اثر امپمبا

 اثر امپمبا به پدیده‌ای فیزیکی اطلاق می‌شود که موجب می‌شود آب گرم زودتر از آب سرد یخ بزند. هرچند توضیحات فراوانی برای توضیح علت بروز این پدیده ارائه شده است اما هنوز توافقی بر سر اینکه چه عاملی سبب بروز آن می‌شود وجود ندارد.

اثر Mpemba :  (آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند.)

 هرچند خلاف استدلال بنظر می رسد اما این یک واقعیت است که در اغلب موارد در دماهای خاص مثلا 90 درجه سانتیگراد آب گرم سریعتر از آب سرد یخ  می زند . این اثر حتی در زمان ارسطو نیز شناخته شده بود اما نخستین بار با پشتکار  Erasto Mpemba از دانش آموزان مدرسه ای در تانزانیا توجه جامعه علمی را به خود جلب کرد.دلایل وتوجیه های زیادی برای این پدیده ارائه شده اند که بصورت زیر است:

 

نظریه ی نسبیت

در دهه اول قرن بیستم انقلابی در فلسفه علوم طبیعی پیش آمد که بسیاری آن را از حیث عمق معنا و درهم ریزی احکام موجود پذیرفته شده ، نسبت به انقلاب کوپرنیکی - گالیله‌ای ، برتر به شمار می‌آورند. در این فاصله زمانی دو نظریه بسیار مهمی پا به عرصه رقابت نهادند ، نظریه نسبیت و کوانتمی که نسبت به کارهای دانشمندان پیشین از جمله ماکسول ، سارین ، کلوین و کلاوزیوس به نحو چشمگیری متفاوت بودند. این نظریه‌های جدید با مکانیک نیوتونی نیز در بعضی از اصول و فرضهای بنیادی اختلاف شدیدی داشتند.

این نظریه علاوه بر اینکه در برگیرنده پیچیدگیهای ریاضی است، تصور ذهنی و فهم آن ، بسیار دشوار است. البته شایان ذکر است که انیشتین در مقاله 1905 خود که برای اولین بار به نسبیت خاص خود پرداخت، از معادلات ریاضی ساده استفاده کرد. اما در مقاله 1919 که به نسبیت عام پرداخت ، بر خلاف مقاله پیشین از فرمولهای پیجیده ریاضی استفاده کرد. نسبیت از ریشه نسبی گرفته شده است ، یعنی هر کدام از واحدهای فیزیکی شناخته شده برای توصیف پدیده‌های طبیعی ، نسبی هستند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که بر اساس نسبیت ، جرم ، سرعت ، شتاب و حتی زمان که برای ما تعریف می‌شوند، نسبی هستند.

نظریه ی ریسمان

نظریه ی ریسمان

 در نظریه ی ریسمان به جای اینکه هر ذره را مستقل در نظر بگیریم به صورت رشته ای پیوسته با شکلهای مختلف درنظر میگیریم , مثلا الکترون را می توان مانند یک النگو رشته ای بدانیم که دو سرش بهم گره خورده و حلقه دایره ای تشکیل داده است. علت بوجود آمدن این نظریه این بود که گرانش با کوانتوم مشکل دارد. حتماٌ می دانید در دنیای ما چهار نیروی اصلی بنامهای الکترومغناطیسی، هسته ای قوی، هسته ای ضعیف و گرانشی وجود دارد. سه نیروی اول به ترتیب می توانند با هم در انرژیهای بالا متحد شوند و یک نظریه واحد داشته باشند. یعنی انشعاباتی از یک نظریه ی اصلی باشند. اصطلاحاٌ می گویند این سه نظریه در انرژیهای بالا تقارن دارند و در انرژیهای معمولی دچار شکست خودبخودی تقارن می شوند. اما چهارمین نیروی اصلی یعنی گرانش دو مشکل اساسی دارد. یکی وحدت نیافتن با سه نیروی دیگر و دیگر اینکه اگر ذرات را نقطه ای در نظر بگیریم، سطح مقطع برهم کنش نیروی گرانشی بین دو ذره ی نقطه ای که بهم نزدیک می شوند طبق نظریه ی کوانتومی بی نهایت بدست می آید. از اینرو ذرات بصورت ریسمانهای یک بعدی در نظر گرفته شدند. مثلا الکترون یا کوارکها همگی ریسمانهای بسته و حلقوی با شکلهای مختلفند. در این تصورجدید، دیگر برهم کنش ذرات در زمان و مکان خاص رخ نمی دهد بلکه شما دو حلقه دارید که در فضا بهم نزدیک می شوند و با عکسبردای تخیلی یک پوسته به شکل شلنگ نمایش داده می شود. مثل اینکه دو شلنگ بهم برخورد کرده باشند و دو شلنگ جدید بوجود آورده باشند. در این نظریه هم وحدت میسر است و هم بینهایتهای گرانش کوانتومی برطرف می شود. 

فیزیک کوانتومی(نظری)چیست؟

فیزیک نظری (به انگلیسی: Theoretical physics)شاخه ای از فیزیک است که با استفاده از مدل‌سازی های ریاضی پدیده‌ها و انتزاع ٬ سعی در توضیح٬ پیش‌بینی و قانون‌مند سازی طبیعت دارد. فیزیک نظری در مقابل فیزیک تجربی قرار می گیرد که از ابزارهای تجربی و آزمایشی برای بررسی این پدیده ها استفاده می کند.^[۱]

پیش بینی‌های نظریات مطرح شده در فیزیک نظری٬ باید قابل آزمایش در آزمایشگاه‌های فیزیک تجربی باشند. گاهی نتایج پیش بینی‌های برخی نظریه‌ها مانند نظریه ابر ریسمان عملاً قابل تجربه و محک شدن با دستاوردهای فناوری امروزه نیست.

در فیزیک نظری مسائلی وجود دارد که با گذر زمان شکل جدّی تری به خود گرفته‌اند.عمده این مسائل در مبانی مکانیک کوانتومی و نظریه میدان‌های کوانتومی و مبانی نسبیّت خاص و عام ٬ گاه فیزیک نظری را تا فراسوی یک بحران پیش برده‌اند.در عناوین زیر پاره‌ای از این مسائل بیان می‌شوند:

۱-مسأله موضعیّت ( Locality ) در نظریه کوانتوم و نظریه میدان‌های کوانتومی^[۲]

۲-مسأله بی نهایت‌ها و فرایند باز بهنجار پذیری در نظریه میدان‌ها و ریسمان‌ها

۳-مسأله تئوری‌های بدیل در نسبیّت و نظریه کوانتوم

۴-تلقّی دیوید بوهم از نطریه کوانتوم و چالش جدّی او با نسبیّت خاص

۵-چالش جدی فیزیک نظری با پاره‌ای از مفاهیم کلاسیک فلسفی

۶-مسأله ذرات واسطه و مجازی در نظریه میدانهای کوانتومی

۷-فاصله گرفتن فیزیک از مشاهدات (در نظریات جدید)

۸-مسئله انبساط جهان شتاب دار٬ یا همان انرژی تاریک

فیزیک‌دان‌های نظری

از مشهورترین فیزیک‌دان‌های نظری گذشته می‌توان به این افراد اشاره کرد:

• آیزاک نیوتون
• پیر سیمون لاپلاس
• جیمز کلرک ماکسول
• لودویگ بولتزمان
• آنری پوانکاره
• آلبرت اینشتین
• ماکس پلانک
• نیلز بور
• پل دیراک
• ماکس برن
• ورنر کارل هایزنبرگ
• اروین شرودینگر
• ریچارد فاینمن
• عبدالسلام

برخی از فیزیک‌دان‌های نظری مشهور ( فعال در حال حاضر ) نیز عبارتند از :

• ادوارد ویتن
• خرارد توفت
• استیون واینبرگ
• برایان گرین
• راجر پنروز
• استیون هاوکینگ
• منبع:ویکی پدیا

How to learn physics?

To learn physics, a positive attitude is a must. And while physics may not be fun, it has many applications in life and work, such as creating life-like reactions in video games, construction and use of heavy equipment, and even driving. This article may help you to overcome your physics trouble.

موتور استرلینگ

موتور استرلینگ (به انگلیسی: Stirling engine) یک موتورحرارتی است که اختلاف زیادی با موتورهای احتراق داخلی در اتومبیل دارد که در سال ۱۸۱۶ توسط رابرت استرلینگ اختراع شد. موتور استرلینگ قابلیت بازدهی بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی و دیزلی دارد.

اما امروزه موتورهای استرلینگ فقط در برخی کاربردهای خاص مانند زیر دریاییها یا ژنراتورهای کمکی در قایق‌ها که عملکرد بی صدا مهم است استفاده می‌شود. اگر چه موتورهای استرلینگ به تولید انبوه نرسید اما برخی اختراعات پرقدرت با این موتور کار می‌کند.

موتورهای استرلینگ از چرخه استرلینگ استفاده می‌کند که مشابه چرخه‌های استفاده شده در موتورهای احتراق داخلی نیست.

گاز استفاده شده در داخل موتورهای استرلینگ هیچ وقت موتور را ترک نمی‌کند و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود که گازهای پر فشار را تخلیه می‌کند و محفظه احتراق وجود ندارد. به همین علت موتورهای استرلینگ بسیار بی صدا هستند.

چرخه استرلینگ از یک منبع حراتی خارجی که می‌تواند هر چیزی از بنزین و انرژی خورشیدی تا حرارت ناشی از پوسیدگی گیاهان باشد استفاده کند و هیچ احتراقی داخل سیلندرهای موتور رخ نمی‌دهد.

dark matter

Dark matter is a kind of matter hypothesized in astronomy and cosmology to account for gravitational effects that appear to be the result of invisible mass. Dark matter cannot be seen directly with telescopes; evidently it neither emits nor absorbs light or otherelectromagnetic radiation at any significant level. It is otherwise hypothesized to simply be matter that is not reactant to light.^[1]Instead, the existence and properties of dark matter are inferred from its gravitational effects on visible matter, radiation, and the large-scale structure of the universe. According to the Planck mission team, and based on the standard model of cosmology, the total mass–energy of the known universe contains 4.9% ordinary matter, 26.8% dark matter and 68.3% dark energy.^[2][3] Thus, dark matter is estimated to constitute 84.5% of the total matter in the universe, while dark energy plus dark matter constitute 95.1% of the total content of the universe.^[4][5]

Astrophysicists hypothesized dark matter because of discrepancies between the mass of large astronomical objects determined from their gravitational effects and the mass calculated from the "luminous matter" they contain: stars, gas, and dust. Although based upon flawed or inadequate evidence, dark matter was postulated by Jan Oort in 1932 to account for the orbital velocities of stars in the Milky Way and by Fritz Zwicky in 1933 to account for evidence of "missing mass" in the orbital velocities of galaxies in clusters. Adequate evidence from galaxy rotation curves was discovered by Horace W. Babcock in 1939, but was not attributed to dark matter. The first to postulate dark matter based upon robust evidence was Vera Rubin in the 1960s–1970s, using galaxy rotation curves.^[6][7] Subsequently, many other observations have indicated the presence of dark matter in the universe, includinggravitational lensing of background objects by galaxy clusters such as the Bullet Cluster, the temperature distribution of hot gas in galaxies and clusters of galaxies, and more recently the pattern of anisotropies in the cosmic microwave background. According to consensus among cosmologists, dark matter is composed primarily of a not yet characterized type of subatomic particle.^[8][9] The search for this particle, by a variety of means, is one of the major efforts in particle physics today.^[10]

Although the existence of dark matter is generally accepted by the mainstream scientific community, some alternative theories of gravity have been proposed, such as MOND and TeVeS, which try to account for the anomalous observations without requiring additional matter.

ماده ی تاریک

ماده تاریک (به انگلیسی: Dark Matter)، نوعی از ماده است که فرضیه وجود آن در اخترشناسی و کیهان‌شناسی ارائه شده‌است تا پدیده‌هایی را توضیح دهد که به نظر می‌رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم موجود مشاهده‌شده در جهان بیشتر است. مادهٔ تاریک به طور مستقیم با استفاده از تلسکوپ قابل مشاهده نیست، مشخصاٌ مادهٔ تاریک نور یا سایر امواج الکترومغناطیسی را به میزان قابل توجهی جذب یا منتشر نمی‌کند. به بیان دیگر مادهٔ تاریک به سادگی ماده‌ای است که واکنشی نسبت به نور نشان نمی‌دهد.^[۱] در عوض، وجود و ویژگی‌های مادهٔ تاریک را می‌توان به طور غیرمستقیم و از طریق تاثیرات گرانشی‌اش بر روی ماده مرئی، تابش و ساختار بزرگ مقیاس جهان نتیجه گرفت. طبق داده‌های تیم ماموریت پلانک در سال سال ۲۰۱۳ و بر پایه مدل استاندارد کیهان‌شناسی، کل جرم-انرژی موجود در جهان شناخته‌شده شامل ۴٫۹٪ماده معمولی، ۲۶٫۸٪ مادهٔ تاریک و ۶۸٫۳٪ انرژی تاریک تشکیل شده‌است.^[۲][۳] یعنی مادهٔ تاریک ۸۴٫۵٪ کل ماده موجود در جهان را تشکیل می‌دهد و انرژی تاریک و مادهٔ تاریک روی همرفته ۹۵٫۱٪ از کل محتویات جهان را تشکیل می‌دهند.^[۴][۵]

اختر-فیزیک‌دانان فرضیه مادهٔ تاریک را مطرح نمودند تا اختلاف میان جرم محاسبه‌شده برای اجرام غول‌پیکر آسمانی توسط دو روش استفاده از تاثیرات گرانشی آنها و یا استفاده از مواد درخشان درون آنها (ستارگان، گاز، غبار) را توضیح دهند. این فرضیه نخستین بار توسط یان اورت در سال ۱۹۳۲ برای توضیح سرعت‌های مداری ستارگان در کهکشان راه شیری و توسط فریتز زوییکی در سال ۱۹۳۳ برای توضیح شواهد مربوط به «جرم گمشده» در سرعتهای مداری کهکشانها در خوشه‌های کهکشانی، مطرح گردید. در پی آن بسیاری از مشاهدات دیگر نیز مطرح گشت که دلالت بر وجود مادهٔ تاریک در جهان داشتند. از جمله این مشاهدات می‌توان به مشاهده سرعتهای چرخشی کهکشانها توسط ورا روبین^[۶] در دهه‌های ۱۹۶۰-۱۹۷۰،همگرایی گرانشی اجسام پس‌زمینه توسط خوشه‌های کهکشانی همچون خوشه گلوله، الگوهای ناهمسانگردی دما در تابش زمینه کیهانی اشاره نمود. کیهان‌شناسان توافق نظر دارند که مادهٔ تاریک عمدتاً از نوعی ذره زیراتمی ناشناخته تشکیل شده‌است.^[۷][۸] جستجو برای یافتن این ذره با استفاده از وسایل گوناگون یکی از تلاشهای اصلی فیزیک ذرات بنیادی است.^[۹]

اگرچه وجود مادهٔ تاریک به طور عمومی توسط جامعه علمی مورد پذیرش قرار گرفته است، اما نظریه‌های جایگزینی نیز برای گرانش ارائه شده‌اند. مثلاً می‌توان به دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده (مخفف انگلیسی: MOND) و یا گرانش تانسور-بردار-اسکالر (مخفف انگلیسی: TeVeS) اشاره نمود که سعی در توضیح این مشاهدات غیرمعمولی بدون نیاز به معرفی جرم اضافی را دارند.

نیرو های بنیادی

جهان ما بر پایه چهار نیرو یا بر هم کنش استوار است:

 نیروی گرانشی، نیروی الکترو مغناطیسی، نیروی قوی هسته ای و نیروی ضعیف هسته ای.عامل وقوع این بر هم کنشها
گروهی از ذرات به نام بوزونهای پایه هستندکه در بین ذرات تشکیل دهنده مواد مبادله می شوند.
فیزیکدانها در تلاش هستند که نشان دهند که این چهار نیرو در واقع از یک نیروی بنیادی سرچشمه می گیرد.

چگونه مساعل فیزیک را حل کنیم؟(انگلیسی)

1

Calm down. It is just a problem, not the end of the world!

2

Read through the problem once. If it is a long problem, read and understand it in parts till you get even a slight understanding of what is going on.

3

Draw a diagram. It cannot be emphasized enough how much easier a problem will be once it is drawn out. Ideally, a free body diagram is what you will draw, but even drawing how you imagine the wording of the problem inside your head (like a chart maybe) will make solving this problem easier. There are often marks awarded for drawing a correct diagram. Once you are done with this, try and bring this drawing into motion like a movie if you can. This is not really necessary but will give you a clear understanding of what is happening in the problem.

4

List down anything that is given to you to the side under a category labeled "known". e.g. you are given two velocities. Label the first V1 and set it equal to the value given. Label the other value V2 and set it equal to the value provided for it.

5

Look for the unknown variables. Ask yourself, 'What am I solving for?' and 'What are the unknown variables in this problem?' List these to the side as well under a category labeled "unknown".

6

List formula that you think might be applicable to this problem. If you are able to look up equations you do not remember exactly and think might be applicable to the problem, do so and write them down

7

Pick the right formula. At times there may be different formulas for the same set of variables and you may be confused as to which one to use. Hence when you memorize the formula, also remember the conditions in which they hold good ( conditions under which that formula can be applied). for example: - v = u + at can be applied only when the acceleration is constant. So in a question if the acceleration is not constant, you will know you are not supposed to use this equation here. This may also help to increase the subject understanding in general.

8

Solve the equations. Take your formula and try to solve for one variable at a time. Solve for each variable that is listed under the "unknown" category. Try to solve for variables that you can determine easily first.

9

Keep repeating the last step for each unknown quantity in turn. If you can't do one, try others first as you may be able to work it out when you have information from other answers.

10

Put a box, circle, or underline your answer to make your work neat

1.