کلیه فعالیت های مرتبط با گروه فیزیک

,

بطري زباله جمع کن

مواد لازم آزمایش: 
۱ .  بطري پلاستیکی یک لیتري نوشیدنی شفاف(یک عدد)
۲ .  بطري پلاستیکی یک لیتري نوشیدنی سبز رنگ(یک عدد)
۳ .  درب پلاستیکی بطري (دوعدد)
۴ .  درب فلزي قوطی (یک عدد متوسط)
۵ . لوله پلاستیکی به قطر ۱/۵ سانتیمتر و طول ۱۵ سانتیمتر(یک عدد)
۶ .  موتور الکتریکی ۱۲ ولت دور بالا (یک عدد)
۷ .  سیم دو شاخه روکش دار( ۱۵ سانتیمتر)
۸ .  مفتول ( ۳۰ سانتیمتر)
۹ . پارچه توری به ابعاد ۱۰*۱۰ سانتیمتر
۱۰ . کلید ظریف قطع و وصل برق (یک عدد)
۱۱ . فیش اتصال آداپتور (یک عدد)
۱۲ . سوکت اتصال سیم به موتور و کلید ( ۶ عدد)
۱۳ . چسب نواري مخصوص برق (به میزان لازم)
۱۴ . چسب فوم دار دوطرفه ( ۳ سانتیمتر مربع)
۱۵ . چسب حرارتی (به میزان لازم)
۱۶ . ابزارهاي دستی (قیچی، پیچ گوشتی، انبردست، دریل، متر نواري)

 

ویژگیهای دستگاه در نظر گرفته شده

۱ .   نوع طرح: پژوهش کاربردي- طراحی و ساخت
۲ .  تعداد نمونه آزمایشی ساخته شده: یک دستگاه
۳ .  محل ساخت و تست نمونه: ایران، تهران، دبستان غیر دولتی دخترانه نونا، آزمایشگاه علوم و فناوري
۴ .  ابعاد کلی (طول*عرض*ارتفاع) نمونه:۸*۸*۳۵ سانتیمتر
۵ .  وزن نمونه : حدود ۲۰۰ گرم (فوق العاده سبک براي حمل دستی)
۶ .  حداکثر گنجایش مخزن زباله: ۲۰۰ سی سی
۷ .  جنس نمونه: بدنه و لوله مکش از پلاستیک، الکتروموتور و فن عموماً از آهن، سیمها از مس
۸ .  ولتاژ ورودي دستگاه: ۱۲ ولت مستقیم (از طریق اتصال آداپتور به برق ۲۲۰ ولت شهري)
۹ .  هزینه تمام شده نمونه: تقریبا ۳۰۰۰۰۰ ریال (سی هزار تومان)
۱۰ . تعمیرات و نگهداري: اتصالات ساده با قابلیت تعمیر و تعویض تمامی قطعات در صورت خرابی
۱۱ . اصول ظاهري: داراي بدنه دو رنگ (رنگ سبز بدنه موتور به عنوان نماد فناوري سبز و قسمت زباله دان براي نشاندادن مقدار زباله جمع شده شفاف می باشد).
۱۲ . اصول کاربري: استفاده بسیار آسان، داراي کلید خاموش-روشن، باز و بسته شدن بسیار ساده مخزن.

 

هدف آزمایش

مفهوم نیاز، یکی از وسیعترین و پر کاربردترین واژه هایی است که در حوزه هاي مختلف از جنبه هاي انسانی گرفته تا فنی و مهندسی، مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهمترین نیازهاي حیاتی بشر، زندگی کردن در محیط پاکیزه است. کارخانه ها و ماشین هاي پیرامون محیط زندگی ما، آلایندگی به شدت بالایی دارند. آلاینده هایی که منجر به از بین رفتن هواي تازه، ازبین رفتن خاك سالم و ایجاد آلودگی هاي بسیار دیگري در محیط پیرامون ما شده اند. سازمان بهداشت جهانی نیز، این قبیل آلودگی ها را مخرب ترین عامل براي سلامتی انسان ها معرفی کرده است.
از آنجا که نیاز به هر وسیله اي، بر اساس انگیزه هاي فردي و اجتماعی شکل می گیرد، موضوع پژوهشی ما نیز یک انگیزهگروهی دارد و آن “توجه به پاکیزگی و حفظ محیط زیست” است. اگر بخواهیم دقیق تر موضوع را بازکنیم، قضیه از اینجاشروع شد که در کلاس درس هر روزه زباله هاي ریزي (مانند: خرده کاغذ، دستمال کاغذي خرد شده، نوك خرد شده مداد اتود، خرده پاك کن و ….) روي میز دانش آموزان باقی می ماند که جمع آوري آنها توسط دست با توجه به این که اغلب خیلی ریز هستند، مشکل بوده و سبب اتلاف وقت زیادي در پایان هر جلسه درس می شود. پس از بحث و بررسی با همکلاسی ها و معلم گرامی خود به این نتیجه رسیدیم که با ساخت یک وسیله الکتریکی ساده می توان سریعتر و راحت تر تمیزي محیط پیرامون را تامین کنیم. به این ترتیب، کسانی که دوست داشتند در رفع این مشکل همکاري و همفکري کنند، آمادگی خود را براي تشکیل گروه پژوهشی اعلام کردند. به عبارت ساده میتوان جمله فرضیه علمی پژوهش را این گونه بیان کرد:
” انرژي الکتریکی می تواند مکش ایجاد کند و زباله ها را جمع آوري کند.”
با توجه به این که طرح پژوهشی ابتدا باید محورهاي خود را نشان دهد، موارد زیر، نیازهاي اساسی مطرح می شوند:
-۱ نیاز به پاکیزه نمودن محیط کلاس درس از زباله هاي خرد و خشک تولید شده در طی فرآیند آموزش.
-۲ ایجاد سرعت عمل بیشتر و کیفیت بهتر جمع آوري زباله هاي خرد با کمک انرژي الکتریکی.
-۳ بکارگیري سازوکار ایجاد خلاء در خدمت جمع آوري اشیاء خرد.
-۴ استفاده مجدد از اشیاء پلاستیکی دور انداختنی در ساخت وسیله مورد نظرجهت بهبود چرخه زیست محیطی.
اهداف طرح با توجه به نیازها شکل می گیرند و مسیر پژوهش را به واقعیت نزدیک می کنند. به این ترتیب، اهداف مورد نظر ما از پروژه “طراحی و ساخت یک وسیله سبک و قابل حمل جهت جمع آوري زباله هاي خرد” به طور خلاصه عبارتند
از:
۱٫ امکان جمع آوري اشیاء کوچک زائد (تا قطر حداکثر نیم سانتیمتر) و وزن بسیار کم (حداکثر ۵ گرم)
۲٫ تجربه عملی قوانین فیزیکی تغییر فشار و جریان هوا براي ایجاد خلاء
۳٫ کسب تجربه طراحی و ساخت گروهی یک وسیله ساده الکترومکانیکی جهت درك بهتر چگونگی قوانین فیزیک و
تبدیل انرژیها به همدیگر
۴٫ درك عینی چگونگی کارکرد جاروبرقی ها و پمپهاي مکنده هوا

 

نتیجه گیری

نتایج زیادي را می توان از هرکار تحقیقاتی دریافت نمود که حاصل صرف وقت و انجام کار نظري و عملی همزمان و بررسی تجربیات قبلی پژوهشگر می باشد. اولین مواردي که در این پژوهش به آنها برخورد کردیم، اطلاع از قوانین فیزیک و میزان امکان پذیر بودن آنها بود، که این قوانین عموماً به علم مکانیک حرکتی (دینامیک)، علم مکانیک سیالات، علم الکتریسیته و علم محیط زیست قابل تفکیک می باشند. نکته دیگر این موضوع بود که هر گونه طرحی که اجرا می شود بسته به این که چقدر در ساخت آن دقت صرف شود نتیجه بهتري از انجام آزمایشهاي آنها می توان گرفت. تجربه عملی دیگري که به صورت کلی میتوان به آن اشاره کرد این که کار پژوهشی هم یک کار علمی بر اساس یافته هاي دانشمندان است و هم نیاز به خلاقیت و ایده پردازي دارد. به بیان دیگر در کار پژوهشی انجام شده فهمیدیم که :
ارایه ایده براي هر کار آزمایشی یا پژوهشی نیاز به تفکر گروهی و انجام کارهاي خلاقه دارد.
علاوه بر مسایل ذکر شده اگر بخواهیم موضوع خاص این پژوهش را مورد بررسی قرار دهیم به طور خلاصه می توان گفت که اجراي این طرح نتایج زیر را به دنبال داشت:
۱٫ تجربه ساخت گروهی یک دستگاه کوچک و ارزان قیمت براي کمک به پاکیزگی کلاس درس
۲٫ شناخت نحوه استفاده مجدد از زباله هاي بی ارزش پلاستیکی جهت کمک به چرخه هاي زیست محیطی
۳٫ آشنایی با نحوه کار پمپهاي مکنده هوا و تجربه ایجاد خلاء
۴٫ درك رابطه بین تغییر فشار و مسیر جریان هوا
۵٫ آشنایی با سیر تحول جاروبرقی و تکامل آن در طول تاریخ
۶٫ شناخت سازوکار جاروبرقی و ساختمان آن

 

محققان

الهه احمدي فرد، زهرا اسماعیلی، حنانه بانکی، دریا محمدي زاده، سارا موسوي نیا

,

سشوار با مواد بازیافتی

مواد لازم آزمایش:

-بطری پلاستیکی یک لیتری نوشیدنی شفاف (دو عدد ترجیحا دورنگ)

-بطری پلاستیکی شیشه پاک کن

-چوب بستنی ( ۴ عدد)

-درب پلاستیکی بطری (یک عدد)

-موتور الکتریکی یونیور سال ۲۲۰ ولت دور بالا به همراه پره (یک دستگاه)

-المنت سشوار به همراه پایه عایق

-سیم دوشاخه روکش دار (۱۵ سانتیمتر)

-کلید ظریف قطع و وصل برق ( دو عدد)

-ترمینال اتصال سیم برق ( یک عدد )

-آداپتور ۱۲ ولت ( یک عدد )

-کابل ۴ سیمه (یک متر)

-سوکت اتصال سیم به کلید ( ۶ عدد)

-چسب نواری مخصوص برق (به میزان لازم)

-چسب حرارتی (به میزان لازم)

-ابزارهای دستی ( قیچی، پیچ گوشتی، انبر دست، دریل، اره، متر نواری)

-پیچ خودکار ریز ( دو عدد)

 

ویژگیهای دستگاه در نظر گرفته شده:

  • نوع طرح : پژوهش کاربردی- طراحی و ساخت
  • تعداد نمونه آزمایشی ساخته شده: یک دستگاه
  • محل ساخت و تست نمونه : ایران، تهران، دبستان غیر دولتی دخترانه نونا، آزمایشگاه علوم و فناوری
  • ابعاد کلی( طول*عرض*ارتفاع) نمونه: ۸*۱۸* ۲۰ سانتیمتر
  • وزن نمونه: حدود ۲۵۰ گرم ( سبک و مناسب برای مسافرت)
  • جنس نمونه: بدنه از پلاستیک، الکتروموتور، فن و المنت از فلز و پلیمر، سیمها از مس
  • ولتاژ ورودی دستگاه: برق ۲۲۰ ولت شهری ( موتور ۲۲۰ ولت و المنت ۱۲ ولت می باشد)
  • هزینه تمام شده نمونه نهایی: تقریبا ۵۵۰۰۰۰ ریال ( پنجاه و پنج هزار تومان)
  • تعمیرات و نگهداری : اتصالات ساده با قابلیت تعمیر و تعویض تمامی قطعات در صورت خرابی
  • اصول ظاهری: بدنه سه رنگ و نیمه شفاف برای دیدن نحوه کارکرد اجزاء
  • اصول کاربردی: استفاده بسیار آسان، خوش دست، دارای دو کلید خاموش- روشن مجزا برای موتور و المنت
  • اصول زیست محیطی: جنس کلیه اجزاء بدنه و برخی از اجزاء سازه داخلی از دور ریختنیهای پلاستیکی

 

هدف آزمایش

مفهوم نیاز، یکی از وسیعترین و پر کاربردترین واژه هایی است که در حوزه هاي مختلف از جنبه هاي انسانی گرفته تا فنی و  مهندسی، مورد استفاده قرار می گیرد.
از آنجا که نیاز به هر وسیله اي، بر اساس انگیزه هاي فردي و اجتماعی شکل می گیرد، موضوع پژوهشی ما نیز یک انگیزه گروهی دارد و آن “ساخت یک وسیله کوچک روزمره با استفاده از دورریختنی ها ” است. اگربخواهیم دقیق تر موضوع را بازکنیم، قضیه از اینجا شروع شد که موضوعات مختلفی را در پیرامون خودمان بررسی کردیم و دریافتیم که می توان ازپلاستیکهاي بلا استفاده مجدداً در ساخت یک استفاده وسیله الکتریکی ساده بهره گرفت.

به این ترتیب، کسانی که دوست داشتند در رفع این مشکل همکاري و همفکري کنند، آمادگی خود را براي تشکیل گروه پژوهشی اعلام کردند. و مهمترین موضوعی که در نظر همه اعضاء مورد توافق قرار گرفت ساخت یک وسیله دمنده هواي گرم بود که رایج ترین شکل آن سشوار می باشد.
به این ترتیب، به عبارت ساده می توان جمله فرضیه علمی پژوهش را این گونه بیان کرد:

” انرژي الکتریکی می تواند جریان هواي گرم ایجاد کند وبا استفاده از آن میتوان براي خشک کردن مو استفاده کند.”
با توجه به این که طرح پژوهشی ابتدا باید محورهاي خود را نشان دهد، موارد زیر، نیازهاي اساسی مطرح می شوند:
-۱ نیاز به خشک شدن سریع موها به علت رعایت سلامتی و بهداشت فردي
-۲ نیاز به دمیدن هواي گرم براي خشک کردن اشیاء مختلف
-۳ بکارگیري سازوکار جریان هوا در قالب یک وسیله ساده روزمره
-۴ استفاده مجدد از اشیاء پلاستیکی دور انداختنی در ساخت وسیله مورد نظرجهت بهبود چرخه زیست محیطی.
اهداف طرح با توجه به نیازها شکل می گیرند و مسیر پژوهش را به واقعیت نزدیک می کنند. به این ترتیب، اهداف مورد نظر ما از پروژه ” سشوار با مواد بازیافتی” به طور خلاصه عبارتند از:

۱٫ تجربه عملی قوانین فیزیکی تغییر فشار وایجاد جریان هوا
۲٫ تجربه عملی سازوکار تبدیل انرژي الکتریکی به حرارتی
۳٫ شناخت ارتباط ولتاژ و جریان الکتریکی و طول المنت با میزان گرم شدن آن
۴٫ کسب تجربه طراحی و ساخت گروهی یک وسیله ساده الکترومکانیکی جهت درك بهتر چگونگی قوانین فیزیک و
تبدیل انرژیها به همدیگر
۵٫ درك عینی چگونگی کارکرد سشوار ها و فن هاي دمنده هوا

 

نتیجه گیری

نتایج زیادي را می توان از هرکار تحقیقاتی دریافت نمود که حاصل صرف وقت و انجام کار نظري و عملی همزمان وبررسی تجربیات قبلی پژوهشگر می باشد. اولین مواردي که در این پژوهش به آنها برخورد کردیم، اطلاع از قوانین فیزیک و میزان امکان پذیر بودن آنها بود، که این قوانین عموماً به علم مکانیک حرکتی (دینامیک)، علم مکانیک سیالات، علم الکتریسیته، علم انتقال حرارت و علم محیط زیست قابل تفکیک می باشند. نکته دیگر این موضوع بود که هر گونه طرحی که اجرا می شود بسته به این که چقدر در ساخت آن دقت صرف شود نتیجه بهتري از انجام آزمایشهاي آنها می توان گرفت.تجربه عملی دیگري که به صورت کلی میتوان به آن اشاره کرد این که کار پژوهشی هم یک کار علمی بر اساس یافته هاي دانشمندان است و هم نیاز به خلاقیت و ایده پردازي دارد. به بیان دیگر در کار پژوهشی انجام شده فهمیدیم که : ارایه ایده براي هر کار آزمایشی یاپژوهشی نیاز به تفکر گروهی و انجام کارهاي خلاقه دارد.

 

محققان

تینا محمد زاده، حورا ترابی، ریحانه قاسمی، ملیکا اخگری، فاطیما احمدی

 

 

 

,

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

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