loading...

سیگما

فیزیک

 
جريان الكتريكي، ميدان مغناطيسي، سيم‌پيچ، گشتاور
موتور DC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 عملكرد موتور DC

 

 

 
جريان در موتورDC
 

 

 

ميدان مغناطيسي در موتور DC

 

 

 

نيرو در موتور DC

 

 
گشتاور در موتور DC
 

 

 

 

 

 

 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:22 بازدید : 156 نویسنده : بنیامین فضلی
فشار، اصل پاسكال، اندازه‌گيري فشار
محاسبه‌ي فشار سيال
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فشار در سيال تقريباً ساكن بدون كاهش منتقل مي‌شود.
 
 
فشار بيروني به همه‌ي قسمت‌هاي سيال وارد مي‌شود و سبب مي‌شود كه نيروي بزرگي (اصل فشار هيدروليك- زنگ تفريح بعدي). فشار در كف بطري برابر است با فشار بيروني بر بالاي سيال بعلاوه‌ي فشار سيال ساكن از وزن مايع.
 
 
چگونه كف ظرف را از آن جدا كنيم؟
 
با توجه به نكته‌اي كه گفتيم، يك مثل نه چندان كاربردي ولي جالب اصل پاسكال كندن كف ليوان يا بطري از آن است. اگر بطري كاملاً پُر از آب باشد، هر فشاري كه به بالاي ليوان وارد شود، بدون كاهش به كف بطري يا ليوان منتقل مي‌شود. نيروي چند برابر شده مي‌تواند باعث كنده شدن كف بطري شود.
 
 
 
 
فشار سيال ساكن
 
فشار وارد بر سيال ساكن فقط بستگي به عمق سيال، چگالي سيال و شتاب گرانش دارد. فشار در سيال ساكن از وزن سيال ناشي مي‌شود. فشار وزن ستون مايع به مساحت A و ارتفاع h چنين بدست مي‌آيد:
 
 
 
 
 
 

مهم‌ترين نكته درباره‌ي اين رابطه اين‌ست كه چيزي را در خود ندارد. فشار سيال در يك عمق مشخص بستگي به جرم كُل با حجم كُل مايع ندارد. رابطه‌ي بالا براي ستون هندسي ساده است.

 

 

 

رابطه‌ي فوق اغلب براي اندازه‌گيري فشار مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بعد از وارد كردن داده‌ها، هركدام از پارامترهاي زير را بايد محاسبه كرد:

 

 

براي سادگي ارتفاع ستون يك مايع مشخص معمول است كه برحسب ارتفاع بيان كنيم مثلاً ميلي‌متر جيوه، يا سانتي‌متر آب و غيره. فشارها اغلب با مانومتر (زنگ تفريح‌ 205) برحسب ارتفاع مايع اندازه‌گيري مي‌شوند.
 

 
 
 
1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:22 بازدید : 160 نویسنده : بنیامین فضلی
 
جريان الكتريكي، ميدان مغناطيسي، سيم‌پيچ، گشتاور
موتور DC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 عملكرد موتور DC

 

 

 
جريان در موتورDC
 

 

 

ميدان مغناطيسي در موتور DC

 

 

 

نيرو در موتور DC

 

 
گشتاور در موتور DC
 

 

 

 

 

 

 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:21 بازدید : 200 نویسنده : بنیامین فضلی
 
نيرو، برخورد، شتاب، كمربند ايمني
كمربند ايمني
 
 
 
 
 
كمربند انعطاف‌ناپذير
 
كار كمربند ايمني نگه‌داشتن شما موقع ترمز و يا كاهش سرعت ماشين است. 4 تا 5 بار بيش از مسافتي كه شما بدو كمربند طي مي‌كنيد تا در نهايت ساكن شويد‌ (برخورد با شيشه يا داشبورد!). در يك تصادف يا ترمز كه ماشين ايست كامل خواهد داشت،‌ راننده بايد تمام انرژي جنبشي را بگيرد و از آنجا به بعد اصل كار- انرژي است كه ديكته مي‌كند هرچه‌قدر مسافت طي شده بيشتر باشد قدرت برخورد كمتر مي‌شود. مثلاً در يك تصادف رانندگي مسافت ايست سي‌سانتي‌متر است و نيروي وارد بر راننده 2.4 تن خواهد بود و شتاب حدود 30g! مقدار ميانگين كشش كمربند ايمني متوسط نيروي برخورد را كاهش مي‌دهد.
 
 
 
 
 
كشش كمربند
 
مقدار متوسط گيره‌ي كشش كمربند، مسافت ايست راننده را مي‌تواند زياد كند (نيرو را بگيرد و در محاسبه گويي اين مسافت معادل طي شده). دراين صورت نيرو كاهش پيدا كرده نيروي متوسط را در مقايسه با كمربند بدون كشش، كاهش دهد. اگر كمربند 15 سانتي‌متر حركت كند، شتاب را تا 20g مي‌دهد و متوسط نيرو تا 1451.5 كيوگرم نيرو (3200 پوند) نسبت به 2177 كيلوگرم نيرو (4800 پوند) كاهش مي‌يابد. در هردو نوع كمربند با كشش و بدون كشش در مقايسه با نداشتن كمربند نيرو كاهش مي‌يابد.
 
 
 
 
 
بدون كمربند!
 
بدون كمربند راننده به سمت شيشه پرتاب مي‌شود. فاصله‌ي ايست حدود 5 برابر حالت قبلي با كمربند است چون نيروي متوسط برخورد 5 برابر مي‌شود. كار انجام شده براي توقف راننده برابر است با نيروي برخورد راننده با شيشه ضربدر مسافت طي شده‌ي او. تصادفي كه باعث ايست كامل ماشين شود، بايد تمام انرژي جنبشي‌اش گرفته شود و اصل كار – انرژي ديكته مي‌كند كه فاصله‌ي كوتاه‌تر ايست معادل افزايش نيروي برخورد است.
 
 
 
راننده بدون كمربند راننده آزادنه به‌سمت جلو پرتاب مي‌شود. اگر فاصله‌ي برخورد بيش از 60 سانتي‌متر باشد، ماشين مي‌ايستد و يا حتي وقتي راننده به با سرعت 48.28 كيلومتر بر ساعت به شيشه برخورد مي‌كند كمي به‌سمت عقب مي‌رود.
 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:21 بازدید : 170 نویسنده : بنیامین فضلی
 
رقص محوري،‌ گشتاور، تكانه‌ي زاويه‌اي
 حرکت تقديمي

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

گشتاور حرکت تقديمي 

چرخش در تكانه‌اي زاويه‌اي به چرخش محور بستگي دارد ولي گشتاور نزديك نقطه‌ي اتكا در جهت عمود بر تكانه‌ي زاويه‌اي است. گشتاور در L تغيير ايجاد مي‌كند كه عمود بر آن است. چنين تغييري باعث تغيير جهت  L و نه اندازه‌ي آن مي‌شود (شكل 1). اين حركت دايره‌‌اي را «حرکت تقديمي» مي‌ناميم.

 



   

اگر چرخ دور خودش نچرخد، ابزار فقط به‌سمت پايين يعني جهت عمودي مي‌چرخد. اگر انگشتان دست راست خود را در جهت چرخش خم كنيد، شست شما عمود بر محور چرخش در جهت گشتاور توليد شده توسط گرانش است. اين بردار تكانه‌ي زاويه‌اي و محور چرخ، در همان جهت حرکت تقديمي خواهند داشت.

 

 

حرکت تقديمي،‌ نگاه از بالا
 


 

 

حرکت تقديمي

 

اگر شخصي چرخ را از محور چرخش‌اش نگه دارد (شكل3) حرکت تقديمي در همان جهت است. اگر چرخش وارونه‌ شود حرکت تقديمي هم در جهت مخالف خواهد بود. تشخيص حرکت تقديمي بوسيله‌ي جهت گشتاور به دليل وزن چرخ معلوم مي‌شود. اين گشتاور عمود بر تكانه‌ي زاويه‌اي چرخ است.

 

 

 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:20 بازدید : 150 نویسنده : بنیامین فضلی
 
حركت چرخشي، رقص‌محوري،‌حركت چرخشي
 لنگش
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
بردارهاي چرخش
 
 
حركت چرخشي درجهت حركت است و ذاتاً فرايند برداري است. ولي جهت حركت نقطه‌اي روي چرخ در حال چرخش به‌طور پيوسته عوض مي‌شود و نمي‌توان مسير آن را به‌راحتي دنبال كرد. تنها جهت ثابت براي يك چرخ محور چرخش آن است، پس منطقي است جهت اين محور را به‌عنوان جهت سرعت زاويه‌اي انتخاب كنيم. در تصوير سمت چپ دو جهت را مي‌توانيم اختيار كنيم. معمول است كه از قانون دست راست براي تعيين جهت كميت‌هاي زاويه‌اي استفاده كنيم.
 
 
جهت كميت‌هاي زاويه‌اي
 
 

بعنوان مثال جهت كميت‌هاي زاويه‌اي بردار سرعت زاويه‌اي را در‌نظر بگيريد. اگر نيرويي مماسي به چرخ وارد شود و به آن سرعت بدهد، تغيير در سرعت زاويه‌اي را سبب شده و شتاب زاويه‌اي در جهت محور بجود مي‌آيد. قانون دوم نيوتن براي چرخش گشتاور در جهت محور است. تكانه‌ي زاويه‌اي هم در همين جهت خواهد بود. بنابراين در اين مثال همه‌ي كميت‌هاي زاويه‌اي در جهت محور عمل مي‌كنند.

 
تغيير تكانه زاويه‌اي
نيروي مماسي به چرخ گشتاوري در امتداد محور (شكل) ايجاد مي‌‌ كند. تغيير تكانه‌ي زاويه‌اي در‌امتداد محور و چرخ،‌سرعت زاويه‌اي را افزايش مي‌دهد. با اين ‌حال اگر جهت گشتاور عمود بر محور چرخ باشد كمي پيچيده مي‌شود. سرعت زاويه‌اي عمود بر بردار سرعت زاويه‌اي بوده و تغيير جهت و نه مقدار آن تغيير مي‌كند. حركت نهايي چرخ حول محور عمودي را حركت تقديمي مي‌ناميم.
 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:20 بازدید : 129 نویسنده : بنیامین فضلی
حركت ژيروسكپي، گشتاور، زمين، ستاره‌ي قطبي، حرکت تقديمي
رقص زمين

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زمين شبيه ژيروسكوپ عمل مي‌كند و درمدارش حول خورشيد مسير و جهت چرخش خود را حفظ مي‌كند. بقاي اندازه‌حركت زاويه‌اي باعث مي‌شود كه تكانه‌زاويه‌اي روتور (قسمت گردنده ماشين) هم مقدارش و هم جهتش در فضا در غياب گشتاور حفظ شود. درنتيجه محور و نيمكره شمالي، بخشي از سال به سمت خورشيد (تابستان) و بخشي ديگر در جهت خلاف خورشيد (زمستان) تمايل دارند. علت همان علت فصل‌هاست.

 

 

 

 

 

 


حرکت تقديمي زمين مسير دايره‌اي محور را ظرف مدت 26000 سال طي مي‌كند. اين بدان معناست كه جاي ظاهري ستارگان درآسمان شب به آْرامي در اين مدت تغيير مي كند و ستاره‌ي قطبي به مرور ديگر ستاره‌اي درامتداد محور زمين نخواهد بود.  هر 72 سال 1 درجه مكان ستاره‌ي قطبي جابه‌جا مي‌شود. ارسطو اولين منجمي بود كه اين مساله را تشخيص داد. بعداً رقص محوري با فيزيك نيوتني توضيح داده شد. كشندهاي ماه و زمين هم به همين دليل و پَخ بودن زمين و نيروي جاذبه‌ي بين اين‌دو رخ مي‌دهد.

 

روش پيدا كردن ستاره‌ي قطبي. از طريق خرس بزرگ (دب اكبر) صورت فلكي خرس كوچك (دب اصغر) و ستاره‌ي قطبي را پيدا كنيد.

 

 

 عكس معروف به دور قطبي. اگر دريچه دوربين را چند ساعت باز نگه داريد تا فيلم يا حسگر دوربين نور دريافت كند در طول شب چنين تصويري را ثبت ميكنيد. بسته به عرض جغرافيايي ارتفاع  ستاره نسبت به افق تغيير مي‌كند.

 

 

شبيه سازي حركت زمين و آنچه در عكس ديديد.

با چرخش زمين صورت‌هاي فلكي طلوع و غروب مي‌كنند.

 

 

حرکت تقديمي گرفت (Precession of the ecliptic)
شيب مدار زمين نسبت به صفحه‌ي چرخش ماه و خورشيد بالا و پايين مي‌رود. دوره تناوب اين نوسان 100هزار سال است.

ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:19 بازدید : 149 نویسنده : بنیامین فضلی
گشتاور، حرکت تقديمي

ژيروسكوپ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يكي از انواع ژيروسكوپ روتور (ماشين متحركي) است پُرجرم كه داخل سه حلقه داير‌ه‌اي قرار گرفته است. استقرار هركدام از روتورها در سطوحي با قدرت ثبات بالا گشتاور كوچكي را درون روتو ايجاد مي‌كند.

 


تصوير معروف ژيروسكوپ جرم سنگين معلقي است در حلقه‌هاي سبكي كه روتور مركزي را از گشتاورهاي بيروني دور نگه داشته است. در سرعت‌هاي بالا ژيروسكوپ پايداري تعادل فوق‌العاده‌اي در جهت حركت سريع محور مركزي دارد. بقاي انرژي باعث مي‌شود كه تكانه‌ي زاويه‌اي روتور هم مقدار و هم جهت حركت را در غياب گشتاور ثابت نگه‌دارد.  شكل قديمي ژيروسكوپ «ژيرو- كمپس» (ژيرو- قطبنما) بود ولي مثال‌هاي متعددي غير از اين مدل وجود دارد. دوچرخه و موتورسيكلت، چرخش زمين در فضا، حتي رفتار بومرنگ.

 

 


حرکت تقديمي ژيروسكوپاگر يك ژيروسكوپ به حركت واداشته شود،  حلقه‌ها دوباره سعي مي‌كنند جهت‌گيري كنند تا محور چرخش‌ خود را در روتور حفظ كنند. اگر در مانند شكل در آن جهت به حركت واداشته شوند، ژيروسكوپ در جهتي كه مي‌بينيد،‌ حرکت تقديمي خواهد داشت چون گرانش روي آن گشتاور ايجاد مي‌كند.

 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:18 بازدید : 147 نویسنده : بنیامین فضلی
گشتاور، تکانه ی زاویه ای، نیرو
صندلی چرخان

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اگر وزنه ها به صورت زیر کنار هم قرار گیرند و دستان شما جمع شوند، گشتاور لختی خیلی کوچک می شود. 
بقای تکانه زاویه ای اینجا حکم می کند که سرعت زاویه ای باید افزایش پیدا کند.


 

گشتاور لختی وقتی وزنه ها به شکل زیر گرفته شوند، بزرگ خواهد بود.
 برای تکانه زاویه ای مشخص سرعت زاویه آی نسبتا کوچک است.

اگر وزنه ها به صورت زیر کنار هم قرار گیرند و دستان شما جمع شوند، گشتاور لختی خیلی کوچک میشود. 
بقای تکانه زاویه ای اینجا حکم می کند که سرعت زاویه ای باید افزایش پیدا کند.

 

 

 

 

 

 

 

  یک چرخ دوچرخه را در نظر بگیرید. اگر مطابق شکل محور را طور بگیرید که چرخ افقی باشد (شکل) و از زیر محور زیرین آن را بگیرید و چرخ بچرخد، صندلی شما ثابت و بدون حرکت می ماند و تکانه زاویه ای به سمت بالاست.

اگر چرخ را برعکس بگیرد ایندفعه جهت تکانه زاویه ای به سمت پایین خواهد بود. ولی تا زمانی که گشتاور نیروی قابل توجهی به آن وارد نشود اتفاقی نمی افتد و جهت تکانه زاویه ای مثل حالت دیگر به سمت بالاست.
وقتی به مقدار قابل توجهی رسید صندلی و شما به تکانه زاویه ای دوبرابر چرخ در حال چرخش می چرخید.

 یک چرخ دوچرخه را در نظر بگیرید. اگر مطابق شکل محور را طور بگیرید که چرخ افقی باشد (شکل) و از زیر محور زیرین آن را بگیرید و چرخ بچرخد، صندلی شما ثابت و بدون حرکت می ماند و تکانه زاویه ای به سمت بالاست.

 

 

 

 

 

 

ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:17 بازدید : 102 نویسنده : بنیامین فضلی

گشتاور
بومرنگ

 

 

 

 

 

 

 

 

مسیر برگشت بومرنگ حرکت بالارونده آیرودینامیکی است که دلیل آن شکل و رقص محوری با سرعت چرخش بالای آن است. رقص محوری دوباره باعث جهت گیری می شود بطوریکه مثل شکل پایین مسیر مدور را طی میکند.

سه طرح زیر رفتار بومرنگ را نشان می دهند.

 

 

 

بومرنگ مثالی است از رقص محوری ژیروسکوپی. وقتی بومرنگ را از یک انتها می گیرید و پرتاب می کنید، جهت آن حول محور عمود بر صفحه عوض می شود و دور خودش می چرخد. این صفحه نسبت به عمود بر خود آنقدر کج هست که آن را بتواند در هوا نگه دارد. سطح مقطع در هر انتهای آن شبیه کار بالهای کوچک را در هواپیما انجام می دهد(شکل). خط حمله ی هوا یعنی حرکحت رو به جلو را تأمین می کند وقتی انتها (لبه ی پیشرو) در بالا باشد (شکل). این بالها علت پرواز بومرنگ در جهت پرتاب شده هستند ولی لبه ی آیرودینامیکی بالابرنده در بالای آن تأمین کننده ی گشتاور است بطوریکه تکانه زاویه ای در حال چرخش باشد و به تدریج لبه ی را تغییر دهد و مسیر منحنی شکل بگیرد و بومرنگ برگردد.

 

 

 

پرتاب بومرنگ، باعث رقص محوری می شود چراکه لبه ی بالایی نسبت به هوای اطراف سریع تر حرکت می کند و باعث بالا رفتن می شود. این مسأله گشتاور ایجاد می کند و به صورت پیوسته حول محورش می چرخد و تغییر نوک حمله بالهای کوچک را سبب می شود و این یعنی مسیر منحنی.

 

 

 

رقص محوری پادساعتگرد است و مسیر منحنی را سبب می شود و به همین دلیل به پرتاب کننده باز می گردد.

 

ساختار بومرنگ

ساختار بومرنگ به شکلی است که هر انتها تشکیل یک خط حمله به سمت مقابل باد می دهد. لبه ها نیروی بالابرنده شان  بیش از بالای(نوک انحنای بومرنگ) است که حول محور چرخش می چرخد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1
ادامه مطلب ...
نظرات (0) تاریخ : شنبه 12 اردیبهشت 1394 زمان : 10:16 بازدید : 115 نویسنده : بنیامین فضلی

اطلاعات کاربری
  • فراموشی رمز عبور؟
  • جستجو



    در اين وبلاگ
    در كل اينترنت
    آمار سایت
  • کل مطالب : 3326
  • کل نظرات : 43
  • افراد آنلاین : 4
  • تعداد اعضا : 8
  • آی پی امروز : 146
  • آی پی دیروز : 128
  • بازدید امروز : 318
  • باردید دیروز : 602
  • گوگل امروز : 24
  • گوگل دیروز : 38
  • بازدید هفته : 6,327
  • بازدید ماه : 11,717
  • بازدید سال : 81,239
  • بازدید کلی : 1,031,388
  • کدهای اختصاصی
    Instagram