حیوانات تا چه اندازه می توانند بزرگ شوند؟

یک نقاشی از آرژنتینوزوروس، احتمالا بزرگترین دایناسوری که تاکنون بر روی زمین زیسته است.

بزرگترین حیوانی که تاکنون بر روی زمین راه رفته است شاید آرژنتینوزوروس باشد، یک تیتانوسور غول آسای 70 تنی که حدود 90 میلیون سال پیش در طی آخرین سالهای دوران کرتاسه می زیسته است. برای مقایسه، سنگین ترین حیوان خشکی امروزین یعنی فیل آفریقایی تنها به حدود شش تن وزن می رسد.

اما آیا حیوانات می توانند از این مقادیر فراتر روند؟ آیا برای رشد حیوانات حدی وجود دارد؟

بزرگترین و سنگین ترین حیوانی که در کره زمین زیسته است والهای آبی هستند که به حدود 120 تن می رسند. حداقل از لحاظ نظری حد غیرقابل تخطی برای این مقدار وجود دارد که توسط قوانین فیزیک اعمال می شود. برای حیوانات روی خشکی این حد 109 تن است. بالاتر از این مقدار پاهای حیوان باید بیش از حد پهن باشد تا بتواند وزن بدنش را تحمل کند در غیر اینصورت حیوان نمی تواند به راحتی راه برود.

قانون مربع-مکعب یک اصل ریاضی است که ابتدا توسط گالیله به این صورت بیان شد: "نسبت بین دو حجم بزرگتر از نسبت میان دو سطح آنها است". به عبارت دیگر با افزایش اندازه یک حیوان، حجم آن سریعتر از مساحت سطح بدنش رشد می کند. بنابراین حیوانات بزرگتر نیاز به ماهیچه های بسیار بزرگتری برای نگهداشتن وزن خود دارند. اگر یک فیل با حفظ نسبت اندازه های بدنش بسیار بزرگتر شود، قانون مربع – مکعب چنین قضاوت خواهد کرد که این فیل زیر وزن خود از هم می پاشد. در حالی که وزن آن به توان 3 افزایش می یابد اندازه ماهیچه های آن تنها با توان 2 افزایش خواهند یافت.

تنها راهی که فیل می تواند بر این محدودیت غلبه کند داشتن پاهایی بطور نامتناسب بزرگ و کلفت است. اما در این حالت ماهیچه های آن بطور نامتناسبی حجیم خواهند شد طوری که توان حرکت دادن آنها را نخواهد داشت.

اما قوانین فیزیک و ریاضیات تنها مانع بزرگ شدن بیش از حد حیوانات نیستند. حیوانات بزرگ نیاز به غذای بیشتر دارند و تنها محیط هایی با مواد غذایی غنی می تواند چنین موجوداتی پرورش دهد.

نیازمندی های غذایی همچنین توضیحی بر این واقعیت هستند که چرا خزندگانی مانند تایتانوزوروس ها بسیار بزرگتر از پستانداران خشکی شدند، زیرا حیوانات خونگرم سوخت و ساز سریعتری دارند و برای نگهداری از یک اندازه بدن مشخص ده بار بیشتر از خزنده خونسرد هم اندازه خود نیاز به غذا دارند. خزندگان با سوخت و ساز آهسته تر و دمای بدن کمتر نیاز به غذای کمتر و کم کالری تری دارند.

واالهای آبی با وزن 120 تن استثنایی در این رابطه بشمار می روند. محیط زیست یگانه آنها که سرشار از مواد غذایی است و نیز نیروی شناوری آب که وزن بدن آنها را متعادل کرده و تنش اضافی بر ماهیچه ها و استخوانهای آنها وارد نمی سازد، امکان رشد آنها تا این مقادیر عظیم را فراهم ساخته است. والها می توانند چندین کیلومتر  برای یافتن غذا در آب سفر کنند.

اسکلت یک وال آبی در موزه تاریخ طبیعی

اما بزرگترین مانع در برابر ابقای جانداران عظیم الجثه، انسانها هستند. انسانها 90 درصد حیوانات بزرگ را با شکار از میان برده اند. فیل آفریقایی، کرگدن و انواع نهنگ ها توسط انسان تا لبه انقراض پیش برده شده اند. تنها در صورت انقراض انسان است که حیوانات عظیم در اثر پدیده تکامل دوباره بر عرصه جهان خاکی پای خواهند گذاشت.

منبع: Live Science

---

تدریس دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس با تجربه با بیش از 25 سال سابقه موفق

09360771981

---

محاسبه انرژی آزاد شده از برخورد یک ستاره دنباله دار با زمین

در فیلم سینمایی "بالا را نگاه نکن" (Don’t Look Up) یک ستاره شناس و دستیار جوانش ستاره دنباله داری با قطر تقریبی 5 تا 10 کیلومتر کشف می کنند که در مسیر برخورد مستقیم با زمین قرار دارد. یکی از بزرگترین چالش های دانشمندانی که متوجه این واقعیت شده بودند، قبولاندن میزان وخامت اوضاع به سیاستمداران وقت بود. آنها اصرار داشتند که برخورد چنین جرم آسمانی می تواند کل گونه های زنده بر روی زمین را از میان ببرد اما عموم مردم فریفته بازی های سیاسی حاکمان شده و غافل از آینده هولناکی بودند که انتظار آنها را می کشید.  گرچه این فیلم را می توان هجویه ای بر تقابل سیاست و علم دانست، اما برخی مطالب مطرح شده در آن با واقعیات علمی همخوانی دارند. اما از نقطه نظر علمی اگر یک ستاره دنباله دار به قطر 5 کیلومتر با زمین برخورد کند چه میزان انرژی رها خواهد شد؟

ستاره های دنباله دار بیشتر از عناصر سنگی با چگالی حدود 7000 کیلوگرم بر متر مکعب ساخته شده اند. برای محاسبه جرم ستاره دنباله دار باید حجم آن را در این چگالی ضرب کنیم:

Volume=(4/3)*(3.1416)*(5000) ³= 524(10)⁹

M=Volume*Density=524(10)⁹*7000=3.67(10)¹⁵   Kg

برای محاسبه انرژی این ستاره دنباله دار باید از فرمول انرژی جنبشی استفاده کنیم. یک ستاره دنباله دار که از فضای دور دست می آید هنگام برخورد با زمین سرعتی حدود 52 کیلومتر بر ثانیه خواهد داشت.

K=(1/2)MV² = 0.5*3.67(10)¹⁵*(52000)²=4.96(10)²⁴   Jouls

انرژی آزاد شده در طی انفجار بمب هیروشیما (جنگ جهانی دوم) حدود 1.5 (10)¹³ ژول بوده است. با تقسیم عدد بالا بر این مقدار انرژی خواهیم داشت:

4.96(10)²⁴  / 1.5(10)¹³ = 330(10)⁹

به عبارتی چنین ستاره دنباله داری در اثر برخورد با زمین انرژی معادل انفجار 330 میلیارد بمب اتمی هیروشیما آزاد خواهد کرد! این مقدار انرژی می تواند حیات را بر روی کره زمین بطور کلی نابود سازد.

منابع استخراج داده ها:

https://www.britannica.com/technology/atomic-bomb

https://serc.carleton.edu/quantskills/activities/botec_earthquake.html

---

تدریس دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس خصوصی مجرب با بیش از بیست و چهار سال سابقه مفید

09360771981

---

حقایق شگفت درباره مورچه ها

مورچه ها از پرشمارترین حشرات هستند و در مناطق استوایی گاهی تا نیمی از جمعیت حشرات را به خود اختصاص می دهند. در این نوشتار برخی از شگفت ترین حقایق درباره مورچه ها ذکر شده است.

1. حدود 12000 گونه مختلف از مورچه در سراسر دنیا زندگی می کنند.

مورچه ها در تمام مناطق از سطح زمین گرفته تا اعماق زمین و جنگل های بارانی تا حتی مورچه های پرنده دیده می شوند.

2. مورچه گلوله ای دردناک ترین نیش را در دنیا دارد.

این مورچه که در جنگل های مرطوب آمازون زندگی می کند نیشی به دردناکی برخورد یک گلوله با بدن دارد!

 

3. مورچه های آتش سالانه سه میلیارد دلار خسارت ببار می آورند!

موچه قرمز آمریکای شمالی با وجود کوچکی جثه، نیشی سوزان دارد و سالانه میلیونها دلار به مزارع و دامها در آمریکا لطمه وارد می کند.

4. مورچه ها طولانی ترین عمر را در میان حشرات دارند.

برخلاف برخی حشرات که تنها چند روز یا حتی چند ساعت عمر می کنند، یک گونه خاص مورچه به نام پوگونومیرمکس اوی هیی حدود 30 سال عمر می کند!

5. برحسب اندازه جثه، مورچه ها نیرومندترین موجودات دنیا بشمار می روند.

یک مورچه می تواند تا 50 برابر وزن خود را حمل کند که در دنیای جانوران بی مانند است. مانند اینکه شما بتوانید یک وزنه 3500 کیلوگرمی را حمل کنید!

6. مورچه ها اجتماعی ترین موجودات دنیا هستند.

هر کولونی مورچه ای از یک یا چند ملکه تخم گذار و جمعبت بزرگی از مورچه های ماده کارگر تشکیل می شود که وظیفه خدمت به ملکه، ساخت و نگهداری آشیانه، جستجوی غذا و مراقبت از کودکان را به عهده دارند. مورچه های نر دارای بال دارند و تنها وظیفه آنها جفت گیری با ملکه است.

9. مورچه ها دارای گوش نیستند و برخی آنها حتی چشم ندارند!

مورچه ها با گوش دادن به ارتعاشات زمین از طریق پاهای خود احساس می کنند و برخی از طریق آنتن های خود با هم ارتباط برقرار می کنند. آنها می توانند سیگنالهایی شیمیایی به نام فرمون از بدن خود آزاد کنند که حاوی پیام هایی برای سایر مورچگان هستند. در نزدیک منابع غذا ردی از فرمون ها بجای می گذارند و حتی از آن برای جذب جنس مخالف استفاده می کنند.

10. بزرگترین لانه کشف شده از مورچگان دارای گستره ای 5900 کیلومتری بوده است!

در سال 2000 در آرژانتین یک کولونی عظیم از مورچگان یافت شد که در آن 33 جمعیت از مورچگان زندگی می کردند و یک ابرکولونی غول آسا ساخته بودند. میلیونها آشیانه در این ابرکولونی ساخته شده و میلیاردها مورچه کارگر در آن زندگی می کردند!

منبع:

https://www.natgeokids.com/uk/discover/animals/insects/ant-facts/

حقایقی شگفت انگیز درباره تار عنکبوت

 

شبکه تارهای تنیده شده یک عنکبوت در پرتو خورشید می تواند بسیار منظره زیبایی داشته باشد. اما تارهای عنکبوت دارای خواص شگفت انگیز دیگری نیز هستند. نسبت استحکام به وزن ماده تار عنکبوتشگفت انگیز است. عنکبوت می تواند تارهای خود را هرجایی بتند و به محض گیر افتادن یک حشره داخل آن مطلع می شود.

1. عنکبوت ها دارای حس طراحی هستند.

برخی شبکه تارها براستی پیچیده هستند. برخی تصور می کنند طراحی شبکه تارها صرفا برای کارکرد مشخص آن است در حالی که بسیاری از عنکبوتها بویژه گونه "گوی بافان" (orb weavers) شبکه تارهای خود را تزئین می کنند تا بر زیبایی آن بیافزایند.

2. شبکه تارها طعمه شکار نمی کنند، بلکه آنها را جذب می کنند.

تارهای عنکبوت صرفا یک دام نیستند، بلکه زیبایی آنها طعمه را به خود جذب می کند.

3. درخشندگی شبکه تارعنکبوت دلیل مشخصی دارد.

بسیاری حشرات در طول موج فرابنفش دید بهتر نور دریافت می کنند. تار عنکبوت نور فرابنفش را بهتر منعکس می کند و بر جذابیت آن از سوی طعمه ها می افزاید. پنجره های شبکه تار نیز درزهای بین برگهای گیاهان را شبیه سازی می کند که حشرات بین آنها تمایل بیشتری به پرواز دارند.

4. تارها از چه ساخته شده اند؟

هر عنکبوت مانند یک کارخانه ابریشم سازی است. درون بدن آنها تار بصورت یک مایع بسیار غلیظ ذخیره می شود. یک عنکبوت باغی می تواند تا هفت نوع ابریشم تولید کند که هرکدام توالی پروتئینی خاصی دارند. هر نوع تار کارکرد ویژه ای دارد. برای مثال یک نوع تار به قابلیت کشش شبکه می افزاید در حالی که تار دیگر از شکنندگی شبکه می کاهد. نوع دیگری تار نیز شبکه را مرطوب نگاه می دارد.

5. تار عنکبوت بسیار مستحکم است.

یک تار عنکبوت از فولاد هم قطر خود بسیار مستحکم تر است. یک تار عنکبوت به ضخامت یک مداد می تواند هواپیمای در حال حرکت را متوقف کند!

6. خون عنکبوتها آبی رنگ است.

برخلاف انسانها که آهن هموگلوبین به خون آنها رنگ قرمز می دهد، مولکول حامل اکسیژن در خون عنکبوتها دارای اتم مس است که به خون آنها رنگ آبی می دهد.

منابع:

https://daily.jstor.org/surprising-facts-about-spiderwebs/

https://www.westernexterminator.com/spiders/10-interesting-facts-spiders-need-know/

---

تدریس خصوصی ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس خصوصی با سابقه درخشان

09360771981

راهنمایی در حل تمرینهای ریاضیات

ترجمه متون تخصصی ریاضی

---

دروغ تاریخی در مورد ابداع خودکار ضدگرانش

..." در گرماگرم رقابت فضایی آمریکا و شوروی، فضانوردان آمریکایی متوجه شدند که در شرایط بی وزنی مدار زمین جوهر خودکار به پایین سرازیر نشده و در نتیجه خودکارهای معمولی کارایی خود را از دست می دهند. دانشمندان ناسا ده سال زمان و میلیونها دلار صرف کردند تا خودکاری ابداع کنند که در شرایط بی وزنی بنویسد. روسها این مشکل را طور دیگری حل کردند: آنها از مداد استفاده کردند!"...

 

این افسانه قدیمی که در گروههای اجتماعی نقل شده و بسیار گسترش یافته است در حقیقت یک دروغ و جعل تریخی بی مایه است. نوعی خودکار که بتواند در شرایط گرانش صفر، زیر آب و دمای بسیار بالا کار کند در دهه 1960 ابداع شده بود. ابداع ین خودکار توسط پل سی. فیشر از شرکت خودکارسازی فیشر شیکاگو در ایلینویز سرمایه گذاری شده بود نه توسط ناسا. این خودکار هم توسط آمریکایی ها و هم روسها مورد استفاده قرار می گرفت.

خودکارهای معمولی با سر گوی دار در فضا کار نمی کنند زیرا جوهر در اثر فقدان گرانش به پایین سرازیر نمی شود و اگر در اثر فشار به پایین رانده شود در فضای بی وزنی نشت خواهد کرد.

مداد به علت گرافیت مغز آن قابل اشتعال است و برای رعایت موارد ایمنی در فضاپیماها استفاده نمی شود. قیمت خودکارهایی که مخصوص شرایط بی وزنی هستند در دهه 1960، صد و بیست و نه دلار بوده که برای مسافرت فضایی بهای سنگینی نیست.

بنابراین افسانه صرف میلیونها دلار توسط ناسا یک شایعه تاریخی بیشتر نیست که توسط افراد سطحی نگر به مقیاس وسیع در فضای اینترنت گسترش یافته است.

منبع:

 https://www.reuters.com/article/factcheck-nasa-pens-idUSL1N2MQ1RR