تحقیق در مورد فیزیک راکت تنیس

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 5 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فیزیک راکت تنیس

قسمت مرکزی راکت :

راکت تنیس مانند چوب کریکت یا بیس بال دو قمست مرکزی دارد اگر توپ در هر یک از این دو نقطه ضربه وارد کند نیروی منتقل شده به دست آن قدر کم است که بازی کن متوجه برخورد نمی شود اگر توپ به نقطه ای اثابت بکند که از نقاط مرکزی کاملاً دور می باشد این ضربه می تئوند ضربه ای خوبی نباشد یکی از این نقاط گره ارتعاشی است که در نزدیک مرکز رشته های راکت قرار دارد . نقطه دیگر مرکز به طور همزمان وقتی که توپ با حداکثر سرعت برمی گردد همزمان عمل نمی کند . بلکه وقتی که نیروی دست صفر می باشد آنها نقاطی را که این نیرو در آنجا صفر است را مشخص می کنند . نیروهای دست از سه حرکت جداگانه دسته افزایش می یابند که عبارتند از : چرخش ، انتقال و ارتعاش .

مؤلفة ارتعاش ، زمانیکه توپ به گره ارتعاشی ضربه وارد می کند وجود ندارد . مؤلفه چرخشی از برگشت سر راکت افزایش می یابد و یک نیروی گشتاوری را به دست اعمال می کند و باعث می شود تا آن حدود یک محور از وسط مچ بچرخد . در نتیجه همیشه نیرویی بر قسمت بالایی دست وارد می شود .

و نیروی دیگری در جهت مخالف همیشه بر قسمت پایین دست وارد می آید . دو نیرو مساوی و در خلاف جهت هم هستند وقتی که ضربه در Cop وارد می شود در نتیجه نیروی زیادی بر دست یا ساعد وارد نمی شود این به معنی آن است که تکان ناگهانی بازو زمانی که ضربه در Cop وارد می شود وجود ندارد .

گروه ارتعاشی :

دو حالت ارتعاشی اولیه یک راکت تنیس معلق در شکل دو نشان داده شده است یک راکت شبیه یک پرتو یک نواخت در این رابطه عمل می کند ، با وجود این که سرش گرد است مرکز جرم راکت نزدیک مرکز راکت است . حالت اصلی یک فرکانس حدود صد هرتز برای یک چهارچوب سخت یک گره نزدیک مرکز رشته ها و گره دیگر در دسته قرار دارد . اگر شما دسته را به آهستگی در نقطه ای که روی دسته قرار دارد بگیرید شندین این ارتعاش آسان است و می توانید با زدن یک ضربه به فرم یا رشته ها این صدا را بشنوید .

گره ارتعاشی روی رشته ها با استفاده از این تکنیک به آسانی قابل تعیین است .

اگر شما دسته را محکم بگیرید ارتعاش فرم ( چهارچوب ) به طور زیادی مبرا است . ( اما ارتعاش رشته ها چنین نیست .)

شکل و حالت بعدی برای یک پرتو شکل گرفته فرکانسی مطابق با 75/2 برابر فرکانس اصلی دارد . این حالت با هیچ کدام از دامنه های قابل توجه ایجاد نمی شود زیرا استمرار ضربه T توپ روی رشته ها حدود 5 هزارم ثانیه است . طیف فرکانسی این ضربه تقریباً نصف سینوس موجی شکل است که در فرکانس صفر به اوج می رسد و در f= 1/5/T=300 هرتز صفر است . ( شکل 3 را نگاه کنید ) که به فرکانس حالت دوم نزدیک است .

ضربه ارتعاش رشته ها در حدود 500 هرتز ایجاد می کند زیرا به رشته ها به قوت فرم ضربه وارد نمی شود .

مرکز ضربه :

یک راکت را که به طور آزاد توسط یک رشته نخ بلند آویزان شده است و یا به طور عمودی روی انتهای دسته اش متعادل شده را در نظر بگیرید . اگر یک توپ در مرکز جرم آن (CM) ضربه وارد کند ، راکت با سرعت V عقب نشینی می کند تمام قسمتهای راکت با همان سرعت Vعقب نشینی می کنند . اگر توپ در هر یک از نقاط دیگر رشته ها ضربه وارد کند . راکت هم عقب نشینی می کند و هم حول نقطه CM خود می چرخد .

سپس کل راکت با سرعت V1 که در اثر عقب گرد ایجاد شده از توپ دور می شود . اما دسته همزمان با سرعت V2 که به علت چرخش راکت ایجاد شده است به طرف توپ می رود . اگر نقطه ای در دسته وجود داشته باشد که در آن V1=V2 باشد آن گاه آن نقطه بی حرکت خواهد ماند و سایر نقاط راکت حول آن می چرخند ، همان طور که در شکل چهار نشان داده شده است .

محور چرخش نسبت به نقطه اصابت ضربه ، نقطه مزدوج نامیده می شود و نقطه ضربه برای آن محور خاص چرخش مرکز ضربت (Cop ) نامیده می شود .

محور Cop یک جفت نقطه مزدوج را تشکیل می دهد . برای ضربه ای نزدیک به نوک راکت ، محور چرخش حدود وسط فاصلة انتهای دسته و CM می باشد .

برای ضربه ای که نزدیک به گلوی راکت است محور چرخش دورتر از انتهای دسته است .

حالا راکتی را تصور کنید که با عبور یک میله از سوراخی که در دسته اش ایجاد شده آویزان شده است طوری که راکت می تواند آزادانه حول این محور بچرخد وقتی که یک توپ به رشته های آن ضربه می زند . وقتی که یک توپ به رشته ها ضربه می زند ، دسته نیرویی را بر محور وارد می کند مگر آن که توپ در نقطه Cop ضربه وارد کند . در نتیجه به عنوان نقطه مرکزی دوم در نظر گرفته می شود زیرا نیروی وارد بر دست برای ضربة وارد شده به نقطة Cop صفر می باشد .

اما دست تا میزان قابل قبولی روی دسته کشیده می شود و تمام نقاط روی دسته مراکز ضربتی مختلفی روی رشته ها خواهند داشت .

به نظر می رسد که وقتی توپ به رشته ها ضربه می زند مشکلی وجود ندارد ، ممکن است نقطه ای زیر دست جایی که نیرو در آنجا صفر است وجود داشته باشد اما همیشه نقاط دیگری وجود دارند که نیرو در آنجا صفر نیست . در حقیقت این چیزی است که دقیقاً اندازه گیری می شود ،‌ضربه باعث می شود تا سر راکت عقب نشینی کند بنابراین کل راکت در دست می چرخد و نیرویی بر قسمت بالای دست وارد می کند و نیرویی در جهت مخالف بر قسمت پایین دست ( شکل 5 را ببینید ) نیروی گشتاوری باعث چرخش دست حول محوری که از وسط مچ می گذرد می شود . اما اگر ضربه در Cop وارد شود برای چرخش در انتهای دسته ، آن گاه نیروی وارد بر قسمت بالای دست مساوی و در خلاف جهت نیروی وارد بر پایین می باشد بنابراین نیروی ویژه ای روی سدت و یا بازو وارد نمی شود در نتیجه بازو تکان ناگهانی نمی خورد اگر توپ در این Cop ضربه وارد کند .

Cop را می توان به طور تقریبی با نگه داشتن انتهای دسته بین انگشت شصت و دیگر انگشتان و انداختن یک توپ روی رشته های آن مشخص کرد . اگر دسته به بیرون از دستان بپرد شما Cop را گم می کنید . این نقطه معمولاً حدود 5 سانتی متر از مرکز رشته ها فاصله دارد ، همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است یک اندازه گیری دقیق تر Cop می تواند با یک پیزو دیسک انجام شود ( که از یک زنگ پیزو ساخته شده است . ) یعنی دیسک را بین انشگت شصت و دسته بگیرید تا نیروی عمل کننده بر شصت را اندازه گیری کند .

تحقیق در مورد راکت فضایی 15 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 16 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

راکت فضایی

یکی از دیرینه‌ترین آرزوهای بشر در طول زمان سفر به فضا بوده است. البته سالها این موضوع آرزویی دست نیافتنی و افسانه‌ای فرض می‌شده است تا اینکه بالأخره این انسان معجزه‌گر به نیروی عقل و خرد و خلاقیت خویش توانست به کره‌ی ماه گام نهد و این آرزوی دیرین خود را به عمل تبدیل کند.قدرتی که اینبار به یاری بشر آمد تا با آن فضا را فتح کند،قدرتی به نام راکت بود.

یک راکت، وسیله، موشک و یا هواپیمایی است که با بیرون دادن گاز از ته خود به جلو حرکت می کند. راکت ها بیشتر برای مقاصد نظامی، حمل ماهواره ها به مدارها، سفرهای فضایی و برای پژوهش دیگر سیارات استفاده می شوند.راکت ها پیشینه ای طولانی دارند و در برخی از کتاب ها، حتی تاریخ هزار ساله برای آنها ثبت شده است. راکت ها وسایلی بودند که انسان را در قرن 21 برای اولین بار به کره ماه رساندند و هم اکنون هم توریسم فضایی تنها با کمک این وسایل انجام می شود.

تاریخچهکلمه راکت از کلمه Rocchetta ایتالیایی گرفته شده که نام یک ترقه بسیار ابتدایی است که توسط موراتوری در سال 1379 ساخته شد.نخستین فناوری های ساخت راکت توسط چنگیزخان مغول هنگامی که روسیه و قسمت هایی از شرق و مرکز اروپا را فتح کرد ابداع شد. البته خود چنگیزخان هم هنگامی که شمال چین را فتح کرد از طریق چینی ها به این فناوری رسید و به سرعت متخصصین راکت سازی چینی را به استخدام خود درآورد و برای اولین بار در سال 1241 میلادی در جنگ سجو از تسلیحات راکت مانندی استفاده کرد.البته در آن زمان راکت به معنی وسیله ای بود که با مواد منفجره پرتاب می شد و بدون هدایت مسیرش را طی می کرد. مسلمانان هم برای اولین بار در دنیا و به دست خودشان راکت ساختند و علیه شاه لوئیس نهم فرانسوی در سال1268 میلادی استفاده کردند.اما دو دانشمند یکی از بلوک شرق و دیگری از بلوک غرب بودند که با ساختن راکت هایی عصر فضا را رقم زدند. کورولوف از شوروی و فون براون دانشمند نازی بعد از جنگ به استخدام آمریکا درآمدند. از تلاش های موازی آنها بود که الان سفرهای فضایی میسر شده. آن دو همیشه آرزو داشتند که با هم همکار بودند.

اما دست رسی به فضا پیچیدگی و مشکلات خاص خود را دارد. راه یابی به فضا پیچیده است، چرا که باید با بسیاری از مشکلات روبرو شد. مثلا: وجود خلا در فضا ، مشکلات گرما و حرارت ، مشکل ورود مجدد به زمین ، مکانیک مدارها ، ذرات و باقی مانده‌های فضا ، تابشهای کیهانی و خورشیدی و طراحی امکانات برای ثابت نگه داشتن اشیاء در بی وزنی.

ولی بزرگترین مشکل ایجاد انرژی لازم برای بالا بردن فضاپیما از زمین است که برای درک این موضوع باید به بررسی طرز کار موتورهای موشک پرداخت.

اولین بار موتور راکت توسط آلمانی‌ها برای پرتاب بمبها به سوی دشمن در جنگ جهانی دوم بکار گرفته شد. این موتورها با سوخت جامد کار می‌کردند که امروزه نیز با گذشت چندین دهه باز هم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به هرحال ساختن یک موتور، بدون هیچ عضو دواری که در وسایل نقلیه موجود مورد استفاده‌اند، به گونه‌ای که قادر باشد با سرعتی بسیار بالا از کمند جاذبه زمین گریخته و به دیگر نقاط فضا برود آنچنان ساده و معمولی نیست و دارای پیچیدگی‌های خاص خود می‌باشد که بحث درباره‌ی هر جزء آن و نوشتن از هر کدام، مطالعات زیادی را می‌طلبد. ولی در این مقاله ما بیشتر به کلیات و معرفی نحوه عملکرد موتور راکت به صورت تئوری می‌پردازیم که امید است مورد استفاده قرار گیرد.

فنون پرتاب راکت جهت بررسی و آشنایی کامل با آن سالیان زیادی مطالعه و پرداختن به مباحث زیادی را می‌طلبد که ما در این مقاله سعی به پرداختن به همه‌ی جزئیات آن را نداریم.

این مقاله در برگیرنده توابع اولیه و اصلی مطالعه‌ی تئوری راکت با آدرس‌دهی قوانین فیزیکی حاکم بر حرکت و پیش‌رانش، پارامترهای مهم اجرا و عملکرد در راکت، تکنیک‌های مختلف پیش‌رانش در راکت، و انواع سوخت و پیش‌رانهای مورد استفاده در راکت می‌باشد. 

مختصری درباره‌ی پیش‌رانش(جرم عکس العملی)

راکت‌ها نیز همانند سایر انواع پیش‌رانهای دیگر هستند که مطابق قانون سوم نیوتن با تبادل ممنتم توسط تعدادی جرم عکس‌العملی و با مصرف انرژی تولید نیروی پرتاب و حرکت به جلو می‌کنند.

ولی راکت‌ها از آن نظر که جرم عکس‌العملی مورد نیاز خود را با خود حمل می‌کنند با سایر انواع وسایل نقلیه متفاوتند. بنابراین بی‌نیاز به محیط اطراف بوده و مستقل از آن عمل می‌کنند. (Self contained)

سایر انواع وسایل نقلیه جهت تأمین جرم عکس‌العملی به محیط اطراف خود نیازمندند. اتومبیل‌ها از زمین استفاده می‌کنند و هواپیماها و قایق‌ها از آب و قایق‌های بادبانی از باد. راکتهایی که اغلب با آنها آشنایی داریم، راکتهای شیمیایی هستند که جرم عکس‌العملی آنها مخلوط سوخت و اکسیژن می‌باشد. در راکتهای شیمیایی، جرم عکس‌العملی همان منبع انرژی نیز هست. راکتهای شیمیایی معمل، آن دسته از موتورهای احتراق داخلی هستند که مخلوط سوخت و اکسیژن را در یک محفظه احتراق سوزانده و گاز تولیدی با گرما و فشار زیاد را به سوی یک نازل شتاب می‌دهند. ولی در راکتهای الکتریکی و هسته‌ای که در ادامه درباره آن صحبت خواهد شد، پیش‌ران (جرم عکس‌العملی) اساساً جرمی راکد و فاقد نیروی جنبش می‌باشد که توسط موتور به آن حرارت و شتاب داده می‌شود و سوخت و پیشران جدای از هم عمل می‌کنند.

همانند سایر وسایل نقلیه، راکتها شامل یک سری اجزاء اساسی مشابهی مانند یک ساختمان که در آن یک سری تیرهای حمال (framework) تعبیه شده است و سایر اجزاء را در خود جای داده و محافظت می‌کند، سیستم رانش که نیروی لازم را جهت حرکت وسیله نقلیه فراهم می‌کند، منبع انرژی تهیه توان لازم برای نیرو بخشیدن به سیستم نقلیه، سیستم راهبری جهت کنترل جهت، و در نهایت و مهمتر از همه «در حقیقت دلیل اصلی داشتن سیستم حمل و نقل» بار مفید؛ می‌باشند. (نمونه‌هایی از بار مفید از قرار زیر می‌باشد:

مسافران، اسباب و ادوات یا منابع علمی و وسایل مورد نیاز در سفر؛ وقتی که یک راکت به عنوان جنگ‌افزار جهت تخریب هدف مورد استفاده قرار می‌گیرد و ما آن را موشک می‌نامیم بار مفید آن کلاهک می‌باشد.)

فیزیک راکت

همان طور که می‌دانید آقای اسحاق نیوتن، قوانین اصلی حرکت را ثبت کرده است که این قوانین وسیله‌ای است که ما آنالیز قوانین حرکت راکتها را با آن انجام می‌دهیم.

این قوانین برای آنالیز اولیه حرکت همه وسایل نقلیه با محرک راکت اعمال می‌شوند. بر جت‌های گازی که برای کنترل وضعیت بکار می‌روند، راکتهای کوچک که برای مراحل مختلف جدایی موشک بکار می‌روند، برای تصحیحات حفظ مسیر گلوله‌ها و برای راکتهای بزرگ که جهت حمل ماهواره به مدار زمین استفاده می‌شوند و ...

قانون اول نیوتن: (اینرسی)

هر شیئی تمایل به ادامه حرکت یکنواخت خود در خط راست دارد. مگر اینکه توسط اعمال یک نیرو مجبور به تغییر وضعیت شود.

قانون دوم نیوتن: (ممنتم)

وقتی که یک نیرو به جسمی وارد می‌شود، تغییرات زمانی ممنتم، هم جهت با نیروی اعمال شده می‌باشد.

قانون سوم نیوتن: (عمل و عکس‌العمل)

برای هر عملی عکس‌العملی برابر او نظر بزرگی و مخالف از جهت می‌باشد.

با تحلیل کردن این سه قانون در تئوری راکتها می‌توان نحوه رانش آن را تفسیر و ساده سازی کرد: