خوش آمدید

 

 ایسنا، مانیتورهای بررسی تغییرات آب و هوایی یا وضعیت ترافیک جاده از جمله تجهیزات جدید درون خودروها محسوب می شوند، اما محققان به دنبال ابداع دستگاه های جدید برای افزایش سطح هوشیاری و تشخیص زود هنگام خستگی راننده هستند.

بر اساس اعلام انجمن سلطنتی پیشگیری از حوادث رانندگی انگلیس، رانندگی با حالت خواب آلودگی و خستگی عامل وقوع 20 درصد تصادفات جاده‌یی محسوب می شود.

در نسل آینده خودروهای مرسدس بنز و ولوو با کمک دوربین، حرکت خودرو در بین خطوط جاده مورد بررسی قرار می گیرد.

چندین نوبت خروج خودرو از بین خطوط به منزله کاهش سطح هوشیاری راننده تلقی شده و بر روی سیستم هشدار خودرو پیامی مبنی بر توقف، استراحت و صرف قهوه نمایان می شود اما محققان شرکت Plessey شیوه خلاقانه تری برای نظارت بر سطح هوشیاری راننده ابداع کرده اند که در این روش از فناوری نیمه رسانا EPIC برای اندازه گیری الکتروکاردیوگرام (ECG) ‌استفاده می شود.

برخلاف روش اندازه گیری ECG‌ از طریق حسگرهایی که با ژل به سینه فرد متصل می شوند، شش حسگر داخلی درون پشتی صندلی راننده، کار نظارت بر ضربان قلب (HRV) و ثبات در تعداد ضربان را برعهده دارند.

به نظر می رسد کم هزینه بودن این فناوری با استقال چشمگیر خودروسازان مواجه شود؛ به خصوص شرکت خودروسازی ولوو که به دنبال دست یابی به هدف «بدون جراحت - بدون مرگ و میر» تا سال 2020 میلادی است.

سیستم اعلام هشدار زمان استراحت راننده

حسگر های داخلی خودرو برای نظارت بر ضربان قلب راننده

 

 

جداسازی یا ایجاد پارگی در یک جسم نیازمند وارد کردن نیرویی است که این نیرو می‌تواند منجر به ایجاد تنش عمودی یا برشی شود.

تنش‌های برشی به دسته‌ای از فشارها اطلاق می‌شود که جسم را از عرض می‌برد و باعث گسستگی در جسم می‌شود در حالی که دسته دیگری از تنش‌ها عمودی نامیده می‌شوند که شامل تنش‌های عمودی فشاری یا کششی می‌شوند.

هنگامی که با چاقو قالب کره‌ای را می‌بریم در واقع در حال اعمال تنش برشی هستیم در حالی که اگر به دو سر یک قطعه فلزی سیمی ببندیم و آن را بکشیم یا برعکس در دو سمت آن را بفشاریم در واقع تنش عمودی وارد کرده‌ایم.

به طور کلی برای ساخت زره‌ها و محافظ‌ها در تمامی صنایع اعم از نظامی یا عادی نیازمند طراحی و بکارگیری مواد ویژه‌ای هستند که ترکیبات آنها غالبا بسیار محرمانه و مخفی است.

چندی پیش دانشمندان موفق به طراحی ترکیبی از مواد با جنس کامپوزیت‌های ذره‌ای شدند که از مجموعه‌ای از مواد مرکب ساخته شده بود که می‌توانست در برابر برش و ضربه از خود مقاومت نشان دهد که نسل جدیدی از زره‌ها و محافظ‌ها را در جهان معرفی کرد.

اخیرا در ایران نیز محققان و دانشمندان موفق به شناسای ساختار این زره و محافظ که از مواد کولار طراحی شده پی‌برده‌اند.

البته پیش از این زره‌های بسیار زیادی از جنس مواد پلیمری و کامپوزیتی ساخته شده بود که هم سبک بود و هم در برابر گلوله از خود مقاومت خوبی نشان می‌داد.
 

                     

ساختار مواد اس.تی.اف

اما موادی که به تازگی در جهان مطرح شده‌اند اس.تی.اف نامیده می‌شوند که از ویژگی‌های منحصر به فرد آن می‌توان به تاثیرگذاری نیروی برشی در عملکرد این مواد اشاره کرد.

از پارامترهای مهمی که نیروی برشی تابعی از آن است می‌توان به سرعت اشاره کرد یعنی سرعت در کاهش یا افزایش مقاومت این ماده نسبت به ضربه و برش تاثیر مستقیم دارد.

با توجه به مطلبی که در بالا عنوان شد در واقع می‌توان گفت هرچه سرعت ضربه وارد شده به زره بالاتر باشد میزان مقاومت زره نیز افزایش خواهد یافت و هرچه سرعت نیروی وارد شده در زره طراحی شده کمتر باشد در واقع نفوذ به زره بسیار راحت‌تر خواهد بود.

در این بخش ذکر این نکته مهم است که منظور از سرعت بالا یعنی سرعت بالای یک متر برثانیه و این درحالی است که اگر سرعت کم باشد یعنی با سرعتی معادل ۱۰ سانتی متر بر ثانیه می‌توان به راحتی در زره نفوذ کرد.

طبیعی است ورود اجسامی که از سرعت زیر نیم متر بر ثانیه برخوردار هستند نمی‌تواند آسیب جدی به بدن وارد سازد در حالی که در سرعت‌های بالای یک متر بر ثانیه برخورد گلوله با این زره با برخورد به بک دبواره بتنی تفاوتی نخواهد داشت.
                                                                

           ضربه زدن توام با سرعت بر بدنه ماده اس.تی.اف

در واقع این ماده منحصر به فرد رفتاری ژله‌ای با خواص متفاوت از خود به نمایش می‌گذارد که کاملا به سرعت برخورد وابسته است و با افزایش سرعت و یا به عبارتی دیگر کاهش زمان برخورد، مقاومت زره نیز افزایش خواهد یافت.

در ساخت این ماده برای استفاده در صنایع نظامی و به خصوص در محافظ‌ها و زره‌های نظامی از دو بخش مایع و جامد به کار می‌رود که بخش مایع آن از پلی اتیلن گلیکول و بخش جامد آن از نانو ذرات سیلیکا ساخته می‌شود.

این نوع مواد که در دسته‌بندی‌های مواد مهندسی از آن‌ها با عنوان دیلاتانت نام برده می‌شود به عنوان سیالاتی شناخته می‌شوند که از قوانین نیوتنی در سیالات پیروی نمی‌کنند و در اصطلاح به این مواد سیالات غیرنیوتنی اطلاق می‌شود.

خاطرنشان می‌شود این مواد برای اولین بار در آزمایشگاه ای.آر.ال ساخته شد که مجموعه آزمایشگاه‌های مرکزی برای انجام فعالیت‌های پژوهشی نظامی در جهان به حساب می‌آید.

 

 مهر، کهکشانهای مارپیچی معمولی مانند راه شیری از سه مولفه مرئی اصلی ساخته شده اند: حلقه، که بازوهای مارپیچی و اغلب گاز و غبار بر روی آن متمرکزاند؛ هاله، قلمرویی در اطراف حلقه که محل شکل گیری گاز، غبار یا ستاره های کوچک است و یک برآمدگی مرکزی در قلب حلقه که توسط غلظتی از ستاره های باستان در مرکز کهکشان شکل می گیرد.

با این حال کهکشان IC 2233از شکل های معمولی و رایج کهکشانهای مارپیچی بسیار متفاوت است. این کهکشان نمونه اولیه ای از یک کهکشان فوق نازک است که قطر آن دستکم 10 برابر بیشتر از ضخامت آن است.

این کهکشان حاوی حلقه ساده ای از ستاره هاست که در لبه آن دیده می شوند. این وضعیت آنها را به موضوع جذابی برای مطالعه تبدیل می کند و چشم انداز متفاوتی از کهکشانهای مارپیچی فراهم می آورد.

یک ویژگی مهم این نوع کهکشانها این است که آنها درخشانی کمتری دارند و تقریبا همه آنها هیچ برآمدگی ندارند.

رنگ آبی که می توان از بین این حلقه دید نشاندهنده ماهیت مارپیچی این کهکشان و حاکی از وجود ستاره های جوان، داغ و درخشانی است که از ابر گازهای بین ستاره ای متولد می شوند.

علاوه بر این، برخلاف کهکشانهای مارپیچی معمولی، کهکشان IC 2233هیچ خط غباری مشخصی از خود نشان نمی دهد. فقط تعداد اندکی از مناطق تکه ای را می توان در مناطق درونی چه در بالا و چه در پایین کهکشان مشاهده کرد. 

این کهکشان در صورت فلکی سیاه گوش در فاصله 40 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد .

 

آیا تا به حال برایتان پیش آمده که بخواهید یک چادر مسافرتی قوس‌دار را جمع کرده و در کیفش جا دهید؟ چاره کار همین جاست؛ نظریه‌ای ریاضی برای توصیف شکل‌هایی که انواع حلقه‌های انعطاف‌پذیر تشکیل‎دهنده این چادرها به خود می‌گیرند. آلین جوناس، دانشمند علم مواد در دانشگاه کاتولیک فرانسوی زبان لوون در بلژیک که سرپرستی این تحقیق را به عهده داشته است، می‌گوید: «ما بهترین راه را برای خم کردن این حلقه‌ها پیدا کرده‌ایم».
به گزارش نیچر، حلقه‌های خم شده در بسیاری از استفاده‌های روزمره خود را نشان می دهند. جوناس و همکارانش مثال‌هایی دیگری را از این کاربردها به غیر از استفاده در چادرها می‌آورند که شامل سبدهای جمع شو لباس، دروازه‌های خود باز شونده فوتبال و مجسمه‌های ساخته شده از چوب و یا کاغذ است. خم شدن حلقه‌‌ها هم بیش از حدی است که بتوانند به حالت یک حلقه معمولی مسطح قرار بگیرند، بنابراین یا آنها به شکل زین سه بعدی خم می‌شوند و یا با پیچیدن به شکل چیزی که شبیه توده‌ای از حلقه‌های مسلسل است، در حجم صرفه جویی می‌کنند.
 

گرد و گرداگرد
این پژوهشگران در تحقیق خود نشان داده‌اند که این شکل‌ها را می‌توان با استفاده از نظریه‌ای که به مفهوم ریاضی کلیدی واحدی به نام "بیش خمش" استناد می کند، با دقت بالایی پیش‌بینی کرد.بیش خمش مقداری است که به وسیله آن یک حلقه بیشتر از یک دایره کامل تانشده با همان طول، خم می‌شود.
از این نتایج می‌توان برای پیدا کردن ساده‌ترین مسیر‌های تا پشدن برای فرو کاهیدن یک حلقه بیش خمیده شده به یک سیم پیچ کوچک استفاده کرد (مشکل همیشگی جمع کردن یک چادر مسافرتی). جوناس می‌گوید: «پیدا کردن این مسیر به طور تجربی چیز کمی نیست. شما به طور طبیعی و با تغییر شکل دادن حلقه به دو دایره کوچک‌تر شروع می‌کنید، چون این آسان‌ترین راه ممکن است. اما سپس مجبور می‌شوید که این فرایند را ادامه دهید و حلقه را به شکل‌هایی درآورید که نیاز به انرژی بیشتری دارند».
«در عوض، اگر شما راهی را که ما پیشنهاد می‌کنیم طی کنید، مجبور به استفاده انرژی بیشتری در شروع خواهید بود، اما پس از آن باید از موانع کم انرژی‌تری عبور کنید تا به دره انرژی حلقه‌ای که به صورت سه‌تایی بر روی هم قرار گرفته است، برسید». که بدین معنی است که شما با دنبال نکردن مسیری که در ابتدا کم‌ترین انرژی را مصرف می‌کند، در ادامه به دام مصرف انرژی بیشتر نیفتاده‌اید. محققین روشی را با جزئیاتش برای بهترین راه رسیدن به سه حلقه روی هم قرار گرفته، فراهم کردند که در انیمیشن بالا می‌بینید.
آنها همچنین نشان دادند که چنین حلقه‌ای می‌تواند حتی به صورت فشرده‌تر و تا شده‌تری ساخته شود، مثلا در 5 حلقه به جای 3 حلقه. جوناس می‌گوید: «این کار سخت‌تر است، به دلیل اینکه موانع انرژی بزرگ‌تر هستند». و می‌افزاید که برای یک چادر، بهترین راه این خواهد بود که سه نفر حضور داشته باشند. او هیچ دلیلی نمی‌بیند که چرا مسیر تاشوی پیش‌بینی شده گروهش نباید برای چادر‌های واقعی، اجرایی شود، البته به شرطی که ماده میله اصلی، به اندازه کافی قوی و انعطاف‌پذیر باشد.
 

از چادر زدن تا کروموزوم‌ها
جوناس فکر می‌کند که شاید در مقیاس مولکولی نیز، این نتایج برای فهم شکل‌ برخی حلقه‌های نسبتا سخت مولکولی همچون پلامید‌ها (حلقه‌هایی از دی‌ان‌ای که درون جاندارانی همانند باکتری‌ها یافت می‌شوند) و دیگر پلیمرهای حلقه‌ای شکل به کار آید.
باسیله آدولی، ریاضیدانی در مرکز جین لراند دآلمبرت در دانشگاه پیر و مادام کوری پاریس مشغول به کار است، اشاره می‌کند که یافته‌های نسبتا مشابه و مرتبط دیگری توسط خیلی افراد دیگر گزارش شده است. وی می‌گوید: «در حال حاضر علاقه زیادی به این نوع مسائل مکانیکی بنیادین وجود دارد». برای مثال او می‌گوید که مسئله مشابهی مربوط به حاشیه‌های خم شده در لبه‌های برخی برگ گیاهان مطرح شده است.
جوناس می‌گوید که با مقایسه کارش با کارهای قبل از این، یافته او که عامل تنهای بیش خمش، مسئله مکانیکی را توصیف خواهد کرد، «خاصیتی را دارد که به ما اجازه می‌دهد تا قوانین عمومی را پیدا کنیم و ابزارهای طراحی با قابلیت کاربرد آسان را تهیه کنیم».