سیتپـــــور

علم چیست؟ ریچارد فاینمن برایمان میگوید!

منتشر شده توسط عباس ریزی در 15/08/2013

اول یکم با ریچارد فاینمن بیشتر آشنا بشیم:

ریچارد فیلیپس فاینمن(به انگلیسی:Richard Phillips Feynman)‏ (زاده ۱۱ مه ۱۹۱۸، نیویورک -درگذشته ۱۵ فوریه ۱۹۸۸، کالیفرنیا ∗) از تأثیرگذارترین فیزیکدان‌های آمریکایی قرن بیستم بود. وی نظریهٔ الکترودینامیک کوانتومی را تا حد زیادی گسترش داد. او همچنین مدرسی تأثیرگذار، نوازندهٔ غیرحرفه‌ای موسیقی و از بسیاری جهات فردی خاص و آزاداندیش به‌شمار می‌آمد.

وی در پروژهٔ ساخت بمب اتم مشارکت داشت و بعدها یکی از افراد گروهی بود که به بررسی واقعهٔ انفجار فضاپیمای چلنجر پرداخت. ریچارد فینمن در سال ۱۹۵۹ در انجمن فیزیک آمریکا در سخنرانی مشهور خود به بررسی بعد رشد نیافتهٔ علم مواد پرداخت و توجه دانشمندان را به توانایی بشر برای دست کاری مواد در مقیاس اتمی جلب نمود. سخنرانی که می‌توان آنرا اولین بحث در زمینه فناوری نانو دانست.

وی در سال ۱۹۶۵ بدلیل پژوهش‌هایش در زمینهٔ الکترودینامیک کوانتومی، جایزه نوبل فیزیک را به همراه جولیان شووینگر و سین‌ایترو تومونوجا دریافت کرد.

همچینین وی به دلیل ماجراجویی‌های فراوانش که در کتاب‌های «حتماً شوخی می‌کنید آقای فاینمن؟» و «چه اهمیتی می‌دهید که مردم دیگر چه فکر می‌کنند؟» به تفصیل راجع به آن‌ها صحبت شده، مشهور است.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ایشون سخنرانی جالبی در مورد اینکه «علم چیست؟» در پانزدهمین گردهمایی معلمان ملی علوم در نیویورک (سال۱۹۶۶) ایراد کردند که سه سال بعد از اون در جلد هفتم ژورنال «معلم فیزیک» منشتر شد.

خواندن این سخنرانی خالی از لطف نیست! شما می تونید به صورت pdf دانلودش کنید یا اینکه به قسمت«ادامه خواندن» برید و اون رو بخونید!

سخنرانی ریچارد فاینمن

به خواندن ادامه دهید

ترجمه: چگونه یک فیزیکدان نظری خوب شویم؟!

منتشر شده توسط عباس ریزی در 08/08/2013

اگر مایلید در فهم قوانین فیزیک نظری شرکت کنید (که اگر در آن موفق شوید کار جالبی است) چیزهای زیادی وجود دارد که باید بدانید! اول اینکه همه دوره های آموزشی لازم در دانشگاه‌ها ارائه می‌شوند (در موردش مطمئن باشید)‌، پس طبیعی است که در یک دانشگاه پذیرفته شوید و هرچه را که میتوانید فرا بگیرید. ولی اگر هنوز در مدرسه به سر می برید باید آن قصه های کودکانه ای که به اسم «علم» به شما تدریس می‌شود را فعلاً تحمل کنید! اگر سن و سالتان فراتر از دوران مدرسه هست وعلاقه ای هم به پیوستن به جو پرهیاهوی دانشجویی ندارید چه؟!

توفت ( Gerard ‘t Hooft) برنده نوبل فیزیک در سال ۱۹۹۹
(به همراه مارتینیوس ولتمن برای مشخص کردن ساختار کوانتومی در برهمکنش الکتروضعیف)

این ترجمه برگرفته از اینجاست. لطفا به صفحه‌ی اصلی برای لینک‌های تازه‌تر سر بزنید!

خب امروزه تمامی دانشی که لازم دارید را میتوانید از اینترنت به دست آورید! ولی مشکل این است که مطالب به دردنخور زیادی نیزدر اینترنت پیدا میشود! برای همین من در پایان این مطلب اسامی و موضوعات درسگفتارهای (lecture courses) لازم را لیست کرده ام. معمولا من سعی میکنم که چرخی در اینترنت بزنم و مطالب لازم که ترجیحاقابل دانلود هستند را گردآوری کنم. با وجود این، تبدیل شدن به یک فیزیکدان نظری خوب هزینه ای بیشتر از هزینه یک رایانه متصل به اینترنت، یک پرینتر و یک سری قلم و کاغذ ندارد. تک تک مطالب اشاره شده در لیست را باید بخوانید! بهترین کتاب‌، پر مساله ترین کتاب است! سعی کنید مسئله ها را حل کنید! به دنبال آن باشید که همه چیز را بفهمید. تلاش کنید به جایی برسید که بتوانید اشتاباهات چاپی و اشکالات کوچک را به راحتی اشتباهات بزرگ بیابید و به این فکر کنید که مطلب مورد نظر را چگونه میتواند با زیرکی و هوشمندی بیشتری بنویسید!

میتوانم از تجربه ی شخصی خودم برایتان بگویم.من شانس بزرگی از این بابت داشتم که معلمهای بسیار خوبی دوروبرم بوده‌اند ،کسانی که به افراد کمک میکردند تااز سرگردانی فرار کنند! و این در تمامی مسیر به من کمک کرد تا برنده جایزه نوبل شوم. ولی در آن زمان من اینترنت نداشتم! برای همین سعی میکنم تا مربی شما باشم (کار سختی است)! من مطمئنم که هرکسی میتواند یک فیزیکدان نظری خوب (از نوع بهترین ها،‌از نوع برندگان جایزه نوبل)شود فقط کافیست مقدار مشخصی هوش، علاقه و اراده داشته باشد!

فیزیک نظری مانند یک آسمان خراش است که پایه‌های محکمی در ریاضیات مقدماتی و مفاهیم فیزیک کلاسیک (قبل از قرن بیستم) دارد. فکر نکنید فیزیک قبل از قرن بیستم غیرضروری است چون ما هم‌اکنون اطلاعات بسیار بیشتری داریم، نه، درآن روزها شالدوه ی چیزهایی که الان از آن‌ها لذت میبریم بناشده است! سعی نکنید که آسمان خراشتان را قبل از اینکه ابتدا برای خودتان این مفاهیم را بازسازی کرده باشید بنا کنید. چند طبقه اولیه ی آسمان خراش شما شامل صورت گرایی های ریاضی است که به نظریه‌های فیزیک کلاسیک زیبایی خودشان را اهدا میکند. اگر میخواهید بالاتر روید به آن‌ها نیاز دارید. پس از آن به موضوعات لیست زیر احتیاج دارید. در آخر،‌ اگر شما به اندازه ی کافی شیفته آن هستید که مسائل فوق‌العاده گیج‌کننده ی فیزیک گرانشی منطبق را دنیای کوانتوم حل کنید باید تا آخر به مطالعه نسبیت عام، نظریه ابرریسمان، نظریه-ام، Calabi-Yau compactification و … به پردازید. در حال حاضر این بالای آسمان خراش است نوک های دیگری از جمله تراکم بوز-آینشتاین، اثر کسری هال و چیزهای بیشتری نیز وجود دارند که برای برنده شدن جایزه نوبل خوب به نظر میرسند (حداقل سال‌های گذشته که این‌طور نشان داده است!)

و اما یک هشدار: حتی اگر شما به شدت باهوش باشید ممکن است جایی گیر کنید! سری به اینترنت بزنید. چیزهای بیشتر پیدا کنید و به من یافته هایتان را گزارش دهید!

اگر این مطلب به کسی که درحال آماده شدن برای شروع دانشگاه است مفید بود و یا اگر انگیزه کافی به کسی داد یا کسی را در راهش کمک کرد و مسیرش به علم را هموارتر ساخت آن وقت میپندارم که این سایت مفید بوده. پس لطفاً مرا در جریان بگذارید.

و اما لیست:

جدید: غیری از لیستی که در ادامه آمده، این منبع هم لیست خوبی معرفی کرده.

(لیست با ترتیب منطقی چیده شده، همه چیز قرار نیست که با این ترتیب انجام شود ولی سعی برآن بوده تا جوری چیده شود که تقریباً وابستگی موضوعات به یکدیگر را نشان دهد. برخی از موضوعات در سطح بالاتری نسبت به بقیه قرار می گیرند.)

زبان
ریاضیات مقدماتی
مکانیک کلاسیک
اپتیک
ترمودینامیک و مکانیک آماری
الکترونیک
الکترومغناطیس
مکانیک کوانتوم
اتم ها و مولکول ها
فیزیک حالت جامد
فیزیک هسته ای
فیزیک پلاسما
ریاضیات پیشرفته
نسبیت خاص
مکانیک کوانتومی پیشرفته
پدیدار شناسی
نسبیت عام
نظریه میدان کوانتومی (QFT)
نظریه ابرریسمان

به خواندن ادامه دهید

آزمایش عجیب گاوس

منتشر شده توسط امید در 07/08/2013

در مورد تلاش شما، چیزی (یا چیز زیادی) برای گفتن ندارم، جز این که ناقص است. اثباتی که برای این که مجموع زوایای یک مثلث نمی‌تواند بیشتر از ۱۸۰ درجه باشد ارائه کرده اید، تا حدی فاقد دقت هندسی است. اما به سادگی می‌توان آن را اصلاح کرد، و در این که می‌توان این غیرممکن بودن را در کمال دقت ثابت کرد شکی نیست. اما در مورد قسمت دوم، که مجموع زوایای یک مثلث نمی‌تواند کم‌تر از ۱۸۰ درجه باشد، وضع متفاوت است، این نقطه‌ی حساسی‌است که کشتی‌ها را در هم می‌شکند. به نظر نمی‌رسد که این قسمت شما را زیاد درگیر کرده باشد. من بیشتر از ۳۰ سال روی این موضوع کار کرده‌ام، و بعید می‌دانم کسی بیشتر از من روی این موضوع کار کرده باشد، هر چند تا کنون چیزی در این مورد به چاپ نرسانده‌ام.

این فرض که مجموع زوایای مثلث می‌تواند کم‌تر از ۱۸۰ درجه باشد، به هندسه‌ی عجیبی می‌انجامد، که با هندسه‌ی ما (هندسه‌ی اقلیدسی) بسیار متفاوت، اما به همان اندازه سازگار است. من آن را بسط داده‌ام و کاملا از آن راضی هستم، و می‌توانم هر مسئله‌ای را در آن حل کنم، جز یافتن یک ثابت، که نمی‌توان آن را پیش از تجربه (as a priori) تعیین کرد. هر چقدر این مقدار ثابت بزرگ‌تر باشد، این هندسه به هندسه‌ی اقلیدسی نزدیک‌تر می‌شود.

این بخشی از نامه‌ی گاوس، شاهزاده‌ی ریاضیات، به تارینوس، در مورد اثبات اصل توازی بود. و احتمالا دقت کردید، که کل چیزی که گاوس مدعی اثباتش هست، اینه که مجموع زوایای یک مثلث، بیشتر از ۱۸۰ درجه نیست. و اگر راستش رو بخواید، اگر اصل توازی رو نپذیریم، چیزی بیشتر از این نمی‌تونیم ثابت کنیم.

مقدمه‌ی اول، اصل توازی، و چند گزاره‌ی هم‌ارز

نمی‌خوام خیلی هندسه بگم، اما دونستن این خوبه که جمله‌های زیر هم‌ارز هستن، یعنی هر کدوم رو رد کنید، همه رد شدند، و هر کدوم رو که قبول کنید، همه معتبر هستند(البته با قبول همه‌ی بنداشت‌های هیلبرت، غیر از اصل توازی):

مثلثی با مجموع زوایای ۱۸۰ درجه وجود دارد.
مجموع زوایای هر مثلث برابر ۱۸۰ درجه است.
مجموع زوایای همه‌ی مثلث‌ها برابر است.
برای مساحت مثلث‌ها هیچ کران بالایی وجود ندارد.
از نقطه‌ی p خارج از خط l تنها یک خط موازی l وجود دارد.

با توجه به هم‌ارزی این گزاره‌ها، و گزاره‌های دوم و ~~چهارم~~ پنجم، می‌بینیم که اگر بتونیم مثلثی پیدا کنیم که مجموع زوایاش کم‌تر از ۱۸۰ درجه باشه، اصل توازی رد می‌شه.

مقدمه‌ی دوم، فلسفه‌ی هندسه

گاهی بحث می‌شه که هندسه‌ی فضایی که ما توش زندگی می‌کنیم چیه؟ خب این سوال یعنی چی؟ توی هندسه، وقتی می‌گیم «خط»، مسلما منظورمون خطی که روی کاغذ می‌کشیم نیست. جالبه که حتی منظورمون خط‌هایی که بی‌نهایت ادامه دارن هم نیست. نکتش اینه:«وقتی می‌گیم خط، اصلا منظورمون هیچ چیز نیست!». توی هندسه، ما دو موجود تعریف نشده داریم، «نقطه» و «خط»، و همچنین ۳ رابطه‌ی تعریف‌نشده، «قرار دارد بر» (نسبتی میان نقطه و خط)، «میان» (نسبتی بین ۳ نقطه که روی یک خط قرار دارند)، و «قابلیت انطباق» (نسبتی بین ۲ پاره‌خط).

حالا وقتی من می‌گم دستگاه مختصات دکارتی یک مدل برای هندسه‌ی اقلیدسیه، منظورم اینه که، به «زوج‌های مرتب» می‌گم «نقطه»، به «مجموعه‌ی نقاطی که توی فلان معادله‌ها صدق کنند» می‌گم «خط»، اگر یک نقطه(زوج مرتب) عضو یک خط(به عنوان یک مجموعه) باشه می‌گم «این نقطه روی اون خط قرار داره» و …، و با این تعاریف، این موجودات توی بنداشت‌هایی که قبول کردم صدق می‌کنند.

برای بررسی هندسه‌ی دنیای فیزیکی اطرافمون هم باید همچین کاری بکنیم. خب، سوال اینه:«به چی بگیم خط؟». 🙂 سال‌هاست یه پیشنهاد معقول وجود داره، مسیر حرکت نور. راحت و خوب. 🙂

اصل داستان

«یه روزی، گاوس، با نور یک مثلث روی قله‌ی ۳ تا کوه تشکیل می‌ده، و مجموع زوایاشون رو اندازه می‌گیره، شاید بتونه ببینه که واقعا از ۱۸۰ درجه کمتر هستند.»

امیدوارم به اندازه‌ی من، وقتی که این رو خوندم، تعجب کرده باشید. 🙂

اون ۳ تا کوه اسم‌هاشون Brocken و Hohenhagen و Inselbergه. اگر می‌خواید در مورد این آزمایش بیشتر بخونید اینجا و اینجا رو ببینید. البته مقداری که گاوس به دست آورد از ۱۸۰ درجه کم‌تر بود، اما افسوس، که مقدار کسری از دقت ابزار گاوس کم‌تر بود. اگر واقعا همچین چیزی پیدا می‌شد، می‌تونستیم واحد قراردادی طول، «متر» رو، با یک واحد واقعی جایگزین کنیم. 🙂 (بعدا در مورد این هم می‌نویسم.) بعد‌ها آزمایش‌های نجومی هم داشتیم، اما هنوز چیزی پیدا نشده.

باز هم بعد‌تر، اگر تئوری گرانشی اینشتین رو قبول کنیم، مشخص شد که هندسه‌ی دنیای ما چیزی پیچیده‌تر از هندسه‌های اقلیدسی و هذلولویه، که توسط گودل و افراد دیگه بسط داده شده.

اما چیزی که مهمه اینه که ما بعد از ۲۰۰۰ سال تلاش، فهمیدیم که می‌شه هندسه‌ای غیر از هندسه‌ی اقلیدسی تصور کرد، بدون این که به تناقضی برسیم.

پست رو با یک جمله منصوب به اینشتین تموم می‌کنم:

If the facts don’t fit the theory, change the facts.

جادوی واقعیت ( The Magic of Reality )

منتشر شده توسط علی‌اصغر جانعلی زاده در 05/08/2013

چه چیزی واقعیت داره و چی جادو یا خرافه هست ؟؟؟ بعضی از ما آدمای شکاکی هستیم و بدون سند و دلیل و استدلال چیزی رو قبول نمیکنیم و بعضی ها هم برعکس . ولی چه فرقی بین یه چیز واقعی و یه چیز افسانه ای وجود داره ؟؟/ چیه که داستان سیندرلا رو از داستان آفرینش تمییز میده ؟؟؟ جادوی واقعیت اسم کتاب ریچارد داوکینز ( زیست شناس ) هست که توو کتاب جدیدش درباره تفاوت های واقعیت و افسانه توضیح داده و محتمل بودن مسایلی از تئوری فرگشت ( تکامل ) رو به زبان ساده بیان کرده و اینکه شاید چیزی توو وجود ماست که باعث میشه که به افسانه بیشتر از منطق متمایل بشیم و به عبارتی بیشتر میل به شگفتی داشته باشیم تا میل به حقیقت .

سعی کنید این کتاب کوچیک رو از دست ندید .

دانلود فصل اول کتاب جادو واقعیت

چقدر درست تخمین میزنیم !؟

منتشر شده توسط علی‌اصغر جانعلی زاده در 05/08/2013

تخمين 20101005184844734_2

مقدمه:دماي يك لامپ چقدر است؟ ، فاصله ي زمين تا خورشيد چند برابر فاصله ي زمين تا ماه است؟ ، در يك ثانيه نور چند دور ميتواند دور زمين بچرخد؟…

در علم فيزيك خيلي اوقات دانستن يك مقدار مشخص و دقيق براي يك كميت قابل اندازه گيري ، يا غير ممكن است يا مشكل. بنابراين توانايي مشخص كردن يك محدوده و بازه براي برخي كميت هاي محيط اطراف ، لازم خواهد شد. به عنوان يك مثال ساده ميتوان گفت يك صندلي چند كيلوگرم جرم دارد؟ ، دماي يك لامپ التهابي روشن چقدر است؟ ، مقاومت الكتريكي رسانا ها در چه محدوده اي است؟ ، دماي ستارگان؟ ، عمر كهكشان ها؟ ، و… همه و همه جزو مهارت هايي محسوب ميشود كه هر انساني خوب است از آن برخوردار باشد.

در بخش تخمين ، ميخواهيم به توانمند كردن اين مهارت بپردازيم.

تخمين ١: بدون داشتن ترازو و براي اندازه گيري يك سيب معمولي ، فكر ميكنيد جرم يك سيب چند گرم است؟

براي جواب دادن به اين سوال ١ كيلوگرم يا ١٠گرم ، جواب احمقانه ايست؛ راه ساده اي كه براي تخمين وجود دارد اين است كه بپرسيم يك كيلوگرم سيب ، تقريبا چند عدد سيب است؟ تا حالا همه ي ما ديده ايم كه يك كيلوگرم سيب ، بين ٦ تا ٨ سيب معمولي است؛ پس براي تخمين جرم يك سيب ميتوان گفت:

m=1000/7=140

تخمين ٢: از يك لامپ ٦٠ واتي ، چند آمپر جريان ميگذرد؟

همه ي ما با رابطه ي p=vI آشناييم؛ p مشخص است اما v چه مقداري دارد؟ در هر كشوري مقدار ولتاژ برق شهري مشخص است. مثلا در ايران ٢٢٠ ولت و يا در امريكا ١١٠ ولت است. پس به طور تقريبي ميتوان گفت:

60=220xI —-> I=0,25 (A)

مس يكي از بهترين مواد رساناي الكتريكي است. ميدانيم رساناي الكتريكي ، به دليل وجود الكترون هاي ازاد است…

در پست بعدي ميخواهيم تعداد الكترون هاي ازاد در يك سانتيمتر مكعب از مس را تخمين بزنيم و ببينيم واقعا در يك سانتيمتر مكعب از بهترين رساناي الكتريكي ، چنتا الكترون ازاد وجود دارد؟؟…

کلاس آزمایش و اندازه گیری

منتشر شده توسط محمدرضا ئيل خانی در 01/08/2013

در حال نگارش کتابی با عنوان آزمایش و اندازه گیری هستم . در این کتاب بیشتر سعی در ایده پردازی برای استفاده بیشتر از آزمایش برای آموزش دانش آموزان دوره دبیرستان هستم و در ادامه مقدمه ای از این کتاب رو که در واقع گذری به اندازه گیری زده ام را می نویسم. از دوستان عزیز تقاضا دارم نقد های خود را حتما اعلام نمایید و یا به ایمیل eilkhani.mr.13@gmail.com ارسال کنید. بسیار سپاس گذارم. ( لازم به ذکر است که این مقدمه نسبتا سنگین به نظر می رسد. علت هم این است که بیشتر تلاش داشتم تا اهمیت و عمق اندازه گیری و فیزیک تجربی را به دانش آموز انتقال بدهم. )

اندازه گیری

(measurement)

اندازهگیریها بخش مهمی از علم محسوب می شوند. هر وقت بخواهید در مورد چیزی آشنایی بیشتری پیدا کنید باید در مورد اندازه آن جسم در ابعاد مختلف اطلاعات کسب کنید. فیزیکدان معروف لرد کلوین (دانشمند قرن 19) می گوید: “من معمولا میگویم وقتی که شما می توانید چیزی را اندازه گیری کنید و با اعداد ، اندازه ها را توصیف کنید، آنگاه میتوانید بگویید چیزی راجع به آن میدانید. ولی اگر نتوانید آن چیز را اندازه گیری کنید و نتوانید اندازه ها را با عدد توصیف کنید ، آنگاه دانش شما دانشی نحیف و غیر منطقی است.”

اگر بخواهیم تعریفی از اندازه گیری ارائه دهیم می توان گفت: “به اختصاص دادن یک عدد به یک پدیده یا جسم، اندازه گیری می گویند.” در واقع اندازه گیری پایه و اساس تمام علوم طبیعی، تکنولوژی و حتی اقتصاد و آمار را تشکیل می دهد.

در هر اندازه گیری سه فاکتور مورد بررسی قرار می گیرد:

1) مقیاس اندازه گیری (level of measurement)

2) واحد اندازه گیری (units)

3) خطای اندازه گیری (uncertainty)

این فاکتور ها توانایی مقایسه میان اندازه گیری های مختلف و کاهش سردرگمی های اندازه گیری را فراهم می کند.

ایستگاه پرسش: شیوه ای را برای مقایسه طیف رنگ ها طرح کنید! ( در مورد شیوه خود برای مقایسه رنگ ها با توجه به فاکتور های بالا (مخصوصا واحد اندازه گیری ) بحث کنید.)

تمرین: در طول تاریخ چند هزار ساله بشرتا امروز، انسان به اندازه گیری پارامتر های مختلف اجسام و مواد اطراف خود پرداخته است و همواره برای شناخت اجسام ناشناخته اطراف خود، به بررسی پارامتر های فیزیکی و شیمیایی آن پرداخته است. اندازه گیری توسط دانشمندان پدیده جدیدی نیست و به یونان باستان باز میگردد. سیصد سال پیش از میلاد مسیح یونانیان باستان به اندازه گیری قطر کره زمین ، قطر کره ماه و قطر خورشید میپرداختند. با توجه به تاریخچه ای که درمورد اندازه گیری های یونانیان در مورد اندازه گیری های نجومی انجام دادند، تحقیق کنید چگونه می توان قطر کره زمین و قطر خورشید و فاصله زمین و خورشید را اندازه گیری کرد؟ ( درمورد کره ماه و فاصله ماه و زمین نیز تحقیق کنید.)(توجه کنید که با توجه به شیوه دوستان دوره باستان این کار را انجام دهید.)

مقیاس اندازه گیری ^{(اختیاری)}

به کمک سطوح سنجش یا مقیاس‌ها سنجش کیفیت‌ می‌توان واقعیت‌های مورد مطالعه را دقیق‌تر سنجید و همچنین امکان رده‌بندی درونی اجزای یک جامعه آماری را میسر می‌سازند. واحدها یا مقیاس‌های اندازه‌گیری که در سنجش کیفیت‌ها به‌کار می‌روند، مانند واحدهای کمی مانند متر، دقیقه، مترمکعب، کیفیت‌ها را در سطوج متفاوت می‌سنجند.

مقیاس‌های سنجش کیفیت‌ها را به سطوح زیر تقسیم‌بندی می‌کنند:

مقیاس اسمی (Nominal Scale): مانند جنسیت زن یا مرد بودن که فقط میدانیم: (زن≠مرد) به وسیله این مقیاس فقط بودن یا نبودن یک صفت سنجیده می‌شود.
مقیاس ترتیبی(Ordinal Scale): دارای ترتیب هستند. به عنوان مثال درست در مقابل غلط قرار خواهد گرفت.
مقیاس فاصله‌ای (Interval Scales): مقیاسی با درجات مساوی است مانند دماسنج.
مقیاس نسبی (Ratio Scales): مقیاس‌های نسبی را می‌توان در واقع گونه‌ای از مقیاس‌های فاصله‌ای دانست. تنها تفاوت آن با مقیاس فاصله‌ای این است که مقیاس نسبی دارای نقطه صفر واقعی میباشد. مبدأ سنجش، یک مبدأ واقعی یا به اصطلاح معمول «صفر مطلق» است.

واحد اندازه گیری

یـکا یا واحد اندازه‌گیری کوچک‌ترین پیمانه و معیار اندازه‌گیری و شمارش است. یکی از جنبه های مشترک بین همه اندازهگیریها وجود یک یکای اندازهگیری است. دانشمندان برای آنکه رقمهای حاصل از اندازهگیریهای مختلف یک کمیت با هم مقایسهپذیر باشند، در نشستهای بینالمللی توافق کردهاند که برای هر کمیت، یکای معینی تعریف کنند. دانشمندان با انجام بررسیهایی به نتیجه گرفتهاند که یکای هر کمیت باید به گونهای باشد که در شرایط فیزیکی تعیینشده تغییر نکنند و در دسترس باشد.

در فیزیک برای بیان واحد های مختلف فیزیکی از یکاهای اصلی استفاده می شود و مابقی واحد ها با استفاده از واحد های اصلی تعریف می شوند. کیلو گرم(Kilogram)، متر (meter)، ثانیه (second)، مول (mole)، کلوین (kelvin)، آمپر (ampere)، کاندلا (candela) هفت واحد اصلی در فیزیکی هستند. در هر شاخه ای از فیزیک از یکاهای مختلف برای اندازه گیری و شناخت بیشتر یک ماده یا یک جسم استفاده می شود تا بتوان رفتار های پدید آمده از جسم یا ماده را با استفاده از پارامتر های مختلف مورد تحقیق و بررسی قرار داد تا بتوان میان نظریه های علمی تولید شده و دنیای واقعی ارتباط برقرار کرد.(البته این رابطه دو طرفه می‌باشد. هر رویداد اندازه گیری شده‌ای که قبلا پیشگویی نشده باشد، باید نظریهای جدید آنرا توجیه کند.)

تمرین: در مورد تعاریف کیلوگرم، متر و ثانیه در سیستم اندازه گیری SI تحقیق کنید. ( ایده خود را برای مشخص کردن هر کدام از این واحد ها نیز بیان کنید.)(توجه داشته باشید که ایده ای که استفاده میکنید می بایست در شرایط فیزیکی تعیینشده تغییر نکنند و در دسترس باشد!)

ایستگاه پرسش: فرض کنید یک شب هنگامی که خواب هستید بر اثر پدیده ی نادر انبساط ناگهانی (یهویی!) ابعاد ی همه چیز به یک اندازه چند برابر شده باشد( به عنوان مثال اتاق شما دو برابر شده باشد و قد شما دو برابر شده باشد و هر چیز در اطراف شما در همه سه بعد دو برابر شده باشند!) آیا صبح روز بعد که از خواب بلند میشوید میتوانید این پدیده را احساس کنید؟ ( اگر احساس کردید آیا با توجیهی منطقی میتوانید این پدیده را برای دیگران نیز توضیح دهید؟)

خطای اندازه گیری

در اندازه‌گیری‌ها پاسخ کامل نداریم، هر کسی که نتیجه اندازه‌گیری خود را گزارش می‌کند، همواره بهترین برآورد خود را از مقدار اصلی، همراه با خطای اندازه‌گیری آن، ارائه می‌دهد. البته درستی اندازه‌گیری به سرشت جسمی که اندازه‌گیری می‌شود نیز وابسته‌است. از این‌رو، درستی همه اندازه‌گیری‌ها، به دلیل محدودیت در دقت (تکرارپذیری آزمایش) و خطای برخاسته از سرشت ابزار سنجش و جسمی که اندازه‌گیری می‌شود، محدود است.

سنجش عملی تجربی است، پس همواره شامل خطایی خواهد شد. آگاهی بر این خطا لازم است. آزمایشگر باید بداند که نتیجهی اندازه گیری که با روش و وسایل معین انجام گرفته تا چه اندازه قابل اطمینان است و در صورت امکان چگونه میتوان این نتیجه را دقیق تر کرد. همچنین آگاهی بر حدود خطا به طرح و انتخاب روش و وسیله اندازه گیری کمک میکند تا دقت نتیجه آزمایش از حد معینی کمتر نشود. به طور کلی عوامل متعددی در آزمایش باعث ایجاد خطا می شوند. سه تا از خطا ها در زیر آمده است.

خطای درجه بندی دستگاه: فرض کنید میخواهید طول یک جسم را به کمک خطکشی که با دقت سانتیمتر مدرج شده اندازه گیری کنید. اگر صفر خطر کش را به ابتدای جسم منطبق کنید، لزوما انتهای جسم، درست در مقابل یکی از درجات خطکش قرار نمیگیرد. در نتیجه طول جسم را نمیتوان به دقت کسری از سانتیمتر تعیین کرد. در این صورت طول جسم با دقت یک سانتیمتر اندازه گیری میشود. مثلا اگر انتهای جسم بین 55 و 56 خطکش واقع شود به 55 نزدیک تر باشد، مینویسیم l=55cm و Δl=1cm که l مقدار اندازه گیری شده با دقت دستگاه اندازه گیری شده، و Δl دقت اندازه گیری با توجه به درجه بندی دستگاه میباشد.

خطای مربوط به آزمایشگر: عدم دقت و مهارت و حوصله آزمایشگر موجب ایجاد خطا خواهد شد. واضح است که اگر آزمایش به تعداد کافی تکرار شود، مثلاً 5 تا 10 بار، می توان مطمئن بود که نتیجهی بعضی آزمایشها بیشتر از مقدار واقعی و بعضی دیگر کمتر از مقدار واقعی است و بنابراین میانگین نتایج آزمایش به مقدار واقعی نزدیکتر است. خطای آزمایش عبارت است از تفاوت مقدار اندازه گیری شده، xʹ و مقدار واقعی x. ولی، چون مقدار واقعی را نمی دانیم میانگین مقادیر اندازه گیری شده، xʹ_m را بهجای آن بکار میبریم. بنابراین:

x_m= | xʹ – xʹ_m| δ

اگر نتیجه اندازه گیری بار اول x₁ و خطای مربوط به آن x₁ δ باشد میانگین خطای آزمایشگر را میتوان از رابطه زیر محاسبه کرد.

x_m δ

خطای عدم حساسیت دستگاه: دستگاه های مورد استفاده در آزمایشگاه به طور کامل تنظیم نیستند و به طور دقیق کالیبره نشده اند. برای مشخص کردن این خطا، دستگاهی با دستگاه دیگر متفاوت خواهد بود. برای فهم بهتر این خطا مثالی می زنیم. فرض کنید یک عدسی در اختیار دارید و هنگامی که میخواهید مرکز کانونی این عدسی را با استفاده از دسته پرتو موازی تعیین کنید، هنگامی که عدسی را حرکت می دهید به خاطر اینکه عدسی به طور کامل یکنواخت ساخته نشده و دارای ناصافی هایی روی سطح خود است، نور های موازی را در محدوده ای ( و نه صرفا یک نقطه خاص) موازی خواهد کرد، که این نشان دهنده خطای عدم حساسیت دستگاه خواهد بود.

برای کاهش این خطا مشابه روش خطاهای مربوط به آزمایشگر تعداد انجام آزمایش را بالاتر ببرید تا خطای عدم حساسیت دستگاه نیز با روش میانگین گیری کاهش پیدا کند.

تبخیر!

منتشر شده توسط عباس ریزی در 30/07/2013

چند تا پست قبلی پر از کلمه هایی هست که کمی بالاتر از فیزیک کلاسیک و مقدماتی قرار میگیرند ولی توی این پست قراره خیلی ساده و مقدماتی صحبت کنیم!

خیلی از اوقات مفاهیم خیلی ساده و پیش‌پا‌افتاده، گستره‌ی بزرگی از پدیده‌های پیرامون ما رو توجیه میکنند و اینکه ما چقدر به دور‌ و‌ برمون خوب نگاه می‌کنیم یه جورایی هنر حساب میشه!هنر خوب دیدن!

سحرگاه چند روز پیش توی یه تفرجگاهی مشغول خوردن هندوانه بودیم تا اینکه یکی از دوستان با یک ژست عالمانه گفت: «حالا که هندوانه توی یخچال نبوده، باید قاچش کرد تا سریع خنک بشه!»

خب در جواب ژست عالمانه ایشون عرض کردم که علتش چیه! خب نه تنها ایشون بلکه بقیه آقازاده ها هم نتونستند توجیه کنند (واین بد روزگار ماست! در مدرسه‌ها و دانشگاه ها ساز میزنند گویا!)

خب جواب این بود: تبخیر! هندوانه پر از آبه و موقعی که قاچ میشه (یا پوستش کنده میشه) بخشی از آبش بخار میشه و با گرفتن گرمای لازم برای تبخیر، دمای هندوانه را کاهش میده و خوردنش برای شما را لذت بخش میکنه!

به گزاره های زیر دقت کنیم:

پنکه سبب خنک شدن ما میشه
وقتی از استخر بیرون میاییم زود سردمون میشه
نان اگر بیرون بمونه خشک میشه
کوزه های قدیمی آب رو خنک میکردند
بدن ما با عرق کردن خنک میشه
بعد از ورزش نفس نفس میزنیم و ممکنه حتی زبونمون خشک بشه!
و …

همه ی این‌ها یک «چرا» دارند که جوابش تبخیره!

سیتپـــــور مطالب