- هليكوپتر چگونه كار مي كند؟

هليكوپترها، ماشين‌هاي پرنده همه‌كاره‌اي هستند. قابليت‌هاي هليكوپتر به خلبان اجازه مي‌دهد تا در آسمان بصورت سه‌بعدي حركت كند ، كاري كه هواپيماها قادر به انجام آن نيستند. اگر تا بحال سوار هليكوپتر شده باشيد، حتماً از توانايي‌هاي شگفت انگيز آن در مانور به وجد آمده‌ايد!برای ادامه به منابع زیر مراجعه نمائید.

 منبع 1

منبع

2-موشك چيست؟ و چگونه كار مي‌كند؟

یشتر موشک های امروزی با سوزاندن سوخت نیرو تولید می کنند. این موشک ها، موشک های شیمیایی نامیده می شوند. موشک ها ترکیبی از مواد شیمیایی به نام پیشران یا propellant را می سوزانند. پیشران موشک از یک سوخت مثل بنزین، کروزن kerosene یا هیدرو‍ژن مایع و ماده ای که اکسیژن را تآمین می کند ساخته شده است. تأمین اکسیژن موجب می شود سوخت بسوزد و به موشک اجازه می دهد که در فضا کار کند. یعنی جایی که هیچ هوایی وجود ندارد.

یک موشک شیمیایی سوخت را در یک محفظه سوخت یا احتراق می سوزاند. سوزاندن، گازی را ایجاد می کند که به سرعت منبسط یا پخش می شود. گاز در همه جهات در داخل موشک منتشر می کند. به هرصورت گازی که به عقب موشک جریان می یابد از میان یک دهانه بیرون می رود. این گاز فرار موشک را رو به جلو هل می دهد.

بیشتر موشک های فضایی دو یا سه بخش دارند که مرحله نامیده می شود. این موشک ها، موشک های چند مرحله ای نامیده می شوند.

هر مرحله یک موتور موشک و پیشران دارد. مرحله اول بالابرنده booster نامیده می شود که موشک را پرتاب می کند. بعد از این که مرحله اول بیشتر سوختش را می سوزاند، موشک این بخش را می اندازد و مرحله دوم را مورد استفاده قرار می دهد. موشک به این ترتیب هر مرحله را بعد از دیگری مورد استفاده قرار می دهد.

موشک های چند مرحله ای برای پروازهای طولانی نزدیک زمین و پروازهای به سوی فضا مورد استفاده قرار می گیرند.

آنها می توانند نسبت به موشک هایی که تنها یک مرحله دارند به سرعت های بالاتری برسند. زیرا وزن این موشک ها با افتادن مرحله ها پس از تمام شدن پیشرانشان افزایش می یابد. یک موشک سه مرحله ای می تواند حدود سه برابر سریع تر از یک موشک یک مرحله ای که همان مقدار سوخت را حمل می کند حرکت کند.

کاربردهای موشک ها

انسان موشک را بیشتر برای تحقیقات علمی،‌ سفر فضایی و جنگ مورد استفاده قرار می دهد. موشک ها همچنین برای پرت کردن فضاپیمای بدون سرنشین و ماهواره هایی که به داخل مسیر دایره ای اطراف زمین که مدار نامیده می شود فرستاده می شوند، مورد استفاده قرار می گیرند. این موشک ها، موشک های حمل کننده یا carrier یا ابزار پرتاب نامیده می شوند. دانشمندان موشک ها را برای کشف و تحقیق درباره آب و هوای اطراف زمین و نیز برای رفتن به داخل فضا مورد استفاده قرار می دهند. همچنین موشک ها ماهواره ها را به بالا و به داخل مدار اطراف زمین می برند. این ماهواره ها تصاویری از آب و هوای زمین می گیرند. آنها اطلاعات دیگری هم برای مطالعات علمی جمع آوری می کنند.

همچنین بعضی از موشک ها ابزاری به فضای دور حمل می کنند تا سایر سیاره ها مورد مطالعه قرار گیرد. بعضی از ماهواره ها برای فرستادن پیام در فضاهای دور مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین موشک ها نیروی مورد نیاز فضاپیماها را تأمین می کنند. موشک V زحل که فضانوردان را به ماه می برد، قوی ترین وسیله پرتابی است که تاکنون به وسیله ایالات متحد آمریکا ساخته شده است. این موشک مدت زیادی مورد استفاده قرار گرفت.

دانشمندان عقیده دارند که چینی ها موشک را اختراع کرده اند. اما هیچ کس نمی داند که دقیقاً چه موقع این اتفاق افتاده است. مورخان از "تیرهایی از آتش که پرواز می کردند " و حدود 800 سال قبل به وسیله ارتش های چینی مورد استفاده قرار گرفتند را توصیف می کنند. حدود 100 سال بعدتر، استفاده از موشک ها در بیشتر آسیا و اروپا گسترش یافت. این موشک های ابتدایی ترکیبی از ذغال چوب و مواد شیمیایی به نام پودر سیاه را می سوزاندند.

در ابتدای قرن نوزدهم، کلنل ویلیام کنگرو از ارتش بریتانیا موشک هایی را درست کرد که می توانستند مواد منفجره حمل کنند. بعضی از این موشک ها قادر بودند 5/1 مایل یا 4/2 کیلومتر حرکت کنند. نظامیان بریتانیایی موشک کنگرو Congreve را در طول جنگ سال 1812 (1815-1812) بر ضد ارتش ایالات متحده مورد استفاده قرار دادند. اتریش، روسیه و چند کشور دیگر هم موشک های نظامی را در طول قرن 19 توسعه دادند.

در سال 1926 دانشمند موشکی آمریکایی رابرت. اچ. گدارد اولین موشک با پیشران مایع را ساخت. این موشک می توانست 184 پا یا 56 متر با سرعت حدود 60 مایل (97 کیلومتر) در ساعت به داخل هوا بالا رود.

در طول جنگ جهانی دوم (1945-1939) دانشمندان موشکی آلمان موشک های قدرتمند V2 را با موفقیت ساختند. آلمان، لندن را در طول ماه های آخر جنگ با صدها موشک V2 بمباران کرد. نیروهای آمریکایی بسیاری از موشک های V2 را ضبط کردند را برای استفاده در تحقیقات به ایالات متحده بردند.

اولین موشک هایی که رو به بالا حرکت می کرد، در طول جنگ جهانی دوم در ایالات متحده طراحی و ساخته شد. این موشک ها 75 مایل یا 121 کیلومتر به داخل هوا بالا می رفتند.

در 14 اکتبر سال 1947 کاپیتان چارلز. ای. یی گر charles E. Yeager از نیروی هوایی ایالات متحده اولین پرواز را با سرعت بالاتر از سرعت صوت انجام داد. او با یک هواپیمای با نیروی موشک به نام X-1 پرواز کرد.

در دهه 1960 یک هواپیما با نیروی موشک به نام X-15 به سرعت 4520 مایل یا 7272 کیلومتر در ساعت رسید. این بیشتر از شش برابر سرعت نور بود.

عصر فضا در چهارم اکتبر سال 1957 شروع شد. موقعی که اتحاد شوروی یک موشک را برای پرتاب اسپوتنیک یک، اولین ماهواره مصنوعی جهان مورد استفاده قرار داد.

در 31 ژانویه ارتش آمریکا اولین ماهواره آمریکایی را به مدار پرتاب کرد که اکسپلورر یک نام داشت. در 12 آوریل 1961 یک موشک اتحاد شوروی با یک انسان یعنی یوری گاگارین برای اولین بار به مدار اطراف زمین رفت. در 5 می 1961 یک موشک سرنشین دار آمریکایی به فضا رفت. در 12 آوریل سال 1981، ایالات متحده اولین شاتل فضایی که کلمبیا نام داشت را با نیروی موشک به مدار زمین فرستاد. در اول فوریه سال 2003 کلمبیا، -مانند چلنجر Challenger در سال 1986- تکه تکه شد و همه سرنشینانش کشته شدند.

هر ماهواره اي ابزار مخصوصي را حمل مي کند که به آن اين توانايي را مي دهد تا مأموريتش را انجام دهد. براي مثال ماهواره اي که جهان را مطالعه مي کند يک تلسکوپ دارد. ماهواره اي که به پيش بيني آب و هوا کمک مي کند دوربين هايي را حمل مي کند تا حرکت ابرها را دنبال کند. علاوه بر چنين ابزاري همه ماهواره ها زير سيستم هاي پايه اي دارند. گروهي از وسايل که به ابزار کمک مي کند تا با هم کار کنند و ماهواره را فعال و از آن بهره برداري کنند. براي مثال يک زير سيستم، نيروي الکتريکي ماهواره را توليد، ذخيره و توزيع مي کند. اين زير سيستم مي تواند شامل صفحات سلول هاي خورشيدي باشد که انرژي را از خورشيد جمع آوري مي کند. زير سيستم هاي فرماندهي و هندلينگ زير سيستم ها، شامل رايانه هايي هستند که داده ها را از ابزار و فرمان هاي اجرايي را از زمين جمع آوري و پردازش مي کنند. ابزار و زير سيستم هاي ماهواره طراحي، ساخته و آزمايش مي شوند. کارکنان آن ها را روي ماهواره سوار و نصب مي کنند تا ماهواره کامل شود. اگر ماهواره همه آزمايشان را با موفقيت بگذراند، آماده پرتاب مي شود. ماهواره در طول آزمايش با شرايط طول پرتاب و موقعي که در فضا است رودررو مي شود. 

پرتاب ماهواره

شاتل هاي فضايي چند ماهواره را به سوي فضا حمل مي کنند. اما بيشتر ماهواره ها به وسيله موشک ها پرتاب مي شوند. اين موشک ها پس از اين که سوخت شان تمام مي شود، به داخل اقيانوس سقوط مي کنند. بسياري از ماهواره ها پيش از اين که شروع به کار کنند لازم است تطبيق هاي کوچکي پيدا کنند. اما موقعي که يک ماهواره در داخل يک مدار ثابت قرار بگيرد مي تواند براي مدتي طولاني بدون تطبيق هاي بيشتر در آن جا باقي بماند.

3-علت چرخش زمین به دور خودش چیست؟

وجود تحقیقات و دستاوردهای منجمین بزرگی مانند کپلر و کپرنیک و تأیید نهایی آنها توسط قوانین حرکت نیوتن، بازهم تا قرن نوزدهم هنوز افرادی بودند که  تصور می کردند، زمین ثابت است و خورشید و ماه و ستارگان به دور آن میچرخند. این نظریه تا زمان آزمایش ژان فوکو(فیزیکدان فرانسوی)

- آزمایش ژان فوکو:

او آونگ سنگینی را از گنبد پانتئون در پاریس آویز کرد و آن را به حرکت نوسانی جلو به عقب واداشت. (تنها نیروی وارد شده بر آونگ در حال حرکت،نیروی گرانی است)
اگر زمین چرخش نداشت در جهت نوسان آونگ هیچ تغییری نباید به وجود می آمد. اما معلوم شد که جهت نوسان اونگ نسبت به معبد تغییر پیدا کرده است. بدین ترتیب با این آزمایش چرخش زمین ثابت گردید….

نکته ی ۱) اگر این آزمایش در قطب انجام می شد زمان لازم برای یک دور چرخش صفحه ی آونگ نسبت به زمین تقریبا ۲۴ ساعت می بود. وقتی از قطب به سمت استوا می رویم این زمان افزایش می یابد. و اگر در استوا انجام می شد تغییری در جهت آونگ پیش نمی آمد…زیرا زمین در استوا حرکت پیچشی ندارد.
نکته ی ۲) در استوا محیط زمین حدود ۴۰۰۰۰ کیلومتر است.چون زمین هر ۲۴ ساعت یک بار به دور خود میچرخد. سرعت زمین در استوا ۱۶۰۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود. اما هر چه از استوا به سمت شمال یا جنوب پیش میرویم این سرعت کمتر شده تا در قطب ها به صفر میرسد.
 
 

2- اثر کوریولیس:

نیروی کوریولیس یا اثر کوریولیس (Coriolis effect) یک شبه نیرو است که باعث انحراف اجسام در حال حرکت به بیرون از راستای خط راست، از دید یک ناظر درون یک دستگاه چرخشی است. تاثیرات این نیرو را میتوان بوضوح در تعیین جهت جریانات جبهه های آب و هوایی سیارات دید. این اثر توسط گاسپار گوستاو کوریولیس مهندس و ریاضیدان فرانسوی در قرن ۱۹ میلادی کشف شد.
این نیرو را با عبارت زیر می توان بیان کرد:
اثر کوریولیس، هوایی را که به سمت قطب حرکت می‌کند، به سمت شرق منحرف می‌نماید. بنابراین بادهای غربی بوجود می‌آیند. هوایی که به استوا می‌وزد به سمت غرب منحرف شده و بادهای شرقی را بوجود می‌آورد. بنابراین بدون اثر اصطکاک سطح، نیروی کوریولیس همراه با بودجه حرارتی جهانی، نهایتا بادهای غربی در سطوح فوقانی جو برای تمام عرضها و بادهای شرقی را در سطوح تحتانی جو بوجود می‌آورد. هر چند اصطکاک سطحی اجازه نمی‌دهد چنین تعادل کاملی به انتها برسد.
سرعت چرخش نقاط روی زمین به دور محور آن، در همه جا یکسان نیست. سرعت چرخش شهرها هرچقدر به قطب ها نزدیک شویم کمتر می شود و هر چقدر به سمت استوا برویم، بیشتر می شود. زیرا محیط چرخش در استوا بیشتر از نقاط دیگر است.
 

در نتیجه اگر مثلا یک هواپیما از تهران به سمت جنوب زمین بطور مستقیم حرکت کند، آهسته آهسته به شهرهایی می رسد که سرعت چرخش آنها بیشتر است، در نتیجه به نظر می رسد که هواپیما مسیرش از جهت مستقیم به سوی جنوب، منحرف گردیده است.

چرا زمین به دور خود میچرخد؟:

چرخش زمین به دور خودش به دلیل حفظ اصل بقای اندازه حرکت زاویه ای هست. در ابتدای پیدایش خورشید و زمانی که گازها متراکم می شدند، چرخش زاویه ای در آنها ایجاد شده و این چرخش تا ابد باید پایسته بماند و زمانی که سیارات (‌و دیگر اجرام منظومه ) به وجود می آیند باز هم این اصل باید در مورد آنها پایدار بماند . (‌در غیر این صورت یکی از قوی ترین قوانین فیزیک نقض خواهد شد )
—————————————-

 L= r × mv

که در آن m جرم جسم است

r شعاع جسم .

v سرعت زاویه ای .

L هم اندازه حرکت زاویه ای

—————————————-
زمانی که آن سحابی چرخان به زمین تبدیل می شد، یک دیسک چرخان بود که با سرعت در حال کوچک شدن بود، سرعت زاویه ای آن به دلیل کوچک شدن شعاع چرخش دائما افزایش پیدا می کرد، تا اینکه زمین به اندازه ی کنونی رسید و سرعت چرخشش از چرخش آن سحابی اولیه با جا ماند.
 
 

اگر زمین ساکن بود چه می‌شد؟

اگر زمین ساکن بود و اجرام آسمانی و خورشید به دور آن می‌چرخیدند، باز هم جهان وضعیت کنونی خود را می‌داشت. تشخیص چرخش اجرام سماوی دیگر بر مبنای مشاهدات مستقیم امکان پذیر بود به عنوان مثال می‌شد که چرخش خورشید را از طریق جابجایی لکه خورشیدی و چرخش مشتری را در اثر تغییرات ایجاد شده در اشکال سطح آن که از زمین قابل رؤیت هستند، مشاهده نمود.
برای مطالعه زمین ، می‌توان از آن فاصله گرفت و چرخش آنرا از فضا رصد نمود. به بیان دیگر می‌توان به کرات دیگر سفر کرد و همان بررسیهایی که ما از زمین بر روی آنها انجام می‌دهیم، عکسش را برای زمین انجام داد. البته از روی گردش فصول و تغییرات جوی، شرایط آب و هوایی، توفان مغناطیسی، کمربندهای تشعشعی زمین و پدیده‌های متنوع دیگری چرخش زمین را ثابت نموده و سرعت و دوره تناوب چرخش را به دست آورد.
 
 

ویرایش:
 

ا.م.گمینی
 
 

منابع:

رابرت تی. دیکسون، نجوم دینامیکی، انتشارات نشر دانشگاهی

سایت تبیان