آموزش فیزیک

آموزش فیزیک چشم براه

آموزش فیزیک

آموزش فیزیک چشم براه

آموزش فیزیک

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

آخرین نظرات


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

توان:

ژول بر ثانیه=وات

اسب بخار=746 وات

 

حجم:

لیتر=0.001 متر مکعب

سی سی=میلیمتر مکعب

 

دما:

کلوین=سلسیوس(سانتی گراد)+273.15

فارنهایت=سلسیوس×(9/5)+32

۱ نظر ۱۸ بهمن ۹۸ ، ۲۰:۴۸
احمد چشم براه

 

واحدهای انرژی

نام کمیت

وات ساعت

کالری

اِرگ

ریدبرگ

الکترون ولت

نماد انگلیسی

W.h

cal

erg

Ry

ev

مقدار بر حسب ژول

3600

4

(7-)^10

(18-)^10×2

(19-)^10×1.6

 

زاویه

نام کمیت

نماد انگلیسی

مقدار بر حسب درجه

رادیان

Rad

57

گراد

Grad

0.9

ثانیه قوسی

arc second

0.0002

دقیقه قوسی

arc minute

0.017

نکته: واحد اصلی زاویه،رادیان است.

۱ نظر ۱۸ بهمن ۹۸ ، ۱۱:۰۶
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

 

پیشوندها

نام پیشوند

نماد انگلیسی

ضریب

یوتا

Y

25^10

زتا

Z

21^10

اگزا

E

18^10

پتا

P

15^10

ترا*

T

12^10

گیگا*

G

9^10

مگا*

M

6^10

کیلو*

k

3^10

هکتو

h

100

دکا

da

10

یونی

u

1

دسی

d

0.1

سانتی*

c

0.01

میلی*

m

0.001

میکرو*

μ

(6-)^10

نانو*

n

(9-)^10

پیکو*

p

(12-)^10

فمتو*

f

(15-)^10

آتو

a

(18-)^10

زپتو

z

(21-)^10

یوکتو

y

(24-)^10

 

 

البته دانش آموزان بجز موارد خاصی،نیاز به حفظ ندارند.مهمترین ها با علامت ستاره کنار نام پیشوند مشخص شده اند.

۱ نظر ۱۵ بهمن ۹۸ ، ۲۳:۳۴
احمد چشم براه

فرض کنیم جریان الکترون ها درون سیم، موسوم به جریان الکتریکی، همچون دوندگانی هستند در مسیر مسابقه.

مقاومت الکتریکی به معنای برخورد بین این الکترون ها و ذرات درون سیم است.

انگار که در مسیر دوندگان،انواع مختلف موانع قرار داشته باشد که با دوندگان برخورد کنند.این برخورد ها باعث ایجاد گرما میشود و انرژی هدر میرود.

موانع میتوانند ذرات خود سیم باشند یا ناخالصی های موجود باشند.اگر دما افزایش یابد،مقاومت هم افزایش می یابد.یعنی تحرک موانع افزایش یافته و احتمال برخورد بالا میرود.

همچنین با کاهش دما،مقاومت کمتر میشود.اما این مسئله تا حدی ادامه دارد چون امکان حذف ناخالصی ها وجود ندارد.پس از جایی به بعد با کاهش دما،مقاومت دیگر کاهش نمیابد.

اما موادی وجود دارند که به علل کوانتومی،از یک دمای بحرانی به پایین،هیچ مقاومت الکتریکی از خود نشان نمیدهند و تبدیل به ابررسانا میشوند.

 

 

۲ نظر ۱۵ بهمن ۹۸ ، ۱۵:۰۵
احمد چشم براه

گرما چیست؟

برای ما،پر واضح است که گرما شکلی از انواع انرژی است.مثلا ممکن است انرژی الکتریکی در لامپِ رشته ای،بر اثر مقاومت الکتریکی لامپ،به گرما تبدیل شود.

اما فیزیکدانان از ابتدا نمیدانستند که گرما نوعی از انرژی است.آنان گرما را چیز دیگری می دانستند.بعنوان مثال در قرن هیجدهم میلادی،نظریه کالریک برای توضیح گرما به کار برده میشد.و نظریه کالریک به این معنا بود که هر جسمِ گرم،مقداری از یک سیال نامرئی را در خود دارد که باعث گرمایَش میشود و برای انتقال گرما،باید این سیال جا به جا شود.

البته برخی فیزیکدانان حدس هایی میزدند اما در نهایت آزمایشهای آقای ژول بود که واقعا به ما فهماند که گرما نوعی انرژی است چراکه این آزمایشها ارتباط بین انرژی مکانیکی و گرما را مشخص میکرد.

 

دما چیست؟

دما یک کمیت آماری است.به این معنا که دما به میانگین انرژی جنبشی ذرات یک جسم بستگی دارد.پس معیار خوبی از انرژی گرمایی سیستم است.

برای یک بحث کامل تر از دما، اینجا کلیک کنید

اما در پایان خوب است که یاد آوری شود که میزان انرژی گرمایی به میزان ماده هم بستگی دارد.بعنوان مثال فرض کنیم دو ماده داشته باشیم یکی با هزار مولکول و دیگری با یک میلیون مولکول.وقتی دما در هر دو برابر است،انرژی مولکول ها برابرند.مثلا هر مولکول ایکس ژول انرژی دارد.پس ماده ی دوم انرژی گرمایی اش،هزار برابر بیشتر از اولی خواهد بود چراکه در ماده اول هزار مولکول با انرژی ایکس ژول داریم یعنی هزار ایکس ژول ولی در ماده دوم،یک میلیون ایکس ژول.

 

 

 

۱ نظر ۱۴ بهمن ۹۸ ، ۰۳:۱۴
احمد چشم براه