در این دسته بندی فعالیت های ویکی دانش آموزان قرار خواهد گرفت

,

نشت نفت و آلودگی آب

عنوان تحقیق:

نشست نفت و آلودگی آب

آب و آلودگی آب چیست؟

آب مهم ترین و فعال ترین ماده ی روی زمین است. آب منشا حیات است و زندگی بدون آب ممکن نیست. آب در ساختمان بدن هر موجود زنده وجود دارد. ۶۵ درصد از بدن انسان و ۷۰ درصد از سطح کره ی زمین از آب تشکیل شده است. آب، در هوا به صورت بخار آب و در روی زمین به صورت هایی مثل دریا، رودخانه، برکه و در زیرزمین به صورت آب های زیرزمینی وجود دارد.

اگر انسان مواد اضافی و به درد نخور را وارد محیط زندگی خود کند باعث آلودگی می شود. هوا، آب، خاک از مهم ترین موادی هستند که در معرض آلودگی آب نسبت به آلودگی هوا دوام بیش تری دارد و دیرتر از بین می رود. زیرا سرعت حرکت و جابه جایی آب زیاد نیست.

روش های آلوده شدن آب:

طبیعی:

گاهی اوقات تغییراتی به طور طبیعی در آب ها صورت می گیرد مانند گل شدن آب ها در اثر سیل. این آلودگی به مرور زمان از بین می رود و آب صاف می شود.

به وسیله ی انسان ها:

بیش تر در اثر فاضلاب هایی که به دست انسان وارد آب های جاری می شوند، به وجود می آیند. فاضلاب ها، مواد دورریختنی هستند که به وسیله ی انسان وارد طبیعت می شوند که بیش تر این مواد در طبیعت باقی می مانند و باعث مسمومیت و بیماری انسان ها شده و یا باعث از بین رفتن حیوانات، گیاهان و موجودات ریز درون آب می شوند. فاضلاب ها را به ۳ دسته تقسیم می کنند:

فاضلاب های شهری

فاضلاب های کشاورزی

فاضلاب های صنعتی

فاضلاب های شهری:

این مواد به وسیله ی مردم شهر وارد جوی های آب می شود. مثل: فضولات انسانی، آب کثیف ناشی از شست و شوی ظروف، لباس ها و پاک کننده های قوی.

فاضلاب های کشاورزی:

به باقی مانده ی کودهای طبیعی و شیمیایی که برای از بین بردن حشرات و آفات به وسیله ی باد و باران از سطح زمین و درختان جدا شده و وارد آب های جاری می شوند.

فاضلاب های صنعتی:

این فاضلاب ها شامل ترکیبات فلزات و مواد شیمیایی و رنگی هستند که اغلب توسط کارخانه ها وارد جریان آب می شوند. این کارخانه ها دارای دستگاه تصفیه ی فاضلاب نیستند و فاضلاب ها را به طور مستقیم به درون آب می ریزند. نفت مهم ترین عامل آلوده کننده ی آب هاست. وقتی نفت وارد آب ها می شودبر روی آب باقی می ماند و باعث آلوده شدن آب ها شده و اکسیژن نمی تواند وارد آب شود و به همین دلیل موجودات داخل آب می میرند. البته بیش تر پرندگانی که بر روی سطح آب شنا می کنند به همین طریق از بین می روند. زیرا نفت به بال ها و بدن این پرندگان می چسبد و پاک نمی شود.

آلودگی دریای خزر و خلیج فارس:

چون دریای خزر به آب های آزاد راهی ندارد و از همه طرف خشکی دارد، هر روز آلودگی بیش تری به آن اضافه می شود مانند آلاینده های نفتی چاه های فراوان نفت اطراف آن، غرق شدن کشتی نفت کش و سموم کشاورزی. لایه های آلودگی در کف دریا روی هم انباشته شده است و لجن نفتی را تا ۱٫۵ متر تشکیل داده است. این مناطق را مناطق مرده می نامند چون خالی از زندگی است و گیاهان در آن رشد نمی کنند و جانوران می میرند. لجن های نفتی حتما گورستان بزرگی از ماهیان و آبزیان شده است.

آب های خلیج فارس با شروع حمل و نقل توسط کشتی های نفتکش و رفت و آمد کشتی های باری، آلودگی آن آغاز شد. خلیج فارس با داشتن ۲۵ پایانه ی بزرگ نفت، ۳۰ درصد حجم ترافیک نفتکش های جهان را به خود اختصاص داده است. به طور کلی ۳٫۱ درصد میزان آلودگی نفتی جهان به این منطقه اختصاص دارد که این مقدار در واقع ۴۷ برابر میانگین مقداری است که برای این ناحیه در نظر گرفته شده است. منطقه ی دریایی خلیج فارس دارای ۳۴ حوزه ی نفت و گاز با ۸۰۰ حلقه ی چاه تولیدی می باشد.

نفت چیست و چگونه به وجود می آید؟

نفت یکی از محصولات مفید در جهان است. خودروها و انواع دیگر وسایل موتوردار به عنوان سوخت از آن استفاده می کنند. نفت همچنین منبع اصلی برق و سایر انرژی هاست. نفت از نفت خام که یک مایع غلیظ تیره رنگ است و در زیر زمین یافت می شود، به دست می آید. نفت معمولا در حوضچه های زیرزمینی یافت می شود. آن را طلای سیاه نیز می نامند.

میلیون ها سال پیش گیاهان و جانوران در طول تغییرات ناگهانی زمین شناسی در درون زمین مدفون شدند و تحت تاثیر گرما و فشارهای سخت در داخل زمین، گیاهان و حیوانات تجزیه شده به نفت تبدیل شدند. بشر نیز موفق شده است که ذخایر عظیمی از آن را در بستر دریاها پیدا کند. نفت خام را از چاه های نفت استخراج می کنند. نفتی که از چاه استخراج می شود شامل بنزین، فیر و… است. این مواد برای تصفیه به پالایشگاه ها حمل می شود. نفت خام در لوله های استوانه ای شکل بسیار بزرگ حرارت داده می شود و ترکیبات مختلف از آن به دست می آورند. از نفت محصولات دیگری از قبیل پلاستیک ه، رنگ های نقاشی، داروها، مواد منفجره، مواد پاک کننده و انواع شوینده ها به وجود می آیند.

چرا آلودگی آب مورد بررسی قرار گرفته است؟

در بیداری وضعیت جهانی اخیر که در آن کمیابی آب به طور فزاینده یک مسئله ی مهم شده است، آلودگی آب قابل دسترس نیز تنها آن را بدتر کرده است. آلودگی آب یک وضعیت ناخوشایند است که در آن آب با مواد مضر آلوده شده است. هر تغییر در ویژگی های فیزیکی، شیمیایی آب که تاثیر مضری روی موجودات زنده دارند به نام آلودگی آب خوانده می شوند. آلودگی بر تمام بدنه های اصلی و مهم آبی مثل دریاچه ها، رودخانه ها، اقیانوس ها و آب های زیرزمینی تاثیر می گذارد.

آلودگی آب در حال افزایش است. اگر در حالت آلوده مصرف شود ممکن است هم برای انسان و هم برای محیط، کشنده و مهلک باشد.

نشت نفت چیست؟

نشت نفت زمانی اتفاق می افتد که مردم اشتباه یا بی توجهی می کنند و باعث می شوند که نفت از تانکر نفت کش( کشتی که نفت را از یک کشور یا یک مکان به جای دیگری حمل می کند) به درون اقیانوس نشت کند یعنی نفت چکه کند. حوادث طبیعی نیز مثل طوفان ها ممکن است باعث غرق شدن کشتی نفت کش شود و این باعث نشت نفت کش شود. در بسیاری از مناطق سکوهای حفاری در دریاها مستقر است. این سکوها پس از کشف نفت با دریل های مخصوص اقدام به حفاری و استخراج و سپس انتقال نفت می کنند. نکته ای که درباره ی این سکوها باید توجه داشت استحکام آن هاست زیرا که ممکن است در اثر طوفان های دریایی این سکوها واژگون شده و میلیون ها لیتر نفت وارد آب شود.

عمده ترین آلودگی نشت نفت از لوله های انتقالی از دریاست. کوچک ترین برخورد با این لوله ها باعث انتشار آلودگی می شود، آلودگی که شاید جبران آن چندین و چند سال طول بکشد. در کنار این آلودگی که مستقیما وارد آب ها می شود، نشت لوله های انتقال نفت نیز باعث آلودگی می شود. اکثر این نشت ها عمدتا به دلیل فرسوده بودن لوله های انتقال است. ایجاد پست های نظارت و بازرسی نیز دلیل طولانی بودن و دشوار بودن راه های انتقال بسیار پرهزینه است.

چطور نشست نفت بر روی حیوانات تاثیر می گذارد؟

تصور کنید شما یک نهنگ و در حال شنا کردن هستید و ناگهان تصمیم می گیرید که برای نفس کشیدن سرتان را از بیرون بیاورید که ناگهان یک لایه ی بزرگ و ضخیم از نفت سیاه را در مسیرتان می بینید. به زیر آب برمی گردید و بقیه ی حیوانات مرده را پیدا می کنید. پرندگان دریایی آسیب فراوانی از لکه های نفتی متحمل می شوند. پرهای آن ها آغشته به نفت شده و به هم می چسبد و قدرت پرواز آن ها را کاهش داده یا غیرممکن می سازد. خاصیت عایق بودن پرها از بین رفته و پرنده در معرض سرمای آب قرار گرفته، می میرد. همچنین وقتی نفت وارد چشم های پرنده ها شود، آن ها را کور می کند بنابراین آن ها نمی توانند مراقب شکارچیان باشند. در نتیجه شکار می شوند.

وقتی بدن سمورهای دریایی با نفت پوشیده می شود. حباب های هوایی که در پوستشان( خزشان) درست می کنند از بین برود. آن ها به طور مخصوصی طراحی شده اند. این حباب ها به زنده ماندن آن ها در آب سرد اقیانوس ها کمک می کند. همچنین باعث می شوند روی آب شناور بمانند. وقتی نفت وارد ساختمان حباب های هوای سمورها می شود آن ها از پایین آمدن دمای بدنشان ممکن است بمیرند.

همچنین نشست نفت دلیل اصلی مرگ نهنگ( وال) ها است. نفت ممکن است خورده شود یا داخل سوراخ تنفسی نهنگ بشود. سوراخ تنفسی سوراخی است که به نهنگ ها کمک می کند تا نفس بکشند. نهنگ ها برای نفس کشیدن از آب بیرون خواهند آمد ولی اگر سوراخ تنفسی آن ها با نفت پر باشد نهنگ نمی تواند نفس بکشد! یا اگر یک نهنگ یک ماهی را بخورد که در میان نفت ها شنا کرده باشد، مسموم می شود و می میرد.

کمک رسانی به حیوانات بعد از نشت:

راه های زیادی وجود دارد که حیوانات را بعد از این که با نفت آلوده شدند تمیز کرد. وقتی پرنده ها به مرکز تصفیه( تمیزکاری) می رسند نفت را با فشار آب از روی چشم ها و روده هایشان می شویند. برای این که شکستگی استخوان و بریدگی و صدمات دیگر نداشته باشد آن ها را آزمایش می کنند سپس برای پوشش معده ی آن ها به پرنده ها دارو می دهند تا از صدمات بیش تر جلوگیری می کنند. بعد آن ها را گرم می کنند و در جای آرامی می گذارند و به آن ها غذا می دهند. تا وقتی که به سلامتی کافی برسند و بتوانند به حیات وحش برگردند.

آزمایش:

هدف:

هدف ما از انجام این آزمایش این بود که متوجه شویم نفت از روی پر پرندگان به راحتی پاک نمی شود و در اکثر موارد باعث مرگ آن ها می شود.

مواد لازم:

کمی کاکائو، مقداری پر، ۴ ظرف روغن، مسواک، مایع ظرف شویی

روش کار:

ابتدا کاکائو و روغن را در ظرف می ریزیم و مخلوط را خوب هم می زنیم. با این کار نفت را شبیه سازی کردیم. سپس یک عدد پر را درون ظرف می گذاریم. وقتی پر به خوبی با روغن آغشته شد، ۳ ظرف دیگر را در می آوریم و درون یکی از آن ها آب سرد، دیگری آب گرم و در آخری آب ولرم می ریزیم. در ظرفی که آب گرم ریخته ایم مایع ظرفشویی می ریزیم. پر را از درون مخلوط کاکائو و روغن می گذاریم. بعد به مسواک کمی مایع ظرف شویی می زنیم و پر را درون آب قرار می دهیم. مسواک را به پر می کشیم. این کار را با دو ظرف دیگر آب انجام می دهیم.

چه چیزی مشاهده می کنیم؟

ما هر چه مسواک را به پر می کشیم کاکائو و روغن از روی آن پاک نمی شود. شاید مقدار کمی پاک شود ولی چربی آن، روی پر باقی می ماند.

از این آزمایش چه نتیجه ای می گیرید؟

اگر روی پر پرندگان نفت بریزید، آن ها عذاب زیادی می کشند تا نفت را از روی پر خود پاک کنند و در حال پاک کردن مسموم شده و بعد از مدتی از بین می روند.

فکر کرده اید که چرا نفت را استفاده می کنید؟

مردم از نفت هر روز برای سوخت ماشین ها و حتی برای گرم کردن خانه هایشان استفاده می کنند. اگر زنجیر دوچرخه را لمس کرده باشید چیزهای سیاهی روی انگشتتان حس می کنید این روغن است. چنین روغنی کمک می کند زنجیر دوچرخه ی شما به نرمی راه برود. انسان ها برای ساختن آسفالت برای هموار نمودن جاده ها و بزرگراه ها، برای ساختن پلاستیک، از نفت استفاده می کنند همچنین برای داروسازی، بازی ها و دستگاه های ام پی تری، ساختن جوهر، رنگ و ساختن بعضی چیزهای الکتریکی از نفت استفاده می کنند. ما همه می توانیم به ایست نشت نفت کمک کنیم. اگر شما نفت یا سوخت کم تری استفاده کنید بنابراین تانکرهای سوخت در امتداد اقیانوس کم تر حمل و نقل می کنند. چه طور می توانید سوخت کم تری استفاده کنید؟

ماشین هایتان را در خانه بگذارید و پیاده روی یا دوچرخه سواری کنید. چراغ ها را خاموش کنید. فکر کنید شما چند چراغ در خانه دارید. همچنین تمام وسایل الکتریکی مثل: کامپیوتر یا تلویزیون ها را خاموش کنید. ما سوخت زیادی برای به وجود آوردن الکتریسیته در سراسر خانه به کار خواهیم برد. اگر هر کسی در دور تا دور دنیا تصمیم بگیرند که سوخت کم تری استفاده کنند ما ریسک پایین تری در برابر خطر نشست نفت خواهیم داشت.

محققان:

یکتا رادطاهری

آوا اخگر

سوفیا حیدری منش

 

 

 

,

تاثیر گازهای گلخانه ای روی محیط زیست

عنوان تحقیق:

تاثیر گازهای گلخانه ای روی محیط زیست

اثر گلخانه ای چیست و چرا این نام را دارد؟

گلخانه یک اتاق شیشه ای است که نور خورشید از شیشه های آن به داخل می تابد و هوای گلخانه را گرم می کند. اما شیشه های گلخانه اجازه نمی دهند که این هوای گرم از گلخانه خارج شود. جو یا هوایی که در اطراف ماست، شبیه یک گلخانه است. گازهای گلخانه ای در جو درست مثل شیشه های گلخانه عمل می کنند. نور خورشید پس از عبور از لایه های گازهای گلخانه ای وارد جو زمین می شود. زمانی که نور خورشید به سطح زمین می رسد، مقداری از انرژی گرمایی آن توسط خاک، آب و سایر موجودات جذب می شود. مقداری هم در جو زمین می ماند و باقی مانده  ی آن به فضا برمی گردد. اگر مقدار گازهای گلخانه ای در جو از حد طبیعی آن بالاتر باشد، انرژی کم تری به فضا برمی گردد، در نتیجه جو زمین گرم تر می شود و به دنبال آن دمای کره ی زمین بالا می رود. اثر گلخانه ای، کره ی زمین را به اندازه ای گرم نگه می دارد که ما انسان ها بتوانیم بر روی آن زندگی کنیم. اما اگر اثر گلخانه ای شدت یابد، ممکن است دمای زمین به قدری زیاد شود که ما و بقیه ی گیاهان و جانوران نتوانیم گرمای آن را تحمل کنیم.

جو زمین مخلوطی از گازهای مختلف است که نیتروژن و اکسیژن بیش ترین گازهای تشکیل دهنده ی آن می باشد و یک درصد باقی مانده ی آن را نیز مقادیر کمی از گازهای آرگون، دی اکسید کربن و سایر گازها تشکیل می دهند. بخشی از انرژی خورشیدی که به صورت گرما نیست توسط جو و سطح زمین جذب شده و به انرژی گرمایی تبدیل می شود و موجب افزایش کلی دمای کره ی زمین تا سطح معینی می گردد. اگر سطح دما از این حد فراتر برود، مقدار گرمایی که وارد فضا می شود بیش تر از مقدار انرژی گرمایی خواهد بود که از خورشید دریافت می شود. در آن صورت دمای کره ی زمین مجددا کاهش پیدا می کرد و خنک تر می شد. بنابراین اثر گلخانه ای طبیعی موجب تعادل بین انرژی گرمایی دریافتی و دفعی می شود. میانگین دمای سر تا سر کره ی زمین در تمام طول سال پانزده درجه ی سانتی گراد است. اگر اثر گلخانه ای طبیعی در کره ی زمین وجود نداشت، در آن صورت دمای کره ی زمین به پانزده درجه ی سانتی گراد زیر صفر می رسید.

اثرات گازهای گلخانه ای بر محیط زیست:

زیستگاه های گیاهان و حیوانات دچار تغییرات می شوند.

آب و هوا تغییر می کند؛ نتیجه ی آن وقوع سیل، خشکسالی و طوفان های شدید مخرب خواهد بود.

افزایش دما با ذوب نمودن یخ های قطبی، باعث بالا آمدن سطح آب دریاها می شود. این امر منجر به به جاری شدن سیلاب می شود و بسیاری از خشکی های ساحلی در آب فرو بروند.

با گرم شدن آب و هوا و تاثیر آن بر مزارع کشاورزی، منابع غذایی انسان ها کاهش می یابد.

آب بیش تری بخار می شود و در نتیجه انسان ها با کمبود آب شیرین مواجه خواهند شد. این تغییرات بر روی حیوانات و گیاهان هم تاثیر منفی می گذارد.

بیماری های گرمسیری شیوع پیدا می کند. این امر می تواند عامل مرگ و میرهای زیادی باشد.

نقش انسان در تولید گازهای گلخانه ای:

امروزه نیاز به انرژی برای حرکت ماشین ها و فعالیت های انسانی، به طور مداوم افزایش یافته است. انرژی ای که برای حرکت ماشین ها و گرم و سرد کردن خانه ها استفاده می شود، از سوخت هایی مانند زغال سنگ و مواد نفتی تامین می شود که به سوخت های فسیلی معروف اند. با افزایش جمعیت و استفاده از سوخت های فسیلی و قطع درختان جنگلی و… باعث شده ایم تا مقدار این گازها بیش تر شود. انسان ها در زمان تماشای تلویزیون، بازی با کامپیوتر، استفاده از کولر، روشن کردن چراغ، شستن لباس ها، یا اتو کشیدن آن ها، گرم کردن غذا در مایکروویو و استفاده از بخاری گازی یا نفتی استفاده از یخچال، گازهای گلخانه ای تولید می کنند. چون برای انجام این کارها به برق و سوخت نیاز است و تولید این انرژی ها نیز خود به سوخت فسیلی نیاز دارد.

مکانیسم اثر گلخانه ای:

سطح و جو کره ی زمین توسط نور خورشید گرم می شود. از کل نور ورودی خورشید حدود ۵۰ درصد به سطح زمین می رسد، ۲۰ درصد به وسیله ی گازها، اوزون و کربن دی اکسید و قطره های آب در هوا جذب می شود و ۳۰ درصد دیگر به وسیله ی برف و یخ و آب و بدون آن که جذب شود، منعکس شده و به فضا برمی گردد. زمین مانند هر جسم گرم دیگر، انرژی منتشر می کند. انرژی منتشر شده از زمین موج فروسرخ نام دارد. امواج فروسرخ، نوعی از امواج هستند که بعد از برخورد با جسم موجب گرم شدن آن می شود. این امواج جز پرتوهای نامرئی خورشید هستند. به همین سبب وقنی در مقابل نور خورشید قرار می گیریم احساس گرما می کنیم. بعضی از گازها در هوا می توانند فروسرخ گرمایی را جذب کنند. بنابراین تمام امواج فروسرخ منتشر شده از سطح و جو زمین مستقیما به فضا باز نمی گردد و در فاصله ی کوتاهی پس از جذب آن به وسیله ی مولکول های معلق در هوا مانند کربن دی اکسید به صورت کاتوره ای منتشر و مجددا به سطح زمین هدایت شده و دوباره جذب شده و باعث گرم شدن بیش تر سطح کره ی زمین و هوا می شود.

بر اساس پیش بینی ها در پایان قرن ۲۱، متوسط گرمای جهان احتمالا بیش از شش درجه ی سانتی گراد افزایش خواهد یافت و همچنین بیش تر افزایش دمایی که از اواسط قرن بیستم در کره ی زمین مشاهده شده، مربوط به گازهای گلخانه ای است که انسان ها تولید کرده اند. به همین دلیل در این تحقیق سعی کردیم تاثیر گازهای گلخانه ای مخصوصا کربن دی اکسید را در گرم شدن زمین نشان دهیم و ببینیم که چه چیزهایی باعث زیاد شدن این گازها می شوند. نمودار گرمایش زمین در بازه ی ۱۰ ساله ی۱۹۹۶- ۲۰۰۶ نشان می دهد که زمین به چه میزان گرم شده پس ما باید مراقب خطرات احتمالی این گرم شدن باشیم.

آزمایش:

شبیه سازی اثر گازهای گلخانه ای

فرضیه:

اگر ما یک لیوان حاوی اکسیژن و یک لیوان حاوی گاز کربن دی اکسید را گرم کنیم، کدام لیوان دمای بالاتری را نشان می دهد؟ کدام لیوان گرما را به مدت طولانی تری در خود نگه می دارد؟

مواد لازم:

دو عدد لیوان، دو عدد دماسنج، لیوان مدرج برای اندازه گیری، ۴۰ میلی لیتر سرکه، ۱۰ میلی لیتر جوش شیرین

دو لیوان را کنار هم می گذاریم. داخل هر کدام یک دماسنج با چسب وصل می کنیم. یک لامپ حرارتی بالای لیوان ها روشن کرده به طوری که به هر دو لیوان نور و حرارت مساوی برسد. سپس در یکی از لیوان ها ۴۰ میلی لیتر سرکه و جوش شیرین می ریزیم. ترکیب این دو، تولید گاز کربن دی اکسید می کند. به مدت ۱۰ دقیقه دمای دو لیوان را یادداشت می کنیم.

نتیجه گیری:

با این که افزایش درجه ی حرارت ناچیز بود ولی لیوانی که دارای کربن دی اکسید بود حرارت بیش تری را تولید کرد. بعد از خاموش کردن چراغ، لیوانی که دارای کربن دی اکسید بود حرارت را مثل یک گلخانه در خود بیش تر نگه داشت. ما در این جا اثر گلخانه ای و گرم شدن زمین را شبیه سازی کردیم.

محققان:

گلناز صادقی، حورا ترابی، ریحانه قاسمی

,

پیرابین

عنوان تحقیق:

پیرابین

پیرابین چیست و چه کاربردی دارد؟

پیرابین ابزاری است برای دیدن اشیایی که بالاتر از سطح چشم بیننده اند.( برای نمونه در زیر دریایی ها) پیرابین در تانک ها هم استفاده می شود.

چرا در زیر دریایی ها از پیرابین استفاده می کنند؟

زیرا معمولا برای جنگ ها و جاسوسی ها از زیر دریایی ها استفاده می کنند و آن ها هم باید از زیر آب سطح آب را ببینند، اما آن ها نباید معلوم شوند برای همین از پریسکوپ در زیر دریایی ها هم استفاده می شود.

چرا در سنگرها از پریسکوپ استفاده می کنیم؟

چون اگر رزمندگان سر خود را بیرون از سنگر ببرند، امکان این که دشمن به طرف آن ها تیری پرتاب کند است، اما آن ها می توانند سالم بمانند و در ضمن می توانند حرکات دشمن را زیر نظر بگیرند.

یکی دیگر از کاربردهای پریسکوپ:

کودکی خردسال در خانه تنها است، وقتی کسی در می زند او سعی می کند از چشمی درب آن کس را ببیند که بداند باید در را باز کند یا نه.

او می تواند از پیرابین استفاده کند و از چشمی درب پشت در را ببیند.

خلاصه:

دستگاه پریسکوپ اسبابی برای دیدن اشیایی که بالای سطح دید چشم ناظر هستند، یا چنان قرار گرفته باشند که چیزی مانع دید مستقیم آن ها ست. پیرابین اساسا تشکیل یافته است از یک لوله ی دراز که در هر یک از دو سر کلی آن منشوری راست گوشه چنان قرار داده شده است که نور در اثر تابش کلی و درونی از روی وجه بزرگ تر آن ها با زاویه ی ۹۰ درجه هر منشور منحرف می شود، بنابراین نور از شی مورد نظر در راستای موازی با راستای اولیه( تابش از) شی ولی پایین تر، وارد چشم ناظر می شود.

محققان:

ثنا غروی، نیکی محمد زاده، آوین خلیلی

,

سیم خنک کننده

عنوان تحقیق:

سیم خنک کننده

تحقیق زمینه ای:

ماشین هموپلار( ماشین هم قطب):

ماشینی است که در آن شار آهنربایی از یک اندام( عضو یا بخش) به اندام دیگر در سرتاسر حوزه ی یک فاصله ی هوایی در یک راستا می گذرد.

بررسی موتورهای هموپلار:

در موتورهای جریان مستقیم برای این که محور در یک جهت ثابت بچرخد بایستی هنگام چرخش موتور جهت جریان طوری تعویض شود که جریان هادی های زیر هر قطب ثابت باشد. این عمل کموتاسیون نام دارد و این وظیفه بر عهده ی کموتاتور است. در اثر کارکرد و گذشت زمان مشکلاتی از قبیل فرسودگی جاروبک، اتصال کوتاه تیغه های کموتاتور و در اثر بارگیری مشکلات جرقه های کموتاسیون باعث کاهش عمر موتور می شوند. هدف بررسی موتورهای هموپلار به منظور حذف سیستم کموتاتور است.

این موتورها به خاطر این که لزوما یک سیم پیچ تک پیچیده می شوند کاربردهای عملی محدودی دارند چون آن ها باید با ولتاژ کم مورد استفاده قرار گیرند و نسبتا گشتاور کوچکی تولید می کنند.

مسئله: آیا تعداد آهن ربا در سرعت حرکت کردن سیم و باتری تاثیر دارد؟

مواد لازم آزمایش:

سیم بدون روکش، باتری، چند عدد آهن ربا

طراحی آزمایش:

متغیر مستقل:

آهن ربا

متغیر وابسته:

سرعت چرخش سیم

متغیر کنترل شده:

تاثیر آهن ربا روی چرخش

فرضیه:

فکر می کنیم که تعداد آهن رباها در سرعت چرخش سیم تاثیر دارد.

نتیجه گیری:

ما نتیجه می گیریم که تعداد آهن ربا در سرعت چرخش سیم تاثیری ندارد.

محققان:

سارا موسوی نیا، دریا محمدی زاده، حنانه بانکی پور، شایلین مینویی، ریحانه آگاهی

,

نیلوفر آبی

عنوان تحقیق:

نیلوفرآبی( لامپ های ال ای دی)

مشاهده:

ما دیدیم که باید سر مثبت ال ای دی را به یک سیم و سر منفی را به سیم دیگر وصل کنیم.

ایجاد پرسش:

آیا می توانیم نیلوفر آبی( لامپ ال ای دی) را بسازیم؟

آیا اگر سر ال ای دی ها را جا به جا بزنیم ال ای دی روشن می شود؟

برای ساخت ال ای دی به چه چیزهایی نیاز داریم؟

فرضیه سازی:

ما حدس می زنیم اگر سرهای ال ای دی را جا به جا بزنیم روشن نمی شود.

انجام آزمایش:

ما سرهای ال ای دی ها را جا به جا زدیم و مشاهدات خود را یادداشت کردیم.

یادداشت برداری:

ما مشاهده کردیم برای روشن شدن ال ای دی ها باید سرهای مثبت را به سیم مثبت باطری و سرهای منفی را به سیم منفی باطری وصل کنیم.

طرز ساخت:

ابتدا سر قاشق ها را جدا کردیم و سپس سرهای سالم را جمع کردیم، با استفاده از چسب حرارتی سر قاشق ها را به ظرف شیشه ای چسباندیم. از قسمت بالا شروع کردیم و تا پایین ادامه دادیم. حالا به اندازه ی ال ای دی هایی که داریم و یکی بیش تر، سیم خود را از گوشه و وسط لخت کردیم. حالا سرهای بلند ال ای دی را به یک سیم و سرهای کوتاه را به آن یکی سیم وصل می کنیم و روی آن ها چسب لنت می زنیم. سپس سر سیم مثبت را به سر سیم مثبت باطری وصل می کنیم و همین کار را با سر منفی نیز انجام می دهیم و به کلید وصل می کنیم. سپس در ظرف شیشه ای قرار می دهیم و کلید را می زنیم تا ال ای دی روشن شود.

درباره ی لامپ های ال ای دی فوق العاده کم مصرف چه می دانید؟ :

لامپ ال ای دی چیست؟

مزایا و معایب لامپ های ال ای دی چیست؟

تفاوت لامپ های ال ای دی با سایر لامپ ها چیست؟

استفاده از لامپ های ال ای دی برای تزئین و دکوراسیون داخلی

ال ای دی چیست؟

لامپ ال ای دی چیست؟

لامپ های ال ای دی در واقع مجموعه ای از یک یا چند ال ای دی می باشند که برای به دست آوردن شدت نور و رنگ مورد نیاز با یکدیگر در یک مجموعه قرار داده می شوند و به منظور تامین روشنایی و یا تزئینات مورد استفاده قرار می گیرند مشخصات منحصر به فرد ال ای دی باعث شده است که لامپ های ال ای دی به سرعت جایگزین سایر منابع تامین روشنایی گردند و از مصادیق بارز آن می توان به چراغ ها و علائم راهنمایی ساخته شده با ال ای دی اشاره کرد که در حال حاضر در کشورمان در مقیاس گسترده ای به کار گرفته شده اند. تولید کنندگان لامپ های قدیمی که معروف ترین آن ها شرکت اسرام می باشد به صورت گسترده ای بر روی تولید لامپ های  ال ای دی سرمایه گذاری نموده است. با توجه به این موضوع که شرکت اسرام به عنوان پیشروترین شرکت در زمینه ی تولید لامپ های کم مصرف سرمایه گذاری عظیمی بر روی ال ای دی نموده است می توان به اهمیت لامپ های ال ای دی به عنوان منبع روشنایی قابل اتکا، در آینده پی برد.

اولین ال ای دی ساخته شده که دارای نور مرئی بود در سال ۱۹۲۶ و به وسیله ی نیک هولونیاک در موسسه ی جنرال الکتریک ساخته شد. البته پیش از او نیز افراد بسیاری توانسته بودند ال ای دی هایی با نور مادون قرمز بسازند، لیکن این اولین بار بود که نور مرئی به وسیله ی ال ای دی تولید می شد. بعد از او شاگرد او توانست ال ای دی ها یی با رنگ های زرد و نارنجی تیره تولید کند. البته باید متذکر شویم که این ال ای دی ها قیمت هایی بالا در حدود ۲۰۰ دلار داشتند و عملا فقط برای مصارف خاصی همچون انتقال دیتا از طریق فیبر نوری( البته به وسیله ی ال ای دی های شفاف که بعدها ساخته شدند) مورد استفاده قرار می گرفتند.

در سال های بعد کمپانی های مونسانتو و اچ پی اقدام به تولید انبوه ال ای دی قرمز کردند و برای این کار از نیمه رسانای گالیوم ارسناید فسفاید استفاده می کردند. از این ال ای دی ها بیش تر در تولید حروف الفبایی یا ماشین حساب ها استفاده می کردند. از این ال ای دی ها بیش تر در تولید حروف الفبایی یا ماشین حساب ها استفاده می شد. در سال ۱۹۷۰ شرکت نیمه رسانای فیرچایلد ال ای دی هایی ساخت که قیمتی کم تر از پنج سنت داشتند. در این دوران ال ای دی ها رنگ هایی همچون قرمز، زرد، نارنجی و نهایتا سبز داشتند.

مزایا و معایب لامپ های ال ای دی:

طول عمر:

اولین و مهم ترین پارامتر، طول عمر لامپ های ال ای دی می باشد. لامپ های ال ای دی طول عمری بین ۵۰ هزار تا ۶۰ هزار ساعت دارند. این طول عمر قابل مقایسه با طول عمر لامپ های دیگر نمی باشد.

بازده نوری:

از دیگر مزیت های لامپ های ال ای دی می توان به بازده ی نوری بالای این لامپ ها اشاره نمود. در حال حاضر لامپ های ال ای دی بازده ای بین ۷۴ تا ۱۲۰ لومن بر وات را دارا می باشند و این در حالی است که این مقدار برای لامپ های رشته ای ۱۰ تا ۱۵ لومن بروات، برای لامپ های کم مصرف ۴۵ تا ۶۵، برای لامپ های بخار جیوه ۳۵ تا ۶۰، برای لامپ های بخار سدیم ۶۰ تا ۱۱۰ و برای لامپ های متال هالید ۷۵ تا ۸۵ لومن بر وات می باشند.

:Response Time

لامپ های ال ای دی به محض رسیدن به ولتاژ به آن ها روشن می شوند ولی به عنوان مثال لامپ های متال هالید زمانی بالغ بر ۵ دقیقه لازم دارند تا به حداکثر نور خود برسند. یعنی لامپ های ال ای دی سریع تر روشن می شوند. مشکل دیگر لامپ های متال هالید این است که اگر این لامپ ها بیش از ۵ دقیقه روشن باشند گرم می شوند و بعد از خاموشی دیگر فورا روشن نمی شوند. چرا که لامپ سرد نشده نمی دهد که حدودا ۳ دقیقه طول می کشد تا سنسور اجازه ی ورود ولتاژ را بدهد و بعد از آن ۴ تا ۵ دقیقه زمان لازم است تا به حداکثر نور خود برسد.

:On/Off

طول عمر لامپ های ال ای دی به هیچ وجه تابعی از تعداد روشن و خاموش شدن نیست، می توان لامپ های ال ای دی را میلیون ها بار روشن و خاموش کرد. در واقع طول عمر ال ای دی ها تنها به مدت زمان روشن مانده بستگی دارد.

تنظیم شدت نور:

امکان تنظیم نور در لامپ های ال ای دی با استفاده از تکنولوژی پی دبلیو ام که کنترل سطح ولتاژ به کمک تغییر پهنای پالس است و در اکثر میکروکنترلرها موجود است به راحتی امکان پذیر است.

تنظیم زاویه ی تابش:

در لامپ های ال ای دی نور در تمام جهات منتشر نمی شود و به دلیل موجود بودن لنزهایی با زوایای دلخواه نوری، کاملا قابل کنترل است.

جریان راه اندازی:

همان طور که در بالا ذکر شد لامپ های متال هالید ۵ دقیقه زمان نیاز دارند تا به حداکثر نوردهی خود برسند. در این مدت زمان برای یونیزه کردن گاز داخل لامپ نیاز به آمپر بیش تری است. در آزمایش انجام شده مشاهده گردید که در ابتدای روشن شدن لامپ ۴۰۰ وات متال هالید، جریان مصرفی ۵ آمپر بود که این جریان رفته کاهش یافته و پس از ۵ دقیقه به ۲٫۷ آمپر رسید. به عبارت دیگر یک لامپ ۴۰۰ واتی متال هالید در مدت زمان راه اندازی ۱۱۰۰ وات مصرف خواهد داشت یعنی تقریبا ۳ برابر واتی که باید مصرف کنند.

استفاده از لامپ های ال ای دی برای تزیین و دکوراسیون داخلی:

امروزه لامپ های ال ای دی کاربردهای مختلف و نقش مهمی در دکوراسیون منزل دارند. فضای تک تک اتاق ها را می توان با استفاده از این لامپ ها تغییر داد. این روش برای مدرن کردن یک خانه و تغییر جو آن بسیار جالب است. به خصوص اگر امکان تغییر رنگ دیوارها وجود ندارد، به راحتی و با تغییر برنامه می توان به رنگ دلخواه دست یافت.

به مناسبت های مختلف در مراسم شام ومیهمانی هایی چون عروسی، تولد، اعیاد، جشن ها، سالگرد و غیره از این امکان بهره ببرید.

این لامپ ها هدیه ای مناسب برای افراد مورد علاقه است.

در اتاق کودک و پذیرایی به طور اتوماتیک رنگ ها را یکی بعد از دیگری امتحان و رنگ مورد علاقه و مناسب را انتخاب کنید.

با دگمه ی تنظیم با نور سفید، حتی امکان کم رنگ یا پر رنگ تر کردن رنگ مورد نظر وجود دارد.

نوار با رنگ های متنوع را پشت دکور هم می توانید قرار دهید.

در آشپزخانه با قرار دادن آن ها کنار هود،آشپزی را متنوع تر و با تغییر رنگ شیر آب، میهمان ها را متعجب کنید.

لامپ های قرمز و سبز در دستگیره ی سرویس های بهداشتی، می تواند نشانه ی اشغال بودن یا نبودن آن ها باشد.

هنر دیگر این چراغ ها در دکوراسیون مدرن، توانایی تغییر رنگ با تغییر درجه ی حرارت آب است.

با تکنولوژی بالا و سیستم کنترل نور، همزمان با تغییر درجه ی آب از سرد به گرم، رنگ نور می تواند از آبی به قرمز تغییر پیدا کند.

می توان همزمان با ریزش آب ، رنگ روشویی را تغییر داد یا حتی بدون آب، روشویی های شیشه ای را رنگی و متفاوت کرد.

با استفاده از این لامپ ها در حمام در ۸ رنگ مختلف، بارانی رنگی خواهید داشت. به خصوص اگر آن را با رایحه ی دل پذیر اسپری های خوشبو کننده همراه کنید، تجربه ی خوبی در استحمامی آرامش دهنده خواهید داشت که خستگی شما را چند برابر کم تر می کند.

تغییر رنگ وان برای کودکان سرگرم کننده و حمام کردن آن ها را آسان تر می کند.

از فرش های ال ای دی در جاهای تاریک استفاده کنید.

نتیجه گیری:

با انجام آزمایش، ما نتیجه گرفتیم که می توانیم با استفاده از وسایل بازیافتی و ارزان قیمت یک لامپ ال ای دی را نمایش دهیم. در این کار ما با توجه به درس علوم” بخش ساخت مدارها” به دنبال یک لامپ جدیدتری به نام ال ای دی بودیم و تحقیق کردیم و یک مدل مانند مداری که در آن مبحث یاد گرفته بودیم، با وسایل ابتکاری ساختیم و متوجه شدیم که اگر سیم های ال ای دی را جا به جا کنیم ال ای دی روشن نمی شود.

محققان:

سارینا رجبی

تینا قاسمی

طناز خلیلی

,

آتش سرخ

عنوان تحقیق:

آتش سرخ

کوه آتشفشان چیست؟:

آتشفشان ها کوه هایی هستند که دهانه ای دارند. دهانه ی این کوه ها حدود ۱۷۰۰ متر ارتفاع دارد. از این دهانه، آتش همراه با سنگ های آذرین فوران می کنند.

این کوه ها ماده ای در زیر خاک دارند که وقتی کوه آتش فشان شروع به فوران می کند همراه با آتش و سنگ های آذرین به بیرون پرتاب می شوند.

هر آتشفشان سه قسمت اصلی دارد:

دهانه که نوک آتشفشان است.

اتاقک مواد مذاب و داغ آتش فشان که محلیست برای جمع شدن مواد مذاب قبل از فوران

گونه های آتش فشان ها:

آتشفشان های نقطه ای که مواد گداخته از یک محل بیرون می آید( آتش فشان نوع مرکزی)

آتش فشان های شکافی یا خطی که فوران آن در امتداد یک شکاف صورت می گیرد.

گونه های آتشفشان ها:

نوع ماگمای درون زمین می تواند آتشفشان های متفاوت ایجاد کند. اگر ماگما کاملا رقیق باشد، گاز درون آن به آسانی رها می شود و در نتیجه انفجاری صورت نمی گیرد. به این ترتیب، ماگما فقط از کوه بیرون می آید و در کناره ها جریان می یابد؛ مثل آتش فشان هایی در هاوایی و کوه” اتنا”  . اگر ماگما غلیظ و چسبناک باشد، گاز درونش به آسانی رها نمی شود، در نتیجه انفجار صورت می گیرد.

اهمیت علم آتش فشان شناسی:

از نظر اقتصادی:

استفاده از انرژی گرمایی و انرژی گازهای فومرولی در گردش توربین و به دست آوردن مواد شیمیایی با ارزش که امروزه در ایتالیا، زلاندنو، ژاپن و ایسلند اهمیت پیدا کرده است و در کشور ما نیز اخیرا برای استفاده از نیروی حرارتی زمین( انرژی ژئوترمال) حفاری هایی انجام شده است.

رابطه ی آتش فشان شناسی با سایر علوم زمینی:

ژئوفیزیک: برای اثبات آگاهی از کانون درونی آتش فشان ها و پیشگویی شکل و محل و موقعیت آن.

ژئوشیمی: تعیین دقیق عناصر که به صورت مواد جامد، مایع و گاز از آتش فشان خارج می شوند.

ترمودینامیک: برای فهم و ارزیابی نیروی حرارتی آتش فشان و انرژی حاصله از آن و رابطه ی تشکیل مواد گداخته با حرارت و فشار و همچنین انجماد آن.

سنگ شناسی: جهت اطلاع از اختصاصات گدازه و شناسایی دقیق سنگ های آتش فشانی.

رسوب شناسی: پراکندگی و نحوه ی انتشار مواد جامد آتش فشانی در دریاها و خشکی ها که به صورت خاکستر، توف، برش و… ته نشین می شوند.

محققان:

هدی فردمنوچهری، هلیا بانکی، دینا صمیمی

, ,

مریخ فراموش شده

عنوان تحقیق:

مریخ فراموش شده

توضیحات:

مریخ یا بهرام چهارمین سیاره در سامانه ی خورشیدی است. مریخ در مداری طولانی تر و با سرعتی کم تر از زمین به دور خورشید می چرخد. نوری که از خورشید به مریخ می رسد نصف نوری است که زمین دریافت می کند، اما روز مریخی چهل دقیقه طولانی تر از روز زمینی است. امکان رشد گیاهان در شرایط گلخانه ای در مریخ وجود دارد. در سیاره ی مریخ فصل های سال وجود دارد، اما هر سال بهرامی دو برابر سال زمینی به درازا می کشد. جو بهرام سرخ فام است و در آسمان شب از زمین نیز سرخی آن دیده می شود.

خاک مریخ:

خاک مریخ دارای مواد منیزیوم، سدیم، پتاسیم و کلر که همه ی آن ها برای زیست موجودات ضروری است، می باشد. پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که خاک بهرام برای رشد گیاهانی چون مارچوبه مناسب است.

جو بهرام:

در جو بهرام، ۹۵ درصد کربن دی اکسید، ۳ درصد نیتروژن، ۱٫۶ درصد آرگون و فقط مقدار ناچیز اکسیژن و آب وجود دارد.

اسکان بشر:

وجود آب در این سیاره باعث شده تا بتوان آن را قابل زیست ترین مکان خارج از کره ی زمین در منظومه ی شمسی دانست. مریخ با جو رقیقی که دارد، امکان بیش تری برای میزبانی از انسان و دیگر گونه های زیستی را فراهم می کند اما چون پرهزینه است و مخاطراتی چون فرود در مناطق با جاذبه ی سنگین، معروف به چاه های گرانشی را هم در خود دارند.

چرا دانشمندان با توجه به مشکلات موجود به فکر زندگی بر روی مریخ افتاده اند:

از مهم ترین دلایلی که برای حیات در این سیاره وجود دارد، اتمسفر موجود در آن است و همچنین وجود اکسیژن در این سیاره، در واقع شرایطی نزدیک به زمین را دارد، اما نکته ی دیگری که بسیار مهم است وجود لایه های یخ در زیر سطح این سیاره است همان طور که در شکل دیده می شود، پس می توان از مریخ، آب که مایه ی حیات است را استخراج کرد. در آن جا نیروی  جاذبه وجود دارد. البته پیش بینی شده است که ۶۰ سال طول می کشد تا دقیقا متوجه شویم که چه قسمت هایی از مریخ برای زندگی مناسب است. پس باید یک نسل انسان محقق در آن جا زندگی کنند تا ببینند که شرایط در آن جا چگونه است. این یک تجربه ی تازه برای همه ی ما انسان ها خواهد بود و باید ببینیم که چه اتفاقی می افتد. این که روزی همه بتوانند در کنار هم برای ساختن یک سیاره ی جدید برای سکونت کار کنند بهترین خبری است که می توانیم بشنویم. امیدوارم ما ایرانی ها از نخستین کسانی باشیم که به سفر مریخ می رویم.

نام محققان:

نیلوفر محمد زاده، هلیا نیک زینت

آزمایش پرتابه

– هدف آزمایش :

الف : بررسی سرعت اولیه پرتاب ، برد و ماکزیمم ارتفاع در حرکت پرتابی به عنوان تابعی از زاویه پرتاب

ب : بدست آوردن سرعت نا معلوم با استفاده از بقای تکانه خطی

۲ – وسایل مورد نیاز :

الف : ۱ – تابلوی بالستیک ۲ – تایمر با دقت ۰٫۰۰۱ ثانیه و سنسور های مربوطه ۳- میزچه سقوط ۴- تراز ۵ – گلوله ۶ – کاربن ۷ – متر با دقت ۰٫۱ سانتی منر

ب : تابلوی بالستیک و پاندول مربوطه

۳ -مقدمه و تئوری :

حرکت پرتابی در حضور مقاوت هوا

در این حالت که تقریبا حالت واقعی‌تر حرکت یک پرتابه است، فرض می‌کنیم که مقاومت هوا به‌صورت یک نیروی تلف کننده بر پرتابه عمل کند. در این صورت حرکت پایا نبوده و در اثر آن اصطکاکی ناشی از مقاومت هوا ، انرژی کل بطور مداوم در حال کاهش می‌باشد. اگر برای سادگی فرض کنیم که نیروی مقاومت هوا به‌صورت خطی با سرعت تغییر کند، در این صورت دو نیرو بر پرتابه اثر می‌کند که یکی نیروی مقاومت هوا و دیگری نیروی گرانشی زمین است. بنابراین اگر معادلات حرکت را بنویسیم، در اینصورت در راستای سه محور مختصات شتاب خواهیم داشت.

حال اگر با استفاده روشهای حل معادلات دیفرانسیل ، معادلات حرکتی را حل کنیم، در این صورت به جوابهایی خواهیم رسید که توابعی نمایی از زمان هستند. در این حالت مسیر حرکت به‌صورت یک سهمی نیست، بلکه این مسیر به صورت منحنی است که زیر مسیر سهمی متناظر (حالت بدون مقاومت هوا) قرار دارد. البته لازم به ذکر است که در حرکت واقعی یک پرتابه در جو زمین ، قانون مقاومت هوا به صورت خطی نیست، بلکه به صورت تابع پیچیده‌ای از تندی است. با استفاده از روشهای انتگرال گیری عددی به کمک کامپیوترهای با سرعت بالا ، می‌توان محاسبات دقیق مسیر حرکت را انجام داد.
برد حرکت پرتابی

اصطلاحا واژه برد به مسافت افقیی اطلاق می‌شود که پرتابه طی می‌کند تا به زمین برسد. بعد از حل معادلات حرکت و مشخص نمودن مولفه‌های حرکت در راستاهای مختلف ، در مؤلفه z حرکت z = 0 قرار داده و مقدار t را محاسبه می‌کنیم. حال این مقدار t را در مولفه‌های x و y جایگذاری می‌کنیم. طبیعی است که جذر مربع مجموع مولفه‌های x و y حرکت ، برابر برد پرتابه خواهد بود.
کاربرد حرکت پرتابی

کاربرد حرکت پرتابی معمولا در موارد نظامی بیشتر از موارد دیگر است. به عنوان مثال ، دیدبان با استفاده از قوانین حرکت پرتابه مختصات محلی را که می‌خواهند بوسیله توپخانه هدف قرار دهند، تهیه می‌کند و آن را در اختیار افرادی که در کنار توپ قرار دارند، می‌دهد. سپس افراد دیگری این مختصات با تنظیم لوله توپ پیاده می‌کنند، حال اگر توپ شلیک شود، به هدف مورد نظر اصابت خواهد نمود. بنابراین حرکت پرتابی در امور نظامی و جنگی کاربرد فوق‌العاده مهمی دارد.

دید کلی

آونگ بالستیک مثالی است که معمولا در تشریع مسایل مربوط به نظریه برخورد مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌دانیم که برخورد در حالت کلی می‌تواند به سه صورت برخورد کشسان یا الاستیک ، برخورد ناکشسان و برخورد کاملا ناکشسان اتفاق بیفتد. در حالت اول قانون بقای انرژی جنبشی برقرار است. بنابراین می‌توان از قوانین بقای اندازه حرکت خطی و انرژی جنبشی بهره برد. در صورتی که در برخورد غیر کشسان فقط قانون بقای اندازه حرکت خطی برقرار است. اما در برخورد غیر کشسان کامل که در مسئله آونگ بالستیک نیز این نوع برخورد صورت می‌گیرد، ذرات برخورد به یکدیگر می‌چسبند و با هم حرکت می‌کنند.

ساختمان آونگ بالستیک

آونگ بالستیک از یک قطعه چوب بزرگ به شکل مکعب مستطیل تشکیل شده است. این قطعه بوسیله دو تکه ریسمان که به دو سر قطعه چوب متصل شده است، از نقطه‌ای آویزان شده است. گلوله‌ای به طرف این مکعب چوبی تشکیل می‌شود. بعد از شلیک گلوله در داخل قطعه چوب فرو رفته و در اثر نیرویی که به آن وارد می‌کند، موجب نوسان آن می‌گردد.

تشریح حرکت آونگ بالستیک

قطعه چوب به جرم M ابتدا در حالت قائم قرار دارد. حال گلوله‌ای به جرم m و با سرعت افقی Vi به طرف قطعه چوب شلیک می‌شود. اگر زمان برخورد (زمان لازم برای ساکن شدن گلوله نسبت به قطعه چوب) در مقایسه با زمان نوسان آونگ خیلی کوچک باشد، ریسمان‌های نگه دارنده در حین برخورد قائم می‌مانند. بنابراین ، هیچ نیروی افقی خارجی در حین برخورد، به دستگاه وارد نمی‌شود، و مولفه‌های افقی اندازه حرکت خطی پایسته می‌مانند. سرعت بعد از برخورد سیستم (گلوله + آونگ) خیلی کمتر از سرعت گلوله بعد از برخورد است. این سرعت نهایی که با Vf نشان می‌دهیم به راحتی با استفاده از قانون بقای اندازه حرکت خطی قابل محاسبه است.

Mvi=(m+M) Vf
بعد از برخورد، آونگ و گلوله به ارتفاع بیشینه Yمی‌رسند و در آنجا انرژی جنبشی بعد از برخورد به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌شود. بنابراین قانون بقای انرژی مکانیکی برقرار است، لذا می‌توان با اندازه گیری ارتفاع و مخلوط کردن دو رابطه حاصل از قانون بقای اندازه حرکت خطی و قانون بقای انرژی مکانیکی ، سرعت اولیه گلوله را بدست آورد. اصول آونگ بالستیک برای اندازه گیری سرعت گلوله بکار می‌رود.Vi= (m+M)/m √۲gy در این رابطه g شتاب جاذبه زمین است.

۴ – روش انجام آزمایش :

الف :

I – سطح میزچه سقوط را با کاربن و کاغذ سفید پوشاندیم.

II- گلوله فلزی را تهیه کردیم.

III- دستگاه پرتاب کننده را به اندازه زاویه دلخواه تنظیم کردیم.

IV – ضامن پشت دستگاه پرتاب کننده را به اندازه ی یک شیار بیرون کشیدیم.

V – گلوله را درون دستگاه پرتاب کننده قرار دادیم.

VI – با استفاده از کلید مربوطه آهن ربای دستگاه را فعال نموده ، ضامن را رها و گلوله را پرتاب کردیم.

VII – با استفاده از متر مسافت طی شده توسط گلوله را اندازه گرفتیم.

ب:

I – پاندول مربوطه را به تخته وصل کردیم.

II- پاندول و دستگاه پرتاب کننده را در یک راستا و شاخص را موازی با پاندول قرار دادیم.

III- ضامن پشت دستگاه را برای مرحله اول تا شیار اول و برای مرحله دوم تا شیار دوم بیرون کشیدیم.

IV – گلوله را درون دستگاه پرتاب کننده قرار دادیم.

V – با استفاده از کلید مربوطه آهن ربای دستگاه را فعال نموده ، ضامن را رها و گلوله را پرتاب کردیم

VI – زاویه طی شده توسط شاخص را یادداشت کردیم.

۵ – جدول :

جدول ۱ :

R(cm) h(cm) V0(cm/s) T(s) T’ (s) t(s)   timer x(cm) (deg)θ
۳۵٫۱۶۰ ۲٫۳۵۵ ۲۶۲٫۵۱۶ ۰٫۰۷۵ ۰٫۱۴۰ ۰٫۲۸۰ ۷۱ ۱۵
۷۳٫۲۶۷ ۱۰٫۵۷۵ ۲۸۷٫۹۴۰ ۰٫۱۱۵ ۰٫۱۹۶ ۰٫۳۹۳ ۹۸ ۳۰
۷۶٫۲۹۲ ۱۹٫۰۷۳ ۲۷۳٫۴۳۴ ۰٫۱۳۴ ۰٫۲۴۰ ۰٫۴۸۱ ۹۳ ۴۵
۸۱٫۰۹۲ ۳۵٫۱۱۴ ۳۰۲٫۹۲۶ ۰٫۱۷۹ ۰٫۲۹۰ ۰٫۵۸۱ ۸۸ ۶۰
۶۱٫۳۴۲ ۵۷٫۲۳۳ ۳۴۶٫۷۴۳ ۰٫۲۲۱ ۰٫۳۱۲ ۰٫۶۲۴ ۵۶ ۷۵

جدول ۲ :

V(cm/s) (cm) (deg)ϕ مرتبه
۱۹۰٫۸۵۹ ۰٫۱۹۸ ۷ ۱ حالت اول
۲۱۸٫۰۸۳ ۰٫۲۵۸ ۸ ۲
۱۹۰٫۸۵۹ ۰٫۱۹۸ ۷ ۳
۲۱۸٫۰۸۳ ۰٫۲۵۸ ۸ ۴
۲۱۸٫۰۸۳ ۰٫۲۵۸ ۸ ۵
۲۷۲٫۴۷۹ ۰٫۴۰۳ ۱۰ ۱ حالت دوم
۳۲۶٫۷۹۳ ۰٫۵۷۹ ۱۲ ۲
۲۹۹٫۶۴۷ ۰٫۴۸۷ ۱۱ ۳
۲۹۹٫۶۴۷ ۰٫۴۸۷ ۱۱ ۴
۲۹۹٫۶۴۷ ۰٫۴۸۷ ۱۱ ۵

۶ – محاسبات:

جدول ۱ :

x = v0 t cosθ

x= 71cm                     v0 = = 262.516 cm/s

θ = ۱۵˚

t = 0.280 s

h = = 2.355 cm

T = = 0.268 s

R = = 35.160 cm

جدول ۲ :

= r (1 – cos θ)

r = 26.5 cm                           = ۰٫۱۹۸ cm

θ = ۷˚

v = *

m = 23.95 g                             v = 190.859 cm/s

M = 207.44 g

۷ – خطاها :

۱ – ممکن بود به علت وجود خطای پارالاکس زاویه دستگاه پرتاب کننده به درستی تنظیم نشود.

۲ – اگر میزچه سقوط با تخته ای که دستگاه پرتاب کننده به آن متصل بود تماس داشت به علت وجود سنسور های حساس به ضربه تایمر زمان نادرستی را نشان می داد.

۳ – در آزمایش آونگ بالستیک اگر دستگاه پرتاب کننده و پاندول در یک راستا نبودند نمی توانستیم از قانون بقای تکانه خطی استفاده کنیم.

محاسبه خطای نسبی و مطلق :

جدول ۲ :

= r (1 – cos θ)             log y = log r + log ( 1 – cosθ)

= +              = +

= ۱˚           = ۰٫۹۹۹

= ۰٫۱cm  

= + = ۰٫۱۴۷   خطای نسبی

= ۰٫۰۲۹ خطای مطلق

جدول ۱ :

T =            log T = log v0 – log g         =

= +       

= ۰

= + + = ۱٫۰۳۸

= ۱٫۰۳۸ خطای نسبی

= ۰٫۲۷۸ خطای مطلق