تبیان

مقدمه: آیا تا به حال در شه ربازی یا مراکز تفریحی دیگر بازی هایی برای بردن عروسک و جوایز دیگر انجام داده  اید؟ این بازی  ها در ظاهر آسان هستند اما وقتی شروع به بازی می  کنید متوجه سختی آن ها می  شوید. چرا این بازی  ها اینقدر دشوار هستند؟ آیا به دلیل کمبود مهارت ماست یا این بازی  ها هرچقدر هم که مهارت داشته باشیم همین مقدار سخت خواهند بود؟ در این فعالیت علمی خواهید آموخت که چگونه با کمی دانش فیزیکی می توانید در بازی  های پرتاب توپ به بطری ها و اجسام دیگر برنده شوید. پیش  زمینه: چرا بازی  هایی که بسیار ساده به نظر می  رسند، مثل پرتاب توپ به دسته  ای بطری که اگر در آن تمام بطری  ها را با یک ضربه به زمین بیندازید برنده  ی جایزه می  شوید، در عمل اینقدر دشوار هستند؟ برای پاسخ به این سوال در این فعالیت علمی بازی پرتاب توپ به بطری  ها را که به صورت هرم چیده شده  اند و در آن باید با یک بار پرتاب توپ تمام هرم را به زمین بیندازید بررسی خواهیم کرد. برای کسب نتایج قابل قبول در این بازی لازم است به اینکه تغییر نحوه  توزیع جرم چگونه بر تعادل یک جسم تأثیر می  گذارد بیشتر فکر کنیم. برای مثال، ایستادن بر روی یک چوب موازنه در حالی که یک کوله  پشتی سنگین را در جلوی بدن خود آویزان کرده  اید آسان است. اما اگر همین کوله  پشتی را در پشت خود بیندازید، حفظ تعادل روی چوب موازنه بسیار سخت  تر خواهد بود. چگونگی توزیع جرم در هر جسم روی مرکز جرم آن تأثیرگذار است؛ مرکز جرم معمولاً در قسمتی از جسم قرار دارد که بیشترین جرم در آنجا متمرکز شده است. این بدان معناست که اگر جرم یک جسم به طور یکنواخت در آن توزیع شده باشد، مرکز جرم در مرکز جسم واقع خواهد بود. و چنانچه توزیع جرم یکنواخت نباشد، مرکز جرم به سمت قسمت سنگین تر جابه  جا می شود. بنابراین در یک هرم مرکز جرم بسیار پایین  تر از مرکز هندسی آن قرار می  گیرد، چرا که بیشتر جرم هرم در نیمه  پایینی آن قرار دارد. مواد و وسایل مورد نیاز: یک اتاق بسیار بزرگ یا فضای باز بیرون از خانه (به فضایی بزرگ نیاز دارید تا بتوانید توپ را بدون برخورد به کسی یا چیزی پرتاب کنید.) یک میز کوچک یک تکه چوب، سنگ یا هر جسم مشابه برای علامت  گذاری خط پرتاب یک توپ تنیس یا بیس  بال  سه بطری آب پلاستیکی هم شکل و هم اندازه (دقت کنید که باید بتوانید این سه بطری را به صورت یک هرم , ...ادامه مطلب

توپ های گلوتنی! مقدمه: خوراکی هایی مانند بیسکوییت، نان ذرت، کلوچه، شیرینی و پای را تصور کنید. نقطه ی مشترک این خوراکی ها داشتن ماده ای به نام گلوتن است. در این فعالیت علمی شما بررسی خواهید کرد که چرا برخی غذاها که همگی حاوی آرد گندم هستند چنین سطوح متفاوتی از نرمی و سفتی بر اساس گلوتن داخل خود دارند. پیش زمینه: نان، شیرینی، پاستا، کیک، کلوچه، بیسکوییت، پیتزا و ... . تمام این غذاها در چه چیز مشترک هستند؟ به طور سنتی تمام آنها از آرد گندم درست شده اند، پودری ریز تولید شده از خرد کردن دانه های گندم که قسمت خوراکی آن است. گندم متعلق به خانواده ی علف هاست که این خانواده شامل حدود هزار گونه می شود. به احتمال زیاد اولین بار گندم حدود ده تا دوازده هزار سال پیش در خاورمیانه کشت شده است. امروزه گندم سومین غله ی مهم جهان به شمار می آید. (ذرت در رتبه ی اول و برنج در رتبه ی دوم قرار دارند.) اما چرا از آرد گندم در غذاهای بسیاری استفاده می شود؟ هنگامی که آب با اکثر آردهای دیگر مانند آرد ذرت یا آرد برنج مخلوط می شود خمیر به وجود می آید. اما اگر آرد گندم را با آب مخلوط کنید، حاصل ماده ای هم با خاصیت پلاستیک (با قابلیت تغییر شکل) و هم با خاصیت الاستیک (با قابلیت برگشت به شکل اولیه ی خود) است. گلوتن ترکیبی از پروتئین ها در داخل دانه ی گندم است که این ویژگی های ارزشمند را ممکن می سازد. به دلیل داشتن این ویژگی ها خمیر گندم می تواند گاز را در خود به دام بیندازد (مانند کربن دی اکسید تولید شده توسط مخمر) و منبسط شود، که این پدیده سبب می شود نان و سایر محصولات پخته شده سبک و ترد شوند. مواد و وسایل مورد نیاز:  دو یا سه آرد گندم مختلف از جمله آرد نان گندم، آرد گلوتن، آرد کیک، آرد شیرینی یا آرد چند منظوره (از هر نوع آرد به مقدار کمی بیشتر از یک فنجان نیاز خواهید داشت.) یک کاسه ی جدا برای مخلوط کردن هر آرد به طور جداگانه فنجان برای اندازه گیری با علامت های نصف و یک چهارم فنجان آب کاغذ یادداشت چسب دار و مداد یا خودکار (اختیاری) چنگال تخته برش یا هر سطح کار مناسب دیگر ساعت رومیزی، ساعت مچی یا زمان سنج (تایمر) صافی با سوراخ های کوچک آماده سازی: مقدار یک فنجان از هر نوع از آردها را در کاسه ی مخصوص به خودش بریزید. دقت کنید که کاسه ها با هم اشتباه نشوند. برای جلوگیری از اشتباه می توانید با , ...ادامه مطلب

بررسی ساختار توپ بیسبال مقدمه: یکی از روش های فهم بیشتر در مورد نحوه ی کار وسایل مختلف، نگاه کردن به اجزای داخلی آن، البته با گرفتن اجازه، است. این روش در مورد تمام چیزها حتی وسایل غیر مکانیکی و ساده قابل استفاده است. با در دست گرفتن یک توپ بیسبال، اولین نکته ای که متوجه آن خواهید شد سخت بودن توپ است. از ظاهر این توپ به نظر می رسد که خاصیت ارتجاعی نداشته باشد. اما با برخورد توپ به چوب بیسبال این اتفاق رخ می دهد و توپ برای لحظه ای دچار تغییر شکل می شود و سپس به شکل اولیه ی خود بازمی گردد. هر چه خاصیت ارتجاعی توپ بیشتر باشد، با زدن ضربه توپ مسافت بیشتری را طی می کند.   پیش زمینه: اگر تا به حال داخل یک توپ بیسبال را نگاه کرده باشید، یا عکس هایی از داخل آن را در اینترنت دیده باشید، می دانید که این توپ از لایه هایی از مواد مختلف ساخته شده است. چرا ساختار توپ بیسبال لایه لایه است؟ در سال های ابتدایی ایجاد این بازی، یعنی قبل از ۱۸۴۸، توپ های بیسبال بسیار ارتجاعی بودند و از یک هسته ی لاستیکی سخت ساخته شده بودند که تنها سه اینچ قطر داشت. با این توپ ها میزان دویدن در بازی بسیار بیشتر بود. با تکامل بیشتر این بازی، توپ های سنگین تر با قابلیت ارتجاع کمتر ساخته شدند. این توپ ها نسبت به توپ های قدیمی سرعت کمتری داشتند و مسافت کوتاه تری را طی می کردند. قبل از تنظیم رسمی قوانین بیسبال، تیم های میزبان می توانستند نوع توپ مورد استفاده در بازی را انتخاب کنند و آنها این کار را متناسب با قدرت ها و ضعف های اعضای تیم خود انجام می دادند. پس از چند دهه تحقیق و آزمایش توسط سازندگان توپ و بازیکنان بیسبال، ترکیبی مناسب از مواد و دانسیته برای ساخت ایجاد شد تا توپ ها نه خیلی پر جنب و جوش و جهنده باشند و نه خیلی سفت و سنگین. از لحاظ علمی به میزان جهندگی توپ، ضریب ارتجاع (نسبت سرعت نسبی آن پس از برخورد به سرعت نسبی قبل از برخورد) گفته می شود. مواد و وسایل مورد نیاز:  یک توپ بیسبال استاندارد که اجازه داشته باشید آن را برای انجام آزمایش ببرید. یک چاقوی تیز (همیشه هنگام کار با ابزار تیز باید یک بزرگتر همراهتان باشد. همچنین حین بریدن اجسام سخت و قابل چرخیدن مثل توپ بسیار احتیاط کنید.) آماده سازی: برای بریدن و باز کردن یک جسم عجله نکنید. این کار را با آرامش انجام دهید و تمام اجزا را با دقت بررس, ...ادامه مطلب