آموزش فیزیک

آموزش فیزیک چشم براه

آموزش فیزیک

آموزش فیزیک چشم براه

آموزش فیزیک

آموزش فیزیک توسط احمد چشم براه
دانشجوی فوق لیسانس فیزیک دانشگاه فردوسی مشهد

آخرین نظرات

۱۱ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «قیمت مناسب» ثبت شده است

احتمالا برایتان پیش آمده باشد که از خودتان بپرسید چرا وقتی مکانیک میخوانید، نویسنده گاهی مبحث را سینماتیک میخواند، گاهی نوع نگاهش را دینامیک میداند و بعضی وقتها هم از همه گیج کننده تر، کلمه سینماتیک سر و کله اش پیدایش میشود.

اما واقعا تفاوت اینها چیست و آیا نمیشود بجای هم بکار ببریم؟

مکانیک شاخه ای از فیزیک است که به مطالعه حرکات ماده و نیروهای علت آن میپردازد. مکانیک میتواند کلاسیک باشد که مثال خوبی از آن مکانیک نیوتونی است (یا حتی نسبیتی) و همچنین میتواند کوانتومی باشد. اما مکانیک خودش زیر شاخه هایی دارد:

الف) دینامیک-استاتیک

کلمه دینامیک به معنای پویایی و تغییر با زمان است. یعنی وقتی چیزی با زمان تغییر کند میگوییم دینامیک است. استاتیک هم برعکس، سکون دارد و متغیر نیست.

-مثلا وقتی در مورد الکتریسیته حرف میزنیم به دو اصطلاح بر میخوریم:

۱-الکترودینامیک: بررسی الکتریسیته و قوانین الکتریکی وقتی الکتریسیته جریان دارد. یعنی مثلا بار الکتریکی در حرکت است.

۲-الکترواستاتیک: بررسی الکتریسیته ساکن. یعنی مثلا مقداری بار روی یک کره توزیع شده اند و حرکتی ندارند و با زمان تغییر نمیکنند.

-یا مثلا وقتی آب ساکن را بررسی میکنیم در حوزه هیدرواستاتیک و وقتی جریان آب را بررسی میکنیم و قوانین پیوستگی و... برقرار هستند، در حوزه هیدرودینامیک هستیم.

ب) دینامیک-سینماتیک

اینجا دینامیک به معنای بررسی علل و نیروهای حرکت اجسام است. مثلا اگر بگوییم جسمی بعلت وجود فلان نیوتون نیرو، فلان قدر شتاب میگیرد یعنی دینامیکی به حرکت نگاه میکنیم. اما اگر فقط به شتاب، سرعت و مکان نگاه کنیم و نیرو و جرم و علل حرکت را در نظر نگیریم، سینماتیکِ حرکت را بررسی کرده ایم.

۰ نظر ۱۵ تیر ۹۹ ، ۲۳:۱۹
احمد چشم براه

 دما یک کمیت قرار دادی است.

برای فهم بهتر، به این مطلب توجه کنید که اصلا چطور دمایی را تعریف کنیم؟ مثلا معنای دمای صفر چیست؟ به چه چیزی میگوییم دما؟

برای پاسخ فرض کنیم دو سیستم داریم که هرکدام کمیتهایی دارند. مثلا هر کدام حجم و فشار مخصوص خودشان را دارند.

این دو سیستم را با هم تماس گرمایی میدهیم تا دچار تغییر و تحول شوند یا به اصطلاح تغییر حالت دهند یعنی فشار و حجمشان تغییر کند.

در نهایت این تغییر پایان میپذیرد. یعنی به اصطلاح تعادل گرمایی پیدا می کنند.

هم اکنون یک تابع تعریف میکنیم برای هر کدام از سیستمها که این تابع توسط کمیتهایشان ( در اینجا حجم و فشار) تعیین میشود.

مثلا میگوییم ضرب فشار در حجم.توسط این تابعها یک کمیت جدید تعریف میکنیم که وقتی دو سیستم در تعادل باشند، این کمیت بینشان مشترکا برابر باشد.این کمیت را دما میگوییم.

پس تعریف دما اینگونه میشود:

دما آن کمیتی است که بین دو سیستم در حال تعادل، یکسان است.

یعنی دو سیستم در حال تعادل گرمایی، دمای یکسانی دارند.

۲ نظر ۰۶ خرداد ۹۹ ، ۱۷:۲۵
احمد چشم براه

الکتریسیته از حضور اضافی یا کمبود الکترونها نسبت به پروتونها ناشی میشود.

عامل بار منفی، الکترون ها هستند.اما بار مثبت را پروتونها ایجاد میکنند.

ولی بعلت سنگین بودن، پروتونها معمولا در اجسام مقدار ثابتی دارند و این الکترونها هستند که با جابه جا شدن، مجموع بار الکتریکی را تغییر میدهند.

بعنوان مثال اگر جسمی الکترون بگیرد، چون تعداد الکترونهایش از پروتونهایش بیشتر میشود، بار منفی پیدا میکند و اگر الکترون از دست بدهد، بار مثبت خواهد داشت.

 

دانستنی:

الکترون ذره ای بنیادی است، یعنی از چیزهای دیگری ترکیب نشده و نمیتوان به اجزای کوچک تری تقسیمش کرد.

ولی پروتونها از مجموع کوارک هایی تشکیل شده اند که بعنوان مثال هر کوارک سهمی در ایجاد بار مثبت آن پروتون خواهد داشت.

۱ نظر ۲۶ فروردين ۹۹ ، ۱۱:۴۷
احمد چشم براه

سیاهچاله ها کاملا سیاه نیستند.یعنی تابش هاوکینگ از آنان ساطع میشود.بر اساس هم ارزی جرم و  انرژی، با تابش، جرمشان کمتر میشود.به اصطلاح تبخیر میشوند.البته میزان تبخیر به جرم سیاهچاله یا همان قدرت جاذبه اش بستگی دارد.

هرچه سیاهچاله سنگین تر باشد، دیرتر تبخیر میشود.تا حدی که برخی از سیاهچاله ها اصلا جرمشان کم نمیشود و تابشی که دریافت میکنند(تابش زمینه ای کیهانی) بیش از تابش خودشان است و جرمشان زیادتر میشود.

اما سیاهچاله های کم جرم تر، هرچه بیشتر تبخیر میشوند، تابش بیشتری پیدا میکنند و در نهایت حیات سیاهچاله به یک انفجار ختم میشود! تمام مواد باقیمانده درونش را به بیرون پرتاب میکند.

 

 

 

۱ نظر ۰۶ اسفند ۹۸ ، ۰۰:۴۵
احمد چشم براه

اگر ستاره ای چند برابر سنگین تر از خورشید باشد،حتی از حالت ستاره نوترونی هم بیشتر چگال میشود و به موجودی با جاذبه ای وحشتناک به نام سیاهچاله تبدیل میشود.

سیاهچاله اجازه خروج هیچ چیز حتی نور را هم نمیدهد و همه را در دام جاذبه خودش گیر می اندازد.

افق رویداد سیاهچاله، شعاعی است که اگر چیزی به آن وارد شود، هرگز توان مقابله با ورود به دخول به سیاهچاله را نخواهد داشت.

سال گذشته، افق رویداد یک سیاهچاله توسط تلسکوپ EHT که یک پروژه ی جهانی بود، تصویر برداری شد.

البته این نور دریافتی متعلق به موادی بود که داشتند به داخل سیاهچاله میرفتند و بسیار داغ شدند و تابش داشتند.

 

هرچند در بالا سعی کردیم، مقداری از ویژگی های فیزیکی سیاهچاله هارا بیان کنیم، اما از لحاظ ریاضیاتی، سیاهچاله ها بسیار پیچیده هستند.آنان بخاطر جرم بسیار زیادشان، انحنایی بینهایت زیاد در ساختار فضازمان ایجاد میکنند و به اصطلاح باعث ایجاد تکینگی میشوند. در آنجا هست که بعلت کوچک بودن ابعاد باید دست به دامان کوانتوم شد در حالی که کوانتوم روی خوشی به گرانش اینشتین نشان نمیدهد و باید تئوری های بهتری همچون ریسمان استفاده شود تا بتوان بیشتر بررسی شان کنیم.در عین حال مطالب ریاضی در سطح دبیرستان و حتی کارشناسی نیستند و اینجا نمیتوانیم مطرحشان کنیم.

 

سیاهچاله ای که رصد شد

 

تصویری از یک سیاهچاله در حال بلعیدن.تابش آبی، تابش هاوکینگ و تابش در راستای بالا و پایین جت نام دارند

 

 

 

۱ نظر ۰۲ اسفند ۹۸ ، ۱۴:۰۱
احمد چشم براه


پس از مرحله ی ابرنواختر، اگر جرم ستاره ی اولیه بیش از یک و نیم برابر جرم خورشید باشد، بجای تبدیل شدن به کوتوله سفید، همچنان ستاره به روی خودش فرو میریزد تا جایی که پروتون و الکترونها با هم ترکیب میشوند و تشکیل نوترون میدهند. فلذا تمام این ستاره از نوترون است.

ستاره های نوترونی بسیار چگال هستند و جرم یک ستاره در ابعادی به قطر یک شهر، جای داده شده است پس بعید نیست که یک قاشق از ستاره نوترونی یک میلیارد تن جرم دارد!

معمولا این ستاره ها با سرعت بسیار زیاد به دور خودشان میچرخند و یک فرکانس برای تابش خود بوجود می آورند،یعنی هر چند مدت، یکبار آن تابش به ما میرسد به همین دلیل به این ستاره ها تپ اختر گفته میشود.

البته این فرکانس بسیار بالاست و آن مدت نرسیدن تابش،خیلی کوتاه.

همچنین انرژی تابشی آنان بسیار زیاد است و میتوانند اشعه ایکس تابش کنند.

ناگفته نماند که خورشید منظومه شمسی، بعلت جرم کم، نمیتواند از مرحله کوتوله سفید عبور کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱ نظر ۰۲ اسفند ۹۸ ، ۱۰:۰۰
احمد چشم براه

پس از تبدیل ستاره به غول قرمز و اتمام سوخت اضافی موجود در لایه بیرونی،ستاره خنک شده و به تدریج نیروی جاذبه مجددا غلبه میکند.

اما اینبار آنقدر کوچک میشود که فشار بسیار بالا میرود و یک انفجار ابرنو اختری رخ میدهد که تا سالیان سال میتواند درخششی حتی بیش از کل یک کهکشان داشته باشد.پرتوهایی پر انرژی گسیل میکند و محتویات خارجی ستاره را به دوردست ها پرتاب میکند.مابقی محتویات هم توسط جاذبه، روی خودش میریزد و اگر جرم ستاره اولیه کمتر از یک و نیم برابر جرم خورشید باشد،ستاره ای با نام کوتوله سفید تشکیل میدهند.

کوتوله سفید بعلت عدم وجود سوخت،سرد میشود،کم نور است و چگالی و جاذبه بسیار بالایی دارد چون مواد روی هم فشرده شده اند.بطوری که یک فنجان از محتویات کوتوله سفید، صد تن وزن دارد!

 

 

 

 

 

تصویر اول یک انفجار ابرنواختری را نشان میدهد

همانطور که از عکس دوم مشخص است،کوتوله سفید و زمین از لحاظ ابعاد قابل مقایسه هستند.

۱ نظر ۲۵ بهمن ۹۸ ، ۱۰:۵۷
احمد چشم براه

- تشکیل غول قرمز:  در یک ستاره عادی، تعادلی بین نیروی حاصل از سوختن عناصر (که به سمت خارج میباشد) و نیروی جاذبه (به سمت داخل) وجود دارد.با خنثی شدن این دو نیرو، ستاره نه از هم میپاشد نه روی خودش فرو میریزد. از طرفی میدانیم که در لایه های درونی تر ستاره،فشار و دما بیشتر است.چون وزن لایه های بیرونی هم روی لایه های درونی می افتد و هم فشار و هم دما را بالا میبرد.

پس لایه های درونی،بعلت فشار بیشتر،بهتر عناصر را میسوزانند، پس اگر سوخت لایه درونی تمام شود،هنوز در لایه بیرونی سوخت موجود هست ولی نمیتوانند بسوزند چون فشار کافی نیست. وقتی لایه درونی بعلت نبود سوخت نمیسوزد، سرد میشود پس نیروی جاذبه بر سوختن غلبه پیدا کرده و ستاره کوچک میشود ولی در همین حال، بعلت فشرده شدن، لایه بیرونی شروع به سوختن میکند و ناگهان افزایش شعاع چند برابری پیدا میکند.پس معلوم شد چرا به غول موسوم است اما علت قرمز بودن هم وقتی مشخص میشود که بدانیم این ستاره چون سوخت کمی دارد و دمایی پایین، تابش ساطع شده از آن در محدوده طول موج های سرخ هستند.

 

 

 

شکل بالا  که از سایت ناسا دریافت شده، مقایسه ای از شرایط منظومه شمسی پیش و پس از غول قرمز شدن خورشید است.

همانطور که مشاهده میشود،هم اکنون یعنی در حدود چهار و نیم میلیارد سالگی خورشید، منطقه ی قابل سکونت در منظومه شمسی، حدود سیاره زمین است. ولی پس از تبدیل خورشید به یک غول قرمز، سیارات نزدیک خورشید به درونش فرو میروند و حتی زمین هم بسیار به خورشید نزدیک خواهد بود و دیگر قابل سکونت نیست.منطقه ی قابل سکونت در دوازده و نیم میلیارد سالگی خورشید،نزدیک به سیاره مشتری و زحل خواهد بود.یعنی این سیارگان میتوانند حدود نیم میلیارد سال گرم بمانند.

 

سری پست های سیاهچاله:

 

 

 

 

۳ نظر ۲۵ بهمن ۹۸ ، ۰۷:۴۹
احمد چشم براه

شاید تاکنون اسم سیاهچاله به گوشتان خورده باشد، یا کم و بیش با آن آشنا باشید.در این سری از پست ها، میخواهیم به معرفی سیاهچاله ها بپردازیم.

علت نام گذاری این پدیده های نجومی به سیاهچاله،این است که اولا چاله هستند یعنی همه چیز به درونشان می افتد (بهتر است بگوییم همه چیز را با جاذبه ی بالا به درونشان جذب میکنند).

ثانیا سیاه هستند یعنی نوری از آنان ساطع نمیشود. (البته این سیاه بودن کاملا صد درصدی نیست و استیون هاوکینگ اثبات کرد که تابش هایی هم دارند).

بعدا علت جاذبه ی زیادشان را خواهیم گفت اما علت سیاه بودنشان همین است که جاذبه ی بسیار زیادی دارند و نور به دام این جاذبه می افتد و نمیتواند به ما برسد پس سیاه به نظر میرسد.

مراحل تشکیل و مرگ یک سیاهچاله از قرار زیر میباشد:

 

اتمام سوخت یک ستاره:

ستاره ها از طریق همجوشی هسته ای، امورات زندگی میگذرانند.

هرچیزی برای بقا، نیاز به منبع انژی دارد.خود انسان هم از طریق تغذیه، انرژی لازم را کسب میکند.

همجوشی هسته ای، یعنی دو هسته سبک تر مثل دو هسته هیدروژن با هم ترکیب میشوند و هسته ی سنگین تری همچون هلیوم بوجود می آورند.اگر هیدروژن تمام بشود،ستاره عنصر سنگین تری را میسوزاند (البته این سوزاندن به هیچ وجه با سوختن شیمیایی قابل مقایسه نیست بلکه یک اصطلاح است).

این روند آنقدر ادامه دارد که ستاره به آهن سوزی میرسد. پس از آهن دیگر زور ستاره به ترکیب آن عناصر نمیرسد یعنی عملا سوخت ستاره تمام میشود و مرگ ستاره آغاز میشود.با این حال،اینکه ستاره تا کدام عنصر پیش برود،بستگی به ویژگی های خود ستاره و فشار درونی و دما و... دارد. ممکن است ستاره ای فقط بتواند هیدروژن بسوزاند و هلیوم را نتواند.

۱ نظر ۲۵ بهمن ۹۸ ، ۰۱:۰۹
احمد چشم براه

این مقادیر،تا حدودی گرد شده اند.به این دلیل که نیازی به حفظ دقیق آنان نیست میتوان،فقط حدودی از آن را در ذهن داشت.

 

واحدهای طولی

 نام کمیت

اینچ

فوت

یارد

مایل

واحد نجومی (au)

سال نوری

پارسک (pc)

میکرون

آنگستروم å

مقدار بر حسسب متر

0.0254

0.3048

0.9144

1609

11^10×1.5

15^10×9.5

16^10×3.1

(6-)^10

(10-)^10

 

 

واحدهای وزن

نام کمیت

پوند (Ib)

نیوتون

وزن به ازای یک کیلوگرم

2.2

9.8

 

 

۲ نظر ۱۸ بهمن ۹۸ ، ۰۱:۲۱
احمد چشم براه