فیزیک کات دار- نگاهی به شوت کات دار از جنبه فیزیکی-اثر مگنوس

چرا شوت کات دار، انحنا دارد؟

صحنه ی گل روبرتو کارلوس را مرور کنیم: 

 

 

 

هیچگاه به این فکر کرده اید که چرا وقتی توپی را طوری شوت میکنیم که به دور خودش بچرخد، کات بر میدارد و از لحاظ افقی هم منحنی وار حرکت میکند؟۱

این اتفاق به خاصیت سیالات و خصوصا اینجا هوا ربط دارد.۲

توپ کات دار۳ یک حرکت مستقیم دارد و یک حرکت وضعی (حرکت به دور خودش)

اگر حرکت مستقیم توپ و سکون هوا را با سکون توپ و حرکت هوا در جهت مخالف جایگزین کنیم۴ مشاهده میکنیم حرکت وضعی توپ باعث میشود یک نیمکره (چپ یا راست با توجه به جهت حرکت توپ و جهت کات به داخل یا به بیرون) هم جهت با حرکت هوا و دیگری در خلاف جهت حرکت هوا باشد، این نیمکره ها روی سرعت هوای مجاور تاثیر گذاشته و نیمکره ی هم جهت با هوا، سرعت هوا را بیشتر میکند و نیمکره ی مخالف، سرعت را کاهش میدهد.

طبق معادله ی برنولی، سرعت و فشار رابطه معکوس دارند فلذا فشار هوای یک طرف از دیگری بیشتر خواهد بود و به توپ نیروی خالص وارد میکند و توپ شتاب مرکزی پیدا میکند و حرکت انحنا دار شروع میشود.

به این اثر یا نیروی مگنوس گفته میشود. 

 

 

 

۱- علاوه بر انحنای عمودی که بخاطر حرکت پرتابی در اثر گرانش زمین طبیعتا نباید جای سوال داشته باشد!

۲-چراکه توپ در هوا شناور است

۳- بدون در نظر گرفتن انحنای ایجاد شده توسط کات

۴-بدلیل نسبی بودن حرکت و سرعت میتوان این کار را انجام داد.مثل اینکه ماشینی به سمت شخصی ساکن با تندی ۷۰ کیلومتر بر ساعت در جهت شرق حرکت کند ولی ما فرض کنیم ماشین ساکن است و شخص با همان سرعت ولی در جهت غرب ( جهت مخالف) در حرکت است.

دما واقعا چیست؟

 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.

سیاهچاله ها (غول قرمز )

- 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:

 

 

۱- اتمام سوخت یک ستاره

 

۲- تبدیل شدن به غول قرمز

 

۳- فرو ریختن به یک کوتوله سفید

 

۴- تبدیل به ستاره نوترونی

 

۵- سیاهچاله

 

۶- مرگ سیاهچاله

 

۷- تولد ستاره