بخش سوم - ماشین ها |
آموختیم که وقتی جسمی را می کشیم یا حرکت می دهیم، به آن نیرو وارد می کنیم و بدون وارد کردن نیرو، نمی توانیم اجسام را به حرکت در آوریم. تعداد نیرویی که برای انجام کارها ی مختلف صورت می گیرد با هم فرق دارد...... |
بخش سوم - ماشین ها |
آموختیم که وقتی جسمی را می کشیم یا حرکت می دهیم، به آن نیرو وارد می کنیم و بدون وارد کردن نیرو، نمی توانیم اجسام را به حرکت در آوریم. تعداد نیرویی که برای انجام کارها ی مختلف صورت می گیرد با هم فرق دارد. اهرم ها نوع دیگری از ماشین های ساده هستند که با آنها می توانیم کارها را آسان تر انجام دهیم. با کمک اهرم می توان چیزهای سنگین را آسان تر جابه جا کرد. اهرم ها شکل های مختلف دارند. در بسیاری از ابزارها و وسایل که ما استفاده می کنیم نوعی اهرم وجود دارد مانند اله کلنگ. هر اهرم سه قسمت دارد: |
ژ |
1- هر چه طول سطح شیب دار کم تر باشد، برای بالا بردن جسم نیروی بیشتری نیاز داریم. |
بخش چهارم - نور و رنگ
نور یکی از انرژی های مهم است. جایی که نور نباشد تاریک است و ما بدون نور نمی توانیم چیزی را ببینیم. برای اینکه جسمی دیده شود باید به آن نور بتابد، نوری که به جسم می تابد، از سطح آن بازتابش پیدا می کند. اگر نور بازتابش شده به چشم ما برسد، آن جسم را می بینیم. خورشید یک چشمه نور طبیعی است و بعضی از چشمه های نور مصنوعی هستند و انسان آنها را به وجود آورده مانند چراغ های روغنی و نفتی قدیمی.
رنگ های نور:نوری که ازخورشید به زمین می رسد، از رنگ های گوناگونی تشکیل شده است. در آزمایشگاه نور را به کمک وسیله ای به نام منشور می توان تجزیه کرد. یعنی رنگ های مختلف را می توان از هم جدا کرد. منشور یک قطعه شیشه ای است.
حتماً دیده اید که پس از باران هوا آفتابی می شود و نور خورشید به ذره های ریز آب که هنوز در هوا وجود دارند می تابد. ذره های ریز آب هم مثل منشور، نور خورشید را تجزیه می کنند و رنگین کمال را به وجود می آورند. در واقع ذره های ریز آب باران در هوا، در روزهای آفتابی موجب تجزیه نور و ایجاد رنگین کمال می شود.
ذره بین چیست؟
معمولاً ذره بین ها را از شیشه و به شکل عدس می سازند. از این رو به آنها عدسی نیز می گویند. در صورت تابش نور خورشید به ذره بین، عدسی نور خورشید را در یک نقطه جمع می کند و به همین دلیل گرمای زیادی به وجود می آید. به این نقطه کانون عدسی می گویند. ممکن است در صورتی که کاغذی را روی کانون عدسی قرار دهیم، گرمای خورشید کاغذ را بسوزاند. به کمک عدسی هایی می توانیم تصویر اجسام را روی پرده نمایش دهیم.
کاربرد عدسی هاعدسی ها در وسایل مختلفی مثل عینک های طبی، میکروسکوپ، تلسکوپ و دوربین های عکاسی استفاده می شوند. سطح عدسی ممکن است مثل آینه برآمده یا فرو رفته باشد. ولی مثل آینه های صاف نیست.
بخش پنجم – تاریخچه ی زمین
زمین شناسان با استفاده از آثاری که از گذشته به دست آورده اند، به اطلاعات زیادی پی برده اند. انسان ها با مطالعه سنگ های رسوبی، آب و هوا، محل دریاها، خشکی ها و نوع گیاهان و جانوران که از بین رفته اند، اطلاعاتی به دست آورده اند.
فسیل:
به آثاری از جانداران بسیار قدیمی که در سنگ ها باقی مانده اند، فسیل (سنگواره) می گویند. فسیل ها یا مانند استخوان و دندان قسمت هایی از بدن جانداران بسیار قدیمی اند یا مانند پا اثری از بدن جانداران هستند. برای تشکیل بعضی فسیل ها میلیون ها سال لازم است.
استفاده از فسیل:
دانشمندان با مطالعه فسیل ها درباره گذشته زمین و تغییرات آن اطلاعات زیادی به دست می آورند. کسی که فسیل ها را مطالعه می کند باید درباره جانوران و گیاهان امروزی محل زندگی و نوع رفتار آنها اطلاعات کاملی داشته باشد. مثلاً اگر در بالای کوهی فسیل ماهی یافت شود معلوم می شود در آن نقطه قبلاً دریا بوده است.
تاریخچه جانداران:
وقتی زندگی در دریا شروع شد، ابتدا موجوداتی که بدن آنها فقط یک سلول داشت در دریاها فراوان شدند و بعد نوبت به جانوران بی مهره رسید و پس از میلیون ها سال اولین مهره داران یعنی ماهی ها به وجود آمدند. با پیدا شدن گیاهان، زندگی بر روی خشکی ها آغاز شد کم کم جانوران هم در روی خشکی ها ظاهر شدند. بعد آب و هوا، تغییر کرد، به طوری که محیط مناسبی برای رشید خزندگان به وجود آمد. تعداد خزندگان فراوان شد و طول بعضی از آنها به 30 متر می رسید. به این خزندگان دایناسور می گویند. دایناسور ها حدود 65 میلیون سال پیش مرده اند و پس از نابودی آنها عصر فراوانی گیاهان و جانوران فرا رسید.
تغییر خشکی ها و دریاها:
زمین شناسان معتقدند ابتدا در روی کوه زمین، فقط یک خشکی و یک اقیانوس بزرگ وجود داشت. در حدود 200 میلیون سال پیش این خشکی ابتدا از وسط شکاف برداشت و به تدریج به دو نیم تقسیم شد و بین دو خشکی دریایی به وجود آمد. چندین میلیون سال بعد، دو خشکی شمالی و جنوب هر یک کوچک تر و بیشتر شده و خشکی های امروزی را به وجود آوردند
باارزوی موفقیت طناز
تشکیل خاک
خاکها مخلوطی از مواد معدنی و آلی میباشند که از تجزیه و تخریب سنگها در نتیجه هوازدگی بوجود میآیند که البته نوع و ترکیب خاکها در مناطق مختلف بر حسب شرایط ناحیه فرق میکند. مقدار آبی که خاکها میتوانند بخود جذب کنند. از نظر کشاورزی و همچنین در کارخانههای راهسازی و ساختمانی دارای اهمیت بسیاری است که البته این مقدار در درجه اول بستگی به اندازه دانههای خاک دارد.
هرچه دانه خاک ریزتر باشد، آب بیشتری را به خود جذب میکند که این خصوصیت برای کارهای ساختمانسازی مناسب نیست. بطور کلی خاک خوب و حد واسط از دانههای ریز و درشت تشکیل یافته است.
خاک نتیجه ی تغییرات فیزیکی وشیمیایی برروی سنگ ها وکوهها وخرد شدن آن ها همراه با باقی مانده ی اجساد جانداران مرده در طی سال های دراز است .
تغییرات فیزیکی مانند :
پس ازخرد شدن سنگ ها تغییرات شیمیایی شروع می شو د ، ذرات خرد شده ممکن است با اکسیژن هوا ترکیب شوند ویا ممکن است با آب ترکیب شوند ویادرآب حل شوند و . . .
عوامل موثر در تشکیل خاک :
انواع خاک
مواد تشکیل دهنده ی خاک
عوامل موثر در حاصل خیزی خاک
خاکی را که موجب رشد بیشتر گیاهان می شود خاک حاصل خیز می نامند که به عوامل گوناگونی مانند : املاح ، آب ، اسیدی یا قلیایی بودن خاک وجانداران ذره بینی خاک و . . . بستگی دارد .
نفوذ آب درخاک
سرعت نفوذ آب درخاک های مختلف متفاوت است . هرچه ذرات تشکیل دهنده خاک ریزتر ، فشرده تر وفضاهای بین ذرات آن کوچکتر باشند ، یعنی بافت خاک سنگین تر و یا نرم تر باشد ، آب باسرعت کم تری در خاک نفوذ می کند ( خاک رس ) وهرچه ذراتی که خاک راتشکیل می دهند درشت تر وجدا از هم وفضاهای بین ذرات خاک بیش تر باشند ، یعنی بافت خاک سبک ( شنی ) باشد ، آب باسرعت بیس تری در آن نفوذ می کند و گیاه آب قابل استفاده رابه سرعت از دست می دهد . ( ماسه )
عوامل موثر دررشد گیاهان
گیاهان مواد معدنی لازم برای رشد راازخاک دریافت می کنند . مواد معدنی مورد نیاز خاک همان املاح یا نمک ها هستند که درخاک وجود دارد وقتی خاک مرطوب باشد این املاح در آب حل می شوند وزمانی که گیاه آب جذب می کند این موادهم با آب وارد گیاه می شوند.
به طور کلی عوامل موثر در رشد گیاهان عبارتند از :
نفوذ نزولی آب ، سبب شسته شدن عناصر محلول شده و ممکن است قسمت قابل ملاحظهای از مواد غذایی گیاه را از دسترس ریشه خارج سازد. هرزروی سطحی آب نه تنها سبب اتلاف آب میشود، بلکه با شستن ذرات خاکی ممکن است باعث فرسایش خاک گردد. خروج مواد غذایی گیاهی تنها از طریق کشت نباتات و برداشت محصول صورت نگرفته و شسته شدن و فرسایش خاک نیز در این مورد نقش عمدهای را بازی میکند.
در مواردی که شیب زمین زیاد یا قابلیت نفوذ خاک کم است، قسمت قابل ملاحظهای از آب باران به صورت هرزروی سطحی هدر میرود. در چنین مواردی نه تنها خاک و در نتیجه گیاهان از این آب محروم میشوند، بلکه مقدار زیادی از ذرات خاک همراه آب هدر رفته، شسته میشوند.
فرسایش آبی در واقع یکی از پدیدههای معمولی زمین شناسی است که بوسیله آن کوهها بتدریج فرسوده شده و دشتها ، درهها و بستر رودخانهها و دلتاها ، تشکیل مییابند. این نوع فرسایش که به کندی صورت میگیرد، فرسایش طبیعی نامیده میشود. در صورتی که فرسایش با سرعت خیلی بیشتری انجام شود و حالت تخریبی به خود بگیرد، به آن فرسایش تخریبی گفته میشود.
در پدیده فرسایش دو عمل مختلف انجام میشود: یکی جدا شدن ذرات و دیگری حمل و تغییر مکان آنها. عواملی مانند انجماد و ذوب متناوب ، جریان آب و ضربانات قطران باران اثر جدا کنندگی داشته و مواد را جهت شسته شدن آماده میکنند.
دو عامل اصلی را میتوان مسئول وقوع فرسایش تسریعی دانست: از بین رفتن پوشش گیاهی طبیعی خاک و کشت گیاهانی که پوشش گیاهی کافی فراهم ننموده و قسمتی از خاک را برهنه میگذارند. کشت نباتات کرتی مانند ذرت و سیب زمینی ، بخصوص اگر کرتها در جهت شیب زمین باشد، پوشش کافی به خاک نداده، فرسایش و از بین رفتن خاک را تشدید میکنند.
بارندگی زیاد در صورتی که ریزش آن آرام باشد، فرسایش زیادی ایجاد نمیکند، در صورتی که بارانهای شدید حتی به مقدار کم سبب فرسایش زیاد میشوند. در فصل سرما که زمین منجمد میشود و در فصل رشد گیاهان که پوشش گیاهی انبوه است، بارندگی اثر فرسایشی کمتری دارد.
شیب زیاد باعث تسریع جریان آب شده و به همان نسبت میزان فرسایش و هدر رفتن آب افزایش پیدا میکند. طول شیب نیز اهمیت دارد، چون هر قدر شیب ادامه بیشتری داشته باشد، بر مقدار سیلاب افزوده خواهد شد.
درختان جنگلی و مرتع موثرترین عوامل محافظ خاک در مقابل فرسایش هستند. نباتات زراعی اثر محافظتی کمتری دارند، ولی این امر در نباتات مختلف یکسان نیست. نباتاتی مانند جو و گندم پوشش نسبتا کافی برای خاک فراهم میکنند.
از بین خواص فیزیکی خاک موثر در میزان فرسایش مهمترین آنها قابلیت نفوذ خاک و ثبات ساختمانی خاک است. قابلیت نفوذ خاک به عواملی مانند ثبات ساختمانی ، بافت ، نوع رس ، عمق خاک و وجود لایههای غیر قابل نفوذ بستگی دارد. ثبات ساختمانی ذرات خاک سبب میشود که علیرغم هرزروی سطح آب فرسایش زیادی صورت نگیرد.
روشهای مختلفی برای کاهش یا کنترل فرسایش آبی میتوان بکار برد:
تخریب خاک از طریق فرسایش بادی بیشتر در مناطق خشک صورت گرفته و گاهی در مناطق مرطوب هم اتفاق میافتد. اثر تخریبی باد غالبا خیلی جدی بوده و نه تنها ذرات ریز و حاصلخیز خاک را هدر میدهد، بلکه به علت رو بازکردن ریشه گیاهان و یا پوشاندن قسمت هوایی گیاهان با مواد معلق در هوا ، سبب مرگ آنها میشود. خشک شدن لایههای سطحی خاک به علت کمی آب ، آنها را در خطر فرسایش باد قرار میدهد.
مهمترین عامل درصد رطوبت خاک است، زیرا خاک مرطوب از این حیث مصون است. عوامل دیگر عبارتند از: سرعت باد ، وضعیت قسمت سطحی خاک ، خصوصیات کلی خاک.
خصویات خاکی مانند ثبات دانه بندی ذرات خاک ، میزان مواد آلی و درصد ذرات خاک همگی در فرسایش پذیری خاک بوسیله باد موثر هستند.
با توجه به عوامل موثر در میزان فرسایش بادی میتوان روشهای مبارزه و کنترل را حدس زد. این روشها شامل مرطوب نگه داشتن خاک ، زبر و خشن نمودن سطح خاک و داشتن پوشش گیاهی است. کشت نوارهای نباتی و ایجادباد شکن های عمود بر جهت وزش باد پیشگیریهای موثری برای فرسایش بادی محسوب میشوند. اکثر روشهای بکار رفته ضمن اینکه برای مبارزه با اثر باد منظور میشوند، در واقع تا حد زیادی در جهت کنترل درصد خاک نیز عمل میکنند.
تقویت خاک
برای تقویت خاک وجلو گیری از ضعیف شدن آن می توان :
کی و چگونه از مواد اصلاح کننده یا تقویت کننده ( کود آلی) استفاده کنیم؟
از پائیز تا زمستان که هنگام خواب گیاهان است، فرصت خوبی است که مواد را در 30 سانتیمتری خاک مخلوط نموده تا در این زمان به موادی مورد اسفاده گیاه تبدیل شوند. در خاکهای شنی این مواد اصلاح کننده، ذرات خاک را بهم می چسبانند و ظرفیت نگهداری آب خاک را افزایش می دهند و از دیگر سو در خاکهای رسی یا سنگین هم می توانند به افزایش نفوذ پذیری خاک، منجر شوند. شما می توانید یک لایه 54/2 سانتیمتری هم روی خاک از این کودها قرار دهید.
مقایسه خاک های مناطق مختلف
دریک منطقه ، عوامل متعددی برروی مقدار ونوع خاک اثر دارند . ولی به طور کلی در مناطق کوهستانی ، خاک معمولا ضخامت کم تری و سنگ های تجزیه نشده فراوان تری دارد .دربیش تر مناطق کوهستانی به علت شیب زیاد ، خاک تشکیل نمی شود . خاک جنگل ها ، هم ضخامت کم تری دارد وهم حاصلخیزی چندانی ندارد ، زیرا جنگل درمحل هایی به وجود می آید که بارندگی زیاد سبب شست وشوی مواد محلول در خاک می شود . در خاک جنگل ، فقط برخی از درختان می توانند رشد کنند ، پس ، این گونه خاک ها برای کشاورزی مناسب نیستند .
خاک علفزارها حاصل خیزتر از خاک جنگل است زیرا ضخامت لایه ی سطحی خاک بیش تر از جنگل بوده وگیاخاک فراوان تری دارد ، همچنین ، مقدار بارندگی در علفزارها زیاد است ومناسب ترین خاک برای کشاورزی می باشد .
خاک بیابان دارای ضخامت کم و به صورت تکه تکه می باشد . اما ازنظر داشتن مواد معدنی ، غنی ترین خاک هستند . این نوع خاک ، موا د آلی ندارند وبرای کشاورزی مناسب نمی باشند .
ساختمان درونی زمین
دانشمندان با مطالعه ی مواد خارج شده از آتشفشانها ، دما ، ترکیب چشمه های آب گرم واز همه مهمتر امواج زلزله ، کره ی زمین را به سه قسمت پوسته ، گوشته (جبه) وهسته تقسیم کرده اند .
پوسته :
نازکترین لایه ی زمین است که درنقاط مختلف ، ضخامت متفاوتی دارد ، درزیر قاره ها (خصوصا کوهها ) حداکثرودرزیردریاها واقیانوسهاحداقل می باشد .
مهترین لایه ی زمین برای انسان پوسته است . زیرا بیشترمعدن ومنابع مهم مانندآب،نفت، زغال سنگ، گاز وانواع مواد معدنی وفلزات درپوسته ی زمین قرار دارند.
گوشته (جبه) :
گوشته در زیر پوسته قرار دارد وتا عمق 2900کیلومتری از سطح زمین ادامه دارد ( حجیم ترین لایه ی زمین است )
ضخامت آن درزیرکوهها کمتر ودرزیر اقیانوسها بیشتر است .
در مرز بین پوسته وگوشته سرعت امواج زمین لرزه ناگهان افزایش می یابد . این افزایش ناگهانی نشان دهنده ی تغغیر در جنس مواد تشکیل دهنده است .
حدود 100کیلومتر نخست گوشته ، حالتی جامد وسنگی دارد . درزیر این قسمت حالت گوشته تغغیر میکند ونرم وخمیری می شود. ضخامت این قسمت حدود 200 کیلومتر است وپس ازآن جبه تا عمق 2900کیلومتری دوباره حالت جامد وسخت به خود می گیرد .
مواد سازنده ی گوشته ، بیشتراز سلیسیم ، اکسیژن ، آهن ، منیزیم وکلسیم است.
هسته
درعمق 2900کیلومتری سطح زمین ، امواج زمین لرزه ناگهان تغییر می کنند واین خود نشانه ای از تغییر حالت ماده است . دانشمندان این قسمت را هسته نامیده اند که داغ ترین وضخیم ترین لایه می باشد . هسته در مرکز زمین قرار دارد واز دو بخش بیرونی و درونی درست شده است . قسمت بیرونی هسته که بین 2900 تا5060 کیلومتری قرارداردو حالت مایع ، ولی قسمت درونی آن ازمواد متراکمتر تشکیل شده وجامد است . دانشمندان با دلایل فابل توجهی ثابت کرده اند که مواد تشکیل دهنده ی هسته از جنس آهن ونیکل است . که به علت دمای فوق العاده زیاد هسته بیرونی ، کاملا مذاب می باشند . اما با آنکه دمای هسته ی درونی بیشتر است، اما به علت فشار زیاد طبقات بالایی مواد به حالت جامد قرار دارند . به کمک هسته ی آهن – نیکل است که دانشمندان زمین شناس توانسته اندخاصیت مغنا طیسی زمین راتوضیح دهند .
زمین لرزه
اگربه سنگها نیرو وارد شود ،ازخودعکس العمل نشان می دهنداین عکس العمل به مقدار نیرو ، حالت وجنس سنگ ، مدت زمان تاثیرنیرو ودمای محیط بستگی دارد .
به طورکلی ، اگرنیرو به طورمداوم وبه تدریج به سنگها (خصوصا آنهایی که دراعماق پوسته ی زمین هستند ) وارد شود سنگها چین می خورند ورشته کوههای بزرگ رابوجودمی آورند . امااگرنیروناگهانی وخصوصا به سنگهای نزدیک به سطح زمین وارد شود ، این سنگها می شکنند ، این شکستگی با آزادشدن انرژی همراه است به این شکستگی گسل گویند.
بیشترزمین لرزه ها درمحل گسل ها (شکستگیهای سنگهای پوسته ) به وجود می آیند . زیرااین مناطق دردفعات بعدبانیروی کمتری دوباره حرکت می کنند وسبب لرزش هایی درپوسته ی زمین می شوند . پس اصلی ترین دلیل ایجاد زلزله مربوط به نیروهای درونی زمین است . اما صدایی که هنگام زلزله شنیده می شود مربوط به خرد شدن سنگهای پوسته است .
واحد اندازه گیری زمین لرزه
مقدارانرژی را که ازیک زمین لرزه آزاد می شود بامقیاسی به نام ریشتر می سنجند . (ریشترنام شخصی است که اولین بار این روش را ابداع کرده است .. دراین مقیاس ، افزایش یک واحد ، 31باربرمقدارانرژی زمین لرزه
می افزاید . برای مثال ، انرژی زلزله ای بادرجه ی 3ریشتر،31باراززمین لرزه ی 2ریشتری و 961=31*31باراززمین لرزه ییک ریشتری بیشتراست.
تقریبا مقدارانرژی که زمین لرزه ی 6ریشتری آزادمی کند،برابرباانرژی یک بمب اتمی ومقدارانرژی کهیک زمین لرزه ی8ریشتری آزاد می کند ، برابرباانرژی هزاربمب اتمی است . بزرگترین زمین لرزه ایکه تاکنون ثبت شده 9/8ریشترقدرت داشته است .
مقاومت ساختمانهادربرابرزمین لرزه
نوع اسکلت ساختمان درمیزان مقاومت آن دربرابرزمین لرزه تاثیرزیادی دارد. امروزه ساختمانهایی در برابرزمین لزه مقاومت می کنندکه درساخت آنهاازمصالح مقاوم وسبک استفاده شده باشد. ارتفاع زیاد وتکیه برساختمانهای اطراف خودنداشته باشد وشکل آنهاساده ومتقارن (مکعب ،مکعب مستطیل و...) باشد نوع زمین زیرساختمان (استحکام زمین )هم درخرابی های حاصل اززلزله تاثیردارد.تجربه نشان میدهد که درمواردی باوجوداستحکام ظاهری ساختمان ،زمین زیرآن نتوانسته است ساختمان راپایدارنگه دارد .
درمجموع میزان خرابی وخسارت ناشی اززلزله به قدرت زلزله ، فاصله ازکانون زلزله ، مدت زمان زلزله ، استحکام زمین ومیزان مقاومت
ساختمانها بستگی دارد.