آزمایشگاه فیزیک(مهندس سعید نمازی )
178 subscribers
385 photos
390 videos
172 files
168 links
آموزش فیزیک دبیرستان با فیلم های عالی
Download Telegram
آزمایش 79

همانطور که می‌دانید فشار هوا هم به روی یک صفحه (مثلاً لاستیک) وارد می‌شود و هم به قسمت زیرین آن.
@azphysics


اما اگر شرایطی فراهم کنیم که هوا به قسمت زیرین صفحه پلاستیکی نرسد به نظر شما چه چیز مشاهده می‌شود؟
تمسفر از لایه های متعددی از اتم ها و مولکول ها به وجود آمده است که در جهات نامعلومی در حال حرکتند برخلاف اندازه کوچکشان، هنگامی که با سطح نرمی برخورد می کنند نیرویی بر آن وارد می کنند و ما آن را به عنوان فشار مشاهده می کنیم.
هر مولکول کوچک تر از آن است که حس شود و فقط قادر است نیروی کمی را اعمال کند اما، هنگامی که همه نیروهای وارد شده از تعداد زیادی مولکول را جمع بزنیم، در نهایت فشار قابل ملاحظه ای را ملاحظه خواهیم کرد.

فشار هوا به دو طریق افزایش و یا کاهش پیدا می کند:
نخست با وارد کردن مولکول ها به درون یک محفظه فشار افزایش می یابد. حجم زیادی از مولکول ها در یک محفظه ی، خاص بر تعداد برخورد آن ها درآن محدوده اضافه کرده که به صورت یک افزایش فشار مشاهده می شود.
یک مثال خوب از این موضوع اضافه کردن و یا کاستن از هوای چرخ های اتومبیل است. با افزایش هوا به تعداد مولکول ها و هم چنین برخورد آن ها در محدوده داخلی چرخ اضافه می شود. افزایش این برخوردها نیرویی در جهت انبساط چرخ ها و افزایش فشار آن ها ایجاد می کند.
@azphysics

دومین شیوه افزایش یا کاهش فشار، اضافه کردن و یا کاستن از حرارت است. اضافه کردن دمای یک محفظه خاص می تواند انرژی را به مولکول های هوا منتقل کند، در نتیجه، مولکول ها با سرعت بیش تری حرکت کرده و با نیروی بیش تری به دیوارهای ظرف برخورد کرده که این اتفاق را به صورت یک افزایش فشار مشاهده می کنیم.

هوا، ماده ای سنگین
از آنجایی که مولکول ها در همه جهات در حرکتند این توانایی را دارند که در حال برخورد با شیئی از زیر، فشار هوا را به سمت بالا بفرستند، در اتمسفر فشار هوا در همه جهات وجود دارد. در یک ایستگاه فضایی بین المللی، غلظت هوا مشابه با آن چه در سطح زمین است نگه داشته می شود . بنابراین فشار هوا در یک ایستگاه فضایی با سطح زمین یکسان است.
آزمایش 80


موتورهای درون‌سوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتور‌هایی گفته می‌شود که در آن‌ها مخلوط سوخت و اکسیدکننده (معمولاً هوا یا اکسیژن) در داخل محفظهٔ بسته‌ای واکنش داده و محترق می‌شوند. بر اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل می‌شوند و بر اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام می‌دهند.[۱] هرچند غالباً منظور از به‌کار بردن اصطلاح موتورهای درون‌سوز، موتورهای معمول در خودروها می‌باشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز مشمول تعریف موتورهای درون‌سوز می‌شوند.

@azphysics

موتور درون‌سوز، یک وسیلهٔ گردنده است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلتها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهره‌گیری از موتورهای درون‌سوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون‌سوز تأمین می‌شد.
@azphysics

موتور درون‌سوز اتو
این موتورها را به دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دوزمانه می‌توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه‌است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت‌های ساختاری اندکی متفاوت است. البته ازنوع امروزی تر باید به چهار زمانه اشاره کرد که حتی تأثیر کمتری بر روی آلودگی هوا دارد.

موتور چهارزمانه: این موتورها برای هر انفجار (مرحلهٔ تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) بایستی چهار مرحلهٔ مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را انجام دهند.

موتورهای دوزمانه: این موتورها در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به‌عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به‌عنوان مرحلهٔ بعدی صورت می‌گیرد.

راندمان موتورهای دو زمانه به مراتب از موتورهای چهارزمانه بیشتر است.

نخستین موتور درون‌سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی ویلیام وگنر و در سال ۱۸۷۶ ساخته‌شد.
آزمایش 84

@azphysics

کشش سطحی (به انگلیسی: Surface tension) ویژگی‌ای در مایع‌ها است که باعث می‌شود لایه بیرونی آن‌ها به صورت ورقه‌ای کشسان عمل کند. این همان ویژگی‌ای است که موجب ربایش دو سطح مایع به یکدیگر می‌شود؛ مانند دو قطرهٔ آب که همدیگر را می‌ربایند و قطرهٔ بزرگ‌تری می‌سازند. کشش سطحی کمیتی است که بعد نیرو در واحد طول یا انرژی در واحد سطح دارد و در فیزیک معمولاً با {\displaystyle \gamma } \gamma نشان داده می‌شود. کشش سطحی را همچنین می‌توان مقدار کار لازم برای ایجاد واحد سطح مشترک جدید در نظر گرفت.

و علت ان
هر مولکول مایع از سوی مولکول‌های دیگرِ مایع ربوده می‌شود. مولکول‌هایی که درون حجم مایع هستند، از همه جهت ربوده می‌شوند و برایند نیروی وارد به آن‌ها صفر ‌است. اما مولکول‌هایی که در سطح مایع هستند، تنها از یک جهت از سوی دیگر مولکول‌ها ربوده می‌شوند و نیروی ربایش در آن سوی مرز مایع (مثلاً از طرف مولکول‌های هوا) به آن‌ها کمتر ‌است. بنابراین، به مولکول‌های روی سطح مایع نیروی خالصی به سمت درون وارد می‌شود که این نیرو با مقاومت مایع در برابر فشرده‌شدن خنثی می‌شود. در نتیجه، نیرویی در مایع به وجود می‌آید که می‌خواهد سطح مایع را کم کند. از همین رو سطح مایع به شکل ورقه‌ای الاستیک عمل می‌کند و آن قدر جمع می‌شود که کمترین سطح ممکن را داشته باشد.
@azphysics
راه دیگر برای توضیح کشش سطحی این است که یک مولکول اگر در کنار مولکول همسایه‌اش باشد، انرژی‌اش کمتر از وقتی است که کنار آن همسایه نباشد. مولکول‌های درونی بیشترین تعداد همسایه‌های ممکن را دارند. ولی مولکول‌هایی که در سطح هستند همسایه‌های کمتری دارند و بنابراین انرژی‌شان بیشتر از انرژی مولکول‌های درونی است. بنابراین، وقتی که مایع می‌خواهد انرژی کلش را کمینه کند، می‌کوشد تا از شمار مولکول‌های سطحی‌اش بکاهد، و این یعنی یک مایع می‌خواهد کمترین سطح ممکن را داشته باشد.
آزمایش 91


آزمایش کولیس
کولیس:کولیس یک وسیله اندازه گیری دقیق می باشد که با دقت های مختلف ساخته می شود.
سوال1: با کولیس چه اندازه گیری های می توان انجام داد:
جواب: 1- قطر خارجی 2- قطر داخلی 3- طول 4- عمق

@physics_school

سوال2: اجزاء و ساختمان کولیس را نام بده و به طور مختصر توضیح دهید.
جواب: يکي از ابزارهاي دقيق در اندازه گيري کوليس است، کوليس ابزاري است که ما مي توانيم اندازه تا 1 ميليمتر را با آن اندازه گيري کنيم. کوليس تشکيل شده است از يک خط کش اصلي که روي آن تقسيم بندي انجام شده که مي توانند به صورت ميليمتري يا اينچ باشد. دوم، فک ثابت کوليس مي باشد، سوم، فک متحرک کوليس، چهارم، شاخکهاي داخل سنج است، پنجم، شاخک عمق سنج است، ششم يکسري اندازه گيري روي فک متحرک کوليس است که به آن ورنيه مي گويند. هفتم پیچ ثابت کننده ی فک متحرک
اولين تفاوت کوليس ها در طول خط کش آنها مي باشد، دومين تفاوت در دقت اندازه گيري آنها مي باشد که با هم فرق مي کند
سوال 3- سه نوع کولیس از نظر دقت اندازه کیری را توضیح دهید.
جواب: از نظر دقت اندازه گيري به سه دسته تقسيم مي شوند:
1 – کوليس 1/0 2 – کوليس 05/ 0 3 – کوليس 0/02
@physics_school

کوليس 02/0 دقتش از بقيه بيشتر مي باشد. در مطالب گذشته گفتيم که روي فک متحرک کوليس اندازه گيري وجود دارد که به آن ورنيه گفته مي شود، زمانيکه ما فک ثابت و متحرک کوليس را کاملاً جمع مي کنيم، .... ورنيه کوليس کاملاً مقابل صفر خط کش کوليس قرار مي گيرد.
کوليس 1/0درتقسيم بندي ورنيه به اين شکل است که 9 ميليمتر از تقسيمات خط کش را به ده قسمت مساوي روي ورنيه تقسيم بندي کرده است. در نتيجه فاصله هر يک از تقسيمات ورنيه، 9/0 ميليمتر مي شود و اختلافات اندازه اولين تقسيم ورنيه با خط کش 1/0 ميليمتر مي شود. در برخي از کوليس هاي 1/0 براي اينکه خواندن آنها راحتتر باشد، بدين صورت عمل مي کند که 19 قسمت از تقسيمات خط کش را به ده قسمت مساوي روي ورنيه تقسيم بندي مي کنند در اين حالت فاصله هر دو خط، خط کش با يک خط ورنيه 1/0 ميليمتر اختلاف پيدا مي کنند
کوليس 05/0تقسيم بندي ورنيه بدين شکل است که 10 ميلمتر از تقسيمات خط کش به 20 قسمت مساوي روي، ورنيه تقسيم بندي مي شود، در نتيجه فاصله هر يک از تقسيمات ورينه 95/0 ميليمتر ميشود و اختلاف اندازه اولين خط، خط کش با اولين خط ورنيه مي شود 05/0 ميليمتر که به آن کوليس 05/0 مي گويند.
حال براي اينکه خواندن اين کوليس راحتتر باشد، 39 قسمت از تقسيمات خط کش را به 20 قسمت مساوي روي ورنيه تقسيم بندي مي کنند، در نتيجه باز هم فاصله هر دو تقسيم از تقسيم خط کش با يک تقسيم ورنيه، اختلافشان برابر 05/0 ميليمتر مي شود.
کوليس 02/0تقسيم بندي ورنيه بدين شکل است که هر 49 قسمت از تقسيمات خط کش به 50 قسمت مساوي روي ورنيه تقسيم بندي شده است. در نتيجه فاصله هر يک از تقسيمات روي ورنيه مي شود 98/0 ميليمتر و اختلااف اندازه اولين خط ورنيه با اولين خط، خط کش مي شود 02/0 ميليمتر که به آن کوليس 02/0 می گويند.
سوال 4- طرز خواندن عدد اندازه گیری شده توسط کولیس را شرح دهید.
جواب: فرض کنيم که ما قطعه اي را با کوليس اندازه گرفتيم، در اين زمان فک هاي ثابت و متحرک از هم باز مي شود، و اين بازشدن به اندازه قطعه مي باشد و تقسيم بندي و در نيمه روي خط کش حرکت مي کند و در محلي قرار مي گيرد.
اندازه اي که گرفته مي شود از دو بخش تشکيل مي شود، يک بخش اندازه اصلي است و دوم مقدار ريزتر آن اندازه است و وقتي ما اين دو اندازه را با هم جمع کنيم مقدار اصلي قطعه ما بدست مي آيد.
براي خواندن اندازه ما به صفر ورنيه توجه مي کنيم، اولين عدد در سمت چپ عضو ورنيه قرار بگيرد مي شود اندازه اصلي قطعه ما. براي خواندن خورده آن براي اينکه بفهميم که چقدر از دو ميليمتر بيشتر در قسمت سمت راست صفر ورنيه توجه مي کنيم که کدام اندازه ورنيه با اندازه خط کش درست مقابل هم قرار گرفته اند، مثلاً اگر شماره چهار باشد آن را ضربدر دقت کوليس مي کنيم يعني از 1/0 که مي شود و 4/0 با عدد اصلي باشد جمع مي کنيم درنتيجه اندازه کلي 4/2 ميليمتر مي شود.

@physics_school

سوال 5- دقت کولیس را تعریف کنید.
جواب : گفته شد در کولیس دو سری اندازه گذاری وجود دارد یک انداره گذاری روی خط کش و دیگری روی ورنیه که دقت کولیس به صورت زیر تعریف می شود:
دقت کولیس : کوچکترین اندازه ی خط کش تقسیم بر تعداد تقسیمات ورنیه

@physics_school

سوال 6 : كوليسي 24/75 ميليمتر را در ورنيه به 25 قسمت تقسيم كرده است. دقت اين كوليس را تعيين كنيد.
اين كوليس وقتي بسته مي شود صفر خط كش و ورنيه بر هم منطبق است و عدد 25 ورنيه روي 24/75 خط كش قرار مي‌گيرد پس دقت از تقسيم كوچكترين عدد خط كش يعني 0/25 را بر تعداد تقسيمات ورنيه يعني 25 تقسيم كنيم كه برابر يك صدم ميلي متر است.