خوش آمدید

خوش آمدید

نمونه سوال

1- انرژی چیست؟

  توانایی انجام کار را انرژی میگوییم.

2- انرژی شیمیایی چیست؟

انرژی نهفته در مواد غذایی و سوختها را که با تغییرات شیمیایی آزاد میشود انرژی شیمیایی میگوییم

3-واحد های داده شده به چه معنا هستند؟

الف )  KJ/ g         واحد اندازه گیری انرژی موجود در مواد غذایی بر حسب کیلو ژول است و بیان میکند که در هر گرم از این ماده چند کیلو ژول انرژی شیمیایی وجود دارد

ب)  KJ / min    واحد اندازه گیری انرژی مصرف شده در فعالیتهای مختلف است و بیان میکند که در یک دقیقه انجام دادن این فعالیت چقدر انرژی بر حسب کیلو ژول مصرف شده است.

4-منظور از آهنگ مصرف انرژی چیست؟و به آن چه نام دیگری اطلاق میشود؟

 این است که در یک زمان معین چه مقدار انرژیمصرف میشود  که به آن  توان مصرفی نیز میگوییم.

5-انرژی جنبشی را تعریف کنید؟

انرزی که اجسام متحرکت به دلیل حرکتشان دارند را انرژی جنبشی میگوییم که با فرمول      K=1/2  MV² 

 ان را اندازه میگیریم

6- انرژی درونی چیست؟

مجموع انرژیهای ذرات  تشکیل دهنده یک ماده را انرژی درونی میگوییم. که افزایش انرژی درونی معمولا با بالا رفتن دمای جسم مشخص میشود.

7- در اثر مالش چه تغییراتی در انرژی صورت میگیرد؟

در اثر مالش انرژی جنبشی  به انرژی درونی تبدیل میشود و دو جسم اندکی گرم میشوند.

8- آیا اصطکاک انرزی را از بین میبرد؟

خیر انرژی هیچگاه از بین نمیرود بلکه در اثر اصطکاک انرژی حرکتی ( جنبشی) به انرژی درونی تبدیل میشود و چون از این انرژی نمیتوانیم استفاده خاصی ببریم اصطلاحا بیان میشود که اصطکاک هدر برنده انرژی است

9-قانون پایستگی بیان کننده چه چیزی است؟

این قانون بیان میکند که مقدار انرژی در جهان هستی همواره مقداری ثابت بوده است و انرژی هیچگاه از بین نمیرود و هیچ گاه به خودی خود بوجود نمی اید بلکه میتواند به اقسام مختلف تبدیل شود یا بین مواد مختلف مبادله گردد.

10- انرژی پتانسیل گرانشی چیست؟

انرژی را که اجسام فقط به دلیل ارتفاعشان از سطح زمین دارند را پتانسیل  گرانشی مینامند این انرژی توسط فرمول      U = Mgh    محاسبه میشود.

11- انرژی پتانسیل کشسانی را تعریف کنید؟

 به انرژی ذخیره شده در فنر کشیده یا فشرده( فنری که از حالت عادی خارج شده باشد) انرژی پتانسیل کشسانی میگویند

توجه:

فنری که کشیده یا فشرده نشده است دارای انرژی پتانسیل کشسانی  نیست.

12- منابع انرژی به چند دسته کلی تقسیم میشوند؟

 به دو دسته  1- تجدید پذیر        2- تجدید ناپذیر

13- منابع تجدید پذیر و تجدید ناپذیر را تعریف کرده و از هرکدام دو مثال بزنید؟

منابع تجدید پذیر:  منابعی که همیشگی هستند و با مصرف کردن تمام نمیشوند و معمولا آلودگی بوجود نمی آورند  مانند  خورشید  -   باد  -زمین گرمایی- اب

منابع تجدید ناپذیر :  انرژیهایی که تمام شدنی هستند و تنها یکبار قابلیت مصرف دارند  و معمولا آلودگیهای زیست محیطی به همراه دارند  مانند  سوختهای فسیلی  نفت و گازو زغال سنگ   و سوختهای هسته ای

14- مشکلات سوختهای فسیلی را بنویسید؟

- تمام شدنی هستند

- محیط زیست را با گازهای سمی آلوده میکنند

- حمل و نقل و استخراج  آنها مشکل است.

15-مزیتها و مشکلات سوختهای هسته ای را ذکر کنید؟

مزیت:

- از مقدار کمی ماده اتمی  مقدار زیادی انرژی  بدست می آید

- گازهای الوده کننده ندارد

معایب:

-         مواد هسته ای تمام شدنی است.

-استفاده از آن بسیار مشکل و هزینه بر است.

- هسته این اتمها پرتوزا هستند

- زباله های هسته ای نیز پرتو زا هستند و برای محیط زیست مضر هستند.

16-  راههای استفاده از انرژی خورشید را بنویسید؟

-   با استفاده از صفحه های خورشیدی  میتوانیم آب گرم مورد نیاز را فراهم کنیم

-  با استفاده از آینه های مقعر بزرگ  نور خورشید را متمرکز کرده  و از ان استفاده میکنیم

-  با استفاده از سلول های خورشیدی میتوانیم انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنیم.

 17- مشکلات استفاده از توربین های بادی را ذکر کنید؟

-  معمولا پر سرو صدا هستند

- منظره طبیعی را خراب میکنند

-بازده انرژی آنها کم است.

18- مشکلات استفاده از انرژی هیدرولیک اب را ذکر کنید؟

-  احتمال خرابی در سدها وجود دارد

- با احداث سد مناطق زیادی که قبلا جنگل یا زمین کشاورزی بوده است به زیر آب میرود

- هزینه احداث آن زیاد است.

19-شرط تجدید پذیر بودن انرژی زمین گرمایی چیست؟

- آب تزریق شده با آب خروجی  برابر باشد ( از نفوذ اب به لایه های زیرین زمین جلوگیری کنیم)

- مقدار انرژی برداشت شده بیش از انرژی که در هسته زمین تولید و جایگزین میشود نباشد.

20-  بیو مس  چیست؟

به سوختهای گیاهی که شامل محصولات زراعی و بقایای محصولات و گیاهانی که فقط جهت استفاده از چوب آنها کشت میشوندو همچنین فضولات حیوانی و فاضلابهای انسانی  بیو مس میگویند. که از آن به عنوان یک منبع تجدید پذیر  انرژی میتوان استفاده کرد.

21-  چگونه از سوختهای گیاهی ( بیو مس) استفاده میکنیم؟

 فرآیند تخمیر سوختهای گیاهی و فضولات حیوانی  باعث ایجاد  موادی از جمله الکل و گاز متان میشود.

مخلوطی از گاز متان و دی اکسید کربن تولید شده از این سوختها  میتواند همانند گازهای شهری مورد استفاده قرار بگیرد.

22- زیست گاز چیست؟

مخلوطی از گاز متان و دی اکسید کربن با انرژی حدود 70 در صد انرژی گاز طبیعی را زیست گاز مینامند که از تخمیر سوختهای گیاهی بدست میاید.

23-بهینه سازی مصرف انرژی یعنی چه؟

 به بیان ساده یعنی بهترین استفاده را از انرژی داشته باشیم. یا به بیان دیگر بتوانیم از انرژی موجود حداکثر استفاده و حد اقل اتلاف و هدر رفتگی را داشته باشیم .

آموزش فصل چهارم

فصل 4 – نور و بازتاب نور :
4-1- انتشار نور :
نور صورتی از انرژی است که می تواند به انرژی های دیگر تبدیل شود، مانند تبدیل انرژی نورانی به گرمایی و یا در عمل فتوسنتز که انرژی نورانی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود و یا در پیل خورشیدی که انرژی نورانی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
بیشترین اطلاعاتی که از محیط اطراف به ما می رسد، از طریق حس بینایی است . نوری که وارد چشم می شود تصویری بر روی لکه ی زرد تشکیل می دهد و سلول های بینایی تأثیر نور را به صورت یک جریان عصبی به مرکز بینایی می برد.
نور در خلاء با سرعت 8 10 * 3 متر بر ثانیه حرکت می کند و می تواند فاصله های بسیار زیاد را در فضا آزادانه سیر کند، مانند نور خورشید که از فاصله 11 10 * 5/ 1متری تقریباً در مدت 8 دقیقه به زمین می رسد و یا نور ستارگان که از فاصله های بسیار دورتر از خورشید به زمین می رسند.

اجسام شفاف، نیمه شفاف و کدر :
1 – اجسامی که نور را به راحتی از خود عبور می دهند اجسام شفاف نامیده می شوند، مانند شیشه یا هوا که نور به سادگی از آنها عبور می کند.
2 – اجسامی که نور از آنها به راحتی عبور نمی کند و پس از عبور پرتوهای نوردر مسیرهای مختلف منحرف می شوند را اجسام نیمه شفاف گویند، مانند شیشه ی مات .
3 – اجسامی که نور از آنها نمی تواند عبور کند را اجسام کدر گویند، مانند ورق آهن و یا تخته.


انواع چشمه ی نور :
چشمه ی نور گسترده و نقطه ای :
چشمه نقطه ای نور:
اگر صفحه ای از مقوا را که روی آن وزنه ی کوچکی ایجاد شده است در مقابل چراغ روشنی قرار دهیم، نور چراغ پس از گذشتن از روزنه منتشر می شود و روزنه مانند یک چشمه ی نور کوچک عمل می کند که آن را چشمه ی نور نقطه ای می نامیم.

چشمه نور گسترده : یک شیء نورانی نظیر خورشید، چراغ روشن، شعله ی شمع و ... را چشمه ی نور گسترده می نامیم.

پرتو نور : نور با پهنای کم را پرتو نور می گویند که بی نهایت نازک است.

باریکه ی نور :
مجموعه ای از پرتوهای نور که باریک می باشند را بازیکه نور گویند. هر گاه در فاصله ی مناسب از یک چشمه ی نقطه ای صفحه کدری با روزنه کوچگ قرار دهیم، پرتو نوری که از روزنه خارج می شود باریکه ی نور گویند.
هر باریکه نور دسته ای از پرتوهای نور است. با مشاهده ی باریکه ی نور می توانیم مسیر انتشار نور را تشخیص دهیم.

4-3 – انتشار نور به خط راست :
همانطور که آموخته اید ، نور در یک محیط شفاف به خط است منتشر می شود. انتشار نور بر خط راست است ، شکل سایه ی اجسام در یک روز آفتابی شبیه خون آن هاست . هر پرتو نور را با یک خط راست و پیکانی بر روی آن که جهت انتشار نور را مشخص می کند نشان می دهند.
در یک آزمایش می توان با قراردادن جسم که در مقابل چشمه ی نقطه ای سایه جسم را بر روی پرداه مشاهده کرد. مشخصات سایه نشان می دهد که شکل سایه شبیه جسم است و نور را بر خط راست منتشر می شود.

انواع دسته پرتوها :
1 – دسته پرتوهای موازی : پرتوهایی که تمام شعاع های نور با همه موازی هستند را دسته پرتوهای موازی می گویند و هر گاه تحت زاویه تابش معین به سطح آینه تخت برخورد کنند، تحت همان زاویه به طور موازی بازتاب می کنند.

2 – دسته پرتوهای همگرا : پرتوهایی هستند که در آن شعاع های نور در جهت انتشار به همه نزدیک می شوند و در نقطه ای به یکدیگر می رسند . در شکل زیر پرتوهای نور پس از عبور از عدسی محدب به صورت همگرا باشند و در کانون عدسی به یکدیگر می رسند.

3 – دسته پرتوهای واگرا : پرتوهایی هستند که در آن شعاع های نور در دو جهت انتشار از هم دور می شوند. در شکل زیر پرتوهای نور پس از عبور از عدسی مقعر به صورت واگرا از یکدیگر دور می شوند.

سایه و نیم سایه :
سایه : هر گاه جسم کدری مقابل یک چشمه ی نقطه ای نور قرار گیرد، بر روی پرده پشت جسم سایه ایجاد می گردد. این نوع سایه که به وسیله چشمه ی نقطه ای نور ایجاد شده کامل و یکنواخت است‌، به طوری که مرز سایه با قسمت روشن مشخص می باشد و نشان می دهد که نور بر خط راست منتشر می شود.

نیم سایه : هر گاه جسم کدری مقابل یک چشمه نور گسترده قرار گیرد، بر روی پرده پشت جسم سایه و نیم سایه ایجاد می گردد، به طوری در قسمت مرکزی سایه ی کامل با تاریکی یکنواخت و اطراف آن نیم سایه تشکیل می گردد و هر چه از سایه ی کامل دور می شویم، مقدار روشنایی در نیم سایه بیشتر می شود. شکل (4-4) چگونگی تشکیل سایه و نیم سایه را به وسیله یک چشمه ی نور گسترده نشان می دهد.

خورشید گرفتگی (کسوف):
در گردش ماه به دور زمین و گردش انتقالی زمین به دور خورشید گاه اتفاق می افتد کره ماه بین زمین و خورشید در یک راستا قرار گیرد و در اثر سایه ی ماه به روی زمین قسمت کوچکی از سطح زمین در سایه ی کامل قرار می گیرد، و اطراف آن نیم سایه تشکیل می شود این پدیده را گرفتگی خورشید یا کسوف می گویند.
هر گاه شخص ناظر بر خورشید گرفتگی بر روی زمین باشد، ممکن است این پدیده را به سه حالت :
خورشید گرفتگی کامل، خورشید گرفتگی جزئی، خورشید گرفتگی حلقه ای .

بازتاب نور:
4-4 – بازتاب نور :
دیده شدن اشیای درون اتاق، هنگامی که چراغ روشن می شود، به سبب انتشار نور در اتاق و بازگشت نور از سطح اشیا و رسیدن آن به چشم است. در شکل (4-7) بازگشت نور از روی اشیا نشان داده شده است. روشن دیده شدن ماه نیز مانند روشن دیده شدن اشیای درون اتاق زیر نور چراغ است. تابش نور خورشید بر سطح ماه و بازگشت نور از سطح آن سبب دیده شدن ماه می شود.

به طور کلی بازگشت نور از سطح اجسام را بازتاب نور گویند.
پرتو نوری که به سطح جسم می تابد پرتو تابش و پرتو بازگشته از سطح را پرتو بازتاب می نامند. نقطه ای را که نور به آن می تابد نقطه ی تابش ، زاویه ی بین پرتو تابش و خط عمود را زاویه تابش (i) و زاویه ی بین خط عمود و پرتو بازتاب را زاویه بازتاب را زاویه ی بازتاب (r) می نامیم. در شکل (4-6) پرتوهای تابش و بازتاب ، خط عمود بر سطح و زاویه های تابش و بازتاب نشان داده شده است. توجه کنید که زاویه ی تابش متمم زاویه ی بین پرتو تابش و سطح آینه است و با توجه شکل داریم :

i + a = 90°

قانون های بازتاب :
الف- پرتو تابش‌، پرتو بازتاب و خط عمود بر سطح آینه در نقطه تابش، هر سه در یک صفحه اند
ب – زاویه تابش و زاویه بازتاب با هم برابرند

i = r

در تابش و بازتاب پرتو از سطح آینه باید توجه داشت هر گاه زاویه تابش (i) برابر صفر باشد: پرتو نور منطبق بر خط عمود بر نقطه ی تابش است و بازتاب نور بر خودش خواهد بود.


4- 5 – تصویر درآینه های تخت :
آینه هایی معمولی را که سطح آن ها سطح است آینه ی تخت می نامند. مشاهده ی منظره اطراف در سطح آب یک استخر ، دیده شدن اشیای مقابل آینه در آن به سبب بازتاب نور از سطح آینه و رسیدن پرتوهای بازتاب به چشم است. آنچه در آینه دیده می شود و تصویر شیء مقابل آینه است. شکل (4-10)چگونگی دیده شدن تصویر یک شی ء را در آینه تخت نشان می دهد.

ویژگیهای تصویر در آینه ی تخت :
در آینه های تخت تصویر را روی ویژه گیهای زیر می باشد :
1 – فاصله شی تا آینه برابر فاصله تصویر تا اینه است
2 – طول شی برابر طول تصویر در اینه است
3 – تصویر پشت در آینه، مجازی و مستقیم است
4 – تصویر نسبت به شی وارونی جانبی دارد ( قسمت راست و چپ قرار می گیرد)

تصویر حقیقی :
پرتوهای تابش و بازتابش از سطح آینه که به چشم می رسند را پرتوهای حقیقی می گویند و تصویر حاصل از این پرتوها بر روی پرده تصویر حقیقی می باشد. مانند پرتوهایی که پس از برخورد به آینه و بازتابش در نقطه ای به هم می رسند
( تلسکوپ بازتاب)
تصویر مجازی :

از امتداد پرتوهای واگرایی که از سطح آینه بازتابش می شود ( پرتوهای مجازی) تصویری مجازی در پشت آینه تشکیل می گردد که نمی توان آن را روی پرده تشکیل داد .مانند تصویر مجازی در پشت آینه.

آینه ها ی کروی :
سطح آینه های کروی بخشی از سطح یک کوه است ، یعنی تمام نقاط آن از یک نقطه به نام مرکز آینه ( مرکز کره ای که آینه بخشی از آن است) به یک فاصله اند. قسمت کوچکی از سطح یک کره ی تو خالی که یک سطح آن نقره اندود شده باشد را آینه کروی گویند. آینه های کروی دو دسته اند،
الف) آینه محدب یا کوژ
ب ) آینه ی مقعر یا کاو

الف) اگر سطح برآمده های کوه صیقلی باشد، آن را آینه ی کوژ یا محدب می نامند.
ب) اگر سطح درونی کره صیقلی باشد، آن را آینه ی کاو یا مقعر می نامند
در آینه ی مقعر سطح بیرونی نقره اندود شده و سطح گودبازتاب کننده می باشد، در آینه ی محدب یا کوژ، سطح گود نقره اندود شده و سطح بیرونی بازتاب کننده می باشد.

مرکز آینه (محور اصلی ) :
مرکزکره ای را که آینه قسمتی از آن است. مرکز آینه (نقطه C) می نامند. خطی که از مرکز آینه و وسط آینه (نقطه ی S) می گذرد، محور اصلی آینه نامیده می شود، قانون های بازتاب نور در مورد آینه های کروی هم بکار می رود. مرکز آینه در آینه های مقعر در جلوی آینه و در آینه های محدب در پشت آینه واقع می شود.

رأس آینه : (P) نقطه ای میانی آینه که مرکز سطح بازتابنده ی آینه می باشد.

محور آینه : هر خطی که از مرکز آینه به آینه وصل شود، محور آینه، نامیده می شود(محورفرعی)

محور اصلی : خط راستی است که مرکز آینه را به رأس ، آینه متصل می کند.

شعاع انحنای آینه (R) فاصله ی مرکز تا رأس آینه است که همان شعاع آینه می باشد.


کانون آینه (F) : هر گاه دسته پرتوی موازی محور اصلی برسطح آینه ی کروی بتابد، بازتابش پرتوها در آینه مقعر و امتداد بازتابش پرتوها در آینه محدب در نقطه ای بر روی محور اصلی به هم می رسند که به آن کانون آینه می گویند در اینه مقعر کانون حقیقی و در آینه ی محدب کانون مجازی می باشد.

فاصله کانون تا آینه را فاصله کانونی آینه می نامیم. در آینه های مقعر، کانون آینه ی حقیقی است . با اندازه گیری فاصله کانونی معلوم شده است که این فاصله نصف فاصله ی مرکز تا آینه است. یعنی فاصله های کانونی نصف شعاع آینه است. اگر فاصله ی کانونی f و شعاع آینه r باشد داریم :
f = r/2

هر گاه در آینه ی محدب نگاه کنیم، تصویر جسم کوچک تر و مستقیم دیده می شود.
هر گاه در آینه مقعر نگاه کنیم تصویر جسم بزرگتر و مستقیم دیده می شود.


رسم پرتوهای بازتاب در آینه های مقعر :
الف : هر پرتوی که از مرکز آینه ی مقعر گذشته و به آینه بتابد یا طوری به آینه بتابد که امتداد آن از مرکز آینه بگذرد، روی خودش باز می تابد. زیرا این پرتو آینه عمود است. i=r=0 ( هر خطی که از مرکز کره بگذرد بر کره عمود است) در شکل (4-14) الف و ب اینگونه پرتوها در آینه ی مقعر نشان داده شده است (نقطه c مرکز آینه است).

ب : هر گاه دسته پرتوهای موازی محور اصلی به آینه مقعر بتابدف پرتوهای بازتاب آنها از یک نقطه روی محور اصلی به نام کانون اصلی آینه خواهند گذشت (شکل 4-15) دسته پرتوهای بازتابش و بازتاب آنها را در آینه مقعر نشان می دهد. به این ترتیب هر پرتوی که موازی محور اصلی به آینه ی مقعر بتابد پرتو بازتاب آن از کانون آینه می گذرد.
در شکل (4-16) پرتو تابش موازی محور اصلی و پرتو بازتاب آن نشان داده شده است . در این آینه ها هم ، قانون های بازتاب همان است که قبلاً بیان شد. هر گاه در نقطه ی تابش I خط عمودی بر سطح آینه (IC) رسم شود، زاویه ی تابش و زاویه بازتاب با هم برابرند.

پ : اگر پرتو تابش از کانون گذشته و به آینه بتابد و یا طوری بتابد که امتداد آن از کانون بگذرد، پرتو بازتاب آن موازی محور اصلی خواهد بود. در شکل (4-17) این پرتوها نشان داده شده اند.

تشکیل تصویر در آینه های مقعر :
یک شیء مثلاً شمع روشن را در فاصله ای دورتر از مرکز، در مقابل آینه یک کاو عمود بر محور اصلی آن مطابق شکل (4-19) در نظر بگیرید.

از هر نقطه ی شمع، مانند نقطه A، پرتوهای زیادی به آینه می تابند، بازتاب دو پرتو تابش AI (موازی محور اصلی ) و' AI (پرتو تابشی که از کانون گذشته) را به روشی که گفته شد رسم می کنیم، پرتوهای بازتاب یکدیگر را در نقطه' A قطع می کنند. اگر پرتوهای دیگری هم از نقطه ی A به آینه بتابد، بازتاب آنها از نقطه' A می گذرد. بنابراین برای بدست آوردن نقطه' Aرسم دو پرتو کافی است.' A تصویر نقطه ای A ‌است. اگر برای سایر نقطه های شمع هم به همین روش عمل می کنیم. تصویر کامل شمع بدست می آید.
عملاً بازتاب پرتوهای تابش از همه نقطه های شمع را رسم نمی کنیم زیرا آزمایش نشان می دهد که اگر شیء بر محور اصلی عمود باشد، تصویر هم بر محور اصلی عمود است. بعد از بدست آوردن نقطه A' (تصویر نقطه A) می توان تصویر شیء را عمود بر محور اصلی رسم کرد. تصویری را که به این ترتیب حاصل شده است تصویر حقیقی می نامیم. اگر یک صفحه ی کاغذ را در مقابل آینه جابه جا کنیم با قرارگرفتن کاغذ در محل تصویر، مطابق شکل (4-20) تصویر حقیقی بر روی کاغذ تشکیل و مشاهده می شود.

هر گاه مطابق شکل (4-19) چشم ناظر بعد از تصویر شمع ، در راستای پرتوهای بازتاب، قرا ر گیرد تصویر را می بیند، زیرا اگر به جای A' نقطه روشنی وجود داشت، همین پرتوها از آن نقطه ی روشن به چشم می رسیدند. می توان نتیجه گرفت که اگر پرتوهای بازتاب خودشان یکدیگر را قطع کنند تصویر حقیقی است.

روش رسم تصویر در آینه های کاو (مقعر):
1 – شیء در فاصله ای دورتر از مرکز آینه : تصویر حقیقی ، کوچکتر از جسم ، وارونه و تصویر بین مرکز و کانون است.

2 – شیء بین مرکز و کانون ، تصویر دورتر از مرکز، حقیقی، بزرگ تر از شی و وارونه است.

3 – شی روی کانون، پرتوهای بازتاب با هم موازیند و در فاصله ای خیلی دور(بی نهایت) یکدیگر را قطع می کنند. در این صورت می گوئیم تصویر در بی نهایت است.

4 – شیء بین کانون در آینه : همان طور که در شکل دیده می شود پرتوهای بازتاب در جلوی آینه از هم دور می شوند. امتداد آن ها در پشت آینه یکدیگر را قطع می کنند. تصویر مجازی ، بزرگتر از شیء و مستقیم است.

رسم تصویر یک شیء که در فاصله ی خیلی دور از آینه کاو قرار دارد:
همان طور که در مورد کانون آینه های کاو گفته شد، تصویر خورشید و کانون آینه تشکیل می شود. از طرفی ، پرتوهایی که از یک نقطه ای خیلی دور (بی نهایت) نامیده می شوند، با هم موازیند، بر اساس روش ترسمی که قبلاً توضیح داده شد ، از بین پرتوهای زیادی که از نقطه ی خیلی دور به اینه تابیده اند، در پرتو تابش که یکی از کانون و یکی از مرکز آینه می گذرند، برای رسم تصویر کافی است . چگونگی رسم تصویر در این حالت در شکل (4-22) نشان داده شده است. این تصویر حقیقی، کوچک تر ، وارونه و روی کانون است.

کانون آینه های مقعر و محدب
4-10 – کانون آینه ی محدب (کوژ) :
هر گاه پرتوهایی موازی محور اصلی آینه محدب به آن بتابند، طوری باز می تابند که امتداد پرتوهای بازتاب از یک نقطه روی محور اصلی می گذرند. این نقطه کانون اصلی آینه ی محدب نام دارد. کانون آینه ی محدب مجازی است. فاصله ی کانون تا آینه را «فاصله کانونی» آینه می نامند. در آینه های محدب نیز فاصله کانونی آینه نصف فاصله ی مرکز تا اینه یعنی نصف شعاع آینه است . شکل ( 4-23) پرتوهای تابش، موازی محور اصلی آینه ی محدب و چگونگی تابش آنها را نشان می دهد.

4 – 11 – رسم پرتوهای بازتاب در آینه محدب :
الف : هر پرتو تابش که امتداد آن از مرکز آینه محدب (در پشت آینه) بگذرد روی خودش باز می تابد.
شکل (4-24)

ب : هر پرتوی که موازی محور اصلی به آینه ی محدب می تابد. طوری باز می تابد که امتداد پرتو بازتاب از کانون اصلی آینه محدب (در پشت آینه ) بگذرد.

پ : هر گاه امتداد پرتو تابش از کانون بگذرد، پرتو بازتاب مربوط به آن، موازی محور اصلی خواهد بود.

رسم تصویر در آینه های محدب :
تصویر در آینه های محدب مجازی است و در فاصله ی کانونی آینه تشکیل می گردد. اگر شیء در بی نهایت قرار داشته باشد، تصویر آن بر روی کانون تکشیل می گردد و هر چه شیء به جسم نزدیک شود، تصویر در فاصله ی کانونی به آینه نزدیک می شود.
تصویر شیء در آینه ی محدب ، مجازی ، کوچکتر و مستقیم است.
شکل ( 4-27)

جدول زیر را کامل کنید: 

نوع آینه	پرتو بازتاب	همگرا	واگرا
	پدتو تابش
آینه تحت	همگرا	×
	واگرا		×
	موازی
آینه مقعر	از نقطه نورانی در فاصله دور(واگرا)	×
	از نقطه نورانی واقع در کانون
	از نقطه ای نورانی بین کانون و آینه		×
آینه محدب	پرتو همگرا نسبت به مرکز		×
	پرتو همگرا نسبت به کانون
	پرتو همگرا به سمت نقطه ای بین کانون و آینه	×

محاسبه فاصله ی تصویر تا آینه مقعر :
در آینه های مقعر، فاصله تصویر تا آینه بستگی به فاصله ی شیء تا آینه دارد. در موردهایی فاصله ی تصویر تا آینه بیشتر از فاصله ی جسم تا آینه و در موردهایی کمتر از آن است. در مواردی تصویر حقیقی و در یک مورد هم تصویر مجازی است.
هر گاه فاصله ی شیء تا آینه را با P و فاصله ی تصویر تا اینه را با q و فاصله کانونی آینه را با f نشان دهیم، ثابت می شود که بین p,q و f رابطه زیر برقرار است:

1/p + 1/q = 1 / f (3-4)

HTML clipboard

هر گاه فاصله ی تصویر تا آینه معلوم نباشد، در رابطه (4-3) به جای pو f عدد مربوط را قرار می دهیم و q را محاسبه می کنیم. پس از محاسبه اگر عدد بدست آمده مربوط به q مثبت باشد، تصویر حقیقی است و در صورتی که عدد بدست آمده منفی باشد معلوم می شود تصویر مجازی است. در صورتی که فاصله ی تصویر تا آینه معلوم و تصویر مجازی باشد این فاصله را با علامت منفی به جای q قرار میدهیم.

مثال 1 :
یک شیء در فاصله ی 20 سانتی متری یک آینه ی مقعر قرارداده شده است. اگر شعاع آینه 30 سانتی متر باشد. فاصله ی تصویر تا آینه و نوع تصویر را تعیین کنید.
حل :

فاصله تصویر تا آینه چون q مثبت است. q = 60cm تصویر حقیقی است.

مثال : 2
یک شیء در فاصله ی 12 سانتی متری از یک آینه ی مقعر که فاصله ی کانونی آن 24 سانتی متر است قرار دارد. فاصله ی تصویر تا آینه نوع تصویر و فاصله شیء تا تصویر را تعیین کنید.
حل:

p=12 cm , f = 24 cm , q =?

فاصله تصویر تا آینه ، چون q منفی است، تصویر مجازی است. q=-24 cm


محاسبه فاصله ی تصویر تا آینه ی محدب :
اگر فاصله ی جسم تا آینه و فاصله ی تصویر تا آینه و فاصله کانونی در این آینه ها هم به ترتیبت برابر P,q,f باشد ، ثابت می شود که در آینه ی محدب هم میان آنها رابطه (4-3) برقرار است. کانون آینه ی محدب مجازی است. بنابراین در محاسبه های باید فاصله ی کانونی را با علامت منفی در رابطه (4-3) قرار دهیم. هر گاه فاصله ی تصویر تا آینه معلوم نباشد، در رابطه 4-3) به جای p و f عددهای مربوط را قرار می دهیم و q را محاسبه می کنیم. در صورتی که فاصله ی تصویر تا آینه یعنی q معلوم نباشد، چون تصویر در آینه ی محدب مجازی است، این فاصله را با علامت منفی در رابطه ی( 4-3) قرار می دهیم.


مثال 1:
یک شیء در فاصله ی 20 سانتی متر آینه ی محدبی که شعاع آن 10 سانتی متر است قرار دارد، تصویر آن در چه فاصله ای از آینه دیده می شود؟



فاصله تصویر تا آینه علامت منفی نشان می دهد تصویر مجازی است. Q=-4cm



بزرگ نمایی خطی آینه ها :
نسبت طول تصویر (A'B') به طور شی (AB) را بزرگ نمایی خطی می نامیم و آن را با m نمایش می دهیم.
m =A'B' / AB (4-4)

بزرگ نمایی نشان می دهد که طول تصویر چند برابر طول شیء است. ثابت می شود که در هر دو نوع آینه کروی می توان نوشت :
m =A'B' /AB = q/p (5-4)

یعنی نسبت طول تصویر به طول شیء برابر نسبت فاصله تصویر تا آینه به فاصله ی شیء تا آینه است. در رابطه ی (4-5) مقدارهای p,q را بدون علامت قرار می دهیم.


مثال 1 :
یک شیء به طول 15 سانتی متر را در 15 سانتی متری آینه ی محدبی قرار می دهیم. تصویر مجازی در 6 سانتی متری آینه دیده می شود. فاصله ی کانونی آینه و طول تصویر را محاسبه کنید:

P=15cm ,q=-6cm, AB=5cm, f= ? , A'B'=?

مثال 2:
یک شیء در 12 سانتی متری یک آینه کروی قرار دارد. اگر بزرگ نمایی در این حالت برابر و تصویر پشت اینه باشد نوع تصویر، نوع اینه و فاصله ی کانونی آنرا مشخص کنید.
چون تصویر پشت آینه مجازی است. بزرگ نمایی کوچک تر از یک است. یعنی طول تصویر مجازی کوچکتر از طول جسم است. در نتیجه آینه محدب است (طول تصویر مجازی در آینه ی مقعر از طول جسم بزرگ تر است)

P=12cm, m=1/3, q=? , f=?

چون تصویر مجازی است، q=-4cm باید در رابطه قرار داد.

منفی شدن f نشان می دهد که آینه محدب است.





کوره آفتابی و فورمول ها و واژه های کلیدی
کوره ی آفتابی :
کوره ی آفتابی وسیله ای است که با آن می توان انرژی تابشی خورشید را در یک نقطه متمرکز و آن را تبدیل به انرژی گرمایی کرد. این وسیله از یک آینه ی مقعر و یک پایه گردان تشکیل شده است.

حرکت آینه توسط یک موتور طوری تنظیم می شود که دهانه آینه همراه متوجه خورشید باشد. پرتوهای خورشید به طور موازی به آینه برخورد کرده و در کانون آن متمرکز می شوند و دمای این منطقه در صورتی که حجمی را آنجا قرار دهیم بیش از6000 درجه سانتی گراد می رسد. این تمرکز انرژی که به صورت انرژی گرمایی ظاهر می شود. در صفت کاربردهای مختلفی دارد.

فرمول ها و واژه های کلیدی :
1 – نور صورتی از انرژی است و می تواند به انرژیهای دیگر تبدیل شود.

2 – نور در خلاء با سرعت ثابت 8 10 * 3 حرکت می کند.

3 – انتشار بر خط راست باشد.

4 – هر گاه جسم کدر مقابل چشمه ی نقطه ای قرار گیرد. بر روی پرده سایه تشکیل می گردد.

5 – هر گاه جسم کدر مقابل چشمه ی گسترده قرار گیرد، برروی پرده سایه و نیم سایه تشکیل می گردد.

6 – بازگشت نور از سطح اجسام را بازتاب نور می گویند.

7 – قوانین بازتابش نور
الف) پرتو تابش، پرتو بازتاب و خط عمود بر آینه در نقطه تابش هر سه دو یک صفحه قرار دارند.
ب) زاویه ی تابش و زاویه بازتاب همواره با هم برابر می باشند.

8 – تصویر در اینه ی تخت برابر، مستقیم در مجازی در پشت آینه به فاصله ی جسم تا آینه تشکیل می گردد.

9 – وقتی جسم در فاصله ی کانونی آینه ی مقعر قرار گیرد و تصویر آن بزرگ تر، مستقیم و مجازی در پشت آینه تشکیل می شود.

10 – وقتی جسم خارج از فاصله ی کانونی آینه مقعر قرار گیرد، تصویر آن معکوس و حقیقی می باشد.

11 – وقتی جسم مقابل آینه ی محدب قرار گیرد، تصویر آن کوچک تر، مستقیم و مجازی در فاصله ی کانونی تشکیل می گردد.

12 – نسبت فاصله ی تصویر تا آینه به فاصله ی جسم تا اینه را بزرگ نمایی آینه می گویند که برابر نسبت طول تصویر به طول جسم است.

فرمول های کلیدی:

n = 360 / a -1
(تعداد تصویردر آینه های متقاطع)

1/p + 1/q = 1/f
(فرمول عمومی آینه ها)

m = q/p =A'B' /AB
(بزرگ نمایی آینه )

F = mp / m±1
(محاسبه کانون آینه)

پاسخ دهید، فصل 4:
1 – چرا از بیرون یک جعبه ی فلزی یا تخته ای ، اشیای درون آن دیده نمی شود، اما درون یک ظرف شیشه ای از بیرون دیده می شود؟
ورق آهن یا تخته اجسام کدر هستند و نور از آنها نمی تواند عبور کند، پس درون جعبه هایی که از ورق آهن یا تخته ساخته شده اند. دیده نمی شود ولی شیشه از اجسام شفاف است و نور را به راحتی از آنها عبور می کند، در این صورت به سادگی می توان درون یک ظرف شیشه ای را دید.


2 – با توجه به شکل زیر توضیح دهید، سایه چگونه تشکیل شده است؟

در این شکل سایه ایجاد شده به وسیله قرار گرفتن جسم کدر در مقابل چشمه نقطه ای ایجاد شده است و علت آن این است که نور بر خط راست منتشر می شود. پرتوهایی ه با جسم کدر برخورد می کنند عبور نمی کنند و پرتوهایی که از لبه ی جسم عبور می کنند به پرده می رسند و بر روی پرده سایه ای کاملا شبیه جسم با مرز تاریکی و روشنایی مشاهده می گردد.


3 – اگر نور به خط راست منتشر نمی شد چه اتفاقی می افتاد؟
در این صورت سایه ی اجسام شبیه به جسم نخواهد بود و ممکن است از جسم سایه ای تشکیل نگردد.


4 - در طول روز که آفتاب به درون اتاق نمی تابد چگونه اشیای درون اتاق دیده می شود؟
نور آفتاب در برخورد با زمین در جهت های مختلف بازتاب می شود و این بازتاب های نور خورشید وارد اتاق شده و آنجا را روشن می کند و ما می توانیم اشیای درون اتاق را ببینیم.


5 – برای دیدن اشیا چه شرایطی لازم است؟
شرط دیدن اجسام آن است که از آن جسم نور به چشم ما می رسد. چشم انسان از وسایل حساسی است که می تواند نور را درک کند.


6 – در شکل (4-9) زاویه ی تابش هر پرتو را تعیین کنید.

7 – پرتوهای تابش نسبت به هم چگونه اند؟
در شکل (4-9) پرتوهای تابش موازی هستند، زیرا شعاع های نور با هم موازی و هم جهت هستند و هر گاه تحت زاویه ی تابش معین به سطح آینه ی تخت برخورد کند، تحت همان زاویه بطور موازی بازتاب می کنند.


8 – پرتوهای بازتاب را رسم کنید و توضیح دهید این پرتوها نسبت به هم چگونه اند؟ چرا؟ شکل
پرتوهای بازتاب با هم موازی هستند.
زیرا زاویه ی بازتاب برابر زاویه ی تابش است.


9 – در آینه های تخت :
1 – فاصله ی تصویر تا آینه برابر فاصله ی شی را تا آینه است.
2 – طول تصویر با طول جسم برابر است
3 – تصویر شیء در آینه ی تخت حجاز و مستقیم است.

10 – پرتوی که در امتداد محور اصلی آینه ی مقعر به آن بتابد و در چه راستایی باز می تابد؟ پرتو تابش و پرتو بازتاب را در این حالت رسم کنید.
هر گاه پرتو نوری موازی محور اصلی به آینه مقعر بتابد، بازتابش نور از کانون اصلی آینه عبور می کند.

تمرین های پایانی فصل 4 :
1 – در شکل های ( 4-31) مسیر پرتو نور را در آینه mو' m با رسم کامل کنید.

2 – در هر یک از شکل های (4-34) پرتوهای بازتاب را برای هر یک از پرتوهای تابش رسم کنید.

در آینه ی محدب هر گاه پرتو نور موازی محور اصلی به اینه بتابد، امتداد بازتاب نور از کانون آینه می گذرد و هر گاه پرتو نور طوری به سطح آینه بتابد که امتداد آن از کانون آینه عبور کند، بازتاب نور موازی محور اصلی خواهد بود و هر گاه پرتو نور طوری بر سطح اینه بتابد که امتداد آن از مرکز آینه عبور کند، بازتاب نور بر خودش منطبق خواهد بود.

3 – الف : جسمی مقابل یک اینه محدب که فاصله ی کانونی آن 10 سانتی متر است قرار دارد. اگر فاصله ی جسم تا آینه 20 سانتی متر باشد، فاصله تصویر تا آینه را حساب کنید.
آینه کوژ یا محدب همواره از جسم حقیقی تصویر مجازی می دهد .

آینه از جسم تصویر مجازی در فاصله 3/20 سانتی متر تشکیل می دهد .

ب: اگر طول جسم 4 سانتی متر باشد طول تصویر چقدر است؟ برای بدست آوردن طول تصویر از بزرگ نمایی استفاده می شود.

4 – الف – چرا در پیچ جاده ها آینه نصب می کنند؟
نصب آینه ی محدب در پیچ جاده ها باعث می شود تا میدان دید راننده نسبت به جاده افزایش یابد.
ب – این آینه از چه نوع است؟
این آینه از نوع محدب است. باید توجه داشت که بیشترین میدان دید مربوط به آینه ی محدب است.
پ – معمولاً دندانپزشکان برای دیدن دندان ها در داخل دهان از آینه ی کوچک دسته داری استفاده می کنند. این آینه از چه نوعی است؟ چرا؟
از نوع مقعر است. زیرا به هنگام معاینه ی بیمار دندان او در فاصله کانونی آینه مقعر قرار داده می شود و پزشک تصویر دندان را بزرگ تر و مستقیم درآینه مشاهده کند.


5– در یک آینه مقعر، فاصله ی جسم تا اینه 10cm است. اگر تصویر نسبت به جسم مستقیم و فاصله ی آن تا آینه 15cmباشد، فاصله ی کانونی و شعاع این آینه چقدر است؟


(آینه مقعر تصویر مجازی)



6 – با توجه به شکل ( 4-35)
الف – اندازه ی تصویر و جسم را مشخص نمایید.

باتوجه به مقیاس شکل، هر خانه در راستای قائم 5/2 سانتی متر و هر خانه در راستای افقی 5 سانتی متر است پس :

AB=5cm
A'B'=2/5cm

ب : نوع آینه را تعیین کنید:
با توجه به اینکه از جسم تصویری حقیقی ، کوچکترو معکوس تشکیل شده است ، می توان گفت آینه مقعر است و جسم در خارج از فاصله ی c قرار دارد و تصویرش در فاصله ی بین f و c واقع است.


7 – تصویر صفحه ی ساعت (شکل 4- 37) در یک آینه تخت مطابق شکل (4-37) است. اگر بطور مستقیم به ساعت نگاه کنیم، ساعت ده و بیست و پنج دقیقه را نشان می دهد.

تمرین های تکمیلی وپرسشهای چهار گزینه ای فصل 4
1 – به فاصله ی 80 سانتی متری از یک اتاق تاریک به عمق 20 سانتی متر شمع روشنی به ارتفاع 10 سانتی متر قرار می دهیم. معلوم دارید طول تصویر شمع را در اتاق تاریک چقدر است؟

d' = 20 cm
AB=10 cm
D=80cm

∆oAB ~ ∆oA'B'

A'B' / AB = d' / d

A'B' = AB d'/d =>A'B' = 10 ×20/80 =>A'B' =2/5 cm

2 – صفحه ای به قطر 20 سانتی متر بین یک چشمه ی نور نقطه ای و دیواری قرار دارد و سطح صفحه ی موازی با سطح دیوار است. اگر فاصله ی صفحه از دیوارو چشمه ی نور 2 متر باشد، قطر سایه صفحه را روی دیوار حساب کنید.

OH=2m
OH'=4m
∆oAB ~ ∆oA'B'

A'B' / AB = OH' / OH => A'B' = AB * OH' / OH

OH' = 4m        A'B' = (20*400) / 200 => A'B' = 40 cm قطر سایه

3 – جسمی را در مقابل یک آینه کروی به شعاع 5/0 متر قرار می دهیم. تصویر آن مجازی و کوچکتر تشکیل می شود ، اولاً :‌نوع آینه را مشخص کنید.
ثانیاً : اگر طول تصویر نصف طول جسم باشد، فاصله ی جسم و تصویر را از آینه بدست آورید.
اولا: آینه بکار رفته محدب است، زیرا از جسم تصویری کوچکتر و مجازی داده است.

R=0/5m ثانیاً) F=R/2 = 50/2 = 25 cm

4 –شیی را به طول 2 سانتی متر در مقابل آینه ی مقعری به شعاع 30 سانتی متر قرار می دهیم، طول تصویر آن دو برابر می شود:
الف) اگر تصویر حقیقی باشد، فاصله ی تصویر و شی از آینه چقدر است؟
ب) اگر تصویر مجازی باشد، فاصله تصویر و شی از آینه چقدر است؟

AB=2cm
R=30cm
M=2

ب)

5 –توسط آینه ی کروی به شعاع 40 سانتی متر از یک شیء حقیقی تصویری مجازی با بزرگ نمایی 2 بدست آمده است. مطلوبست نوع اینه ،فاصله ی جسم و فاصله ی تصویر از آینه.
(با توجه به اینکه بزرگ نمایی اینه 2 می باشد، می توان نتیجه گرفت آینه ی بکار رفته مقعر می باشد، زیرا از جسم تصویر بزرگتر داده است. (در آینه محدب تصویر مجازی و کوچک تر از جسم است.)

6 – یک آینه ی کروی مقعر از شیء که در 20 سانتی متری آن قرار دارد تصویری حقیقی می دهد که بزرگی آن سه برابر بزرگی شیء است. شعاع آینه را پیدا کنید و محل تصویر را با رسم شکل مشخص کنید.

7 – از جسمی که مقابل آینه ای کروی و در فاصله 10 سانتی متری آن قرار دارد، تصویری مستقیم و سه برابر حاصل می شود،
اولاً : نوع آینه را تعیین کنید.
ثانیاً : فاصله ی کانونی آینه چقدر است؟

اولاً : با توجه به اینکه طول تصویر سه برابر جسم و مستقیم باشد (m=3) می توان نتیجه گرفت که آینه ی بکار رفته مقعر می باشد زیرا از جسم تصویری بزرگ تر داده است. در آینه محدب تصویر مجازی و کوچکتر از جسم است.

P=10cm
M=3

R = 2F =>R = 2*15 => R =30 cm

8 – یک لامپ حبابی به طول 3 سانتی متر در فاصله 20 سانتی متر جلوی یک آینه مقعر با شعاع انحنای 15cm قرار دارد. ماهیت، اندازه، موقعیت تصویر تشکیل شده را تعیین کنید.

AB=3Cm
p=20cm
R=15Cm

سؤالات چهار گزینه ای بدون پاسخ : فصل 4 :
1 – جسمی به طول L1 در فاصله ی d1 از یک آینه ی محدب قرار دارد. تصویر آن به طول 2/1 در فاصله ی d2 از آینه تشکیل شده است، در این مورد از نظر اندازه کدام رابطه درست است؟
1)
d2 < d 11 , l2 < l1

2)
d2 l1

3)
d2 > d 11 , l2 > l1

4)
بسته به اندازه d 1 هرکدام میتواند درست باشد.



2 – فاصله ی کانونی آینه مقعری 12cm است، اگر شیء را در فاصله ی 8 سانتی متری از آن قرار دهیم. تصویر و در فاصله ی سانتی متری ازآن قرار دهیم.
1) حقیقی – 24
2) مجازی – 24
3) حقیقی – 36
4) مجازی – 36


3 – یک آئینه ی کروی از یک جسم تصویر مستقیم و بزرگتر از جسم می دهد، نوع این آئینه و نوع تصویر کدامند؟
1) کاو، مجازی
2) کوژ، مجازی
3) کاو، حقیقی
4)کوژ، حقیقی


4 – جسم کوچکی روی محور اصلی آینه ی مقعر جابه جا می شود، جهت حرکت تصویر در مقایسه با جهت حرکت جسم چگونه است؟
1) پیوسته در جهت حرکت جسم
2) پیوسته در خلاف جهت حرکت جسم
3) تصویر حقیقی در خلاف جهت حرکت جسم و تصویر مجازی در جهت حرکت جسم
4) تصویر حقیقی در جهت حرکت جسم و تصویر مجازی در خلاف جهت حرکت جسم


5 – یک شیء کوچک روی محور اصلی آینه مقعر(کاو) قرار دارد و فاصله اش تا آینه دو برابر فاصله ی کانونی است. نوع تصویر و بزرگ نمایی آینه کدام است؟
1) حقیقی ، 1
2) حقیقی ، 3/1
3) مجازی‌، 1
4) مجازی ، 3/1


6- یک شیء با سرعت ثابت روی محور اصلی یک اینه ی محدب (کوژ) از آن دور می شود، تصویر آن چگونه حرکت می کند؟
1) با سرعت ثابت از آینه دور می شود
2) با سرعت ثابت به آینه نزدیک می شود
3) با سرعت کندشونده از آینه دور می شوند
4) با سرعت کند شونده به آینه ی نزدیک می شود.


7 – یک آینه ی کروی از یک جسم حقیقی که در فاصله 30cm از آن قرار دارد، تصویر مجازی می دهد که طولش 3/2 طول جسم است. نوع آینه چیست و شعاع آن چند سانتی متر است؟
1) کاو – 60
2) کاو – 120
3) کوژ -60
4)کوژ – 120


8 – سطح سایه و نیم سایه ای که در موقع خورشیدی گرفتگی روی زمین تشکیل می شود، وقتی ماه به زمین نزدیک است نسبت به زمانی که ماه از زمین دور است به ترتیب و است.
1) کوچکتر - کوچک تر
2) کوچک تر – بزرگ تر
3) بزرگتر – کوچک تر
4) بزرگتر – بزرگتر


9 – در شکل زیر پرتو نور SI عمود بر آینه ی تخت m می تابد. اگر آینه را طول محوری که از I گذشته و بر صفحه ی کاغذ عمود است به اندازه ° 5/22 بچرخانیم. پرتو بازتابش در چند باتری نقطه s روی پرده می افتد؟
1)5/0
2)7/0
3) 1
4)4/1

نرم افزار فیزیک

PlayPhysics

PlayPhysics مجموعه جالبی از مباحث فیزیک با موضوعات نیرو و مکانیک، موج و ذرات، انرژی و گرما و الکتریسیته و مغناطیس می باشد. در هر مبحث موضوعات مختلف آن، به صورت تعاملی آموزش داده می شود.

در نسخه رایگان این نرم افزار، از هر مبحث تنها یک مثال را می توان استفاده نمود.

قابلیت کاربرد آموزشی: فیزیک دبیرستان

حجم فایل: 8MB

دریافت نرم افزار

آموزش فصل سوم

3-14 - بهای انرژی الکتریکی مصرفی : در تمام مکانهای مسکونی 3-14 - بهای انرژی الکتریکی مصرفی : در تمام مکانهای مسکونی و تجاری شماره گری (کنتور) نصب شده است که انرژی الکتریکی مصرفی را به کمک آن تعیین می کنند.حاصل ضرب توان مصرفی در مدت زمان استفاده از دستگاه برقی را انرژی الکتریکی مصرفی می گویند. Pتوان مصرفی بر حسب وات، t مدت زمان بر حسب ثانیه ، w انرژی مصرفی بر حسب ژول: w = pt اگر توان مصرفی بر حسب کیلو و زمان بر حسب ساعت باشد، انرژی الکتریکی بر حسب کیلو وات ساعت بدست می آید. (kwh) W=pt 1(kwh) =1(kw)× 1(h) اگر بهای هر کیلو وات ساعت مصرف انرژی الکتریکی مشخص باشد می توان مقدار بهای برق مصرفی را تعیین کرد. مثال : روی یک لامپ عددهای 100w و 220 V نوشته شده است . الف) اگر اختلاف پتانسیل 220 ولت به دو سر این لامپ اعمال شود ، شدت جریان عبوری از آن چند آمپرمی شود ؟ P = VI => I = P/V => I =100/220 => I =0/45 A بهای برق مصرفی لامپ در یک ماه ریال ب) اگر این لامپ در هر شبانه روز 8 ساعت با اختلاف پتانسیل 220 ولت ، روشن باشد ، بهای برق مصرفی آن در یک ماه چقدر می شود؟ بهای هر کیلو وات ساعت انرژی مصرفی را 100 ریال فرض کنید . W=p.t => W = (100 /1000 )× 8 W=0/8 kwhانرژی مصرفی در یک شبانه روز 0/8 ×30 ×100 =2400 بهای برق مصرفی لامپ در یک ماه ریال صرفه جویی در انرژی مصرفی : 1 – از مصرف بی رویه انرژی الکتریکی خودداری شود. 2 – استفاده بهینه از وسایل برقی، منظور به جا مصرف کردن است 3 – روشنایی اتاقها به تناسب نوع کار تنظیم و از لامپ مناسب استفاده شود 4 – جلوگیری از تلف شدن گرما و سرما در زمستان و تابستان که برای جبران آن برق بیشتری مصرف می شود. 5 – از وسایل الکتریکی در زمانهای مناسب استفاده شود. واژه ها و فرمول های کلیدی : 1 – هر گاه جسمی الکترون دریافت کند، دارای بار منفی و اگر الکترون از دست بدهد، بار مثبت پیدا می کند. 2 – بار الکتریکی خاصیتی از ماده است که وابسته به الکترون ها و پروتون ها می باشد. 3 – بار الکتریکی یک جسم مضرب درتسی از بار الکتریکی الکترون و یا پروتون است. 4 – اجسامی را که بار الکتریکی در آنها به سادگی جابه جا می شود. اجسام رسانا می گویند و اجسامی که بار الکتریکی در آنها جابه جا نمی شود، نارسانا گویند. 5 – بار الکتریکی بوجود نمی آید و از بین همه نمی رود و فقط از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود. 6 – ایجاد بار در رساناها بدون تماس با یکدیگر را القای الکتریکی گویند. 7 – تخلیه ی الکتریکی بین یک ابر یا ابر دیگر یا بین ابر و زمین را آذرخش می گویند. 8 – عامل شارش بار الکتریکی از یک جسم به جسم دیگر را اختلاف پتانسیل بین آن دو جسم می گویند. 9 – مولد وسیله ای است که انرژی لازم برای ایجاد اختلاف پتانسیل در یک واحد را تأمین می کند. 10 – نسبت بار الکتریکی شارش شده در هر مقطع مدار به زمان شارش بار را جریان الکتریکی می گویند. 11 – نسبت اختلاف پتانسیل دو سر رسانا به شدت جریانی که از آن می گذرد و مقدار ثابتی است که به آن مقاومت الکتریکی رسانا می گویند. 12 – انرژی الکتریکی مصرفی در یک مقاومت به مقاومت مدار، مجذور شدت جریان و زمان بستگی دارد. 13 – مقدار انرژی مصرف شده بر واحد زمان را توان الکتریکی می گویند. 14 – انرژی الکتریکی مصرفی بر حسب کیلو وات ساعت محاسبه می شود. فرمول های کلیدی : (مقدار بار الکتریکی) q = ± ne (مقدار جریان الکتریکی) I = q/t (توان الکتریکی مصرفی) p = RI2 = V2/R = VI (مقاومت الکتریکی) R = V/I (انرژی الکتریکی مصرفی) w = RI 2t = (V2 / R ) t = VIt پاسخ دهید وتمرین های پایانی فصل 3 : 1 – با یک پارچه خشک ،صفحه تلویزیون را تمیز کنید. چرا پرزهای پارچه به صفحه ی تلویزیون می چسبند؟ صفحه ی تلویزیون از جنس شیشه است و وقتی آن را به وسیله پارچه پشمی مالش می دهیم.، صفحه ی شیشه ای بار مثبت و پارچه به همراه پرزهای آن بار منفی پیدا می کنند و چون بر هم کنش بارهای غیرهم نام ربایشی است پرزها به شیشه می چسبند. 2 – در تاریکی لباس خود را درآورید، چرا جرقه می زند؟ زیرا در لباس ها الکتریسته ساکن ایجاد می گردد و در تاریکی به هنگام بیرون آوردن لباس ها تخلیه ی الکتریکی انجام می شود و ما جرقه مشاهده می کنیم. 3 – چرا آزمایش های الکتریسیته ساکن در روزهای سرد و خشک نتیجه ی بهتری می دهد؟ زیرا رطوبت هوا رسانای جریان الکتریکی است و باعث تخلیه ی الکتریکی اجسامی می شود که در آنها الکتریسیته ساکن ایجاد شده است. 4 – جمله های زیر را کامل کنید: 1 – وقتی دو جسم به یکدیگر مالش داده می شود ، بین آنها الکترون مبادله می شود. 2 – با جابه جا شدن الکترون های آزاد، بار الکتریکی درون جسم رسانا شارش می کند. 3 – در یک جسم نارسانا بار الکتریکی در محل ایجاد شده باقی می ماند . 4 – نیرویی که بارهای الکتریکی هم نوع بر یکدیگر وارد می کنند رانشی و نیرویی که بارهای الکتریکی غیر هم نوع بر یکدیگر وارد می کنند ربایشی است. 5 – چرا در بعضی از مواد مانند پلاستیک یانایلون بهتر از سایر مواد می تان بار الکتریکی تولید کرد؟ زیرا این مواد نارسانا هستند و وقتی بارالکتریکی ساکن در آنها ایجاد شده، بار الکتریکی در آنها نمی تواند جابه جا شود. 6 – توضیح دهید با الکتروسکوپ چگونه می توان تعیین کرد که : الف – جسمی باردار است؟ ب – جسم چه نوع باری دارد؟ پ – جسمی رساناست یا نارسانا است؟ 2- آیا با الکتروسکوپ می توان بار دو کره ی هم اندازه ، رسانا و باردار را با یکدیگر مقایسه کرد؟ الف – هرگاه جسمی را که دارای الکتریکی است به کلاهک الکتروسکوپ باردار نزدیک کنیم. بدلیل القای الکتریکی زاویه ی دو ورق طلا تغییر می کند و اگر جسم دارای بارالکتریکی نباشد تغییری در فاصله ای بین ورقه های طلا ایجاد نمی شود. ب: اگر الکتروسکوپ دارای بار الکتریکی باشد، وقتی میله ای با بار الکتریکی غیر هم نام به کلاهک الکتروسکوپ نزدیک کنیم، زاویه ی دو ورق طلا کم می شود و اگر میله ای با بارالکتریکی هم نام به کلاهک الکتروسکوپ نزدیک کنیم، زاویه ی دو ورق طلا زیاد می شود. پ : برای اینکه یقین کنیم جسم رسانا است یا نارسانا، هر گاه آن را به کلاهک باردار تماس دهیم، اگر جسم رسانا باشد، قسمتی از بارهای الکتریکی الکتروسکوپ به جسم منتقل شده و فاصله ، دو ورق طلا از هم کم می شود و اگر جسم نارسانا باشد، بار الکتریکی به جسم منتقل نشده و فاصله ی ورقه ها از هم تغییر نمی کند. 2 – پاسخ مثبت است، زیرا وقتی بارالکتریکی از کوه ها بیشتر از کره ی دوم باشد، با نزدیک کردن آن به کلاهک الکتروسکوپ زاویه ی دو ورق طلا بیشتر تغییر می کند، زیرا بار الکتریکی بیشتری القا می شود. 7 – چرا زیر تانکرهای مخصوص حمل سوخت، زنجیر آویزان می کنند؟ حرکت کامیون حامل تانکر سوخت در هوای خشک باعث می شود تا در آن الکتریسته ی ساکن ایجاد گردد. برای تخلیه الکتریسیته ساکن ایجاد شده در تانکر از غیررسانا و زیر تانکر استفاده می شود که دائماً الکتریسته ساکن را به زمین منتقل می کند. 8 – آیا می توانید با توجه به آنچه که در مورد مقاومت الکتریکی رسانا فرا گرفته اید توضیح دهید که چگونه شارش بارالکتریکی در یک رسانا باعث افزایش دمای رسانا می شود؟ جریان الکتریکی در یک رسانا در واقع حرکت الکترون ها در رسانا می باشد که به هنگام عبور از رسانا در برخورد بار اتم های رسانا انرژی جنبشی و سرعت آن ها کاهش یافته و تبدیل به انرژی درونی می گردد و دمای رسانا را بالا می برد و اثر گرمایی مقاومت الکتریکی رسانا ظاهر می گردد. تمرین های پایانی فصل 3 : 1 – میله ی نارسانایی با بار منفی و کره ای رسانا و بدون بار روی پایه ی نارسانا در اختیار دارید. توضیح دهید چگونه می توان کره را : الف: دارای بار مثبت کرد ؟ ب : دارای بار منفی کرد؟ الف - ابتدا میله ی نارسانا با بار منفی را به کره ی رسانا که بدون بار است نزدیک می کنیم. در اثر القای الکتریکی بارهای مثبت در مجاورت میله و بارهای منفی در دورترین نقطه جمع می شوند. هرگاه برای یک لحظه کره ی رسانا را به زمین وصل می کنیم، بارهای منفی آن به زمین منتقل می شوند. سپس با دور کردن میله، کره ی رسانا دارای بار الکتریکی ساکن مثبت می گردد. ب - برای اینکه کره ی رسانا دارای بارالکتریکی منفی گردد، کافی است میله ی نارسانا با بار منفی را با آن تماس دهیم تا قسمتی از بارهای الکتریکی منفی میله به کره منتقل شود. در این صورت کره ی رسانا دارای بارالکتریکی منفی می گردد. 2 – در کدامیک از وسیله های منزل لازم است بار الکتریکی ایجاد شده را کاهش دهیم و یا کنترل کنیم؟ همه وسایلی که با برق کار می کنند، ممکن است در اثر القای الکتریکی بدنه ی آنها دارای الکتریسیته ساکن گردد. برای کنترل الکتریسیته ساکن ایجاد شده در این وسایل بدنه ی آن ها را به زمین متصل می کنند، مانند کولر، ماشین لباسشویی ، یخچال و ... 3 – مقاومت لامپی 200 اهم و جریان 2/0 آمپر از آن می گذرد. الف – بار الکتریکی که در مدت 5/2 دقیقه از لامپ می گذرد چند کولن است؟ الف) ب – اختلاف پتانسیل دو سر لامپ چند ولت است ؟ ب 4- روی لامپی دو عدد 100 ولت و 220 ولت نوشته شده است. اختلاف پتانسیل 220 ولت را به لامپ وصل می کنیم. الف) مقاومت لامپ را محاسبه کنید. الف) ب) چه جریانی از آن می گذرد؟ ب) پ) در مدت یک دقیقه چند ژول انرژی الکتریکی توسط لامپ مصرف می شود؟ پ) 5- اگر در شهر شما هر خانه یک لامپ 100 وات اضافی را به مدت 3 ساعت در شب روشن کند، در طول یک ماه چند کیلووات ساعت انرژی اضافی مصرف می شود؟ بهای آن چند ریال می شود؟ هر لامپ در یک ماه 9 کیلو وات ساعت انرژی الکتریکی مصرف می کند و اگر در منطقه مورد نظر 10000 خانواده زندگی می کند، جمعاً 90000 کیلو وات ساعت انرژی الکتریکی در ماه مصرف می شود که به بهای آن به صورت زیر است: 90000×100=9×106 بهای برق مصرفی اضافه برای شهریه ریال 6 – در رابطه های 2 P=V2/R , P = VI , P = RI الف – نمادهای P.R.V و I هر کدام نماینده ی چه کمیتی هستند و یکای آنها چیست؟ الف) V اختلاف پتانسیل دو سر رسانا بر حسب ولت R مقاومت رسانا بر حسب اهم P توان مصرفی بر حسب وات I شدت جریان عبوری از رسانا بر حسب آمپر ب) کاربرد هر یک از رابطه ها را شرح دهید: برای بدست آوردن توان مصرفی هرگاه اختلاف پتانسیل و مقاومتمدار را داشته باشیم ، از رابطه (P=V2/R) توان را محاسبه می کنیم و هر گاه اختلاف پتانسیل دو سر رسانا را نداشته باشیم، از رابطه( 2 P = RI) توان مصرفی را محاسبه می کنیم. 7 – روی یک آسیاب برقی دو عدد 800W و 220V نوشته شده است. این آسیاب برقی را به اختلاف پتانسیل 220V وصل می کنیم حساب کنید : 1 – جریانی که ازآن می گذرد. انرژی الکتریکی مصرفی ماهانه این دستگاه، در صورتی که هفته ای یک بار و هر بار به مدت 20 دقیقه مورد استفاده قرار گیرد. انرژی مصرفی دستگاه در 20 دقیقه برابر30/8 کیلو وات ساعت است. اگر دستگاه هفته ای دو بار کار کند جمعاً در ماه 8 بار کار می کند. پس انرژی مصرفی دستگاه در یک ماه برابر است با : W = 8/30 ×8 = 64/30 KWh 8 – اختلاف پتانسیل دو سر باتری اتومبیل های سواری برابر 12 ولت است. اگر 8 باتری قلمی 5/1 ولتی به طور متوالی به یکدیگر وصل کنیم. اختلاف پتانسیل دو سر مجموعه ی آنها نیز برابر 12 ولت می شود؟ بگوئید که چرا در خودروها به جای باتری خودرو از 8 باتری قلمی استفاده نمی شود؟ باتری اتومبیل از نوع تر با انبارهای سربی است و مقدار انرژی الکتریکی ذخیره شده در ان بسیار بیشتر از انرژی الکتریکی می باشد که در 8 باتری قلمی ذخیره شده است. تمرین های تکمیلی و پرسشهای چهار گزینه ای فصل 3 1 – آیا بار الکتریکی یک کره ی فلزی توپر بیشتر از یک کره تو خالی هم قطر آن است؟ بار در هر حالت در کجاها جمع می شود؟ درهردوحالت بار بر روی سطح آن ها جمع می شود. چون هر دو ی آنها مقدار بار یکسانی را نگهداری خواهند کرد. 2 – آیا شاره ها (مایع ها و گازها) همه در اثر مالش باردار می شوند؟ در این مورد مثالی بزنید: مایع ها و گازها نیز در اثر مالش دارای بارالکتریکی می گویند. به طور مثال تکان و حرکت بنزین در روغن در تانک ها در هنگام حمل و نقل بار الکتریکی بوجود می آورد. باید توجه داشت در مایع ها و گازهای رسانا تجمع بارالکتریکی در یک نقطه امکان پذیر است. به طور مثال بار الکتریکی ایجاد شده در هوا از طریق رطوبت هوا تخلیه می گردد. 3 – روی جسمی مقداری بار مثبت توزیع شده است. برای آنکه جسم دارای بار منفی شود، چه باید کرد؟ توضیح دهید. ابتدا به اندازه ی بار مثبت به آن بار منفی می دهیم تا خنث گردد. سپس باران بار الکتریکی منفی جسم دارای بار الکتریکی منفی می گردد. 4 – اگر مقاومت مدار ثابت باشد، برای آنکه از مدار فوق جریانی ضعیف عبور کند، چه تغییراتی باید به آن داده شود؟ با توجه به رابطه ی( V/I = R) با ثابت بودن مقاومت در مدار همواره نسبت اختلاف پتانسیل به جریان مقدار ثابتی است. در این صورت برای اینکه جریان مدار کاهش یابد ، لازم است اختلاف پتانسیل دو سر مدار کاهش یابد و به همان نسبت جریان مدار کاهش می یابد. 5 – در یک سیم برق در هر دقیقه 36 کولن الکتریسیته عبور می کند.شدت جریان الکتریکی را بدست آورید. 6 – یک باتری اتومبیل 12 ولتی باید جریان 240 آمپر را از یک استارت موتور بگذراند تا موتور را راه بیندازد. مقاومت کل مدار شامل استارت و چقدر است؟ 7 – اگر از یک لامپ جریانی به شدت 6 آمپر عبور کند، چنانچه مقاومت این لامپ را دو برابر کنیم، توان مصرفی آن نسبت به حالت اول چند برابر می شود؟ 8- توان یک سماور الکتریکی 1100w(وات) است و با برق 220 ولت کار می کند. اولاً شدت جریان و مقاومت قسمت گرما ده سماور را پیدا کنید. ثانیاً : اگر جرم سماور 5/1 کیلوگرم و گنجایش 5 لیتر آن را داشته باشد. بعد از 10 دقیقه دمای سماور چقدر بالا می رود؟ از گرمای تلف شده صرفنظر شود (ظرفیت گرمایی ویژه آب و ظرف به ترتیب 4200 و 2000 ژول بر کیلوگرم درجه سانتی گراد می باشد). I) p=Iv= I = P/V V=220 ولت I = 1100/220 => 5A m1=1/5 kg V=IR M2=5kg R =V/I => R =220/5 =>R =42 Ω T=10×60s II) P = Q /T => Q =P.T (رابطه 1) C1=4200 j/kg °c Q=m1c1 ∆θ + m2c2 ∆θ(رابطه 2) با مقایسه ی رابطه ی 1 و 2 می توان نوشت C2=2000 J/Kg°c