تحقیق در مورد فیزیک اپتیک هندسی آینه 31 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 31 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فیزیک آپتیک هندسی

رنگین کمان

رنگین کمان Rainbow * رنگین کمان جلوه شگفت آوری از طبیعت است که موقع بارش نم نم و یا پس از بارندگی دیده می‌شود. در قدیم مردم خرافی رنگین کمان را نشانی از شور بختی می‌پنداشتند. و خیال می‌کردند، رنگین کمان پلی است برای بالا رفتن ارواح و زمانی که آنرا می‌دیدند گمان می‌کردند شخصی در آستانه مرگ است.ا ین منظره زیبا از شکستن نوری که از میان قطرات باران گذشته است، پدید می‌آید. در اینجا قطرات باران هر کدام نقش منشوری را دارند. که نور خورشید را تجزیه و بازتاب می کند و باعث تفکیک رنگها بصورت مرتب و شکل هندسی زیبایی می‌شوند.می‌دانیم که نور سفید ترکیبی از هفت رنگ است که بوسیله منشور و ... تجزیه می‌شود، همان طوری که در منشور ، نوری که کمترین طول موج را دارد (بنفش) بیشتر منحرف می‌شود، لذا رنگ بنفش با حداکثر انحراف در پایین طیف قرار می گیرد و رنگ قرمز که بیشترین طول موج را دارد، در بالای کمان دیده می‌شود. ترتیب رنگها بصورت زیر است:قرمز ، نارنجی ، زرد ، سبز ، آبی ، نیلی ، بنفش.طیف به گونه ای می باشد که نمی توان مرز بین دو ناحیه رنگی را مشخص کرد. در ترتیب رنگی فوق ضریب شکست و زاویه انحراف رفته رفته زیادتر شده و طول موج بتدریج کاهش می‌یابد.چه موقع رنگین کمان دیده می‌شود؟ * اغلب رنگین کمان موقعی دیده می شود که هم باران می‌بارد، و نیز از سوی دیگر خورشید می‌تابد و ما نیز بین این دو قرار گرفته‌ایم. یعنی خورشید باید از پشت سر ما بتابد و باران هم در جلوی روی ما ببارد. در این حالت نور خورشید از پشت سر ما به قطرات باران می‌رسد، این قطرات نور را تجزیه کرده و آنرا به شکل نوارهای رنگین درمی‌آورند (تجزیه نور).* برای وقوع این پدیده ، خورشید ، چشم ناظر و وسط قوس رنگین کمان باید هر سه در یک امتداد مستقیم قرار گرفته باشند. پس اگر خورشید در آسمان خیلی بالا باشد، هرگز چنین خط مستقیمی درست نمی‌شود، از اینرو رنگین کمان را تنها در صبح زود و یا موقع عصر می‌توان دید. نکته جالب توجه در مورد رنگین کمان این است که یک قطبشگر آن را نامرئی می‌کند. مثلا زمانی که با یک فیلتر قرمز رنگ نور به رنگین کمان نگاه کنیم، فقط زمینه‌ای قرمز رنگ خواهیم دید. علت این امر این است که فقط نور به رنگ قرمز از پولاروید عبور می‌کند و سایر رنگها جذب آن می‌شوند.موضوع جالب توجه دیگر ، این است که اگر دو نفر کنار هم ایستاده باشند، یک رنگین کمان واحد را نخواهند دید. این قوس هفت رنگ ، کمان دایره‌ای می‌باشد، که سایه سر ناظر مرکز آن دایره است. پس بسته به جای هر فرد و فاصله او تا قطرات باران ، کمانهای متفاوتی خواهیم داشت و هر کس رنگین کمان مخصوص خودش را خواهد دید.

تحقیق در مورد فیزیک الکترو مغناطیس

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 9 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

الکترومغناطیس و سابقه تاریخی

ممبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف تالس ملطی در 600 سال قبل از میلاد بر می گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده های کاه را می رباید. از طرف دیگر مبدا علم مغناطیس به مشاهده این واقعیت بر می گردد که بعضی سنگها (مانند سنگهای ماگنتیت) به طور طبیعی آهن را جذب می کنند. این دو علم تا سال 1199/1820به موازات هم تکامل می یابد. در سال 1199/1820 هانس هانس کریستسان اورستدمشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می تواند عقربه قطب نمای مغباطیسی را تحت تاثیر قرار دهد.

بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهندگان  که مهمترین آنها مایکل فاراده بود،تکامت بیشتری یافت. جیمز کلرک ماکسول قوانین مغناطیس را به شکلی که اساسا امروزه می شناسیم ، در آورد . این قوانین که  معادلات ماکسولنامیده می شوندهمان نقشی را در الکترو مغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش نیوتن در مکانیک دارا هستند.

اگر چه تلفیق الکتریسیته و مغناطیس توسط ماکسول بیشتر مبتنی بر کار پیشینیانش بود اما خود او نیز سهم عمده ای در آن داشت. ماکسول چنین نتیجه گرفت که که ماهیت نور ، الکترو مغناطیسی استو سرعت آن را می توان با اندازه گیری های صرفا الکتریکی ومغناطیس تعیین کرد. از این رو اپتیک با الکتریسیته و مغناطیس رابطه ی نزدیکی پیدا کرد

میدان عمل معادلات ماکسول وسیع است ؛این میدان اصول اساسی وسایل الکترومغناطیسی و اپتیکی بزرگ مقیاس، از قبیل موتور ها ،رادیو، تلویزین،فرستنده ،رادار،میکروسکوپ ها و تلسکوپ ها را در بر می گیرد.

تکامل الکترو مغناطیس کلاسسیک به ماکسول ختم نشد. فیزیک دان انگلیسی الیور هویسایدو بویژه فیزیک دان هاندی اچ. آ.لورنتس، در پالایش نظریه ماکسولمشارکت اساسی داشتند. هاینریش هرتز بیست سال و اندی پس از آنکه ماکسول نظریه خود را مطرح کرد ، گام موثری برداشت. وی ((امواج ماکسولی)) الکترو مغناطیسی را ، از نوعی که امروزه امواج کوتاه رادیو می نامیم ، در آزمایشگاه تولید کرد. مارکونی و دیگران کاربرد عملی امواج الکترومغناطیسی ماکسول و هرتز را مورد استفاده قرار ذاذند.

امروزه الکترومغناطیس از دو جهت مورد توجه است . یکی در سطح کاربردهای مهندسی ،که در آن معادلات ماکسول عموما در حل تعداد زیادی از مسایل عملی مورد استفاده قرار می گیرندو دیگری در سطح مبانی نظری. در این سطح چنان تلاش مداومی برای گسترش دامنه آن وجود دارد که الکترو مغناطیس حالت ویژه ای از یک نظریه عمومی تر جلوه می کند. این نظریه عمومی تر نظریه های مثلا گرانش و فیزیک کوانتومی را در بر می گیرداما پرداخت این نظریه کلی هنوز به نتیجه ی نهایی نرسیده است.

الکتریسته به 600 سال قبل از میرسد در داستانهای میلتوس میخوانیم که

یک بار در اثر مالش کاه را جذب میکند

مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید بعضی از سنگها

مثل مگ نی تیت اهن را میربایند علم الکتریسیته ومغناطیس در ابتدا جدا

گانه تو سعه پیدا کرده اند تا اینکه در سال 1820 هنس کریستا ل اور ستد

1777تا 1851 رابطه بین انها مشاهده کردند وبه این ترتیب که اگر

جریانی از سیم بگذرد میتواند مغناطیس را تحت تا ثیر قرار دهد

بعد از او علمای زیادی راجع به الکترو مغناطیس تحقیق یکی از مهشور

ترین انها فارادی است ولی خدمات ماکسول1831-1879 بود که قوانین

الکترو مغناطیس به صورتی در امد که امروز می شنا سیم که این قوانین

به معدلات ماکسول شناخته شدند این قوانین به اندازه قوانین حرکت جاذبه

نیوتون در مکانیک اهمیت دارند ماکسول نشان داد که نور یک موج الکترو

مغناطیس است و سرعتش را تنها با انداره گیری های الکترو مغناطیس

میتوان پیدا کرد بدین ترتیب علم نور با علم الکترو مغناطیس رابطه پیدا

کرد . معادلات ماکسول شامل:

قسمتهای اساسی الکترو مغنا طیس ونور مثل سیکلو ترنها – ماشین های

محاسبه – رادیو –رادار ...میباشد

تئوری الکترو مغناطیس با معدلات ماکسول خاتمه پیدا نکرد فیزیسین

انگلیسی هوی ساید1850-1925 و فیزیسین

هلندی لرنس 1857-1926 معادلات ماکسول را تشریح کرده ند هرتس

185۷-1894 20سال بعد از ماکسول در لابراتوار امواج

الکترو مغنا طیس را به طور

تجربی به وجود اورد امواج هرتس را امواج کوتاه مینامیم .

الکترو مغناطیس در دو جهت تو سعه مییابد:از طرفی در صنعت واز

طرف دیگر تئورسین ها کوشش میکنند که قوانین ماکسول را دیسکتئوریش

عمومی تری بگنجانداین تئوری شامل قوانین ماکسول وقوانین

جاذبه وقوانین کوانتومی خواهد بود

(هادیها وعایقها)

هر گاه میله فلزی رادر دو دست گرفته وبا پوست خود مالش دهیم این

میله دارای بار الکتریکی نخواهد شد در صورتی که اگر یک میله شیشه را

مالش داده ودست به ان بزنیم دارای بار الکتریکی خواهد شد .دلیلش این

است که فلزات وبدن هادی الکتریسیته هستند در حالی که میله شیشه ای

الکتریسیته را هدایت نمیکند وان را عایق الکتریسیته نامند در اجسام هادی

بار های الکتریکی میتوانند حرکت کنند ولی در عایق ها نمیتوانند

(حرکت بار الکتریکی منطق است )

در زمان فرانکلین عقیده بر این بود که جریان الکتریسیته جریان پیوسته

است ولی تئوری اتمی ماده نشان داد که حتی اب هم پیوسته نیست بلکه از

حرکت اتم ها تشکیل شده است. تجربه نشان میدهد که جریان الکتریسیته

مجموعه ای از یک بار الکتریکی که حداقل بار اکتریسیته است میباسد این

حداقل بار الکتریکیکه نام ان را (ای ) گذاسته ابم .هر بار الکتریکی (کیو)

دیگری را میتوان بصورت (ان.ای)نوشت .(ان)یک عدد صحیح مپبت یا

منفی است .وقتی یک خاصیت فیزیکی قبل حرکت بار بار الکتریکی دائمی

نبوده و منطق باشد میگویند این خاصیت و یا کوانیتزه است. کوانیتزه

بودن پایه فیزیک مدرن است.

وجود اتم والکترون وپورتون نشان میدهد جرم هم کوانیتزه است که

خواص زیادی کوانیتزه هستند به شرط اینکه انها را با مقیاس اتمی مشاهده

کنیم .ممتنم زاویه ای وانرژی جزو این خواصند.تئوری کلاسیک المترو

مغناطیس در باره منطق بودن حرکت بار الکتریکی بحثی نمیکند هم چنین

قوانین نیوتون از وجود پرتون ها و الکترون ها در ماده حرفی نمیزند هر

دو تئوری نا قصند چون خواص بار و ماده را با مقیاس اتمی شرح

نمیدهند تئوری کلاسیک الکترو مغناطیس مثلا کاملا تشریح میکند که چه

اتفاقی می افتد اگر یک میله مغناطیسی را وارد یک سیم پیچ میکنیم ولی

شرح ولی شرح خواص مغناطیسی میله از روی اتم هایی که تشکیل

میله را میدهند با تئوری کلاسیک الکترئ مغناطیس ممکن نیست برای

اینطور مسائل و نظیر انها تئوری فیزیک کووانت ها لازم است

انجمن فیزیکدانان جوان ایران

شبکه فیزیک هوپا

اخبار مقالات و نرم افزار های علمی

تحقیق در مورد فیزیک و فلسفه 18 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 18 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمهآیا علم جایگاهی در کشف و شهود ماوراالطبیعه دارد؟  این مقاله فقط در پی تشریح این سئوال است و در پی پاسخ جامع به آن نمی باشد. در تاریخش بشری مذهب و فلسفه به بحث و نظریه پردازی در حیطه ماورااطبیعه پرداخته اند. فلسفه وظیفه خود می دانسته تا به سئوالات کلی از جمله موضوعات مطرح درماوراالطبیعه پاسخ دهد.علوم تجربی هیچگاه به موضوعات مربوط به ماورا الطبیعه دست درازی نکرده اند و عالمان علوم تجربی هیچگاه بر آن نبوده اند تا سئوالات مطرح در حیطه ماورا الطبیعه را با روشهای علوم تجربی پاسخ دهند. حتی زمانیکه هنوز علوم تجربی از کمبود روشهای تجربی رنج می برد، این فلسفه بود که در حیطه علوم تجربی دست درازی مینمود و فیلسوفان به تئوری پردازی علمی می پرداختند. به وضوح این موضوع از نبود روشهای تجربی برای ثبوت مسائل علمی ناشی می شد. به عنوان مثال مسئله "حرکت" در فیزیک را ذکر میکنیم تا جایگاه علم و فلسفه در تاریخ بشری روشنتر شود. در کتاب خلاصه فلسفی نظریه نسبیت انشتاین چنین آمده است: یکی از مسائل اساسی که در نتیجه بغرنجی و پیچیدگی، هزاران سال در تاریکی کامل مانده بود، مسأله حرکت است... جسم ساکنی را در محل بی حرکتی در نظر میگیریم، برای تغییر وضع دادن به چنین جسمی لازم است مؤثر خارجی بر آن اثر کند و آن را به جلو براند یا بردارد... ما باتصور غریزی و الهامی خویش حرکت را وابسته به اعمالی چون راندن و بلند کردن و کشیدن میدانیم... این طرز استدلال غریزی و الهامی درباره حرکت باطل است و همین نوع تفکر سبب شد که قرنهای زیادی تصور ما نسبت به مسأله حرکت غلط بماند. شاید شخصیت ارسطو ... علت اساسی پایداری این تصور غلط و الهامی بوده باشد. در کتاب مکانیکی که منسوب به اوست چنین میخوانیم: "جسم متحرک موقعی به حالت سکون در می آید که قوه ای آن را در امتداد خود به حرکت واداشته است نتواند دیگر تأثیر کند و آن را براند". اکتشاف روش استدلال علمی و به کار انداختن آن به وسیله گالیله یکی از بزرگترین پیشرفتهای فکر بشر است و آغاز حقیقی علم فیزیک را از همان موقع باید دانست... با کلید جدیدی که گالیله پیدا کرده نتیجه چنین بیان میشود: " اگر جسمی رانده یا برداشته یا کشیده نشود و از هیچ راه دیگر هم تأثیری بر آن وارد نیاید _و به عبارت ساده تر: چون بر جسم هیچ قوه خارجی کار نکند _ حرکت یکنواخت پیدا میکند، یعنی با سرعت ثابتی در امتداد خط مستقیم تغییر مکان دهد". با این توضیحات شاید بتوان گفت که حیطه های تئوری پردازی علم و فلسفه مرز مشخصی ندارد و بستگی به توانایی آنها در پرورش موضوع هدف دارد. چه بسا اگر علوم تجربی قدرت پاسخدهی در حیطه ماورا الطبیعه را داشته باشند، شایستگی بیشتری در این زمینه یابند. چراکه پاسخهای علم به یک مسئله به دلیل روش تجربی آن و برخورداری از ته پایه ریاضی، بسیار روشنتر و قابل اعتمادتر از پاسخ دهی فلسفه به یک مسئله میباشد. از آنجا که مسائل فلسفه  خالی از اثبات تجربی است، به استناد تاریخ گاهی تصورات فیلسوفان قرنها انسانها را در تاریکی و جهل نگاه داشته است! آیا گاه آن فرا نرسیده است  تا در پی اثبات برخی مسائل فلسفی از مسیر علوم تجربی باشیم؟ آیا اکنون علم توانایی نظریه پردازی در ماورا الطبیعه را ندارد ؟ ماورا الطبیعه در فلسفه شاید بزرگترین سئوال زندگی هر انسان چیستی و وجود روح و بدن و چگونگی ارتباطشان باشد. در سطحی دیگر این سئوال در مورد ماده و ماورا ماده مطرح میشود، طوریکه تبیین و توضیح این مسأله یک ابهام کلی که گریبانگیر انسانها در گستره تاریخ بوده است را مرتفع میسازد. آیا علم قدرت پرداختن به این مسأله را دارد؟ در مقام قیاس اگر بدن، ماده و طبیعت را نظایر یکدیگر فرض کنیم، میتوانیم روح را از موضوعات ماوراالطبیعه بدانیم. ابتدا نظریات فلسفی در مورد رابطه روح و بدن در تاریخ فلسفه را به اجمال بررسی میکنیم تا راه گشایی فلسفه را در این مورد به قضاوت خونندگان بگذاریم! سپس یافته های علمی در زیست شناسی، فیزیک و نجوم را مرور میکنیم که به عقیده بنده به علوم تجربی قدرت مانور و نظریه پردازی در ماورای الطبیعه را میدهد. افلاطون روح را جوهری میداند قدیم که قبل از بدن موجود است، بعدا که بدنی آماده میشود روح از مرتبه خود تنزل میکند و به بدن تعلق میگیرد. اما ارسطو به جنبه وحدت و وابستگی روح  و بدن توجه میکند، او رابطه روح و بدن را سطحی نمی انگارد. ارسطو رابطه روح و بدن را از نوع علاقه صورت و ماده میداند و از آنجا که قوه عاقله مجرد است روح دیگر قدیم نیست، حادث است، در آغاز کار استعداد محض است و هیچگونه علم قبلی ندارد. صدر المتالهین شاید نظر کاملتری در این رابطه دارد، در کتاب مقالات فلسفی مرتضی مطهری چنین مخوانیم: " صدر المتالهین...از اصول نو و عالی و نیرومندی که تاسیس کرد چنین نتیجه گرفت که علاوه بر حرکات ظاهری و عرضی و محسوس که بر سطح عالم حکمفرماست یک حرکت جوهری و عمقی و نامحسوس بر جوهره عالم حکمفرماست...مبدا تکون نفس، ماده جسمانی است. ماده این استعداد را دارد که در دامن خود موجودی بپروراند ک با ماوراالطبیعه هم افق باشد. اساسا بین طبیعت و ماورا طبیعت دیوار و حائلی وجود ندارد. هیچ مانعی نیست که یک موجود مادی در مراحل تکامل خود تبدیل شود به موجودی غیر مادی." میزان پیشرفت و راه گشا بودن این نظریات را به قضاوت خواننده می گزارم، چراکه ابراز نظر شخصی بنده، شاید ما را در چالش یک بحث کلامی بیفایده افکند. ژنتیکپیشرفتهای جدید زیست شناسی در زمینه ژنتیک و وراثت انسان را از نظم و پیچیدگی خلقت متحیر ساخته است. از آن زمانیکه ساختمان کروموزوم و نحوه جهشهای ژنی کشف شد، دانشمندان سعی در حل مسائل وراثت از طریق احتمالات ریاضی نمودند، اما محاسبات ریاضی بخوبی عاملی ماورا طبیعت شناخته شده را در ایجاد نظم موجود در سیستم را نشان میداد. ما به این اختصار بسنده میکنیم چراکه تفهیم مسأله به آشنایی با علم ژنتیک نیازمند است. به عقیده بنده که در این زمینه مطالعات دانشگاهی دارم، کنکاش در علم ژنتیک پژوهنده را وادار میکند که به ماورای طبیعت شناخته شده ایمان عالمانه آورد! قضایای مطروحه در فیزیک و نجوم که انسان را به کنکاش علمی در ماورا الطبیعه رهنمون میکند شاید برای مخاطب محترم ملموس تر باشد، لذا مفصلتر به آن میپردازیم. سیاهچاله ها سیاهچاله ها را از  این رو به این نام خوانده اند که بی نورندو چون یک جا روبرقی اختری، ماده و انرژی را از فضا می مکند ، در سیاهچاله  جاذبه آنچنان زیاد است که نور نمی تواند فرار کند.اختر فیزیکدانان، سیاهچاله ها را که بسیار کوچکند، آخرین مرحله تاریخ رندگی ستارگان بسیار بزرگ می دانند.  وجود سیاهچاله ها قبل از آنکه توسط کیهان شناسان به ثبوت برسد توسط فیزیکدانان بوسیله تئوری نسبیت عام انشتین پیش بینی شد! فیزیکدانان توصیف نسبتاً جامعی از سیاهچاله ها به دست داده اند. به عقیده دکتر جان ویلر و دکتر رئو روفینی از دانشگاه پرینستون سیاهچاله ها اندازه و شکلی به مفهوم قراردادی آن ندارند اما آنها در محدوده یک قطر 15 کیلومتری عمل می کنند. سیاهچاله ها جرمهای متفاوتی بین جرم خورشید و صد میلیون برابر جرم خورشید دارند. حفره های سیاه مثل گرداب عمل می کنند. هر جرم با انرژی سرگردانی که به یک سیاهچاله نزدیک شود (در داخل فاصله معینی که افق آن خوانده می شود) بطور مقاومت ناپدیری به درون گرداب، که همان سیاهچاله است کشیده می شود. نیروهای کشندی شدید درون سیاهچاله ها ماده را در یک سمت می کشد و منبسط می کند و در سمت دیگر می فشرد و خرد می کند و خرد می کند تا آن که آن ماده به کلی تجزیه و جزء فضای خمیده و حفره سیاه شود. در سال 1971 یک دانشمند انگلیسی به نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه به وجود آمدن سیاهچاله ها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. استفان هاوکینگ یکی از بزرگترین فیزیک‌دانان نظری معاصر است، زمینه‌ی پژوهشی اصلی وی کیهان‌شناسی و گرانش کوانتومی است. از مهم‌ترین دستاوردهای وی مقاله‌ای است که به رابطه‌ی سیاه‌چاله‌ها و قانون‌های ترمودینامیک می‌پردازد. خواص سیاهچاله ها بسیار عجیب است. زمان و مکان خصوصیات خود را در درون ستاره کاملاً فرو پاشیده ردو بدل می کنند. قوانین طبیعی شکسته میشوند. هر شی در شرایط عادی اندازه خود را نگه می دارد ولی نمی تواند از عمر فیزیکی بگریزد. در درون سیاهچاله ها بر اشیا عمری نمی گذرد، ولی مداوماً کوچکتر می شوند. مشاهده گران نمی توانند واقعاً آن را ببیند، زیرا نور مانند شکلهای دیگر انرژی، تحت تاثیر مکش حفره سیاه است. اگر پدیده ای بطور مثال 15 هزار سال نوری قبل اتفاق افتاده باشد با آنکه پدیده مدتها پیش پایان یافته برای ما قابل مشاهده است چرا که بدلیل بعد مسافت برای دریافت نورش زمان متناسب با مسافت سپری میگردد. اما چرا در مورد سیاهچاله ها پدیده های مربوطه قابل مشاهده نیست؟ علت آن است که وقتی ستاره به سیاهچاله تبدیل می شود، نسبت به ناظران خارج بی درنگ گذشت زمان در آن متوقف می شود. به عقیده دکتر ویلر و دکتر روفینی (علائم و اطلاعات مربوط به مرحله های بعدی فرو پاشی هرگز نمی گریزند، بلکه در فرو پاشی خود هندسه(زمانی و مکانی) درگیر می شوند.)

تحقیق در مورد فیزیک فوتبال

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 14 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فیزیک فوتبال

فوتبال مردمی ترین ورزش جهان است. جام جهانی تابستان امسال توسط بیش از صدها میلیون بیننده که بسیاری از آنها فوتبال بازی میکنند، مشاهده خواهد شد. علیرغم چنین علاقه ای، توجه اندک به جنبه های علمی بازی چشمگیر است. برای نمونه گلف و کریکت[2] مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. اما برای یک فیزیکدان، مکانیک و آئرودینامک فوتبال پهنه وسیعی از سئوالات جالب را فراهم می آورد.

هنگامی که موضوع فیزیک فوتبال پیش می آید اغلب صحبت بر سر خط سیر منحنی توپ فوتبال است. برای مثال در طول برگزاری جام جهانی 1974 بینندگان تلویزیون از مشاهده ضربه موزی شکل غیر منتظره بازیکن برزیلی " روبرتو ریولینو" به شگفت آمدند. از آن هنگام توانایی منحرف کردن مسیر توپ به عنوان یکی از مهارتهای بازی به حساب می آید.

اما بینندگان هرگز از مشاهده یک ضربه ماهرانه قوس دار خسته نمی شوند. در سال 1997 طرفداران فوتبال در سراسر دنیا با مشاهده شوت قوس دار کاملاً ویژه ای که توسط یک بازیکن برزیلی دیگر – روبرتو کارلوس- در بازی مقابل فرانسه نواخته شد، هیپنوتیزم شدند. ضربه او که یک شوت آزاد از فاصله 30 متری دروازه حریف بود قبل از آنکه قوس برداشته و در گوشه دروازه فرانسه فرود آید، دیوار دفاعی آنها را با فاصله حداقل 1 متر دور زد. طرفداران تیم انگلستان امیدوارند که "دیوید بکام" –استاد تمام فنون در حال حاضر- در صورت بهبود استخوان شکسته پایش بتواند چنین شگردهایی را در تابستان امسال بکار گیرد.

بیشتر فیزیکدانان میدانند که خط سیر منحنی توپ بخاطر اثری بنام اثر مگنوس[3] است، اما تا حدی در تشریح آن نامطمئن بوده و توضیحات ساده ای که انتشار می یابد اغلب گمراه کننده است. قبل از درنظر گرفتن مسیر منحنی توپ اجازه دهید با مسئله ساده تری یعنی جهش توپ شروع کنیم. این موضوع باز هم بطور ضمنی به جام جهانی اشاره دارد. چه کسی میتواند گل سوم و بحث برانگیز گئوف هورست[4] را در پیروزی 4 بر 2 انگلستان در مقابل آلمان غربی در جام جهانی 1966 فراموش کند؟ شوت هورست از روی تیرک عمودی به داخل گل و سپس به بیرون پرید و در نهایت توسط یک مدافع آلمانی برگشت داده شد. چگونه چنین چیزی ممکن است اتفاق بیافتد؟

جهش توپ

اینکه توپ چگونه از روی زمین می جهد موضوع مهمی در فوتبال است. بر روی سطوح سخت جهش بلند توپ میتواند بازی را بی مزه کننده کند در حالی که یک توپ نرم مطلقاً به بالا نمی جهد. اما این حقیقت که شوت چیزی بجز جهش توپ از روی پا نیست نیز دارای همان اهمیت است. نکته مهم دیگر که باید به آن توجه کرد آنست که جهش یک توپ گلف یا اسکواش[5] از روی یک سطح سخت به دلیل خاصیت ارتجاعی[6] مواد تشکیل دهنده آنها است ولی پوشش توپ فوتبال هیچگونه خاصیت ارتجاعی ندارد. توپ باد نشده ای که به زمین انداخته شود روی زمین می ماند.

برای آنکه نسبت به فیزیک جهش دیدی بدست آوریم ساده ترین حالت را درنظر بگیرید که توپ بطور قائم سقوط میکند. هنگامی که توپ به زمین برخورد میکند سطح تحتانی توپ تخت میشود. لذا تعادلی میان فشار هوا به سمت پایین و نیروی عکس العمل سطح به سمت بالا بوجود می آید (شکل 1الف). از آنجا که فشار هوا ضرورتاً یکنواخت است، نیروی عکس العمل با سطح تماس وآن به نوبت خود با تغییر شکل قائم توپ متناسب است- به شرطی که تغییر شکل زیاد نباشد. یک محاسبه ساده نشان میدهد که تغییر شکل توپ ... ... ... ... (شکل 1ب را ببینید)

از آنجا که ضربه به توپ حقیقتاً یک جهش از روی پا است، اینکه چگونه توپ از روی زمین می جهد نقش کلیدی در فوتبال بازی میکند. الف) در طول یک جهش نیروی ناشی از فشار هوا بر روی پوشش تخت شده توپ با نیروی عکس العمل زمین خنثی میشود. ب) فاصله مرکز توپ تا زمین ... ... برابر است با ... ... ... که در آن ... ... شعاع توپ و ... ... میزان تغییر شکل توپ است. س) برای توپی که بطور قائم سقوط میکند مقدار ... در طول زمان جهش مطابق رابطه ... ... ... ... بطور سینوسی با زمان تغییر میکند که در آن ... ... ، ... ... و ... ... به ترتیب برابر محیط، فشار و جرم توپ اند. د) توپی که تحت یک زاویه کوچک به زمین برخورد میکند در طول جهش روی زمین لیز می خورد. ی) هرچند توپی که تحت یک زاویه بزرگتر به زمین برخورد میکند تا هنگام ترک زمین روی آن میغلتد.

مطابق با رابطه ... ... ... ... ... ... که در آن ... ... محیط توپ، ... ... فشار و ... ... جرم توپ است، بصورت سینوسی با زمان تغییر میکند. زمان جهش برابر است با ... ... ... ... ... (شکل 1س را ببینید).

تقریباً واضح است که سه متغیری که بازه زمانی جهش را معین میکنند- محیط، فشار و جرم توپ- دقیقاً همانهایی هستند که توسط قوائد بازی تعیین میشود. یک توپ معمولی با جرم 0.45 کیلوگرم محیط 70 سانتیمتر و فشار 0.85 اتمسفر زمان جهشی برابر 8 میلی ثانیه دارد – این نتیجه توسط آزمایشهای انجام گرفته با دوربینهای بسیار سریع تایید شده است. جالب است اشاره شود که این زمان از فاصله زمانی 40 میلی ثانیه ای میان تصاویر متوالی تلویزیون کوتاه تر است و این به آن معناست که مغز ما به عنوان تماشاگر این فاصله زمانی را پر کرده و لذا اغلب متوجه جهش واقعی نمی شویم.

در محاسبات زمان و حرکت جهش از اتلاف (انرژی) بخاطر انعطاف پذیری سطح توپ چشمپوشی شده است. این تقریب بر مقیاس زمانی تاثیر قابل توجهی ندارد اما آشکارا موجب میشود که میزان انرژی جنبشی برآورد شده توپ بیشتر از حد واقعی گردد. این اثر را میتوان با نوشتن سرعت توپ پس از جهش ... ... بصورت ... ... ... ... که در آن ... ... سرعت اولیه توپ و ... ... ضریب اتلاف[7] است بیان نمود. این ضریب که برای یک برخورد کاملاً کشسان 1 است، وابسته به طبیعت سطح مورد نظر بوده و میتواند بین 0.8 برای سطح سخت و 0.6 برای چمن کوتاه تغییر کند.

اینکه چگونه توپ پس ازآنکه تحت زاویه ای به زمین می خورد از روی آن جهش میکند، بسیار پیچیده است. توپ ابتدا با سرعت افقی برخوردش روی زمین سر خورده و یک نیروی اصطکاک افقی تولید میکند. این نیرو دارای دو اثر است: موجب کاهش حرکت افقی گشته و یک گشتاور بر توپ اعمال میکند. وجود گشتاور به آن معناست که توپ ضمن آنکه در طول جهش کند میشود شروع به غلتیدن هم می کند. بسته به زاویه ای که توپ با آن به زمین برخورد میکند دو حالت ممکن است اتفاق افتد. توپی که با زاویه کمی نسبت به زمین به آن برخورد میکند میتواند حتی پس از تکمیل شدن جهش روی زمین بلغزد (شکل 1د). اما اگر توپ با زاویه تندی به زمین برخورد کند قسمت پایینی به حالت سکون در می آید و توپ درادامه زمان جهش روی زمین میغلتد (شکل 1ی(

اگر توپ چنین چرخش بالایی دارد که سطح تحتانی آن به سمت عقب حرکت کند، حقیقتاً میتواند در طول جهش شتاب بگیرد. هرچند این رخدادِ عادی نیست و بطور طبیعی توپ توسط جهش کند میشود. لذا شنیدن این نکته از مفسر تلویزیون که توپ ضمن جهش از روی زمین خیس چمن " سرعت بیشتری به خود گرفته" تعجب برانگیز است. فرض محتمل در چنین وضعیتهایی آنست که علیرغم عبارت "افزایش سرعت" توپ در طی جهش میلغزد و آنقدر که ما از تجربه انتظار داریم سرعتش کم نمیشود.

گل بحث برانگیز هورست برای انگلستان در جام جهانی 1966 شاید از مشهورترین جهشهای توپ در فوتبال ناشی شد (شکل 2). هر دو جهش – از روی تیرک عمودی و از روی زمین- را میتوان با استفاده از مفاهیمی که در بالا گفته شد توضیح داد، اگرچه تحلیل جهش از روی

تحقیق در مورد فیزیک الکتریسیته و مغناطیس 15 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 11 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فیزیک الکتریسیته و مغناطیس

محقق : فاطمه پایمرد

رشته کنترل صنعتی

یا حق

الکتریسیته و مغناطیس

الکتریسیته و مغناطیس تاریخی طولانی و درازی دارند. الکتریسیته و مغناطیس ابتدا در قرن هشتم قبل از میلاد مورد توجه یونانیان باستان قرار گرفتند. مهمترین عاملی که موجب جذب و توجه مردم به الکتریسیته ومغناطیس شد، دو ماده طبیعی کهربا و کانی مگنتیت(سنگ مغناطیس) بود. کهربا، شیره برخی از درختانی است که چوب نرمی دارند؛ هنگامی که این شیره از درخت بیرون می آید، پس از مدتی سفت می شود. این جامد سفت که رنگی بین قهوه ای و زرد دارد، کهرباست. و اگر کهربا را به پارچه ای بمالیم، باردار شده و می تواند تکه های برگ یا کاغذ را جذب کند.

سنگ مغناطیس، همان اکسید آهن است؛ که براده های آهن را جذب می کند. سنگ های مغناطیسی می توانند یکدیگر را جذب کنند. و علت این نامگذاری آنست که این سنگ در منطقه ای به نام “مگنزیا” یا “مغناطیس” برای نخستین بار کشف شد. که به ماهیت این سنگ، مغناطیس گفته می شود. اگر یک تکه از این سنگ ها را بر روی آب شناور کنیم، جهت آن در راستای شمال-جنوب قرار می گیرد. همین خاصیت سنگ مغناطیسی سبب شد که در قرون گذشته دریانوردان از آن بعنوان جهت یاب استفاده کنند.

دموکریتوس، که یکی از فلاسفه بزرگ باستان و بنیانگذار تئوری اتمی است، معتقد است که میان سنگ مغناطیسی جریانی از ذرات بسیار ریز به نام اتم وجود دارد. و در این جریان هنگامی که اتم به آهن یا سنگ مغناطیسی دیگر برخورد می کند، در برگشت به سوی سنگ مناطیس، سبب می شود که آهن را به دنبال خود بکشاند. ویلیام گیلبرت یکی از نخستین دانشمندانی است که در زمینه مغناطیس دست به آزمایش ها و بررسی های اساسی کرد. او مشاهده کرد که براده های آهن در اطراف سنگ مغناطیس در راستای منظمی قرار می گیرند. و همچنین سنگ مغناطیس در حالت آویزان یا حتی سوزن های آهنی در حالت شناور در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند.

او چنین پنداشت که علت این امر آنست که زمین یک سنگ مغناطیس بسیار بزرگیست که اینگونه عمل می کند. او برای اثبات نظریه خود، یک سنگ مغناطیس را به صورت یک کره بزرگ در آورد و سپس در اطراف و بر روی سطح این کره، سنگ های مغناطیسی کوچک و براده های آهنی قرار داد و مشاهده کرد که این براده ها در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند.

قبل از اینکه به بحث در مورد خطوط و میدان مغناطیسی آهنربا و زمین بپردازیم، لازم است که به قطب های مغناطیسی و خاصیت آن اشاره ای کنیم.

در آهنربا یا همان سنگ مغناطیسی، دو ناحیه وجود دارد که نسبت به سایر نقاط دیگر آهنربا، خاصیت جذب براده های آهن بیشتر و راستای این براده ها به سمت این نواحی است. که به این دو ناحیه، قطب های مغناطیسی می گویند. اگر آهنربا را شناور قرار دهیم، قطبی که به سمت شمال است را قطب شمال یا شمال یاب، و قطب مقابل آن را قطب جنوب یا جنوب یاب می گویند. پس هر ماده مغناطیسی از دو قطب شمال وجنوب تشکیل شده است. در مغناطیس مانند الکتریسیته، قطب های ناهمنام یکدیگر را جذب و قطب های همنام یکدیگر را دفع می کنند. پس در خاصیت مغناطیسی، نیروی دفع وجذب نیز وجود دارد.

آزمایش ها نشان می دهد که اگر در اطراف یک آهنربا، قطب نما یا سنگ های مغناطیسی کوچک قرار دهیم، نیروی حاصله از مغناطیس بر قطب های آن ها اثر گذاشته، به طوری که قطب شمال قطب نما به سمت قطب جنوب آهنربا و بلعکس قرار می گیرد. و این نشان می دهد، که در نقاط اطراف آهنربا، نیرویی وجود دارد که بر قطب های قطب نما وارد می شود و آن را در راستای مشخصی قرار می دهد. که به مجموعه ای از این نیروها یا نقاط، میدان مغناطیسی می گویند. میدان مغناطیسی اطراف آهنربا را توسط خطوطی نشان می دهند که این خطوط قطب جنوب(s) را به قطب شمال(n) وصل می کند. و جهت این خطوط از شمال(n) به جنوب(s) است. خطوط میدان مغناطیسی ویژگی هایی دارند که عبارتند از: ۱) خطوط همانطور که قبلا گفته شد راستاو جهتشان از شمال به جنوب است. ۲) خطوط یکدیگر را قطع نمی کنند. ۳) تراکم خطوط در نزدیکی قطب ها بیشتر از نواحی دیگر است و این نشان دهنده آن است که نیروی مغناطیسی در این نواحی زیاد است. ۴) برآیند نیروهای مماس بر خطوط میدان در یک نقطه برابر با نیروی مغناطیسی در آن نقطه است.

اکنون به سراغ علت تاثیر نیروی مغناطیسی بر براده های آهن می رویم. می دانیم که الکترون در ساختار تمام اجسام وجود دارد که الکترون ها دارای دو قطب مغناطیسی می باشند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که تمام اجسام از ذراتی تشکیل شده اند که دارای دو قطب مغناطیسی هستند که به این ذرات، دو قطبی مغناطیسی می گویند و به موادی که دارای دوقطبی مغناطیسی هستند، مواد مغناطیسی می گویند.

البته لزومی ندارد که بگوییم این دوقطبی ها همان الکترون ها هستند بلکه این دوقطبی ها ذرات بنیادی مغناطیس هستند همانطور که از الکترون بعنوان بار بنیادی در الکتریسیته یاد می کنیم. این دوقطبی های مغناطیسی مانند یک آهنرباعمل می کنند و در اطراف خود میدان مغناطیسی تولید می کنند.

آهن نیز دارای این دوقطبی های مغناطیسی است اما در آهن دو قطبی های مغناطیسی به گونه ای رفتار می کنند، که خاصیت مغناطیسی یکدیگر را خنثی می کنند. و هنگامی که در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند، بر این دوقطبی ها نیروی مغناطیسی وارد می شود، به طوری که قطب شمال تمام این دوقطبی ها در جهت خطوط میدان قرار می گیرند. و آهن ساختار ساختمانی منظمی پیدا می کند و به یک آهنربا تبدیل می شود. که از آن می توان بعنوان یک قطب نما استفاده کرد. اگر این آهنربا را به دوقسمت تقسیم کنیم، این آهنربا باز هم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کند، زیرا دوقطبی های مغناطیسی در یک جهت قرار دارند و این دو قطبی ها عامل ایجاد خاصیت مغناطیسی در آهنربا هستند. سوالی که پیش می آید این است که آیا فقط آهن تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرد؟ برای پاسخ به این سوال برمی گردیم به مواد مغناطیسی که از دو قطبی های مغناطیسی تشکیل شده اند در مواد مغناطیسی، حرکت و رفتار دوقطبی ها به گونه ای است که اثر میدان مغناطیسی یکدیگر را خنثی می کنند.

مواد مغناطیسی از نظر رفتار دوقطبی های مغناطیسی به سه دسته تقسیم می کنند:

1- مواد پارامغناطیس:

موادی هستند که حرکت و جنبش دوقطبی هایشان راحت و آسان تر است. هنگامی که این مواد را در میدان مغناطیسی قرار دهیم، بر دوقطبی های آن نیرو وارد شده و تعداد زیادی از آن ها در خطوط میدان به طوری که قطب های شمال در جهت خطوط قرار می گیرند. و این امر سبب می شود که این مواد به یک آهنربای قوی تبدیل شود. اما چون حرکت وجنبش این دو قطبی ها سریع است، با برداشتن این مواد از میدان مغناطیسی، این دوقطبی ها به سرعت از مسیر خطوط خارج و به حالت کاتوره ای قبلی برمی گردند و این مواد در خارج از خطوط میدان به سرعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. مانند آلومینیوم.

2- مواد دیامغناطیس : مواد دیامغناطیس موادی هستند که اگر در میدان مغناطیسی قرار بگیرند از آهنربا دفع می شوند. در این مواد برآیند گشتاور دو قطبی مغناطیسی صفر است و در