تبلیغات
علم و دانش - مطالب مکانیک(فیزیک)
آموختن علم و دانش بیشتر

تست کنکور برای مبحث دینامیک با جواب

تاریخ:یکشنبه 27 مرداد 1392-16:10

۱-جسمی با سرعت اولیه v.= 8 m/s از پایین یک سطح شیبدار به زاویه ۴۵ درجه و بطرف بالای سطح می لغزد و بعد از رسیدن به سرعت صفر به طرف پایین سطح بر می گردد. اگر سرعت آن در هنگام رسیدن به مبدا پرتاب  4 m/s باشد. ضریب اصطکاک لغزشی کدام است؟   (۷۹ ر) 

 √ ۱)۰/۶                    ۲)۰/۳Γ۲ 

    ۳)۰/۳                   ۴)۳Γ۲/۵

۲-برآیند نیروهای وارد بر یک جسم متحرک ، در یک مدت معین صفر است . الزاما در آن مدت :   ( ۸۰  ر )

  ۱)اندازه حرکت آن صفر است

  ۲)انرژی پتانسیل آن صفر است

  ۳)انرژی مکانیکی آن ثابت می ماند

√ ۴) اندازه حرکت آن ثابت می ماند

۳-اگر  f1+f2+f3=0 و بزرگی هر سه بردار برابر ۱۰نیوتن باشد. در اینصورت اf1+f2-f3 ا چند نیوتن است؟ (۸۱ ت )

  ۱)صفر         ۲)۱۰          √ ۳)۲۰            ۳)۳۰

۴-اتومبیلی به جرم ۴ تن با سرعت ۲۰m/s روی سطح افقی در مسیر مستقیم در حرکت است . این اتومبیل در اثر ترمز با ستاب ثابت در مدت ۴s متوقف می شود . نیروی ترمز کننده چند نیوتن است؟  (۸۱  ت )

  √ ۱)۲۰۰۰۰            ۲)۱۰۰۰۰          ۳)۸۰۰۰          ۴)۴۰۰۰

۵-جسمی به جرم ۶ کیلوگرم روی یک سطح افقی قرار دارد. اگر به جسم نیروی افقی ۲۴  نیوتن وارد کنیم ، شتاب حرکت  m/s2   ۳  می شود .

ضریب اصطکاک لغزشی بین سطح و جسم کدام است؟ (۸۱ ر )

 √ ۱)۰/۱             ۲)۰/۲            ۳)۰/۲۵           ۴)۰/۵

۶- فرض کنید برجسمی به جرم ۵/۰ kg دو نیروی f1=3i-4j و f2=-2f1 اثر

می کنند. بزرگی شتاب حرکت آن در SIچقدر است ؟ (۸۲  ر )

   ۱)۱              ۲)۵             √ ۳)۱۰             )۱۵ 

۷-گلوله ای به نخی به طول L  بسته شده و با سرعت اولیه ای که به آن داده شده آزادانه در یک صفحه قائم روی دایره ای به شعاع L  در زمانهای مساوی دور می زند . نیروی مرکز گرای این گلوله :  ( ۸۲  ر )

     ۱)در کل مسیر مقدار ثابتی است.

  √ ۲)در پایین ترین نقطه مسیر بیشینه است.

     ۳)در بالاترین نقطه مسیر بیشینه است.

     ۴)در هر نقطه برابر با کشش نخ در آن نقطه است

۸-جسمی به جرم 2 kg  روی سطح شیبداری که با افق زاویه ۳۰ درجه می سازد آزادانه با سرعت ثابت رو به پایین می لغزد . نیرویی که از طرف سطح بر جسم وارد می شود چند نیوتن است ؟ (۸۳  ت )

    ۱)۱۰                    √  ۲)۱۰Γ۳

    ۳)۲۰                        ۴)۲۰Γ۳

۹-جرم گلوله A دو برابر جرم گلوله B است . و هر دو روی یک مسیر دایره ای با سرعت ثابت می چرخند. شتاب مرکز گرای گلوله A چند برابر شتاب مرکزگرای گلوله B است؟

 (۸۳  ر )

 √ ۱)۱               ۲)۲             ۳)۳               ۴)۴

۱۰-سه نیروی ۸ و ۶ و ۱۲ نیوتن با هم به جسمی به جرم  4kg  اعمال شده و جسم ساکن است. هر گاه نیروی  6N حذف شود جسم با چه شتابی در SI حرکت می کند ؟ (۸۴  ر  )

  ۱)۱             √ ۲)۱/۵              ۳)۲/۵            ۴)۵

۱۱-جسمی به جرم ۸ kg  روی سطح افقی با اعمال نیروی افقی ۶۰ N با سرعت ثابت حرکت می کند. نیرویی که سطح بر جسم وارد می کند چند نیوتن است؟  ( ۸۴  ر )

   ۱)۶۰                ۲)۸۰              √ ۳)۱۰۰                ۴)۱۴۰

۱۲- فنری با ثابت ۵۰ نیوتن بر متر را به وزنه ای به جرم ۵ کیلوگرم بسته ایم و آن را با سرعت ثابت روی یک سطح افقی می کشیم . اگر فنر در حالت افقی بوده و ۱۰ سانتیمتر افزایش طول پیدا کرده باشد . ضریب اصطکاک جنبشی بین جسم و سطح چقدر است ؟ ( ۸۵ ت )

 √ ۱) ۱/.          ۲)۲/.             ۳)۳/.              ۴)۴/.   

۱۳- فنری روی سطح افقی با نیروی کشسانی ۲۰ نیوتن کشیده شده و به حالت تعادل قرار دارد . اگر انرژی کشسانی ذخیره شده در فنر در این حالت ۲ ژول باشد . ضریب ثابت فنر چند N/m است ؟ ( ۸۵ ت )

   ۱) ۵۰            ۲) ۱۰۰          ۳) ۲۰۰              ۴) ۴۰۰

۱۴- به جسمی به جرم ۵/. کیلوگرم نیروی  F=i-j/2 وارد می شود. اگر سرعت جسم در مبدا زمان v=2i+j در SI باشد . سرعت در لحظه t=2 ثانیه چند متر بر ثانیه است ؟ ( ۸۵ ر )

   ۱) ۶                         ۲)Γ۱۷  (رادیکال هفده)            

   ۳)۸                         √ ۴)Γ۳۷



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر دهید.() 

ایربگ یا كیسه ی هوا

تاریخ:سه شنبه 22 مرداد 1392-15:14

 ایربگ یا كیسه ی هوا :

 

 همانطور که می دانیم هر جسم در حال حرکت دارای اینرسی است (حاصلضرب جرم جسم در سرعت آن )و نیز می دانیم که اگر نیرویی به جسم وارد نشود جسم در همان جهت قبلی با همان سرعت به حرکت خود ادامه می دهد.خودرو شامل چندین جسم است،خود وسیله نقلیه، و اجسام متحرک درون آن(یا همان سرنشینان) اگر جلوی حرکت این اجسام را نگیریم با همان سرعتی قبلی (سرعت خودرو) به حرکت خود ادامه می دهند حتی اگر خودرو به دلیل تصادف متوقف شده باشد، متوقف کردن جسم و یا همان صفر شدن نیروی اینرسی زاویه ای نیازمند نیرویی است که در یک بازه زمانی بر جسم اعمال شود. اما کاری که سیستم های مکمل مانند ایربگها انجام می دهند این است که با کمترین صدمه سرعت جسم راکم کرده و به صفر می رسانند( البته در مدت زمانی بسیار کوتاه  کمترازیک چشم برهم زدن).

 در ایربگ ۳ قسمت اصلی وجود دارد :

1- کیسه نازکی از  پارچه نایلونی که در فرمان و داشبورد و در بعضی از خودروها در درها و صندلیها، تا شده و جاسازی می شود.

 

 

  ۲- سنسور تصادف که عامل فعال شدن کیسه هوا می شود.

 فعال شدن کیسه هوا وقتی اتفاق می افتد که نیروی تصادف، حداقل، معادل نیرویی باشد که در اثر برخورد با یک دیوار آجری با سرعت 16 تا 24 کیلومتر بر ساعت (10تا 15 مایل بر ساعت) ایجاد می شود.

 

 این سنسور اطلاعات موردنیاز را از یک شتاب سنج که در یک تراشه جاسازی شده دریافت می کند.

  ۳- inflation system یا همان سیستم فعال کردن ایربگ و بادشدن آن nan3 را با kno3  ترکیب کرده و گاز نیتروژن تولید می کند.همین نیتروژن گرم است که باعث باد شدن ایربگ می شود.

در چند لحظه بعد، گاز از سوراخ های بسیار ریز ایربگ خارج شده و کیسه هوا خالی می شود.این فرُآیند فقط در یک، بیست و پنج صدم ثانیه طول می کشدو زمان باقی مانده نیز برای جلوگیری از صدمات جدی سرنشینان خودرو کافی است، همچنین در این بین ماده پودری از ایربگ خارج می شود که معمولا" پودر تالک یا نشاسته ذرت است که بوسیله سازنده کیسه هوا بکار می رود تا کیسه قابلیت تا شوندگی و نرم بودن خود را در مدتی که بصورت غیر فعال در فرمان یا داشبورد و یا درها ویا در محل های دیگر قرار دارد، حفظ کند.

 یک نکته درمورد ایربگ جانبی:

اکثر قدم های برداشته شده در زمینه ایمنی خودرو مربوط به تصادفات و برخوردهای عقب و جلو بوده است.

  

در حالیکه 40% از آسیب های جدی و شدید، ناشی از تصادفات و برخوردهای کنار و جانب خودرو بوده است و 30% از کل تصادفات نیز از همین قسمت، یعنی از جانب بوده است. بسیاری از سازندگان خودرو با توجه به این آمار اقدام به تقویت درها و فریم آنها و همچنین بخش های کف و سقف خودرو نموده اند، اما وجود ایربگ جانبی حفاظت و ایمنی به مراتب بالاتری به سرنشینان عرضه می کند.

 با توجه به گفته مهندسان، طراحی ایربگ جانبی به مراتب از طراحی ایربگ های جلو مشکل تر است، دلیل این مساله نیز روشن است.

زیرا در تصادفات رو در رو  مقدار زیادی از انرژی توسط سپر،کاپوت، وموتور جذب می شود- (حدود 30تا 40میلی ثانیه قبل از انتقال به سرنشینان)- اما در تصادف های جانبی تنها یک در با ضخامت ناچیز بین خودروی مقابل و سرنشینان خودروی دیگر وجود دارد و این بدین معناست که ایربگ های جانبی نصب شده تنها در مدت زمان بسیار کمتری حدود 5 تا 6 میلی ثانیه جهت گسترش و فعال شدن فرصت دارند.

 ارتباط بین ایمنی کیسه هوا( air bag ) و فاصله راننده تا فرمان :

 داده های آماری نشان می دهدکه استفاده از کیسه هوا خطر مرگ را در تصادفات رانندگی به میزان 11% کاهش می دهد، هرچند گزارش هایی نیز مبنی بر آسیبهای ناشی از کیسه هوا (اعم از صدمات جدی و کشنده تا آسیبهای سطحی) عنوان شده است.

فاصله راننده تا کیسه هوا فاکتور بسیار مهمی در ایمنی آن خواهد بود بطوری که همواره به رانندگان خودروها توصیه می شود که فاصله ای استاندارد و مطمئن را تا فرمان داشته باشندو در غیر این صورت حتما، کلید قطع دستی کیسه هوا را در خودرو خود قرار دهند، هر چند اکثر رانندگان درک درستی از فاصله خود تا فرمان نداشته و به همین دلیل اشتباهاتی را در این زمینه مرتکب می شوند.  

در این زمینه تحقیقی از طرف مرکز بررسی و تحلیل خطر– هاروارد– در بوستن انجام گرفته که در این تحقیق ، هدف بررسی میزان اشتباه راننده در تخمین فاصله خود تا فرمان بود، هزار راننده درپمپ بنزینی در بوستن مورد ارزیابی قرار گرفتند.

فاصله مورد تحقیق از مرکز فرمان تا برآمدگی بینی راننده در نظر گرفته شده بود. اندازه این فاصله هم از دید راننده و هم مقدار واقعی آن ثبت گردید و در آخر با در نظر گرفتن مواردی که راننده این فاصله را 30.5 سانتی متر ( 12 اینچ) تخمین زده و یا واقعا 12 اینچ (فاصله استاندارد) بوده نتایج زیر بدست آمد: از بین رانندگان 234 نفر (اکثرا"بانوان)گمان می کردند که در فاصله 12اینچ قرار دارند.

22 نفر(19 زن و 3 مرد) واقعا"در این فاصله قرار داشتنددر حالی که تنها 8 نفراز آنها این فاصله را به درستی تخمین زده بودند. پس راننده ای که فکر می کند در فاصله نزدیک تری از حد استاندارد به فرمان قرار دارد(در حالی که فاصله اش استاندارد بوده) و به همین دلیل کیسه هوا را غیر فعال می کند و یا بلعکس، درهر دو حالت متضرر خواهد شد! 

امروزه انواع سیستم های ایمنی از جمله ایربگ به سرعت در حال پیشرفت هستند"مهندسان طراح با اندیشه های نو در جهت تکمیل سیستم های پیشین و بالا بردن  هر چه بیشتر ایمنی آنها هستند.



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

اسب بخار

تاریخ:سه شنبه 22 مرداد 1392-15:08

اسب بخار چیست؟

 عبارت اسب بخار توسط جیمز وات(١۸١٩- ١۷٣۶) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است.همچنین ما هر وقت از لامپ های ١۰۰ واتی حرف می زنیم به یاد او می افتیم.

 داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند.او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند ۲۲۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٣۰ کیلوژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد.سپس او این عدد را ۵۰ درصد افزایش داد و اسب بخار را ٣٣۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٤۵ کیلوژول) انرژی در یک دقیقه قرار داد.این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها،امروزه در خودرو ها،ماشین ها ی چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود.

  اسب بخار

مفهوم اسب بخار این است: به نظر وات،یک اسب می تواند در هر دقیقه ٣٣۰۰۰ پوند-فوت کار انجام دهد.پس اسبی را در نظر بگیرید که مانند شکل بالا در حال بالا کشیدن زغال از معدن است.اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند ٣٣۰ پوند(١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت(٣۰ متر) بالا بکشد.و یا ٣٣ پوند(١۵ کیلوگرم) را در یک دقیقه ١۰۰۰ فوت(٣۰۰ متر) و...

شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها ٣٣۰۰۰ شود،یک اسب بخار خواهید داشت.

ممکن است فکر کنید نمی توان ٣٣۰۰۰ پوند(١۵ تن) زغال را در یک سطل ریخت و از اسب خواست آن را در مدت یک دقیقه،١ فوت (٣۰ سانتی متر) جا به جا  کند چون اسب نمی تواند چنین بار سنگینی را تکان دهد.همچنین ممکن است فکر کنید نمی توان ١ پوند(٤۵۰ گرم) زغال را در یک سطل گذاشت و از اسب خواست در مدت یک دقیقه آن را ٣٣۰۰۰ فوت(١۰ کیلومتر) جا به جا کند،زیرا در این حالت سرعت اسب باید ٣۷۵ مایل در ساعت(۶۰٣ کیلومتر در ساعت) باشد که ممکن نیست.اگر مطلب قرقره و طناب چگونه کار می کند را خوانده باشید،می دانید که با یک مجموعه از قرقره ها می توان نسبت جا به جایی و وزن را عوض کرد.پس می توان آرایشی از قرقره ها را درست کرد به نحوی که با سرعت و بار مناسب اسب هماهنگ باشد و مهم نیست چه باری در سطل است.

اسب بخار می تواند به واحد های دیگر هم تبدیل شود:

●یک اسب بخار برابر با ۷٤۶ وات است.پس اگر یک اسب را به چرخی وصل کنیم تا آن را بچرخاند با آن چرخ می توان مولد برقی را به کار انداخت که ۷۶ وات توان تولید می کند.

●انرژی حاصل از یک اسب بخار در مدت یک ساعت برابر  ۲۵٤۵BTU است که هر BTU انرژی مورد نیاز برای بالا بردن دمای یک پوند  آب به اندازه ی یک درجه ی فارنهایت است.

●یک BTU برابر ١۰۵۵ ژول،یا ۲۵۲ گرم-کالری ویا ۲۵۲/۰ کالری غذایی است.یک اسب احتمالا ۶٤١ کالری غذایی را در یک ساعت می سوزاند.

 

اندازه گیری اسب بخار:

اگر بخواهید توان یک موتور را بدانید،باید موتور را به یک توان سنج (Dynamometer) وصل کنید. توان سنج باری را روی موتور قرار می دهد و توانی را که موتور در برابر بار تولید می کند را اندازه می گیرد.

ایده ی طرز کار توان سنج را می توان به این صورت درک کرد:تصور کنید موتوری را روشن کردید.و بدون آنکه باری روی آن باشد پدال گاز را فشار می دهید.در این جالت موتور آن قدر سریع می چرخد که از هم می پاشد. که این مناسب نیست بنابراین با یک توان سنج باری را بر موتور قرار می دهید و باری را که موتور در دور های مختلف می تواند تحمل کند را اندازه می گیرید.باید توان سنجی را به موتور وصل کنید،گاز دهید و با توان سنج بار روی موتور را تغییر دهید تا دور موتور مثلا روی ۷۰۰۰ دور بر دقیقه ثابت بماند.و در این دور،باری را که موتور می تواند تحمل کند را ثبت می کنید. سپس بار را زیاد تر کنید تا دور موتور مثلا به ۶۵۰۰ کاهش یابد و دوباره بار متناظر با این دور را ثبت کنید.و به همین ترتیب ادامه دهید.همچنین می توانید همین کارها را از ۵۰۰ و ١۰۰۰ دور به بالا انجام دهید.چیزی که توان سنج اندازه می گیرد در واقع گشتاور پیچشی است و برای تبدیل آن به اسب بخار باید گشتاور را در دور موتور ضرب کنید.

 رسم نمودار توان:

اگر نمودار توان یک موتور( بر حسب اسب بخار) در برابر دور موتور را رسم کنید ،چیزی که در نهایت به دست می آید منحنی توان موتور است.یک نمونه منحنی توان یک موتور با عملکرد بالا شبیه نمودار زیر است.(این منحنی مربوط به موتور ٣۰۰ اسب بخاری میتسوبیشی دو توربوشارژره است)

اسب بخار

چنین نموداری نشان می دهد که هر موتوری یک توان بیشینه دارد.(دور موتوری که در آن توان خروجی موتور بیشینه است).همچنین یک موتوردر یک دور خاص،گشتاور بیشینه ای دارد.شما معمولا چنین چیزی را در مجلات و نشریات می بینید:  rpm ۶۵۰۰ hp@٣۲۰ ، rpm۵۰۰۰lb-ft@ ۲٩۰ (مربوط به 1999 Shelby Series 1)

وقتی می گویند موتوری گشتاورآخر پایینی دارد یعنی بیشینه ی گشتاور در دور موتورهای نسبتا پایین(مثلا ۲۰۰۰ یا ٣۰۰۰ دور) رخ می دهد.

چیز دیگری که در منحنی توان یک خودرو دیده می شود جایی است که توان بیشینه رخ می دهد.وقتی سعی می کنید به سرعت شتاب بگیرید می خواهید موتور را نزدیک توان بیشینه نگه دارید و به همین خاطر دنده را کم می کنید تا دور موتور زیاد شود و به توان بیشینه نزدیک شوید.وقتی می خواهید از پشت چراغ قرمز شروع به حرکت کنید گاز می دهید تا دور موتور بالا رود و به توان بیشینه نزدیک شوید آنگاه کلاچ را رها می کنید تا توان زیادی به چرخ ها منتقل شود.

 توان در خودرو هایی با عملکرد بالا:

خودرویی با عملکرد بالا نامیده می شود که نسبت به وزنش توان زیادی داشته باشد.هرچه وزن بیشتر باشد توان بیشتری برای شتاب دادن به خودرو لازم است.برای توان مشخصی باید وزن را کاهش داد تا شتاب زیاد تر شود.

جدول زیر توان و وزن چند خودرو با عملکرد بالا (و یک خودرو با عملکرد پایین)را نشان می دهد.در این جدول می توانید توان بیشینه،وزن،نسبت توان به وزن،زمان لازم برای رسیدن سرعت از صفر به ۶۰ مایل در ساعت(٩۷ کیلومتر در ساعت) و قیمت خودرو را ببینید.

اسب بخار

می توانید رابطه ی واضحی بین نسبت توان به وزن و زمان صفر تا ۶۰ خودرو ببینید.معمولا نسبت بیشتر نشان دهنده ی خودرو ی سریع تر است.جالب است که رابطه ی کمتری بین سرعت و قیمت خودرو وجود دارد.به نظر می رسد دوج وایپردر این جدول قیمت خوبی دارد!

اگر خودروی سریع تری می خواهید در واقع نسبت توان به وزن بیشتری می خواهید پس اولین کار خالی کردن صندوق عقب است.

نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

ماهواره ( Satellite )

تاریخ:جمعه 11 مرداد 1392-12:40


ماهواره,ماهواره چیست,ایستگاههای فضایی ,انواع ماهواره

اطلاعاتی در مورد ماهواره
 لغت ماهواره طبق تعریف , به سفینه ای گفته می شود که درمداری به دوریک سیاره معمولا زمین درحال گردش باشد. در عصری که ما در آن زندگی می کنیم ماهواره وتکنولوژی وابسته به آن آنچنان درتاروپود جوامع بشری نفوذکرده وبه پیش می تازدکه نقش تعیین کننده آن درسیرتحولات تمدن بشری ,قابل توجه است .
بخشی ازتحقیقات وپژوهشهای علمی -تخصصی که درآزمایشگاههای مسقر در فضا انجام می شود , هرگز نمی توانست روی کره زمین جنبه عملی به خود گیرد. این تحقیقات که بسیارمتعدد ومتنوع است ,درتخصصهای پزشکی , داروسازی , مهندسی مواد, مهندسی ژنتیک ودهها مورددیگر, تا به حال دستاوردهای بسیار ارزنده ای را به جوامع بشری عرضه کرده است .

ماهواره ها که در فضا درحال گردشند, می توانند اطلاعات باارزشی در اختیارانسان قراردهند که منجربه تحولات شگرفی در زمینه های گوناگون شود. ماهواره های کشف منابع زمینی هواشناسی , مخابراتی , پژوهشی ونظامی ازاین نوعند.
 این ماهواره هابسیاری ازناشناخته های جهان آفرینش را آشکار ساخته اند و تسهیلات گوناگونی نصیب جوامع بشری کرده اند. در دنیای پرتحول وپرتحرک امروز, انسان کنجکاووجستجوگرهمواره درپی یافتن پاسخ به نیازهای خوداست واگر نتواند خواسته های خودرادرروی زمین بیابد, آنها رادرقعر دریاها, اقیانوسها یا درفضای بیکران جستجو خواهدکرد.
این تلاش پیوسته وپیگیر این نوید را به ما می دهد که درآینده , بسیاری از رازهای نهفته دیگرآشکار و درمسیر رشد وتکامل نوع بشر به کارگرفته می شوند. امیداست که دسترسی به این آیات الهی که ذره ای درمقابل بینهاین است ,انسان رابه عظمت وشکوه خالق این .شگفتیها آگاه سازد واورادرارتقای جلوه عبودیت خویش راهنما باشد .
 اجزای سیستم ماهواره ای مخابرات
سیستم ماهواره ای مخابرات مجموعه ای است از ایستگاههای فضایی و ایستگاههای زمینی به منظور ایجادارتباطات رادیویی .بخشی ازاین سیستم ماهواره ای می تواند تنها ازیک ماهواره و ایستگاههای زمینی مربوطه تشکیل می شود. این مجموعه , یک ( شبکه ماهواره ای ) نامیده می شود .
ایستگاههای فضایی 
ایستگاه فضایی شبکه ماهواره ای مخابرات , از ماهواره ( بخش اصلی شبکه ) و دستگاههای جانبی تشکیل شده است .
 ساختمان ماهواره
 ماهواره از دوبخش تجهیزات مخابراتی وغیرمخابراتی تشکیل شده است . زیرسیستمهای مخابراتی , آنتنها و تکرارکننده ها هستند. در بخش مخابراتی , دستگاهی وجود دارد که وظیفه تکرارکننده های رله رادیویی را انجام می دهد و ( ترانسپاندر ) نام دارد .ترانسپاندرها سیگنالهای فرستاده شده از زمین را دریافت وپس ازتقویت وتغییرفرکانس آنها را به زمین می فرستند.
آنتنهای مربوط به این ترانسپاندرها طوری طراحی شده اند که فقط قسمتهایی ازسطح زمین را کهدرون شبکه ماهواره ای قرار دارند, پوشش می دهد. یک ماهواره معمولا آنتنی همه جهته دارد که برای دریافت سیگنالهای فرمان صادره از زمین به کارمی رود زیرا آنتنهای دیگر ماهواره احتمال دارد به سوی زمین نباشند .

آنتن همه جهته همچنین برای کنترل سیستمهای فرعی در زمان پرتاب ماهواره و تعیین موقعیت آن به کارمی رود.بخش غیرمخابراتی ماهواره که در واقع قسمت پشتیبانی فنی آن است شامل سیستم کنترل حرارتی , سیستم کنترل موقعیت ومدار, ساختمان مکانیکی ,سیستم منبع تغذیه وموتور  اوج است .

ماهواره,ماهواره چیست,ایستگاههای فضایی ,انواع ماهواره

 سیستم کنترل حرارتی ماهواره
این سیستم باید درجه حرارت دستگاهها و تجهیزات دورن ماهواره را در حد متعادل و متعارف حفظ کند.
سیستم کنترل موقعیت ومدار
 کنترل موقعیت ماهواره آن است که جهت تابش پرتو فرکانسهای رادیویی آنتن را برای منطقه موردنظر درروی زمین ثابت نگه می دارد.
 ساختمان مکانیکی 
ساختمان ماهواره باید به گونه ای طراحی شده باشد که بتواند نیروهایی را که بر اثر فشارهای دینامیکی در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد می شود , تحمل کند.

بدنه ماهواره معمولا از آلیاژ آلومینیوم سبک ساخته می شود که شامل سلولهای خورشیدی و منعکس کننده های آنتن نیز هست این قسمت ازترکیب موادی مانند فیبرکربن که دارای استحکام وثبات ساختمانی خاصی است ساخته می شود.
سیستم منبع تغذیه 
منبع اصلی تغذیه معمولا سلولهای خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی جذب شده برای شارژکردن .باتریهای ذخیره نیزمورداستفاده قرارمی گیرد.این باتریهاازنوع نیکل -کادمیم هستند.
موتوراوج
نقش موتوراوج ایجاد مدار دایره ای شکل وجلوگیری ازانحرافات مداری ماهواره است .بعضی مواقع با استفاده ازموتوراوج , ماهواره هارادرمدار ثابت مستقرمی کنند.
ایستگاههای زمینی 
ایستگاههای زمینی سیستمهای ماهواره ای مخابرات براساس نوع استفاده ازآنهاعبارت اند از:
ایستگاههای ثابت ,ایستگاههای سیار.ایستگاههی زمینی ماهواره معمولا ازچند قسمت تشکیل شده اند. آنتن , فرستنده , گیرنده , سیستمهای کنترل برقراری ارتباط ومنابع تغذیه مورد لزوم ایستگاه هر یک ازاجزای فوق شامل قسمتهای مختلفی اند که متناسب با نوع ایستگاه زمینی , حجم وتجهیزات آنها متفاوت خواهدبود.
آنتن ایستگاههای زمینی
 به طور کل آنتن فرستنده , انرژی الکتریکی حاصل از یک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطیسی پخش می کند. سپس آنتن گیرنده این امواج رامی گیردوبه انرژی الکتریکی تبدیل می کند .

در هر سیستم مخابرات رادیویی , آنتن نقش حساس و مهمی دارد, زیرا با انتخاب آنتنهای مناسب ونصب وتنظیم صحیح آنهامی توان تاحدزیادی بازدهی سیستم رابالا برد. علایم و سیگنالهای فرستاده شده از ماهواره توسط آنتنهای بزرگ یا کوچک دریافت می شودوسپس به دستگاه تقویت کننده انتقال می یابد. ایستگاههای زمینی دارای دو نوع آنتن فرستنده و گیرنده به صورت بشقابی در اندازه های مختلــــــف هستنــــد .
 این آنتنها اطــــلاعات را به صورت امواج رادیویی به فضا می فرستند یا از فضا دریافت می کننـــد. آنتن ایستگا ههای زمینی در ابعــــاد بزرگ و ساختمان مکانیکی معینی ساخته می شوند که قطرنوع قدیمی آنها به بیش از ۳۰۰ تن می رسد . از آنجا که فرکانس مورد نظر برای سرویس ثابت ماهواره درمحدوده فرکانسهای مگاهرتزوگیگاهرتزاست , آنتنهای مورداستفاده .ماهواره تقریباهمه ازنوع آنتنهای منعکس کننده هستند.
سیستم های کنترل وردیابی فضایی 
این سیستمهابه طورکلی چهارعمل راانجام می دهند : 
فرمان ازراه دور : 
عبارت است ازفرستادن سیگنال جهت انجام کارهایی که ماهواره به وسیله فضایی برای آن تنظیم شده است , مثلا برای راه اندازی یک قسمت خاص یا فرمان برای تغییر مسیر یا پرتاب یک موشک .
 اندازه گیری از راه دور :
عبارت است ازسیستمی که اطلاعات دریافت شده ازماهواره یاسفینه های فضایی رابه صورت علامتهایی مخصوص و قابل درک برای تجهیزات زمینی در می آورد واز این طریق , اندازه گیری ازمسافتهای خیلی دورانجام می شود .
 ردیابی : 
 بااین کارموقعیت مداری وسرعت ماهواره ومشخصه های دیگرآن گزارش می شود .
 کنترل :
عبارت است ازهدایت وسایل وبالارودنده های فضایی وماهواره هادرمدار, به وسیله شبکه ایستگاههای زمینی بخصوصی که کنترل , یکی از کارهای آنهاست ماهواره ها دقیقا در موقعیت خودنسبت به زمین ثابت نیستند و برای اینکه بتوان آنها را در موقعیت فضایی از پیش تعیین شده خود ثابت نگه داشت , باید از ایستگاههای زمینی به طور مرتب تنظیمهایی بروی موقعیت آنهاانجام گیردتابتوان ازانحراف مسیرماهواره جلوگیری کرد .
عوامل موثردرهزینه تجهیزات ایستگاه زمینی 
قطرآنتن مهمترین عاملی است که هزینه آنتن راتعیین می کند, چون بابزرگ بودن قطر, وزن آنتن سنگین ترمی شود و احتیاج به نگهدارنده هایی قویتر پیدامی کند وهمچنان که شعاع کم می شود تجهیزات ردیاب پیچیده تر می شود. برای آنتنهای بزرگ مثلا ۱۱متری و ۱۳ متری سیستمهای دریاب کامپیوتری موردنیازوسیستم هدایت امواج آنتن , بزرگتروپیچیده تر می شود .در سیستم ارسال , قدرت لازم برای تقویت کننده های سیگنال , یک عامل تعیین کننده در قیمت فرستنده است .
نه تنها قیمت این تقویت کننده های سیگنال گران است , تامین قدرت موردنیاز آن نیز در مناطق دورافتاده باید در نظر گرفته شود, زیرا بیشترین قدرت مصرفی در سیستم , صرف تغذیه تقویت کننده های سیگنال می شود. پس عوامل عمده ای که درهزینه تجهیزات یک ایستگاه زمینی موثرندعبارتنداز: قطرآنتن , مقدارقدرت تقویت کننده های سیگنال , سیستمهای جایگزین تجهیزات اصلی وقطعات یدکی .



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

پمپ هیدرولیکی

تاریخ:چهارشنبه 11 اردیبهشت 1392-15:32

پمپ هیدرولیکی


با توجه به نفوذ روز افزون سیستم های هیدرولیکی در صنایع مختلف وجود پمپ هایی با توان و فشار های مختلف بیش از پیش مورد نیاز است . پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک انرژی مکانیکی را که توسط موتورهای الکتریکی، احتراق داخلی و ... تامین می گردد به انرژی هیدرولیکی تبدیل می کند. در واقع پمپ در یک سیکل هیدرولیکی یا نیوماتیکی انرژی سیال را افزایش می دهد تا در مکان مورد نیاز این انرژی افزوده به کار مطلوب تبدیل گردد.

فشار اتمسفر در اثر خلا نسبی بوجود آمده به خاطر عملکرد اجزای مکانیکی پمپ ، سیال را مجبور به حرکت به سمت مجرای ورودی آن نموده تا توسط پمپ به سایر قسمت های مدار هیدرولیک رانده شود.

حجم روغن پر فشار تحویل داده شده به مدار هیدرولیکی بستگی به ظرفیت پمپ و در نتیجه به حجم جابه جا شده سیال در هر دور و تعداد دور پمپ دارد. ظرفیت پمپ با واحد گالن در دقیقه یا لیتر بر دقیقه بیان می شود.

نکته قابل توجه در در مکش سیال ارتفاع عمودی مجاز پمپ نسبت به سطح آزاد سیال می باشد ، در مورد روغن این ارتفاع نباید بیش از 10 متر باشد زیرا بر اثر بوجود آمدن خلا نسبی اگر ارتفاع بیش از 10 متر باشد روغن جوش آمده و بجای روغن مایع ، بخار روغن وارد پمپ شده و در کار سیکل اختلال بوجود خواهد آورد . اما در مورد ارتفاع خروجی پمپ هیچ محدودیتی وجود ندارد و تنها توان پمپ است که می تواند آن رامعین کند.

پمپ ها در صنعت هیدرولیک به دو دسته کلی تقسیم می شوند :

پمپ ها با جا به جایی غیر مثبت : توانایی مقاومت در فشار های بالا را ندارند و به ندرت در صنعت هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند و معمولا به عنوان انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه دیگر بکار گرفته می شوند. بطور کلی این پمپ ها برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر ظرفیت فشاری آنها به 250psi تا3000si محدود می گردد مناسب است. پمپ های گریز از مرکز (سانتریفوژ) و محوری نمونه کاربردی پمپ های با جابجایی غیر مثبت می باشد.

پمپ های با جابجایی مثبت : در این پمپ ها به ازای هر دور چرخش محور مقدار معینی از سیال به سمت خروجی فرستاده می شود و توانایی غلبه بر فشار خروجی و اصطکاک را دارد . این پمپ ها مزیت های بسیاری نسبت به پمپ های با جابه جایی غیر مثبت دارند مانند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمی بالا ، انعطاف پذیری مناسب و توانایی کار در فشار های بالا ( حتی بیشتر از psi)

پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر ساختمان :

1- پمپ های دنده ای

2 - پمپ های پره ای

3- پمپ های پیستونی


پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر میزان جابه جایی :

1- پمپ ها با جا به جایی ثابت

در یک پمپ با جابه جایی ثابت (Fixed Displacement) میزان سیال پمپ شده به ازای هر یک دور چرخش محور ثابت است در صورتیکه در پمپ های با جابه جایی متغیر (Variable Displacement) مقدار فوق بواسطه تغییر در ارتباط بین اجزاء پمپ قابل کم یا زیاد کردن است. به این پمپ ها ، پمپ ها ی دبی متغیر نیز می گویند.

باید بدانیم که پمپ ها ایجاد فشار نمی کنند بلکه تولید جریان می نمایند. در واقع در یک سیستم هیدرولیک فشار بیانگر میزان مقاومت در مقابل خروجی پمپ است اگر خروجی در فشار یک اتمسفر باشد به هیچ وجه فشار خروجی پمپ بیش از یک اتمسفر نخواهد شد .همچنین اگر خروجی در فشار 100 اتمسفر باشد برای به جریان افتادن سیال فشاری معادل 100 اتمسفر در سیال بوجود می آید.

پمپ های دنده ای Gear Pump

این پمپ ها به دلیل طراحی آسان ، هزینه ساخت پایین و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زیادی پیدا کرده اند . ولی از معایب این پمپ ها می توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسایش قطعات به دلیل اصطکاک و خوردگی و در نتیجه نشت روغن در قسمت های داخلی آن اشاره کرد. این افت فشار بیشتر در نواحی بین دنده ها و پوسته و بین دنده ها قابل مشاهده است.

پمپ ها ی دنده ای :

1- دنده خارجی External Gear Pumps

2– دنده داخلی Internal Gear Pumps

3- گوشواره ای Lobe Pumps

4- پیچی Screw Pumps

5- ژیروتور Gerotor Pumps

 1- دنده خارجی External Gear Pumps

در این پمپ ها یکی از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده دیگر هرزگرد می باشد. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده های چرخ دنده ها از هم با ایجاد خلاء نسبی روغن به فضای بین چرخ دنده ها و پوسته کشیده شده و به سمت خروجی رانده می شود.

لقی بین پوسته و دنده ها در اینگونه پمپ ها حدود ( (0.025 mm می باشد.

افت داخلی جریان به خاطر نشست روغن در فضای موجود بین پوسته و چرخ دنده است که لغزش پمپ (Volumetric efficiency ) نام دارد.

با توجه به دور های بالای پمپ که تا rpm 2700 می رسد پمپاژ بسیار سریع انجام می شود، این مقدار در پمپ ها ی دنده ای با جابه جایی متغییر می تواند از 750 rpm تا 1750 rpm متغییر باشد. پمپ ها ی دنده ای برای فشارهای تا (کیلوگرم بر سانتی متر مربع200 ) 3000 psi طراحی شده اند که البته اندازه متداول آن 1000 psi است.

این پمپ ها بیشتر به منظور روغنکاری و تغذیه در فشار های کمتر از 1000 psi استفاده می شود ولی در انواع چند مرحله ای دسترسی به محدوده ی فشاری در حدود 4000 psi نیز امکان پذیر است. کاهش بازدهی در اثر سایش در پمپ های دنده ای داخلی بیشتر از پمپ های دنده ای خارجی است.

این پمپ ها از خانواده پمپ های دنده ای هستند که آرامتر و بی صداتر از دیگر پمپ های این خانواده عمل می نماید زیرا هر دو دنده آن دارای محرک خارجی بوده و دنده ها با یکدیگر درگیر نمی شوند. اما به خاطر داشتن دندانه های کمتر خروجی ضربان بیشتری دارد ولی جابه جایی حجمی بیشتری نسبت به سایر پمپ های دنده ای خواهد داشت.

پمپ پیچی یک پمپ دنده ای با جابه جایی مثبت و جریان محوری بوده که در اثر درگیری سه پیچ دقیق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندی شده جریانی کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا تولید می کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهای دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سیال در جهت مناسب می شوند.حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابلیت کا با انواع سیال ، حداقل نیاز به روغنکاری ، قابلیت پمپاژ امولسیون آب ، روغن و عدم ایجاد اغتشاش زیاد در خروجی از مزایای جالب این پمپ می باشد.

عملکرد این پمپها شبیه پمپ های چرخ دنده داخلی است. در این پمپ ها عضو ژیروتور توسط محرک خارجی به حرکت در می آید و موجب چرخیدن روتور چرخ دندهای درگیر با خود می شود.

در نتیجه این مکانیزم درگیری ، آب بندی بین نواحی پمپاژ تامین می گردد. عضو ژیروتور دارای یک چرخ دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلی می باشد.

حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد چرخ دندانه چرخ دنده محرک ، حجم سیال پمپ شده به ازای هر دور چرخش محور را مشخص می نماید.

پمپ های پره ای :

به طور کلی پمپ های پره ای به عنوان پمپ های فشار متوسط در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. سرعت آنها معمولا از 1200 rpm تا 1750 rpm بوده و در مواقع خاص تا 2400 rpm نیز میرسد. بازده حجمی این پمپ ها 85% تا 90% است اما بازده کلی آنها به دلیل نشت های موجود در اطراف روتور پایین است ( حدود 75% تا 80% ). عمدتا این پمپها آرام و بی سر و صدا کار می کنند ، از مزایای جالب این پمپ ها این است که در صورت بروز اشکال در ساختمان پمپ بدون جدا کردن لوله های ورودی و خروجی قابل تعمیر است.

فضای بین روتور و رینگ بادامکی در در نیم دور اول چرخش محور ، افزیش یافته و انبساط حجمی حاصله باعث کاهش فشار و ایجاد مکش می گردد، در نتیجه سیال به طرف مجرای ورودی پمپ جریان می یابد. در نیم دور دوم با کم شدن فضای بین پره ها سیال که در این فضاها قرار دارد با فشار به سمت خروجی رانده می شود. همانطور که در شکل می بینید جریان بوجود آمده به میزان خروج از مرکز(فاصله دو مرکز) محور نسبت به روتور پمپ بستگی دارد و اگر این فاصله به صفر برسد دیگر در خروجی جریانی نخواهیم داشت.

پمپ های پره ای که قابلیت تنظیم خروج از مرکز را دارند می توانند دبی های حجمی متفاوتی را به سیستم تزریق کنند به این پمپ ها ، جابه جایی متغییر می گویند. به خاطر وجود خروج از مرکز محور از روتور(عدم تقارن) بار جانبی وارد بر یاتاقان ها افزایش می یابد و در فشار های بالا ایجاد مشکل می کند.

برای رفع این مشکل از پمپ های پره ای متقارن (بالانس) استفاده می کنند. شکل بیضوی پوسته در این پمپ ها باعث می شود که مجاری ورودی و خروجی نظیر به نظیر رو به روی هم قرار گیرند و تعادل هیدرولیکی برقرار گردد. با این ترفند بار جانبی وارد بر یاتاقان ها کاهش یافته اما عدم قابلیت تغییر در جابه جایی از معایب این پمپ ها به شمار می آید .( چون خروج از مرکز وجود نخواهد داشت)

حداکثر فشار قابل دستیابی در پمپ های پره ای حدود 3000 psi است.

پمپ های پیستونی

پمپ های پیستونی با دارا بودن بیشترین نسبت توان به وزن، از گرانترین پمپ ها هستند و در صورت آب بندی دقیق پیستون ها می تواند بالا ترین بازدهی را داشته باشند. معمولا جریان در این پمپ ها بدون ضربان بوده و به دلیل عدم وارد آمدن بار جانبی به پیستونها دارای عمر طولانی می باشند، اما به خاطر ساختار پیچیده تعمیر آن مشکل است.

از نظر طراحی پمپ های پیستونی به دو دسته شعاعی و محوری تقسیم می شوند.

پمپ های پیستونی محوری با محور خمیده (Axial piston pumps(bent-axis type)) :

در این پمپ ها خط مرکزی بلوک سیلندر نسبت به خط مرکزی محور محرک در موقعیت زاویه ای مشخصی قرار دارد میله پیستون توسط اتصالات کروی (Ball & socket joints)به فلنج محور محرک متصل هستند به طوری که تغییر فاصله بین فلنج محرک و بلوک سیلندر باعث حرکت رفت و برگشت پیستون ها در سیلندر می شود. یک اتصال یونیورسال ( Universal link) بلوک سیلندر را به محور محرک متصل می کند.

میزان خروجی پمپ با تغییر زاویه بین دو محور پمپ قابل تغییر است.در زاویه صفر خروجی وجود ندارد و بیشینه خروجی در زاویه 30 درجه بدست خواهد آمد.

پمپ های پیستونی محوری با صفحه زاویه گیر (Axial piston pumps(Swash plate)) :

در این نوع پمپ ها محوربلوک سیلندر و محور محرک در یک راستا قرار می گیرند و در حین حرکت دورانی به خاطر پیروی از وضعیت صفحه زاویه گیر پیستون ها حرکت رفت و برگشتی انجام خواهند داد ، با این حرکت سیال را از ورودی مکیده و در خروجی پمپ می کنند. این پمپ ها را می توان با خاصیت جابه جایی متغیر نیز طراحی نمود . در پمپ های با جابه جایی متغییر وضعیت صفحه زاویه گیر توسط مکانیزم های دستی ، سرو کنترل و یا از طریق سیستم جبران کننده تنظیم می شود. حداکثر زاویه صفحه زاویه گیر حدود 17.5 درجه می باشد.

پمپ های پیستونی شعاعی (Radial piston pumps)

در این نوع پمپ ها ، پیستون ها در امتداد شعاع قرار میگیرند.پیستون ها در نتیجه نیروی گریز از مرکز و فشار سیال پشت آنها همواره با سطح رینگ عکس العمل در تماسند.

برای پمپ نمودن سیال رینگ عکس العمل باید نسبت به محور محرک خروج از مرکز داشته باشد ( مانند شکل ) در ناحیه ای که پیستون ها از محور روتور فاصله دارند خلا نسبی بوجود آمده در نتیجه مکش انجام میگیرد ، در ادامه دوران روتور، پیستون ها به محور نزدیک شده و سیال موجود در روتور را به خروجی پمپ می کند. در انواع جابه جایی متغییر این پمپ ها با تغییر میزان خروج از مرکز رینگ عکس العمل نسبت به محور محرک می توان مقدار خروجی سیستم را تغییر داد.

پمپ های پلانچر (Plunger pumps)

پمپ های پلانچر یا پمپ های پیستونی رفت و برگشتی با ظرفیت بالا در هیدرولیک صنعتی کاربرد دارند. ظرفیت برخی از این پمپ ها به حدود چند صد گالن بر دقیقه می رسد.

پیستون ها در فضای بالای یک محور بادامکی (شامل تعدادی رولر برینگ خارج از مرکز) در آرایش خطی قرار گرفته اند. ورود و خروج سیال به سیلندر ها از طریق سوپاپ ها(شیر های یک ترفه) انجام می گیرد.

راندمان پمپ ها (Pump performance):

بازده یک پمپ بطور کلی به میزان تلرانسها و دقت بکار رفته در ساخت ، وضعیت مکانیکی اجزاء و بالانس فشار بستگی دارد. در مورد پمپ ها سه نوع بازده محاسبه می شود:

1- بازده حجمی که مشخص کننده میزان نشتی در پمپ است و از رابطه زیر بدست می آید

( دبی تئوری که پمپ باید تولید کند /میزان دبی حقیقی پمپ )=بازده حجمی

= بازده مکانیکی

(قدرت حقیقی داده شده به پمپ /قدرت تئوری مورد نیاز جهت کار پمپ )


نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

هوانوردی

تاریخ:شنبه 24 فروردین 1392-23:49

هوانوردی علم ساخت و پرواز وسایل پرنده است؛ این کلمه شامل طراحی علمی و تکنولوژیک انواع مختلف وسایل پرنده ی سبکتر از هوا ( Airships ) و سنگین تر از آن ( Airplanes ) می شود. لازمه ی پیشرفت و توسعه ی صنعت هوانوردی، همکاری طیف وسیعی از شاخه های علمی و مهندسی با نظم و تدبیری خاص است. ایرودینامیک و پیشرانش به همراه تکنولوژی مواد و مصالح، سازه، سیستم های کنترل و محاسبات از اهمیت بسزایی برخوردار است.


کایت و بال های اولیه
تاریخ هوانوردی به زمانی باز می گردد که انسان ها درکی از مبانی پرواز نداشتند. مکتشف ایتالیایی مارکو پولو ( Marco Polo ) از اولین اروپاییانی بود که به سرزمین چین سفر کرد و هنگام بازگشت در سال ۱۲۹۵ میلادی به نقل گفته هایی مبنی بر پرواز با کایت توسط مردمان چین پرداخت. در واقع اینگونه استنباط می شود که برای اولین بار کایت در حدود هزار سال قبل از میلاد توسط چینی ها ساخته شده است و آنها اولین وسایل پرنده ی ساخت دست بشر بوده اند.

سالیان متمادی بشر اینگونه می اندیشید که اگر کمبود بال خود را با نصب بال هایی از جنس بال پرندگان مرتفع کند، می تواند همانند پرندگان به پرواز در آید. آنها ایده های خود را بارها و بارها با پریدن از برج ها و تپه ها به بوته ی آزمون گذاشتند و هربار بدون درک صحیحی از پرش، جاذبه و ویژگی های هوا با شکست مواجه و مجروح می شدند. یکی از مشهورترین آنها عباس ابن فیرناس ( Abas Ebn Firnas ) است که در سال های ۸۱۰ تا ۸۸۷ پس از میلاد می زیست. فیرناس یک مخترع، فیزیکدان، شیمیدان، و ستاره شناس بود که شیفته ی پرواز نیز شده بود، او در سن شصت و پنج سالگی یک گلایدر ( هواسر ) ساخت و با آن به پرواز در آمد و توانست با آن مسافتی را در مقابل چشم ناظران در هوا سر بخورد ( Gliding )، اما در پایان به شدت بازمین برخورد کرد و پاهایش مجروح شد؛ این رویداد مربوط به بیش از هزار سال قبل از ساخت گلایدرهای مدرن پیشتازان پرواز بود!

در سال ۱۰۱۰ میلادی راهبی انگلیسی به نام ایلمر ( Eilmer ) با بستن بال به دست و پاهایش در صدد پرواز از بالای یک برج برآمد و توانست حدود ۶۵۰ فوت ( دویست متر) در هوا سر بخورد، اما در نهایت به شدت با زمین برخورد کرد و پاهایش مجروح شد. علاقه مندان به پرواز بارها و بارها به تقلید از پرندگان انواع بال ها را به خود می بستند بلکه شاید آرزوی دیرینه شان محقق شود، اما تقریباً در همه ی موارد با شکست مواجه می شدند! در حدود پانصد سال پیش هنرمند و مخترع بزرگ ایتالیایی، لئوناردو داوینچی ( ۱۴۵۲-۱۵۱۹ ) با ارائه ی طرح هایی از ماشین های پرنده اعلام کرد که انسان برای پرواز به ماشینی که به بال مجهز شده نیاز دارد.


بالون و کشتی های پرنده
عده ای نیز به فکر طراحی وسایلی که از هوا سبکتر باشد افتادند، زیرا می دیدند که حباب در آب و دود در آتش به بالا صعود می کند، بنابراین می بایست از این نکته استفاده کرد. بر همین اساس دو تن از پیشگامان هوانوردی یعنی برادران مونگولفیه ( Jacques-Etienne و Joseph-Michel ) ایده ی مذکور را به کار بستند و در سال ۱۷۸۳ میلادی اولین بالون حاوی هوای داغ را با موفقیت به پرواز در آوردند. مسافران آن یک گوسفند، یک اردک و یک مرغ بودند!، آنها توانستند از این پرواز جان سالم به در برند و اولین موجودات زنده ای باشند که با وسیله ای ساخت دست بشر به پرواز در آیند. علت صعود بالون هوای داغ، سبکتر بودن آن نسبت به هوای پیرامون بالون بود. همچنین دو ماه بعد در همان کشور یعنی فرانسه، ژان فرانسیس پیلاته دو روزیه ( Jean-Francois Pilatre de Rozier ) و مارکوس د آرلاندس ( Marquis d’Arlandes ) توانستند اولین پرواز با سرنشین انسان را با موفقیت به انجام برسانند. در همان کشور و همان سال ژاک شارل ( Jacques Charles ) بالونی مملو از گاز هیدروژن ساخت و با آن به پرواز در آمد. گاز هیدروژن به مراتب از هوا سبکتر است. اما مشکل عمده ی بالون ها آن بود که باد آن را به این سو و آن سو می برد و کنترلی بر آن وجود نداشت. بنابر این چالش بعدی مخترعین، کنترل پرواز بود. هنری گیفارد ( Henri Giffard ) مهندس و مخترع فرانسوی که در سال های ۱۸۳۸ تا ۱۹۱۷ می زیست، با ساخت بالون مجهز به موتور بخار توانست بر این مشکل غلبه کند. موتور بخار درست در زیر بالون بسته و ملخی به آن وصل شده بود. در حقیقت گیفارد برای اولین بار کشتی هوایی را اختراع کرده بود.

کشتی های هوایی به مرور پیشرفته تر می شدند. در آلمان فردیناند ون زپلین ( Ferdinand Von Zeppelin ) کشتی های هوایی بزرگ و بزرگتری ساخت، آنها بدون زحمت زیاد به پرواز در می آمدند و نسبت به هواپیماهای هم عصرشان راحت و تجملی تر بودند. چنان به نظر می رسید که آینده ی کشتی های هوایی کاملاً روشن است، اما در سال ۱۹۳۷ بزرگترین کشتی هوایی با نام هیندنبورگ، در ایالت نیوجرسی آمریکا به شدت دچار حریق شد و از بین رفت. اخبار این حادثه سریعاً در سراسر جهان مخابره شد و به دنبال آن پایان عصر طلایی کشتی های هوایی رقم خورد. البته امروزه کشتی های هوایی به دنیای ما بازگشته اند، با این تفاوت که به جای هیدروژن از گاز بی خطر و بدور از اشتعال هلیوم پر می شوند و برای مقاصد تحقیقاتی و فیلم برداری های هوایی پایدار و طولانی مورد استفاده قرار می گیرند.


اولین هواپیما
در مقابل کشتی های هوایی این هواپیما بود که مسیر پیشرفت و آتیه اش روشن می نمود. همزمان با گیفارد مخترع کشتی هوایی، مخترع و محققی انگلیسی بنام جورج کیلی ( George cayley ) در انگلستان بر روی جریان هوا و نیروهای آن روی اجسام متحرک کار می کرد؛ امروزه به این شاخه از علم ایرودینامیک گفته می شود. کیلی مجذوب مطالعاتش مبنی بر استفاده از نیروی جریان هوا برای به پرواز در آوردن وسایل پرنده ی سنگین تر از هوا شده بود. او در جایی نوشت: ” چالش اصلی ساختن سطحی است که بتواند از مقاومت هوا برای خنثی کردن وزن شی پرنده استفاده کند “. او از نیروهای ایرودینامیکی برا ( Lift ) و مقاومت در حرکت رو به جلو ( Drag ) صحبت می کرد که مستقیماً بر روی حرکت وسایل پرنده تاثیر می گذارد. نتایج مطالعات و آزمایشات او ساخت اولین گلایدر سرنشین دار در اواسط قرن ۱۹ بود. اختراع موتور بخار در قرن ۱۹ ذهن طراحان را متوجه ساخت هواپیما با موتور بخار کرد. اما در آن زمان موتورهای بخار بسیار سنگین بودند، راندمان پائین این موتورها آنها را به اندیشه ی ساخت نوع متفاوت و سبکتری از موتور ترقیب کرد.سرانجام موتور نسبتاً سبک و قدرتمند دیزل در اواخر قرن ۱۸ پا به عرصه ی صنعت نهاد و بلافاصله جایگزین موتورهای قبلی هواپیماها شد. اما هنوز کار تمام نشده بود، دغدغه ی بعدی طراحان پایداری و کنترل پرواز بود. دو برادر بنام های ویلبر و اورویل رایت ( Orville and Wilbur Wright ) با کایت و گلایدر بارها با برنامه ریزی به تمرین پرواز می پرداختند و هربار نتایج کار خود را یادداشت می کردند. آنها هر روز با چالشی جدید بر سر راه خود مواجه بودند اما با درایت از عهده ی حل آن بر می آمدند، سرانجام یک روز کلید حل معما را پیدا کردند. در سال ۱۹۰۳ پس از اقدام به ساخت موتور دیزل دست ساز خود، آن را بر روی یکی از گلایدرها نصب کرده و با برنامه ریزی های معین شده آن را با موفقیت به پرواز و کنترل در آوردند! اینک پرواز با هواپیما و کنترل آن برای بشر میسر شده بود، سپس مهندسان بسیاری ایده های مختلفی را روی هواپیماها پیاده کرده و آن ها را دائم نسبت به گذشته ارتقا می دادند و با این ایده پردازی های تکمیلی بود که عصر مدرن هوانوردی آغاز شد.

بالون گیفارد با قدرت موتور بخار، که اولین پرواز موفقیت آمیز با قدرت موتور با آن انجام شد. موتور، ملخ و محفظه ی خلبان در زیر بالون ۴۴ متری مملو از هیدروژن قرار دارد. این تصویر مربوط به بالون گیفارد واقع در موزه ی علوم لندن است.


عمدتاً موتورهای بخار بسیار سنگین تر از آن بودند که بتوان از آنها برای راندن هواپیماها استفاده کرد. با این حال در سال ۱۸۹۰ هواپیمایی با استفاده از نیروی بخار توانست به پرواز در آید و با ارتفاع فقط هشت اینچ از سطح زمین مسافت ۱۵۶ فوت ( ۵۰ متر ) را بپیماید. سازنده ی آن کلمنت ادر ( Clement Ader ) بود. او بعداً مدل بزرگتری از آن را ساخت (Avian III ) و ادعا کرد که با آن ۳۰۰ متر پرواز کرده است. تصویر آن را در بالا مشاهده می کنید.
ورود به جهان مدرن

هواپیماهای با باله ی ثابت، تنها هواپیماهای پروازی نبودند. عده ای از مهندسان هوانوردی تلاش می کردند تا هواپیماهای با باله ی متحرک ( چرخان ) را نیز به عرصه ی نوین هوانوردی وارد کنند. تلاش های آنها مسیر پیشرفت اوتوگیرو ( Autogiros ) و هلیکوپتر ( Hellicopter ) را هموار کرد. انواع پیشرفت های تکنولوژیک دنیای ساخت وسایل پرنده را متحول کردند، فرم باله ها تغییر کرد، موتورهایی با تکنولوژی نوین عرضه شدند، بدنه های سست و چوبی جای خود را به انواع فلزی آن دادند، هواپیماهای تک باله جایگزین مدل های دو باله شد، ملخ های با راندمان بالاتر طراحی و ساخته شدند، به ایرودینامیک هواپیما بیشتر و بیشتر توجه شد و مواردی از این دست.. . پیشرفت قطعه به قطعه و توسعه ی مداوم عملکرد ایرودینامیک هواپیماها سبب جایگزینی نسل نوین فلزی و مقاوم هواپیماها به جای انواع شکننده و ساخته شده از چوب و کابل شد.


توسعه در زمان جنگ
در دو جنگ جهانی، صنعت هوانوردی ارزشی دوچندان یافت. طراحان و مهندسین ملت های درگیر جنگ با پشتیبانی از نیروهای نظامی خود، به طراحی مستمر ایده های نو ترقیب شدند. هواپیماهای جاسوسی اسپاتر ( Spotter ) که برای تشخیص مواضع نیروهای دشمن در جنگ جهانی اول طراحی شده بودند به نوع بمب افکن ارتقا داده شدند. سرعت هواپیماها نیز مد نظر قرار گرفت، تا پیش از جنگ سرعت هواپیماها حداکثر ۵۶ تا ۷۲ کیلومتر در ساعت بود و در پایان، هواپیماهایی نظیر ساپویت کمل ( Sopwith Camel ) می توانستند به سرعت ۱۸۲ کیلومتر در ساعت برسند. در طول جنگ جهانی دوم ( ۱۹۴۵-۱۹۳۹) سرعت حداکثری هواپیماهای ملخی به بیش از ۳۷۰ مایل ( ۵۹۵ کیلومتر ) در ساعت رسید. هواپیماهای جت در طول جنگ جهانی طراحی و ساخته شدند. هواپیمای آلمانی Messerchmitt Me-262 با سرعت ۵۴۰ مایل ( ۸۶۹ کیلومتر ) می توانست پرواز کند. هواپیماهای مسافربری نیز از این پیشرفت ها بی بهره نماندند و خطوط حمل نقل هوایی به سرعت پیشرفت کرد. از اولین هواپیماهای مسافربری با موتور جت، دیهاویلند کامت ( De Havilland Comet ) و بوئینگ ۷۰۷ ( Boeing 707 ) بودند. سیستم رادار در طول جنگ جهانی و برای تشخیص مواضع هواپیماهای دشمن با استفاده از بالا و پائین رفتن امواج رادیویی توسعه یافت؛ سیستمی که بعدها اساس سیستم های کنترل ترافیک هوایی و ناوبری شدند و امروزه نیز به خدمت مشغول هستند.


هوانوردی امروز
در یک قرن اخیر صنعت هوانوردی پیشرفت و توسعه ی بسیار وسیعی داشته است، تنها ۷۲ سال بعد از پرواز تاریخی برادران رایت، پروازهای راحت و لوکس هواپیماهای کنکورد با سرعتی معادل دو برابر سرعت صوت و در ارتفاع ۱۱ مایلی ( ۱۸ کیلومتری ) مسافران را به نقاط مختلف جهان جابجا می کرد. در حال حاضر هواپیماهای نظامی وجود دارند که بدون خلبان به پرواز در می آیند. آخرین هواپیماهای بدون سرنشین ( UAV ) قابلیت پرواز خودکار از ابتدا تا انتهای عملیات را در خود دارند.

هواپیمای بدون سرنشین Global Hawk با یک بار برنامه ریزی می تواند به صورت خودکار به پرواز در آید، ماموریتش را انجام دهد و دوباره به پایگاه باز گردد. مسئولان هدایت بر روی زمین می توانند در صورت لزوم مسیر تعریف شده برای آن را تغییر دهند.

امروزه نیز روند تحقیقات هوانوردی در کشورهای توسعه یافته با جدیت و کیفیت هرچه بیشتر پیگیری می شود. آژانس هوا و فضایی ( NASA ) تحت نظارت ایالات متحده به عنوان پیشرو در طراحی و توسعه ی وسایل پرنده در سطح بین المللی و با همکاری کشورهای مختلف انجام وظیفه می کند. کارخانجات طراحی و ساخت هواپیماهای غول پیکر نیز هم گام با دانشگاه ها به تحقیق و پیشبرد اهداف خود مبنی بر طراحی، ساخت و عرضه ی وسایل پرنده ی ایمن و پیشرفته حرکت می کنند.



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

نوسانگر

تاریخ:دوشنبه 23 بهمن 1391-23:48

دید کلی

  • آیا تا بحال به حرکت رفت و برگشتی عقربه‌های ساعت دقت کرده‌اید؟
  • به نظر شما صدای سیم ویلو‌ن چگونه ایجاد می‌شود؟
  • آیا نوسان رقاصک ساعت مچی را دیده اید؟
  • تصور شما از حرکت نوسانی چیست ؟



تصویر

حرکت نوسانی چیست؟

هر حرکتی که در بازه‌های زمانی مساوی تکرار شود حرکت تناوبی است. جابجایی هر ذره در حرکت تناوبی را همیشه می‌توان بر حسب توابع سینوسی «کسینوسی) بیان کرد. چون اصطلاح هماهنگ (هارمونیک) به عبارتهایی اطلاق می‌شود که شامل این توابع‌اند، حرکت تناوبی را غالبا حرکت هماهنگ می‌گویند. اگر ذره‌ای که حرکت تناوبی دارد روی یک مسیر واحد پس و پیش برود، حرکت آن را نوسانی یا ارتعاشی می‌نامند. جهان پر از حرکتهای نوسانی است که از آن جمله می‌توان به نوسانهای رقاصک ساعت ، سیم ویو‌‌لن ، جرم متصل به فنر و ...اشاره کرد.

مشخصات حرکت هماهنگ

  • مدت زمان لازم برای انجام یک رفت و برگشت را دوره تناوب حرکت هماهنگ نامیده و آنرا با T نمایش می دهند. به عبارت دیگر دوره تناوب زمان لازم برای یک نوسان یا چرخه کامل است.

  • تعداد نوسانها (یا چرخه‌ها) در واحد زمان را فرکانس نامیده و با ν نشان می‌دهند. بنابراین فرکانس عکس دوره تناوب است. یکا فرکانس در دستگاه SI دور بر ثانیه یا هرتز می‌باشد.

  • موضعی که در آن هیچ نیرویی به ذره در حال نوسان وارد نمی‌شود، موضع تعادل می‌نامند و جابجایی «خطی یا زاویه‌ای) عبارت است از فاصله (خطی یا زاویه‌ای) ذره نوسان کننده از موضع تعادل آن در هر لحظه.



تصویر

مکانیزم کار

ذره ای را که در امتداد یک خط راست میان دو حد ثابت نوسان می‌کند در نظر می‌گیریم. اگر جابجایی ذره را با X ، سرعت ذره را با V و شتاب ذره را با a نشان دهیم که سرعت و شتاب از نظر بزرگی و جهت به طور متناوب تغییر می‌کنند ، در این صورت نیروی وارد بر ذره با توجه به رابطه F=ma تغییر خواهد کرد. از لحاظ انرژی می‌توان گفت که ذره‌ای که حرکت هماهنگ دارد، حول نقطه‌ای (موضع تعادل) که در آن انرژی پتانسیل ذره کمینه است نوسان می‌کند. آونگ در حال نوسان مثال خوبی در این باره است، زیرا انرژی پتانسیل آن در پایینترین نقطه مسیر حرکت یعنی در موضع تعادل کمینه است. نیروی وارد بر ذره در هرحالت از تابع انرژی پتانسیل یعنی رابطه زیر تبعیت می کند.

F=-du/dx

جسمی به جرم m را در نظر بگیرید که به فنر ایده‌آلی با ثابت K بسته شده‌است و می‌تواند آزادانه روی یک سطح افقی بدون اصطکاک حرکت کند. انرژی پتانسیل ذره از رابطه U(x) = kx2/2 به دست می‌آید. که در آن K ثابت فنر بوده و x مقدار تراکم یا فشردگی فنر «ایده‌آل» می باشد. نیروی وارد بر ذره از رابطه F(x) = -kx به دست می‌آید. حرکت هماهنگ نه تنها تناوبی است بلکه کراندار نیز هست. فقط توابع سینوسی و کسینوسی (یا ترکیباتی از آنها) هستند که این هر دو خاصیت را همزمان دارند. حرکت یک نوسانگر هماهنگ ساده براساس معادله زیر بیان می‌شود.

A=A0Cos ωt+Φ

کمیت (ωt+Φ) را فاز حرکت ، ثابت Φ را ثابت فاز و A (که برابر با بیشترین جابجایی ذره از موضع تعادلش می باشد) را دامنه نوسان می‌نامند. امکان دارد حرکتهایی با دامنه یکسان ولی فاز متفاوت وجود داشته‌باشند.

کاربردهای حرکت نوسانگر هماهنگ ساده

  • آونگ ساده :
    آونگ ساده دستگاه ایده‌آلی است شامل یک جرم نقطه‌ای که توسط یک نخ سبک و غیر قابل کشش آویزان شده‌است. هرگاه آونگ را در موضع تعادلش به یک طرف کشیده و رها کنیم، آونگ در اثر نیروی گرانشی در یک صفحه قائم شروع به نوسان می‌کند. این حرکت یک حرکت تناوبی یا نوسانی است. دوره تناوب یک آونگ ساده هنگامی که دامنه‌اش کوچک باشد برابر است با
T=2п√L/g

  • آونگ پیچشی :
    آونگ پیچشی شامل قرصی است که به وسیله سیمی که به مرکز قرص متصل است آویخته‌شده‌‌است.این سیم از طرف به یک آویز‌گاه صلب و از طرف دیگر به یک قرص محکم بسته‌شده‌است. اگر قرص را اندکی چرخانده و رها کنیم سیم پیچیده‌ و گشتاور نیرویی به قرص وارد می‌کند و کوشد که آن را به موضع تعادلش بر گرداند. این گشتاور نیرو یک گشتاور نیروی بازگرداننده است.

    به این ترتیب حرکت قرص یک
    حرکت نوسانی خواهد بود.شایان ذکر است که در اینجا بر خلاف آونگ ساده جابجایی به‌ صورت زاویه‌ای می باشد، اما هر دو از قانون هوک پیروی می‌کنند. دوره تناوب آونگ پیچشی مانند آونگ ساده است، با این تفاوت که در این مورد بجای کمیت L (طول آونگ) ، کمیت I «لختی دورانی جسم) قرار می‌گیرد.

  • آونگ فیزیکی :
    هر جسم صلبی که بتواند در یک صفحه قائم حول محوری که از آن صفحه می‌گذرد تاب بخورد، آونگ فیزیکی نامیده می‌شود. این تعریف تعمیم تعریف آونگ ساده‌ای است که در آن نخ بدون وزنی یک ذره منفرد را نگه می‌دارد. عملا تمام آونگهای واقعی فیزیکی هستند.


نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

زیر ساخت مكانیك نیوتنی

تاریخ:جمعه 10 آذر 1391-01:16

 



مقدمه

قبل از آنكه اندیشه ی آدمی شكوفا گردد و به بهره وری رسد، باید شرایط آن فراهم گردد. در جو اختناق آلود قرون وسطی چنین شرایطی فراهم نبود. به همین دلیل تولیدات فكری تقریباً به صفر رسید. برای رشد و پیشرفتهای علمی نخست باید زمینه ی فلسفی آن در جامعه فراهم باشد، به عبارت دیگر فلسفه های مورد قبول و حمایت جامعه بایستی پذیرای نظریه های جدید باشند تا جامعه شاهد شكوفایی اندیشه و تولیدات آن باشد. فلسفه توضیحی است برای بی نظمی طبیعی مجموعه ای از تجارب یا دانسته ها. بنابراین برای هر مجموعه ای از تجارب و فلسفه ای وجود دارد.

هرچند ممكن است بدون توجه به فلسفه ی یك دانش، آن را آموخت و به كار برد، اما درك عمیق آن دانش بدون توجه به فلسفه اش امكان پذیر نیست. در واقع بر عهده ی فلسفه ی علم است كه حوزه ی فعالیتهای یك دانش از جمله فیزیك، اهداف و اعتبار گزاره های آن را تعیین كند و روش به دست آوردن نتایج را توضیح دهد. این فلسفه ی علم است كه نشان می دهد هدف علم، پاسخ به هر سئوالى نیست. علم تنها مى تواند آنچه را كه متعلق به حوزه واقعیت هاى فیزیكى (آزمون هاى تجربى قابل سنجش) است، پاسخگو باشد. علم نمى تواند در مورد احكام ارزشى كه متعلق به حوزه اخلاق و پیامدهاى یك عمل است، نظرى ابراز دارد.

در فیزیك هیچ فلسفه ای غایت اندیشه های فلسفی نیست و هرگاه فلسفه ی خاصی به چنین اعتباری برسد، با اندیشمندان و مردم آن خواهد شد كه در قرون وسطی شد. سیاه ترین دوران زندگی انسان زمانی بود كه فلسفه و فیزیك ارسطویی از حمایت دینی برخوردار و غایت فلسفه ی علوم طبیعی قلمداد شد. در قرون وسطی گزاره های علمی، زمانی معتبر بودند كه با گزاره های پذیرفته شده ی قبلی سازگار بودند. پس آزمون گزاره های جدید عملی بیهوده شمرده می شد و تنها سازگاری آنها با گزاره های قبلی كفایت می كرد. علاوه بر آن بانیان گزاره های ناسازگار با مجازات رو به رو می شدند. آتش زدن برونو و محاكمه ی گالیله به همین دلیل بود. بنابراین نتیجه ی آزمایشهای گالیله بیش و پیش از آنكه یك تلاش علمی باشد، یك حركت انقلابی برای سرنگونی یك نظام فكری و حكومتی بر اندیشه ی انسان بود .

اندیشه ی روش استقرایی بعد از ترجمه ی آثار دانشمندان اسلامی بویژه ایرانیان به لاتین مورد توجه قرار گرفت. آزمایشهای گالیله با تدریس كارهای خواجه نصیرالدین طوسی و خیام توسط استادانی چون جان والیس در دانشگاه های اروپا همزمان بود. و همه اینها بعد از ترجمه ی آثار ابن هیثم به لاتین بود.

فرانسیس بیكن فیلسوف انگلیسى براى اولین بار در كتاب خود با نام ارگانون جدید كه نام آن برگرفته از كتاب ارسطو با نام ارغنون است، روش هاى تحقیق را مورد بررسى قرار داد و جان استوارت میل نیز به دنبال او در كتاب منطق خود بحث درباره شیوه هاى تجربى را بسط داد. البته برخى بر این باورند كه سخن از استقرا و منطق عملى را اولین بار روگر بیكن، (در قرن سیزدهم میلادى) به كار برد. اما این گالیله بود كه عملاً با آزمایشهای خود روش استقرایی را بكار برد. گالیله تا جایی پیش رفت كه خواست سرعت نور را اندازه گیری كند. و این واقعاً یك انقلاب فكری بود كه برتری روش استقرایی را نسبت به روش قیاسی نشان داد.

اندیشه اصلى استقراگرایى بر این مبناست كه علم از مشاهده آغاز مى شود و مشاهدات به تعمیم ها و پیش بینى ها مى رسد. حال اگر یك مورد پیدا شود كه با گزاره ی مورد قبول سازگار نباشد، گزاره ی فوق باطل مى شود. تفسیر استقراگرایان از این ابطال این است كه استنتاجات علمى، هیچ گاه به یقین منتهى نمى شوند اما آنها بر این باورند كه اینگونه استنتاجات مى توانند درجه بالایى از احتمال را به بار آورند.

رایشنباخ می گوید :

اصل استقرا داور ارزش نظریه ها در علوم است و حذف آن از علم به مثابه ی خلع علوم از مسند قضاوت در باره ی صدق و كذب نظریه های علمی است. بدون این اصل، علم به كدام دلیل میان نظریه های علمی و توصیف های شاعرانه فرق خواهد گذاشت؟ ولی دقیق تر این است كه اصل مجوز استقرا، معیار سنجش احتمالات خوانده شود.

3-1

مقاومت جزم اندیشی در مقابل نوآوری

هرچند سازمان تفتیش عقیده، كتاب كوپرنیك را كه مخالف با كتاب مقدس بود، ممنوع اعلام كرد، اما اندیشه های كوپرنیك اثر شایسته ی خود را در اذهان دگراندیشان بچا گذاشت. یكی از این اندیشمندان جردانو برونو بود. وی ریاضیدان، متفكر و فیلسوف ایتالیایی قرن شانزدهم بود كه هم استاد كالج دوفرانس پاریس بود وهم استاد دانشگاه اكسفورد در انگلستان بود. او می گفت : تمام حقایق دارای ذات واحد هستند و خدا با جهان یكی است. همچنین ، به عقیده او روح و ماده یكی هستند و هر جزئی از حقیقت از دو امر مادی و روحی تركیب یافته است كه تجزیه نمی شوند. بنابراین وظیفه ی فلسفه عبارت است از مشاهده وحدت در كثرت، روح در ماده و ماده در روح و همچنین: مقصود از فلسفه عبارتست از پیدا كردن تركیبی كه در آن تمام تضاد ها و تناقض ها باهم یكی شده اند و همچنان مقصود از فلسفه رسیدن به بالا ترین درجه ی معرفت وحدت كلی است كه مساوی است با عشق به خدا برونو، نظریه ی كوپرنیك را تایید می كرد. یعنی این كه : زمین به دور خورشید می گردد. نه خورشید به دور زمین . در كاینات خورشید ها و منظومه های شمسی دیگری وجود دارند. زمین یكی از اجزای سماوی است مانند میلیونها سیاره و ستاره دیگر. برونو از پژوش های كوپرنیك نتیجه های فلسفی نوین گرفت كه با آموزش های كلیسا ناسازگار بود. بنابراین از طرف دیوان یا دادگاه تفتیش عقاید "انگزیسیون " به عنوان مرتد به محاكمه خوانده شد. او هشت سال شكنجه و رنج زندان را با شكیبایی فراوانی سپری كرد ولی چون از عقاید خود دست نكشید، بالاخره محكمه ی تفتیش عقاید او را محكوم كرد كه با راحت ترین و سهل ترین طرق ممكن و بدون خونریزی كشته شود،یعنی زنده سوزانده شد.

گفتنی است كه ماجرای نفرت انگیز، انگیزیسیون، چند قرن پیاپی ادامه داشت و اروپای مسیحی را به كشتار گاهی تبدیل كرد كه خلایق را گروه گروه به شكنجه گاه ها و سیاهچال ها و شعله های آتش و چوبه های دار می سپرد. چراكه پاپ اعظم در مورد مشروعیت اینهمه جنایات هولناك از جانب عیسای مسیح فتوای شرعی صادر كرده بود . جلوه دیگری كه شاید عیسای مسیح از آن بی خبر بود ولی به نام او و سبب رضا و خشنودی خدا انجام می گرفت . تنها در دادگاه تفتیش عقاید اسپانیا طبق آمار كلیسا 31912 تن زنده در آتش سوزانیده شدند اما گالیله (1642 - 1564م ) ریاضی دان و فیزیكدان ایتالیایی كه اختر شناس بنامی نیز بود و مخترع یكی از اولین دوربین های نجومی، ناگزیر شد در هفتاد ساله گی در برابر قضات و داوران انگیزیسیون زانو به زمین بزند، دست بر كتاب مقدس انجیل بگذارد و قسم بخورد كه از عقیده كفر آمیز خود صرف نظر و توبه كند. گالیله در 36 سالگی یعنی در سال 1600 شاهد به آتش كشیده شدن برونو بود. شاید همین تجربه موجب شد كه توبه كند و از اندیشه های خود دست بردارد. گالیله اظهار داشته بود كه زمین ساكن نیست و به دور خورشید می چرخد، نه خورشید به دور زمین.

گالیله به وسیله ی آن دوربینی كه اختراع كرده بود معلوم ساخت كه: كره ماه دارای كوههای متعدد است و همچنین كهكشان از ستاره گان كوچك تشكیل شده و نیز به جز ستاره گانی كه با چشم می بینیم ،ستاره گان بیشمار در آسمان وجود دارند و نیز چهار ماه (قمر ) از اقمار مشتری و لكه های خورشید را كه متحركند كشف كرد. گالیله تحت تاثیر فرضیه های ذیمقراطیس معتقد شد كه هرگونه تغییری در عالم و كاینات مبتنی بر ریاضی می باشند. طولی نكشید كه مطالعات گالیله بر مطالعات كپلر اضافه گشت و این عقیده پیدا شد كه فرضیه ی قدیم مبتنی بر مركزیت زمین نسبت به جهان مادی صحیح نیست و خورشید مركز منظومه ی شمسی است منطق اساسی كلیسا در رد فرضیه ی گالیله این بود كه در كتاب مقدس تصریح شده بود كه خدا اول زمین را ساخت و بعد خورشید و ماه را. ماجرای استغفار و توبه ی گالیله نقطه عطف مبارزه مذهب با كسانی بود كه می خواستند حقیقتی را در خارج از چهار چوب " متون مقدس" جستجو كنند كه طبیعتاً از دید كلیسا كفر مطلق به حساب می آمد. معروف است كه چون گالیله توبه كرده و از جا برخاست و بیرون رفت، كسانی كه در آنجا بودند دیدند كه او با انگشت در روی زمین نوشته است : با این همه زمین حركت می كند.

اما در مورد نظریه گرانش نیوتن. اسحاق نیوتن در سال مرگ گالیله یعنی 1643 متولد شد. وی فیزیكدان، ریاضیدان و فیلسوف انگلیسی است كه در دانشگاه كمبریج تحصیل می كرد و قانون جهانی گرانش را كشف و قوانین اساسی میكانیك را تنظیم كرد. نیوتن به همان اندازه مورد خشم و مخالفت كلیسا قرار گرفت كه گالیله و برونو . چراكه در نظریه ی نیوتن توازن كاینات تابع قانون گرانش شناخته شده بود، در حالیكه این توازن در كتاب مقدس به خواست خداوند برپا بود، بدون هیچ قانونی . پس این نظریه نیز از جانب كلیسا تجلی تازه ای از گمراهی های شیطانی تلقی شد و فتوا دادند كه نیوتن عامل شیطان است و كافر و مرتد و لعین. اما نتوانستند به وی گزندی برسانند، زیرا نیوتن در انگلستان و مورد حمایت بود.

3-2

علم و ایمان

گالیله - عامل جدایی علم و دین

می گویند گاوس، ریاضیدان بزرگ آلمانی وقتی خبر از مشاهده سیاره هشتم در منظومه شمسی داد، هگل، فیلسوف پرآوازه هموطنش، در اعتراض و تمسخر پاسخ داد چنین چیزی از محالات است. ساختار منظومه شمسی با هفت سیاره به كمال خود رسیده و وجود سیاره هشتم قابل تصور نیست!

استیلمن دریك ، استاد ممتاز تاریخ علم در دانشگاه تورنتوی كانادا و نویسنده كتاب مشهور «زندگی نامه علمی گالیله» معتقد است از آنجا كه فلسفه به مثابه رویكردی به تبیین جهان، به لحاظ ترتیب زمانی میان دین و علم می نشیند، پس طبیعی است كه فلسفه در ابتدا دنباله رو دین و راهبر علم بوده باشد. دریك در بررسی این اپیزود تراژیك از سرگذشت علم، فرآیند استقلال فرزند معنوی فلسفه _ یعنی علم _ را در كانون تحلیل های خویش قرار می دهد. او گالیله را سرآغاز این زایش دردناك می داند.

گالیلئو گالیله ای ( 1564 ــ 1942 ) بزرگ ترین فرزند خانواده بود و شش خواهر و برادر داشت. پدرش موسیقیدانی بااستعداد بود. گالیله تحصیلاتش را در مدرسه ای در فلورانس آغاز كرد و سپس به دانشگاه پیزا رفت. سال ها بعد در یادداشتی نوشت كه از همان ابتدای فراگیری فلسفه طبیعی ارسطو در اینكه سرعت سقوط اجسام واقعا متناسب با ابعاد آنها باشد، تردید داشته است. او دیده بود كه دانه های تگرگ با اندازه های بسیار متفاوت با آنكه همه سقوط را تقریبا از یك ارتفاع و همزمان آغاز كرده اند با هم به زمین می خورند. گالیله در جلساتی به اصول اقلیدس علاقه مند شد، در نتیجه به رغم خواست پدر برای اتمام دوره پزشكی، ریاضیات و فلسفه خواند و در سال 1585 بی آنكه درجه ای كسب كرده باشد دانشگاه را رها كرد.

پس از ترك دانشگاه چند سالی به تدریس خصوصی ریاضیات پرداخت و در 1586 نخستین رساله علمی خود را درباره تعادل هیدروستاتیكی نوشت. در اواخر سال 1587 روش هوشمندانه و مفیدی برای تعیین مركز ثقل بعضی جامدات كشف كرد كه از ارشمیدس فراتر می رفت و آوازه گالیله را به خارج از ایتالیا می رساند. در سال 1588 آكادمی فلورانس از گالیله دعوت كرد تا درباره محل، ابعاد و طبقات جهنم، چنان كه در دوزخ دانته آمده بود، برای اعضای آكادمی سخنرانی كند. در سال 1589 به كرسی استادی ریاضیات دانشگاه پیزا دست یافت.

گالیله تفاوت اساسی رهیافت ارسطویی با روش خودش را در آخرین كتابش چنین توضیح داده است:

ارسطو می گوید كه گلوله ای به وزن صد پوند كه از ارتفاع صد زراع رها شده باشد قبل از اینكه گلوله ای یك پوندی به اندازه یك زراع سقوط كند به زمین می رسد. من می گویم كه هر دو گلوله همزمان به زمین می رسند. شما اگر آزمایش كنید خواهید دید كه گلوله بزرگ تر در انتهای مسیر فقط دو بند انگشت از گلوله كوچك تر جلو افتاده است. حالا شما می خواهید نود و نه زراع ارسطو را پشت این دو بند انگشت پنهان كنید.

دشمنان نوآوری حتی كوچك ترین اشتباه مرا به خطای كبیره تعبیر می كنند، چنان كه گویی آدمی بهتر است هم رنگ جماعت به خطا برود تا آنكه یك تنه راه استدلال درست را بپیماید.

در قبال نظریه كپرنیك به نقل از یكی از دوستانش می گوید: انجیل به ما می گوید كه چگونه به سوی عرش اعلی حركت كنیم نه آنكه عرش اعلی خود چگونه حركت می كند.

گالیله یك پرگار هندسی و نظامی اختراع كرد كه در حل یك مسئله عملی توپخانه كاربرد داشت و بعدها از آن در حل تقریبی تمام مسائل ریاضی عملی قابل تصور در آن زمان استفاده شد. یك دستگاه گرمان ها نیز ساخت كه در پزشكی به كار برده شد. در سال 1603 گالیله چندین مسئله حركت روی سطوح شیبدار را حل كرد و به بررسی شتاب پرداخت. در 1604 روشی ابداع كرد تا بتواند آهنگ تغییر مسافت را در حركت شتابدار عملا اندازه بگیرد.

از زمان قدیس آكویناس تا گالیله در حدود 4 قرن دانایی در اروپا زیر سایه ارسطو بود. اگر كسی می خواست بداند، راهش این بود كه كتاب های ارسطو را به دقت بخواند، تفسیرهایی را كه بر آثار ارسطو نوشته شده بود مطالعه كند تا منظور او را در بندهای دشوار بفهمد. فلسفه و دانش یكی بودند. ارسطو در آثار متعددی به فلسفه طبیعی (فیزیك) پرداخته، اما اصول علوم فیزیكی را در كتاب، مابعد الطبیعه (متافیزیك) بیان كرده بود. هدف اصلی فلسفه ارسطو تعمق در علل پدیده ها و پی بردن به منظور غایی از همه رویدادهای طبیعت است. انواع علت ها عبارتند از ماده، صورت، فاعل و غایب. در كیهان شناسی ارسطو بر آن بود كه ورای عناصر در بعد كه تغییرپذیرند، جوهر پنجمی هست كه تغییرناپذیر است. كیهان شناسی ارسطویی در مقابل نجوم بطلمیوسی تاب آورد و دچار تغییری نشد اما در مواجهه با نجوم كپرنیكی- كه خود زمین را در حركت می دانست- نتوانست دوام بیاورد.

سپس در تاریخ فرهنگ اروپا سه متفكر سرشناس ظهور كردند كه فلسفه طبیعی ارسطو را بی حاصل اعلام كردند؛ فرانسیس بیكن در انگلستان، گالیله در ایتالیا و رنه دكارت در فرانسه. ارسطو دانش را به علمی و عملی یا اپیستمه و تخنه تقسیم می كرد. انقلاب علمی به طور عمده عبارت بود از زدودن این وجوه تمایز و پیوند میان آنها، در واقع جست وجوی قوانین به جای جست وجوی علت ها. گالیله درباره آینده فلسفه نوشته است: خود فلسفه به یقین از مجادلات ما منتفع خواهد شد، زیرا اگر معلوم شود تصورات ما درست بوده اند، موفقیت های جدیدی حاصل خواهد شد و اگر غلط باشند، ابطال آنها به معنی تأیید بیشتری بر نظریه های قبلی است. پس نگرانی خود را برای بعضی فلاسفه نگه دارید؛ به كمكشان بیایید و از آن دفاع كنید. و اما علم، هیچ راهی جز پیشرفت ندارد.

گالیله هم مانند بیكن و دكارت در آرزوی فلسفه جدیدی بود كه بتواند جای سخن پردازی های مكتب ارسطو را بگیرد، اما برخلاف آن دو این نوع فلسفه در نظر او متعلق به آینده ای دور بود. نخستین نشانه های علم در قرن شانزدهم بیرون از دانشگاه ها ظاهر شد. فلسفه طبیعت از پیش به شدت سازمان یافته و كامل بود و هر تغییری در آن به تغییر ما بعدالطبیعه می انجامید و بر باقی فلسفه تأثیر می گذاشت. به این ترتیب علم اصولا اگر قرار بود پیشرفتی حاصل كند بایستی مستقل از فلسفه پیش می رفت.

در اكتبر 1604 یك ابرنواختر در آسمان شب پدیدار شد. بنابه اصول بنیادی ارسطو وقوع هیچ تغییری در آسمان هرگز ممكن نبود، چون همه چیز های آن از ماده تغییر ناپذیری به نام اتر ساخته شده است. گالیله سه سخنرانی عمومی درباره ستاره جدید برگزار كرد و نشان داد كه جای این ستاره باید در آسمان باشد. یعنی كه ارسطو به كلی در اشتباه بوده است. امروزه فهمیدنش سخت است كه روزگاری اگر یك ریاضیدان محض می توانست ثابت كند كه آسمان واقعا تغییر می كند چه تیشه ای به ریشه فلسفه طبیعی زده بود!

كرمونینی به نمایندگی از طرف فلاسفه اعلام كرد كه قواعد معمولی اندازه گیری در روی زمین را نمی شود در مورد فواصل بسیار دور به كار برد. گالیله در پاسخ گفت برای ریاضیدان فرقی نمی كند كه چیزی كه مشاهده می شود جوهر پنجم باشد یا پوره سیب زمینی، چون ماهیت این چیز را فاصله اش تغییر نمی دهد.

در سال 1609 ابزاری در هلند اختراع شد كه اجسام دور دست را نزدیك نشان می داد. گالیله سرانجام توانست تلسكوپی بسازد كه اجسام را بیست بار جلوتر می آورد. در حالیكه فیلسوفان طبیعت افلاك را بی نقص می دانستند و بر كرویت كامل اجرام آسمانی اصرار داشتند، گالیله در شب هایی كه آسمان صاف بود چیزهایی در ماه دید كه آنها را به درستی كوه ها و گودال های آتشفشانی تعبیر كرد. یك سال بعد نیز چهار قمر كشف كرد كه به دور مشتری می گشتند و این ناقض تصور فیلسوفان طبیعت بود كه می گفتند زمین مركز تمام حركات آسمانی است. در رم پدركلاویوس اظهار كرد كه به عقیده او همه چیز های جدیدی كه دیده شده اند در عدسی ها بودند نه در آسمان. دلیلی ندارد چیزی كه در شیشه های خمیده دیده می شود در جایی جز در خود آن عدسی ها وجود داشته باشد. چون اگر عدسی ها را از مقابل چشم برداریم آن چیز هم ناپدید می شود. اما كرمونینی هرگز نپذیرفت كه با تلسكوپ به آسمان نگاه كند. از نتایج آزمایش های اپتیك گالیله معلوم می شد كه اگر ماه كره كامل باشد بازتاب نور خورشید از آن را فقط به صورت یك نقطه روشن می دیدیم.

گالیله كوه هایی را در ماه اندازه گرفته بود كه ارتفاعشان به چهار مایل هم می رسید. اما فلاسفه دینی برای آن كه برسر حرف خود مبنی بر كرویت و هموار بودن سطح ماه بمانند اظهار كرده بودند كه سطح ماه پوشیده از بلور شفافی است كه گالیله كوه ها را در زیر آن دیده و به غلط گمان كرده است كه روی آنند. بدین ترتیب روش گالیله در شكل گیری فیزیك امروزی اهمیت اساسی داشت و همانی بود كه موجب شد علم و دین سرانجام راه هایشان را از هم جدا كنند.

گالیله تحقیقات خود را ادامه داد و رساله اى تحقیقى نوشت كه در آن به این نتیجه رسیده بود كه كهكشان راه شیرى متشكل از بسیارى ستاره است كه زمین نیز در آن مجموعه قرار دارد. تا این جاى این كشف مشكل شرعى براى كلیسا وجود نداشت چون هنوز نظر اصلى این بود كه زمین مركز دنیاست و همه ستاره ها دور زمین مى گردند و به همین لحاظ محبوبیت گالیله در سراسر اروپا گسترش یافت بدون اینكه كلیسا با او دشمن باشد. در 1611 گالیله به رم رفت و نتیجه تحقیقات او مورد تایید قرار گرفت و از او تقدیر شد. در همان زمان گالیله با كاردینال مافیو باربرینى آشنا شد كه در پرونده گالیله از حامیان اصلى او بود. در همان جلسه و در میهمانى شامى كه به افتخار گالیله برپا شده بود یكى از نجیب زادگان از نظریات گالیله و تعالیم انجیل و كلیساى كاتولیك پرسید و گالیله در جواب گفت: شاید انجیل بگوید كه انسان چگونه به بهشت مى رود، اما جوابى ندارد كه بگوید بهشت به كجا مى رود. همین مسئله و صحبت هایى كه از او در بیرون درز كرد باعث شد تا گالیله با كلیسا سرشاخ شود. در جلسه دادگاه كه به جرم ارتداد برگزار شده بود، گالیله پس از درخواست بخشش با پاى خود بر زمین زد و گفت: اما من مى دانم كه تو مى چرخى! دو باره گالیله به رم احضار شد تا درباره نظریات كوپرنیك صحبت كند و به دادگاه پاسخگو باشد. جرم بزرگ او به دو اتهام بازمى گشت:

زمین به دور خورشید مى گردد

و اینكه زمین دور خود نیز مى چرخد.

هر دو مخالف با گفته كلیسا بود. باربرینى در همان زمان به مقام پاپ رسید و گالیله پیش او مى رفت و با او از كشفیات خود سخن مى گفت بدون اینكه كوچك ترین اشاره اى به مطالعات و نظریات كوپرنیك داشته باشد. در همان زمان و در نتیجه كار كمیته تحقیق كلیسا گالیله از نوشتن درباره یافته هاى علمى خود ممنوع شد. در 1633 او را به رم فراخواندند تا در دادگاه نهایى خود شركت كند. در ابتداى محكمه به او گفتند كه تا آخر عمر حق تدریس ندارد اما گالیله دو نامه از دوستان كشیش خود داشت كه با نظریات او موافق بودند. از آنجایى كه هر دو كشیش از دنیا رفته بودند دادگاه نامه ها را فاقد اعتبار دانست. نتیجه نهایى دادگاه این بود كه گالیله به حبس ابد محكوم شده و روانه زندان شود. پس از آن گالیله یك دور شكنجه شد تا مامورین تحقیق مطمئن شوند كه او حرف خود را درباره حركت زمین به دور خورشید و چرخش زمین را پس گرفته است. به دلیل كهولت سن او را به زندان نفرستاده و در منزل مسكونى خود او را زندانى كردند. هر چه درخواست كرد كه پزشك یا دارو به او داده شود مخالفت شد حتى كشیش و كاردینال آرچترى كه از دوستان گالیله بودند، پادرمیانى كردند اما تغییرى حاصل نشد.گالیله در حین دست و پازدن با بیمارى درگذشت. در سال 1998 و پس از گذشت حدود 400 سال واتیكان حكم بخشش گالیله را صادر كرد تا روح او از سرگردانى آزاد شده و راهى بهشت شود.

3-3

روش استقرایی و دیفرانسیلی:

جهان بینی علمی در فیزیك نظری با كارهای گالیله آغاز شد. هرچند كه تلاشهای گالیله زیربنای فیزیك را تشكیل داد، اما این تلاشها ریشه در نگرشهای جدید به پدیده های فیزیكی داشت كه مهمترین آنها را می توان در آثار برونو و كپلر مشاهده كرد. برونو به طرز ماهرانه ای در آثار خود تشریح كرد كه همه ی ستارگان جهان نظیر خورشید هستند. كپلر با ارائه سه قانون خود نشان داد كه حركت سیارات قانونمند است و یك نظم منطقی در حركت، دوره تناوب و مسیر آنها وجود دارد.

گالیله آزمایشهای زیادی انجام داد تا بتواند حركت اجسام را در یكسری قوانین كلی خلاصه كند. در این میان آزمایش سطح شیبدار گالیله از همه مشهورتر است. اما نمی توان تاثیر نگرش گالیله را در پیشرفت علم به این آزمایشها خلاصه كرد. در حقیقت گالیله نوعی نگرش منطقی به پدیده های فیزیكی داشت كه تا آن زمان بی سابقه بود. این نگرش زیربنای روش استقرایی را در فیزیك تشكیل داد و بتدریج به سایر علوم گسترش یافت.

هرچند آزمایشهای گالیله از نظر كمی و كیفی با آزمایشهای امروزی قابل مقایسه نیست، اما آزمایشهای بسیار پیچیده و پیشرفته امروزی نیز از همان قاعده ی نگرش استقرایی گالیله پیروی می كنند. به این ترتیب گالیله زیر ساخت فیزیك را ایجاد كرد و نحوه ی برخورد علمی با طبیعت را نشان داد. اما نتیجه ی این تلاشها به صورت تشریحی بیان می شد.

سالها بعد نیوتن نتایج به دست آمده توسط گالیله را فرمول بندی و در قالب یكسری معادلات ریاضی ارائه كرد و ساختار فیزیك كلاسیك را مدون ساخت. نیوتن برای توجیه پدیده های فیزیكی " نگرش دیفرانسیلی" را جایگزین روش انتگرالی كرد. در روش انتگرالی همواره نتایج مورد نظر است. در حالیكه در نگرش دیفرانسیلی تحلیل روند رسیدن به نتایج مورد بحث قرار می گیرد و جواب های خاص را می توان از ان به دست اورد. به عنوان مثال قوانین كپلر را با قانون جهانی گرانش نیوتن مقایسه كنید. در قوانین كپلر نمی توان دوره ی گردش یك سیاره را از روی دوره ی گردش سیاره ی دیگر استخراج كرد. علاوه بر آن هر سه قانون كپلر مستقل از هم هستند. در حالیكه در قانون نیوتن می توان دوره گردش همه ی سیارات به دور خورشید را به دست آورد و همه آنها از یك قانون قابل استنتاج هستند.

بنابراین می توان گفت گالیله روش استقرایی را به وجود آورد و نیوتن روش دیفرانسیلی را ابداع كرد. اما از زمان گالیله تا نیوتن تغییرات عمده ای در نگرش به علم و پدیدها های فیزیكی ایجاد شده بود. یكی عموامل بسیا موثر در این زمینه آثار رنه دكارت 1569 - 1650 بود.

دكارت آن بخش از آگاهی ها و دانش انسان را علم می دانست كه مسلم باشد و با استدلال به دست آید و از این رو ریاضیات را نمونه كامل علوم می شمرد و می كوشید تا روشهای ریاضی را در كلیه رشته های دانش بشری به كار برد. او روش فیلسوفانی را كه برای اثبات یك موضوع به گفته ها و شنیده های این و آن متوسل می شوند كنار زد و بنا را بر این نهاد كه باید در همه چیز شك كند تا مطمئن شود كه عملش تقلیدی نیست دكارت سعی داشت روشی پیدا كند جامع كه بتواند از آن برای استدلال در هر علمی استفاده كند. او قبلا" طی مطالبی سعی در یكی كردن جبر و هندسه نیز كرده بود. او در یادداشت های خود در سال 1619 می نویسد : اگر امكان این باشد كه به ارتباط میان علوم پی ببریم در آنصورت نگهداری آنها در حافظه انسان به سادگی یادگیری رشته اعداد خواهد بود.

او در جایی دیگر می گوید : بعد از تحقیق بسیار دریافتم كه در علم ریاضیات شما با مسائل مربوط به ترتیب و مقدار درگیر هستید و برای شما هیچ فرقی ندارد كه این مقدار مربوط به ستارگان باشد یا هر شكل دیگری. بنا براین باید علمی وجود داشته باشد كه هر پرسشی مربوط به ترتیب و مقدار را پاسخ گوید بدون توجه به آنكه راجع به ترتیب یا مقدار چه صحبت می كند. من این علم را ریاضیات عام (Universal Mathematic) می نامم.

دكارت در رساله گفتار در روش راه بردن عقل می گوید: چهار دستور آینده مرا بس است به شرط آن كه عزم دائم راسخ كنم بر اینكه هرگز از رعایت آن ها تخلف نورزم.

نخست اینكه هیچ گاه هیچ چیز را حقیقت نپندارم جز آن كه درستی آن بر من بدیهی شود. یعنی از شتابزدگی و سبق ذهنی سخت بپرهیزم و چیزی را به تصدیق نپذیرم مگر آن كه در ذهنم چنان روشن و متمایز گردد كه جای هیچ گونه شكی باقی نماند.

دوم آنكه هر یك از مشكلاتی را كه به مطالعه در می آورم تا می توانم و تا اندازه ای كه برای تسهیل حل آن لازم است تقسیم به اجزا نمایم.

سوم آن كه افكار خویش به ترتیب جاری سازم و از ساده ترین چیز ها كه علم به آن ها آسانتر باشد آغاز كرده و كم كم به مركبات برسم و حتی برای اموری كه طبعا تقدم و تاخر ندارد ترتب فرض كنم.

چهارم آن كه در هر مقام شماره امور و ساده كردن را چنان كامل نمایم و بازدید مسائل را به اندازه ای كلی سازم كه مطمئن باشم چیزی فروگذار نشده است.

دكارت می گوید : یك چیز هست كه در آن شك نتوان كرد و آن این كه شك می كنم. چون شك می كنم فكر دارم و می اندیشم. پس كسی هستم كه می اندیشم و یا به عبارت معروف او می اندیشم - پس هستم .

دكارت به رساله گفتار در روش راه بردن عقل سه صمیمه تحت عناوین نور شناسی، كائنات جو، و هندسه تحلیلی اضافه كرد. هرچند كتاب هندسه تحلیلی دكارت بسط منظم روش تحلیلی نیست، اما وی با نشان دادن اینكه یك حرف می تواند معرف هر كمیتی، مثبت یا منفی باشد، تغییر عمده ای در محاسبات به وجود آورد. كلمات مختصات طول و عرض كه امروزه به معنی فنی آنها در هندسه تحلیلی مورد استفاذه قرار می گیرد، از جانب لایب نیتز وارد موضوع شد و بدین ترتیب دستگاه مختصات دكارتی شكل گرفت.

لازم به ذكر است كه حكـیم عـمر خـیام، اولین كسی است كه هـندسه تحلیلی را برای حل معـادلات به كار برده است و از این حیث قریب چـهار قرن قـبل از " دكارت " هـندسهً تـحلیلی را وضع كرده است. دكـتر جورج سارتون در این باره اینگـونه اظهار نظر كرده است: خیام اول كسی است كه به تحـقـیـق منظم و عـلمی در معـادلات درجات اول، دوم و سوم پرداخـته و به طبقه بندی تحسین آمیزی از معـادلات اقدام نموده است. و در حل تمام صور معادلات درجه سوم منظماً تحـقـیق كرده و به حل هـندسی آنها توفـیق یافته است. رسالهً وی در عـلم جـبر كه مشـتمل بر این تحـقـیقات است معرف یك فكـر منظم عـلمی است و این رساله یكی از برجـسته ترین آثار قرون وسطایی و احـتمالا برجسته ترین آنها در این عـلم است. اولین بار تعـریف مـنطقی اعـداد اصم به وسیلهً رشته های بـیـنهایت در مجـموعـهً تحـقـیقات حـكـیم عـمر خیام دیده می شود.

اولین شخـصی كه راجع به زوایای صحیح در یك چهـار ضلعی بخـصوص در ارتـباط با پـنجـمین اصل هندسه اقـلیدس كار بسیار كرد، حكـیم عـمر خـیام بود.

با توجه به مطلبی كه مطرح شد، از نظر فلسفی و ابزار شرایط برای فرمول بندی قوانین حركت آماده شد و در این شرایط بود كه نیوتن پا به عرصه هستی نهاد.

Balls.gif



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید()