2343
👤 ادمین ها: @merzat @mohsen_dalili @mohammadkhatibii زیر نظر دانشجویان دانشگاه صنعتی شریف
❄️ در آغاز هر فصل، با یک پدیده‌ی نجومی مهم سر و کار داریم که در اصل باعث ایجاد تغییرات آب و هوایی می‌شود.
❄️ در آغاز فصل بهار و پاییز، با اعتدال مواجهیم که در آن، طول شب و روز با هم برابر است.
❄️ هرچه از اعتدالین بگذریم، به سمت تابستان، زاویه تابش خورشید عمودتر و به سمت زمستان، زاویه تابش خورشید، مایل تر می‌شود.
❄️ در آغاز فصل زمستان و تابستان، با انقلاب مواجهیم.
❄️ انقلاب زمستانی یک پدیده‌ی نجومی است که هر ساله در حدود 21 یا 22 دسامبر (برابر با 1 یا 2 دی) اتفاق می‌افتد.
❄️ در این زمان، محور چرخش زمین بیشترین زاویه‌ی خود را نسبت به خورشید پیدا می‌کند، به طوری که در نیم‌کره‌ی شمالی، کوتاه‌ترین روز و بلندترین شب سال رخ می‌دهد.
❄️ این پدیده، آغاز فصل زمستان در نیم‌کره‌ی شمالی و آغاز فصل تابستان در نیم‌کره‌ی جنوبی است.
❄️ در این روز، خورشید در پایین‌ترین نقطه‌ی آسمان قرار می‌گیرد و زاویه‌ی تابش نور خورشید بر سطح زمین کمترین مقدار را دارد.
🌺 یلدا و آغاز انقلاب زمستانه، مبارک🌺
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔅تانسور چیست؟🔅
🔻 پیشتر در مورد انواع کمیت ها صحبت کرده بودیم. یکی از انواع کمیت‌ها، تانسورها هستند.
🔹 تانسور یک شیء ریاضی است که می‌تواند برای مدلسازی داده‌ها و ویژگی‌های مختلف در فضاهای با ابعاد مختلف استفاده شود.
🔸 تانسور، می‌تواند به‌عنوان یک تعمیم از مفاهیم بردارها و ماتریس‌ها در نظر گرفته شود.
✔️ به عبارتی داریم؛
🔴 اسکالر: یک عدد منفرد است که هیچ بعدی ندارد و به آن تانسور صفر بعدی می‌گوییم.
🟠 بردار: یک آرایه یک‌بعدی از اعداد است که می‌تواند یک‌بعدی (خطی) در نظر گرفته شود. و یعنی این نوع تانسور یک بعد دارد.
🟡 ماتریس: یک آرایه دوبعدی از اعداد است که در آن هر عنصر در دو بعد (ستون و ردیف) تعریف می‌شود. به عبارتی، ماتریس نوعی تانسور با دو بعد است.
🟢 تانسورهای با ابعاد بالاتر: اگر تعداد ابعاد، بیشتر از دو باشد، به آنها تانسورهای چند بعدی گفته می‌شود. برای مثال، یک تانسور سه‌بعدی می‌تواند به صورت یک صفحه یا مجموعه‌ای از ماتریس‌ها نمایش داده شود.
🔻 به تانسورها، ویژگی به نام رتبه اطلاق می‌شود؛ 🔻
🔘 رتبه (Rank): رتبه یک تانسور نشان‌دهنده تعداد ابعادی است که آن تانسور در آنها تعریف می‌شود.
♦️عملیات‌های مختلف روی تانسورها♦️
✳️ تانسورها نیز مانند بردارها و ماتریس‌ها از جبر خاصی تبعیت می‌کنند، مانند:
🌀 جمع تانسورها: دو تانسور می‌توانند جمع شوند اگر ابعاد آنها برابر باشد.
🌀 ضرب تانسورها: ضرب داخلی، ضرب خارجی یا ضرب تانسورهای مشابه می‌تواند انجام شود.
🔰تانسور در فیزیک🔰
✅ در فیزیک، تانسورها به طور ویژه در نظریه نسبیت عمومی و میدان‌های گرانشی برای توصیف ویژگی‌های فضا-زمان استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، تانسور متریک که ویژگی‌های فضا-زمان را در نسبیت عمومی مدل می‌کند، به‌طور گسترده‌ای در این حوزه کاربرد دارد.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔹اصل فرما (Fermat's Principle) یکی از اصول بنیادی در اپتیک است که رفتار نور را در میان محیط‌های مختلف توضیح می‌دهد.
🔸 این اصل که توسط ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی پیر دو فرما در قرن هفدهم بیان شد، اساساً می‌گوید:
«نور در مسیری حرکت می‌کند که زمان طی کردن آن از تمام مسیرهای ممکن کمتر باشد.»
🔹 اثر کاسیمیر (Casimir Effect) یک پدیده فیزیکی در کوانتوم است که به‌ویژه در فضاهای خلاء مشاهده می‌شود.
🔸 این اثر نتیجه تغییرات فشار انرژی کوانتومی در خلاء است و به‌طور خاص به نیرویی اشاره دارد که بین دو جسم نزدیک به هم در فضای خلاء به وجود می‌آید.
🔹 اثر کاسیمیر در سال ۱۹۴۸ توسط فیزیکدان هلندی هانس کاسیمیر کشف شد. او متوجه شد که اگر دو جسم رسانا یا فلزی در فاصله بسیار کمی از هم در فضای خلاء قرار گیرند، نیرویی میان آنها به وجود می‌آید که این نیرو به طور معمول به دلیل اثرات کوانتومی میدان‌های الکترومغناطیسی است.
✅ توضیح فنی اثر کاسیمیر:
🔻 در فضاهای خلاء، میدان‌های الکترومغناطیسی به‌طور طبیعی نوساناتی دارند. در حقیقت، میدان‌ها همیشه در حال نوسان‌اند، حتی اگر هیچ جسمی در آنجا نباشد (این نوسانات به‌طور کوانتومی ایجاد می‌شوند).
🔻 در نزدیکی دو سطح فلزی که بسیار نزدیک به هم قرار دارند، این نوسانات محدود می‌شوند و تعداد خاصی از حالت‌ها و فرکانس‌های میدان‌های الکترومغناطیسی می‌توانند در فضای بین دو سطح وجود داشته باشند.
🔻 در نتیجه، انرژی میدان‌های الکترومغناطیسی در فضای بین این دو سطح کمتر از فضای بیرونی آنها است، و این تفاوت در انرژی باعث به وجود آمدن نیرویی به‌سمت داخل (یعنی به هم نزدیک کردن) می‌شود.
🔻 این نیروی جذبی که از تفاوت انرژی در داخل و خارج این دو سطح ناشی می‌شود، همان اثر کاسیمیر است.
🔅 ویژگی‌های اثر کاسیمیر:
🔺 نیروی جذبی ضعیف: اثر کاسیمیر تنها زمانی قابل مشاهده است که دو جسم در فاصله‌ای بسیار نزدیک از هم قرار گیرند، به‌طور معمول در مقیاس‌های نانو یا میکرو.
🔺 وابستگی به فاصله: شدت این نیرو بستگی زیادی به فاصله بین دو سطح دارد. هرچه این فاصله کمتر باشد، نیروی جذبی قوی‌تر می‌شود.
💢 اثر کازیمیر را می‌توان با استفاده از مکانیسم‌های ریاضی انتگرال‌های عملکردی نظریه میدان کوانتومی نیز محاسبه کرد.
💢 اگرچه چنین محاسباتی بطور قابل توجهی انتزاعی‌تر است و بنابراین درک آن دشوار است.علاوه بر این،آنها را می‌توان فقط برای ساده‌ترین هندسه‌ها انجام داد.
💢 با این حال،فرمالیسم نظریه میدان کوانتومی روشن می‌کند که جمع ارزش انتظار خلاء به معنای مشخص جمع‌آوری شده به اصطلاح «ذرات مجازی» است.---------------------------------
▪️روش مونت کارلو ▪️
🔸 یکی از پرکاربردترین تکنیک‌های ریاضیاتی در مکانیک آماری، روش مونت کارلو است.
🔹 روش مونت کارلو (Monte Carlo Method) یک تکنیک ریاضیاتی است که برای حل مسائل پیچیده که تحلیل دقیق آنها سخت یا غیرممکن است، استفاده می‌شود.
🔸 این روش به نام مونت کارلو به دلیل استفاده از تصادف و شبیه‌سازی‌های عددی در حل مسائل مختلف شناخته شده است.
🔹 در این روش، مسائل با استفاده از نمونه‌گیری تصادفی و شبیه‌سازی‌های عددی حل می‌شوند.
✅ معمولاً این روش برای حل مسائل در فیزیک، شیمی، اقتصاد، مهندسی، بهینه‌سازی و مسائل مربوط به تحلیل ریسک استفاده می‌شود.
🔸 اصول کلی روش مونت کارلو:
⭕️ تولید اعداد تصادفی: در این روش ابتدا باید از اعداد تصادفی برای شبیه‌سازی حالات مختلف یا حل یک مدل استفاده شود.
⭕️ مدلسازی: مسئله مورد نظر به طور ریاضی مدلسازی می‌شود. برای مثال، می‌توان یک سیستم تصادفی را شبیه‌سازی کرد که رفتار آن می‌تواند نشان‌دهنده رفتار واقعی یک سیستم فیزیکی، مالی یا مهندسی باشد.
⭕️ شبیه‌سازی: به کمک نمونه‌گیری تصادفی، مجموعه‌ای از حالت‌ها یا نمونه‌ها ایجاد می‌شود.
⭕️ محاسبه میانگین: سپس نتایج این شبیه‌سازی‌ها برای تخمین ویژگی‌های مورد نظر، مانند میانگین یا انحراف معیار، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
🔅 تنها یک روش مونت‌کارلو وجود ندارد، بلکه این واژه به گستره وسیعی از روشهایی که بسیار به کار گرفته می‌شوند گفته می‌شود. به هر حال، این رویکردها از الگوی مشخصی پیروی می‌کنند:
🔻 محدوده‌ای از ورودی‌های ممکن را تعریف می‌کنند.
🔻از آن محدوده ورودی‌های تصادفی را تولید می‌کنند.
🔻 با استفاده از ورودی‌های بدست آمده یک سری محاسبات مشخص را انجام می‌دهند.
🔻 نتایج هر یک از اجراهای محاسباتی را در پاسخ نهایی ادغام می‌کنند.
✅ روش مونت‌کارلو را می‌توان به بازی نبرد کشتی‌ها تشبیه کرد.
🔆 ابتدا یکی از بازیکنان شلیک‌های تصادفی را انجام می‌دهد. سپس بازیکن از الگوریتم استفاده می‌کند (مثلاً یک کشتی جنگی به فاصله چهار خانه در جهت عمودی یا افقی قرار گرفته‌است). در نهایت بر اساس خروجی نمونه‌های تصادفی و الگوریتم، بازیگر می‌تواند محل‌های احتمالی کشتی‌های جنگی بازیکن مقابل را حدس بزند.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔸 سوپ کیهانی (Cosmic Soup) اصطلاحی است که به توصیف وضعیت اولیه و داغ کیهان در دقایق و ثانیه‌های آغازین پس از بیگ‌بنگ (انفجار بزرگ) اشاره دارد.
🔹 پس از بیگ‌بنگ، جهان به شدت داغ و متراکم بود و تمامی ماده و انرژی در فضایی بسیار فشرده و یکنواخت پراکنده شده بودند.
🔸 در این مرحله اولیه، به دلیل دمای بسیار بالا، ماده به صورت ذرات بنیادی نظیر کوارک‌ها، گلوئون‌ها، الکترون‌ها و فوتون‌ها وجود داشت و هنوز هیچ ساختار پیچیده‌تری مانند اتمها یا مولکول‌ها شکل نگرفته بودند.
🔹 این ذرات در یک «سوپ» داغ و پرفشار در حال حرکت و برخورد با یکدیگر بودند.
🔸 در آغاز، جهان از لحاظ دما و چگالی به اندازه‌ای متراکم بود که هیچ ساختار پیچیده‌ای نمی‌توانست وجود داشته باشد.
🔹 با گذشت زمان و سرد شدن جهان، ذرات شروع به ترکیب و تشکیل اتمها کردند و این امر به تدریج منجر به شکل‌گیری کهکشان‌ها، ستارگان، سیارات و در نهایت ساختارهای پیچیده‌تر کیهانی شد.
🔹 افق رویداد سیاهچاله به مرز فرضی اطراف یک سیاهچاله اطلاق می‌شود که پس از عبور هر جسم یا تابش از آن، دیگر قادر به بازگشت به خارج از سیاهچاله نیست.
🔸 این مرز به معنای نقطه‌ای است که سرعت فرار از گرانش سیاهچاله بیشتر از سرعت نور می‌شود، به طوری که هیچ چیزی، حتی نور، نمی‌تواند از آن خارج شود.
🔹 در واقع، افق رویداد سیاهچاله تنها یک مرز است که از نظر تئوری هیچ اطلاعاتی نمی‌توان از آن به بیرون منتقل کرد.
🔻 هر چیزی که به این نقطه نزدیک شود و از آن عبور کند، به دلیل اثرات گرانشی شدید سیاهچاله، از منظر بیرونی ناپدید می‌شود.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔹 ترمین یک ساز الکترونیک است که برای تولید صدا به کمک امواج رادیویی یا فرکانس‌های الکترومغناطیسی عمل می‌کند. این ساز یکی از اولین ابزارهای موسیقی الکترونیک بود که در دهه ۱۹۲۰ میلادی توسط لئوتر ترمین، مخترع روسی، ساخته شد.
🔹 ترمین معمولاً دو آنتن دارد:
🔸 آنتن عمودی: این آنتن برای کنترل فرکانس صدا (تن) استفاده می‌شود. وقتی دست نوازنده به این آنتن نزدیک می‌شود، فرکانس صدای تولید شده تغییر می‌کند.
🔸 آنتن افقی: این آنتن برای کنترل شدت صدا (حجم) به‌کار می‌رود. وقتی دست نوازنده به این آنتن نزدیک می‌شود، شدت صدا بیشتر یا کمتر می‌شود.
🔹 ترمین از اصل فیزیکی مشابه رادار استفاده می‌کند. هنگامی که نوازنده دست خود را نزدیک به آنتن‌ها می‌آورد، این تغییرات در فاصله دست از آنتن‌ها باعث تغییر در ویژگی‌های امواج الکترومغناطیسی می‌شود که توسط دستگاه ایجاد می‌شود. این امواج، که در محدوده فرکانسی خاصی قرار دارند، با تغییر موقعیت دست تغییر می‌کنند.
🔹 امواج رادیویی تولید شده توسط مدارهای الکتریکی به صوت تبدیل می‌شوند. این صدا سپس از طریق بلندگوها شنیده می‌شود.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ حسگرهای کوآنتومی ⭕️
🔸 حسگرهای کوآنتومی ابزارهایی هستند که از اصول مکانیک کوآنتومی برای اندازه‌گیری دقیق‌تر و حساس‌تر ویژگی‌های فیزیکی مانند میدان‌های مغناطیسی، گرانشی، الکتریکی و دما استفاده می‌کنند.
🔸 این حسگرها به دلیل توانایی‌شان در بهره‌برداری از ویژگی‌های خاص کوآنتومی، مانند برهم‌کنش‌های کوآنتومی و انطباق‌های کوآنتومی، قادر به انجام اندازه‌گیری‌هایی با دقت و حساسیت بسیار بالا هستند که برای حسگرهای کلاسیک ممکن نیست.
🔸 حسگرهای کوانتومی می توانند به حساسیت هایی برسند، که طبق قوانین متعارف فیزیک که زندگی روزمره را کنترل می‌کنند، غیرممکن باشد.
🔹 این سطح حساسیت تنها به لطف دنیای مکانیک کوانتومی با خواص جذاب آن، مانند برهم نهی که در آن اتم می تواند در آن واحد در دو تراز مختلف انرژی باشد، قابل حصول است.
🔸 نمونه های تاریخی حسگرهای کوانتومی شامل مغناطیس سنجی ها مبتنی بر دستگاه‌های تداخل کوانتومی ابررسانا و بخارات اتمی یا ساعت های اتمی است.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ فاینمن خوانی (قسمت دوم)⭕️
✅ جهان از اتم تشکیل شده است ✅
🔸 ذرات داخل قطره‌ی غول آسای آب، علاوه بر اینکه به یکدیگر چسبیده‌اند، بازیگوش هم هستند و لحظه‌ای آرام و قرار ندارند. چسبندگی بین مولکول‌ها باعث می‌شود تا حجم قطره حفظ شود و قطره از هم نپاشد.
🔸 اگر آن را روی سطح شیب‌داری بگذاریم، چنانکه بتواند از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر برود، آب جریان خواهد یافت.
🔸که البته همچنان جاذبه مولکولی برقرار است و قطره ناپدید نمی‌شود. از طرف دیگر، بازیگوشی اتمها چیزی است که ما آن را گرما می‌نامیم.
🔹 هنگامی که دما را زیاد می‌کنیم، در واقع حرکت را زیاد کرده‌ایم.
🔸 اگر قطره‌ی آب را گرم کنیم، جست و خیز ذرات و در نتیجه فاصله‌ی بین اتمها بیشتر می‌شود و اگر گرمادهی ادامه یابد، زمانی فرا می‌رسد که کشش بین مولکول‌ها برای نگهداری آنها کنار هم کافی نیست، پس مولکول‌ها پرواز می‌کنند و از هم دور می‌شوند.
🔸 مولکول‌هایی که از هم جدا شده‌اند با دیواره‌ها برخورد می‌کنند. برای تقریب به ذهن، اتاقی را در نظر بگیرید که تعدادی توپ تنیس در آن است و مدام بالا و پایین می‌روند.
🔹هنگامی که توپ‌ها به دیوار می‌خورند، دیوار را به بیرون هل می‌دهند.
🔸گاز هم همینگونه است و مولکول ها، مرتب به دیواره‌ها ضربه می‌زنند که حواس ما آن را به طور متوسط، به صورت هل درک می‌کند.
🔸 پس برای اینکه جلوی فرار گاز را بگیریم، باید نیرویی به دیواره اعمال کنیم.
🔹یکی از روش های جلوگیری از باز شدن پیچ در ارتعاش، استفاده از پیچ‌های ضد ارتعاش است.
🔅 کاهش ارتعاش، یک مسئله‌ی فیزیکی در صنعت به شمار می‌رود که با شناخت ویژگی‌های مواد و روش های ایجاد ارتعاش، می‌توان به آن رسید.
🔹 در صنایع مختلف، پیچ‌های ضد ارتعاش به‌ویژه برای جلوگیری از شل شدن پیچ‌ها تحت شرایط ارتعاشی شدید و یا بارهای دینامیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
🔸 در طراحی هر کدام از این پیچ‌ها، فیزیک منحصر به فردی به کار رفته است. از این نمونه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد؛
🔻 پیچ‌های قفل‌شونده با مهره نایلونی: این مهره‌ها دارای پوشش نایلونی هستند که به هنگام بسته شدن، اصطکاک اضافی ایجاد کرده و از شل شدن پیچ جلوگیری می‌کنند.
🔻 پیچ‌های قفل‌دار با طراحی مخروطی: در این پیچ‌ها، شکل خاص رزوه‌ها به گونه‌ای است که هنگام سفت شدن پیچ، نیروی اضافی برای جلوگیری از باز شدن آن تولید می‌شود.
🔻 پیچ‌های گالوانیزه ضد ارتعاش: پوشش گالوانیزه این پیچ‌ها را در برابر خوردگی مقاوم می‌کند و همچنین از شل شدن پیچ‌ها در اثر ارتعاشات جلوگیری می‌کند.
🔻 پیچ‌های با پوشش تفلون یا PTFE: این پوشش‌ها اصطکاک را کاهش می‌دهند و می‌توانند به عنوان یک لایه نرم برای جذب ارتعاشات عمل کنند.
🔻 مهره نایلونی (Nyloc Nut): این مهره‌ها دارای یک لایه نایلون در داخل خود هستند که از شل شدن پیچ جلوگیری می‌کند. این نوع مهره‌ها به طور گسترده در مکان‌هایی که ارتعاشات مداوم وجود دارد، استفاده می‌شوند.
🔻 مهره‌های قفل‌کننده با رزوه‌های خاص (Prevailing Torque Locknuts): این مهره‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که پس از بستن، اصطکاک خاصی ایجاد می‌کنند که باعث می‌شود مهره ثابت بماند و از شل شدن آن جلوگیری شود.
🔻 پیچ‌های فولادی کربنی با مقاومت بالا: این پیچ‌ها قادر به تحمل فشار و ارتعاشات زیادی هستند بدون اینکه دچار شل شدن شوند.
🔻 پیچ‌های فنردار: این پیچ‌ها معمولاً در سیستم‌های لرزشی یا دستگاه‌هایی که تحت فشار و ارتعاشات مداوم قرار دارند، به کار می‌روند.
✅ و نمونه‌های مختلفی که تلاش دارند مشکل ارتعاش را در مسئله‌ی مورد نظر حل کند.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔸 هنگام کار با کامپیوتر، اولین چیزی که به ذهن مخاطب می‌رسد، احتمالاً این است که برنامه‌ی در حال اجرا بر روی سیستم، در عین پذیرش یا اعمال دستورات ساده از اپراتور، چه برنامه‌نویسی عمیق و مهمی را داشته است.
🔹 دستوراتی که در هم تنیده شده، الگوریتم‌های یک پارچه‌ای را ساخته و همه‌ی این‌ها، منجر به وقوع یک اتفاق ساده می‌شود. اما نمود بیرونی این دستورات، فقط آن الگوریتم‌ها و برنامه‌های نوشته شده به زبان‌های مختلف نیست. در این بین، یک مترجم باید وجود داشته باشد که همین دستورات زبان برنامه‌نویسی را به دستورات قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل کند.
🔸 کامپایلر، برنامه‌ای است که کدهای نوشته شده به زبان برنامه‌نویسی را به زبان قابل درک برای کامپیوتر مبدل می‌کند.
🔹 این زبان، معمولاً زبان ماشین یا کد ماشین نامیده می‌شود و شامل دستورالعمل‌های باینری است که پردازنده کامپیوتر، قابلیت اجرای مستقیم آن را دارد.
⭕️ تأثیر ارتعاش بر باز شدن پیچ‌ها ⭕️
🔸 پیچ، سازه‌ی ساده، اما کاربردی است که علاوه بر مبتنی بودن بر فیزیک نیروها، تاریخ پر فراز و نشیبی نیز دارد.
🔸 در حالی که فرضیه‌های جدید، پیچ ارشمیدس (که پیشتر در مورد آن حرف زده‌ایم)، را به سِناخِریب یا سن‌ناشریب (۷۴۵–۶۸۱ پیش از میلاد)، پادشاه آشور نسبت می‌دهند، یافته‌های باستان‌شناسی و شواهد تصویری تنها در دوره هلنی ۱پدیدار می‌شوند.
🔸 نظرات متداول هم بر یونانی بودن اختراع مذکور تأکید دارد و احتمالاً مربوط به قرن سوم قبل از میلاد و توسط ارشمیدس است.
🔸 اگرچه آن مستندات شبیه یک پیچ است اما در معنای معمول کلمه یک پیچ نیست. پیچ بعدها توسط ریاضیدان یونانی آرشیتاس تارنتوم توصیف شد (۳۵۰–۴۲۸ قبل از میلاد). تا قرن اول قبل از میلاد، پیچ‌های چوبی عموماً در مناطق مدیترانه ایی برای صنایعی نظیر روغن‌گیری به کار می‌رفت. از پیچ‌های فلزی به عنوان وسیله‌ای برای بستن اتصالات به دلیل کمیاب بودن، کمتر در اروپای قبل از قرن ۱۵ استفاده می‌شد.
🔻 اما ارتعاش، چگونه باعث باز شدن پیچ از مهره می‌شود؟
🔻 راه‌های کاهش این آسیب چیست؟
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ برچسب‌هایی بدون چسب ⭕️
🔸 اصطکاک، یکی از نیرو‌های مهم گیتی به حساب می‌آید که هم وجود آن باعث کاهش بازدهی شده و هم عدم وجودش، مانع مدیریت حرکت می‌شود.
🔸در خصوص نحوه‌ی عملکرد نیروی اصطکاک، در برخی منابع این گونه بیان شده‌است؛
🔹علت وجود نیروی اصطکاک بین دو سطح در حال تماس جوش سرد است.🔹
🔸 این پدیده هنگامی روی می‌دهد که اتم‌های دو قطعه مورد نظر، به قدر کافی به هم نزدیک شوند و بین آنها هیچ لایه‌ی مزاحمی وجود نداشته باشد. در این حالت اتمها می‌توانند با هم پیوند برقرار کنند.
🔸 دلیل روی‌دادن این پدیده توسط ریچارد فاینمن چنین شرح داده شده است:
🔹 دلیل رویداد این رفتار غیرمنتظره آن است که وقتی اتم‌های تماس داده شده از دو قطعه، کاملاً مشابه باشند، هیچ راهی برای اتمها وجود ندارد تا بفهمند در قطعات مختلفی قرار دارند. اما وقتی لایه‌هایی مانند اکسید و چربی و سایر آلودگی‌های دیگر بین دو قطعه وجود داشت باشد اتمها می‌فهمند که همه آنها در یک قطعه قرار ندارند.
🔹 دوره نسبیت خاص (قسمت هفتم)🔹
🔻تبدیل کلاسیک، تبدیل نسبیتی🔻
🌸با ما همراه باشید.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ تراز انرژی در الکترون چیست؟ ⭕️
🔹تراز انرژی در الکترون به سطح خاصی از انرژی اطلاق می‌شود که یک الکترون می‌تواند در آن در یک اتم یا مولکول قرار گیرد.
🔸 این ترازها به صورت گسسته و مشخص هستند، به این معنی که الکترون نمی‌تواند به هر مقدار انرژی دلخواه دست یابد.
🔹 الکترون‌ها در یک اتم در مدارهایی به دور هسته قرار دارند و هر مدار معین، تراز انرژی خاص خود را دارد.
🔸 در مدل اتمی بور، ترازهای انرژی به صورت حلقه‌هایی با شعاع‌های مشخص پیرامون هسته تعریف می‌شوند.
🔹 این ترازها به تعداد کمی از مقادیر ممکن محدود هستند و وقتی الکترون از یک تراز انرژی بالاتر به تراز پایین‌تر منتقل می‌شود، تابش یا جذب انرژی به شکل فوتون اتفاق می‌افتد.
🔹 این ترازها معمولاً در مقیاس اتمی با واحدهای الکترون‌ولت (eV) اندازه‌گیری می‌شوند.
✅ در نتیجه، ترازهای انرژی نه تنها ویژگی‌های مهمی از رفتار الکترون‌ها را تعیین می‌کنند، بلکه در فرآیندهایی مثل جذب یا انتشار نور نیز نقش اساسی دارند.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔹 پیشتر در مورد پیزوالکتریک، صحبت کرده بودیم و دانستیم که این مواد، می‌توانند در صورت وارد شدن فشار، جریان الکتریکی ایجاد کنند.
🔹 ژاپن یکی از کشورهایی است که در زمینه استفاده از تکنولوژی‌های نوین در تولید انرژی و بهبود کارایی سیستم‌های انرژی پیشرفته، سرآمد است.
✅ از جمله تکنولوژی‌های بهره‌برداری شده، می‌توان به استفاده از پیزوالکتریک در تولید برق اشاره کرد.
⭕️ در پیزو الکتریک، تبدیل فشار مکانیکی به انرژی الکتریکی رخ می‌دهد.
🔅 تولید انرژی از حرکات روزمره:
✔️ در برخی از سیستم‌ها، ژاپن از پیزو الکتریک برای تولید برق از حرکات کوچک، مانند قدم برداشتن یا ارتعاشات استفاده کرده است.
🔻 به عنوان مثال، در برخی از پیاده‌روها و ایستگاه‌های مترو از پیزو الکتریک برای تولید انرژی از حرکت پاها استفاده می‌شود.
🔅سیستم‌های ذخیره انرژی در ساختمان‌ها: ✔️ در ژاپن، به دلیل نیاز به کاهش مصرف انرژی و حفظ منابع، از تکنولوژی‌های پیزو الکتریک در طراحی ساختمان‌ها و فضاهای تجاری برای تبدیل ارتعاشات به انرژی الکتریکی استفاده می‌شود.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔺آیا امواج وای فای مضر هستند؟🔺
🔸 امواج وای فای نوعی امواج رادیویی است که برای انتقال داده‌ها و ارتباطات بی‌سیم در شبکه‌های اینترنتی استفاده می‌شود.
🔹 این امواج از طیف فرکانسی که عمدتاً در دو باند ۲.۴ گیگاهرتز و ۵ گیگاهرتز قرار دارند، استفاده می‌کنند.
✅ ویژگی‌های اصلی امواج وای فای:
⭕️ فرکانس‌ها: فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز معمولاً برد بیشتری دارد ولی سرعت کمتری را ارائه می‌دهد، در حالی که فرکانس ۵ گیگاهرتز سرعت بالاتری دارد ولی برد آن کمتر است.
⭕️ نوع امواج: امواج وای فای از نوع امواج رادیویی هستند که انرژی کمتری نسبت به امواج میکروویو دارند.
🔆 در حال حاضر، تحقیقات علمی نشان نمی‌دهند که امواج وای فای به طور مستقیم مضر باشند.
🔸 یکی از کاربردهای روزمره از مکانیک کوآنتومی، استفاده از دوربین‌های دیجیتال است.
🔹 دوربین دیجیتال به‌طور کلی با استفاده از سنسور تصویری، نور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کرده و آن را به تصویر دیجیتال تبدیل می‌کند.
✅ مراحل کار دوربین دیجیتال:
🔻 ورود نور: نور از طریق لنز دوربین وارد می‌شود. لنز وظیفه فوکوس کردن نور روی سنسور تصویری را دارد.
🔻 تبدیل نور به سیگنال الکتریکی: سنسور تصویری، معمولاً یک سنسور CMOS یا CCD، نور وارد شده را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. این سنسور از میلیون‌ها فوتودیود تشکیل شده است که نور را به ولتاژ تبدیل می‌کنند.
🔻 پردازش تصویر: سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط سنسور به پردازشگر تصویر دوربین ارسال می‌شوند. پردازشگر این سیگنال‌ها را به داده‌های دیجیتال تبدیل کرده و آنها را پردازش می‌کند تا تصویر نهایی به‌دست آید.
🔻 ذخیره‌سازی تصویر: داده‌های دیجیتال پردازش‌شده روی کارت حافظه (مانند SD card) ذخیره می‌شوند.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔸 اصطلاح «ولگشت تصادفی» (Random Walk)، به یک مدل ریاضی گفته می‌شود که در آن یک ذره یا شیء به طور تصادفی در فضای چند بعدی حرکت می‌کند.
🔹 در این مدل، تغییرات موقعیت ذره در هر گام به صورت تصادفی انتخاب می‌شود و حرکت آن به هیچ وجه پیش‌بینی‌شده یا منظم نیست.
🔸 ولگشت تصادفی، معمولاً برای مدلسازی پدیده‌هایی که در آنها تحولات تصادفی رخ می‌دهند، مانند حرکت مولکول‌ها در گازها یا روندهای مالی، به کار می‌رود.
✅ ویژگی‌های اصلی random walk:
🔻 حرکت تصادفی در فضا: در هر مرحله، تغییر موقعیت به طور تصادفی و بر اساس احتمال‌های مشخصی رخ می‌دهد. این حرکت می‌تواند در یک بعد، دو بعد یا سه بعد باشد.
🔻 عدم پیش‌بینی: در ولگشت تصادفی، پیش‌بینی دقیق مسیر حرکت ذره غیرممکن است. با این حال، توزیع‌های احتمالی برای موقعیت ذره در زمان‌های مختلف قابل محاسبه هستند.
🔻 آغاز از یک نقطه شروع: در اکثر مدل‌ها، حرکت از یک نقطه مشخص (مانند نقطه صفر) آغاز می‌شود و سپس به صورت تصادفی در هر مرحله ادامه می‌یابد.
🔻 تغییرات گسسته یا پیوسته: ولگشت تصادفی، می‌تواند به صورت گسسته (در گام‌های ثابت) یا پیوسته (با تغییرات کوچک و تدریجی) باشد.
🔆 مثال‌ها:
✔️ ولگشت تصادفی در یک بعد: یک ذره می‌تواند در هر گام یا به سمت جلو (مثلاً +1) یا به سمت عقب (مثلاً -1) حرکت کند.
🔅 این یک حرکت تصادفی یک بعدی است که معمولاً برای مدلسازی فرآیندهایی مانند گذارهای تصادفی یا مشکلات مربوط به انتشار استفاده می‌شود.
✔️ ولگشت تصادفی در دو بعد: در این حالت، ذره می‌تواند در هر گام در یکی از چهار جهت (بالا، پایین، چپ، راست) حرکت کند.
🔅این نوع حرکت در مدل‌های فیزیکی، مانند مدل‌های حرکت مولکولی، کاربرد دارد.
⭕️ رندوم واک در بازارهای مالی: مدل‌های رندوم واک به طور گسترده‌ای برای تحلیل رفتار قیمت سهام یا ارزها در بازارهای مالی استفاده می‌شود.
✅ فرضیه رندوم واک در بازارهای مالی این است که تغییرات قیمت سهام به صورت تصادفی و مستقل از گذشته اتفاق می‌افتند.
🔹 طیف نشری الکترون، به مجموعه‌ای از خطوط طیفی اطلاق می‌شود که وقتی یک الکترون در یک اتم یا مولکول از یک سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین‌تر منتقل می‌شود، به علت تابش فوتون‌ها انتشار می‌یابند.
🔹 این تابش‌ها معمولاً در نتیجه انتقال الکترون‌ها به حالت‌های برانگیخته و سپس بازگشت آنها به حالت پایه ایجاد می‌شوند.
✅ ویژگی‌های اصلی طیف نشری الکترون:
🔻 انتقال‌های انرژی: وقتی یک الکترون از یک سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین‌تر می‌رود، فوتونی با انرژی معین منتشر می‌شود. انرژی این فوتون برابر با اختلاف انرژی بین دو سطح است.
🔻 طیف گسسته: طیف نشری معمولاً گسسته است، یعنی تنها خطوط خاصی از تابش در فرکانس‌های مشخص ظاهر می‌شوند. این خطوط به دلیل انتقال الکترون بین سطوح انرژی مختلف ایجاد می‌شوند.
🔻 طیف لیزری: در برخی شرایط خاص، انتقال‌های انرژی الکترون‌ها می‌توانند باعث تولید تابش لیزری شوند.
🔻 طیف‌های مختلف برای هر عنصر: طیف نشری هر عنصر به دلیل ویژگی‌های خاص انرژی سطح‌های آن، منحصر به فرد است.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ تبهگنی چیست؟ ⭕️
🔹 تبهگنی یک مفهوم اساسی در فیزیک است که در بسیاری از شاخه‌های فیزیک، از جمله مکانیک کوانتومی، فیزیک اتمی، فیزیک هسته‌ای و فیزیک حالت جامد، کاربرد دارد.
🔹 تبهگنی (Degeneracy) در فیزیک به حالتی گفته می‌شود که چندین حالت فیزیکی مختلف، دقیقاً یک مقدار انرژی داشته باشند.
🔸 به عبارت ساده‌تر، وقتی چندین پیکربندی متفاوت برای یک سیستم وجود داشته باشد که همه آنها انرژی یکسانی را به سیستم بدهند، آن سیستم در حالت تبهگن قرار دارد.
❓اما چرا تبهگنی مهم است؟
✅ تقارن: اغلب، تبهگنی به دلیل وجود تقارن در سیستم است.
✔️ مثلاً در اتم هیدروژن، تمام حالت‌هایی که عدد کوانتومی اصلی آنها یکسان، اما عدد کوانتومی مداری آنها متفاوت است، انرژی یکسانی دارند. این به دلیل تقارن کروی اتم هیدروژن است.
✅ اختلال: اگر یک اختلال کوچک به سیستم وارد شود (مثلاً یک میدان مغناطیسی ضعیف)، این تقارن شکسته می‌شود و تبهگنی از بین می‌رود.
✔️ این موضوع در بسیاری از پدیده‌های فیزیکی، از جمله طیف‌بینی و فیزیک حالت جامد، اهمیت دارد.
✅ انتخاب قوانین: در بسیاری از فرآیندهای فیزیکی، انتقال بین حالت‌های مختلف تنها در صورتی امکان‌پذیر است که برخی قوانین انتخابی رعایت شوند.
✔️ تبهگنی می‌تواند بر این قوانین تأثیر بگذارد و احتمال وقوع برخی فرایندها را تغییر دهد.
🔹 در مکانیک کوانتومی، تبهگنی به معنای وجود چندین تابع موج است که همگی جواب معادله شرودینگر برای یک مقدار ویژه انرژی هستند. این توابع موج، پایه‌های یک فضای برداری را تشکیل می‌دهند.
⭕️ فوتوکاتالیست ⭕️
🔸 هنگام مطالعه‌ی بعضی از مقالات علمی، ممکن است گاهی اوقات با خودمان بگوییم که نویسنده چه ایده‌ی ساده ولی پرکاربردی را در حل مسئله به کار برده است. درست هم فکر می‌کنیم. گاهی راه حل مسائل پیچیده، ایده‌های خلاقانه و ساده است.
🔸 اما وقتی بیشتر به عمق مقاله و نوشته پی می‌بریم، بیشتر متوجه می‌شویم که این راه حل ساده و محاسبات تمیز، تنها و تنها از یک تسلط عالی نشأت می‌گیرد. تا زمانی که یک محقق، مفهوم زیر دست خود را به خوبی درک نکند، بر آن چیره نشده و در نهایت، ایده‌پردازی در آن، نخواهد داشت.
🔸 دنیای امروز فیزیک، دنیای استفاده از دانش محض و ترکیب آن با سایر علوم است. امروزه، یکی از شاخه های به روز مطالعاتی و تحقیقاتی در فیزیک، مطالعه‌ی فوتوکاتالیست‌ها است.
❓ اما فوتوکاتالیست، چیست؟
🔹 فوتوکاتالیست، به معنای کاتالیزور نوری است.
🔹 به عبارتی، ماده‌ای که به واسطه‌ی نور (معمولاً نور خورشید یا نور فرابنفش) واکنش‌های شیمیایی را تسریع می‌بخشد بدون آنکه خودش دچار تغییر دائمی شود.
🔹 از ویژگی‌های اصلی فوتوکاتالیست، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
🔅 فعال شدن با نور (نیاز به منبع نور برای عملکرد)
🔅 تسریع واکنش‌های شیمیایی (به کاهش زمان و انرژی مورد نیاز کمک می‌کند)
🔅 مقاوم در برابر تخریب (ماده کاتالیست مصرف نمی‌شود و قابل استفاده مجدد است.)
🔸 در حال حاضر، بودجه‌ی زیادی صرف تحقیقات نظری و عملی بر روی فوتوکاتالیست‌ها می‌شود و چشم صنعت به امید کاربردهای آن، دوخته شده است.
🔹 از جمله کاربردهای فوتوکاتالیست عبارتند از؛
🔻 تصفیه آب و هوا: حذف آلاینده‌ها، مواد آلی و باکتری‌ها.
🔻 تجزیه آلاینده‌ها: تخریب ترکیبات آلی مضر مانند ترکیبات نفتی و VOCها.
🔻 ضدباکتری و ضدقارچ: در تولید سطوح خودتمیزشونده و ابزار پزشکی.
🔻 ساخت سوخت‌های پاک: تولید هیدروژن از آب با استفاده از نور خورشید.
🔻 پوشش‌های خودتمیزشونده: جلوگیری از لکه‌گیری و کثیفی روی سطوح.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ در عمق دریا، رنگ‌ها تغییر می‌کنند ⭕️
🔹 رنگ‌ها در اعماق دریا به دلیل تغییرات در نور و ویژگی‌های آب،به شدت تغییر می‌کنند.
🔹 در سطح دریا، نور خورشید به صورت مستقیم وارد آب می‌شود و باعث می‌شود رنگ‌های مختلف قابل مشاهده باشند. اما با افزایش عمق، نور خورشید کمتر می‌شود و بیشتر به رنگ‌های آبی و سبز تبدیل می‌شود.
🔹 در عمق‌های بیشتر، به دلیل جذب و پراکندگی نور، بیشتر رنگ‌های گرم (مثل قرمز، نارنجی، و زرد) جذب می‌شوند و تنها رنگ‌های سردتر مانند آبی و سبز باقی می‌مانند.
🔹 این پدیده به دلیل نحوه عبور نور از آب و طول موج‌های مختلف است؛ به طور خاص، نور قرمز و زرد سریع‌تر جذب می‌شوند، در حالی که نور آبی و سبز می‌توانند بیشتر در عمق پخش شوند و برای چشم انسان قابل مشاهده باشند.
🔹 در نهایت، در اعماق بسیار زیاد که نور خورشید به هیچ وجه به آنجا نمی‌رسد، بیشتر آب کاملاً تاریک است و موجودات دریایی باید به روش‌های دیگر برای دیدن و شناسایی محیط خود مانند تولید نور (بیوفلوئورسنس) یا حسگرهای شیمیایی تکیه کنند.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ فاینمن خوانی ⭕️
✅ جهان از اتم تشکیل شده است ✅
🔸 اگر قرار باشد در فاجعه‌ای، همه‌ی علم نابود شود و تنها یک جمله برای نسل‌های آینده باقی بماند، فکر می‌کنید چه عبارتی بر آنها بگذاریم تا بیشترین اطلاعات را در کمترین کلمات داشته باشد؟
🔹 من اعتقاد دارم بهترین گزینه، فرضیه اتمی است که می‌گوید:«همه چیز از اتم ساخته شده است.»
⭕ لیزرها چگونه کار می کنند؟ ⭕
🔸 لیزرها (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ابزارهایی هستند که نور را از طریق فرآیند تقویت و تابش تحریک‌شده تولید می‌کنند.
🔵 برای فهم نحوه کار لیزرها، باید چند اصل پایه‌ای فیزیکی را بررسی کنیم:
🔹 در یک محیط لیزری، اتمها یا مولکول‌ها در حالت‌های مختلف انرژی قرار دارند. زمانی که یک فوتون (ذره نور) به یک اتم برخورد می‌کند، ممکن است انرژی آن به اتم منتقل شود و اتم به حالت انرژی بالاتر منتقل گردد. این پدیده «تحریک» نامیده می‌شود.
🔸 اتمی که انرژی دریافت کرده، پس از مدت زمان کوتاهی به حالت انرژی پایین‌تر باز می‌گردد و در این فرآیند یک فوتون جدید با همان ویژگی‌های فوتون اولیه (یعنی همان طول موج و فاز) آزاد می‌کند.
🔹 فوتون‌های جدیدی که به این روش تولید می‌شوند، می‌توانند به فوتون‌های دیگر برخورد کرده و همان فرآیند را تحریک کنند. این باعث می‌شود که نور تولید شده تقویت شود و تعداد فوتون‌ها به سرعت افزایش یابد.
🔸 در لیزر، تمام فوتون‌ها هم‌جهت و هم‌فاز حرکت می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود که لیزر، نور بسیار متمرکز، قوی و منظم تولید کند. این ویژگی‌های خاص لیزر باعث تمایز آن از منابع نور معمولی می‌شود.
🔹 یک لیزر معمولاً از دو آینه استفاده می‌کند؛
🔺 یکی از آینه‌ها کاملاً منعطف است (نور را بازتاب می‌کند).
🔺 دیگری به طور جزئی نور را از خود عبور می‌دهد. این آینه‌ها باعث می‌شوند که فوتون‌ها در داخل محیط لیزر منعطف شده و تقویت شوند. در نتیجه، نور خروجی به شکل پرتوهای هم‌جهت و هم‌فاز می‌باشد.
🔸 این فرآیندها سبب می‌شود که لیزرها توانایی تولید نور متمرکز، شدید، و دقیق در کاربردهای مختلف از جمله پزشکی، ارتباطات، صنعت، و تحقیقات علمی داشته باشند.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ تصویر میکروسکوپی از سطح سی‌دی ⭕️
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
⭕️ اصل ارشمیدس و نیروی شناوری ⭕️
🔸 نیروی شناوری، نیرویی است که توسط یک سیال به جسم غوطه ور در آن به سمت بالا وارد می‌شود و با نیروی وزن مقابله می‌کند.
🔹 در یک ستون از سیال، با افزایش عمق، فشار افزایش می‌یابد.
🔸 در نتیجه فشار زیر ستون سیال، بیش از فشار در بالای ستون است.
🔹 به‌طور مشابه، فشار زیر یک جسم شناور در سیال بیش از فشار روی جسم است و این اختلاف فشار باعث ایجاد نیرویی در جهت بالا به جسم می‌شود.
🔸 اندازه نیرو به اختلاف فشار وابسته است و به صورتی که توسط قانون ارشمیدس نیز توضیح داده می‌شود، مساوی با وزن سیالی است که جسم اشغال کرده‌است که به آن حجم جابجا شده نیز می‌گویند.
🔹 دوره نسبیت خاص (قسمت هشتم)🔹
🔻تبدیل کلاسیک، تبدیل نسبیتی🔻
🌸با ما همراه باشید.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher
🔹 دوره نسبیت خاص (قسمت ششم)🔹
🔻تبدیل کلاسیک، تبدیل نسبیتی🔻
🌸با ما همراه باشید.
---------------------------------
#فیزیک_و_زندگی
🆔 @phyteacher