گرانش از دید نظریه کلاسیک نیوتن و نظریه نسبیت اینشتین

متن زیر برگرفته از یک کتاب تاریخی معروف درباره نظریه نسبیت و جهان اینشتاینی است و شاید ساده ترین و زیباترین مقایسه بین دید نیوتنی و اینشتینی درباره نیروی گرانش و منشا آن باشد. امیدوارم از خواندن آن لذت ببرید.

The distinction between Newton’s and Einstein’s ideas about gravitation has sometimes been illustrated by picturing a little boy playing marbles in a city lot. The ground is very uneven, ridged with bumps and hollows. An observer in an office ten stories above the street would not be able to see these irregularities in the ground. Noticing that the marbles appear to avoid some sections of the ground and move toward other sections, he might assume that a “force” was operating which repelled the marbles from certain spots and attracted them to the others. But another observer on the ground would instantly perceive that the path of the marbles was simply governed by the curvature of the field. In this analogy Newton is the upstairs observer who assumes that a “force” is at work, and Einstein is the observer on the ground, who has no reason to make such an assumption.

Lincoln Barnett, The Universe and Dr. Einstein, New American Library, New York, 1950. p. 91

ترجمه از اصغر ناصری:

تمایز بین اندیشه های نیوتن و اینشتین درباره گرانش را می‌توان بدین‌گونه تصویر کرد: پسر بچه‌ای رادر نظر بگیرید که در پارکینگ روبروی یک ساختمان شهری با تیله های شیشه ای خود بازی می کند. زمین زیر پای او ناهموار و پوشیده از برآمدگی ها و سوراخهایی است. مشاهده گری که از طبقه دهم نگاه می کند این ناهمواری ها بر سطح زمین  را نمی بیند. او متوجه می شود که تیله ها به نظر در حین حرکت از برخی بخش های زمین دفع شده و بسوی بخش های دیگر حرکت می کنند. در نتیجه او به وجود نوعی نیرو قائل می شود که تیله ها را از برخی نقاط دفع کرده و بسوی نقاط دیگر جذب می‌کند. اما مشاهده گر دیگری که بر سطح زمین ایستاده بلافاصله درک می کند که مسیر حرکت تیله ها بطور ساده تابع ناهمواریهای سطح زمین است. در این قیاس، نیوتن همان مشاهده گر واقع در طبقه دهم  است که نوعی نیرو را درکار می‌بیند، در حالی که اینشتین مشاهده گر واقع بر سطح زمین است که دلیلی برای چنین فرضی ندارد.

آیا دیوار بزرگ چین از فضا دیده می شود؟

ترجمه و تالیف: اصغر ناصری، خرداد 1383

ماه اکتبر سال 2003 یانگ لی وی، اولین فضانورد چینی 21 ساعت را در فضا گذراند. این یک دستاورد افتخارآمیز برای ملت چین بود. اما یک مورد نا امید کننده نیز در آن وجود داشت: لی وی به اطلاع مردم خود رساند که او بزرگترین نماد ملی کشور،‌ یعنی دیوار بزرگ چین را از مدار زمین ندیده است.

“زمین از فضا بسیار زیبا بنظر می رسید،‌ اما من دیوار بزرگمان را ندیدم”،‌ این جملاتی بود که لی وی پس از بازگشت خود از مدار زمین به روزنامه نگاران گفت.

چین بمدت چند دهه از این ایده مفتخر بود که دیوار بزرگ، تنها شیء ساخته دست انسان است که برای فضانوردان از فضا قابل مشاهده می باشد. پس از یافته های نا امید کننده یانگ لی وی،‌ پیشنهاد شده بود که دیوار در شب چراغانی شود، بطوریکه بتواند در آینده از فضا دیده شود. برخی نیز درخواست کرده بودند که کتابهای درسی مدارس بازبینی شده و یافته های لی وی در آنها اعمال گردد.

لیکن چنین پیشنهاداتی چندان ضروری نیستند،‌ زیرا بر طبق گفته های فضانورد آمریکایی یوجین سرنان که در طی بازدیدی از سنگاپور برای خبرنگاران سخن می گفت، در مدار زمین‌ در ارتفاع 160 تا 320 کیلومتری دیوار بزرگ چین با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.

در هنگام مسافرت لی وی در مدار زمین، شرایط جوی و یا نوری برای او مناسب نبود. اگر نور خورشید با زاویه کم به دیوار بتابد،‌ سایه دیوار چین قابل مشاهده خواهد بود.

اما آنچه برای چشم انسان قابل مشاهده نیست،‌ برای ماهواره ها کاملاً دیدنی است. دوربین با قدرت تفکیک بالای ماهواره پروبا این تصویر را از ارتفاع 600 کیلومتری زمین،‌ از دیوار چین تهیه کرده است. دوربین این ماهواره سیاه و سفید بوده و مجهز به یک تلسکوپ کوچک است. بنابراین قدرت تفکیک بسیار بالاتری از چشم انسانی فراهم می سازد.

بنابراین،‌ درحالیکه دوربین پروبا اشیاء ساخته دست انسان با پنج متر مربع سطح را تفکیک می کند، چشم غیر مسلح انسان در مدار پایین کره زمین تنها می تواند اشیاء مصنوعی بزرگی چون چون مرز بین انواع گوناگون گیاهان کاشته شده در مزارع یا شکل مشبکی که توسط خیابانهای شهری ساخته می شود را تشخیص دهد. برای دیدن جاده های مجزا یا ساختمانهای بزرگ فضانوردان نیاز به لنزهای زوم کننده دارند.

پروبا ماهواره کوچکی است که توسط آژانس فضایی اروپا در اکتبر 2001 به فضا پرتاب شده است. این ماهواره که در مدار 600 کیلومتری زمین می گردد در ابتدا برای یک ماموریت یکساله طراحی شده بود،‌ اما اکنون عمر کاری آن تمدید شده است. مهمترین ابزار آن دوربین با قدرت تفکیک بالا یا HRC است که می تواند از یک منطقه به مساحت 25 کیلومتر مربع تصویری با قدرت تفکیک 5 متر تهیه کند. پروبا می تواند از یک نقطه بر روی سطح زمین تصاویری از زوایای متفاوت و با ترکیب لنزهای مختلف نوری و مادون قرمز تهیه کند.

منبع:

Observing the Earth

http://www.esa.int/esaSA/SEMTTHGHZTD_earth_2.html

توجه: این مقاله در سال 1383 ترجمه و تدوین شده و منبع فوق در حال حاضر بر روی وب سایت آژانس فضایی اروپا موجود نیست.

قدرتمندترین توپ زیردماغه هواپیما

توپ GAU-8/A Avenger ساخت کمپانی جنرال الکتریک آمریکا در زمره بزرگترین و سنگین ترین توپهای نصب شده در زیردماغه هواپیماست. این توپ 7 لوله هیدرولیکی با برجک چرخان در هواپیمای بمب افکن ضد تانک ای 10 تاندربولت 2 نصب می شود و بطور خاص برای منهدم ساختن تانک و ادورات زرهی دشمن طراحی شده و می تواند گلوله های قدرتمندی با نرخ آتش بالا شلیک کند.

توپ GAU-8 با سیستم تغذیه و مخزن مهمات خود بالغ بر 1800 کیلوگرم وزن دارد. این تپ بقدری سنگین است که خارج سازی و نصب مجدد آن نیاز به نصب یک جک در زیر دماغه هواپیما دارد زیرا وزن توپ قسمت عمده وزن قسمت جلویی هواپیما را تشکیل می دهد. در شکل زیر اندازه این توپ با یک اتومبیل فولکس واگن مقایسه شده است.

GAU-8 compared with 1 Volks Wagon automobile

خشاب این توپ می تواند تا 1150 گلوله در خود جای دهد. سرعت گلوله ها به هنگام خروج از دهانه توپ حدود 990 متر بر ثانیه است که با بسیاری از مسلسل های سبکتر برابری می کند.

مهمات ضد زره استاندارد برای این توپ، گلوله های آتشزای زره شکاف PGU-14/B است که با شلیک از فاصله 500 متری می تواند تا 66 میلیمتر در زره نفوذ کند. بنابراین این گلوله ها قادر به نابود کردن تقریبا هر نوع ماشین زره پوشی هستند. سیستم نشانه روی هواپیمای A-10 بقدری دقیق است که از فاصله 1200 متری تقریبا 80 درصد گلوله های این توپ در دایره ای به شعاع 6 متر پیرامون هدف برخورد می کنند.

دربهای دسترسی به توپ Avenger در زیر دماغه A-10

هواپیمای A-10 در حال شلیک توپ آونجر

پایداری و کنترل پذیری هواپیما

تالیف: اصغر ناصری، تیرماه 1390

پایداری (stability) هر هواپیما عبارت از تمایل آن به برگشت به حال تعادل پس از انحراف از وضعیت تعادل است. کنترل پذیری (controlability) نیز معیاری برای اندازه گیری راحتی خلبان در تغییر وضعیت هواپیما از حالت تعادل است. کنترل یک هواپیما با پایداری زیاد بسته به میزان کنترل پذیری، دشوار است و به نیروی زیادی روی اهرم کنترل نیاز دارد. یک هواپیمای ناپایدار نیز بدون توجه به میزان کنترل پذیری تقریبا غیرقابل کنترل است زیرا با هر انحراف کوچک از وضع تعادل، این تمایل در هواپیما ایجاد می شود که درجه انحراف بطور نامحدود زیاد شود. بنابراین کنترل دستی چنین هواپیمایی ناممکن بوده و نیاز به سیستم کامپیوتری برای حفظ حالت پایداری دارد.

یک هواپیما در حین پرواز در معرض اختلال هایی در وضع تعادل خود است که از عواملی مانند باد مخالف، تندباد یا تلاطم ها ایجاد می شوند. اگر هواپیما بدون دخالت خلبان بتواند بطور خودکار تعادل خود را بازیافته و در جهت اولیه به پرواز ادامه دهد، گفته می شود که دارای تعادل طولی (longitudinal stability) است.

به منظور افزایش مانورپذیری در برخی انواع هواپیما، پایداری استاتیکی به حداقل کاهش یافته است. در چنین هواپیمایی خارج کردن هواپیما از وضعیت تعادل بسیار آسان است. لیکن حفظ حالت تعادل جدید نیاز به سعی و تلاش مداوم خلبان یا یک سیستم کامپیوتری دارد که فرمانهای خلبان را تصحیح کرده و از ناپایداری حداکثری و افتادن هواپیما به وضعیت هایی مانند stall جلوگیری کند. بنابراین سیستم کنترل پرواز چنین هواپیمایی باید از نوع fly-by-wire باشد که در آنها فرمانهای خلبان با داده های سنسورهای هواپیما ترکیب شده و بهترین فرمان به عملگرهای سطوح کنترل هواپیما ارسال می شود. میزان جابجایی هواپیما از وضع تعادل نیز بطور پیوسته توسط کامپیوتر کنترل می شود. مثالی عالی از این نوع سیستم کنترل را در اف 16 می توان دید که هواپیمایی با مانورپذیری و چابکی فراوان است. هواپیماهای ابرمانورپذیر مانند اف 22 که مانورهای محیرالعقول اجرا می کنند لزوما بایستی به یک سیستم کنترل تمام کامپیوتری مجهز باشند. سیستم کنترل هواپیماهای رادارگریز که طراحی بدنه آیرودینامیکی آنها را ضرورتا ناپایدار می سازد، باید از نوع کامپیوتری باشد.

F-16 Falcon

F-22 Raptor

برای مطالعه بیشتر این فایل را دانلود کنید.

سخن بزرگان

اگر پولی بدستم آید با آن کتاب می خرم و
 اگر چیزی از آن باقی ماند برای خودغذا و پوشاک تهیه می کنم.

اراسموس اندیشمند بزرگ هلندی
1466-1536