میـکـرو گـراویـتـی و بررسی خـواص فیزیکی در حالـت بی وزنـی ( جاذبه صفر )

[worior 25,829]

[quote]در پی ساخت و گسترش فضاپیماهای با قابلیت استفاده دوباره RLV یا REUSABLE LAUNCHE VEHILE برنامه X-34 به عنوان سکوی پرتابی برای انجام پژوهش های [color=red]میکروگراویتی[/color] و پژوهش در زمینه سرعتهای بالا در نظر گرفته شده است .
[/quote]

دوستان کسی در مورد پدیده میکروگراویتی چیزی میدونه ؟؟؟!

[Babakim1 46]

[color=brown]worior جان سوال خوبی پرسیدی . تا جایی که بتونم ساده توضیح میدم تا همه متوجه بشن .

میکروگرویتی به محیطی میگن که تقریباً جاذبه نزدیک صفر باشه . فرض کن برای تحقیق و پژوهش لازم باشه که یک محیط بدون جاذبه ایجاد کنند . یا مثلاً برای تمرین فضانوردان میخوان چنین محیطی داشته باشند .

برای ایجاد چنین محیطی سه روش به ذهن من میرسه . اول اینکه فضانورد را بردارن ببرن یه جایی دور از کره زمین و سایر سیارات و ستاره ها که جاذبه روش اثر نکنه . مسلماً چنین کاری عملی نیست . پس باید این محیط را روی زمین ایجاد کنن .

روش دوم اینه که فضانورد را سوار یک هواپیما ( مثلاً Airbus A300 ) کنند و تا نهایت سقف پروازش بالا ببرند . بعد که به ارتفاع معیین رسید شروع میکنه به سقوط آزاد به طرف زمین . ( البته مسلماً برای رسیدن به شتاب 9.8 به نیروی موتور نیاز داره ) اینطوری شتاب زمین و شتاب هواپیما همدیگر را خنثی میکنند و برای مدت کوتاهی سرنشینهای هواپیما ، بی وزنی را تجربه میکنند . حتماً تو فیلمهای علمی این روش را دیدی .

روش سوم مثل عملکرد ماهواره ها میمونه که با داشتن سرعت زیاد رو به جلو ، با اینکه تحت جاذبه زمین همیشه سقوط میکنند ولی هرگز به روی زمین نمیافتند و به جلو حرکت میکنند .

اگه جایی مبهم بود ، بگو تا دوباره توضیح بدم .[/color]

[worior 25,829]

دستت درد نکنه بابک جان ممنون که سوال رو پاسخ دادی .
جای مبهمی نداره ! فقط میخواستم بدونم توی حالت میکروگراویتی چجور پدیده های رو میخواستن بررسی کنند چون این وسیله فکر نمیکنم اونقدرها مناسب اینکار باشه !

[Babakim1 46]

[color=brown]خب بی وزنی از لحاظ علمی چند تا کاربرد داره . من بعضیهاشو اینجا میگم :

1) آموزش فضانورد و خلبان

2) بررسی رشد و نمو جانوران و گیاهان ( مثلاً دارن بررسی میکنن که نقش بی وزنی روی طول عمر چیه ) مثلاً دیدن که سوسک در بی وزنی خیلی سریعتر از قرار گرفتن در جاذبه زمین رشد میکنه . البته رشد بعضی چیزا هم مختل میشه .

3) بررسی پدیده های زمینی عادی در حالت بیوزنی ( مثلاً شعله آتش در بی وزنی خیلی دیدنی میشه )

4) تولید بعضی از کریستالها که در جاذبه زمین نمیشه تولید کرد یا حداقل به اون مرغوبیت در نمیاد . علت مرغوبیت هم اینه که نقصهای شبکه بلوری کاهش پیدا میکنه و یکنواخت در میاد . از کریستالهای مرغوب در ایجاد اشعه لیزر یا اشعه ایکس و... استفاده میکنند . با اشعه ایجاد شده هم میان از شبکه بلوری مواد مختلف عکس برداری میکنند .
--------------------------------------------------------------------------------
شرکتهای مختلفی در دنیا هستند که اقدام به پروازهای بی وزنی برای مردم عادی ( و البته پولدار ) میکنند . تقریباً در هر پرواز میشه 10 دقیقه این پدیده را تجربه کرد . استیون هاوکینگ هم به احتمال خیلی زیاد ، پول همچین سفری را پرداخت کرده بود .
-------------------------------------------------------------------------------
فقط یه نکته بگم . هیچوقت فکر نکنید که فضانوردها از دسترس جاذبه زمین در امان هستند . تا ارتفاع 100 کیلومتری از زمین ، فقط 2 الی 3 درصد از قدرت جاذبه زمین کم میشه . یعنی اگر جاذبه نبود که هیچ ماهواره ای نمیتونست دور زمین به گردش خودش ادامه بده . در روی کره ماه هم مقدار اندکی از جاذبه زمینو میشه در نظر گرفت .[/color]

[worior 25,829]

بابک جان دستت درد نکنه عکس شعله در جاذبه زمین و در میکروگراویتی رو گذاشتم تا هم خودم و هم دوستان به جزابیت برخی پدیده های در میکروگراویتی پی ببرند !
[img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/normal_microg1.jpg[/img]

[Babakim1 46]

[color=brown]فکر کنم این سوالاتی که پرسیدی ، برای سایر دوستان هم پیش اومده باشه . از توجه شما به مطالب علمی خوشحالم . [/color]

[worior 25,829]

خوب سوالات خیلی زیادی برام پیش اومده ! و فکر کنم کسی حوصله نداشته باشه پاسخ بده یا بعضی هاشون بررسی نشده باشن !

اول چرا این شعله گرده و شکل دیگه ای نیست ؟؟!
دوم اینکه گرما به چه حالتی ازش خارج میشه ؟!! شکل حرکت گرما در میکرو گراویتی چه شکلیه ؟!
شمع چطوری آب میشه به بالا به اطراف به پایین کامل میسوزه ؟؟!
و خیلی چیزهای دیگه که مجالش اینجا نیست

[SAEID 2,832]

بابک و واریور جان مبحث تازه ای رو شروع کردید. مساله شمع برای خود من جالب شد. باید در موردش تحقیق کنم.

ولی فکر کنم بدلیل نبود جاذبه و مقاومت هوا انرژی حاصل از سوختن در تمام جهات به اندازه یکسان گسیل شده و به همین دلیل کروی است. تمام شمع میسوزد و چون جاذبه ای نداریم به پائین یا اطراف نخواهد ریخت.

[hans 162]

ممنون از دوستان.مطالب جالب و مفیدی بود. منم یه سری سوال دارم.
یکی این که این ماهواره ها این سرعتشون را از کجا می اورند که باعث میشه سقوط نکنند.
یکی دیگه هم اینکه شما از کدام عکسها صحبت می کنید. من که عکسی نمی بینم از شعله و اینا...
شرمنده.

[Babakim1 46]

[color=brown]من هم در مورد شمع توضیح دارم و هم ماهواره . ولی بهتره از اون قسمتی که worior سوال پرسید ، به یه تاپیک جدید منتقل بشه .

اینطوری بقیه هم استفاده میکنن . از بیرون که به تاپیک نگاه میکنند ، فکر میکنن در مورد X-34 مطلب ارسال میشه . نظرتون چیه یه تاپیک با عنوان " بی وزنی " ( یا مشابه این ) ایجاد کنیم و اونجا بحث کنیم ؟ البته با اجازه SAEID جان .[/color]

[worior 25,829]

دستتون درد نکنه دوستان ممنون که با طرح سوال جدید توی این مبحث شرکت کردید دیگه بحث از ایکس 34 خارج شده و در مورد تاپیک من کاملا موافقم چون ممکنه به اینجا ختم نشه و ادامه دار باشه بنابر این بهتره بصورت تاپیک مستقل باشه ! امیدوارم دیگر دوستان رو هم به این تاپیک برای آشنایی بهتر و یا سوال جدید تر بکشونه !

[Babakim1 46]

[color=brown]از چند جهت میشه پدیده جالب سوختن شمع را بررسی کرد . بهتره اول ببینیم که پدیده سوختن در جاذبه زمین چطوره تا بعد حذفش کنیم .

سوختن به زبان ساده اینطوریه که اول ماده سوختنی ( مثلاً پارافین در شمع ) داغ شده و به بخار گرم تبدیل میشه . بعد به علت اینکه چگالی آن کمتر از هوای اطراف است ، به سمت بالا رفته و در همین حین با اکسیژن ترکیب شده و میسوزه . گرمای تولید شده سوخت بیشتری ایجاد میکنه و پدیده احتراق همینطور ادامه پیدا میکنه .

1) چرا شعله به صورت کره در میاد ؟

وقتی جاذبه وجود نداشته باشه ، نیروی شناوری از بین میره . { داخل پارانتز یه توضیح کوچک میدم . همانطور که میدونید ، اگه ما روغنو توی آب بریزیم ، به علت اختلاف چگالی روغن روی آب شناور میشه و میتونیم مرز بین روغن و آب رو مشاهده کرد . ولی در جاذبه صفر اگه روغنو توی آب بریزیم و به هم بزنیم به طور یکنواخت تو هم قاطی میشن و نمیشه مرز بین آب و روغن را مشخص کرد } پس جایی که جاذبه وجود نداره ، گازهای گرم نمیتونه به سمت بالا صعود کنه . در همون اطراف فیتیله باقی میمونن و به شکل لایه نازک کروی شکل در میان و میسوزن . ( تا اینجا کروی بودن را داشته باشید )

2) حالا چرا آبی میسوزه ؟

رنگ آبی شعله که در شکل میبینید، به این دلیله که ترکیب قابل احتراق با اکسیژن بیشتری ترکیب میشه .( یا بهتره بگیم فرصت بیشتری پیدا میکنه ) دلیلش هم اینه که سرعت احتراق پایین میاد . مثلاً شمعی که روی زمین 20 دقیقه سوختنش طول میکشه ، در جاذبه صفر 1.5 ساعت طول میکشه تا تموم بشه .

3) آیا تا اتمام شمع ، رنگ آبی شعله را خواهیم دید ؟

مسلماً خیر . چون حرارت حاصله از طریق همرفت منتقل نمیشه ، بعد از مدت کوتاهی شعله تمام اکسیژن اطرافشو میسوزونه و نمیتونه هوای تازه از پایین جایگزین کنه . پس دوده میکنه . برای داشتن شعله آبی پایدار ، باید همواره جریان ثابت هوا در اطراف شعله ایجاد کنیم .
در ضمن دوده ( و رنگ زرد ) از بالای گنبد شروع میشه چون جایی است که فرایند سوختن تمام میشه . ( یادتونه وقتی آتیش خاموش میشه یا شعله شمعو فوت میکنیم چه دودی میکنه )[/color]

تا اینجا اگه کسی با توضیحات بنده مشکلی داره اعلام کنه تا بحث کنیم . ( نترسید اینجا از اتهام زدن و مارک چسبوندن خبری نیست . اگه بلد نبودم ، رک و پوسکنده میگم نمیدونم )

[maalek 18]

بابك جان دستت درد نكنه استفاده كرديم
در مورد سرعت حركت ماهواره ها و علت سقوط نكردنش قرار شد توضيح بديد .منتظريم

[worior 25,829]

بابک از اینکه به سوال جواب مناسب دادی دستت درد نکنه ولی متعاقبا چند قضیه دیگه هم پیش میاد به احتما زیاد!
[quote]1) چرا شعله به صورت کره در میاد ؟

وقتی جاذبه وجود نداشته باشه ، عامل اختلاف چگالی از بین میره . { داخل پارانتز یه توضیح کوچک میدم . همانطور که میدونید ، اگه ما روغنو توی آب بریزیم ، به علت اختلاف چگالی روغن روی آب شناور میشه و میتونیم مرز بین روغن و آب رو مشاهده کرد . ولی در جاذبه صفر اگه روغنو توی آب بریزیم و به هم بزنیم به طور یکنواخت تو هم قاطی میشن و نمیشه مرز بین آب و روغن را مشخص کرد } پس جایی که جاذبه وجود نداره ، گازهای گرم نمیتونه به سمت بالا صعود کنه . در همون اطراف فیتیله باقی میمونن و به شکل لایه نازک کروی شکل در میان و میسوزن . ( تا اینجا کروی بودن را داشته باشید )[/quote]
با توجه به اینکه این گاز ها از اطراف شعله فراتر نمیروند احتمال خاموشی پس از مدت کمی میرود ! اما چرا این تراکم گازهای اطراف شکل شعله را بصورت دیگری مثلا مکعبی در نمی آورد یا دایره محدب یعنی کره رو به داخل.
[quote]مسلماً خیر . چون حرارت حاصله از طریق همرفت منتقل نمیشه ، بعد از مدت کوتاهی شعله تمام اکسیژن اطرافشو میسوزونه و نمیتونه هوای تازه از پایین جایگزین کنه . پس دوده میکنه . برای داشتن شعله آبی پایدار ، باید همواره جریان ثابت هوا در اطراف شعله ایجاد کنیم .
در ضمن دوده ( و رنگ زرد ) از بالای گنبد شروع میشه چون جایی است که فرایند سوختن تمام میشه . ( یادتونه وقتی آتیش خاموش میشه یا شعله شمعو فوت میکنیم چه دودی میکنه )[/quote]
کاش تصاوبر کاملی از این رویداد داشتیم تا بهتر بررسی می کردیم !
پس با توجه به نبود همرفت به احتمال زیاد مشکل گرم کردن در ایستگاه فضایی یا تنفس و انتقال دما پیش میاد یعنی در فضا یا بواسطه تشعشع گرما جابجا میشه یا تماس مستقیم دو شی پس احتمالا نشه توی فضا براحتی بخاری روشن کرد یا گرما انتقال داد !



البته چندتا سوال دیگه هم پیش اومد که بعدا میگم ولی با این تفاسیر احتمالا چون در فضا خواص مشابه امولسیون نداریم موقعیت برای ساخت الیاژ های پیشرفته و متعادل به لحاظ پخش مساوی تمام مواد فلزی ترکیب شده بوجود میاد !

[quote]بابك جان دستت درد نكنه استفاده كرديم
در مورد سرعت حركت ماهواره ها و علت سقوط نكردنش قرار شد توضيح بديد .منتظريم[/quote]

مالک جان قضیه ماندگاری حرکت ماهواره به قوانین قدیمی فیزیک نیوتن باز می گردد یعنی اگر جسمی با شتاب مشخص به جهت مشخص در حال حرکت باشد در همان راستا و سرعت خواهد ماند مگر اینکه نیروی آن گرفته شود در جو زمین که فشار هوا و جاذبه شدید این نیرو رو از هر جسمی میگیره که اگر کسی از دوستان بطور فنی توضیح بده خوبه !

[Babakim1 46]

[quote]با توجه به اینکه این گاز ها از اطراف شعله فراتر نمیروند احتمال خاموشی پس از مدت کمی میرود ! [/quote]

[color=brown]دقیقاً آلبرت انیشتین هم همین طور فکر میکرد . اول از خودش این سوال را پرسیده بود که آیا شمع در حالت بی وزنی میسوزد؟ بعد به سوال خودش پاسخ منفی داده بود . به نظرش چون گازها نمیتونستن از اطراف شعله دور بشن ، باید شمع سریعاً خاموش میشد . ولی همانطور که گفتم ، شمع تا آخر میسوزه چون هوا دوباره از لایه های گازهای خروجی به اطراف شعله نفوذ میکنه . { مثلاً منتشر شدن بوی اکلن در فضای اتاق را در نظر بگیر . آیا اگه جاذبه وجود نداشت بو منتشر نمیشد ؟ مسلماً انتشار پیدا میکرد . مولکولهای ادکلن همیشه تمایل دارند به طور یکنواخت بین مولکولهای هوا منتشر بشوند و به یک حالت پایدار برسند و اصلاً ربطی به وجود جاذبه نداره } در مورد انتشار هوا هم بین گازهای متساعد شده و این گاز بین مولکولهای هوا همچین پدیده ای رخ میده . شمع هم اونقدر آرام میسوزه که تقریباً مشکلی از لحاظ ترکیب با اکسیژن پیدا نمیکنه .

اونو هم بگم که وقتی شمع خاموش میشه ، به جای شعله یک کره سفید رنگ مشاهده میشه که همون ترکیب قابل احتراقه و دوده که تکان نمیخوره ![/color]

[quote]اما چرا این تراکم گازهای اطراف شکل شعله را بصورت دیگری مثلا مکعبی در نمی آورد یا دایره محدب یعنی کره رو به داخل[/quote]
[color=brown]
اگه به طبیعت نگاه کنی میبینی که کره پایدارترین شکلیه که اگه نیرویی وجود نداشته باشه ایجاد میشه . مثلاً وقتی بچه بودیم حباب صابون درست میکردیم که کره بود . قطرات مایعات هم اگه هیچ نیرویی بهشون وارد نشه به شکل کره در میان . کره در میان سایر اشکال هندسی ( مکعب ، مکعب مستطیل ، هرم ، مخروط ، و ... ) یه فضای سه بعدی هندسه که کمترین سطح را برای حجم مشخص و بیشترین فضا را در بین مساحت مشخص دارد . صوت هم در فضا به صورت کره منتشر میشه .[/color]

[quote]کاش تصاوبر کاملی از این رویداد داشتیم تا بهتر بررسی می کردیم ![/quote]
[color=brown]
متاسفانه تا حالا عکس یا فیلمی از این پدیده ندیدم . یه خرده کمبود وجود داره . حتی اگه توی متون انگلیسی هم بگردی چیز خاصی پیدا نمیکنی .[/color]

[quote]پس با توجه به نبود همرفت به احتمال زیاد مشکل گرم کردن در ایستگاه فضایی یا تنفس و انتقال دما پیش میاد یعنی در فضا یا بواسطه تشعشع گرما جابجا میشه یا تماس مستقیم دو شی پس احتمالا نشه توی فضا براحتی بخاری روشن کرد یا گرما انتقال داد ![/quote]

[color=brown]چرا فکر میکنی نمیشه همرفت ایجاد کرد ، نفس کشید ، بخاری روشن کرد ؟ با این اوصاف که میگی حتماً فکر میکنی یه فضا نورد نمیتونه خودشو باد بزنه !؟ به قول شما اگه بخان بخاری روشن کنن باید به شعله اکسیژن رسانی بکنند تا خالص بسوزه . خیلی ساده با سیستم فن میشه گرما را در کل فضا پیما به جریان در آورد . فقط نمیدونم چرا به نفس کشیدن شک کردی . اونقدر واضحه که نمیشه توضیح داد . در جاذبه صفر جریان هوا پدیده خیلی طبیعیه . مثلاً خیلی راحت میتونی فوت کنی و وزش باد را روی دستت حس کنی . اگه باز بیشتر نیاز بود توضیح میدم .[/color]

[quote]البته چندتا سوال دیگه هم پیش اومد که بعدا میگم ولی با این تفاسیر احتمالا چون در فضا خواص مشابه امولسیون نداریم موقعیت برای ساخت الیاژ های پیشرفته و متعادل به لحاظ پخش مساوی تمام مواد فلزی ترکیب شده بوجود میاد ! [/quote]

[color=brown]هر سوالی داری بپرس . اگه بلد نبودیم میپرسیم یاد میگیریم دیگه .
در مورد ساخت آلیاژ حق با شماست . در پستهای بالایی یکی دیگه از کاربردهای صنعتی حالت بی وزنی را اشاره کردم ( ساخت کریستالهای ویژه ) ولی آلیاژ یادم رفته بود . [/color]

[quote]بابك جان دستت درد نكنه استفاده كرديم
در مورد سرعت حركت ماهواره ها و علت سقوط نكردنش قرار شد توضيح بديد .منتظريم[/quote]

[color=brown]سلام maalek جان

بعد از اینکه از شعله کارمون تموم شد ، میریم سراغ حرکت ماهواره . البته ماهواره کاملاً در حضور جاذبه حرکت میکنه ولی همینجا توضیح میدم .[/color]