موضوعات و نکات جالب فیزیک

[D.r who]

سلام دوستان!

در این تاپیک قصد داریم نکته ها و موضوعات جالب فیزیکی که تا به حال به آن ها توجهی نداشتیم بپردازیم
این موضوعات ممکن بسیار کوتاه باشند اما قطعا جالب توجه خواهد بود.

با تشکر

[D.r who]

در مطالعه مکانیک کلاسیک و ترمودینامیک به یک سری قوانین و معادلات برخورد می‌کنیم که تا حد امکان یک موضوع را بطور کامل بیان می‌کنند. مثلا در مکانیک کلاسیک قوانین حرکت نیوتن نقش کلیدی بازی می‌کنند، به گونه‌ای که تشریح حرکت بدون استفاده از این قوانین عملا غیر ممکن است. در ترمودینامیک نیز سه قانون اساسی وجود دارند که همواره بحث‌های ترمودینامیک پیرامون این قوانین صورت می‌گیرد.
اغراق نکرده‌ایم که اگر بگوییم کلیه مباحث الکترومغناطیس کلاسیک بر اساس معادلات ماکسول صورت می‌گیرند. البته معادلات دیگری مانند معادله مربوط به شدت میدان الکتریکی و موارد دیگر نیز وجود دارند، اما همه این کمیتها باید به گونه‌ای تعیین شوند که معادلات ماکسول را ارضا کنند، یعنی جهت امتحان درست یا غلط بودن محاسبه یک کمیت مانند میدان الکترکی یا میدان مغناطیسی کافی است، کمیت مورد نظر در معادلات ماکسول قرار دهیم، اگر در این معادلات صدق کرد، نتیجه محاسبه درست بوده ، در غیر این صورت نتیجه محاسبه غلط خواهد بود.

تشریح معادلات ماکسول
• معادله اول که می‌توان آنرا قانون گاوس در الکتریسته نیز نامید، بیان می‌کند که میدان الکتریکی با مقدار باری آن میدان را ایجاد می‌کند، رابطه مستقیم دارد.
• معادله دوم که می‌توان آنرا قانون گاوس در مغناطیس نام نهاد، بیان می‌کند، که تک‌قطب مغناطیسی وجود ندارد. یعنی بر خلاف بارهای مثبت و منفی که می‌توانند جدا از هم وجود داشته باشند، هرگز نمی‌توانیم دو قطب مغناطیسی (به عنوان مثال قطبهای یک آهنربا) را از هم جدا کنیم.
• معادله سوم که به قانون القای فارادی معروف است، بیان می‌کند که اگر میدان مغناطیسی (جدا از نظر تعداد یا از نظر جهت) تغییر کند، میدان الکتریکی در مدار القای می‌شود که به آن میدان الکتریکی القایی می‌گویند.
• معادله چهارم که به عنوان قانون آمپر نیز معروف است، بیان می‌کند که میدان مغناطیسی می‌تواند در نتیجه یک میدان الکتریکی متغیر و یا یک جریان الکتریکی متغیر ایجاد کرد.

[D.r who]

- ايا ميدانستيد كه سرعت گريز سرعتي است كه يك شئ بايد داشته باشد تا بتواند از سح يك جرم بزرگ ﴿سياره﴾ بگريزد.اين سرعت را ميتوان توسط اين معادله بدست اورد:

M جرم سياره , R شعاع ان و G ثايت جهاني جاذبه است.اين سرعت براي كره زمين تقريبا برابر است با 10>4 * 1.2 متر بر ثانيه ﴿توجه , اين سرعت به جرم شئ بستگي ندارد﴾ همين طور كه در معادله ميبينيد اگر جرم كره زياد و شعاع ان كم شود سرعت گريز ان بسيار زياد ميشود.براي مثال سرعت گريز براي يك شئ در كره اي كه جرم ان 3 برابر خورشيد و شعاع تنها 10 كيلو متر باشد, تقريبا برابر سرعت نور است.

- - - به روز رسانی شده - - -


- از كجا مي دانيم دماي مركز خورشيد چقدر است؟


هر چند کسي به مرکز خورشيد دسترسي ندارد، اما با استفاده از اصل تعادل فشار هيدرواستاتيکي مي توان به طور غيرمستقيم دماي اين منطقه را تخمين زد.اين اصل مي گويد فشار رو به مرکز ناشي از گرانش خورشيد بايد با فشار رو به بيرون ايجاد شده به وسيله گازهاي داغ هسته آن برابر باشد وگرنه خورشيد بايد در اثر اضافه فشار، منبسط يا منقبض شود؛ اما مي دانيم که اين طور نيست. به عبارت دقيق تر، با دانستن حجم چگالي خورشيد مي توانيم فشار ناشي از گرانش در مرکز آن را حساب کنيم چيزي حدود 300 ميليارد اتمسفر از طرف ديگر چون دما مستقيما با فشار يک گاز مرتبط است ، مي توانيم محاسبه کنيم که براي خنثي کردن اين فشار درونسو، مرکز خورشيد چقدر بايد داغ باشد.از اين راه ، دماي مرکز خورشيد، چيزي حدود 15 ميليون درجه سلسيوس به دست مي آيد که 2500 برابر دماي سطح آن است.البته در دهه اخير با ابداع روشي به نام لرزه نگاري خورشيدي ، امکان اندازه گيري مستقيم اين دما به دست آمده است.به عبارت ديگر همان طور که با ثبت و بررسي امواج لرزه اي پوسته زمين ، مي توانيم اطلاعاتي از درون آن به دست بياوريم ، لرزشها و نوسان هاي سطح خورشيد (خورشيد لرزه ها!) نيز، چيزهايي از درون آن به ما مي گويند. چيزهايي که اتفاقا تا حدود زيادي با نتايج اصل تعادل فشار همخواني دارد.

- - - به روز رسانی شده - - -


- از كجا مي دانيم دماي مركز خورشيد چقدر است؟


هر چند کسي به مرکز خورشيد دسترسي ندارد، اما با استفاده از اصل تعادل فشار هيدرواستاتيکي مي توان به طور غيرمستقيم دماي اين منطقه را تخمين زد.اين اصل مي گويد فشار رو به مرکز ناشي از گرانش خورشيد بايد با فشار رو به بيرون ايجاد شده به وسيله گازهاي داغ هسته آن برابر باشد وگرنه خورشيد بايد در اثر اضافه فشار، منبسط يا منقبض شود؛ اما مي دانيم که اين طور نيست. به عبارت دقيق تر، با دانستن حجم چگالي خورشيد مي توانيم فشار ناشي از گرانش در مرکز آن را حساب کنيم چيزي حدود 300 ميليارد اتمسفر از طرف ديگر چون دما مستقيما با فشار يک گاز مرتبط است ، مي توانيم محاسبه کنيم که براي خنثي کردن اين فشار درونسو، مرکز خورشيد چقدر بايد داغ باشد.از اين راه ، دماي مرکز خورشيد، چيزي حدود 15 ميليون درجه سلسيوس به دست مي آيد که 2500 برابر دماي سطح آن است.البته در دهه اخير با ابداع روشي به نام لرزه نگاري خورشيدي ، امکان اندازه گيري مستقيم اين دما به دست آمده است.به عبارت ديگر همان طور که با ثبت و بررسي امواج لرزه اي پوسته زمين ، مي توانيم اطلاعاتي از درون آن به دست بياوريم ، لرزشها و نوسان هاي سطح خورشيد (خورشيد لرزه ها!) نيز، چيزهايي از درون آن به ما مي گويند. چيزهايي که اتفاقا تا حدود زيادي با نتايج اصل تعادل فشار همخواني دارد.

- - - به روز رسانی شده - - -

رومر اولين كسي است كه تلاش كرد سرعت نور را اندازه بگيرد و (تا حدودي) در اين امر موفق بود. پس از وي تا كنون بيش از ١٠٠ نفر حداقل ١٦٣ بار سرعت نور را اندازه گرفته اند . ٣٠٠ سال پس از اولين تلاش براي اندازه گيري سرعت نور ، مشخص شد كه سرعت نور برابر 299792458 متر بر ثانيه است. البته اين مقدار ، سرعت نور در خلاء است كه عموماً با مقدار ٣٠٠٠٠٠ كيلومتر در ثانيه تقريب زده مي شود .

- - - به روز رسانی شده - - -

- آيا مي دانستيد بيشترين سرعتي كه يك جسم مي تواند در اثر سقوط آزاد داشته باشد حدود ۱۲۰ مايل در ساعت است و ديگر از اين سرعت تجاوز نمي كند؟

[D.r who]

آیا میدانستید جهان ما پوسته ای ۴ بعدی است كه در یك فضا زمان ۱۰ بعدی شناور است؟. (نظریه ریسمان ها)