1-ممکن است یک نفر از خود بپرسد: چرا دو چشم داریم؟ در صورتی که با یک چشم هم قادر به دیدن اجسام هستیم.
در این مورد پاسخ چنین است: با یک چشم فقط دو بعدی میتوان دید، در حالی که سه بعدی دیدن فقط با دو چشم ممکن است.
نوعی آزمایش برای دو چشم داشتن انسان
یک فنجان شیشهای یا چینی که دارای نقش و نگار ، یا فرورفتگی و برجستگی باشد، روی میز بگذارید و چند جسم کوچک مثلا سکههای مختلف ، دور آن قرار دهید. سپس از فاصله 2 متری به آنها نگاه کنید. اما نه با دو چشم ، بلکه ابتدا چپ خود را ببندید و فقط با چشم راست به آنها نگاه کنید. سپس فقط با چشم چپ به آنها نگاه کنید. اگر دقت نمایید، متوجه خواهید شد تصویری که در چشم راست شما تشکیل میگردد، با تصویری که در چشم چپ شما تشکیل میگردد، فرق دارد، یعنی در تصویر مربوط به چشم راست قسمتهایی وجود دارد که تصویر حاصل در چشم چپ آنها را ندارد و در تصویر چشم چپ هم همین طور.
اما وقتی با دو چشم به این منظره نگاه میکنیم، تصویر کامل است و مشخصات هر دو تصویر را به تنهایی دارد و شما سه بعدی بودن جسم را احساس میکنید. همچنین با یک چشم میتوان عمق صحنه را مشخص کرد. از طرف دیگر وقتی هر یک از دو چشم شما منظره متفاوتی از یک صحنه به مغزمیفرستد. مغز از تلفیق آن دو ، علاوه بر سه بعدی کردن آن ، فاصله جسم را نیز مشخص میکند.
مقایسه دوربین عکاسی با چشم
عکسی که با یک دوربین عکاسی برداشته میشود، نظیر تصویر تشکیل شده در یک چشم است. به این جهت که عمق آن به خوبی مشخص نیست، اما اگر از یک منظره در یک لحظه دو عکس بردارند و دوربینهای عکاسی هنگام برداشتن عکس در وضعیت دو چشم قرار گیرند، عکسهای حاصل نظیر دو تصویری خواهند بود که یکی در چشم راست و دیگری در چشم چپ تشکیل شده است.
اگر تصاویر را در دستگاه سادهای قرار دهیم و بوسیله دیوارهای کوچکی آنها را از هم جدا کنیم تا تصویر برداشته شده با دوربین راست حتما در چشم راست و دیگری حتما در چشم چپ بیفتد. وقتی چشمها این دو تصویر متفاوت را به مغز مخابره میکنند، از تلفیق آنها مغز احساس سه بعدی خواهد کرد. دستگاه سادهای که این کار را انجام میدهد، استریواسکوپ نام دارد.
قابلمه کاغذی
2-ما همیشه تصور میکنیم که کاغذ زود آتش میگیرد و میسوزد. اما اگر به شما بگویند میتوان در داخل یک کلاهک کاغذی تخم مرغ پخت، باورتان میشود؟
چند آزمایش
یک ورق کاغذ پوستی کلفت بردارید، کلاهکی بسازید و به یک حلقه سیمی محکم کنید. داخل این قابلمه کاغذی آب بریزید و آن را روی شعله آتش قرار دهید. یقین حاصل خواهید کرد که آتش به کاغذ صدمهای وارد نمیکند.
به عنوان آزمایشی دیگر ، یک نوار باریک کاغذی را به دور میخ یا سیم کلفت آهنی محکم بپچید و بعد آن را روی شعله آتش نگه دارید. شعله به کاغذ میخورد و حتی آن را از دود سیاه میکند، اما کاغذ نمیسوزد.
حقیقت چیست؟
- حقیقت این است که آب در ظرف باز تا نقطه جوش یعنی 100 درجه سانتیگراد گرم میشود. از طرفی ظرفیت گرمایی آب (میزان گرمایی که آب لازم دارد تا دمای آن یک درجه تغییر کند) زیاد است. پس حرارت اضافی کاغذ را جذب میکند و نمیگذارد درجه حرارت کاغذ به میزان قابل ملاحظهای بالا رود و کاغذ مشتعل شود. حتی اگر شعله با کاغذ تماس پیدا کند، کاغذ نمیسوزد.
- در مورد سیم و کاغذ هم مسئله مشابه مورد فوق است. قابلیت هدایت حرارت فلز زیاد است و گرمای رسیده به کاغذ را سریعا جذب میکند. پس کاغذ نمیسوزد، چون به دمای اشتعال نمیرسد.
- به همین ترتیب میتوان پلمپ داخل قوطی مقوایی را ذوب کرد. فقط باید شعله را از زیر آن قسمت از مقوا بگیرید که مستقیما با سرب تماس دارد. فلز قابلیت هدایت حرارتی بالایی دارد، پس به سرعت حرارت مقوا را جذب میکند. از طرفی دمای ذوب سرب حدود 335 درجه است، پس حرارتی که ما میدهیم برای شعلهور ساختن کاغذ کافی نیست.
- همین طور در گذشته در مسلسلهای آبی ، برای جلوگیری از ذوب شدن اسلحه از آب استفاده میکردند.
خطر!
آزمایش تاسف آوری که برخی اشخاص بیحواس انجام میدهند، این است که سماوری را بدون آب روشن میکنند و در نتیجه لحیم سماور ذوب میشود.لحیم کاری سماور زودگداز است. وقتی سماور پر از آب است و آب گرمای شعله را گرفته و گرم میشود، در نتیجه لحیم نمیسوزد. اما وقتی سماور خالی از آب است، همه حرارت به لحیم منتقل میشود و سماور میسوزد.
دید کلی
بر طبق قانون گرانش نیوتن همه اجسام یکدیگر را جذب میکنند. یک سنگ کوچک روز زمین یک سیاره دور دست را جذب میکند ما برای این روی زمین ایستادهایم که ما زمین را و همینطور زمین ما را جذب میکند. وقتی از سطح زمین دور میشویم نیروی جاذبه کاهش مییابد؟ آیا اگر به اعماق زمین برویم، نیروی جاذبه افزایش مییابد؟
قانون جاذبه جهانی نیوتن
قانون جاذبه جهانی نیوتن را میتوان اینگونه بیان کرد: "هر ذرهایی در جهان ، هر ذره دیگر را با نیرویی که با حاصلضرب جرمهای آنها بطور مستقیم ، و با مربع فاصله مابین آنها بطور معکوس متناسب است؟ جذب میکند. جهت این نیرو در امتداد خط واصل ذرات است."
بنابراین اندازه نیروی جاذبه اعمالی F بر روی دو ذره به جرمهای m1 و m2 ، که در فاصله r از یکدیگر قرار دارند، برابر است با: F=(Gm1m2)/r2 که در این جا G ثابت جاذبه ، (یک ثابت جهانی) است که برای هر زوجی از ذرات ، یک مقدار میباشد. توجه کنید که G را با g اشتباه نکنید. g ، شتاب یک جسم سقوط کننده تحت جاذبه زمین است ولی G یک مقدار ثابت جهانی است.
مفهوم فاصله در قانون جاذبه نیوتن
میگوییم همه اجسام یکدیگر را جذب میکنند. شتاب ماه در جهت زمین را ، میتوانیم از دوره تناوب حرکت انتقالیش ، و شعاع مدار آن حساب کنیم که مقدار آن برابر با 0.0027 متر بر مجذور ثانیه (m/S2) میباشد. این مقدار 3600 بار کوچکتر از g شتاب سقوط آزاد بر روی سطح زمین است. نیوتن با فرض این که شتاب سقوط یک جسم با مربع معکوس فاصله آن از زمین متناسب است. به تلاش برای یافتن علت این اختلاف پرداخت.
سوالی که بلافاصله مطرح میشود، درباره معنای "فاصله از زمین" است. نیوتن در نهایت فرض کرد که جرم زمین میتواند به نحوی رفتار کند که گویی کل جرم آن در مرکزش متمرکز شده است. برای مثال در مقایسه با خورشید ، زمین را میتوان به صورت یک ذره در نظر گرفت. به هر حال واضح نیست که آیا ما میتوانیم با زمین به صورت یک ذره ، شبیه به یک سیب که تنها در چند متری بالای زمین قرار گرفته است، رفتار کنیم یا خیر. اگر این فرض را قبول کنیم، یک جسم که در نزدیکی سطح زمین سقوط میکند، به اندازه شعاع کره زمین (6400km) ، از مرکز موثر جاذبه زمین فاصله دارد. ماه در حدود 380000km از زمین فاصله دارد. نسبت مربع معکوس این فاصله برابر با 2(380000/6400)=3600/1 میباشد، که با نسبت شتاب ماه به شتاب سیب در توافق است. به قول نیوتن "تقریبا پاسخ زیبایی" پیدا شد.
پس زمین را میتوان یک ذره، تصور کرد.
- وزن اجسام بالاتر از سطح زمین:
بنابراین قانون جاذبه نیوتن، هر چه از سطح زمین بالاتر برویم، نیروی جاذبه زمین کمتر میشود. اگر وزنه یک کیلوگرمی را با ارتفاع 6400 کیلومتر از سطح زمین بالا ببریم، یعنی وزنه را به اندازه دو برابر شعاع کره زمین، از مرکز زمین، دور کنیم، نیروی جاذبه به اندازه 2 2 یعنی چهار بار کوچکتر خواهد شد. همانطور که گفتیم میتوان کره زمین را به صورت یک ذره با جرم کل زمین در نظر گرفت) و وزنه یک کلوگرمی با ترازوی فنری به جای وزن معادل 1000 گرم، فقط وزن معادل 250 گرم را خواهد داشت (توجه کنید که اساس ترازوی فنری، تغییر طول فنر با وزن جسم است که با تغییر شتاب جاذبه، تغییر میکند) هر چه فاصله را زیادتر کنیم، وزن به نسبت مجذور فاصله کمتر خواهد شد.
وزن اجسام در اعماق زمین
طبیعتا چنین فکری پیدا میشود که اگر با وزنه به اعماق زمین فرو برویم، یعنی جسم را به مرکز زمین نزدیک کنیم، باید مشاهده کنیم که نیروی جاذبه افزایش مییابد، یعنی وزنه در اعماق زمین باید سنگینتر باشد. این تصورات نادرست است. با فرو رفتن به اعماق زمین ، وزن اجسام افزایش نمییابد، بلکه برعکس ، کم میشود. علت این امر این است که در این صورت قسمتهای جذب کننده زمین ، در یک طرف قرار ندارند بلکه در چند طرف آن قرار دارند.
جسمی که در عمق زمین قرار دارد، بوسیله قسمتهایی از زمین که در زیر آن واقع است، به پایین جذب میشود و در عین حال بوسیله قسمتهایی که در بالای آن واقع است، به بالا جذب میشود. میتوان ثابت کرد که در نتیجه نهایی فقط نیروی جاذبه کرهای شعاع از مرکز زمین تا محل قرار داشتن جسم ، روی جسم اثر میکند.
بنابراین هر چه جسم به اعماق زمین فرو رود، وزن آن به سرعت تقلیل مییابد. وقتی جسم به مرکز زمین برسد، به کلی وزن خود را از دست میدهد و بیوزن میشود، زیرا قسمتهایی که جسم را احاطه کرده اند، آن را با نیرویی یکسان ، به همه طرف جذب میکنند.
پس
وزن جسم روی سطح زمین ، از هر جای دیگری بیشتر است، با دور شدن جسم از سطح زمین ، به بالا یا به اعماق زمین ، وزن آن کاهش مییابد.
