نوشته: حسين جوادي
مدت و زمان
تصور زمان با تصور حركت ارتباط دارد . ولي
ما بايد تمايزي ميان زمان و مدت قائل شويم . مدت حالتي از شيء به لحاظ دوام وجود آن
اعتبار ميشود . ولي زمان كه به عنوان مقدار حركت وصف ميشود از مدت به معناي عام
متمايز است . " ولي براي اينكه مدت همه اشياء را تحت ضابطه و ملاك واحدي ادراك كنيم
,
معمولاً مدت آنها را با مدت بزرگترين و منظم ترين حركات , يعني حركاتي كه علت
پيدايش سالها و روزهاست , مقايسه مي كنيم , و از اينها به زمان تعبير مي كنيم
.
بنابراين زمان چيزي را به مفهوم مدت , به معناي عام , اضافه نميكند , بلكه به نحوه
اي از فكر يا اعتبار ذهن است " . بنابر اين دكارت ميتواند بگويد كه زمان فقط نحوه
اي از فكر يا اعتبار ذهن است و يا , چنانكه در " اصول " مي آيد , " فقط نحوه اي از
اعتبار اين مدت است . " اشياء مدت يا دوام دارند , ولي مي توانيم به وسيله مقايسه
اي اين مدت ها را در ذهن اعتبار كنيم و در آن صورت ما تصور زمان را داريم , كه
مقدار مشترك مدتهاي مختلف است
.
پس در عالم مادي جوهر جسماني را داريم , كه
آن را امتداد حركت مي دانيم , اما چنانكه قبلاً ملاحظه شد , اگر نظريه هندسي جوهر
جسماني را في نفسه اعتبار كنيم , به تصور يك عالم ايستا ميرسيم . زيرا تصور امتداد
في نفسه مستلزم تصور حركت نيست . بنابراين , حركت بالضروره به عنوان امري زائد بر
جوهر جسم مينمايد . و در واقع حركت در نظر دكارت حالتي از جسم است . بنابراين
,
بايد درباره منشا حركت تحقيق كرد . و در اين مرحله , دكارت تصور خداوند و فاعليت
الهي را به ميان ميكشد . زيرا خداوند اولين علت حركت در عالم است . به علاوه , او
مقدار متساوي و ثابتي از حركت را در عالم حفظ مي كند , به نحوي كه هر چند نقل و
انتقالي در حركت واقع مي شود , مقدار كلي آن ثابت باقي مي ماند . " به نظر من واضح
است كه كسي غير از خداوند نيست كه با قدرت كامله خويش ماده را با حركت و سكون اجزاي
آن خلق كرده باشد , و با مشيت بالغه خويش هم اكنون در عالم همان قدر حركت و سكوني
را كه به هنگام خلق آن ايجاد كرده بود , حفظ كند . زيرا هر چند حركت فقط حالتي از
احوال ماده متحرك است , با وجود اين ماده مقدار خاصي از حركت را كه هرگز قابل زيادت
و نقصان نيست حفظ مي كند , ولو اينكه در برخي از اجزاء آن گاهي حركت بيشتر و گاهي
حركت كمتري وجود دارد . . . " . ميتوان گفت كه خداوند عالم را با مقدار معيني از
نيرو آفريده است , و كل مقدار نيرو در عالم , با آنكه مستمراً از جسمي به جسم ديگر
منتقل مي شود , ثابت مي ماند . در نهايت نبايد از نظردور داشت كه دكارت در صدد است
كه بقاي مقدار حركت را از مقدمات مابعدالطبيعي , يعني , از ملاحظه كمالات الهي
,
استنتاج كند
.
3-5
آيزاك نيوتن
نيوتن
در سال 1687 م. "اصول رياضين فلسفهي طبيعي" را به نگارش درآورد. در اين كتاب او
مفهوم گرانش عمومي را مطرح ساخت و با تشريح قوانين حركت اجسام، علم مكانيك كلاسيك
را پايه گذاشت. نيوتن همچنين در افتخار تكميل حساب ديفرانسيل با ويلهلم گوتفريد
لايب نيتز رياضيدان آلماني شريك است. نام نيوتن با انقلاب علمي در اروپا و ارتقاء
تئوري خورشيد- مركزي
(heliocentrism)
پيوند خورده
است. او نخستين كسي است كه
قواعد طبيعي حاكم بر گردشهاي زميني و آسماني را كشف كرد. وي همچنين توانست براي
اثبات قوانين حركت سيارات كپلر برهان
هاي رياضي بيابد. در جهت بسط قوانين نامبرده،
او اين جستار را مطرح كرد كه مدار اجرام آسماني ( مانند ستارگان دنباله دار) لزوما
بيضوي نيست بلكه مي تواند هذلولي يا شلجمي نيز باشد. افزون بر اينها، نيوتن پس از
آزمايش
هاي دقيق دريافت كه نور سفيد تركيبي است از تمام رنگ هاي موجود در
رنگينكمان. در آن دوران دروس دانشكده عموما بر پايه
ي آموزههاي ارسطو تنظيم مي
شد
ولي نيوتن ترجيح مي
داد كه با انديشه
هاي مترقي
تر فيلسوفان نوگرايي چون دكارت،
گاليله، كپرنيك و كپلر آشنا شود. در 1665 م. او موفق به كشف قضيهي دو جملهاي در
جبر شد. يافته
اي كه بعدها به ابداع حساب ديفرانسيل انجاميد
.
در سال 1684
م. نيوتن كه مطالعات خود را دربارهي گرانش و چگونگي حركت سيارات كامل كرده بود،
رساله اي در اين مورد نوشت كه بسيار مورد توجه ادموند هالي منجم معروف انگليسي قرار
گرفت. با تشويق و پيگيري او سرانجام نيوتن كتابش را تكميل و با سرمايه هالي منتشر
كرد
.
كتاب
(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)
اصول رياضي
فلسفهي طبيعي بر جهان علم بويژه فيزيك تأثيري عظيم گذاشت و بعضي آن را بزرگترين
كتاب علمي تاريخ دانسته
اند
.
كپلر نتوانسته بود توضيح دهد كه چرا مدار
سيارهها بيضي است و چه نيرويي آنها را به حركت در ميآورد. همچنين مشخص نبود كه به
چه علت سرعت مداري سيارات وقتي به خورشيد نزديكتر مي شوند، افزايش مييابد.نيوتن در
كتاب اصول رياضي فلسفه طبيعي به تمامي اين پرسش ها پاسخ گفت. او ثابت كرد كه نيروي
كشش ميان اجسام آسماني، طبق قانون " عكس مربع" عمل مي
كند يعني مقدار نيروي گرانش
ميان خورشيد و يك سياره برابر است با عكس مجذور فاصله ميان آن دو. او با تحليل
رياضي نشان داد كه قانون عكس مربع به ناگزير مسير حركت سياره ها را بيضي مي
سازد
.
آنگاه او گام بلند ديگري برداشت و قانون گرانش عمومي را وضع كرد كه به موجب آن هر
جسمي در عالم به هر جسم ديگري نيروي كششي وارد مي
كند و مقدار اين نيرو با رابطه
ي
نامبرده محاسبهپذير است. در بخش ديگري از كتاب اصول رياضي فلسفه طبيعي، نيوتن
چگونگي جنبش اجسام را در قالب سه قانون توصيف كرده است. ارسطو بر اين باور بود كه
اجسام در حالت طبيعي ساكن هستند و براي اينكه يك جسم با سرعت يكنواخت به حركت خود
ادامه دهد، بايد پيوسته نيرويي بر آن وارد شود در غيراين صورت به حالت «طبيعي» خود
برميگردد و ساكن ميشود. اما نيوتن با بهرهگيري از پژوهشهاي گاليله به اين پندار
درست رسيد كه اگر جسمي با سرعت يكنواخت به حركت درآيد و نيرويي بيروني به آن وارد
نشود تا ابد با شتاب صفر به حركت خود ادامه خواهد داد. اين ويژگي را نيوتن در
نخستين قانون حركت خود چنين بيان ميكند
.
قانون يكم: هر جسم كه در حال سكون
يا حركت يكنواخت در راستاي خط مستقيم باشد، به همان حالت ميماند مگر آنكه در اثر
نيروهاي بيروني ناچار به تغيير آن حالت شود
.
دومين قانون به اين پرسش پاسخ
ميدهد كه اگر بر يك جسم نيروي خارجي وارد شود، حركت آن چگونه خواهد بود
.
قانون دوم: آهنگ تغيير اندازهي حركت يك جسم، متناسب با نيروي برآيندِ وارد
بر آن جسم است و در جهت نيرو قرار دارد. فرمولي كه از اين قانون برميآيد
(F=ma)
به
معادله بنيادين مكانيك كلاسيك معروف است كه مطابق آن، شتاب يك جسم برابر است با
نيروهاي خالص وارده تقسيم بر جرم جسم
.
سومين قانون ميگويد كه هرگاه جسمي
به جسم ديگري نيرو وارد كند، جسم دوم نيز نيرويي به همان بزرگي ولي در سوي مخالف بر
جسم اول وارد ميكند و برآيند كنش همزمان اين دو نيرو باعث حركت شتابدار ميشود
.
قانون سوم: براي هر كنشي همواره يك واكنش برابر ناهمسو وجود دارد
.
مجموعهي قوانين سهگانهي حركت و قانون گرانش عمومي، اساس و شالودهي
فناوري مدرن هستند و با وجود پيدايش فرضيه هاي تازهتر از اهميت آن كاسته نشده است
.
در كنار فعاليت
هاي علمي معمول، نيوتن از مسؤوليت
هاي سياسي نيز رويگردان نبود. او
در سال هاي1689، 1701 و 1702 م. به نمايندگي مجلس برگزيده شد. اگر چه تنها جمله
اي
كه در طول اين سه سال در صحن مجلس بر زبان آورد، تقاضاي بستن پنجرهها بود
!
از سال 1703 م. تا آخر عمر نيوتن رئيس انجمن سلطنتي بريتانيا و همچنين يكي
از اعضاي فرهنگستان علوم فرانسه بود
.
4-5
پيش زمينه
تاريخي قانون جهاني گرانش نيوتن
بعد از ارائه ي قوانين كپلر و
كشفيات پر اهميت گاليله، رياضيدانان و فيزيكدانان علاقه زيادي به موضوع هاي اختر
شناسي پيدا كردند. در اين زمينه نظريه هاي مختلفي داده شد. رابرت هوك و ادموند هالي
به نظر باقي بودند كه نيرويي كه سياره ها را بطرف خورشيد مي كشد، آنها را در مدار
خود نگاه مي دارد. از اين گذشته آنها گمان مي كردند كه اين نيرو بايد با دور شدن از
خورشيد و به نسبت مربع فاصله ضعيف شوند. كپلر نيز وجود اين نيرو را قبول داشت و
تصور مي كرد كه اين نيرو به نسبت فاصله ضعيف مي شود. بنابراين داستان افتادان سيب و
توجه نيوتن به گرانش نه تنها واقعي نيست، بلكه شناختن روند تكامل علم را مختل مي
كند. حتي 50 سال قبل ازنيوتن گاليله به شتاب گرانش توجه داشت و آن را بيان كرده
بود. اما امتياز نيوتن در اين بود كه اثر همه ي نيروها را تحت قانون كلي توضيح داد
و بصورت راضي بيان كرد. علاوه بر آن نيوتن با يك فرض اساسي كه قبل از وي به آن توجه
نشده بود توانست قانون جهاني گرانش را فرمول بندي كند. وي فرض كرد كه جسمي كروي كه
چكالي آن در هر نقطه به فاصله آن تا مركز كره بستگي دارد، يك ذره ي خارجي را طوري
جذب مي كند كه گويي همه جرم آن در مركز متمركز شده است. اين قضيه توجيه وي را از
قوانين حركت سيارات كامل كرد، زيرا انحراف جزئي خورشيد از كرويت واقعي در اينجا
قابل صرف نظر كردن است. پس از آنكه نيوتند قانون جهاني گرانش را مطرح كرد، رابرت
هوك ادعا كرد كه نيوتن كشف قانون گرانش وي را دزديده و به نام خود ارائه داده است
.
به همين دليل مشاجره شديدي بين نيوتن و هوك در گرفت كه موجب رنجش و حتي بيماري
نيوتن گرديد
.
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:34 AM
نظرات(0)
مفاهيم و قوانين مكانيك نيوتني
5-5 قانون اول نيوتن
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:34 AM
نظرات(0)
تلويزيون ، يخچال و ساير لوازم برقي منزلتان را تصور كنيد كه نيروي خود را از انرژي توليد شده از لرزش پنجره و ديواره هاي ساختمان مسكوني شما مي گيرد. فكر مي كنيد چنين چيزي تا چه حد عملي باشد؟ ماسايوكي ميازاكي كه يكي از محققان آزمايشگاه مركزي توكيوست ، براي رسيدن به چنين هدفي تلاشهاي فراواني كرده است. او بتازگي توانسته است يك ژنراتور در حال حاضر خيلي كوچك بسازد كه مي تواند حركات ساختمان ها را به الكتريسيته تبديل كند و نيروي راه انداختن يك سنسور حرارتي يا نوري را كه يك بار در هر ساعت كار مي كند؛ تامين نمايد. گرچه خروجي اين ژنراتور بسيار كوچك و فقط در حد 10ميكرووات است ؛ اما دانشمندان آينده اي خوب را براي آن پيش بيني مي كنند و اميدوارند كه در دهه هاي آينده ، اين ژنراتور بتواند بازدهي خوبي داشته باشد. درست همانند برخي از ساعتهاي مچي كه نيروي خود را از حركات اتفاقي دست يك شخص مي گيرند، اين وسايل نيز انرژي خود را از حركات اتفاقي ديگر چيزها كسب مي كنند يك باطري آبي در يك تلاش ديگر از اين دست لاري كاستيوك از دانشگاه آلبرتاي كانادا در حال كار روي يك نوع باتري است كه نيروي خود را از آب مي گيرد، يعني توليد الكتريسيته به طور مستقيم از آب ، اما در مقياس بسيار كوچك. در حال حاضر نيز واژه اي با نام هيدروالكتريسيته يا همان برق آبي وجود دارد و بيشتر افراد نيز با آن آشنا هستند. وي آب را تحت فشار قرار مي دهد و آنها را از كانال هاي ميكروسكوپي و بسيار بسيار ريز كه درون يك لوله شيشه اي قرار دارند، رد مي كند و به اين ترتيب مستقيما برق را از آب مي گيرد. با عبور آب از سطح كانال ها، يونهاي آب به سطوح جامد ماليده مي شوند و شارژ الكتريكي شده و به كمك الكترودهايي كه در انتهاي هر يك از كانال ها قرار مي گيرند، انرژي الكتريكي استخراج مي شود.
لرزش ديوارها هم برق توليد مي كند
به طوري كه بتوان سيستم هاي رايانه اي بدون باتري را به كمك آن راه اندازي كرد.
كار ميازاكي در واقع قسمتي از يك جنبش رو به رشد ميان دانشمندان است كه هدف آن يافتن ، خلق كردن و كسب منابع انرژي جايگزين ولو در مقادير كوچك ، يعني بسيار كمتر از يك وات است. اين دانشمندان اميدوارند كه بتوانند انرژي را از هر چيزي ، از لرزش ديوارها و پنجره ها گرفته تا حركات هوا و بدن انسان ها برداشت كنند.
در حالي كه منابع جايگزين انرژي به تنهايي نخواهند توانست الكتريسيته بيشتري را توليد كنند؛ اما مي توانند وسايل كوچكي از قبيل تراشه هاي رايانه اي ، شبكه هاي حسگر بي سيم و يا تلفنهاي همراه را به راه اندازند. ايده اين كار نيز بسيار ساده است.
در هيدروالكتريسيته ، آب از ارتفاعي به پايين مي ريزد و توربين ها را چرخانده و به اين ترتيب الكتريسيته توليد مي كند؛ اما روشي اين دانشمند باارزش كه ذكر شد، كاملا فرق دارد.
گرچه جريان توليد شده در اين روش نيز بسيار كم و در حد 4 ميكرووات است ؛ اما اگر ميليون ها كانال با خصوصيات ذكر شده به يكديگر ملحق شوند، مي توان خروجي را افزايش داد و به اين ترتيب نيروي كافي خلق يك باتري آبي را به دست آورد.
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:33 AM
نظرات(0)
ميدانيم كه هر ماده از تعداد بسيار اتم تشكيل شده است كه هر اتم
نيز از سه قسمت 1-نوترون 2- پروتن 3-الكترون تشكليل شده است تعداد الكترونها با
تعداد پروتنها در حالت عادي (خنثي) برابر است الكترون داراي بار منفي و پروتن داراي
بار مثبت ميباشند كه الكترونها به دور(( پروتن و نوترون )) (هسته اتم) با سرعت
بسيار زيادي ميچرخند در اثر اين چرخش نيروي گريز از مركزي بوجود مي آيد كه مقدار
اين نيرو با مقدار نيروي جاذبه بين الكترونها و هسته برابر است پس اين برابري نيرو
الكترونها را در حالت تعادل نگه ميدارد و نميگذارد كه از هسته دور شوند
.
يك سيم مسي هم داراي تعداد زيادي اتم و در نتيجه الكترون است هر گاه ما
بتوانيم توسط يك نيرويي الكترونهاي در حال چرخش به دور هسته را از مدار خود خارج
كنيم و در يك جهت معين به حركت در آوريم جريان الكتريكي برقرار ميشود
.
پس
اين نكته را دريافتيم كه جريان برق چيزي جز حركت الكترونها نيست البته اين حركت
بصورت انتقالي انجام ميشود يعني يك اتم تعدادي الكترون به اتم كناري خود ميدهد و
اتم كناري نيز به همين ترتيب تعدادي الكترون به اتم بعدي ميدهد و بدين صورت جريان
برقرار ميشود. پس هر گاه كه ميگوئيم جريان برق كم يا زياد است يعني تعداد
الكترونهايي كه در مسير سيم در حال حركت هستند كم يا زياد است
.
نيروهايي
كه باعث جدا شدن الكترون از هسته ميشوند
:
1-
نيروي
مغناطيسي خارجي
هرگاه يك سيم را در يك ميدان مغناطيسي حركت دهيم
نيروي اين ميدان باعث حركت الكترونهاي سيم ميشود
.
2-
ضربه
فرض كنيد يك اتوبوس كنار خيابان ايستاده و تمام مسافران آن
محكم روي صندليها نشستند بعد يك اتومبيل ديگر با سرعت زياد به جلوي اين اتوبوس
برخورد ميكند حال اتوبوس با سرعت به عقب پرتاب ميشود و مسافران كه در آنها اينرسي
سكون ذخيره شده تمايل دارند كه به همان حالت سكون باقي بمانند در نتيجه اتوبوس به
عقب رفته ولي مسافران در همان نقطه مكاني باقي ميمانند در نتيجه مسافران از
صندليهاي خود جدا شده و از شيشه اتوبوس به بيرون پرتاب ميشوند پس اين نيروي ضربه
بود كه مسافران را از اتوبوس جدا كرد به همين صورت نيز ضربه ميتواند الكترونها را
از مدار خود خارج كند. نمونه اين توليد برق در فندكها
.
3-
انرژي خورشيدي
انرژي خورشيدي نيز داراي نيرويي است
كه قادر است الكترونها را از مدار خود جدا كند
.
4-
حرارت و
...
ميدانيم كه حرارت باعث ميشود كه جنبش
ملكولي اجسام زياد شود در اثر اين جنبش تعداد زيادي ملكول به شدت با هم برخورد
ميكنند كه همان نيروي ضربه را بوجود مي آوردند و باعث جدا شدن الكترون از اتم
ميشوند
.
نكته : يك سيم مانند دالاني ميماند كه در يك دوره زماني مشخص
تعداد معيني از افراد ميتوانند از آن عبور كنند يعني براي اينكه در دوره زماني مشخص
مثلا در 1 دقيقه افراد بيشتري بتوانند از اين دالان عبور كنند بايد سرعت حركت آنها
بيشتر شود در نتيجه در اثر برخورد با هم و با ديواره دالان باعث ايجاد اصطكاك و
گرما ميشوند براي سيم نيز چنين اتفاقي مي افتد يعني اگر بخواهيم تعداد الكترونهاي
در حال حركت را افزايش دهيم (جريان را افزايش دهيم ) سرعت حركت الكترونها و نيز
تعداد الكترونهايي كه همراه با هم از مقطع سيم عبور ميكنند افزايش مي يابد در نتيجه
اصطكاك افزايش يافته و توليد گرما ميكند كه اگر جريان بيش از حد مجاز خود از سيم
عبور كند گرماي توليد شده باعث ذوب شدن سيم ميشود (سيم ميسوزد
).
برداشت كلي
از اين قسمت : حركت الكترونها در يك هادي (سيم) را جريان الكتريكي گويند
.
تا اينجا معني جريان را فهميديم اما در مورد ولتاژ چه بايد گفت ؟
آيا يك منبع كه ولتاژش بيشتر باشد برق بيشتري توليد ميكند يا منبعي كه
جريانش بيشتر باشد ؟
هر گاه يك اتم الكترنهايش را از دست دهد بار منفي آن
كم ميشود و اصطلاحاً ميگوئيم بار دار مثبت شده است ميدانيم كه بين بار مثبت و منفي
نيروي جاذبه وجود دارد و نيروي جاذبه يك عدد الكترون با نيروي جاذبه يك عدد پروتن
برابر است به همين جهت است كه در اتم هر پروتن براي خود يك الكترون اختيار ميكند تا
اينكه بار الكتريكي اتم خنثي شود در حالت عادي تمام اتمهاي يك سيم از نظر بار
الكتريكي خنثي هستند وقتي ما توسط نيروي خارجي الكترونهاي اتمهاي سيم را جدا ميكنيم
و آنها را به يك سمت هدايت ميكنيم آن طرف سيم كه الكترونها به آنجا هدايت شده اند
داراي زيادي الكترون است پس بارش منفي ميشود و طرف ديگر كه كمبود الكترون دارد بارش
مثبت ميشود در نتيجه بين دوسر سيم يك اختلاف بوجود مي آيد اين اختلاف بصورت انرژي
پتانسيل در دو سر سيم ذخيره ميشود تا زمانيكه راهي براي خنثي شدنش پيدا كند پس در
اين حالت هيچ گونه جرياني در سيم و جود ندارد و فقط يك انرژي پتانسيل دو سر سيم
ذخيره شده است كه به اين نيروي پتانسيل ولتاژ الكتريكي گوييم حال چنانچه نيروي
خارجي را قطع كنيم الكترونها به سرعت به جاي قبلي خود برميگردند و در يك لحظه چريان
برقرار ميشود پس متوجه شديم تا زمانيكه نيروي خارجي وجود دارد نميگذارد كه
الكترونها از مسير همان سيم به جاي خود برگردند پس بايد راه ديگري پيدا كنند براي
همين اگر توسط يك سيم ديگر كه ميدان خارجي آن را تحت تاثير خود قرار نداده باشد دو
سر سيم قبلي را به هم وصل كنيم الكترونها راهي براي حركت به سمت مكان كمبود الكترون
پيدا ميكنند در نتيجه جريان در سيم برقرار ميشود
.
پس نتيجه گرفتيم كه در
يك مدار الكتريكي كار اصلي را جريان انجام ميدهد و ولتاژ فقط يك نيروي ذخيره شده
است كه باعث به حركت در آوردن الكترونها ميشود
.
فرض كنيد دو ليوان داريم كه يكي پر و ديگري نصفه است ليوانها را
در كنار هم قرار ميدهيم ميدانيم كه بين اين دوليوان اختلاف مقدار آب وجود دارد
همانگونه كه بين دو سر سيم اختلاف مقدار الكترون وجود داشت اگر اين ليوانها چندين
ساعت هم در كنار هم قرار بگيرند هيچ اتفاقي نمي افتد اما چنانچه توسط يك لوله ته دو
ليوان را به هم وصل كنيم آب از طرف ليوان پر تر به سمت ليوان نصفه حركت ميكند تا
زمانيكه سطح آب درون دو ليوان به يك اندازه شود . پس در اينجا اختلاف آب است كه
باعث حركت ميشود و در آنجا اختلاف الكترون (اختلاف پتانسيل) كه اين اختلاف پتانسيل
خود داراي مقدار است كه به آن مقدار ولتاژ ميگوئيم
.
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:32 AM
نظرات(0)
انرژى پايان ناپذير
نگين كرويى
نيروگاه هاى توليد
الكتريسيته در اعماق آب درياها با استفاده از قدرت جزر و مد مى توانند كمكى براى
مسئله انرژى جامعه بشرى باشند. نخستين پروژه از اين نمونه با يك سيستم نوين، در حال
حاضر مشغول به كار است
.
پره هاى 11 مترى يك توربين زير آبى به آرامى و بدون
سر و صدا در حال گردشند. اين نخستين پروژه توليد الكتريسيته از نيروى جزر و مد در
عمق درياست كه به شيوه اى نوين به كار گرفته شده است. توربين هاى توليد انرژى، كه
در عمق 20 مترى در فاصله 2 كيلومترى ساحل «دوون» واقع در جنوب غربى انگليس كار مى
كنند حاصل 4 سال تلاش مهندسان و كارشناسان دانشگاه كاسل آلمان است. اين تنها نيروى
جزر و مد است كه پروانه هاى عظيم اين توربين هاى زيرآبى، با نام «جريان دريايى» را
به چرخش درمى آورد. اين توربين ها، برخلاف توربين هاى بادى كه وابسته به شرايط آب و
هوايى هستند مى توانند در اعماق دريا و به دور از تغيير و تحولات جوى به طور دائم
به كار خود ادامه داده و به توليد الكتريسيته بپردازند
.
در واقع، اينجا،
صحبت از يك منبع انرژى پايان ناپذير است. البته بايد خاطرنشان شد كه استفاده از اين
نيرو، ايده جديدى نيست. در قرن يازدهم ميلادى نيز آسيابان هاى سواحل ولز، سنگ هاى
آسياب خود را با كمك نيروى جزر و مد به كار مى انداختند و بر همين اساس هم يك
نيروگاه بهره بردارى از قدرت جزر و مد در «سانت متلو»ى فرانسه از 35 سال پيش تاكنون
به كار مشغول است. اما از اين روش، تنها در شمار اندكى از سواحل جهان مى توان
استفاده كرد. يعنى در سواحلى كه تفاوت ارتفاع سطح آب، در حين جزر و مد بيش از چندين
متر است
.
توربين موسوم به «جريان دريايى» نيز، از اين تفاوت ارتفاع استفاده
مى كند. اما كار اين توربين، بر اصل ديگرى استوار است. اين چرخ آسياب زير دريايى،
مانند نمونه هايى كه قبلاً از آنها ياد كرديم از نيروهاى عمودى بالا و پائين رفتن
سطح آب استفاده نمى كند بلكه از جريان هاى افقى اى بهره مى گيرد كه بر اثر جزر و مد
به وجود مى آيند. به همين دليل اين توربين جديد مى تواند در مكان هاى ديگر با ميزان
كمتر جزر و مد نيز به كار گرفته شود
.
از مزيت هاى ديگر اين توربين ها مى
توان به اين نكته اشاره كرد كه براى به حركت درآوردن اين توربين ها نيروى زيادى
لازم نبوده و اين توربين ها قادرند با سرعت هاى بسيار پائين نيز به حركت درآيند
.
ميزان كار مفيد به دست آمده از اين توربين ها 2 برابر ميزان كار مفيد توربين هاى
بادى بر روى زمين است چرا كه جرم حجمى آب 700 بار بيشتر از جرم حجمى هواست و به
همين علت نيروهاى انتقال يافته بزرگتر هستند. بايد يادآورى كنيم كه توربين «جريان
دريايى» هنوز به صورت آزمايشى و با ميزان توليد حداكثر 300 كيلووات كار مى كند اما
قرار است به زودى توربين ديگرى به كار گرفته شود كه حداقل 2 برابر توربين كنونى
است
.
متخصصان امر، تنها در اروپا 100 محل را شناسايى كرده اند كه مى توان
در آنها با كمك نيروى جريان هاى دريايى، اختلاف ارتفاع سطح آب در هنگام جزر و مد و
امواج، جمعاً 12 هزار مگاوات الكتريسيته توليد كرد: يعنى به ميزان 10 نيروگاه بزرگ
اتمى. انرژى توليد شده 15 تا 20 درصد انرژى مورد نياز كشورهاى اروپايى است
.
در سواحل نروژ توربين هاى مشابهى به كار گرفته شده اند. اين توربين ها قرار
است به صورت آزمايشى، ابتدا تامين كننده برق ،50 سپس 1000 و سرانجام 20 هزار خانه
مسكونى باشند. در سواحل جزيره «شتلند» توربين ديگرى به توليد الكتريسيته مشغول است
.
در مقابل سواحل كاليفرنيا، فلوريدا و كرانه شرقى كانادا پروژه اى مشابه به كار
گرفته شده است. كارشناسان معتقدند طى 30 سال آينده مى توان از اين توربين ها براى
توليد 40 درصد از انرژى مورد نياز خانه هاى مسكونى بهره جست
.
در سواحل
اسكاتلند براى توليد الكتريسيته تنها از نيروى امواج استفاده مى شود. باله ها جريان
امواج را به درون تونلى منتقل كرده و به اين ترتيب توده هوا را به جلو مى رانند و
با كمك اين توده هوا توربينى به گردش در مى آيد. اما ساده ترين سيستم بهره بردارى
از انرژى جزر و مد سيستمى است كه دانماركى ها به كار مى گيرند. در اين سيستم، امواج
مستقيماً توسط يك سطح شيب دار به سوى پره هاى توربين رانده مى شوند و آن را به حركت
درمى آورند. طبق محاسبات شوراى مشورتى انرژى جهانى، حركت هاى دريايى از اين پتانسيل
برخوردارند كه تمامى نياز جهان به انرژى را تامين سازند. البته سواحل كشور آلمان به
خاطر رفت و آمد زياد كشتى ها و سرعت اندك جريان هاى آبى براى اين منظور مناسب
نيستند
.
در حال حاضر تقريباً 86 درصد از انرژى مورد نياز جهانيان توسط زغال
سنگ، گاز طبيعى و نفت خام تامين مى گردد. اين سوخت هاى فسيلى نه تنها اثر گلخانه اى
را در اتمسفر زمين تشديد مى كنند كه به نوبه خود تغييرات آب و هوايى را به دنبال
دارد، بلكه منابع پايان ناپذيرى نبوده و سرانجام، روزى به پايان خواهند رسيد. طبق
ارزيابى كارشناسان امر منابع نفت خام زمين كه به تنهايى 40 درصد از انرژى جهان را
تامين مى كنند طى 50 تا 70 سال آينده به پايان خواهند رسيد
.
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:31 AM
نظرات(0)
آشنايي با الكترونيك - مقدمات
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:31 AM
نظرات(0)
آشنايي با الكترونيك - تقسيم جريان
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:30 AM
نظرات(0)
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:29 AM
نظرات(0)
منبع تغذيه اي كه جريانش بيشتر باشد
ميتواند كار بيشتري انجام دهد يا منبع تغذيه اي كه ولتاژش بيشتر باشد ؟
گفتيم كه ولتاژ باعث حركت الكترونها ميشود كه حركت الكترونها همان
جريان ميباشد
.
در منابع تغذيه يك مقاومت داخلي وجود دارد كه باعث ميشود در
هنگام تغذيه نمودن يك مصرف كننده ولتاژ منبع تغذيه كاهش يابد پس قدرت يك منبع تغذيه
به دو عامل بستگي دارد يكي ولتاژش و ديگري مقاومت داخلي اش
.
حالا ميخواهيم ببينيم كه چگونه براي يك منبع تغذيه جريان تعيين
ميكنند ؟
وقتي ميگويند مثلاً : يك باطري يا يك آدابتور 12 ولت و 2
آمپر است يعني اينكه اگر جريان 2 آمپر از اين منبع تغذيه دريافت كنيم كاهش ولتاژش
در حدود 5 - 10 درصد است كه اين مقدار كاهش ولتاژ تاثير چنداني بر روي مدارات ندارد
حالا اگر بيشتر از اين مقدار جريان از منبع تغذيه بگيريم (مصرف كننده هاي بيشتري به
آن وصل كنيم ) اين كار دو پي آمد دارد يكي اينكه ولتاژ مورد نياز را به مانمي دهد
(
ولتاژش كاهش ميابد) و دوم اينكه به خود منبع تغذيه آسيب وارد ميشود
.
معمولاً ولتاژ منابع تغذيه را كمي بيشتر انتخاب ميكنند كه در حالت كار
معمولي كه جريان متوسطي از آن گرفته ميشود ولتاژش به ولتاژ اصلي برسد مثلاً يك منبع
تغذيه را كه ما به عنوان منبع 12 ولتي خريداري ميكنيم در حالتي كه هيچ مصرف كننده
اي به آن وصل نيست اگر با ولتمتر ولتاژش را اندازه گيري كنيم حدوداً 14 ولت را نشان
ميدهد
.
چرا در حالتي كه منبع به هيچ مصرف كننده اي وصل نيست مقاومت داخلي
ولتاژ را افت نميدهد ؟
چون كه مقدار ولتاژي را كه مقاومت داخلي افت ميدهد
به مقدار جريان عبوري از منبع تغذيه بستگي دارد كه در اين حالت چون جريان صفر است
افت ولتاژي هم وجود ندارد
.
نتيجه گيري كلي
:
هر منبع تغذيه دو كميت دارد ، يكي ولتاژ و ديگري قابليت جريان دهي
(
حداكثر جريان مجاز) كه بستگي به مقاومت داخلي اش دارد پس قدرت كلي منبع تغذيه به
اين دو كميت وابسته است لذا براي تعيين قدرت يك منبع كميت سومي نيز بوجود مي آيد كه
توان نام دارد و واحد آن وات
(W)
است كه از حاصلضرب جريان و ولتاژ بدست مي آيد يعني
توان يك منبع 12 ولتي 2 آمپر 24=12*2 وات است كه نشان دهنده قدرت آن ميباشد
.
هر چه توان يك منبع بيشتر باشد حجم و وزن آن نيز بيشتر ميشود . فرق باطري
ماشين با 8 عدد باطري 1.5 ولتي سري(باطري قلمي) در اين است كه اگر با 8 عدد باطري
1.5
ولتي بتوانيم حداكثر 2 لامپ 12 ولتي را روشن كنيم با باطري ماشين دست كم 50 عدد
از همان لامپ را ميتوان هم زمان روشن كرد زيرا مقاومت داخلي باطري ماشين خيلي كم
است و وقتي جريان زيادي از آن دريافت ميكنيم كاهش ولتاژش كم است ولي در باطري قلمي
وقتي بيشتر از 2 يا 3 لامپ به آن وصل ميكنيم ولتاژش كاهش يافته و نور لامپها كم
ميشود
.
براي محاسبه مقدار افت ولتاژ از همان رابطه اهم استفاده ميكنيم
V=R*I
طبق اين رابطه مقدار افت ولتاژ
دو سر مقاومت با تغيير جريان تغيير ميكند
.
براي هر عنصري كه در يك مدار
الكتريكي وجود دارد ميتوان توان را محاسبه كرد بطور كلي دو نوع توان در يك مدار
وجود دارد 1- توان توليدي كه توسط منبع تغذيه توليد ميشود 2- توان مصرفي كه توسط
مصرف كننده ها مصرف ميشود ، در يك مدار هميشه توان توليدي با توان مصرفي برابر است
((
در صورت صرفنظر كردن از تلفات سيمهاي رابط
))
W=R*I^2
بطور كلي سه فرمول براي توان ميتوان نوشت
:
W=V^2/R
W= V*I
W=R*I^2
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:28 AM
نظرات(0)
قوس الكتريكي چيست؟
-
یک شنبه 8 آذر 1388
5:27 AM
نظرات(0)
موضوعات اصلي



