W= F cosΘ . d   با توجه به مطالب بالا, کار را می توان از رابطه کلی زیر به دست آورد: W= F . d . cosΘ   در اين رابطه زاويه بين راستاي نيور و جابه جايي (Θ) بر حسب درجه، نيرو (F) بر حسب نيوتن (N)، جابه جايي (d) بر حسب متر (m) بر حسب نيوتن متر يا ژول (j) است. در جدول زیر مقدار سینوس و کسینوس چند زاویه که کاربرد بیش تری دارند آورده شده است.   180 90 60 45 30 0 زاويه (بر حسب درجه)ا 0 1 0 Sin -1 0 1 Cos     توجه: فقط در هنگام به حرکت در آوردن اجسام ساکن کار انجام نمي شود. بلکه اگر نیرویی بر یک جسم متحرک نیز وارد شود ممکن است سرعت یا جهت حرکت جسم, در جهت وارد شدن نیرو, تغییر کند. در چنین حالتی هم کار انجام می شود. در موارد زیر کار انجام نمی شود: 1) بر یک جسم نیرو وارد شود ولی جسم حرکت نکند   2) اگر جسمی در حال حرکت باشد ولی به آن نیرویی وارد نشود.   مثال: فضا پیماها در فضاهای دور دست بدون آنکه هیچ نیرویی جلو حرکت آن ها را بگیرد. بدون هیچ اصطکاکی در فضای بی کران در حال حرکت هستند. در چنین حالتی, چون هیچ نیرویی سبب کند شدن حرکت جسم نمی شود. جسم هم چنان با سرعتی ثابت در جهتی معین به حرکت خود ادامه می دهد در این حالت اگر چه جسم در حال حرکت است اما کاری انجام نمی شود.   3) گاهی نیرویی بر یک جسم وارد می شود اما جسم در جهت وارد شدن نیرو حرکت نمی کند در این صورت اگر نیرو بر راستای جا به جایی عمود باشد (Cos90=0) نیروی وارد شده کار انجام نمی دهد.   به طور مثال: فردی جعبه ای را در دست دارد و آن را در جهت افقی حرکت می دهد. در این حالت فرد دو نیرو وارد می کند.   1- F۱ : نیرویی برابر نیروی وزن جسم اما در جهت بالا به منظور نگه داشتن جسم و جلوگیری از افتادن آن بر روی زمین به جسم وارد می شود این نیرو کاری انجام نمی دهد, چون در جهت وارد شدن آن, جسم جابه جا نمی شود. 2- F۲ :  نیرویی به صورت افقی به منظور به حرکت در آوردن جسم به طرف جلو این نیرو چون در راستای جابه جایی است پس کار انجام می دهد.   مثال 1: شخصی روی دسته یک جاروبرقی نیروی 25 نیوتن در امتدادی که با افق زاویه 60 درجه می سازد, وارد می کند و آن را در سطح افقی 10 متر جا به جا می کند. کار نیروی F چقدر است؟     مثال 2 : جسمی به جرم ۵ kg را به اندازه ۵۰Cm از سطح زمین بالا می بریم. کار نیروی وزن چقدر است ؟   d= ۵۰ cm= ۰/۵ m W= mg= ۵×۱۰=۵۰ N وزن جسم W= F . d . cosΘ         W= ۵۰×۰/۵×(-۱) = -۲۵ j   نکته: هرگاه نیرو و جابه جایی هم راستا و در خلاف جهت باشند ( ) کار انجام شده منفی است. W = -F . d   کار و انرژی: انرژی و کار کاملا به هم مربوطند, به طوریکه می توان گفت: هرگاه کاری انجام شود ممکن است حالت های زیر برای انرژی پیش آید: 1)هنگام انجام کار, انرژی از صورت یا نوعی به صورت یا نوع دیگر تبدیل می شود.   2) هنگام انجام کار, انرژی از یک جسم به جسم دیگر انتقال یابد.   انرژی: توانایی انجام کار است.   نکته: انرژی و کار ارتباط بسیار نزدیکی به یکدیگر دارند. به طوریکه می توان گفت هرگاه کاری انجام می شود. حتما انجام کار با تبدیل انرژی همراه است و یا انرژی از جسمی به جسم دیگر انتقال یافته است. هم چنین, هرگاه جسمی دارای انرژی باشد می توان در صورت ایجاد شرایط مناسب به کمک آن انرژی جسمی را به حرکت درآورد.   توان سرعت انجام کار یا سرعت مصرف انرژی است. به عبارت دیگر, توان نشان دهنده ی میزان کار انجام شده یا انرژی مصرف شده در واحد زمان است.   مقدار توان به دو عامل بستگی دارد: 1- مقدار کار انجام شده (یا مقدار انرژی مصرف شده) در یک زمان مشخص, هر چه مقدار کار انجام شده بیش تر باشد, مقدار توان بیش تر است. یعنی توان با مقدار کار انجام شده رابطه ی مستقیم دارد.   2-مدت زمان انجام کار: توان با مدت زمان انجام کار رابطه عکس دارد. یعنی هر چه مدت زمان مصرف شده برای انجام کاری کم تر باشد. توان بیش تر است. سرعت انجام کار به وسیله دونده ای که مسابقه را زودتر طی کند, بیش تر است. به عبارت دیگر توان این دونده از دونده ی دیگر بیش تر است. برای محاسبه توان از رابطه ی زیر استفاده می کنیم:   در این معادله مقدار کار انجام شده (w) بر حسب ژول (Jj) و مقدار زمان انجام کار (t) برحسب ثانیه (S) و توان (P) برحسب وات (W) است.   نکته 1: یک وات توان ماشینی است که در مدت یک ثانیه, یک ژول کار انجام می دهد. نکته 2: هر کیلو وات برابر هزار وات است 1000w=ا1kw نكته 3: هر قوه ي اسب بخار برابر 746 وات است. 1hp=746W معادله هاي دیگری نیز برای محاسبه توان وجود دارد؛ که از معادله اصلی به دست می آید. می دانیم که سرعت مقدار مسافت طی شده در واحد زمان است       نکته: وقتی می گوییم توان یک لامپ برقی 100 وات است یعنی در هر ثانیه 100 ژول انرژی الکتریکی توسط لامپ مصرف شده و مطابق قانون پا بستگی انرژی 100 ژول انرژی تابشی (نور) و گرمایی به وسیله آن تولید می شود.   مثال: ماشيني در مدت 3 دقیقه باری به وزن 1800 نیوتن را تا ارتفاع 20 متری انتقال می دهد. توان ماشین چند کیلووات است؟ F = ۱۸۰۰ N d = ۲۰ m t = ۳ min = ۱۸۰ s P = ? برای تبدیل وات به کیلو وات عدد مورد نظر را بر 1000 تقسیم می کنیم.پس   ماشین هر اسبابی که به طریقی سبب آسان شدن کار گردد ماشین نامیده می شود. ماشین ها به صورت های گوناگون در انجام کارها به ما کمک می کنند.   1) ماشین ها گاهی باعث تغییر محل وارد شدن نیرو به جسم و گاهی نیز باعث تغییر جهت نیرو           می شوند. قرقره ی بالای پرچم, دوچرخه, قیچی همه از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کنند.   2) ماشین ها گاهی با افزایش مقدار نیرو به ما کمک می کنند. (مانند دیلم, انبردست, در قوطی بازکن)     3)گاهی ماشین ها با افزایش مسافت اثر نیرو بر جسم و افزایش سرعت انجام کار ماشین ها به ما کمک می کنند. (جارو فراشی, انبر, موچین, یخ گیرو...)     یک ماشین می تواند در یک زمان هم افزایش نیرو و هم تغییر جهت نیرو داشته باشد مانند جک اتومبیل و یا در یک زمان هم جهت نیرو را عوض کند و هم مسافت اثر نیرو را زیاد کند مانند دوچرخه ولی هرگز نمی تواند در یک زمان هم مقدار نیرو و هم مسافت اثر نیرو را افزایش دهد, زیرا در این صورت کارگرفته شده از ماشین بیش تر از کارداده شده به آن خواهد بود که البته چنین چیزی غیرممکن است.   کارداده شده و کارگرفته شده از ماشین برای آنکه یک ماشین کار انجام دهد, باید نخست بر روی آن کار انجام دهیم, نیرویی که به این منظور به ماشین وارد می شود, نيروي محرک و کار این نیرو را کار نیروی محرک (کار داده شده) می نامند. برای اندازه گیری این کار, کافی است نیرویی که به ماشین وارد می شود در طولی که طی می کند ضرب شود. جابه جایی نیروی محرک×نیروی محرک=کار نیروی محرک (کار داده شده) WE = E . dE   نیرویی را که ماشین باید بر آن غلبه کند, نیروی مقاوم و کار این نیرو, کار نیروی مقاوم (کار مفید) نامیده می شود برای محاسبه کار مفید, نیروی مقاومی که بر آن غلبه شده است در جابه جایی آن ضرب می کنیم. جابه جایی نیروی مقاوم×نیروی مقاوم=کار نیروی مقاوم(کار مفید) WR = R . dR   معمولا کار غیرمفید ماشین را نمی توان به طور مستقیم اندازه گرفت و برای تعیین آن کار مفیدی را که از ماشین گرفته ایم از کاری که به ماشین داده ایم, کم می کنیم. کارمفید-کار داده شده=کار غیر مفید   برای مطالعه ماشین آن ها را به دو دسته تقسیم می کنند. 1- ماشین های کامل (ایده آل): این نوع ماشین, ماشین خیالی است که همه کار داده شده را به صورت مطلوب ما صرف غلبه بر نیروی مقاوم می کند. در چنین ماشینی اتلاف انرژی وجود ندارد و کار نیروی محرک با کار نیروی مقاوم برابر است.   2-ماشین های واقعی ماشین هایی هستند که در عمل با آن ها سر و کار داریم . در همه ماشین ها, بخشی از کار نیروی محرک صرف غلبه بر نیروهای مقاوم ناخواسته (اغلب اصطکاک) می شودو در نتیجه کار نیروی مقاوم همواره کمتر از نیروی محرک است. توجه: در ماشین های واقعی نیز همیشه کاری که به ماشین داده می شود با کل کاری که از ماشین گرفته می شود برابر است. اما تمام کار گرفته شده از ماشین به صورت مطلوب نیست. کارگرفته شده = کار داده شده کارغیر مفید+کار مفید= کار داده شده   مطابق قانون پابستگی انرژی, انرژی هنگام تبدیل شدن از یک صورت به صورت دیگر و یا انتقال از یک جسم به جسم دیگر خلق و نابود نمی شود. بنابراین مقدار انرژی داده شده به یک ماشین نیز همواره با مقدار انرژیی که از ماشین گرفته می شود برابر است.   مزیت مکانیکی مزیت مکانیکی نشان می دهد که ماشین, نیروی وارده را چند برابر می کند. برای بررسی طرز کار ماشین ها از دو نوع مزیت مکانیکی استفاده می شود.   1) مزیت مکانیکی ایده آل: نسب را مزیت مکانیکی ایده آل (کامل) می گویند. كامل   2) مزیت واقعی (عملی): نسب را مزیت مکانیکی واقعی می گویند. واقعی   عددی که معرف سرعت حرکت نقطه اثر نیروی محرک به سرعت حرکت نقطه اثر نیروی مقاوم است را ضریب سرعت ها (نسبت سرعت ها) می نامند. ضریب سرعت برابر است با:   نکته: مزیت مکانیکی کمیتی نسبی بوده و بدون واحد بیان می شود.   انرژی گرفته شده از ماشین= انرژِِی داده شده به ماشین     انرژی تلف شده + انرژی (یا کار) مفید گرفته شده از ماشین=کل انرژی داده شده به ماشین   در هر وسیله می توان نسبت کار مفید به کل انرژی داده شده به دستگاه را به عنوان یک عامل مهم در کیفیت آن وسیله در نظر گرفت. این نسبت بازده نام دارد:   نکته: در یک ماشین واقعی چون کار خروجی از کار یا انرژی ورودی کمتر است, بازده ماشین همیشه کوچکتر از یک است.   بازده را می توان از راه های دیگر نیز به دست آورد:   مثال: توان یک ماشین ساده 200 وات و بازده آن 8/0 است, چند ثانیه طول می کشد تا باری به وزن 400 نیوتن را با این ماشین 10 متر بالا ببریم؟                                   مزیت مکانیکی نشان می دهد ماشین چگونه به ما کمک می کند. اگر مزیت مکانیکی بزرگتر از یک باشد, ماشین مقدار نیرو را افزایش می دهد. اگر مزیت مکانیکی کوچکتر از یک باشد, ماشین مسافت اثر نیرو را زیاد می کند. اگر مزیت مکانیکی برابر یک باشد, ماشین فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.   مثال: در یک ماشین, با وارد کردن نیروی 30 نیوتنی می توان یک وزنه 600 نیوتنی را بلند کرد. مزیت مکانیکی واقعی چقدر است و ماشین از چه راهی به ما کمک می کند.   انواع ماشين ها 1- ماشین های ساده: گروهی از ماشین ها که پایه و اساس ساخت ماشین های دیگر را تشکیل می دهند, ماشین ساده نامیده می شوند. ماشین های ساده در شش نوع اهرم, قرقره, چرخ محور, سطح شیب دار گوه و پیچ دسته بندی می شوند.   2- ماشین های مرکب یا پیچیده گاهی دو یا چند ماشین ساده با هم ترکیب می شوند و ماشین جدیدی را به وجود می آورند به چنین ماشین هایی, ماشین های مرکب یا پیچیده می گویند. این ماشین ها تغییر شکل یافته ی ماشین ساده یا ترکیبی از چند ماشین ساده با یک دیگر هستند.   انواع ماشین های ساده: 1. اهرم : اهرم میله ای است که می تواند حول یک تکیه گاه دوران کند. در هر اهرم یک تکیه گاه, یک بازوی محرک و یک بازوی مقاوم وجود دارد.    بازوی محرک (LE): در یک اهرم فاصله ی نقطه اثر نیروی محرک تا تکیه گاه را بازوی محرک می گویند. بازوی مقاوم(LR): در یک اهرم فاصله ی نقطه اثر نیروی مقاوم تا تکیه گاه را بازوی مقاوم می گویند. تکیه گاه(F): نقطه ای است که اهرم حول آن دوران می کند.   اهرم بر اساس قرار گرفتن محل تکیه گاه, نیروی محرک و نیروی مقاوم به چند نوع تقسیم می شوند: الف) اهرم نوع اول در صورتیکه تکیه گاه بین نقطه اثر نیروی مقاوم و نیروی محرک باشد, اهرم از نوع اول است. اهرم نوع اول به سه حالت دیده می شود: a) حالت اول :   زمانیکه تکیه گاه درست در وسط نیروی محرک و نیروی مقاوم قرار گرفته باشد, در این صورت بازوی محرک و بازوی مقاوم با هم برابرند. در این حالت, اهرم فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند. نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همیشه یک است.   b) حالت دوم :   زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم ولی نزدیک به نیروی مقاوم باشد, در این حالت, اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند. 1)تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار دارد. 2) افزایش نیرو: زیرا بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است. (LR>LE) نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک بیش تر است.   c) حالت سوم :   زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد, در این حالت اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند. 1)تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است. 2) افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است. (LR >LE) نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک کم تر است.   ب) اهرم نوع دوم در این نوع اهرم نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد.(مانند فندق شکن – فرغون) این نوع اهرم فقط از راه افزایش نیرو به ما کمک می کند. زیرا در این اهرم همواره بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است. مزیت مکانیکی این اهرم همیشه از یک بیشتر است.   نکته: در این نوع اهرم, هر چه نیروی مقاوم به تکیه گاه نزدیک تر باشد, مزیت مکانیکی بیش تر می شود.   ج) اهرم نوع سوم در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مانند (جاروی فراشی) این نوع اهرم, فقط از راه افزایش مسافت اثر نیرو به ما کمک می کند. زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است. مزیت مکانیکی این اهرم همیشه کمتر است.   قانون اهرم ها چنانچه اهرم در حال تعادل باشد, فرمول زیر صادق است: بازوی مقاوم×نیروی مقاوم=بازوی محرک×نیروی محرک E.LE=R.LR   نکته: در صورتیکه از اصطکاک صرف نظر کنیم, مزیت مکانیکی اهرم را می توان از رابطه ی زیر نیز به دست آورد.   2. قرقره: چرخی شیاردار است که حول یک محور می چرخد.   قرقره ثابت:   مزیت مکانیکی این قرقره همواره برابر یک است و از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند. توجه: این قرقره نظیر اهرم نوع اول حالت اول است.   قرقره متحرک: این قرقره آزادانه بر روی ریسمان (طناب) جا به جا می شود. این قرقره از راه افزایش نیرو به ما کمک می کند. مزیت مکانیکی کامل این قرقره برابر 2 است. زیرا بازوی محرک (قطر چرخ) همواره دو برابر بازوی مقاوم (شعاع چرخ) است.     نکته: قرقره متحرک مانند اهرم نوع دوم است, با این تفاوت که مزیت مکانیکی اهرم (با تغییر دادن محل نیروی مقاوم) قابل تغییر است در حالیکه مزیت مکانیکی این قرقره تغییر نمی کند.(A=2)   دستگاه قرقره مرکب: برای آنکه به مزیت های مکانیکی بالاتری دست یافت می توان دو یا چند قرقره ثابت و متحرک را با هم ترکیب کرد و یک قرقره مرکب به وجود آورد. در این حالت قرقره ها را به شکل های مختلفی با یکدیگر ترکیب می کنیم.   الف) در یک روش, برای بستن تمام قرقره ها فقط از یک رشته نخ استفاده می شود. در این حالت برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل دستگاه به دو صورت عمل می کنیم: 1- تعداد نخ های متصل به قرقره متحرک را می شمریم. 2- نیروی کشش نخ (T) را مشخص کرده و مزیت مکانیکی کامل را به دست می آوریم.            ب) قرقره های ارشميدس: برای اتصال این قرقره ها به یکدیگر از چند رشته نخ استفاده می شود. برای بدست آوردن مزیت مکانیکی کامل این دستگاه از دو راه استفاده می شود: الف) نیروی کشش نخ (T) را مشخص می کنیم.       توجه: وجود قرقره ثابت در مزیت مکانیکی کامل دستگاه هیچ تاثیری ندارد ولی چون کشیدن ریسمان به سمت پایین آسانتر از کشیدن به سمت بالاست گاهی برای آسانتر شدن کار از قرقره ثابت استفاده می شود.   2- برای به دست آوردن مزیت مکانیکی اين قرقره ها را می توان از فرمول نیز استفاده کرد. (n= تعداد قرقره متحرک است.) مثال: در دستگاه بالا از دو قرقره متحرک استفاده شده است پس   ج) ممکن است قرقره به صورت زیر به یکدیگر وصل شده باشند, در این صورت برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل. 1) از راه کشش نخ استفاده می کنیم.     2) از فرمول زیر به دست آوریم(A=2n-1) (n= تعداد قرقره های ثابت و متحرک است.)  مثال: در دستگاه بالا از 3 قرقره استفاده کردیم:   تذکر: قرقره ها را به شکل های گوناگون می توان با هم ترکیب کرد. در هر مورد برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل می توان از نیروی کشش نخ استفاده کنیم.   3- چرخ محور: چرخ و محور چرخی است که به مرکز آن یک میله وصل شده است. با چرخاندن چرخ, میله نیز می چرخد. فرمان اتومبیل-آچار پیچ گوشتی- کلید درب-مداد تراش رومیزی-چرخ چاه-چرخ گوشت دستی نمونه هایی از ماشین چرخ و محور هستند. F60   نکته1: در چرخ و محور اگر نیروی محرک را به چرخ و نیروی مقاوم را به محور وارد کنند در این حالت چرخ و محور از طریق افزایش نیرو به ما کمک می کند.. زیرا بازوی محرک (شعاع چرخ=rE) از بازوی مقاوم (شعاع محور=rR) بزرگتر خواهد شد و مزیت مکانیکی آن از یک بیش تر خواهد شد.   در چرخ و محور بین شعاع (قطر) چرخ و شعاع (قطر) محور و نیروهایی که به چرخ و محور وارد می شود. رابطه ی زیر برقرار است. (در صورت صرف نظر از اصطکاک)   توجه: چون چرخ و محور به هم چسبیده اند تعداد دورهایی که چرخ و محور در یک مدت می چرخند باید مساوی باشند. اگر چرخ یک دور بچرخد نقطه اثر نیروی محرک به اندازه محیط چرخ (rEا2R) جابه جا        می شود ونقطه اثر نیروی مقاوم به اندازه محیط محور (rRתا2) جابه جا خواهد شد.   نکته 2: در چرخ و محور اگر نیروی مقاوم به چرخ و نیروی محرک به محور وارد شود, چرخ و محور از طریق افزایش مسافت اثر نیرو کمک می کند زیرا بازوی مقاوم (rR) از بازوی محرک (rE) بزرگتر خواهد شد و مزیت مکانیکی آن از یک کم تر خواهد شد.   نكته3: تغییر جهت نیرو در این ماشین بستگی به نحوه بستن ریسمان ها به چرخ و محور دارد.   چرخ و محور نیز نوعی اهرم است. با این تفاوت که : 1) چرخ و محور نه در دامنه ی حرکت محدودیت دارد و نه در مزیت مکانیکی 2) اهرم پس از مدتی چرخش به دور تکیه گاه متوقف می شود ولی در چرخ و محور خیر.   4- سطح شیب دار هر سطحی که با سطح افق زاویه ای کوچکتر از 90 درجه بسازد, سطح شیب دار است. به وسیله سطح شیب دار می توانیم یک جسم سنگین را با وارد کردن نیرویی کوچک تر از وزن آن, به داخل کامیون منتقل می کنیم. در این صورت به کمک یک نیروی کم اما در مسافتی طولانی, جسمی را به سمت بالا حرکت می دهیم. اگر بخواهیم جسمی را در راستای قائم بلند کنیم باید نیرویی برابر وزن جسم (mg) به آن وارد کنیم ولی با استفاده از سطح شیب دار و با چشم پوشی از اصطکاک نیرویی کم تر از نیروی وزن (mgsinΘ) لازم است تا جسم را از سطح زمین بالا برد. نکته: هر چه زاویه سطح شیب دار کوچک تر باشد نیروی کم تری برای بالابردن جسم لازم است در نتیجه طول سطح شیب دار نسبت به ارتفاع آن بیش تر خواهد شد.    نکته1: در سطح شیب دار, طول سطح (L) جابه جایی نیروی محرک (dE) و ارتفاع سطح (h) جابه جایی نیروی مقاوم (dR) خواهد بود. هرگاه نیروی محرک به اندازه طول سطح شیب دار (L) جابه جا شود, نیروی مقاوم به اندازه ارتفاع سطح شیب دار (h) جابه جا خواهد شد. dE = L    ,     dR = h   نکته2: برای آنکه بخواهیم سینوس یک زاویه را به دست آوریم از راه زیر استفاده می کنیم.   مزیت مکانیکی کامل سطح شیب دار از رابطه زیر به دست می آید.   با توجه به رابطه ی h=Lsin Θ داریم:   توجه: چون در عمل همیشه مقداری نیروی اصطکاک وجود دارد. بنابر این برای بالابردن جسم بر روی سطح شیب دار نیرویی بیش تر از mgsin Θ لازم است و مقدار نیروی محرک واقعی از رابطه ی زیر به دست می آید. واقعي E = mgSinΘ + f(نيروي اصطكاك)   گوه: یک سطح شیب دار متحرک است و معمولا از دو سطح شیب دار ساخته شده است. نوک تبر, قیچی, چاقو و هر وسیله تیز و برنده گوه است. یکی از کاربردهای گوه شکاف دادن تنه درختان است. وقتی با پتک به گوه نیرو وارد می شود, گوه به جلو رانده می شود در نتیجه از طریق سطوح جانبی گوه, نیروی بزرگتری به هر طرف شکاف وارد می شود.   نکته1: طول گوه جابه جایی نیروی محرک و ضخامت گوه, جابه جایی نیروی مقاوم است. نکته2: طول گوه را با L ضخامت گوه را با t نشان می دهند. dE = L  ,  dR = t   مزیت مکانیکی کامل گوه:   نکته: هر چه طول گوه نسبت به ضخامت گوه بیش تر باشد, یعنی گوه نازک تر باشد, مزیت مکانیکی کامل آن بیش تر است.   پیچ: سطح شیب داری است که دور یک میله پیچیده شده است.   به هر بر آمدگی پیچ یک دنده می گویند. فاصله ی دو برآمدگی یا دو فرو رفتگی پیچ را پای پیچ می گویند. پای پیچ با حرف P نمایش داده می شود. هرگاه محیط پیچ یک دور کامل بچرخد پیچ به اندازه فاصله یک دنده تا دنده دیگر (پای پیچ) جابه جا می شود. نکته: محیط پیچ جابه جایی نیروی محرک و پای پیچ, جابه جایی نیروی مقاوم است. مزیت مکانیکی کامل پیچ از رابطه زیر به دست می آید.   نکته: از پیچ های استوانه ای برای اتصال قطعات فلزی و از پیچ های نوک تیز برای اتصال قطعات چوبی استفاده می شود. از ترکیب پیچ و گوه, مته به وجود می آید.   چگونه می توان از ماشین های ساده کمک بیش تری گرفت؟ 1- با ایجاد تغییراتی در آن ها 2-با ترکیب کردن آن ها   هنگامی که دو یا چند ماشین ساده با هم ترکیب شوند و ماشین جدیدی را به وجود آورند, ماشین مرکب یا پیچیده ساخته می شود. مثال: از ترکیب گوه و اهرم, قیچی ساخته می شود.   مزیت مکانیکی ماشین های مرکب: در ماشین های مرکب مزیت مکانیکی کل دستگاه را می توان از حاصل ضرب مزیت مکانیکی ماشین های ساده سازنده آن به دست آورد. ِA=A1× A2× A3×…..کامل   مثال: در شکل زیر با صرف نظر از اصطکاک الف) مزیت مکانیکی کامل دستگاه را محاسبه کنید.   ب) اگر نیروی محرک 400 نیوتن باشد بر چه نیروی مقاوم می توان غلبه کرد؟   با چشم پوشی از اصطکاک: مزیت مکانیکی کامل دستگاه و مزیت مکانیکی واقعي با یکدیگر برابر هستند پس 6= A كامل = A واقعي     مشاهده قرقره هااهدافآشنایی دانش آموزان با قرقره های ثابت و متحرک وسایل لازمرای آن که به مزیت های مکانیکی بالاتری دست یافت می توان دو یا چند قرقره ثابت و متحرک را با هم ترکیب کرد و یک قرقره مرکب به وجود آورد. مزیت مکانیکی در قرقره مرکب با توجه به نوع بسته شدن قرقره ها تعیین می شود. سیستم قرقره ثابت و متحرکبرگه جدول نتایج و صفحه شطرنجی طرح درسمطالبی لازم است دانش آموزان در ابتدا بدانند به شرح زیر است: دستگاه هایی که با قرقره ها ساخته می شوند، یکی از انواع ماشین های ساده اند. قرقره یک چرخ شیاردار است که از داخل شیار آن یک طناب عبور کرده است. قرقره ها مانند اهرم ها با مزیت مکانیکی خود، ما را در جابجا کردن بارهای سنگین یاری می کنند. قرقره ها در دو گروه تقسیم بندی می شوند. زمانی که چرخ شیاردار قرقره به یک سطح ثابت متصل باشد، به آن قرقره ثابت می گوییم. یک قرقره ثابت با تغییر دادن جهت نیرو به ما کمک می کند. به عنوان مثال، برای بلند کردن یک وزنه به کمک یک قرقره ثابت، نیروی محرک در جهت پایین اعمال می شود ولی وزنه به سمت بالا حرکت می کند. ولی باید توجه داشت که یک قرقره ثابت هیچ مزیت مکانیکی ای ندارد و مقدار نیروی محرک هیچ تفاوتی نخواهد کرد و قرقره تنها جهت نیرو را تغییر می دهد.     گروه دیگر قرقره ها، قرقره های متحرک اند. در این نوع قرقره ها، طناب به یک سطح ثابت متصل می شود و خود قرقره بر روی طناب حرکت می کند. نیروی مقاوم بر روی چرخ قرقره وارد می شود و نیروی محرک به سمت محل اتصال طناب و سطح ثابت است. یک قرقره متحرک، نیروی محرک لازم برای غلبه بر نیروی مقاوم را کاهش می دهد.این دو نوع قرقره ها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و یک دستگاه قرقره مرکب را بسازند. این دستگاه حداقل از 2 قرقره تشکیل شده است. بنابراین قرقره های مرکب بسیار متنوع و گوناگون خواهند بود. با پیچیده شدن قرقره مرکب، نیروی محرک لازم برای غلبه بر نیروی مقاوم کاهش می یابد. به عنوان مثال یک قرقره ی مرکب که یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک دارد، هم نیروی محرک را نصف خواهد کرد هم جهت آن را تغییر می دهد. پرسش مقابل را در کلاس مطرح نموده و در مورد آن بحث کنید: چرا با تغببر نوع قرقره، مزیت مکانیکی آن تغییر می کند؟سپس برگه جدول نتایج و صفحه شطرنجی را بین دانش آموزان توزیع کنید و از آن ها بخواهید تا آزمایش زیر را انجام دهند:  شیوه انجام آزمایش:یک سیستم قرقره ثابت تک قرقره ای بسازید.به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.مقدار این نیرو را در جدول نتایج موجود در برگه فعالیت یادداشت کنید.یک سیستم قرقره متحرک تک قرقره ای بسازید.به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.مقدار این نیرو را در جدول نتایج یادداشت کنید.یک سیستم قرقره مرکب با یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک بسازید.به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.مقدار این نیرو را در جدول نتایج یادداشت کنید.یک سیستم قرقره مرکب دیگر با یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک بسازید.به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.مقدار این نیرو را در جدول نتایج یادداشت کنید. بررسی نتایج:در صورت تمایل از بچه ها بخواهید نتایج به دست آمده را در یک نمودار میله ای نمایش دهند. هر ستون مربوط به یک دستگاه قرقره ای باشد و ارتفاع ستون بیانگر نیروی محرک باشد. دانش آموزان از بررسی نتایج چه نتیجه ای می گیرند؟ نوع دستگاه قرقره ای چه تاثیری بر میزان نیروی محرک دارد؟ پرسش هایی برای دانش آموزانچرا نمودار میله ای برای نمایش این گونه اطلاعات مناست است؟در این آزمایش، کدام متغییر ها مستقل و کدام متغییر ها وابسته اند؟در نهایت از دانش آموزان بپرسید آیا اعداد به دست آمده از آزمایش با پاسخشان به پرسشی که در ابتدای درس مطرح شد مطابقت دارد؟ دلیل این تطابق یا عدم تطابق را چیست؟  قرقره چرخي است كه به دور يك محور مي چرخد وعموماً شياري دارد كه ريسمان در آن جاي مي گيرد قرقره هارا معمولاً به دو دسته تقسيم مي كنند اما دز سه دسته هم مي توان تقسيم نمود . 1– قرقره ثابت  2 – قرقره متحرك  3 – قرقره مركب قرقره ثابت قرقره اي است كه قلاب آن به جايي محكم بسته شده وبابالاوپايين رفتن طناب ونيروي محرك ومقاوم قرقره بالا وپايين نمي رود مانند قرقره بنايي قرقره پرچم ياقرقره پرده كركره كه با انتقال نيرو وتغيير جهت نيرو به ماكمك مي كند . چون در قرقره ثابت بازوي محرك وبازوي مقاوم شعاع دايره مي باشدو در دايره شعاعها باهم برابرند پس بازوها باهم برابرند يعني قرقره ثابت افزايش نيرو ندارد ونيروي محرك ومقاوم باهم برابرند وچون هرچقدر كه طنابِ نيروي محرك رابكشيم طنابِ نيروي مقاوم هم همانقدر بالا مي رود پس افزايش مسافت هم ندارد .2 – قرقره متحرك :قرقره اي است كه لاب آن به نيروي مقاوم بسته است وباكشيدن طناب وحركت نيروي محرك نيروي مقاوم باقرقره بالا وپايين مي رود ولي برعكس قرقره ثابت تغيير جهت نيرو ندارد ولي چون اراين قرقره قطر دايره بازوي محرك وشعاع قرقره بازوي مقاوم مي باشد وچون قطر هميشه 2برابر شعاع مي باشد پس بازوي محرك 2برابربازوي مقاوم است پس باافزايش نيرو به ماكمك مي كند با اين تفاوت كه دراين قرقره هر چقدر كه جسم بالا برود طناب نيروي محرك 2برابر آن كشيده مي شود ونيروي ما نيز دوبرابرمي شود.لازم به ذكر است كه مزيت مكانيكي قرقره ثابت هميشه برابربا(يك 1 ) است. ومزيت مكانيكي قرقره متحرك هميشه برابر با(2 ) است.والبته مزيت مكانيكي قرقره مركب بستگي به تعدادقرقره ها ونحوه بستن طنابهاداردكه در زير بيان مي شود 3- قرقره مركب : قرقره اي است كه از تركيب دو يا چند قرقره ثابت ومتحرك ساخته شده است چون هرقرقره ثابت آن باعث تغيير جهت نيرو وهرقرقره متحرك آن باعث افزايش نيرو مي شود پس قرقره مركب با انتقال نيرو وتغيير جهت نيرو وافزايش نيرو به ما كمك مي كند .از قرقره مركب در حركت آسانسورها جرثقيل ها ي مكانيكي و........ استفاده مي شود .  مزيت مكانيكي درقرقره هاي مركب بستگي به تعدادقرقره ها وچگونگي بستن طنابها دارد مثلادرقرقره شكل الف مزيت مكانيكي (4) است .يعني ماشين نيروي ما را 4 برابر مي كند يعني اگر مانيروي 2000نيوتني واردكنيم مي توانيم وزنه 8000نيوتني را اززمين بلند كنيم .ويا اگر وزنه ما 2000نيوتن باشد مي توان آن رابانيروي 500نيوتن از زمين بلندكرد.زيرا(2) قرقره متحرك دارد وهرقرقره متحرك نيروي مارا 2 برابر مي كند.امادرقرقره مركب شكل (ب) همان دوقرقره متحرك بكار رفته است اما مزيت مكانيكي 5 است.يعني نيروي مارا5برابرنموده است يعني بانيروي 400نيوتني مي توان وزنه 2000نيوتني را اززمين بلندكرد.اگر بين قرقره هاي شكل الف و(ب) مطابق شكل خطي فرضي بكشيم خواهيم ديدكه تعدادطنابهاي شكل الف كه وزن نيروي مقاوم را تحمل مي نمايند4 طناب است پس مزيت مكانيكي 4 مي باشد اما درشكل (ب) تعدادطنابهايي كه وزن نيروي مقاوم را تحمل مي كنند 5 طناب است پس مزيت مكانيكي 5 است.  

فشار هوا یا فشار جو نیرویی است که در هر نقطه بر حسب وزن ستونی از هوا که در بالای آن نقطه وجود دارد، بر سطح وارد می‌شود. این فشار در سطح آبها و دریاهای آزاد در حدود ۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. با افزایش ارتفاع از سطح زمین، به دلیل کاسته شدن ارتفاع ستون هوای قرار گرفته در بالای سطح، فشار جو کاهش می‌یابد.

این فشار با فشارسنج(بارو متر جیوه ای) سنجیده می‌شود و واحد آن میلی‌بار است. فشار هوای گرم در ظرف در بسته بیشتر است زیرا با افزایش دما جنبش مولکولی افزایش یافته و برخوردها با دیواره ظرف بیشتر میشود. (توجه کنید که این حالت در ظرفی در بسته و در حجم ثابت است) اما فشار هوا وقتی دما بیشتر شود کاهش می یابد. زیرا با افزایش دما تراکم مولکولی کم و تعداد ضربات ک

فشار هوا

اولین بار در قرن هفدهم «توریچلی» ثابت نمود که هوا دارای وزن است و با اعلام وزن و فشار هوا فشارسنج جیوه‌ای خود را در سال هزار و ششصد چهل دو اختراع نمود.

واحد فشار هوا : امروزه متداول ترین واحد مورد استعمال در مورد فشار اتمسفر میلی بار است فشار آتمسفر در 45 درجه عرض جغرافیایی و در هوای صفر درجه و در ارتفاع سطح دریا فشار بهنجار (Normalpressure) نامیده می‌شود و میزان آن برابر هزار و سیزده میلی بار (هفصد و شصد میلی‌متر جیوه و دو بیست و نه صدم اینچ ستون جیوه) می‌باشد فشارهای بیشتر از این را فشار زیاد و فشار کمتر را فشار کم می‌گویند.

تغییرات قائم فشار جو : فشار جو با افزایش ارتفاع کاهش یافته و در ارتفاع پنج هزار متری به میزان نصف فشار سطح دریا می‌رسد.

جدول فشار x معیار اتمسفر در ارتفاعات مختلف
ارتفاع به کیلومتر	فشار به میلی بار
0	1013
1	900
2	795
3	700
4	616

 

جدول فشار x معیار اتمسفر در ارتفاعات مختلف
ارتفاع به کیلومتر	فشار به میلی بار
5	540
6	471
7	410
10	264
15	120

فشار اتمسفر به نسبت ارتفاع از سطح زمین کم می‌شود ولی هیچ‌گونه رابطه ساده‌ایی بین تغییرات فشار و ارتفاع وجود ندارد. به طور تقریبی می‌توان گفت که فشار هوا در هر دویست و پنجاه و هفت متر ارتفاع به نسبت تصاعد هندسی با قدرمطلق یک‌ سی‌ام کاهش می‌یابد. بدین ترتیب فشار جو در ارتفاع  دویست و پنجاه و هفت متری بالای زمین بیست‌ونه‌ سی‌ام فشار در سطح دریا و در ارتفاع پانصدوپنجاه متری بیست و هشت سی‌ام فشار در ارتفاع دویست وهفتاد وپنج متری است.

فشار اتمسفر با چگالی هوا ارتباط نزدیک دارد به این جهت به نسبت ازدیاد ارتفاع، فشار با آهنگ سریعتری کاهش می‌یابد از طرفی دیگر چگالی هوا ارتباط نزدیکی با درجه حرارت دارد و نتیجه ارتباط فشار هوا و درجه حرارت واضح است.

فشار هوا با نیروی جاذبه زمین نیز ارتباط دارد.
پراکندگی افقی فشار هوا : عرض‌ جغرافیایی‌ـ پراکندگی دریاها و خشکی‌ها و اختلاف درجه حرارت نواحی مختلف کره زمین از عواملی هستند که در پراکندگی افقی فشار اثر می‌گذارند.
سیستم ناوه (Trough) : سیستم ناوه منطقه‌ای کشیده و طویل از یک دستگاه جوی کم فشار است که در امتداد خط ناوه کمترین فشار وجود دارد در این سیستم هوای ابری و توأم بارندگی‌های شدید و طولانی و همراه با گرد و خاک و یا تگرگ می‌باشد. معمولاً در سیستم‌های فشار کم و ناوه به علت تجمع ذرات در سطح زمین و صعود توده‌های هوا و در اثر عمل انبساط و سرد شدن، مقدار بخار آب موجود در هوا به حد اشباع و تراکم رسیده و تشکیل ابر و بالنتیجه تشکیل پدیده‌های جوی از قبیل باران‌ـ برف‌ـ باران‌یخ‌زده‌ـ تگرگ و غیره می‌دهد.

سیستم پشته (Ridge) : منطقه‌ایی طویل و کشیده از یک دستگاه جوی پرفشاری است که در امتداد خط پشته بیشترین فشار جو وجود دارد. در این سیستم به علت فرونشینی یعنی نزول توده‌های هوا از سطح بالای جو به سطح زمینی هوا گرم شده و در صورتی که ابری وجود داشته باشد تبخیر گردیده و هوا صاف می‌شود. به این جهت است که مناطق تحت نفوذ چنین سیستم‌هایی دارای اقلیم خشک و بیابانی است.
کمربدهای فشار در جهان ( Planetary Pressure Belts) : آرامگان‌های استوایی‌ـ پرفشارهای جنب حاره (عرض‌های اسب)ـ کمربند‌های کم‌فشار جنب قطبی‌ـ کلاهک پرفشار قطبی‌.

اهش می یابد.

مفاهیم: فشار هوا چیست؟

آب و هوا > جهان
فشار هوا نیرویی است که هوا بر یک واحد از سطح زمین وارد می‌کند

و مقدار آن در سطح دریای آزاد، برابر است با وزن ستونی از جیوه به ارتفاع 76 سانتیمتر.

واحد اندازه‌گیری فشار هوا در آب و هواشناسی میلی‌بار یا هکتوپاسکال می‌باشد؛ هر میلی بار یا هکتوپاسکال برابر با 1000 دین بر سانتی متر مربع می‌باشد فشار ستون هوا در سطح دریای آزاد 1013 هکتوپاسکال بر سانتی‌متر مربع می‌باشد.

از آنجا که تراکم هوا با ارتفاع کاهش می‌یابد، با افزایش ارتفاع فشار هوا نیز کم می‌شود، اما تغییر فشار برحسب ارتفاع چندان منظم نیست؛ به طور کلی تا ارتفاع 1500 متری سطح زمین به ازای هر 100 متر افزایش ارتفاع، فشار هوا حدود 12 هکتوپاسکال کم می‌شود.

پراکندگی افقی فشار اتمسفر را با استفاده از خطوط هم فشار به صورت سطح هم فشار نشان می‌دهند. خط هم فشار خطی است که تمام نقاط با فشار یکسان را به هم مربوط می‌کند. نقشه‌های هم فشار برای سطوح مختلف اتمسفر تهیه می‌شود.

پراکندگی فشار در سطح زمین

تکرار حالت‌های لحظه‌ای هوا در دراز مدت در پراکندگی فشار، الگویی میانگین را نشان می‌دهد که کما بیش انعکاس تاثیرهای گردش عمومی جو است، در نقشه‌های میانگین فشار نمود‌های زودگذر و نادر دیده نمی‌شود و در مقابل نمود‌های عمده و غالب چه در مقیاس محلی و چه در مقیاس جهانی جلوه می‌‌کنند؛ بنابراین مطالعه نقشه‌های میانگین فشار اگر چه در کاربرد موضعی یا کوتاه مدت چندان کارآمد نیست اما برای شناخت نمود‌های عمده و غالب گردش عمومی هوا مهم است.

مراکز عمده فشار در سطح زمین به تبعیت از سیستم نصف النهاری گردش عمومی هوا، از استوا تا قطب به صورت کمربندهای مداری متناوبی جلوه می‌کند؛ اما وضعیت خشکی و دریا در نیمکره شمالی این منظم را به هم می‌زند و مراکز یاد شده را به صورت سلول‌های جدا از هم در می‌آورد.

نتیجه گردش عمومی هوا در دراز مدت، وجود کمربندهای کم فشار در استوا، پر فشار در منطقه جنب حاره کم فشار در منطقه معتدله و احتمالا در منطقه قطبی است.

اثر دوپلر در امواج

در سال 1842 کریستیان یوهان دوپلر گفت که رنگ اجسام نورانی باید در اثر حرکتشان نسبت به ناظر تغییر کند. این پدیده، که پدیده دوپلر نامیده می‌شود، برای همه امواج درست است. خود دوپلر به کاربرد این اصل در امواج صوتی اشاره کرده است. در سال 1845، بایز بالوت در هلند " با استفاده از یک لوکوموتیو که واگن روبازی شامل چندین ترومپت نواز را حمل می‌کرد" این پدیده را عملا آزمود.

هرگاه گیرنده‌ای به سمت یک منبع ساکن که از خود موج صوتی می‌فرستد برود، بسامد صوتی که می‌گیرد بیشتر از وقتی است که نسبت به منبع ساکن باشد (شنونده صدا را زیرتر می‌شنود). و اگر از منبع صوت دور شود، موجی را با بسامد کمتر می‌گیرد (شنونده صدا را بم‌تر می‌شنود). اگر منبع موج نیز از گیرنده دور و یا به او نزدیک شود، بسامد صوتی که شنونده می‌شنود نیز به ترتیب کمتر و یا بیشتر می‌شود.

اگر بسامد موج تولید شده در منبع v باشد و سرعت شنونده و منبع به ترتیب v₀ و v_s باشد، بسامد موجی که شنونده می‌شنود، ^'v ، از رابطهٔ زیر به دست خواهد آمد:

در این رابطه سرعت موج در محیط انتشار است. علامت‌های بالایی (+ در صورت و - در مخرج) مربوط به وقتی است که منبع و شنونده به هم نزدیک می‌شوند و علامت‌های پایینی مربوط به وقتی است که منبع و شنونده از هم دور می‌شوند. این رابطه در دستگاهی نوشته شده است که نسبت به محیط انتشار ساکن است.

اگر سرعت منبع یا ناظر در مقایسه با سرعت نور چشم‌پوشیدنی نباشد، باید رابطهٔ نسبیتی دوپلر را به کار برد که به شکل زیر است:

در این رابطه v_r سرعت نسبی منبع و شنونده است.

بارزترین مثال آن حرکت اتومبیل آتش نشانی یا آمبولانس است که از دور با آژیر نزدیک می‌شود و عبور می‌کند و سپس دور می‌شود. وقتی که ماشین(محرک) به ما نزدیک می شود فرکانس دریافتی (در مقایسه با فرکانس گسیل شده از منبع) افزایش می‌یابد یا طول موجی که باید به ما برسد کوتاه تر می شود در نتیجه باید فاصله کمتری را طی کند. در لحظهٔ عبور این فرکانس با فرکانس گسیل شده از منبع برابر می‌شود، وقتی که ماشین دور می‌شود فرکانس دریافتی با دور شدن ماشین کاهش می‌یابد یا طول موج نت بیشتر شده چون باید فاصله ی بیشتری را طی کند. بدیهی است هر چه ماشین سریعتر حرکت کند تغییر طول موج بیشتر خواهد بود. به بیان ساده‌تر آمبولانسی که به فرد ساکن نزدیک می‌شود ظاهرا دارای آژیر تندتری است و وقتی از وی دور می‌شود دارای آژیر کندتر به نظر می‌رسد.

پویانمایی برای توصیف اثر دوپلر. با حرکت ماشین به سمت چپ، طول موج حاصل از صدای ماشین در سمت چپ کاهش و در سمت راست افزایش می‌یابد.

 

اثر دوپلر تغییر در طول موج (و در نتیجه در بسامد) است که می‌تواند از حرکت منبع و یا از حرکت ناظر یا هر دو نشات بگیرد.

این امواج می توانند:

امواج آب (آشفتگی مکانیکی‌ای که مثلا با انداختن یک سکه کوچک در ظرف آب ایجاد می شود، موجی دایره‌ای بوجود می‌آورد که از آن نقطه به اطراف گسیل می‌شود. تعدادی سکه که بطور متوالی در یک نقطه انداخته شوند، یک رشته فیزیک امواج دایره‌ای هم‌‌مرکز ایجاد می‌کنند. اما وقتی چشمه حرکت می‌کند، برای مثال هنگامی که سکه‌ها از دستی رها می‌شوند که بر فراز ظرف حرکت می‌کند، فیزیک امواج دایره‌ای حاصل دیگر هم‌مرکز نیستند.)

فشار_ صوت (خفاش‌ها ، برای اینکه با استفاده از پژواک جای یکدیگر و همچنین جای حشرات و شکار خود را تشخیص دهند، از طریق گسیل فیزیک امواج صوتی بسیار ریزی که معمولا برای گوش انسان قابل شنیدن نیست، به اثر دوپلر وابسته‌اند.)

یا نور باشند.

اثر دوپلر در صوت

وقتی صدای آژیر آمبولانسی را که در حال نزدیک شدن به شماست، می شنوید و توجه می کنید که صدای آن ناگهان پس از دور شدن آمبولانس از شما کم می شود، در واقع اثر دوپلر را تجربه کرده اید.

وقتی منبع صدایی از کنار شما رد می شود، افت قابل توجهی در میزان صدای دریافتی توسط شما وجود خواهد داشت.

تغییرات طول موج در اثر دوپلر

سرعت صوت توسط محیطی که صوت در آن حرکت می کند، تعیین می شود؛ بنابراین برای منبع متحرک نیز همان مقدار را دارد. اما فرکانس و طول موج تغییر می کنند. طول موج برای منبع متحرک با روابط زیر داده می شود:

برای منبع در حال دور شدن، طول موج زیاد می شود:

برای منبع در حال نزدیک شدن، طول موج کم می شود:

اثر دوپلر در نور

یک سیستم متشکل از منبع نور و ناظر را در نظر بگیرید، جهت مثبت را از ناظر به سمت منبع در نظر بگیرید. بنابراین اگر منبع از ناظر دور شود، سرعت آن (v) مثبت است؛ اما اگر به سمت ناظر حرکت کند، سرعت آن منفی است. فرض می کنیم ناظر همیشه در حالت سکون است (پس v در واقع، سرعت نسبی کل بین منبع و ناظر است). سرعت نور (c) همواره مثبت در نظر گرفته می شود.

ناظر، فرکانس fl را دریافت می کند که متفاوت از فرکانس انتقال یافته از منبع fs است. این توصیف را می توان با مکانیک نسبیتی فرمول بندی کرد؛ با به کار بردن انقباض طول در حالت نسبیتی به رابطه زیر می رسیم:

جابه جایی به سمت آبی و قرمز (آبی گرایی و قرمزگرایی)

یک منبع نور که در حال دور شدن از ناظر است (v مثبت است) دارای فرکانس fL کم تر از fS است. در طیف نور مرئی، این امر، منجر به جابجایی به سوی انتهای قرمز طیف نور می شود؛ بنابراین شیفت قرمز نام دارد.

زمانی که منبع نور به ناظر نزدیک می شود (v منفی است)، fL بزرگ تر از fS است؛ در طیف نور مرئی، این امر، منجر به جابجایی به انتهای طیف نور که فرکانس بالایی دارد، می شود. اما چون بنفش، انتهای کوتاهی در طیف دارد، چنین جابجایی فرکانسی در واقعیت، شیفت آبی نامیده می شود. بدیهی است که در محدوده طیف الکترومغناطیسی (و در خارج از محدوده طیف مرئی) ممکن است این جابجایی ها واقعا به سمت آبی و قرمز پیش نروند. برای مثال اگر در محدوده مادون قرمز هستید، زمانی که یک "شیفت قرمز" می بینید، به سمت خارج از قرمز جابه جا می شوید!

اگرچه کل طیف جابه جا می شود، ساده ترین راه آن است که هنگام مشاهده خطوط طیفی به جابه جایی ها دقت کنیم زیرا طول موج آن ها ویژه است.

در انیمیشن زیر می بینید که چرا این تغییرات اتفاق می افتند. هر چه منبع به سمت راست حرکت کند، به موج هایی که در آن مسیر منتشر کرده بود و طول موج آن ها را کوتاه تر کرده بود، می رسد و نور به سمت آبی جابه جا می شود.

به طور مشابه، موج هایی که در سمت چپ توسط منبع منتشر شده بود، باقی می مانند و نور به سمت قرمز جابه جا می شود:

کاربردهای اثر دوپلر

پلیس از این ویژگی در جعبه های رادار استفاده می کند که برای ردیابی سرعت به کار می روند. سرعت وسیله (که در نقش منبع امواج بازتابیده است)، در تعیین تغییر فرکانس مؤثر است که می تواند با جعبه کشف شود (کاربردهای مشابه این حالت در اندازه گیری سرعت باد در جو است که رادار دوپلر نام دارد و بسیار مورد علاقه هواشناسان است).

تصویری از یک رادار دوپلر

محاسبات هواشناسی با اثر دوپلر

شیفت دوپلری در ردیابی ماهواره ها هم کاربرد دارد. با مشاهده نحوه تغییرات فرکانس می توان سرعت را نسبت به موقعیت زمین معین کرد؛ این کار به ما اجازه می دهد از ردگیری با مرجع زمین برای تحلیل حرکت اجسام در فضا استفاده کنیم.

در نجوم، این شیفت ها مفیدند. هنگام مشاهده سیستمی با دو ستاره، با تحلیل تغییر فرکانس آن ها می توان گفت کدام به شما نزدیک و کدام از شما دور می شود.

تحلیل نوری که از فاصله دور در کهکشان ها به سمت ما می آید، نشان می دهد که نور یک شیفت قرمز را تجربه می کند. این کهکشان ها در حال دور شدن از زمین اند. در واقع، نتایج چنین مشاهداتی کمی فراتر از اثر دوپلر است و به انبساط فضا - زمان مربوط است که در نظریه نسبیت عام پیش بینی شده است. تعمیم این مشاهدات با دیگر یافته ها، تصویر "انفجار بزرگ یا مهبانگ" که منشأ پیدایش جهان است، تأیید می کند.

اثر دوپلر در نجوم

اثر دوپلر در نجوم کاربرد بسیار دارد زیرا در جهان همه چیز در حال حرکت است.

همانند مثال اتومبیل، زمانی که ستاره ای از ناظر دور می شود طول موج های طیف ستاره بلند تر شده در نتیجه به سوی سرخ طیف جا به جا شده(انتقال به سرخ) و اگر ستاره به ناظر نزدیک شود طول موج ها به سوی آبی طیف جا به جا میشوند(انتقال به آبی). تغییر طول موج فقط به سرعت نسبی ستاره بستگی دارد.نقش بارز این پدیده وقتی آشکار می شود که بدانیم تقریبا همه ی کهکشان ها انتقال به قرمز دارند و نتیجه بگیریم که جهان ما در حال انبساط است.

خصوصیات صوت و دیوار صوتی

 

 

هواپیمای اف-۱۸هورنت در حال شکستن دیوار صوتی. قطرات آب در اثر افت فشار (به پدیده تکینگی پرانتل−گلارت رجوع کنید) تشکیل حلقه‌ای سفید رنگ داده‌اند.^[۱]

سرعت فراصوت به سرعتی گفته می‌شود که از سرعت صوت (۳۴۳ متر بر ثانیه) بیشتر باشد. واحد سرعت فراصوت «ماخ» است و به تعداد ضریب سرعت می‌گویند مثلا صدا یک ماخ سرعت دارد.

 

 خصوصیات صوت و دیوار صوتی[ویرایش]

خصوصیات صوت و دیوار صوتی چیست و چرا گذر از آن نیازمند قدرت و کشش و توانایی زیادی است. صوت، در شرایط عادی (دما، فشار و … معمولی) در سطح دریا دارای سرعتی معادل ۳۴۰ متر بر ثانیه‌است که این سرعت، با افزایش ارتفاع و کاهش فشار و تراکم هوا، کاهش یافته و در ارتفاعات بالاتر، صوت فواصل را با سرعت کمتری می‌پیماید. این مسئله بدین صورت است که صوت از طریق ضربات ملکولهای هوا به یکدیگر و انتقال انرژی آنها فضا را طی می‌کند و هر چه تعداد مولکولها در یک حجم معین بیشتر باشند، انتقال انرژی زودتر صورت پذیرفته و صوت با سرعت بیشتری انتقال می‌یابد؛ چنانکه سرعت صوت در مایعات بیشتر از هوا و در جامدات بسیار بیشتر از مایعات و هوا و معادل ۶۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است.

پس در نتیجه افزایش ارتفاع، تعداد ملکولها در یک حجم معین کاهش یافته و صوت با سرعت کمتری فضا را می‌پیماید. دیوار صوتی، شیئی فیزیکی و قابل روئیت نیست؛ بلکه به دلیل اینکه گذشتن از سرعت صوت نیازمند توان بسیار بالای موتور و آیرودینامیک بسیار خوب می‌باشد، این حد را یک مانع برای رسیدن به سرعتهای بالاتر دانسته و از آن به نام دیوار صوتی یاد می‌کنند. عدد ماخ، در حقیقت همان نسبت سرعت شیء پرنده یا همان هواپیما به سرعت صوت محیط است که به احترام دانشمندی اتریشی که برای اولین بار چنین مقیاسی را در نظر گرفت، آن را «ماخ» نام نهادند. پس عدد ماخ، کمیتی متغیر است و بسته به خصوصیات هوا مانند دما و فشار، تغییر کرده و کاهش یا افزایش می‌یابد.

عامل ایجاد دیوار صوتی [ویرایش]

امواج شوک (Shockwaves) در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه‌ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که می‌تواند به لایه‌های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته می‌شود، موجهایی در آب بوجود می‌آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه‌ای از ملکولهای آب است که قادر به انتقال به لایه‌های دیگر نیز می‌باشد، و امواج ضربه‌ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آنها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل می‌شوند.

عدد ماخ بحرانی [ویرایش]

به سرعتی که در آن حداقل یکی از سطوح هواپیما به سرعت صوت رسیده باشد، گر چه این پدیده در مورد خود هواپیما صادق نباشد، عدد ماخ بحرانی (Critical Mach Number) می‌گویند. عدد ماخ بحرانی را می‌توان به سرعتی که نمودار پسا در مقابل سرعت سیر صعودی می‌گیرد، نیز تعریف نمود. در این سرعت، فرامین هواپیما کم کم شروع به درست جواب ندادن کرده و حالتی شبیه به کوبیدن بر روی بال توسط امواج ضربه‌ای بوجود می‌آید که با گذر از دیوار صوتی، فرامین هواپیما به حالت طبیعی خود باز می‌گردند.

اثرات شکست دیوار صوتی [ویرایش]

امواج ضربه‌ای توسط هواپیما در سرعت صوت، بسیار قدرتمند می‌باشند، چنانکه در صورت پرواز هواپیما نزدیک به زمین و گذر آن از دیوار صوتی، امواج ضربه‌ای با منتهای قدرت به اجسام زمینی مانند شیشه‌های منازل و ساختمانها برخورد نموده و باعث شکستن آنها می‌شود، یا حتی اگر شخصی در معرض امواج ضربه‌ای بطور مستقیم قرار گیرد، احتمال از دست دادن شنوایی و پاره شدن پرده گوش بسیار است.

از امواج ضربه‌ای، در بمبها و تسلیحات دیگر نیز استفاده می‌شود. بمبها با یک افزایش دما و فشار ناگهانی در لایه‌هایی از هوا، امواج ضربه‌ای بوجود آورده که از طریق هوا انتقال یافته و باعث شکستن شیشه‌ها و تخریب دیوارها نیز می‌شود. اگر شخصی در فاصله‌ای نسبتاً نزدیک در فضایی تهی از هوا و خلاء، حتی نزدیک یک بمب ده تنی ایستاده باشد، بر فرض منفجر کردن بمب، آسیبی به وی نخواهد رسید، چون هوایی برای انتقال امواج ضربه‌ای وجود ندارد.

به دلیل تولید امواج ضربه‌ای در سرعتهای حدود سرعت صوت، خلبانان سعی می‌کنند فقط مدت کوتاهی در چنین سرعتهایی ترانسونیک پرواز کرده و به زودی از دیوار صوتی گذر کنند، چون پرواز در این سرعتها نیروی بسیار زیاد موتور در نیتجه افزایش فوق العاده میزان مصرف سوخت را در پی دارد.

سرعت صوت

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری، جستجو

انتشار موج

صوت ارتعاش یا موجی است که از یک وسیلهٔ قابل ارتجاع متصاعد می‌شود. سرعت صوت، فاصله‌ای‌ست که یک موج صوتی در مدت زمان یک ثانیه در یک سیال می‌پیماید. سرعت صوت (به انگلیسی: Speed of sound) مشخص می‌کند که این موج در بازهٔ مشخصی از زمان چه مسافتی را طی می‌کند. در هوای خشک و در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد (۶۸ درجه فارنهایت)، سرعت صوت ۳۴۳.۲ متر بر ثانیه (۱۱۲۶ فوت بر ثانیه)، ۱۲۳۶ کیلومتر بر ساعت (۷۶۸ مایل بر ساعت) یا به طور تقریبی، یک کیلومتر در سه ثانیه و یا تقریبا یک مایل در پنج ثانیه است. در دینامیک سیالات، سرعت صوت در یک سیال (گاز یا مایع)، به عنوان یک ابزار حساب‌گری نسبی خود سرعت استفاده می‌شود. سرعت یک شیئ (فاصله بر زمان) تقسیم بر سرعت صوت در سیال به عنوان عدد ماخ شناخته می‌شود. اشیایئ که با سرعت بیشتر از یک ماخ حرکت می‌کنند، در سرعت‌های سوپرسونیک حرکت می‌کنند.

سرعت صوت در یک گاز ایده‌آل، مستقل از فرکانس است (این جمله نیاز به ذکر منبع دارد) وتابعی از ریشه‌ی دوم دمای مطلق است ولی به فشار یا چگالی آن گاز وابسته نیست. برای گاز‌های مختلف، سرعت صوت به طور معکوس به ریشه دوم میانگین جرم مولکولی گاز بستگی دارد.

در گفتگو‌های مرسوم روزمره، منظور از سرعت صوت، سرعت موج صوتی در سیالِ هوا است. با این حال، سرعت صوت از یک ماده به ماده‌ی دیگر متفاوت است. صوت در مایعات و جامدات نامتخلخل سریع‌تر از هوا، حرکت می‌کند. می‌توان گفت سرعت صوت در آب حدود ۴.۳ برابر (۱۴۸۴ متر بر ثانیه)، و در آهن تقریبا ۱۵ برابر (۵۱۲۰ متر بر ثانیه) سرعت آن در هوای ۲۰ درجه سانتی‌گراد است.

سرعت صوت در فلزات و جامدات، مایعات، درون محیط هایی که فشرده گی هوای آن ها نسبت به محیط آزاد بیشتر است، مناطق سرد و مرطوب و پست تر از دریا، مناطق سرد و مرطوب در کنار دریا، مناطق سرد و مرطوب بالاتر از دریا، مناطق مرطوب بالاتر از دریا نسبت به هوای آزاد در حالت عادی به ترتیب ذکر شده بیشتر است. صوت از محیط هایی که مادی نیستند (در آنجا ماده وجود ندارد) نمی تواند عبور کند

بلی؛ گهگاه، شاهد هستیم که شِهاب سنگ بزرگی ، از

این زد و خورد با مولکول ها و اتم های اَتمُسفِر(جَوّ)

وهوا،جان سالم به در برده وهمچون شهابسنگ ژوئن

1908م – کـه وزنی در حدود 40,000 (چهل هزار)

تُن (هر تن =1000کیلوگرم) داشت!- پس از سوختن

وخاکستر شدن بخشی ازآن، مابقی آن برزمین میافتد؛

که مسلّماً باید خیلی بزرگـتر بوده باشد، که این اندازه

از آن باقی مانده است!

حال آنکـه، ایـن سرعت (30 کیلومتر در ثانیه)، فقط

یک ده هزارم “سرعت نور”(300000km/s) است!

پس چه رسد به (سرعت) مافوق آن!!

وهمه میدانند که سرعت ((صوت)) – که بشر با جان

کندن (!) می خواهد به آن دسترسی پیدا کند – فقط در

حدود330(سیصد وسی) متر بر ثانیه است! یعنی، در

هوای صفر درجۀ سِلسِیُوس(سانتیگراد)(1)-که یخ در

آن، شروع به ذوب شدن می کـند – ((صوت)) دارای

چنین سرعتی است که(این سرعت) در امواج آن هوا

ایجاد می گرد .

اهرم ها

تمام ماشینهای ساده یاد شده اهرم هستند. اهرم از یک میله صلب و یک تکیه گاه تشکیل شده‌است. نیروی وارد به اهرم در یک نقطه باعث می شود که نیروی دیگری در نقطه دیگری روی اهرم به نیروی مقاوم (جسم) وارد شود. این جسم می‌تواند سنگی باشد که باید از زمین بلند شود. نیروی محرک هم نیرویی است که شخصی جهت بلند کردن سنگ یا جابجایی آن بر دسته اهرم وارد می‌نماید.

دید کلی

با نگاهی به محل زندگی و کار خود می‌توانید به راحتی انواع ماشینهای ساده را ببینید. کلید برق ، دستگیره در ، صفحه تلفن ، کارد ، پیچ گوشتی و حتی کلیدهای صفحه کلید کامپیوتر ، همگی وسایلی هستند که کار انجام شده روی خود را به کار مفید تبدیل می‌کنند. هر کس بدون اینکه اطلاعی داشته باشد، انواع متعددی از این ماشینهای ساده را در زندگی روزمره به کار می‌برد.
هیچ می‌دانید چرا ...

• فندق شکن ، فندق را راحت می‌شکند.
• پنس ، قطعات ریز را راحت بر می‌دارد.
• چیزی را که چاقو به سختی می‌برد، قیچی راحت می‌برد.
• آچار فرانسه خیلی راحت مهره را سفت می‌کند.
• سیم چین خیلی راحت سیم را می‌برد یا لخت می‌کند.

مزیت مکانیکی

هدف از طراحی ماشینهای ساده این است که با اعمال یک نیروی محرک کوچک نیروی بزرگتری تولید شود. به عبارتی ماشین نیروی محرک کوچک را افزایش می‌دهد. مقدار افزایش نیرو یا نسبت نیروی مقاوم بر نیروی محرک را مزیت مکانیکی ماشین گویند. در دستگاه قرقره مزیت مکانیکی ماشین برابر است با تعداد طنابهایی که وزنه آویزان را نگه می‌دارد. مزیت مکانیکی اهرم را می‌توان با در نظر گرفتن گشتاور نیروهای وارد بر میله به دست آورد.

اگر گشتاور نیروی تولید شده توسط نیروی محرک حول تکیه گاه برابر F_er_e باشد که در آن r_e بازوی محرک فاصله نقطه اثر نیرو تا تکیه گاه است. به طور مشابه ، گشتاور نیروی تولید شده توسط وزن سنگ حول تکیه گاه برابر F_er_e است. که در آن r_e بازوی مقاوم است. اگر دستگاه در حال تعادل دورانی باشد، این دو گشتاور برابرند. یعنی F_er_e=F_er_e که با استفاده از آن مزیت مکانیکی اهرم به صورت زیر دریافت می‌شود.

M_A=F_l/F_e=r_e/r_l

انواع اهرمها

برای بیشتر اهرمها ، اصطکاک در محل تکیه گاه خیلی کوچک است و بنا براین بازده به صددرصد نزدیک است. در نتیجه نسبت بازوها خیلی نزدیک به نسبت نیروهاست و معمولا هیچگونه تصحیحی در محاسبه مزیت مکانیکی اهرم لازم نیست. سوال مهم دیگری مطرح است و آن اینکه آیا قضیه کار و انرژی در مورد اهرمها صادق است؟
اهرمها را بر حسب موقعیت نسبی تکیه گاه ، نیروی مقاوم و نیروی محرک دسته بندی می‌کنند.

• اهرم نوع اول : تکیه گاه بین نیروی مقاوم و نیروی محرک قرار دارد. مانند انبردست ، آچار فرانسه ، قیچی و ... .
  
  

• اهرم نوع دوم : نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد. مانند فندق شکن)) و ... .
  
  

• اهرم نوع سوم : نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مانند قندگیر ، انبرک ، پنس و ... .

موج

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری، جستجو

ممکن است این مقاله نیازمند ویکی‌سازی باشد تا با استانداردهای کیفی ویکی‌پدیا هم‌خوانی یابد. خواهشمندیم با افزودن پیوندهای داخلی مرتبط، یا با بهبود چیدمان به بهبود آن کمک کنید. برای جزئیات بیشتر روی [نمایش] کلیک کنید.[نمایش]

یک حرکت موجی-نوسانی ساده.

کلاس‌ درس برخطی مربوط به موضوع این مقاله در کلاس‌های درس اینترنتی در بخش فیزیک موجود است.

به هر آشفتگی در محیط که در فضا یا فضازمان منتشر می‌شود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند. اگر این آشفتگی در میدان‌های الکترومغناطیسی باشد، آن را موج الکترومغناطیسی می‌نامند. در امواج الکترومغناطیسی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به طور عمود بر یکدیگر نوسان می‌کنند و با سرعت نور انتشار پیدا می‌کنند. نور و امواج رادیویی از این نوع هستند.

امواج مکانیکی نوعی از امواج هستند که فقط در یک محیط مادی منتشر می‌شوند. انتشار این گونه امواج به دلیل نیروهای داخلی در محیط در اثر تغییر شکل ایجاد شده (آشفتگی) می‌باشد. این نیروها تمایل به بازگرداندن محیط به حالت اولیه را دارند. بعضی از انواع امواج مکانیکی امواج صوت، امواج زلزله و امواج آب است.

موج‌ها به دو دسته امواج طولی و امواج عرضی تقسیم می‌شوند. در امواج طولی، سرعت انتشار موج موازی با حرکت نوسانی آن است، در حالی که، در امواج عرضی این سرعت عمود بر آن است. امواج الکترو مغناطیسی از نوع امواج عرضی هستند.

== موج الکترومغناطیس ==

بازه قابل رویت فقط قسمت کوچکی از طیف امواج الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهد.

== تعاریف ==

توافق برحد برای واژه موج چیزی است که امکان ندارد. یک ارتعاش یا لرزش (ویبراسیون) را می‌توان به صورت یک حرکت به عقب و جلو پیرامون نقطهٔ m در اطراف یک مقدار مرجع تعریف نمود. با وجود این، تعریف مشخصات کافی برای موج که باعث کیفیت بخشیدن به آن می‌شود موضوعی قابل انعطاف است. این اصطلاح اغلب به طور ذاتی به صورت انتقال نوسانات در فضا مطرح می‌شود که با حرکت شی که فضا را پر کرده یا اشغال نموده در ارتباط نیست. در یک موج انرژی یک ارتعاش عبارتست ازانرژی شی که دارد از منبع به فرم یک اغتشاش و نوسان در داخل محیطی که آن را احاطه کرده یا در پیرامون آن است دور می‌شود (هال ۱۹۸۰). با وجود این، این حرکت در مورد یک موج ساکن و ایستاده، مسئله برانگیز است. برای مثال، یک موج روی یک طناب یا نخ که انرژی در آن به طور مساوی در هر دو جهت منتشر می‌شود یا برای امواج الکترومغناطیسی یا امواج نوری در خلا، جاییکه مفهوم محیط واسطه‌ای دیگر قابل کاربرد نیست. به خاطر چنین دلایلی نظریهٔ موج بیان کننده یک شاخه خاص از فیزیک است، که به خواص موج مستقل از آنکه منشا فیزیکی آن چه چیزی باشد وابسته‌است (استراوسکی و پتاپو،۱۹۹۹). این خاصیت منحصر بفرد که با مستقل بودن از منشا فیزیکی و با تکیه بسیار روی منشا در موقعی که یک مورد خاص از یک فرآیند موجی را در نظر می‌گیریم همراه می‌گردد.

مثال: آکوستیک از اوپتیک متمایز می‌گردد. به این صورت که امواج صوتی دارای منشا مکانیکی، بیشتر از امواج الکترومغناطیسی در موقع انتقال انرژی لرزشی یا ارتعاشی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شوند. مفاهیمی از قبیل جرم، گشتاور، اینرسی، یا خاصیت کشسانی (ارتجاعی) موقع شرح دادن آکوستیک بسیار مهم هستند. (برخلاف اوپتیک هنگام بررسی فرآیندهای موجی). این تفاوت در منشا باعث ایجاد مشخصات موجی خاص متفاوت از محیطی که با آن سر و کار داریم می‌شود . (به عنوان مثال، در موارد مربوط به هوا: فشار تابش موج‌های تلاطمی و... . در موارد جامد(اجسام صلب): امواج نور، تجزیه نور و ...) خواص دیگر، اگر چه آنها هم معمولاً از طریق منشا مشخص می‌شوند، ممکن است به تمام امواج تعمیم داده شود. به عنوان مثال، با توجه به آنهایی که بر اساس منشا مکانیکی پایه گذاری شده اندمی توان اغتشاشاتی در فضابرای امواج آکوستیک بر حسب زمان انجام داد اگر وفقط اگر وسیله مورد بحث بسیار سخت و یا بسیار نرم و انعطاف پذیر نباشد . اگر تمام اجزای تشکیل دهنده وسیله به صورت محکم به یکدیگر متصل شده باشند، تمام اجزای آن به شکل یک جسم واحد و بدون هیچ گونه تاخیری در انتقال نوسان، به ارتعاش در می‌آیند. که در این صورت هیچ حرکت موجی نخواهیم داشت. از سوی دیگر، اگر تمامی اجزا مستقل از یکدیگر بودند، هیچ انتقال ارتعاشی وجود نداشت. عبارات مذکور در بالا با فرض آنکه موج به هیچ منشا نیاز نداشته باشد بی معنی خواهد بود، اگر چه آنهاویژگی که از خود بروز می‌دهندمستقل از منشا آنها باشد: در طول یک موج، فاز یک ارتعاش (مکان و موقعیتی که در داخل سیکل نوسان اشغال کرده ) برای نقاط مجاور متفاوت می‌با شد و علت آن نیز این است که نوسان در زمان‌های متمایز به این نقاط می‌رسد. به صورت مشابه، پردازش فرآیندهای موج که از مطالعه درباره پدیده‌های موجی با سرچشمه‌هایی متفاوت با سر چشمه امواج صوتی حاصل می‌شود می‌تواند برای فهم هر چه بیشتر پدیده‌های صوتی بسیار با اهمیت باشد. یک مثال مناسب از این نمونه، قاعده تداخل یانگ می‌باشد ( یانگ،۱۸۰۲ ) این اصل برای اولین بار در تحقیقات یانگ پیرامون نور مطرح شد و هنوز نیز می‌تواند مطابق تعدادی از مفاهیم خاص دیگر ( برای مثال، پخش شدن صوت توسط صدا ) موضوعی پژوهشی در مطالعه صوت باشد.

== ویژگی‌ها ==

مقالهٔ اصلی: صفات

امواج متناوب توسط فاکتورهای اوج (بالاترین نقاط در امواج) و پایین‌ترین نقاط توصیف می‌شوند و البته ممکن است گاهی بر اساس طولی یا عرضی طبقه بندی گردند. امواج عرضی به امواجی اطلاق می‌شود که دارای ارتعاش‌هایی عمود بر جهت و انتشار موج باشند. مانند امواج طناب و امواج الکترومغناطیسی. امواج طولی دسته‌ای از امواج هستندکه در جریان انتشار موج دارای نوسانات موازی هستند مانند بیشتر امواج صوتی. زمانی یک شی بر روی موج یک آبگیر به بالا و پایین برود، حرکت بر روی یک مسیر دوار را تجربه می‌کند زیرا این امواج، امواج عرضی یا سینوسی نمی‌با شند.

a=در آب‌های عمیق

b=در آب‌های کم عمق

۱=عبور موج

۲=اوج

۳=افت

ریز موج‌ها روی سطح برکه در حقیقت ترکیب طولی و عرضی امواج هستند. بنابراین نقاط روی سطح، مسیر دایره‌ای را دنبال می‌کنند ونقاطی که روی سطح قرار می‌گیرنداز این مسیر دایره‌ای تبعیت می‌کنند.تمام امواج می‌توانند موارد زیر را تجربه کنند:

موج مستقیم از طریق برخورد با سطح منعکس کننده تغییر می‌یابند = انعکاس

موج مستقیم از طریق مداخله یک شی جدید تغییر می‌یا بند = انعکاس

خم شدن امواج مانند تاثیر متقابل آنها در برابر موانعی است که در مسیرشان وجود دارد = پراش بیشترین شناخت طول موج روی حالت پرش شی است.

موقعیت دو موج که با هم برخورد می‌کنند =تداخل

موجی که با بسامد شکسته می‌شود = انتشار

حرکات موج نوری در مسیر مستقیم – خطوط انتشار

یک موج اگر بتواند فقط در مسیر مستقیم نوسان کند دوگانگی می‌یابد. دوگانگی عرضی موج حاکی از نوسان مستقیم آن است و عمود برجهت حرکت است. امواج طولی مانند امواج صوتی دوگانگی بروز نمی‌دهند زیرا این امواج نوسان مستقیم در طول حرکت دارند و با فیلتر پولازیزه گر پولاریزه می‌شوند.

مثال: امواج سطح اقیانوس که با صخره‌ها برخورد می‌کنند. امواج سطح اقیانوس که پرتلاطم هستند در میان آب منتشر می‌شوند. امواج رادیو یی، ریز موج‌ها، مادون قرمز، امواج مرئی، فرابنفش، پرتو x و پرتو گاما از پرتو افکنی پرتوهای الکترومغناطیسی ساخته شده‌اند. در این شرایط انتشار بدون وجود محیط در میان خلأ ممکن است. این امواج الکترومغناطیس در ۲۹۹ و ۷۹۲ و ۴۵۸ متر بر ثانیه در خلأ حرکت می‌کنند.

== انواع موج ==

صوت یک موج مکانیکی است که در میان هوا، مایعات و جامدات منتشر می‌شود. موج ترافیک (یعنی انتشار متفاوت و متراکم وسایل نقلیه و ...) که می‌تواند به عنوان مدلی از امواج سینماتیک باشد. مانند اولین طرح آقای .j.mلایت هیل. امواج لرزه‌ای در زمین به صورت برشی s و طولی p می‌باشند که در سطح زمین و بین لایه‌ها به موجهای لاو l و رایلی r هم تبدیل می‌شوند. امواج گرانشی که عبارتند از نوسانات و بالا و پایین شدن در انحنای زمان -فضا که به وسیله اصل عمومی نسبیت پیش بینی شده‌است .این امواج چند بعدی هستند و به طور تجربی مشاهده می‌شوند.

امواج ساکن: در گردش سیالات اتفاق می‌افتند و از طریق تأثیر کرولیز ذخیره می‌شوند.

محتویات

• ۱ توصیف ریاضی
  • ۱.۱ امواج ایستاده
• ۲ منابع
• ۳ پیوند به بیرون

توصیف ریاضی

یک موج با دامنه ثابت است.

شکل و نمایشی از یک موج (منحنی آبی رنگ که خیلی سریع تغییر می‌کند) و پوشش آن (منحنی قرمزکه با سرعت آهسته تری تغییر می‌کند)

به عقیده ریاضیدانان ساده‌ترین یا اساسی‌ترین موج، امواج هارمونیک سینوسی است که آن را با توصیف می‌کند. که a دامنه موج است یعنی بیشترین مقدار بی نظمی در طول نوسان موج (بیشترین فاصله از بلندترین نقطه اوج تا تعادل در یک نمونه کامل، یعنی ماکزیمم مسافت قایم بین مبدأ و موج.) واحد دامنه به نوع موج بستگی دارد. موج‌هایی که روی طناب هستند دامنه شان به صورت یک بعد بیان می‌شود. امواج صوتی مانند فشار (پاسکال) و امواج الکترومغناطیس مانند دامنه‌ای از میدان الکتریکی (ولت / متر)بیان می‌شوند. دامنه ممکن است ثابت باشد (در این شرایط موج یا cw هست یا موج ثابت) یا ممکن است با زمان و موقعیت تغییر کند. فرم متغیر دامنه، موج پوششی نامیده می‌شود.

طول موج ( اشاره به ) مسافت بین دو قله متوالی (یا یک فرورفتگی و برجستگی) است. معمولاً واحد آن متر است و همچنین با نانومتربرای طیف الکترومغناطیس بخش نوری بیان می‌شود. یک تعداد موج k می‌تواند با طول موج به هم ربط داده شود. امواج را می‌توان به وسیله حرکت هارمونیک نشان داد. دوره t، زمان برای یک نوسان کامل موج است.

بسامد f (که با نشان می‌دهند) تعداد دوره‌هایی است که در واحد زمان انجام می‌دهند (برای مثال یک ثانیه) و آن با هرتز اندازه گیری می‌شود.

بسامد ودوره عکس یکدیگرند.

بسامد زاویه‌ای بیان کننده بسامد از نظر رادیان است و بستگی به بسامد دارد. بسامد زاویه‌ای با بسامد از طریق رابطه زیر ارتباط دارد:

دو نوع سرعت وجود دارد که امواج را به هم پیوند می‌دهد. اولین سرعت سرعت انتشار موج است که توسط بیان می‌شود و دومین، سرعت گروهی است که سرعت متغیری در شکل‌های متنوع موج ایجاد می‌کند. این سرعت می‌تواند به موج منتقل شود. و با فرمول زیر ارائه می‌شود:

==== معادله موج ====

مقالهٔ اصلی: معادلهٔ موج

معادله دیفرانسیل موج به صورت زیر نوشته می‌شود. 

در اینجا سرعت انتشار موج می‌باشد. جواب این معادله (در حالت یک‌بعدی) به صورت زیر است ( دامنه موج است.):

عدد موج، سرعت زاویه‌ای، طول موج، فاز، دوره تناوب و بسامد حرکت نوسانی نام دارند.

معادله موج یک معادله دیفرانسیلی است که در هر زمان، تحول موج هارمونیک را توصیف می‌کند . معادله موج فرم متفاوتی دارد و تا اندازه‌ای بستگی به این دارد که موج چگونه منتقل می‌شود و معمولاً از طریق حرکت به دست می‌آید. توجه به دامنه موج یعنی حر کت پایین طناب در طول محورx و متغیر u (که معمولاً وابسته به x وt ) معادله موج در سه بعد است که با فرمول زیر بیان می‌شود.

که به صورت معادله لاپلاسی می‌باشد.

سرعت v هم به شکل موج و هم به محیطی که موج از طریق آن منتقل می‌شود بستگی دارد . یک راه حل کلی برای معادله موج در یک بعد تو سط دی–آلبرت داده شده‌است. که به این صورت است:

این راه حل را می‌توان به صورت دو پالس که در جهات مخالف حرکت می‌کنند( f در جهت x و g در خلاف جهت x)در نظر گرفت. اگر مادر معادله بالابه جای x ، xوy وz جایگزین کنیم آن وقت ما انتشار موج در سه بعد را تو صیف می‌کنیم. معادله شرودینگر رفتار موج گونه ذرات را در مکانیک توصیف می‌کند. راه حل‌هایی برای این معادله، عبارتند از توابع موجی که می‌توانند به شرح سرانجام احتمالی ذرات بپردازند . موج ساده یا متحرک که گاهی موج پیش رو نیز نامیده می‌شود، اختلالی است که با دو عامل زمان t و مسافت z تغییر می‌کند. که با فرمول زیر ارائه می‌شود.

جایی که (a(z,t پوشش دامنه‌ای که برای موج داریم و k تعداد موج و نمایانگر فاز موج است. سرعت فاز v_p این موج توسط نشان داده می‌شود. ( نمایانگر طول موج است.

امواج ایستاده

مقالهٔ اصلی: امواج ساکن

موج ایستاده در وضعیت ساکن

نقاط قرمز نمایانگر گره‌های موج هستند. موج ایستاده که با عنوان موج ساکن نیز شناخته می‌شود موجی است که در وضعیت ثابت باقی می‌ماند. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که وسیله‌ای در مسیری خلاف جهت موج در حرکت باشد و یا این موج می‌تواند در نتیجه تداخل دو موج از دو سوی متفاوت ایجاد شود. مجموع دو موج منتشر شده از سوی مقابل هم (با دامنه و بسامد یکسان) یک موج ایستاده را به وجود می‌آورد. به طور عادی، موج ایستاده زمانی تولید می‌شود که انتشار موج دورتر از مانع باشد. بنابراین، علت انعکاس موج وجود یک موج مخالف است. به عنوان مثال، زمانی که تار ویولن جابه جا می‌شود امواج طولی منتشر می‌شوند تا جایی که تار در جایش محکم قرار گیرد. بالاتر از جایی که موج بر می‌گردد در خرک و مهره دو موج در فاز مخالف هم هستند و یکدیگر را دفع می‌کنند در نتیجه یک گره تولید می‌شود. در وسط راه، بین دو گره یک شکم تولید می‌شود جایی که دو موج از سوی مقابل هم منتشر می‌شوند موج‌ها روی هم افزایش می‌یابند و عضو بیشینه می‌شوند و به طور معمول انرژی برای انتشار موج نمی‌ماند.

از نگاه دیگر:

لرزش طبیعی اکوسیتیک، تشدید کننده هلم هولتز و دریچه لوله صوتی.

انتشار میان طناب

سرعت موج در حال حرکت در امتداد یک تار مرتعش شونده به طور مستقیم متناسب با ریشه دوم کشش تار به چگالی خطی (μ)است:

موج صوتی چیست؟

دید کلی

• تصور شما از موج صوتی چیست؟
• چرا وقتی به یک شی ضربه می‌زنیم صدا تولید می‌شود؟
• فکر می‌کنید که صوت می‌تواند در خلا منتشر شود؟
• پدیده‌هایی مانند تداخل ، انعکاس و ... در مورد صوت چگونه بررسی می‌گردند؟
• امواج صوتی جزو کدام گروه از امواج عرضی یا طولی است؟
  
  هوا دارای خاصیت ارتجاعی می‌باشد هنگامی که یک لایه از مولکولهای هوا به جلو رانده می‌شود، این لایه به نوبه خود لایه دیگری را به جلو می‌راند و خود به حال اول بر می‌گردد. لایه جدیدی نیز لایه دیگری را به جلو می‌راند و به همین ترتیب این عمل بارها و بارها تکرار می‌گردد تا انرژی به پایان برسد. این جابجایی مولکولها اگر بیش از 16 مرتبه در ثانیه تکرار می‌گردد صدا بوجود می‌آید. هر رفت و برگشت لایه هوا یک سیکل نام دارد و تعداد سیکل در ثانیه تواتر یا بسامد یا فرکانس نامیده می‌شود.

موج صوتی چیست؟

امواج صوتی ، امواج مکانیکی طولی هستند. این فیزیک امواج می‌توانند در جامدات ، مایعات و گازها منتشر شوند. ذرات مادی منتقل کننده این فیزیک امواج ، در راستای انتشار موج نوسان می‌کنند. فیزیک امواج مکانیکی طولی در گستره وسیعی از بسامدها به وجود می‌آیند و در این میان بسامدهای فیزیک امواج صوتی در محدوده‌ای قرار گرفته‌اند که می‌توانند گوش و مغز انسان را برای شنیدن تحریک کنند.

این محدوده تقریبا از 20 هرتز تا حدود 20000 هرتز است و گستره شنیده شدنی نامیده می‌شود. فیزیک امواج مکانیکی طولی را که بسامدشان زیر گستره شنیده شدنی باشد امواج فرو صوتی ، و آنهایی که بسامدشان بالای این گستره باشد ، امواج فراصوتی گویند.

تولید صوت

هر گاه به جسمی ضربه می‌زنیم لایه‌های هوا بین دست ما در جسم جابجا می‌شوند و اگر این جابجاییها بیش از 16 بار در ثانیه باشند، صدا ایجاد می‌شود. برای اینکه بهتر بتوانیم نقش اندامهای گفتار را در تولید آواهای زبان فارسی مورد مطالعه قرار دهیم، ابتدا به نظر می‌رسد لازم است مطالب مختصری درباره چگونگی تولید آوا یا صوت ارائه کنیم.

آوا یا صوت از ارتعاش مولکولهای هوا حاصل می‌شود. ارتعاش یعنی حرکت مولکولهای هوا از جای خود در مسیر معین و بازگشت آنها به جای اولیه. این پدیده فیزیکی را اصطلاحا موج می‌نامیم. برای آنکه بتوانیم یک تصویر تقریبی از طرز بوجود آمدن موج صوتی را مجسم کنیم پاندولی را در نظر می‌گیریم. اگر وزنه پاندول را به یک طرف کشیده آن را رها سازیم، پاندول با سرعت ، به منتهی الیه طرف دیگر رفته دوباره در همان مسیر بجای اول می‌گردد. این حرکت به دفعات زیاد صورت می‌گیرد، ولی در هر دفعه خط سیر آن اندکی کوتاهتر می‌شود تا اینکه وزنه پاندول دوباره به حالت اولیه یعنی سکون در آید.

وزنه پاندول در این حرکت ، لایه‌ای از مولکولهای هوا را با خود به جلو می‌راند و این عمل موجب می‌شود که در یک سوی وزنه ، رقت مولکولی در سوی دیگر تراکم مولکولی ایجاد شود. رقت یعنی زیاد شدن فاصله بین مولکولها و تراکم یعنی کم شدن فاصله آنها. اگر با دو دست یک لاستیک را بکشیم طول لاستیک زیاد می‌شود یا به سخن دیگر ، لاستیک کش می آید.

علت این موضوع آن است که فاصله بین مولکولها در قسمتهای میانی لاستیک زیاد شده و مولکولها بین دو سر لاستیک زیاد شده و مولکولها به طرف دو سر لاستیک کشانده می‌شوند و در نتیجه فاصله میان مولکولها در دو سر لاستیک کم می‌شود. بدین ترتیب در قسمت میانی لاستیک رقت مولکولی و در دو سر آن تراکم مولکولی ایجاد می‌شود. اکنون اگر دو سر لاستیک را رها کنیم مولکولها دوباره به جای اولیه خود بر می‌گردند.

خاصیت ارتجاعی هوا

هوا نیز دارای همین خاصیت ارتجاعی است، منتهی به مراتب بیشتر از لاستیک. هر رقت و تراکم مولکولی در هوا موجب رقت و تراکمهای دیگر می‌گردد. بدین معنی که ، هنگامی که یک لایه از مولکولهای هوا به جلو رانده می‌شود این لایه به نوبه خود لایه دیگری را به جلو می‌راند و خود به حال اول بر می‌گردد. لایه جدیدی نیز لایه دیگری را ، و به همین ترتیب این عمل بارها و بارها تکرار می‌گردد تا انرژی به پایان برسد. این جابجایی مولکولها اگر بیش از 16مرتبه در ثانیه تکرار گردد صدا بوجود می‌آید.

اگر کتابی را از ارتفاع معینی به طرف زمین رها کنیم بر اثر سقوط کتاب ، فشار هوای بین کتاب و زمین زیاد می‌شود و این فشار ، مولکولهای هوا را به اطراف می‌راند. مولکولهای رانده شده به نوبت مولکولهای مجاور خود را به جلو رانده و خود به حالت اول بر می‌گردند. این عمل آنقدر تکرار می‌شود تا انرژی حاصل از سقوط کتاب به پایان برسد. هنگام تماس کتاب با زمین صدایی به گوش می‌رسد، در صورتی که در اثنای سقوط آن صدایی شنیده نمی‌شود.

علت این است که هنگام تماس کتاب با زمین ، بر اثر زیاد بودن مقدار انرژی جابجا شدن مولکولها یا همان رقت و تراکم هوا خیلی بیشتر از 16 مرتبه در ثاینه است و به این علت صدای حاصله قابل شنیدن می‌باشد. هر رقت و تراکم یک سیکل نام دارد و تعداد سیکل در ثانیه تواتر یا بسامد نامیده می‌شود. بنابراین ، وقتی می‌گوییم فرکانس (تواتر) موج مثلا 500 سیکل است، یعنی 500 مرتبه رقت و تراکم در مولکولهای هوا ایجاد شده است. هر قدر بسامد بیشتر باشد صدا به اصطلاح زیرتر است و نیز قدر بسامد کمتر باشد صدا اصطلاحا بمتر است.

چشمه فیزیک امواج فروصوتی و فراصوتی

فیزیک امواج فروصوتی که با آنها سروکار داریم معمولا توسط چشمه‌های بزرگ تولید می‌شوند. امواج زمین لرزه‌ای از آن جمله‌اند. بسامدهای بالای مربوط به فیزیک امواج فراصوتی را می‌توان به وسیله ارتعاشات کشسان یک بلور کوارتز که بر اثر تشدید با یک میدان الکتریکی متناوب در بلور القا شده است ، ایجاد کرد. به این طریق می‌توان بسامدهای فراصوتی به بزرگی 6x10⁸ هرتز تولید کرد. طول موج متناظر با این بسامد در هوا در حدود 5x10^-5 سانتی‌متر است که همان حدود طول موج نور مرئی است.

مشخصات فیزیکی

جابجایی یا ارتعاش مولکولهای هوا در تمام جهات صورت می‌گیرد و بسته به مقدار انرژی موجود ، هر لایه از مولکولها مسافتی را طی می‌کنند. به سخن دیگر هر چه انری بیشتر باشد مسافتی را که موج می‌پیماید بیشتر است. طول مسافتی را که هر طبقه از مولکولهای هوا طی نموده و دوباره به جای اولیه خود بر می‌گردد دامنه نوسان نامند. هر چه آن مسافت زیادتر باشد صدا بلندتر است. بلندی صدا را با زیر و بمی آن نباید اشتباه کرد، زیرا بلندی صدا مربوط به تعداد ارتعاش در ثانیه است.

بنابراین صدای ممکن است بم ولی بلند باشد. بالعکس صدای دیگری ممکن است زیر ولی کوتاه باشد. اگر امواج صوتی در مسیر حرکت خود به جسمی از قبیل پرده گوش برخورد کنند و آن را به همان اندازه مرتعش سازند، ارتعاش پرده گوش بوسیله اندامهای گوش داخلی به مراکز اعصاب شنوایی منتقل گشته و در نتیجه صدا شنیده می‌شود و عکس العمل لازم صادر می‌شود.

چشمه فیزیک امواج شنیده شدنی

فیزیک امواج شنیده شدنی در تارهای مرتعش (بلندگو ، طبل) ایجاد می‌شوند. همه این عناصر مرتعش به تناوب هوای پیرامون خود را در حرکت به طرف جلو ، فشرده و در حرکت به طرف عقب ، رقیق می‌کنند. هوا این آشفتگیها را بصورت موج از چشمه به خارج انتقال می‌دهد. این فیزیک امواج به هنگام وارد شدن در گوش ، احساس صوت را بوجود می‌آورند. موجهایی که تقریبا متناوب هستند و یا تعداد کمی از مؤلفه‌های تقریبی متناوب را شامل می‌شوند، احساس خوشایندی بوجود می‌آورند (اگر شدت خیلی زیاد نباشد) اصوات موسیقی از این جمله‌اند. صوتی که شکل موج آن متناوب نباشد ، بصورت نوفه شنیده می شود. نوفه را می‌توان برهمنهشی از امواج متناوب دانست که در آن تعداد مؤلفه‌ها خیلی زیاد است.

یک آزمایش ساده

دو سر یک سیم فولادی به طول یک متر و به قطر یک میلیمتر را که کشیده شده و بوسیله دو قطعه سنگ یا آهن محکم شده است ، در نظر می‌گیریم. حال اگر وسط سیم را به کناری کشیده و رها کنیم صدایی شنیده نمی‌شود، در صورتی که ارتعاش آن کاملا به چشم دیده می‌شود. ولی اگر یک طرف سیم را به کنار یک لنگه در تخته‌ای متصل کنیم و آزمایش را دوباره انجام دهیم، صدای آن کاملا شنیده می‌شود، با وجود آنکه ارتعاش آن مشهود نیست. علت این امر آن است که در دفعه اول هوای مجاور سیم بجای اینکه تراکم و انبساط پیدا کند، روی سیم لغزیده است و در مرتبه دوم هوای مجاور لنگه در ، مجال لغزیدن و رسیدن به کنار آن را قبل از تجدید ارتعاش نداشته است.

امواج صوتی در جامدات و مایعات

همانطور که درون هوا ارتعاشات طولی توام با تراکم و انبساط منتشر می‌شود، به همان طریق نیز ارتعاشات طولی توأم با تراکم و انبساط در داخل مایعات و جامدات انتشار پیدا می‌کنند. اگر میله فلزی را برای لحظه کوتاهی در امتداد خودش کشیده و رها کنیم ، تراکم و انبساط در طول میله انتشار پیدا خواهد کرد و همین طور اگر نقطه‌ای از جسم جامد را مرتعش سازیم (به عنوان مثال با چکش به گوشه یک قطعه سنگ یا فلز بزنیم) تراکم و انبساط به شکل سطوح کروی در تمام جسم مرتعش منتشر می‌شوند.

مخصوصا نباید چنان کرد که انتشار تراکم و انبساط درون اجسام مختص به ارتعاشات شنیدنی است، بلکه هر نوع ارتعاش با هر فرکانس ممکن است در آنها انتشار یابد. تنها فرقی که جامدات و مایعات در انتقال صوت با هوا و گاز دارند در زیاد بودن سرعت انتشار صوت در آنهاست.

مشاهدات تجربی

• چیزی که در موقع انتشار صوت در هوا انتقال می‌یابد، هوا نیست. به دلیل اینکه صدای هواپیما از ابر و دود غلیظ عبور کرده و به ما می‌رسد. بدون آنکه ابر را پراکنده ساخته و با خود به طرف ما بیاورد.
  
  
• هوا در حین انتشار صوت جلو و عقب می‌رود. یعنی مرتعش می‌شود. برای مشاهده این امر کافی است یک قطعه فیلم عکاسی را بین دو انگشت گرفته و در مقابل آن با آواز بلند بخوانیم، در اینصورت حرکت رفت و آمد تند فیلم را به خوبی در محل اتصال انگشتان خود با فیلم حس می‌نماییم.
  
  
• عبور فیزیک امواج صوتی در هوا با کم و زیاد شدن فشار (انبساط و تراکم) همراه می‌باشد. در جدار لوله صوتی سوراخی درست کرده و سپس ورقه نازک کاغذی روی آن می‌چسبانیم و از خارج به این کاغذ پاندول سبک ساده از چوب آقطی آویزان نموده و لوله را بطور افقی نگاه به بالا و پایین رفتن می‌کند. اگر تنها هوا حرکت می‌کرد و اختلاف فشار در آن وجود نداشت پاندول رفت و آمد نمی‌کرد زیرا حرکت ارتعاشی هوای درون لوله موازی با سطح کاغذ بوده و ممکن نبود که تولید حرکت متناوب در ورقه کاغذ بنماید.
  
  
• در نتیجه وجود همین انبساط و تراکم ، در فیزیک امواج صوتی ، اختلاف چگالی متناوب پیدا می شود. زیرا اگر تغییر فشار را در فیزیک امواج صوتی قبول کنیم لازم است که تغییر چگالی در آنها رانیز قبول کنیم. به کمک چندین پاندول که در طول لوله صوتی افقی بطریق فوق آویزان کرده‌ایم می‌توانیم ثابت کنیم که هنگام ایجاد صوت در لوله ، پاندولی که نزدیکتر به دهانه لوله است زودتر از پاندولهای دیگر به ارتعاش در می‌آید.
  
  پس وقتی قسمتی از هوای درون لوله در داخل آن به سمت انتهای آن حرکت کرده و قسمت دیگری از هوای درون لوله ساکن است، ناچار چگالی قسمتی که بین این دو قسمت متحرک و ساکن قرار دارد ، تغییر کرده است. موضوع وجود اختلاف چگالی در هوای مرتعش عملا به تحقیق رسیده است و از تغییر چگالی هوا در موقع ارتعاش که باعث تغییر ضریب شکست می‌شود، استفاده کرد. و فیزیک امواج صوتی را به کمک جرقه الکتریکی عکسبرداری نموده‌اند.

تصاویر برای عدسی ها

عدسی ها و انواع عدسی ها

عدسی

مقدمه

عدسیها همانند آینه‌ها دارای تصاویر حقیقی و مجازی هستند، این تصاویر از پرتو های همگرا شونده و واگرا شونده بازتابی ایجاد می‌شود. بر خلاف آینه‌ها در عدسیها عبور نور نیز مطرح است و تصاویر ممکن است در پشت و جلوی عدسی شکل گیرد. عدسیهایی که ضخامت قسمتهای کناریش بزرگتر باشد، پرتو های موازی را همگرا می‌کند و عدسی محدب نام دارد، که دارای فاصله کانونی مثبت می‌باشد. بر خلاف آینه‌ها دارای دو کانون در فضاهای جلو و پشت عدسی می‌باشند ، عدسیهایی که ضخامت قسمت محوری آنها کمتر از ضخامت قسمت کناری باشد، پرتوهای موازی را از هم باز می‌کنند و دارای فاصله کانونی منفی هستند و عدسی مقعر نام دارند، که اینها نیز دارای دو کانونی در فضای جسم و تصویر هستند.

 

 

انواع عدسی

عدسی محدب (کوژ)

عدسیهایی که نور را همگرا می‌کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

عدسی مقعر (کاو)

این عدسیها نور را واگرا می کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستمها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم مورد استفاده واقع می‌شوند.

 

قواعد نحوه رسم پرتو در عدسیها

اکثر قواعد همانند آینه‌هاست و در حالت کلی عمده‌ترین آنها که پرتو های خاصی را شامل می‌شود عبارتند از:

1.                 پرتوی موازی با محور نوری بعد از برخورد به عدسی و عبور از آن ، از نقطه کانون می‌گذرد که فاصله آن از رأس عدسی f است.

2.                 پرتوهای عبوری از کانون عدسی بعد از شکست در آن به موازات محور نوری خواهد بود.

3.                 پرتو نوری عبوری از رأس عدسی بدون شکست از آن رد می‌شود.

4.                 همواره شیئی نوری در سمت چپ عدسی قرار داده می‌شود و نور از چپ به راست بر عدسی می‌تابد و در عدسیها بر عکس آینه‌ها ردیابی پرتویی (ترسیم پرتو) برای نور عبوری (شکستی) صورت می‌گیرد.

5.                 فضای سمت چپ عدسی فضای جسم و فضای سمت راست عدسی فضای تصویر می‌باشد که جسم موجود در سمت چپ (فضای جسم) را جسم حقیقی و جسم موجود در سمت راست (فضای تصویر) را جسم مجازی گویند. که وجود خارجی ندارد و نیز تصویر در فضای تصویر حقیقی و تصویر در فضای جسم مجازی می‌باشد.

 

عدسیهای مرکب

1.                 عدسی کوژ - تخت: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد.

2.                 عدسی دو کوژ: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می‌باشد.

3.                 عدسی هلالی (محدب): آنچنان عدسی است که یک یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

4.                 عدسی تخت - کاو: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد.

5.                 عدسی دو کاو: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد.

6.                 عدسی هلالی (مقعر): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.
عدسیهای هلالی دو نوعند، یکی آن است که کناره هایش نازک و مرکزش ضخیم است و دیگری دارای کناره‌های ضخیم و مرکز نازکی می‌باشد، یعنی اولی خاصیت همگرایی و دومی خاصیت واگرایی نور را دارد.

دستگاههای نوری شامل عدسیها

اکثر دستگاههای نوری شامل دو نوع عدسی می‌باشند که یکی را که نور اول بر آن می‌تابد و در ورودی دستگاه کار گذاشته می‌شود عدسی شیئی و دومی را که در خروجی دستگاه قرار دارد و نور از آن خارج می‌شود عدسی چشمی گویند. از جمله از این دستگاهها میکروسکوپ نوری - زیر دریایی - میکروسکوپ پلاریزان - دوربینهای دو چشمی - دوربینها - انواع عینکها و ... را می‌توان نام برد.

 

عیوب عدسیها

عدسیها به لحاظ داشتن ضخامت زیاد و ناخالصیها دارای ابیراهیهایی هستند که در سیستم اعوجاج ایجاد می‌کنند و وضوح تصویر حاصل از دستگاه نوری را به هم می‌زنند. از جمله از این ابیراهیها عبارتند از:

1.                 ابیراهی رنگی: علاوه از بهم زدن وضوح و کیفیت تصویر رنگ آنرا هم بهم می زند و تا حدی آن را از حالت طبیعی خارج می کند که اینها هم به دو دسته ابیراهی رنگی طولی و عرضی تقسیم می‌شوند.

2.                 ابیراهی اعوجاج: تصویر هندسه واقعی خود را پیدا نمی‌کند و قسمتهای مختلف عدسی که دارای ضخامتهای متفاوتی است، در میزان انحراف پرتوهای تابشی به یک مقدار عمل نمی‌کند و انحراف یکنواخت نبوده و تصویراز وضوح می‌افتد، که این ابیراهی نیز به دو دسته اعوجاج بشکه‌ای و اعوجاج بالشی تقسیم می‌شود.

برخی ابیراهیهای دیگری مانند ابیراهی کروی که انحراف پرتو از کانون عدسی را سبب می‌شود، وجود دارند که بوسیله ساخت عدسیهای مرکب با هندسه ویژه این ابیراهیها اصلاح می‌شوند.

 

عدسیهای غیر کروی

برخی دستگاههای اپتیکی به لحاظ محدودیت در طراحی و سایر محدودیتها و ماهیت دستگاه عدسیهای غیر کروی را لازم دارند که جهت ایفای نقش در ْآن سیستمها ساخته شده اند.

 

عدسی محدب

هرگاه یک دسته پرتو را بصورت موازی بر سطح یک عدسی بتابانیم و پرتوها بعد از شکست و عبور از عدسی در طرف دیگر آن به همدیگر نزدیک شده یا به اصطلاح همگرا شوند، چنین را عدسی محدب یا همگرا می‌گویند.

 

مقدمه

بارها ملاحظه کرده‌ایم که بچه‌ها با استفاده از یک ذره بین می‌توانند آتش روشن کنند و یا پیر مردها برای خواندن قرآنهای با خطوط ریز از ذره بین استفاده می‌کنند. همه اینها نوعی عدسی محدب است. مثلا در مورد اول با استفاده از عدسی پرتوهای خورشید در یک نقطه روی کاغذ یا یک ماده قابل اشتغال متمرکز می‌گردند و به این طریق دمای این نقطه بالا رفته و لحظه‌ای فرا می‌رسد که آن ماده یا کاغذ آتش می‌گیرد. بنابراین می‌توان گفت که خصوصیت بارز این نوع عدسیها همگرا کردن یا جمع نمودن پرتوها در یک نقطه است. در عدسیهای همگرا ، لبه‌ها نازک تر از وسط آن هستند و بطور معمول برای کاربردهای مختلف به شکلهای گوناگون دو کوژ ، کوژ تخت و هلالی همگرا ساخته می‌شوند.

 

ویژگیهای عدسیهای محدب

محور اصلی

در حالت کلی عدسی از دو سطح کروی تشکیل شده است که هر کدام از این سطوح قسمتی از سطح یک کره کامل است. خطی که مراکز این کره‌ها را به یکدیگر وصل می‌کند، محور اصلی نام دارد. نقطه میانی عدسی را که روی محور اصلی قرار دارد، مرکز نوری می‌گویند. اگر بوسیله چراغ یا هر وسیله دیگری یک پرتو نوری را بر مرکز نوری عدسی بتابانیم، ملاحظه می‌کنیم که پرتو بدون انحراف از مسیر اولیه، از طرف دیگر عدسی خارج می‌شود.

 

کانون عدسی محدب

هرگاه یک دسته پرتو موازی با محور اصلی بر سطح عدسی بتابانیم، پرتوها بعد از شکست در عدسی و عبور از آن در طرف دیگر ، در یک نقطه روی محور اصلی همدیگر را قطع می‌کنند. این نقطه را کانون عدسی محدب می‌گویند. بدیهی است که عدسی باید دارای دو کانون باشد. چون از هر دو طرف می‌توان پرتوها را بر سطح آن تابانید. فاصله این نقطه‌ها از عدسی را فاصله کانونی عدسی گویند. در عدسیهای محدب فاصله کانونی را مثبت فرض می‌کنند.

تشکیل تصویر در عدسیهای محدب

فرض کنید یک عدد شمع روشن بصورت عمود بر محور اصلی و به فاصله معین P از آن قرار دارد. حال اگر از انتهای شمع خطی را بصورت موازی با محور اصلی عدسی بر سطح آن رسم کنیم، این خط با فرض اینکه بیانگر یک پرتو نوری است، باید بعد از عبور از عدسی در طرف دیگر ، از کانون بگذرد. حال خط دوم یا پرتو دوم را بر مرکز نوری عدسی می‌تابانیم. بدیهی است که این پرتو ، پرتو اولیه را در یک نقطه قطع می‌کند. حال اگر از این نقطه عمودی بر سطح محور اصلی رسم کنیم، خط حاصل بیانگر تصویر شمع در عدسی محدب خواهد بود.

 

خصوصیات تصویر در عدسیهای محدب

1.                 از آنجا در این نوع از عدسیها تصویر ، از پرتوهای شکسته شده ، و در طرف دیگر آن تشکیل می‌شود، لذا تصویر آن مجازی خواهد بود. بدیهی است که اگر جسم در فاصله بین کانون و عدسی قرار گیرد، در این صورت تصویر حاصل مجازی خواهد بود. بنابراین برای داشتن تصویر حقیقی باید جسم در فاصله بزرگتر از فاصله کانون قرار داشته باشد.

2.                 اگر جسم در روی کانون قرار گیرد، در اینصورت پرتوهای شکسته شده همدیگر را در هیچ نقطه‌ای قطع نمی‌کنند. لذا اصطلاحا گفته می‌شود که تصویر در بینهایت تشکیل می‌گردد. بدیهی است که اگر جسم در بینهایت فرض شود، تصویر آن روی کانون خواهد بود.

3.                 اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی قرار داشته باشد، تصویر جسم علاوه بر مجازی بودن مستقیم نیز خواهد بود. اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت تصویر حقیقی بوده ولی وارونه خواهد شد.

4.                 اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر کوچکتر از خود جسم خواهد بود و لذا عدسی خاصیت ذره بینی نخواهد داشت. اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر بزرگتر خواهد بود و عدسی نقش ذره بین را خواهد داشت.

 

عدسی ضخیم

از ترکیب دو دیوپتر کروی یا کروی _ تخت یک عدسی تشکیل می‌شود. اگر فاصله دو دیوپتر تشکیل دهنده عدسی قابل مقایسه با فواصل کانونی دیوپترها باشد، عدسی را عدسی ضخیم گوییم.

 

اطلاعات اولیه

وقتی که نتوان ضخامت عدسی را در مقایسه با فاصله کانونی آن کوچک گرفت، در این صورت بعضی از روابطی که در مورد عدسیهای نازک بیان می‌شود، قابل استفاده نیستند. چنین عدسیهایی را عدسیهای ضخیم می‌گویند. این اصطلاح نه تنها درباره یک عدسی همگن شامل دو سطح کروی با جدایی نسبتا زیاد بکار می‌رود، بلکه هر گونه سطوح هم محور در نقش یک دستگاه واحد نیز عدسی ضخیم است. بنابراین ممکن است یک عدسی ضخیم از چند عدسی نازک که ممکن است با هم در تماس بوده یا از هم جدا باشند، درست شود.

 

مشخصات عدسی ضخیم

محور اصلی

محور اصلی ، خط مستقیمی است که رئوس و مراکز سطوح کروی طرفین عدسی ضخیم را به هم وصل می‌کند.

 

کانون عدسی

اگر پرتوی به موازات محور اصلی بر عدسی بتابانیم، بعد از شکست و عبور از عدسی‌ها ، خود پرتو یا امتداد آن هر جا که محور اصلی را قطع کند، آن نقطه را کانون عدسی می‌گویند. در حالتی که خود پرتوها بعد از خروج از عدسی‌ها محور اصلی را قطع کنند، در این صورت کانون حقیقی است. در حالت دوم که امتداد پرتوهای خروجی محور اصلی را قطع کنند، کانون مجازی خواهد بود.

 

کانون شیئی و تصویری

کانون شیئی نقطه‌ای است بر روی محور اصلی که اگر نوری از آن نقطه بر مجموعه سطوح کروی بتابد، پرتو نور بعد از خروج از سیستم موازی محور اصلی خواهد بود. برای مشخص کردن این نقطه باید نوری از خروجی سیستم به موازات محور اصلی بر آن بتابانیم. با در نظر گرفتن این که در این حالت کانونها عوض شده (کانون شیئی ، تصویری شده) ، شکست پرتو را در مجموعه سطوح کروی تعقیب می‌کنیم تا نور از سیستم خارج شود. این نور خود یا امتدادش هر جا محور اصلی را قطع کند، این نقطه کانون شیئی حقیقی یا مجازی سیستم خواهد بود. اگر کانون در فضای شیئی عدسی قرارگیرد، آن را کانون شیئی می‌گویند، کانون در طرف دیگر کانون تصویری خواهد بود.

 

صفحات کانونی

اگر صفحه‌ای عمودی را در کانونهای شیئی و تصویری بر محور اصلی عدسی ضخیم رسم کنیم، صفحات کانونی آن عدسی تشکیل خواهند بود.

 

نقاط اصلی و صفحات اصلی

اگر پرتوی را به موازات محور اصلی بر سطح عدسی بتابانیم، در این صورت پرتو نور بعد از شکست در داخل سیستم از طرف دیگر خارج می‌شود. حال اگر امتداد پرتو موازی با محور اصلی را در داخل سیستم ادامه دهیم، این خط امتداد پرتو خروجی را در نقطه‌ای قطع می‌کند، در این نقطه صفحه عمودی بر محور اصلی عدسی رسم می‌کنیم که آن را صفحه اصلی تصویر می‌گویند. نقطه تقاطع این صفحه با محور اصلی را نقطه اصلی تصویر می‌گویند.

 

عدسی نازک

به یک عدسی که از ترکیب دو دیوپتر حاصل می‌شود، زمانی عدسی نازک گفته می‌شود که فاصله دو دیوپتر تشکیل دهنده آن بسیار کوچک (تقریبا صفر) باشد. عدسی نازک را می‌توان به صورت عدسیی تعریف کرد که ضخامت آن در مقایسه با فواصلی که به خواص نوری آن مربوط هستند، کوچک باشد. از جمله این فواصل نوری می‌توان به شعاع انحنای سطوح کروی ، فواصل کانونی و فاصله‌های مربوط به جسم و تصویر اشاره کرد.

 

ویژگیهای عدسی نازک

عدسی نازک می‌تواند به صورتی ساخته شود که هر دو طرف آن محدب باشد و یا ممکن است طرفین آن مقعر باشند، ولی در هر دو حالت باید شرط گفته شده در تعریف این عدسی تحقق یافته باشد. در هر حال عدسی نازک دارای خصوصیات زیر است:

 

محور اصلی و مرکز عدسی

محور اصلی خط مستقیمی است که از مرکز عدسی که مرکز نوری نامیده می‌شود، عبور می‌کند و بر سطوح کروی عمود است. هر سطحی از عدسی را می‌توان به صورت قسمتی از سطح یک کره در نظر گرفت. بنابراین هر طرف عدسی دارای یک مرکز خواهد بود. این نقطه را با حرف C نشان داده و مرکز عدسی می‌نامند.

 

کانون عدسی

هرگاه پرتوهایی موازی با محور اصلی بر روی سطح عدسی بتابد، این پرتوها در عدسی‌های همگرا (محدب) بعد از شکست و گذر از عدسی در یک نقطه به هم می‌رسند و همگرا می‌شوند. این نقطه را کانون عدسی گویند. در عدسی‌های واگرا (مقعر) نیز پرتوها بعد از شکست و عبور از عدسی از هم دور شده و واگرا می‌شوند. اما اگر امتدادهای اولیه این پرتوها را رسم کنیم، در یک نقطه به همدیگر می‌رسند که به این نقطه کانون می‌گویند.

 

تشکیل تصویر در عدسی نازک

وقتی که جسمی را در یک طرف عدسی و دورتر از کانون قرار دهیم، تصویری از آن در طرف دیگر بدست می‌آید. چنانچه جسم به طرف کانون اول حرکت داده شود، تصویر از کانون دوم دور و بزرگتر خواهد شد و چنانچه جسم را از کانون اول دور کنیم، تصویر به کانون دوم نزدیک شده و اندازه آن کوچکتر می‌شود.

 

عدسی : عدسیها همانند آینه‌ها دارای تصاویر حقیقی و مجازی هستند، این تصاویر از پرتو های همگرا شونده و واگرا شونده بازتابی ایجاد می‌شود. بر خلاف آینه‌ها در عدسیها عبورنور نیز مطرح است و تصاویر ممکن است در پشت و جلوی عدسی شکل گیرد. عدسیهایی که ضخامت قسمتهای کناریش بزرگتر باشد، پرتو های موازی را همگرا می‌کند و عدسی محدب نام دارد، که دارای فاصله کانونی مثبت می‌باشد. بر خلاف آینه‌ها دارای دو کانون در فضاهای جلو و پشت عدسی می‌باشند ، عدسیهایی که ضخامتقسمت محوری آنها کمتر از ضخامت قسمت کناری باشد، پرتوهای موازی را از هم باز می‌کنند و دارای فاصله کانونی منفی هستند و عدسی مقعر نام دارند، که اینها نیز دارای دو کانونی در فضای جسم و تصویر هستند.

 

نواع عدسی :

1- عدسی محدب (کوژ)
عدسیهایی که نور را همگرا می‌کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

2- عدسی مقعر (کاو)
این عدسیها نور را واگرا می کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستمها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم مورد استفاده واقع می‌شوند.

 

قواعد نحوه رسم پرتو در عدسیها

اکثر قواعد همانند آینه‌هاست و در حالت کلی عمده‌ترین آنها که پرتو های خاصی را شامل می‌شود عبارتند از:


پرتوی موازی با محور نوری بعد از برخورد به عدسی و عبور از آن ، از نقطه کانون می‌گذرد که فاصله آن از رأس عدسی f است
پرتوهای عبوری از کانون عدسی بعد از شکست در آن به موازات محور نوری خواهد بود.


پرتو نوری عبوری از رأس عدسی بدون شکست از آن رد می‌شود.


همواره شیئی نوری در سمت چپ عدسی قرار داده می‌شود و نور از چپ به راست بر عدسی می‌تابد و در عدسیها بر عکس آینه‌ها ردیابی پرتویی (ترسیم پرتو) برای نور عبوری (شکستی) صورت می‌گیرد.


فضای سمت چپ عدسی فضای جسم و فضای سمت راست عدسی فضای تصویر می‌باشد که جسم موجود در سمت چپ (فضای جسم) را جسم حقیقی و جسم موجود در سمت راست (فضای تصویر) را جسم مجازی گویند. که وجود خارجی ندارد و نیز تصویر در فضای تصویر حقیقی و تصویر در فضای جسم مجازی می‌باشد.

عدسیهای مرکب
عدسی کوژ - تخت: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد.
عدسی دو کوژ: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می‌باشد.
عدسی هلالی (محدب): آنچنان عدسی است که یک یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.
عدسی تخت - کاو: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد.
عدسی دو کاو: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد.
عدسی هلالی (مقعر): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

عدسیهای هلالی دو نوعند، یکی آن است که کناره هایش نازک و مرکزش ضخیم است و دیگری دارای کناره‌های ضخیم و مرکز نازکی می‌باشد، یعنی اولی خاصیت همگرایی و دومی خاصیت واگرایی نور را دارد.

شکست نور

 شکست نور یک پدیده اپتیکی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی (مانند لامپ، خورشید و ستارگان) به خاطر تغییر سرعتی که برای آن در دو محیط با ضریب شکست متفاوت رخ می‌دهد دچار تغییر مسیر می‌شود. لذا هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده است.

سرعت نور در محیط‌های شفاف مختلف یکسان نیست، بطوریکه بیشترین سرعت آن در خلاء (یا تقریباً هوا) بوده و برابر ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است. در محیط‌های دیگر مثل آب و شیشه و غیره سرعت نور کمتر از این مقدار است. لذا هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر می‌نماید و با افزایش غلظت سرعت کاهش پیدا می کندو بر عکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است.

کاربردها

با استفاده از پدیده شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود.

اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود. بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجه این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود.

   

1-شکست نور چيست؟

وقتي پرتوهاي نور به صورت مايل از يک محيط شفاف وارد محيط شفاف ديگري ميشوند در مرز دو محيط تغيير مسير ميدهند که به اين پديده شکست نور ميگويند.

2-علت شکست نور چيست؟

چون نور از يک محيط وارد محيطي متفاوت ميشود سرعت آن تغيير ميکند و در نتيجه تغيير مسير ميدهد و شکسته ميشود.

3-رابطه سرعت نور و غلظت ماده شفاف را بيان کنيد؟

هر چه ماده غليظ تر باشد سرعت نور در آن کمتر و هرچه ماده رقيق تر باشد سرعت نور در آن بيشتر است. براي فهم اين مطلب فرض کنيد که ميخواهيد از حياط مدرسه عبور کنيد. زماني که حياط شلوغ است  سرعت حرکت شما کند تر ميشود و دائما به افراد برخورد ميکنيد اما اگر حياط خالي يا خلوت باشد سرعت حرکت و زاويه حرکت شما بيشتر و وسيعتر ميشود  نور هم اينچنين عمل ميکند

4- زاويه تابش چيست؟

زاويه ورود نور نسبت به خط عمود در محيط اول را زا ويه تابش ميناميم و انرا با I       نشان ميدهيم

5- زاويه شکست چيست؟

زاويه اي که نور نسبت به خط عمود وارد محيط دوم ميشود را زاويه شکست مينامند و انرا با r     نشان ميدهند.

۶-قوانین شکست نور را بيان کنيد؟

 الف) پرتوتابش و پرتو شکست و خط عمود برمرز دو محيط در يک صفحه هستند

ب) نسبت سينوس زاويه تابش به سينوس زاويه شکست  براي هر دو محيط عددي ثابت است که به آن ضريب شکست نسبي محيط دوم به محيط اول ميگويند.

7- منظور از ضريب شکست مطلق چيست و چه تفاوتي با ضريب شکست نسبي دارد؟

ضريب شکست مطلق همان ضريب شکست نسبي است فقط در اين مورد محيط اول حتما هوا ميباشد يعني ضريب مطلق همان ضريب نسبي محيط دوم به هوا  ميباشد.

8- رابطه ميان زاويه ها و غلظت و ضريب شکست و سرعت نور را بيان کنيد:

در محيط غليظ تر  زاويه کوچکتر  - ضريب شکست بزرگتر- سرعت نور کمتر ميباشد و

در محيط هاي رقيقتر- زاويه بزرگتر- ضريب شکست کوچکتر- سرعت نور بيشتر است.

9-منظور از زاويه انحراف چيست؟

 در پديده شکست بيان شد که پرتو نور بعد از گذشت از مرز تغيير مسير ميدهد و منحرف ميشود  به زاويه اي که ميزان انحراف را نشان ميدهد زاويه انحراف ميگويند و آنرا با D   نشان ميدهند.

10-رابطه ميان ضريب شکست و زاويه انحراف را بيان کنيد؟

هر قدر ضريب شکست به يک نزديکتر باشد زاويه انحراف کمتر  خواهد بود.