شرح و بررسی مسائل فیزیک

کوانتش انرژی (قسمت اول)

یکی از مسائلی که فیزیکدان‌ها در اواخر قرن نوزدهم به آن می‌پرداختند، استخراج منحنی تابش جسم سیاه ترسیم شده در شکل زیر بود. لرد رایلی (جان ویلیام استرات) تلاش کرد تا با به کار بردن معادلات ماکسول (در مورد نظریه الکترومغناطیس فیزیک کلاسیک) به همراه نتایج فیزیک حرارت به عبارتی دست یابد که بتواند منحنی تابش جسم سیاه را به‌درستی به دست آورد.

ادامه مطلب...

 

 

۰ نظر موافقین ۲ مخالفین ۰
Alpha

مسئله تخمین: دایره المعرف ویکی‌پدیا

مسئله

امروزه ویکی‌پدیا بزرگ‌ترین دایره المعارف محسوب می‌شود که شامل بیش از چهل میلیون مقاله است. اگر بخواهیم تمام حروف این دایره المعارف ر در کنار هم روی یک سر سوزن با قطر ۰٫۳ میلی متر جای دهیم، هر حرف شامل چند اتم می‌شود؟ فرض کنید فاصله میان دو اتم برابر با ۰٫۵ نانومتر است.

ادامه مطلب...

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰
Alpha

امواج صوتی: ناپدید کردن اجسام

محققان موسسه پلی تکنیک فدرال لوزان (EPFL) راهی برای ناپدید کردن اجسامی که قابل شناسایی توسط امواج صوتی هستند یافتند. این سیستم ناپدید کردن اجسام از نظر امواج صوتی، از رله‌های آکوستیکی (نوعی سنسور) تشکیل شده که در نقاط استراتژیک و مهم قرار گرفته‌اند. این ساختار موجب می‌شود که امواج صوتی بدون تأثیر گرفتن از موانع در مسیر انتشار با دامنه ثابت بتوانند منتشر شوند. از این روش می‌توان شی‌ءهایی مانند زیر دریایی را مخفی کرد.

ادامه مطلب...

 

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰
Alpha

تغییرات میدان الکتریکی و قانون آمپر

قانون آمپر به‌تنهایی یکی از قسمت‌های قوانین چهارگانه ماکسول است. قانون آمپر در ابتدا تنها رابطه تغییرات جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی را بیان می‌کرد ولی در سال ۱۸۶۱ این قانون توسط ماکسول اصلاح شد و عبارتی تحت عنوان جریان جابجایی به این قانون اضافه شد. قانون چهارم ماکسول بیان می‌کند که تغییرات میدان الکتریکی و همچنین تغییرات جریان الکتریکی باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شوند. این قانون به می‌توان به فرم دیفرانسیلی و فرم انتگرالی به این صورت بیان کرد:

فرم دیفرانسیلی:

فرم انتگرالی:

در ادامه به حل یک مسئله در رابطه با ایجاد میدان مغناطیسی در اثر تغییرات میدان الکتریکی پرداخته می‌شود:

ادامه مطلب...

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰
Alpha

قانون ارشمیدس

قانون ارشمیدس یا شناوری بیان می کند که به جسم شناور در سیال نیرویی به سمت نقاط کم فشار سیال برابر با وزن سیال جابجا شده وارد می شود. برای مثال هنگامی که یک جعبه چوبی وارد یک ظرف آب (در میدان گرانشی) می شود، از سمت سیال به جسم نیرو وارد می شود. در این مقاله، ابتدا به اثبات این قانون (به زبان ساده) اشاره می شود و سپس یه بررسی نقطه اثر نیروی شناوری پرداخته خواهد شد.

ادامه مطلب...

۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰
Alpha

چگونه یک جسم سنگین آهنی در جیوه شناور می‌ماند؟

چه می‌شود اگر یک سندان (یک وسیله سنگین آهنی که آهنگرها قطعات آهن را روی آن گذاشته و می‌کوبند) با جرمی بیش از ۵۰ کیلوگرم داخل یک تشت آب رها شود؟ واضح است که با رها شدن این جسم به داخل تشت آب پس از ایجاد یک بی‌نظمی شدید (splash) در سطح آب، خیلی سریع سندان به کف تشت برخورد می‌کند؛ اما یک مایعی وجود دارد که سندان به‌راحتی روی آن شناور می‌ماند. این مایع جیوه هست؛ اما چگونه این جسم سنگین می‌تواند روی جیوه شناور بماند؟ صدای ضربه چکش روی سندان داخل جیوه چه تفاوتی با صدای این ضربه روی سندانی که خارج از جیوه است وجود دارد؟

ادامه مطلب...

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰
Alpha

مسئله حرکت روی سطح شیبدار

مسئله

مطابق شکل، یک جعبه در پایین سطح شیب‌داری قرار دارد. روی این سطح شیب‌دار یک سطح غیر صیقلی با ضریب اصطکاک ۰٫۴ وجود دارد که از ارتفاع ۲ متری از زمین شروع شده و به‌اندازه ۰٫۷۵ متر روی سطح شیب‌دار امتداد یافته است. به یک جعبه در پایین سطح شیب‌دار سرعت اولیه‌ای براثر با ۸ متر بر ثانیه داده می‌شود. این سطح شیبدار با افق زاویه ای برابر با ۳۰ درجه می سازد. آیا این جعبه از سطح غیر صیقلی عبور می‌کند؟ در صورت مثبت بودن جواب سرعت جعبه را در نقطه پایانی سطح شیب‌دار (B) مشخص کنید. در صورت منفی بودن جواب معین کنید که این جعبه تا چه ارتفاعی بالا می‌رود؟

جواب در ادامه مطلب...

۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰
Alpha

سرعت موج مکانیکی

سرعت برای هر مؤلفه فیزیکی برابر حاصل تقسیم مقدار فاصله‌ی طی شده بر زمان گذشته است. سرعت در امواج مکانیکی نیز از همین رابطه به دست می‌آید که سرعت موج برابر تقسیم طول موج بر دوره آن است. سرعت موج هم به شکل موج و هم به محیطی که موج از طریق آن منتقل می‌شود بستگی دارد.

سرعت امواج مکانیکی در طناب کشیده...

ادامه مطلب...

۱ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰
Alpha

بررسی اثر دوپلر درمورد امواج صوتی و الکترومغناطیسی

کریستین دوپلر فیزیکدان و ریاضیدان اتریشی در سال ١٨۴٢ میلادی نشان داد که طول موجی که گیرنده از یک منبع تولید موج دریافت می کند، تابعی از سرعت فرستنده می باشد. برای مثال رنگی که ناظر از یک جسم نورانی می بیند، با تغییر سرعت جسم نورانی تغییر می کند. این پدیده اثر که اثر دوپلر نامیده می‌شود در مورد تمام امواج قابل رویت است.

ادامه مطلب...

۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰
Alpha

موج مکانیکی

 صدایی که می‌شنویم و هر فوتون نور که به چشم ما می‌رسد نمونه‌ ای از امواج اطراف ما هستند. امواج دارای ویژگی‌ها مختص به خودشان هستند اما ویژگی‌های مشترکی نیز وجود دارد. در ساده‌ترین حالت امواج یک اختلال هستند که انرژی را از طریق یک محیط پخش می‌کنند. ذرات فقط برای عبور امواج حرکت می‌کنند این بدان معناست که پس از یک موج، ذرات به حالت اولیه خود باز می‌گردند.

انواع امواج

عموماً امواج از نظر نحوه نوسان و جابجایی ذرات نسبت به راستای انتشار و نحوه انتشار و ایجاد تغییر در محیط بررسی می‌شوند. هدف از بحث پیرامون نحوه جابجایی ذرات و راستای انتشار موج، تعیین یک معادله و مدل برای پیش‌بینی رفتار موج است. امواج از لحاظ جهت گیری حرکت ذرات نسبت به جهت انتشار موج به سه دسته تقسیم می‌شوند.

- امواج طولی: در این دسته از امواج حرکت ذرات موازی با راستای انتشار موج است. انتشار امواج صوتی در محیط مادی نمونه‌ای از این نوع موج است

- امواج عرضی: در امواج عرضی راستای حرکت ذرات عمود بر راستای انتشار موج است. حرکت یک موج در طناب و امواج الکترومغناطیسی نمونه‌ای از این نوع امواج است.

- امواج پیچشی: ذرات به‌صورت 

ادامه مطلب... 

۱ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰
Alpha