X
تبلیغات
تحقیق - فیزیک

تحقیق

تحقيق

فیزیک

مباحثی چون :
1- ماهیت انرژی انواع آن ، منابع و بهینه سازی مصرف انرژی
2- دما و گرما، تعادل گرمایی
3- الكتریسته ، جسم رسانا و نارسانا، مولد، مقاومت الكتریكی، توان الكتریكی و بهای انرژی الكتریكی
4- بازتاب نور، انتشار نور ، كانون آینه مقعر، محاسبه فاصله تصویر تا آینه ی مقعر
5- شكست نور ، زاویه ی حد ، ویژگی های عدسیهای همگرا، محاسبه ی فاصله ی تصویر تا عدسی و ... آشنا می شوید.

درس فیزیك 1 و آزمایشگاه جزء دروس عمومی متوسطه است بنابراین سعی شده است كه مبحث هایی از فیزیك كه یك شهروند به آن نیاز بیشتری دارد انتخاب آورده شود. در واقع سعی شده است بخشهایی انتخاب شود كه دانش آموز را به تفكر وا دارد و با بررسی مسائل راه وروش حل آنها را كشف كند.


فصل 1 – انرژی:
هنگامی كه به اطراف خود نگاه می كنیم، با پدیده های مختلفی مواجه می شویم و سؤال های زیادی برای ما مطرح می شود. با استفاده از علم فیزیك می توان به این پرسشها پاسخ داد. امروزه فیزدانان به بررسی و مطالعه پدیده ها، از ذره های خیلی ریزی همچون اجزای تشكیل دهنده اتم ها گرفته تا اجسام بسیار بزرگی همچون ستارگان و كهكشان ها می پردازند. شكل های (1-1 تا 1-8) نمونه ای از نتایج پژوهش های گسترده فیزیك دانان را نشان می دهد كه موجب دگرگونی بینش ما نسبت به جهان شده است.


تعریف انرژی:
قابلیت انجام كار یا ظرفیت انجام كار در یك جسم یا ماده انرژی آن جسم می گویند.
منبع انرژی زمین نور خورشید است. مقدار زیادی از انرژی مورد نیاز زمین از نور خورشید تأمین می شود. این انرژی لازم است به صورت های قابل استفاده در آید.

انرژی و شما :
بدن یك نوجوان روزانه به طور متوسط 12000 كیلوژول انرژی لازم دارد.
انرژی ذخیره شده در مواد غذایی با تغییرات شیمیایی در آنها آزاد می شود. با خوردن مواد غذایی و هضم آن ها در مواد غذایی تغییرات شیمیایی رخ می دهد و انرژی آنها آزاد می شود.
انرژی مواد غذایی را با یكای كیلوژول بر گرم KJ/g بیان می كنند.
قابلیت انجام كار به لحاظ انرژی كه در مواد شیمیایی مختلف وجود دارد و انرژی شیمیایی می گویند.
بنزین و مواد سوختنی انرژی را در پیوندهای شیمیایی خود ذخیره كرده اند.
انرژی مورد نیاز بدن ما از طریق انرژی شیمیایی مواد غذایی تأمین می شود.
جدول زیر انرژی شیمیایی موجود در غذاها و سوخت های معمولی را بر حسب (kJ/g) نشان می دهد.

آهنگ مصرف انرژی :
مقدار انرژی است كه در یك زمان معین مصرف می شود، به طور به هنگام خوابیدن در هر دقیقه 5 كیلو ژول انرژی مصرف می شود.آهنگ مصرف انرژی را توان مصرف انرژی نیز می نامند.




تمرین 1 :
الف) در ده دقیقه دوچرخه سواری با سرعت 21km/h چه مقدار انرژی مصرف می شود؟
با جدول (1-2) آهنگ مصرف انرژی برای دو چرخه سواری با سرعت 21km/h برابر 42kJ/min تعیین شده است كه در این صورت انرژی مصرف شده در ده دقیقه به صورت زیر بدست می آید.

E=42×10=420khJ
یعنی در ده دقیقه دوچرخه سواری 420 كیلوژول انرژی مصرف می شود.

ب ) اگر بازده بدن شخص 15 درصد باشد، با خوردن چه مقدار شیر این انرژی برای او فراهم می شود؟
انرژی شیمیایی موجود در شیر 217kj/g می باشد.


E=42kj
E / E0 = 15/100 => 420 / E0 = 15 / 100 => E 0 = 2800 KJ


برای انجام این ورزش لازم است ورزشكار 2800kJ انرژی از شیر بگیرد، پس :


m = E 0 / 2/7 = 2800 / 2/7 = 1037 gr => m = 1/037 kg

ورزشكار باید 037/1 كیلوگرم شیر بخورد تا بتواند انرژی ده دقیقه دوچرخه سواری را از شیر كسب كند.

 

 

1-3- انرژی درونی :
به مجموع انرژیهای جنبشی و پتانسیل ذرات یك ماده انرژی درونی آن جسم گویند. هر گاه به ماده گرما بدهیم. انرژی درونی آن افزایش می یابد در اثر مالش دو سطح بر روی یكدیگر مقداری انرژی به انرژی درونی دو جسم تبدیل می شود كه به آن اصطلاحاً اصطكاك می گویند. در واقع انرژی حاصل از اصطكاك كه به صورت گرما در می آید تلف نشده و فقط انرژی مكانیكی به انرژی درونی تبدیل شده است.

تمرین 3 :

اتومبیلی به جرم 1000kg با سرعت
20m/s
(72km/h)
در حال حركت است.

اگر اتومبیل ترمز كند و متوقف شود. چه مقدار انرژی به انرژی درونی جاده و لاستیك ها تبدیل می شود؟
وقتی اتومبیلی ترمز می كند، تمام انرژی جنبشی اتومبیل به انرژی درونی جاده و لاستیك ها تبدیل می شود، یعنی تغییر انرژی جنبشی اتومبیل برابر افزایش انرژی درونی جاده و لاستیك ها می باشد.


Q = -
K = -(K2 - K2)
K1 = 1/2 mv2 = 1/2 * 1000 * 202 = 200000 J
K2 = 0
Q = -(0-200000) = 200000 J


قانون پایستگی انرژی , انرژی پتانسیل گرانشی و منابع انرژی و...
1-4 – قانون پایستگی انرژی :
انرژی یك جسم هیچ گاه از بین نمی رود و خود به خود نیز بوجود نمی آید و همواره پایسته (ثابت) می ماند، مگر اینكه مقداری از آن را به جسم دیگری بدهد و یا اینكه از جسم دیگر انرژی دریافت كند.
در حالی كه انرژی پایسته می ماند، ممكن است از یك نوع به نوع دیگر تبدیل شود.


تمرین 4:
در مثال 3، اگر در اثر ضربه، 5 ژول انرژی به توپ منتقل شود و جرم توپ 5/0 كیلوگرم باشد، سرعت آن چقدر می شود؟
انرژی منتقل شده به توپ برابر انرژی جنبشی توپ در لحظه ای شروع حركت است ، پس :

 

 

 

 


1-5- انرژی پتانسیل گرانشی :
هر گاه جسمی به جرم m را به ارتفاع h از سطح زمین بالا ببریم، كاری كه روی جسم انجام می دهیم به صورت انرژی پتانسیل درآن ذخیره می شود و اگر جسم به سطح اولیه خود باز گردد، همین مقدار كار را پس می دهد. این انرژی پتانسیل گرانشی گویند و از رابطه ی زیر محاسبه می گردد.

 

 

 

 


u=mgh
در رابطه بالا

M جرم جسم بر حسب كیلوگرم g شتاب گرانشی زمین كه برابر
9/8 /s2
است .

H ارتفاع از سطح زمین بر حسب متر v انرژی پتانسیل گرانشی جسم بر حسب ژول
در رابطه فوق g شتاب گرانشی زمین است

كه تقریباً در تمام نقاط و سطح زمین مقدار ثابت
9/8 m/s2
است.
را دارد كه تقریباً برابر
10 m /s2

درنظر گرفته می شود. مقدار g در ارتفاع های بسیار زیاد تغییر می كند.
مثال :‌انرژی پتانسیل توپی به جرم 5/0 کیلوگرم كه در ارتفاع 2 متری سطح زمین قرار دارد چقدر است؟

 

 


تمرین 5
جرمی به جسم 200 گرم را با سرعت 10m/s در راستای قائم به طرف بالا پرتاب می كنیم. با نادیده گرفتن اتلاف انرژی،
الف : انرژی جنبشی آن در لحظه ی پرتاب چقدر است؟

ب) جسم تاچه ارتفاعی بالا می رود؟
اگر از مقاومت هوا صرف نظر شود در هر لحظه انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می گردد و در نقطه ای اوج كه جسم برای یك لحظه ساكن می شود و تمام انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل شده است پس می توان نوشت :


V 1= 0
K1= 1/2 m V0

 

 


یعنی جسم تا ارتفاع 5 متر بالا می رود.

 



پ ) سرعت توپ در نیمه ی راه چقدر است؟
اگر انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی گلوله در نیمه راه k3,v3 باشد، می توان نوشت :


V2 = V3 + K3
mgh = mg(h/2) + 1/2 m V23
0/2×10 × 5×= 0/2×10× 2/5 + 1/2 ×0/2 × V23 => V3 = 5?2 m/s


در تعیین انرژی پتانسیل گرانشی یك جسم انتخاب سطح پتانسیل صفر بسیار مهم است. اگر سطح زمین را پتانسیل صفر در نظر بگیریم، هر جسمی كه بالاتر از سطح زمین است دارای انرژی پتانسیل مثبت و هر جسمی كه پائین تر از سطح زمین است دارای پتانسیل منفی است.

 

1-6 – انرژی پتانسیل كشسانی


در شكل بالا گلوله با سرعت V به فنر افقی برخورد كرده و آن را فشرده می كند. در این حركت انرژی جنبشی گلوله به فنر منتقل شده و در آن به صورت انرژی پتانسیل كشسانی ذخیره می شود پس از اینكه گلوله متوقف شد. انرژی پتانسیل كشسانی فنر باعث می شود گلوله این بار بر خلاف جهت قبلی شروع به حركت كند و انرژی پتانسیل كشسانی فنر به انرژی جنبشی در گلوله تبدیل می گردد. اگر از اصطكاك صرف نظر شود، بر اساس قانون پایستگی انرژی، سرعت جدا شدن گلوله از فنر برابر سرعت برخورد گلوله با فنر خواهد بود.

+ نوشته شده در  دوشنبه یکم آبان 1391ساعت 23:1  توسط وجیهه  |