• بازدید : 57 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

آنچه اشاره شد، تحت عنوان قانون جهانی گرانش نیوتن معروف است. این قانون مقدار ، جهت و نوع نیروی گرانشی را که دو ذره بر یکدیگر اعمال می‌کنند، بیان می‌کند. بهتر است بدانیم که نیروهای گرانش میان دو ذره ، همان زوج نیروهای عمل و عکس‌العمل هستند. ذره اول نیرویی به ذره دوم وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره اول و در امتداد خطی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند. به همین ترتیب ، ذره دوم هم نیرویی به ذره اول وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره دوم و در امتداد خط واصل دو ذره است. 
بر اساس قانون گرانش ، نیروی جاذبه گرانش میان دو ذره با حاصلضرب جرم آن دو ذره نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. بنابراین برای اینکه این تناسب به یک رابطه تساوی تبدیل شود، در طرف دوم یک ثابت تناسب اضافه می‌شود. این ثابت به نام ثابت جهانی گرانش معروف است. ثابت گرانش یک کمیت نرده‌ای است و دارای دیمانسیون  می‌باشد. 
نیرویی که دو ذره به جرمهای m1 و m2 و بفاصله r از هم به یکدیگر وارد می‌کنند نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند و بزرگی آن برابر است با F = Gm1m2/r2. در این رابطه G ثابت جهانی گرانش نامیده می‌شود و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است.
شسصت سال از مرگ نیوتن گذشته بود که هنری کاوندیش قانون گرانش را از طریق تجربی و به کمک یک ترازوی دوار در آزمایشگاه تأیید کرد. در این آزمایش همچنین اندازه عددی ثابت گرانش G برای نخستین بار بدست آمد. ضریب G ضریب جاذبه عمومی نیوتن نام دارد و مقدار آن در سیستم SI برابر است با: ۶٫۶۷X10-11

نخستین اندازه گیری دقیق را کاوندیش در سال ۱۱۷۷/۱۷۸۹ انجام داد در قرن ۱۹ نیز پوئین تینگ و بویز اصلاحات مهمی در این اندازه گیری انجام دادند. 
ثابتهای بنیادی در دنیای فیزیک نقش بسیار مهمی ‌ایفا می‌‌کنند. ساده‌ترین و شاید بارزترین نقش آنها این است که روابط تناسبی را به تساوی تبدیل می‌‌کنند. به عنوان مثال ، در قانون کولن گفته می‌‌شود که نیروی الکتریکی یا نیروی کولن با حاصل‌ضرب بار دو ذره باردار نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین آنها نسبت عکس دارد. این بیان به صورت یک رابطه تناسبی بیان می‌‌گردد، اما اگر طرف دوم را در یک ثابت تناسب ضرب کنیم، این تناسب به تساوی تبدیل می‌‌شود.
اهمیت ثابتهای بنیادی فیزیک به همین جا ختم نمی‌‌شود، بلکه این ثابتها دارای مفاهیم فیزیکی هستند و نیز می‌‌توان از ترکیب آنها به کمیت‌های با ارزش فیزیکی دست یافت. به عنوان مثال ، می‌‌توان از ترکیب سه ثابت معروف مانند ثابت پلانک (h) ، سرعت نور (C) و ثابت جهانی گرانش ، زمان پلانک را بدست آورد. 

طرز کار ترازوی کاوندیش 
یک میله سبک با دو گلوله ، دو سرش به توسط یک رشته نازک بلند آویخته شده است. به منظور آنکه از اخلال جریان هوا ممانعت بشود ترازو در داخل حبابی شیشه‌ای قرار دارد، دو گلوله بسیار سنگین نیز خارج از حباب شیشه‌ای قرار دارد و گرد یک محور مرکزی می‌چرخند. هنگامی که ترازو به حالت سکون در می‌آید وضع گلوله‌های بزرگ تغییر می‌کند و ملاحظه می‌شود که میله بر اثر نیروهای گرانش گلوله‌های بزرگ ، حول نقطه آویز با یک زاویه معین می‌چرخد. 
اندازه گیری G
ثابت G به کمک روش انحراف بیشینه تعیین می شود، همانطور که در طرز ترازو گفته شود میله بر اثر گرانش گلوله‌های بزرگ حول نقطه آویز می‌چرخد. در حین چرخش با گشتاور نیروها مخالفت می‌کند، ө زاویه پیچش رشته هنگام حرکت گلوله‌ها از موضعی به موضع دیگر با مشاهده انحراف باریکه بازتابیده از آینه کوچک متصل به رشته اندازه گیری شود (تصویر رشته لامپ توسط آینه متصل به m و m روی خط کش مدرج می‌افتد و در نتیجه هر گونه دوران m و m قابل اندازه گیری است).
اگر جرمها و فاصله میان آنها و نیز ثابت پیچش رشته معلوم باشد، می‌توانیم G را از روی زاویه پیچش اندازه گیری شده محاسبه کنیم. چون نیروی جاذبه کم است اگر بخواهیم پیچش قابل مشاهده‌ای داشته باشیم باید ثابت پیچش رشته فوق العاده کوچک باشد. در این ترازو جرمها مسلما ذره نیستند، بلکه اجسامی بزرگ هستند، اما چون این جرمها کره‌های یکنواختی هستند از لحاظ گرانشی طوری عمل می‌کنند که گویی تمام جرم آنها در مرکزشان متمرکز شده است. چون G بسیار کوچک است نیروهای گرانشی میان اجسام بر روی سطح زمین فوق العاده کوچک هستند و می‌توان از آنها صرفنظر کرد. 


مقایسه ثابت جهانی گرانش با ثابتهای دیگر
اگر مقدار عددی ثابتهای مختلف را مورد توجه قرار دهیم، ملاحظه می‌‌گردد که ثابت گرانش دقتش از دیگر ثابتهای فیزیکی مهم کمتر است. آزمایشهای مستمری در آزمایشگاههای دنیا در حال انجام است تا دقت ثابتهای مختلف را بهبود بخشند. یک ثابت خاص ممکن است به تنهایی یا به همراه ثابتهای دیگر در آزمایشهای گوناگونی دخالت داشته باشد. 
خصوصیات قانون جهانی گرانش 
قانون جهانی گرانش نیوتن برای هیچ یک از کمیتهای فیزیکی (نیرو ، جرم ، طول) موجود در این قانون یک معادله تعریف کننده نمی‌باشد، اما اساس این قانون بر این فرض استوار است که می‌توان نیروی وارد بر یک ذره را ، طوری که در این قانون تعریف شده است، به طریق ساده‌ای به خواص قابل اندازه گیری ذره و محیط مربوط کرد. یعنی می‌توان قوانین ساده نیرو را قبول کرد. بنابراین قانون جهانی گرانش یک چنین قانون ساده‌ای است. در این رابطه مقدار جهانی گرانش (G) از طریق آزمایش (مانند ترازوی کاوندیش) قابل محاسبه است.
قانون جهانی گرانش نیروی میان ذرات جرم‌دار را بیان می‌کند. اگر بخواهیم نیروی میان دو جسم بزرگ مثل کره زمین و ماه را تعیین کنیم، باید هر جسم را به صورت مجموعه‌ای از ذرات در نظر بگیریم و سپس نیروی برهمکنش این ذرات را محاسبه کنیم. این محاسبات با روشهای انتگرالگیری قابل حل هستند.
در قانون جهانی گرانش بطور ضمنی فرض می‌شود که نیروی گرانش میان دو ذره از اجسام دیگر مستقل است و به خواص فضای اطراف آنها بستگی ندارد. درستی این فرض به درستی نتایج حاصل از آن بستگی دارد و بر همین مبنا تاکنون تائید شده است. برخی فیزیکدانان از این واقعیت برای رد امکان وجود حایلهای گرانشی استفاده می‌کنند. 
مقایسه قانون جهانی گرانش با قانون کولن 
مشابهت قانون جهانی گرانش و قانون کولن در این است که هر دو یک قانون عکس مجذور فاصله هستند و در هر دو نیروهای موجود یعنی نیروی گرانش و نیروی کولن ، نیروی مرکزی هستند، اما تفاوت این دو در این است که نیروی کولن بسته به علامت بار ذرات باردار می‌تواند جاذبه یا دافعه باشد، در صورتی که نیروی گرانشی همواره یک نیروی جاذبه است.
دید کلی 
آیا تاکنون سنگی را از دست خود رها کرده‌اید، به هنگام جدایی سنگ از دستتان شاهد سقوط آن بطرف زمین بوده‌اید؟ آیا تاکنون دیده‌اید که سنگ یا هر شیء دیگر که از دستتان رها می‌کنید، برخلاف حرکت آن بسوی زمین به سمت آسمان حرکت کند؟ اما زمان یونانیان این مسأله مورد توجه بوده است که اجسام تمایل حرکت بطرف زمین دارند و در جایی که نیروی گرانی رو به پایین است، ولی پایین در استوا عمود بر پایین در قطب شمال و پایین در قطب جنوب در جهت مقابل پایین در قطب شمال است.

در هر جا نیروی گرانی بسوی مرکز زمین است. به گفته نیوتن نیروی گرانی تا مدار ماه گسترش پیدا می‌کند. طبق مطالعاتی که نیوتن در این خصوص انجام داده است، نیروی لازم برای نگه داشتن ماه در مدارش با نیروی گرانی در سطح زمین با تقریب خوبی مشابه است.
تاریخچه 
به گفته استوکلی یکی از دوستان نزدیک نیوتن ، اولین بار نیوتن زمانی که زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چایی بوده است، ایده گرانش به ذهنش خطور کرده است. به گفته استوکلی او در حالیکه نسشته و در فکر فرو رفته بود، یک سیب توجهش را جلب کرد و به مفهوم گرانش پی برد. 
  • بازدید : 61 views
  • بدون نظر
این فایل در ۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

پديدهٔ کِشَند يا جزر و مد اساساً زاييده نيروي گرانش کره ماه است، آشکار است که درياها در سنجش با خشکي‏هاي زمين نرمش‌پذيري بيشتري دارند و از اين روي در برابر نيروي کشش ماه کمتر ايستادگي مي‏کنند، به همين مناسبت توده‏هاي آب در زير پاي ماه انباشته مي‏گردند و پديده‏اي را به نام «برکشند» (مد) ايجاد مي‏کنند.
هم‌زمان با «برکشند» رو به ماه، «برکشند» ديگري در آن سوي کره زمين ايجاد مي‏گردد بدين‏سان که آبهاي آن سوي کره زمين که از ماه بدورند، کمتر متأثر گرديده و به اصطلاح عقب مي‏مانند و آب-توده کلاني را ايجاد مي‏کنند، بنابراين روزانه هر نقطه از سطح دريا دوبار دستخوش برکشند و دو بار هم دستخوش «فروکشند» (جزر) مي‏گردد
بنابراين، به‏طور ميانگين بازه زماني ميان دو برکشند و فروکشند پياپي ۱۲ ساعت و ۵/۲۵ دقيقه است، درست نيمه زماني که طول مي‏کشد، تا ماه ظاهراً يک دور کامل گرد زمين بپيمايد يعني ۲۴ ساعت و ۵۱ دقيقه.
کشند همراه با حرکت ظاهري ماه از افق شرقي ناظر، به سمت افق غربي او پيش مي‏روند.
اثر گرانش خورشيد در کشند نسبت ‏به ماه در رده دوم اهميت‏ برخوردار است، زيرا بازه آن بيشتر (فاصله خورشيد از زمين يکصد و پنجاه ميليون کيلومتر) است، از اين‏رو نسبت نيروي کشندزاي خورشيد تنها پيرامون ۷ درصد نيروي ماه است.
هنگامي که نيروهاي کشندزاي ماه و خورشيد هماهنگ عمل مي‏کنند، مثلاً هنگام ماه نو که هر دو در يک طرف زمين هستند، جزر و مدها در بيشينه خود هستند و به نام کشند بهاري يا «مهکشند» (spring tide) ناميده مي‏شود، حد ديگر وقتي است که خورشيد و ماه باهم زاويه ۹۰ درجه (تربيع) مي‏سازند در اين هنگام جزر و مد را به کمينه و به کشندهاي کوچک يا «کهشکند» (neap tide) بدل مي‏سازند.
نزديکي ماه نيز تأثيري در بلندي کشند دارد، هنگامي که ماه در فرودينه (حضيض) زميني قرار دارد نيروي کشندزاي آن به اندازه ۲۰% بيش از حد عادي است.
گرانش ماه سبب مي‏شود افزون بر آماسيدن آبهاي کره زمين، خشکي‏ها نيز دستخوش تورم گردند که در سنجش با آماس آبها نامحسوس است.
نيروي برآمده از گرانش ماه و لنگري که از جانب انباشته شدن آبها به وجود مي‏آيد، سبب مي‏شوند چرخش محوري زمين به آرامي ايست (ترمز) کند و بدين‏سان بر طول شبانه‏روز زميني مي‏افزايند.
بررسي خطوط رشد و نمو سنگواره‌هاي مرجاني بيانگر آن است که در ۳۵۰ ميليون سال پيش طول شبانه‏روز حدود سه (۳) ساعت کوتاهتر از شبانه‏روز کنوني بوده و طول سال خورشيدي به چيزي حدود ۴۰۰ روز افزون مي‏گرديده است.
بررسي‏هايي که از روي پيشينه‌هاي بجا مانده از خورشيدگرفتگي‌ها و ماه گرفتگيهاي گذشته به اجام شده، نشان مي‏دهد که روند افزايش طول روزهاي زميني ‏۰۰۱۶% ثانيه در هر سده است.
جزر و مد 
 

جزر و مد بلندي هاي ادواري مي باشد که در قسمت هاي بزرگ آبي روي مي دهد جزر و مد دليلي بر جاذبه زمين و ماه مي باشد . کشش جاذبه ماه دليلي مي باشد تا اقيانوس ها در مسير ماه بر آمده شوند . اقيانوس بر آمده ديگر در طرف متضاد قرار دارد زماني که زمين همچنين به طرف ماه کشيده مي شود از زماني که زمين مي چرخد دو جزر ومد اتفاق مي افتد .
 
   اسحاق نيوتن ( ۱۷۲۷- ۱۶۴۲ ) اولين کسي بود که جزر و مد را شرح داد شرح او از جزر ومد در ۱۶۸۶ منشر شد در کتاب دوم پرينسپيا . 

 
کنش متقابل خورشيد با جزر و مد ها : 


   
جزرو مد هاي بهار : 
 جزر ومد ها ي بهار خصوصاً جزر ومد هاي قوي هستند ( آنها هيچ چيز ندارند تا با فصل بهار انجام دهند ) آنها زماني رخ مي دهد که زمين ، خورشيد و ماه در يک خط باشند نيروهاي جاذبه ماه و خورشيد هر دو در اختيار جزر و مد ها مي باشد جزر ومد بهار در طول ماه کامل و ماه جديد اتفاق مي افتد . 


    
جزر ومد پروکسيجين بهار : 

اين جزر ومد نادر مي باشد و جزر ومد قوي است اين جزرومد خيلي زياد ( قوي )زماني که ماه به طور غير معمول به خورشيد نزديک مي شود اتفاق مي افتد و در ماه جديد اهله قرار دارد    ( زماني که ماه بين خورشيد و زمين است ) اين جزر ومد هر ۵/۱ سال يکبار اتفاق مي افتد .


 زمين شناسي  : 

   
جزر و مد هاي کِه کشند جزرومد هاي ضعيف مي باشند آنها زماني که نيروهاي جاذبه ماه و خورشيد در يکي ديگر عمود هستند اتفاق مي افتد جزرو مد هاي که کشند در طول يک چهارم ماه رخ مي دهد 
انرژي جزر و مد و انتخاب محل 
کل انرژي جزر و مدي توزيع شده روي زمين حدود ۳×۱۰۶ Mw است. مهمترين عامل تخمين انرژي جزر و مدي عبارتست از ارتفاع جزر و مد و سطح حوضه جزر و مدي است. ماکزيمم انرژي که مي‌توان به هنگام دوره جزر و مد توليد کرد، عبارت است از Emax= d g s h2 در اين فرمول h ارتفاع جزر و مد و S سطح محصور و d جرم مخصوص آب و g شتاب گرانش زمين است.

اولين طرح بزرگ انرژي الکتريکي از جزر و مد در فرانسه در سال ۱۹۶۶ شروع به کار کرد. در اين واحد ضريب توان ، تبديل انرژي جزر و مد به الکتريسته در حدود ۱۸ تا ۲۵ در صد است. انرژي جزر و مد آلوده کننده نيست و براي موجودات دريايي نيز اثرات کمي دارد. 


 




تکنيکهاي استفاده از انرژي جزر و مد 
يکي از روشهاي ساده و قديمي استفاده از انرژي جزر و مد ايجاد يک حوض تنها است. اين تکنيک فقط يک حوض را با مسدود کردن خليج حاصله از مصب رود يا خليج اصلي توسط يک سد مورد استفاده قرار مي‌دهد. در طول دوره تناوب يا بالا آمدن آب از دريچه‌هاي راههاي کانالي حوض را پر مي‌کند. وقتي که سطح آب در حوض بالاتر از سطح آب دريا هست، انرژي پتاسيل آب مسدود شده حوض با گذشتن از توربين مولد الکتريسته انرژي توليد مي کند. در اين طرح حدود ۵ ساعت توليد و ۶ تا ۷ ساعت پرکردن مجدد و توقف مشخص مي‌شود. تکنيک انرژي خروجي يک راهه حوض تنها با قرار دادن توربين ، مولدي که مي‌تواند موتور پمپ کمکي به هنگام عمليات پر کردن مجدد مورد استفاده قرار گيرد، اصلاح مي‌شود.

طرح ديگر عبارت از يک حوض با دو راه است. که توليد انرژي بر اثر حرکت آب از طرف دريا به حوض و از طرف حوض به دريا صورت مي‌گيرد. با بکار بردن چنين دستگاهي انرژي بيشتري نسبت به طرح قبلي توليد مي‌شود. با وجود اين انرژي توليد شده در اين طرح مانند طرح يک راهه آن چنان زياد نيست، بنابراين توربينهاي طرح دو راهه بسيار بزرگ و گران قيمت هستند. انرژي خروجي تکنيک مولد يک دو راهه نيز بايد با پمپ کمکي اصلاح شود، توسعه طرح انرژي جزر و مد لارانس براي دو راه عمليات حوض تنها با پمپ بوده است.

عتیقه زیرخاکی گنج