رنگ ها

رنگ

مطالعه درباره ی رنگ ملاحظاتی را در زمینه های فیزیک ، فیزیولوژی و روانشناسی پیش می آورد . علم فیزیک ، توزیع انرژی طیفی نوری را که از یک سطح صادر و یا به وسیله ی آن منعکس می شود ، بررسی می کند ( شاخه ی خاصی از آن به مطالعه ی جنبه های شیمیایی رنگیزه ها و رنگینه ها ، در ارتباط با خواص رنگ ساز این مواد می پردازد ) . فیزیولوژی ، فرایند هایی را که در چشم و مغز به هنگام تحریک ناشی از تجربه ی رنگ اتفاق می افتد ، مورد مطالعه قرار می دهد . روانشناسی در مسائل آگاهی و ذهنیت نسبت به رنگ – همچون عنصری از تجربه ی بصری – بحث می کند . اشتراک اصطلاحات در این عرصه ها ، غالبا ً بر دشواری درک مفاهیم می افزاید . مطالعه ی هنری رنگ نیز مقوله ای جدا از این ملاحظات نیست ، و به خصوص رویکرد روانشناختی رنگ در این زمینه اهمیت دارد .  

هر رنگ دارای سه صفت یا سه بُعد بصری مستقلا ً تغییر پذیر است : فام ، درخشندگی و اشباع . 
فام ، صفتی از رنگ است که جایگاه آن را در سلسله ی رنگی ( از قرمز تا بنفش) – معادل با نور طول موج های مختلف در طیف مرئی – مشخص می کند .گفته می شود که تقریبا ً 150 فام متفاوت را می توان تشخیص داد ، ولی همه ی اینها به طور مساوی در طیف مرئی توزیع نشده اند ، زیرا چشم ما برای تفکیک فام ها در طول موج های بلند تر توانایی بیشتری دارد . بلند ترین طول موج ها در منطقه ی قرمز و کوتاه ترین طول موج ها در منطقه ی بنفش هستند . دسته بندی عمومی رنگ ها به بیفام ( سیاه ، سفید و خاکستری ها ) ، و فام دار ( قرمز ، زرد ، سبز ،...) بر همین صفت مبتنی است . برای سهولت درک مطلب ، فام را می توان مشخص کننده ی اسم عام رنگ ها تعریف کرد . 
قرمز ، زرد و آبی را فام های اولیه می نامند و چون مبنای سایر فام ها هستند ، رنگ های اصلی نیز نام گرفته اند . فام های ثانویه عبارتند از : نارنجی ، سبز و بنفش که که از اختلاط مقادیر مساوی از دو فام اولیه حاصل می شوند . فام های ثالثه از اختلاط فام های اولیه و ثانویه به دست می آیند : زرد- نارنجی( پرتقالی) ، 
نارنجی- قرمز ، قرمز- بنفش ( ارغوانی) ، بنفش- آبی ( لاجوردی) ، آبی- سبز (فیروزه ای) ، سبز- زرد (مغز پسته ای) . دوازده فام نامبرده را با ترتیبی معین درچرخه ی رنگ ، نشان می دهند . در چرخه ی رنگ ، فام های ثانویه و ثالثه ای که بین یک زوج فام اولیه جای گرفته اند ، دارای روابط خویشاوندی هستند و در کنارهم ساده ترین هماهنگی رنگی را پدید می آورند . 

درخشندگی (والوور) ، دومین صفت رنگ است و درجه ی نسبی تیرگی و روشنی آن را مشخص می کند(غالبا ً نقاشان اصطلاح رنگسایه را نیز در همین معنا به کار می برند) . معمولا ً درخشندگی رنگ های فام دار را در قیاس با رنگ های بیفام می سنجند . در چرخه ی رنگ ، زرد بیشترین درخشندگی (معادل خاکستری روشن نزدیک به سفید) و بنفش کمترین درخشندگی ( معادل خاکستری تیره ی نزدیک به سیاه) را دارد . در سلسله ی رنگی ، هر فام نسبت به دیگری میزان تیرگی یا روشنی ذاتی اش را می نمایاند . معکوس کردن این ترتیب طبیعی ، ناسازگاری رنگی به بار می آورد (مثلا ً اگر بنفش روشن در کنار سبز زیتونی قرار گیرد ، نوعی تکان بصری ایجاد می کند) . 

اشباع (پرمایگی) ، سومین صفت رنگ است و میزان خلوص فام آن را مشخص می کند ( گاه واژه ی شدت را در این مورد به کار می برند ) . فام های چرخه ی رنگ صد در صد خالص اند ولی در طبیعت به ندرت می توان فام خالصی یافت . همچنین ، کمتر رنگیزه ای حد اشباع فام مربوطه در چرخه ی رنگ را داراست . 
اگر فام ها به هم آمیخته شوند ، رنگ های شکسته به دست می آیند . اختلاط فام های خالص با یکدیگر یا با رنگ های بیفام ، باعث تغییر در پرمایگی و درخشندگی شان می شوند . به طور کلی ، هر فام قابلیت ایجاد رنگ های متنوعی را در حوزه ی خود دارد که به آن تلوّن (واریاسیون ) می گویند ( مثلا ً انواع صورتی ، اُخرایی وقهوه ای ، تلوّن در فام قرمز هستند ) . 

چگونگی متظاهر شدن رنگ ها از دیگر مباحث رنگ شناسی است . در تجربه ، سه نمود مختلف در رنگ ها می توان تشخیص داد : فیلمرنگ ، حجمرنگ و سطحرنگ . 
فیلمرنگ ، رنگی است که در فاصله ای نا مشخص نسبت به بیننده ظاهر می شود (مثلا ً رنگی که در طیف نما اسپکتروسکوپ می توان دید ، یا رنگ آسمان خاکستری یکنواخت) . فیلمرنگ ، بافت واضحی ندارد و گویی شخص می تواند کمابیش به درون آن رسوخ کند . همواره در تراز جلو به چشم می آید . فیلمرنگ را نمی توان همچون کیفیتی در اشیاء و یا متعلق به رویه ی اشیاء دانست . 

حجمرنگ را در اشیای پشت نما می توان دید ( مثلا ً در یک استکان چای یا در بخار رنگین) . حجمرنگ در فضای سه بُعدی که اشغال کرده است گسترش می یابد ، ولی تراز متغیری نسبت به چشم بیننده ندارد . 

سطحرنگ ، چنان به نظر می آید که روی سطح شیء قرار گرفته است ( مثلا ً در یک کاغذ رنگی) . بافت رویه ی شیء را به خود می گیرد و حایل غیر قابل نفوذ برای چشم ایجاد می کند . سطحرنگ را معمولا ً همچون کیفیتی در خود شیء می انگاریم . 
از این سه کیفیت ظاهری که اشاره کردیم ، نمود های دیگری چون تلأ لو، فروغ و فلزنما ناشی می شوند . نقاشان با سطحرنگ سر و کار دارند ولی بخشی از صناعت آنان معطوف به ایجار نمود های حجمرنگ ، فیلمرنگ ، تلأ لو و فروغ به وسیله ی رنگیزه است که در واقع چنین کیفیت هایی را ندارد . آن دسته از حجم سازان مدرن که با موادی چون پلاستیک کار می کنند ، از نمود حجمرنگ بهره می گیرند .  

یکی از ملاحظات روانشناختی رنگ که در کاربرد هنری رنگ اهمیت دارد ، بررسی تأثیر متقابل رنگ ها است . جلوه یا اثر هر رنگ در جوار رنگ دیگر تغییر می کند . اگر در شرایط روشنایی مناسب ، چند ثانیه به یک رنگ فام دار خیره شویم و بی درنگ بر سطحی سفید بنگریم ، مکمل آن رنگ را خواهیم دید . این پدیده را – که ناشی از واقعیت فیزیکی رنگ عینی نیست – پی انگاره می نامند . پی انگاره ی هر رنگ ، رنگ مجاورش را تحت تأثیر قرار می دهد و در نتیجه ، تفاوت کیفی آن دو رنگ بارزتر می شود ( مثلا ً قرمز در کنار سبز ، پرمایه تر به نظر می رسد و برعکس ) . تغییری که بدین سان در جلوه ی رنگ ها پدید می آید ، مشخص کننده ی تباین آنها است . اگر موقعیت دو حوزه ی رنگی مقایسه شده چنان باشد که تغییر جلوه ی رنگ ها با هم تلاقی کند ، اصطلاح تباین همزمانبه کار برده می شود . 

رویکرد روانشناختی رنگ به احساس های معینی نیز بستگی دارد که رنگ های عینی دربیننده برمی انگیزند. 
به سخن دیگر ، در این مقوله ، رابطه ی رنگ های عینی با اثرات ذهنی شان مورد نظر است . رنگ هایی که حاوی مقدار زیادی آبی هستند ( از بنفش تا سبز) ، نسبت به رنگ هایی که زرد یا قرمز بیشتری در خود دارند (از مغز پسته ای تا ارغوانی) ، سردتر می نمایند . رنگ های سرد ، مختصر کاهش در دمای بدن نگرنده ایجاد می کنند و رنگ های گرم باعث مختصر افزایش دمای بدن می شوند . به لحاظ بصری ، رنگ گرم پیش می آید و رنگ سرد پس می نشیند . بسیاری از نقاشان از این کیفیت رنگ ها برای فضا سازی تصویری بهره گرفته اند . منشأ احساس هایی چون گرمی ، سردی ، پیش آیندگی ، پس روندگی ، وزن و اندازه ی رنگ ها – که اصطلاحاتی رایج در ادبیات هنرهای تجسمی اند) همانا سه صفت اساسی رنگ ، یعنی فام ، درخشندگی و اشباع است . 

نقاشان قدیم بسیاری از نمودها و اثرات بصری رنگ را بدون شناخت علمی به کار می بستند ، ولی انتشار نظریه های رنگ ، نقاشان پُست امپرسیونیسم ،اُرفیسم و آپ آرت را بر آن داشت که امکانات بیانی و تزیینی رنگ را گسترش دهند و به راه حل های تازه ای در مسائل حجم ، فضا ، نور و حرکت دست یابند . 

رنگ در تلویزیون

نمای نزدیک اگر بخشی از صفحه تلویزیون رنگی را بزرگ کنیم، می توانید ببینید که تصویر آن از نوارهای متعدد و ریزی به رنگهای قرمز، سبز،  و آبی تشکیل شده است.

تصویر در تلویزیون رنگی از نوارهای ریز متعددی از رنگهای اصلی نور یعنی قرمز ،سبز ، و آبی تشکیل می شود . این نوارها سطوح درخشندگی مختلفی دارند . وقتی به صفحه تلویزیون نگاه می کنیم ، چشم این نوارها را با هم مخلوط می کند و یک تصویر واحد با انواع مختلف رنگها را می بیند.از فاصله دید معمولی ، نوارهای نور روی صفحه ترکیب می شوند و یک تصویر دقیق تمام رنگی را تشکیل می دهند. 

دیدن رنگها

اشیا به دلیل نحوه انعکاس نور از روی آنها رنگی دیده می شوند . نور سفید خورشید یا لامپ برقحاوی همه رنگهای طیف نور است . وقتی نور سفید روی یک شی می افتد ، شیئ را تشکیل می دهند. مثلاَ یک شیئ سبز رنگ شیئ است که فقط پرتوهای سبز را منعکس و بقیه را جذب می کند. شیئ که همه رنگهای طیف نور را منعکس کند سفید دیده می شود . شیئ که هیچ رنگی را منعکس نکند سیاه دیده می شود. 

آیینه ی مقعر

پرتو ی بازتاب در آینه ی مقعر یا کاو

در آینه های کروی قوانین بازتاب نور صادق است. اگر پرتوی بر آینه بتابد در نقطه ی تابش می توانیم یک خطی عمود بر آینه رسم کنیم که از مرکز آینه مقعر می گذرد. حال زاویه ی بین پرتو تابش و خط عمود را زاویه ی تابش می نامند. با توجه به قوانین بازتاب نور (1- پرتو تابش و پرتو بازتاب و خط عمود بر آینه در نقطه ی تابش در یک صفحه قرار دارند. 2- زاویه ی تابش با زاویه ی بازتاب برابر است یعنی i = r) پرتو بازتاب طوری بازتاب می شود که زاویه بین پرتو بازتاب و خط عمود یعنی زاویه ی بازتاب با زاویه ی تابش برابر باشد. می توان سه حالت اصلی را برای رسم پرتوهای بازتاب بیان کرد: 1-هر پرتوی موازی محور اصلی به آینه بتابد، از کانون آینه بازمی تابد. 2-هر پرتوی از کانون آینه بگذرد و بر آینه بتابد موازی محور اصلی بازتاب می شود. 3-هر پرتوی از مرکز آینه بگذرد و بر آینه بتابد بازتاب آن از مرکز آینه برمی گردد.

چگونگی تشکیل تصویر در آینه ی مقعر یا کاو

جسمی در خارج C قرار دارد. تصویر این جسم همیشه در فاصله ی بین F  و C تشکیل می شود. در این حالت تصویر همیشه، حقیقی، کوچکتر و وارونه خواهد بود. هر چه قدر جسم از فاصله ی دور با آینه  نزدیک می شود، تصویر از کانون آینه F دور می شود وبه مرکز آینه C نزدیک می شود.

جسمی در روی C قرار دارد. تصویر این جسم همیشه در رویC  تشکیل می شود. در این حالت تصویر همیشه، حقیقی، وارونه و برابر جسم خواهد بود.

 جسمی در فاصله ی بین F و C قرار دارد. تصویر این جسم همیشه در خارج ازC  تشکیل می شود. در این حالت تصویر همیشه، حقیقی، بزرگتر و وارونه خواهد بود. هر چه قدر جسم از مرکز آینه C به کانون آینه F نزدیک شود، تصویر از مرکز آینه C دور می شود. تا اینکه اگر جسم روی کانون آینهF قرار گیرد تصویر در بی نهایت تشکیل می شود.

جسم را در فاصله ی کانونی f قرار می دهیم. تصویر این جسم همیشه در پشت آینه تشکیل می شود. در این حالت تصویر همیشه، مجازی، بزرگتر و مستقیم خواهد بود. هر چه قدر جسم از فاصله ی  کانونی f به آینه  نزدیک می شود، تصویر کوچکتر می شود.

 *در آینه های مقعر یا کاو اگر تصویر حقیقی باشد، تصویر وارونه نیز خواهد بود، حقیقی و وارونه بودن تصویر مکمل هم هستند.

* در آینه های مقعر یا کاو اگر جسم در خارج فاصله ی کانونی f قرار گیرد، تصویر همیشه حقیقی و وارونه خواهد بود.

*در آینه های مقعر یا کاو اگر تصویر مجازی باشد تصویر مستقیم نیز خواهد بود. مجازی و وارونه بودن تصویر مکمل هم هستند.

* در آینه های مقعر یا کاو اگر جسم در فاصله ی کانونی f قرار گیرد، تصویر همیشه مجازی و مستقیم  خواهد بود. 

آینه ی مقعر یا کاو
فاصله ی تصویرتاآینهq		فاصله ی کانونی f	فاصله ی جسم تا آینه p
مجازی	حقیقی	حقیقی	حقیقی
q<0	q>0	f>0	p>0

   

 شکل مقابل چگونگی تشکیل تصویر در اینه ی مقعر است. در این شکل رنگ قرمز جسم و رنگ آبی تصویر جسم است. اندازه ی جسم تغییر نمی کند ولی اندازه ی تصویر تغییر می کند. می توانید مقایسه ی جامعی داشته باشید.

برای مثال جسم۷ که به رنگ قرمز است و در فاصله ی کانونی قرار دارد تصویرش تصویر ۷ با رنگ آبیاست. که پشت آینه قرار دارد. در نیتجه مشاهده می شود که تصویر بزرگ تر مجازی و مستقیم است.

منظومه شمسی

شکل گیری منظومه شمسی حدود 5 میلیارد سال پیش ، از ابری متشکل از گاز و غبار بین ستاره‌ای ، آغاز گردید. جاذبه باعث انقباض ابر شده و کره متراکمی از گاز در مرکز ابر بوجود آورد. جاذبه همچنین باعث دوران هر چه سریعتر ابر شد. هنگام دوران، مواد موجود در ابر، پهن شده و حلقه ای به وجود آمد که نواحی متراکم مرکزی را در بر می گرفت. سرانجام در این ناحیه متراکم ، گرمای لازم برای وقوع واکنشهای هسته‌ای فراهم گشت و بدین ترتیب ، ستاره خورشید بوجود آمد. اعضای کوچکتر منظومه شمسی از مواد موجود در این حلقه بوجود آمدند. این اعضاء عبارتند از سیارات ، سیارکها و ستاره دنباله دار.

خانواده منظومه شمسی

تمام اجرام آسمانی که در یک منظومه مداری قرار دارند، تحت تأثیر جاذبه‌ای دو جانبه به دور یک جرم مشترک مرکزی می‌چرخند. در منظومه زمین _ ماه مرکز جرم مشترک در فاصله 4748 کیلومتری (2950مایلی) هسته زمین قرار داشته و از سطح زمین خارج نشده است. در مورد منظومه شمسی ، مرکز جرم مشترک همواره با تغییر موقعیت نسبی سیاره‌ها ، در حال تغییر است. این مرکز در فاصله‌ای حدود 300000 کیلومتر (186000 مایل) خارج از سطح خورشید قرار دارد.

سیارات منظومه شمسی

سیاره ماه

سیاره عطارد

سیاره زهره

سیاره زمین

سیاره مریخ

سیاره مشتری

سیاره زحل

سیاره سیاره اورانوس

سیاره نپتون

سیاره پلوتون

سیاره سدنا

تمام خصوصیات زیر در مقایسه با زمین می‌باشد

روز

سال

شعاع مدار

جرم

قطر استوا

سیاره

58.6	0.241	0.38	0.06	0.382	عطارد
-243	0.615	0.72	0.82	0.949	زهره
1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	زمین
1.03	1.88	1.52	0.11	0.53	مریخ
0.414	11.86	5.20	318	11.2	مشتری
0.426	29.46	9.54	95	9.41	زحل
0.718	84.01	19.22	14.6	3.98	سیاره اورانوس
0.671	164.79	30.06	17.2	3.81	نپتون
6.5	248.5	39.5	0.0017	0.24	پلوتون*
-	-	-	-	-	سدنا*

چرا اجسام چگال تر از آب پایین تر می روند

آیا تابحال فکر کرده ای که یک کشتی بزرگ چگونه می تواند بدون غرق ‏شدن در روی آب حرکت کند؟ 

آیا می دانی چرا یک کنده درخت در سطح آب به حالت معلق می ماند و ‏هرچه آن را به پایین فشار دهیم و رها کنیم، بلا فاصله به بالای سطح آب ‏می گردد؟ 

چرا اگر یک سنگ در آب بندازیم، بلافاصله در آب فرو می رود و هر چه ‏تلاش کنیم نمی‌توانیم آن را در سطح آب نگاه داریم؟ 

دلیل این پدیده‌های و هزاران پدیده دیگر مانند آنها را که در زندگی ‏د مشاهده می‌کنیم، نیروی ارشمیدس یا نیروی شناور شدن است.‏ 

تعریف شناور شدن: 

هرگاه جسمی را در داخل شاره‌ای غوطه ور کنیم، نیرویی برابر با وزن ‏شاره جابجا می شود. توسط آن ، بر آن وارد می گردد، که این نیرو را ‏نیروی ارشمیدس و یا نیروی شناوری می گویند. این بیان در واقع همان ‏اصل ارشمیدس است که از زمان یونان باستان شناخته شده است.‏ 

آزمایش ساده :‏ 

یک تکه سنگ انتخاب کن. و آن را از یک ترازو آویزان نموده و جرم آن را ‏یادداشت کن. حال آن را در داخل یک ظرف آب فرو ببر و دوباره جرم آن ‏را از روی ترازو بخوان. اختلاف میان دو جرم با جرم آب جابجا شده برابر ‏است. چون چگالی آب برابر هزار کیلو گرم بر متر مربع است، تعداد جرم بر حسب گرم ‏برابر است با حجم بر حسب سانتی متر مکعب ، که با حجم سنگ نیز ‏برابر است. با تقسیم جرم سنگ بر حجم آن چگالی سنگ بدست می ‏آید.‏ 

چرا یک قطعه آهن بر خلاف کنده درخت در آب فرو می رود؟ 

وقتی که یک کنده درخت در آب غوطه ور است، مقداری آب برابر با آب هم ‏حجم خودرا جابجا می کند. اما وزن آب از وزن کنده بیشتر است و لذا ‏نیروی شناوری از نیروی وزن بیشتر است. این قضیه فقط زمانی صادق ‏است که چگالی کنده از چگالی آب کمتر باشد. عموما اگر چگالی شاره از ‏چگالی جسم بیشتر باشد، جسم در شاره شناور می شود. بنابراین ‏دلیل اینکه یک قطعه آهن یا سنگ بلافاصله در داخل آب فرو میرود، این ‏است که چگالی این اجسام از چگالی آب بیشتر است.‏ 

علت غرق شدن یک کشتی بزرگ در دریا :‏ 

اگر در روی جدول‌هایی که در کتاب‌های مختلف وجود دارد، چگالی فولاد را ‏پیدا کنی می بینی که چگالی فولاد هفت برابر چگالی آب ‏است، ولی با وجود این کشتی در آب فرود نمی‌رود. و در سطح آن باقی ‏می ماند. این بدان دلیل است که کشتی عمدتا از هوا تشکیل شده ‏است تا آب. بنابر این ، اگر حجم هوای داخل کشتی را نیز به حساب آوریم، ‏چگالی متوسط کشتی خیلی کمتر از چگالی آب می گردد. بنابراین با ‏ملاحظه هوای داخل کشتی ، چگالی متوسط کشتی از چگالی متوسط ‏آب کمتر خواهد بود.‏

قانون ارشمیدس (شناوری)

هر کس که بخواهد توپی را وارد آب کند حتماً با یک نیروی بازگرداننده قوی مواجه شده است. این نیرو که جهتش رو به بالا است به عنوان "نیروی شناوری" شناخته می‌شود. تمام سیالات به هر جسمی که در آنها قرار می‌گیرد نیرویی وارد می‌کنند.

برای مشاهده فیلم بر روی شکل مقابل تقه بزنید.

منشأ نیروی شناوری از آنجا حاصل می‌شود که فشار با افزایش عمق زیاد می‌گردد.

شکل زیر استوانه‌ای به ارتفاع  را نشان می‌دهد که داخل مایعی قرار گرفته است. فشار  بر روی وجه بالایی نیرویی به اندازه  به سمت پایین وارد می‌کند ( سطح مقطع استوانه است) به همین نحو، فشار روی وجه پایینی، نیرویی به اندازه  رو به بالا وارد می‌کند. از آنجا که فشار در عمق بیشتر زیاد است، نیروی رو به بالا بیشتر از نیروی رو به پایین می‌باشد.

بنابراین، مایع یک نیروی برآیند رو به بالا به استوانه وارد می‌کند اندازه این نیروی شناوری برابر است با:

اگر به جای  مقدر معادلش (یعنی ) را قرار دهیم خواهیم:

حاصل ضرب  برابر حجم مایع داخل استوانه است.  در این رابطه برابر چگالی مایع است نه چگالی ماده‌ای که با آن استوانه ساخته شده است. بنابراین مقدار  برابر جرم  مایع جابجا شده است. پس نیروی شناوری برابر  می‌باشد که این برابر وزن مایع جابجا شده است. این جمله به وزن مایع که بیرون می‌ریزد اشاره دارد مشروط بر اینکه ظرف مایع کاملاً پر باشد و استوانه وارد آن گردد. "نیروی شناوری" نوع جدیدی از نیروهاست. بلکه فقط نامی است که به نیروی برآیند وارده از طرف مایع به جسم اطلاق می‌گردد.

نکته جالب اینکه شکل جسم فرو رفته در آب اهمیت ندارد و مستقل از شکل ظاهری جسم، نیروی شناوری رفتار یگانه دارد و از قانون ارشمیدس پیروی می‌کند. ارشمیدس (٢١٢-٢٨٧ قبل از میلاد) مبانی این قانون را کشف کرد. 
قانون ارشمیدس: 
هر سیالی به جسمی که در آن قرار گرفته (جزئی یا کامل) نیروی شناوری وارد می‌کند. اندازه نیرو برابر وزن سیال جابجا شده است.

	اندازه نیروی شناوری
	وزن مایع جابجا شده

جهت نیروی شناوری نیز همواره در خلاف جهت جاذبه می‌باشد. 
اثری که نیروی شناوری بر جسم می‌گذارد بستگی به سایر نیروهای وارد بر جسم دارد. به عنوان مثال اگر نیروی شناوری به اندازه کافی قوی باشد آنگاه جسم بر روی مایع شناور می‌ماند. شکل‌های زیر این موضوع را نشان می‌دهند.

در شکل مقابل، جسمی به وزن روی مایع قرار دارد و هیچ قسمت از آن را جابجا نمی کند. بنابراین نیروی شناوری به آن وارد نمی گردد.
در شکل مقابل، جسم تا حدودی در مایع فرورفته و در نتیجه نیروی شناوری به آن وارد می‌شود. با این حال، اگر جسم رها گردد آنگاه در مایع فرو می‌رود زیرا نیروی شناوری کوچکتر از وزن جسم است.
در شکل مقابل، جسم آنقدر در مایع فرو رفته که نیروی شناوری وارد بر آن برابر وزن جسم گردیده است. بنابراین جسم به شکل شناور در مایع باقی می‌ماند.

اگر نیروی شناوری قادر به تعادل با نیروی وزن نباشد (حتی در هنگامی که تمام جسم در مایع فرو رفته) آنگاه جسم در مایع غرق می‌شود. حتی وقتی جسم در مایع فرو رفته است با این حال هنوز نیروی شناوری به آن وارد می‌گردد. مثال زیر به ما کمک می‌کند که پیش بینی کنیم آیا جسم در مایع فرو می‌رود یا شناور می‌ماند.

منبع:تبیان

شاخه های علم فیریک

علم فیزیک چند شاخه دارد : گرما - الکترو مغناطیس - مکانیک

خود مکانیک به چند شاخه تقسیم می شود : سینماتیک و ایستا شناسی و ...

اما این نظریات در ادوار گذشته مورد بررسی قرار گرفته و درست در آمده است اما حالا که انسان توانسته به سیارات دیگر برود و این قوانین را در آن جا نیز بررسی کنند و این قوانین غلط از آب در بیایند.

اما شاخه دیگر علم فیزیک الکترومغناطیس را نتوانستند به هم بزنند زیرا قوانین این علم فعلا نیز درست است

و هنوز مثال نادرستی درباره ی این نظریه ها بوجود نیامده است.

علم فیزیک را گرما هم تشکیل داده است اما درباره ی این شاخه مطالب زیادی در دسترس نیست.

حرکت

حرکت یعنی جابه جایی جسمی در اثر وارد شدن نیرو. وقتی که شخصی روی صندلی نشسته باشد و دفتری را ثابت در دست خود گرفته باشد خود فرد آن را ثابت می بیند اما اگر فرد دیگری ساکن باشد و در حال نگاه کردن به این فرد باشد هم خود او و هم دفتر را متحرک می بیند.

این تغییر به این دلیل است که دفتر در روبروی فردی که روی صندلی نشسته است و دارد در یک مسیر با فرد حرکت می کند . اما فردی که ساکن است و در حال نگاه کردن به این پدیده استدفتر را در حال حرکت می بیند.

جابه جایی یعنی خط راستی که مبدا را به مقصد وصل می کند.

مسافت یعنی کل طولی که پیموده ایم.

برای همین اگر فردی از تهران به اصفهان برود و دوباره به تهران برگردد آن وقت جابه جایی نداشته ولی مسافت پیموده است.

رفتار موجی ـ ذره‌ای

در سال 1901 ماکس پلانک (Max Planck: 1947-1858) اولین گام را بسوی مولکول نور برداشت و با استفاده از ایده‌ تقسیم نور ، جواب جانانه‌ای به این سؤال داد. او فرض کرد که انرژی تابشی در هر بسامد v به صورت مضرب صحیحی از hv است، که در آن h یک ثابت طبیعی (معروف به «ثابت پلانک») است. یعنی فرض کرد که انرژی تابشی در بسامد v از «بسته‌های کوچکی با انرژی hv» تشکیل شده است. یعنی اینکه انرژی نورانی ، «گسسته» و «بسته ـ بسته» است.

البته گسسته بودن انرژی به‌تنهایی در فیزیک کلاسیک حرفِ ناجوری نبود، بلکه آنچه گیج‌ کننده بود و آشفتگی را بیشتر می‌کرد، ماهیت «موجی ـ ذره‌ای» نور بود. این تصور که چیزی (مثلاً همین نور) هم بتواند رفتاری مثل رفتار «موج» داشته باشد و هم رفتاری مثل «ذره» ، به طرز تفکر جدیدی در علم محتاج بود. 

فاجعه‌ فرابنفش

ماکسول (1879-1831) نور را به صورت یک موج الکترومغناطیس در نظر گرفته بود. از اینرو ، همه فکر می‌کردند نور یک پدیده‌ موجی است و ایده‌ «مولکول نور» ، در اواخر قرن نوزدهم ، یک لطیفه‌ اینترنتی یا SMS کاملاً بامزه و خلاقانه محسوب می‌شد. به هر حال ، دست سرنوشت یک علامت سؤال ناجور هم برای ماهیت موجی نور در آستین داشت که به «فاجعه‌ فرابنفش» مشهور شد. یک محفظه‌ی بسته و تخلیه ‌شده را که روزنه‌ کوچکی در دیواره‌ آن وجود دارد، در کوره‌ای با دمای یکنواخت قرار دهید و آنقدر صبر کنید تا آنکه تمام اجزاء به دمای یکسان (تعادل گرمایی) برسند. در دمای به اندازه‌ کافی بالا ، نور مرئی از روزنه‌ محفظه خارج می‌شود (مثل سرخ و سفید شدن آهن گداخته در آتش آهنگری).

جسم سیاه

نمودار انرژی تابشی در واحد حجم محفظه ، برحسب رابطه رایلی- جینز در فیزیک کلاسیک و رابطه پیشنهادی پلانک در تعادل گرمایی ، این محفظه دارای انرژی تابشی‌ است که آن را در تعادل تابشی ـ گرمایی با دیواره‌ها نگه می‌دارد. به چنین محفظه‌ای «جسم سیاه» می‌گوییم. یعنی اگر روزنه به اندازه‌ی کافی کوچک باشد و پرتو نوری وارد محفظه شود، گیر می‌افتد و نمی‌تواند بیرون بیاید. فرض کنید میزان انرژی تابشی در واحد حجمِ محفظه (یا چگالی انرژی تابشی) در هر لحظه U باشد.

چه کسری از این انرژی تابشی که به شکل امواج نوری است، طول موجی بین 546 (طول موج نور زرد) تا 578 نانومتر (طول موج نور سبز) دارند؟ جواب فیزیک کلاسیک به این سؤال برای بعضی از طول موجها بسیار بزرگ است! یعنی در یک محفظه‌ی روزنه دار که حتماً انرژی محدودی وجود دارد، مقدار انرژی در برخی طول موجها به سمت بی نهایت می‌رود. این حالت برای طول موجهای فرابنفش شدیدتر هم می‌شود. 

فیزیک کوانتوم

دید کلی

نیلز بور (1962 - 1885) ، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم ، در مورد چیزی که بنیان گذارده است، جمله‌ای دارد به این مضمون که اگر کسی بگوید فیزیک کوانتوم را فهمیده ، پس چیزی نفهمیده است. 

تقسیم ماده

از یک رشته‌ی دراز ماکارونی پخته شروع می‌کنیم. اگر این رشته‌ی ماکارونی را نصف کنیم، بعد نصف آن را هم نصف کنیم، بعد نصف نصف آن را هم نصف کنیم و ... شاید آخر سر به چیزی برسیم، البته اگر چیزی بماند! که به آن مولکولل ماکارونی می‌توان گفت؛ یعنی کوچکترین جزئی که هنوز ماکارونی است. حال اگر تقسیم کردن را باز هم ادامه بدهیم، حاصل کار خواص ماکارونی را نخواهد داشت، بلکه ممکن است در اثر ادامه‌ تقسیم ، به مولکولهای کربن یا هیدروژن یا ... بر بخوریم.

این وسط ، چیزی که به درد ما می‌خورد (یعنی به درد نفهمیدن کوانتوم!) این است که دست آخر ، به اجزای گسسته‌ای به نام مولکول یا اتم می‌رسیم. این پرسش از ساختار ماده که آجرک ساختمانی ماده چیست؟ ، پرسشی قدیمی و البته بنیادی است. ما به آن ، به کمک فیزیک کلاسیک ، چنین پاسخ گفته‌ایم: ساختار ماده ، ذره ای و گسسته است؛ این یعنی نظریه مولکولی. 

تقسیم انرژی

ایده‌ی تقیسم کردن را در مورد چیزهای عجیبتری بکار ببریم، یا فکر کنیم که می‌توان بکار برد یا نه. مثلا در مورد صدا. البته منظورم این نیست که داخل یک قوطی جیغ بکشیم و در آن را ببندیم و سعی کنیم جیغ خود را نصف ـ نصف بیرون بدهیم. صوت یک موج مکانیکی است که می‌تواند در جامدات ، مایعات و گازها منتشر شود. چشمه‌های صوت معمولا سیستمهای مرتعش هستند. ساده ترین این سیستمها ، تار مرتعش است که در حنجره‌ انسان هم از آن استفاده شده است. براحتی و بر اساس مکانیک کلاسیک می‌توان نشان داد که بسیاری از کمیتهای مربوط به یک تار کشیده‌ مرتعش ، از جمله فرکانس ، انرژی ، توان و ... گسسته (کوانتیده) هستند.

گسسته بودن در مکانیک موجی پدیده‌ای آشنا و طبیعی است. امواج صوتی هم مثال دیگری از کمّیتهای گسسته (کوانتیده) در فیزیک کلاسیک هستند. مفهوم موج در مکانیک کوانتومی و فیزیک مدرن جایگاه بسیار ویژه و مهمی دارد و یکی از مفاهیم کلیدی در مکانیک کوانتوم است. پس گسسته بودن یک مفهوم کوانتومی نیست. این تصور که فیزیک کوانتومی مساوی است با گسسته شدن کمّیتهای فیزیکی ، همه‌ مفهوم کوانتوم را در بر ندارد؛ کمّیتهای گسسته در فیزیک کلاسیک هم وجود دارند. بنابراین ، هنوز با ایده‌ تقسیم کردن و سعی برای تقسیم کردن چیزها می‌توانیم لذت ببریم! 

مولکول نور

فرض کنید بجای رشته‌ی ماکارونی ، بخواهیم یک باریکه‌ نور را بطور مداوم تقسیم کنیم. آیا فکر می‌کنید که دست آخر به چیزی مثل «مولکول نور» (یا آنچه امروز فوتون می‌نامیم) برسیم؟ چشمه‌های نور معمولاً از جنس ماده هستند. یعنی تقریباً همه‌ نورهایی که دور و بر ما هستند از ماده تابش می‌کنند. ماده هم که ساختار ذره‌ای ـ اتمی دارد. بنابراین ، باید ببینیم اتمها چگونه تابش می‌کنند یا می‌توانند تابش کنند؟ 

تابش الکترون

در سال 1911، رادرفورد (947-1871) نشان داد که اتمها ، مثل میوه‌ها ، دارای هسته‌ مرکزی هستند. هسته بار مثبت دارد و الکترونها به دور هسته می‌چرخند. اما الکترونهای در حال چرخش ، شتاب دارند و بر مبنای اصول الکترومغناطیس ، «ذره‌ بادارِ شتابدار باید تابش کند» و در نتیجه انرژی از دست بدهد و در یک مدار مارپیچی به سمت هسته سقوط کند. این سرنوشتی بود که مکانیک کلاسیک برای تمام الکترونها پیش ‌بینی می‌کند. طیف تابشی اتمها ، بر خلاف فرضیات فیزیک کلاسیک گسسته است. به عبارت دیگر ، نوارهایی روشن و تاریک در طیف تابشی دیده می‌شوند.

اگر الکترونها به این توصیه عمل می‌کردند، همه‌‌ مواد (از جمله ما انسانها) باید از خود اشعه تابش می‌کردند (و همانطور که می‌دانید اشعه برای سلامتی بسیار خطرناک است)، ولی می‌بینیم از تابشی که باید با حرکت مارپیچی الکترون به دور هسته حاصل شود اثری نیست و طیف نوری تابش ‌شده از اتمها بجای اینکه در اثر حرکت مارپیچی و سقوط الکترون پیوسته باشد، یک طیف خطی گسسته است؛ مثل برچسبهای رمزینه‌ای (barcode) که روی اجناس فروشگاهها می‌زنند.

یعنی یک اتم خاص ، نه تنها در اثر تابش فرو نمی‌ریزد، بلکه نوری هم که از خود تابش می‌کند، رنگهای یا فرکانسهای گسسته و معینی دارد. گسسته بودن طیف تابشی اتمها از جمله علامت سؤالهای ناجور در مقابل فیزیک کلاسیک و فیزیکدانان دهه‌‌ی 1890 بود.