سرگرمی های فیزیک

[Rez@ee]

همان طور كه مسير فوتون‌هاي نوري به وسيله يك آيينه قابل جهت دادن هستند، اتم‌هايي كه داراي يك لحظه مغناطيسي هستند، با استفاده از يك آيينه مغناطيسي قابل كنترل خواهند بود.
به گزارش (ايسنا)، در تحقيقي كه در مجله فيزيك كاربردي به چاپ رسيده، امكان استفاده از ديوارهاي دامنه مغناطيسي براي راستا دادن و در نهايت به دام انداختن تك تك اتم‌ها در ابري از اتم هاي فوق‌العاده سرد مورد ارزيابي و آزمايش قرار گرفته است.

توماس هي وارد ــ محقق دانشگاه شفيلد انگليس - در اين تحقيق خاطرنشان كرد: ما در جست‌وجوي روشي براي ايجاد سيستم‌هاي مغناطيسي هستيم كه بتوانند اتم‌ها را دستكاري كنند و با استفاده از مواد فرومغناطيسي در ابعاد نانو مثل نانوآيينه‌ها مي توانيم ويژگي‌هاي مواد و راستاي اتم ها را تغيير داده و اصلاح كنيم.
در همين راستا محققان طراحي، ساخت و ويژگي‌هاي آيينه اي را تشريح كرده‌اند كه با ميدان مغناطيسي ايجاد شده توسط ديوارهاي دامنه اي درون مجموعه‌اي از نانو سيم‌هاي مغناطيسي، شكل مي‌گيرد.
مرحله بعدي انداختن ابري از اتم هاي فوق‌العاده سرد روي اين آيينه است، به طوري كه بتوان نوسان آنها را مشاهده كرد.
كاربرد اين نانوآيينه در فن‌آوري‌ فيزيك كوآنتوم قابل ملاحظه خواهد بود.

منبع : ايسنا

[Rez@ee]

حاصل اعتماد به فیزیک دبیرستان / عکس

دانش - تماشاگران حیرت‌زده از هنرمندی این شعبده‌باز (!) خوششان آمده، اما کافی است کمی نترس باشید، خودرویی با تایرهای مناسب انتخاب کنید و آن را به سرعت 90 کیلومتر برساعت برسانید تا این دیوارها را دور بزنید!
ذوالفقار دانشی: تماشاگران حیرت‌زده هندی از هنرمندی این شعبده‌باز (!) هندی خوششان آمده، اما این آقا کار خاصی انجام نداده است. کافی است کمی نترس باشید، خودرویی با تایرهای مناسب انتخاب کنید و آن را به سرعت کافی برسانید تا این دیوارها را دور بزنید. (برای مشاهده عکس بزرگ، اینجا را کلیک کنید).

این نیروی اصطکاک تایرها با دیواره چوبی است که با خنثی کردن وزن خودرو، مانع از سقوط آن می‌شود. مقدار نیروی اصطکاک از حاصل‌ضرب ضریب اصطکاک در نیروی عمود بر سطح بدست می‌آید. ضریب‌اصطکاک تایر نو روی سطح زبری مانند چوب بیشتر از ضریب اصطکاک تایری مستعمل روی سطحی صاف‌تر مثلا بتن است.
اما آن‌چه در این‌جا نقش اساسی دارد، نیروی عمود برسطح است که از دوران خودرو بدست می‌آید. قطعا وقتی خودرو با سرعت نسبتا زیادی سر پیچ می‌پیچد، نیرویی را احساس کرده‌اید که شما را در جهت مخالف هل می‌دهد. مقدار این نیرو که سرنشینان خودرو به آن «نیروی گریز از مرکز» می‌گویند، از تقسیم مجذور سرعت بر شعاع دوران بدست می‌آید. بنابراین هرچه سرعت خودرو بیشتر و شعاع دوران آن کمتر باشد، مقدار این نیرو هم بیشتر خواهد بود.
اگر شعاع دوران این خودرو (شعاع مسیر دایره‌ای شکل) را حدود 10 متر و ضریب‌اصطکاک تایرها و سطح چوبی را 0.15درنظر بگیریم، می‌توان تخمین زد که سرعت این خودرو برای حفظ این تعادل نباید از 25متر بر ثانیه معادل 92کیلومتر بر ساعت کمتر باشد.
جالب اینجاست که این نتیجه مستقل از وزن خودرو و سرنشینان آن بدست می‌آید. به عبارت دیگر هر خودروی دیگری که به سرعت 92 کیلومتر بر ساعت برسد، می‌تواند این‌چنین دوران کند؛ البته به شرطی که دیوار چوبی بتواند آن را تحمل کند! بدیهی است اگر از تایرهای با ضریب‌اصطکاک بیشتر استفاده کنید، با سرعت کمتری می‌توانید همین نمایش را انجام دهید.

[Rez@ee]

قفس فارادی

چیز عجیبی که در مورد بار روی رسانا پیش می آید آن است که این بار فقط روی سطح خارجی قرار می گیرد . مایکل فاراده (Michael Faraday ) ، در آزمایشی ابتدایی این موضوع را با قرار دادن بار روی سطلی فلزی به نمایش گذاشت . به کمک الکتروسکوپ معلوم می شد یک گوی کوچک فلزی عایق بندی شده ، که با قسمت خارجی سطل در تماس بود بار دار شده است . اما وقتی این گوی وارد سطل می شد و سطح داخلی آن را لمس می کرد ، دارای هیچ باری نبود .



این اصل به صورتی تماشایی تر با قرار دادن مردی در داخل قفس فلزی و بار دار کردن شدید قفس به نمایش گذاشته شد . از نظر مرد داخل فقس هیچ دلیلی وجود نداشت که نشان دهد چنین باری وجود دارد ، ولی اگر مرد می خواست به سلامت از قفس بیرون آید ، باید ابتدا آن را تخلیه می کردند . بنابر این معلوم می شود که در هنگام طوفان الکتریکی داخل اتومبیل کاملاً امن است .

[Rez@ee]

ساعت کاغذی (ticker timer) و سرعت

ساعت کاغذی وسیله ای ساده برای اندازه گیری زمان است. هنگامی که می خواهید سرعت جسمی را بسنجید باید مسافتی را که در یک زمان مشخص طی می کند، بدانید.
محاسبه مسافت با استفاده از خطکش یا متر بسیار ساده است، اما اگر جسم سریع حرکت کند، محاسبه زمان کار مشکلی است.

ساعت کاغذی هر 02/0 ثانیه روی یک صفحه یک نقطه ایجاد می کند. بنابراین اگر قطعه ای کاغذ از میان ساعت برای یک ثانیه کشیده شود، 50 نقطه روی آن رسم می شود.
از آن جا که فاصله میان نقاط بازه های زمانی 02/0 ثانیه ای (یک پنجاهم ثانیه) را نشان می دهد، ساعت کاغذی ابزار بسیار مناسبی برای اندازه گیری بازه های زمانی کوتاه است.



قطعه ای نوار در شکل نشان داده شده است. می توانید مشاهده کنید که هر چه سریع تر کاغذ از میان ساعت بیرون بیاید، فاصله بین نقاط بیشتر است. اگر کاغذ با سرعت یکنواختی حرکت کند، فاصله میان نقاط یکسان است.

برای محاسبه سرعت نوار کاغذی باید طول نوار در یک بازه زمانی و تعداد فاصله های میان نقاط (نه خود نقاط) را بدست آوریم. اگر روی نوار 50 فاصله باشد پس 50/50 ثانیه یا یک ثانیه طول می کشد تا کاغذ از میان ساعت بگذرد.

[Rez@ee]

گربه‌اي كه در حال سقوط است بخش‌هاي مختلف بدن خود را در جهت‌هاي مختلف مي‌چرخاند به گونه‌اي كه نخست پاهاي او با زمين تماس پيدا كند. تكانه‌ي زاويه‌اي گربه به طور كامل در حين اين فرايند در تمام لحظه‌ها صفر باقي مي‌ماند.

[Rez@ee]

دید کلی

ستاره شناسان برای اینکه نور ضعیف ستارگان دور را در تلسکوپها متمرکز کنند، از آینه‌های بزرگی بهره می‌گیرند و به این ترتیب می‌توانند بر صفحه‌های عکاسی تصویر ستارگانی را که با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شوند ایجاد کنند. چه نوع آینه‌ای این توانایی تمرکز نور را دارد؟ این آینه‌ها را چگونه می‌توان ایجاد کرد؟
آینه‌های تخت و آینه‌های سهموی

با آینه تخت نمی‌توان نور را متمرکز کرد. زیرا نور همواره واگرا می‌شود و به نظر می‌رسد از تصوری مجازی پشت آینه می‌آید. ولی با استفاده از چندین آینه تخت ، می‌توان چندین شعاع باریک ناشی از یک چشمه را در ناحیه کوچکی از فضا باهم قطع داد. برای صراحت ، فرض کنید که چشمه خیلی دور باشد، مثلا یک ستاره و بنابراین شعاعهای نوری که از آن به آینه‌ها می‌رسند تقریبا موازیند.

هر چه چشمه دورتر باشد، زاویه بین شعاعهای نوری کوچکتر است، بطوری که همه شعاعهای نوری که از یک ستاره به زمین می‌رسند، عملا موازیند. در یک نمونه بیست و پنج آینه تخت که با زاویه‌های اندکی متفاوت کج شده‌اند، چنان آرایش یافته‌اند که نور موازی را طوری بازی می‌تابانند که از ناحیه کوچک واحد بگذرد.

این ناحیه را می‌بینیم، زیرا دود موجود در آنجا مقداری از نور شعاعهای متقاطع را پراکنده می‌کند. نواحی دیگر نیز با همان مقدار دود پر شده است، ولی چون شعاعهای نوری در این نواحی کمترند، تاریکتر به نظر می‌آیند. شعاعهای نوری از ناحیه کوچک همپوشانی می‌گذرند و سپس از هم واگرا می‌شوند.







افزایش قدرت همکانونی

اگر آینه‌های بیشتر و کوچکتری را بکار گیریم، مثلا هر یک از بیست و پنج آینه خود را به چهار قسمت تقسیم کنیم، می‌توانیم نور بیشتری را متمرکز کنیم. در این صورت هر شعاع نوری فقط یک چهارم سطح مقطع قبلی را خواهد داشت و ما می‌توانیم آنرا در ناحیه کوچکتری متمرکز کنیم. حال می‌توان با تقسیم آینه‌ها ، آنها را باز هم کوچکتر کرد. در این صورت ناحیه همپوشانی باز هم کوچکتر می‌شود. عمل تقسیم آینه‌ها را ادامه می‌دهیم و آنها را تا جایی که ممکن است کوچک می‌کنیم، ولی آنها همان مقدار نور را جدا می‌کنند که بیست و پنج آینه اصلی جدا می‌کردند. آنها همان مقدار نور را بازتاب می‌دهند و همه را به نقطه کوچک واحدی می‌فرستند.
ساخت آینه‌های شلجمی (سهموی)

ساختن آینه‌ای که نور باریکه پرتوهای موازی پهن را ، با تقسیم کردن متوالی و میزان کردن ستمگیری آینه‌های تخت ، در نقطه واحدی کانونی کند بطور نظری آسان ، ولی عملا مشکل است. به هر حال روش کار را با متمرکز کردن نور موازی روی یک خط به جای یک نقطه بسادگی می‌توان شرح داد. به آسانی می‌توان فرآیندهای مشابهی را تصور کرد که در فضا صورت می‌گیرند و نقطه واحدی را ایجاد می‌کنند.

وقتی آینه‌های تخت را در فضا به اجزا کوچکتری تقسیم کنیم و دوباره آنها را جهت دهیم، با تقریبا بیشتر و بیشتری آینه‌ای را که سطح خمیده پیوسته‌ای دارد خواهیم داشت. می‌توان تصور کرد که ادامه این فرآیِند بطور نامحدود ، آینه‌ای همواره بدست خواهد داد که نور موازی را کانونی می‌کند. شکل سطح هموار (که سهمیوار دوار یا آینه سهموی نامیده می‌شود) دقیقا با این روش تصویری معین می‌شود.
پارامترهای آینه سهموی

کلمه F که تمام نور بازتابیده در آن همگرا می شود کانون اصلی آینه سهموی است و فاصله‌اش از مرکز آینه ، طول کانونی یا فاصله کانونی نامیده می شود. دانستن فاصله کانونی اهمیت دارد و ما آن را با حرف کوچک f نشان می دهیم. در شکل زیر مقطعی نشان داده شده است که از کانون اصلی می‌گذرد و با راستای نور خروی موازی است. هر پرتوی که ترسیم شده است، مشخص می‌کند که نور چگونه بازتابیده می‌شود.

این پرتوها بنابر کانونهای بازتاب ، در صفحه شکل باقی می‌مانند و زاویه بازتاب هر پرتو مساوی زاویه خروجی است. منحنی نشان داده شده ، که مقطع آینه سهموی با صفحه شکل است، سهمی نامیده می‌شود. سطح آینه سهمیوار دوار نامیده می‌شود، زیرا با دوران سهمی شکل مقابل حول پرتو فرودی که از کانون اصلی F می گذرد بوجود می‌آید. این پرتوی فرودی که از کانون اصلی می‌گذرد و در موقع بازتاب از آن عبور می‌کند، محور دوران سهمیوار نامیده می‌شود.
کاربرد آینه‌های شلجمی (سهموی)

دیدیم که تمام نوری که در راستای موازی محور بر آینه سهموی فرد می آِید چنان بازتابیده می‌شود که از کانون اصلی می‌گذرد. چون نور می‌تواند در هر راستای معین در هر یک از دو جهت حرکت کند. با قرار دادن یک چشمه نوری کوچک و قوی در کانون اصلی آینه سهموی

نورافکنها و برخی فلاشها بر این اساس ساخته شده‌اند. همچنین لامپ جلو ماشین همینطور عمل می‌کند، یعنی لامپ در کانون آینه شلجمی قرار داده می‌شود و سپس پرتوهای خروجی موازی باهم از آن خارج می‌شوند. تمام نوری که از چشمه با سطح سهموی برخورد می‌کنند در مسیرهای موازی به طرف خارج حرکت می‌کنند و باریکه پر شدتی تشکیل می‌دهد که تا فاصله‌های زیاد در فضا نفوذ می‌کند. می‌توان جای پرتوهای فرودی و بازتابی را باهم عوض کرد. پس نتیجه می‌شود هر نوری که از کانون اصلی شروع شود، پس از بازتاب موازی با محور آینه حرکت خواهد کرد.

[Rez@ee]

زمانی که شما شروع به هم زدن یک فنجان چای می‌کنید، به دلیل وجود نیروهای گریز از مرکز انتظار دارید که تفاله‌های چای مجبور شوند به لبه‌ی فنجان بروند. اما در واقع چیز دیگری مشاهده می‌کنید. تفاله های چای به مرکز و انتهای فنجان کشیده می‌شوند.




اولین راه‌حل در سال 1926 توسط آلبرت انیشتین در مقاله‌ای که او فرسایش لبه‌های رودخانه را توضیح داده بود ارائه شد.

توجیح پدیده:
هم زدن باعث آن می‌شود که مایع به دور فنجان بچرخد. دلیل این هم همان نیروی گریز از مرکز است، که جهت آن به سمت بیرون واقع شده است.
اما در نزدیکی‌های ته و لبه فنجان مایع به دلیل وجود اصطکاک آرام‌تر می‌شود. آنجا نیروی مرکزگرا ضعبف‌تر است و اختلاف فشار اهمیت بیشتری برای جریان مایع پیدا می‌کند. این اتفاق را لایه مرزی و یا به طور خاص‌تر یک لایه اکمن(Ekman) می‌نامند.
به دلیل وجود نیروهای گریز از مرکز فشار در امتداد لبه ها بیشتر از میان فنجان است. اگر تمام مایع مانند یک جسم صلب بچرخد، نیروهایی که به طرف داخل (مرکز گرا) هستند، با نیرویی که به سمت بیرون است و حاصل چرخیدن است منطبق می‌شوند و هیچ جابجایی به سمت داخل و یا خارج وجود نخواهد داشت.
در یک فنجان چای، از آنجایی که چرخش در پایین فنجان آهسته‌تر است، گرادیان فشار افزایش می‌یابد و یک جریان به سمت داخل در امتداد انتهای فنجان ایجاد می‌کند. در عوض در قسمت بالایی، مایع به سمت بیرون جریان می‌یابد. این جریان ثانویه که به سمت داخل و در امتداد انتهای فنجان حرکت می‌کند، تفاله های چای را به مرکز فنجان می‌آورد. و به همبن صورت ادامه می‌یابد.
تفاله‌های چای برای اینکه به سمت قسمت بالایی فنجان بیایند، بسیار سنگین هستند. بنایراین در همان قسمت میانه فنجان می‌مانند.
همراه با جریان چرخشی اولیه، تفاله‌ها یک حرکت مارپیچی در انتهای فنجان خواهند داشت.
از این پدیده نیز در کشف روش جداسازی گلبول‌های قرمز خون از پلاسمای خون به منظور درک فشار جو استفاده شده است.


پ.ن: در مکانیک سیالات جریان ثانویه جریان نسبتا جزیی است که بر جریان اولیه قرار می گیرد، وقتی جریان اولیه با الگوهای جریانی که با تکنیک های ساده تحلیلی سیال غیر لزج قابل پیشبینی است با دقت کافی هم خوانی دارد.

منبع: ویکی پدیا

[Rez@ee]

آینه های دانیل روزنDaniel Rozen

این آیینه چوبی توسط دانیل روزن (Daniel Rozen) طراحی و ساخته شده است.
این آیینه از ۸۳۰ چوب کوچک که هر کدام توسط یک موتور کوچک کنترل می‌‌شود، تشکیل شده است..

دوربین‌های‌ نصب شده میان چوب‌ها، نور و اطلاعات حاصله از برخورد نور به اجسام و افراد را جمع آوری و به یک کامپیوتر می‌فرستند.


کامپیوتری که با تغییر پانل‌ها یا همان قطعه چوب‌های کوچک مربع شکل تصویر انسان یاهر چیز دیگری که در مقابلش قرار می‌گیرد را کپی برداری و منعکس می‌کند.


یعنی وقتی شما برای لحظاتی مقابل این آیینه چوبی می‌ایستید، تصویر خود را بر روی سطح آن مشاهده خواهید کرد.


البته تصویر خلق شده یک تصویر دقیق و کاملی نیست. ولی با‌ وجود این‌ارائه چنین طرحی و دیدن و شنیدن حرکت آن قطعات چوبی کوچک در هنگام کار بسیار جالب و هیجان انگیزاست.

آینه دایره ای

900 دایره کوچک با روکش دیجیتالی متصل به 900 موتور که همگی فرامین خود را از کامپیوتری میگیرند که دوربینهایش در بین این دوایر پنهان است آینه ی دایره ای را بوجود آورده اند اساس کار آن همانند آینه ی چوبی است. ابعاد آن 60 اینچ ارتفاع 60 اینچ عرض و 6 اینچ ضخامت است.

آینه ی میخی

650 میله ی چوبی به 650 موتور متصل شده اند و مانند دو آینه ی دیگر هر کدام از موتورها فرمان لازم برای چرخش و جابجایی خود را از کامپیوتری میگیرند که دوربینهای متصل به آن در بین این قطعات چوبی پنهان شده اند ارتفاع این آینه 42 اینچ و عرض آن هم 42 اینچ با ضخامت 6 اینچ است.





برای دیدن آثار دیگر این هنرمند می توانید به سایت :
www.smothware.com/dany
مراجعه نمایید

[Rez@ee]

گهواره نیوتن آونگ بالستیک نوسان ساده

[Rez@ee]