گام به گام پرسش ها و مسئله های فصل 1 صفحه 19 درس 1 فیزیک (1) رشته ریاضی (فیزیک و اندازه گیری)

1ـ1 و 1ـ2 فیزیک: دانش بنیادی و مدل سازی در فیزیک

1- در چه صورت یک مدل یا نظریه فیزیکی بازنگری می شود؟

2- فرایند مدل سازی در فیزیک را با ذکر یک مثال توضیح دهید.

1ـ3 و 1ـ4 اندازه گیری و کمیت های فیزیکی و اندازه گیری و دستگاه بین المللی یکاها

3- سعی کنید با نگاه کردن، طول برخی از اجسامی را که در محیط اطرافتان هستند، بر حسب سانتی متر یا متر برآورد کنید. سپس طول آنها را با خط کش یا متر اندازه بگیرید. برآوردهای شما تا چه حد درست بوده اند؟

4- جرم یک سوزن ته گرد را چگونه می توان با یک ترازوی آشپزخانه اندازه گیری کرد؟

5- گالیله در برخی از کارهایش از ضربان نبض خود به عنوان زمان سنج استفاده کرد. شما نیز چند پدیده تکرارشونده در طبیعت را نام ببرید که می توانند به عنوان ابزار اندازه گیری زمان به کار روند.

6- الف)هر میکروفون، تقریبا چند دقیقه است؟

ب) یک میلیارد ثانیه دیگر، تقریبا چند سال پیرتر می شوید؟

7- هکتار، از جمله یکاهای متداول مساحت است. هر هکتار برابر 10 هزار متر مربع است.

الف) اگر زمین را کره ای یکنواخت به شعاع 6400 کیلومتر در نظر بگیریم (شکل زیر)، مساحت آن چند هکتار است؟

ب) تحقیق کنید مساحت کل سرزمین ایران، شامل خشکی و دریا، چند هکتار است؟ این مساحت چند درصد از مساحت کره زمین است؟

8- یکی از بزرگ ترین الماس های موجود در ایران، دریای نور به جرم ١٨٢ قیراط، است. این الماس به رنگ کمیاب صورتی شفاف بوده و در خزانه جواهرات ملی نگهداری می شود. کوه نور نیز یکی دیگر از الماس های مشهور جهان است که جرمی حدود ١٠٨ قیراط دارد و هم اکنون در برج لندن نگهداری می شود. با توجه به اینکه هر قیراط معادل ٢٠٠ میلی گرم است، جرم الماس دریای نور و کوه نور بر حسب گرم چقدر است؟

9- نقشه مفهومی زیر را کامل کنید.

10- سریع ترین رشد گیاه متعلق به گیاهی موسوم به هسپرویوکا است که در مدت ١٤ روز، 7/3 متر رشد می کند. آهنگ رشد این گیاه برحسب میکرومتر بر ثانیه چقدر است؟

11- دستگاه بریتانیایی یکاها، دستگاهی است که در برخی از کشورها مانند آمریکا و انگلستان همچنان استفادهمیشود. یکای اصلی طول در این دستگاه پا (فوت) و یکای کوچکتر آن اینچ است به طوری که 1ft=12in  است. ارتفاع هواپیمایی را که در فاصله 3000 پا از سطح آزاد دریاها در حال پرواز است برحسب متر به دست آورید. هر اینچ 2/54 سانتی متر است.

12- قدیمی ترین سنگ نوشته حقوق بشر که تاکنون یافت شده است به حدود ٢٥٥٠ سال پیش باز می گردد که به فرمان کورش، پادشاه ایران در دوره هخامنشیان نوشته شده است. مرتبه بزرگی سن این سنگ نوشته برحسب ثانیه چقدر است؟

13- تندی شناورها در دریا بر حسب یکایی به نام گره بیان می شود. هر گره دریایی برابر 5144/0 متر بر ثانیه است. تاریخچه گره دریایی به حدود 400 سال پیش باز می گردد، زمانی که ملوانان تندی متوسط کشتی خود را با استفاده از وسیله ای به نام تندی سنج شناور اندازه می گرفتند. این وسیله، شامل طنابی بود که در فواصل مساوی، گره ای روی آن زده شده بود. در حین کشیده شدن طناب به دریا، تعداد گره های رد شده از دست ملوان در یک زمان معین شمرده می شد و تندی متوسط کشتی را به دست می آوردند. پس از آن، ملوان ها از واژه »گره» برای بیان تندی متوسط کشتی استفاده می کنند.

الف) اگر یک کشتی حمل کالا با تندی 14 گره از بندر شهید رجایی به طرف جزیره لاوان حرکت کند، تندی آن را برحسب کیلومتر بر ساعت به دست آورید.

ب) مایل، یکی دیگر از یکاهای متداول طول در دستگاه بریتانیایی است. یک مایل دریایی برابر 1852 متر است. تندی کشتی قسمت (الف) را بر حسب مایل بر ساعت به دست آورید

14- ذرع و فرسنگ از جمله یکاهای قدیمی ایرانی برای طول است. هر ذرع 102 سانتی متر و هر فرسنگ 6000 ذرع است. قشم، بزرگترین جزیره خلیج فارس است که مساحت آن از بیش از بیست کشور جهان بزرگ تر است. طول این جزیره حدود 120 کیلومتر برآورد شده است. این طول را بر حسب ذرع و فرسنگ بیان کنید.

5-1– اندازه گیری: خطا و دقت

15- شکل زیر، صفحه تندی سنج یک خودرو را نشان می دهد. دقت این تندی سنج چقدر است؟

16- در بسیاری از کارگاه های صنعتی، مانند تراشکاری ها، اندازه گیری طول با ابزارهای دقیق تر از خط کش میلی متری انجام می شود.  این ابزارها، کولیس و ریزسنج نام دارند که به دو صورت مدرج و رقمی (دیجیتال) ساخته می شوند. در درس آزمایشگاه علوم، با نحوه کار کولیس و ریزسنج مدرج و ثبت نتیجه اندازه گیری (شامل دقت ابزار و خطای آن) توسط آنها آشنا خواهید شد. شکل های (الف)و (ب)، به ترتیب یک ریزسنج و یک کولیس رقمی را نشان می دهد. دقت هر یک از این وسیله ها را مشخص کنید.

1-6چگالی

17- الف) قطعه ای فلزی به شما داده شده است و ادعا می شود که از طلای خالص ساخته شده است. چگونه می توانید درستی این ادعا را بررسی کنید؟

ب) بزرگترین شمش طلا با حجم 10⁴ × 1/573 سانتی متر مکعب و جرم 250/0 کیلوگرم توسط یک شرکت ژاپنی ساخته شده است (شکل زیر). چگالی این شمش طلا را به دست آورید.

پ) نتیجه به دست آمده در قسمت (ب) را با چگالی طلا در جدول 1ـ 8  مقایسه کنید و دلیل تفاوت این دو عدد را بیان کنید.

18- برای تعیین چگالی یک جسم جامد، ابتدا جرم و حجم آن را مطابق شکل زیر پیدا کرده ایم. با توجه به داده های روی شکل، چگالی جسم را برحسب g/L و g/cm³ حساب کنید.

19- الف) ستاره های کوتوله سفید بسیار چگال هستند و چگالی آنها در SI حدود 100 میلیون است. اگر شما یک قوطی کبریت از ماده تشکیل دهنده این ستاره ها در اختیار داشتید، جرم آن چند کیلوگرم می شد؟ ابعاد و حجم قوطی کبریت را خودتان تخمین بزنید!

ب) اگر جمعیت کره زمین 7 میلیارد نفر، جرم میانگین هر نفر ۶۰ کیلوگرم و ماده تشکیل دهنده انسان ها از جنس ستاره های کوتوله سفید فرض شود (فرضی ناممکن!)، ابعاد یک اتاق چقدر باشد تا همه انسان ها در آن جای گیرند؟

1) در صورتی که یک مدل یا نظریه مطرح شده با نتایج آزماش های جدید سازگار نباشد آن مدل یا نظریه بازنگری شده و ممکن است رد شود.

2) در بررسی حرکت اجسام در قرقره ها از جرم نخ و قرقره و نیروی اصطکاک بین نخ و قرقره صرف نظر کرده و فقط نیروی وزن اجسام را در حرکت در نظر می گیریم.

3) دقت در برآورد امری تجربی است و به ندرت می توان طول دقیق یک جسم را به درستی برآورد کرد.

4) جرم تعداد معینی سوزن ته گرد را با ترازو اندازه می گیریم و عدد حاصل را بر تعداد سوزن ها تقسیم می کنیم تا جرم یک سوزن ته گرد به دست آید.

5) برای مقیاس های کوچک زمان: حرکت رفت و برگشت آونگ، خروج قطره های آب از یک شیر آب که سفت نشده، برای مقیاس های بزرگ زمان : گردش زمین به دور خودش (شبانه روز)، گردش به دور خورشید، گردش ماه به دور زمین، حرکت سیارات در حال چرخش

6)

الف)

ب)

7)

الف) ابتدا مساحت سطح زمین را پیدا می کنیم

ب)

8)

9)

10)

11) پاسخ به صورت زیر خواهد بود:

12)

13)الف)

ب)

14) پاسخ به صورت زیر خواهد بود:

15)

16) الف)

ب)

17)  الف) m جرم قطعه فلزی را با استفاده از ترازو به دست می آوریم. V حجم آن را با یک استوانه مدرج محتوی آب و اندازه گیری تغییر حجم آن قطعه به دست می آوریم. حال با تقسیم جرم بر حجم r چگالی را به دست می آوریم. حال اگر نتیجه با چگالی طلا یعنی 19/3 گرم بر سانتی متر مکعب مطابقت داشت، می توان ادعای خالص بودن طلا را پذیرفت.

ب)

پ) علت این است که طلای خالص نرم و انعطاف پذیر است که برای استحکام قطعه هایی که از طلا ساخته می شوند، مقدار ناخالصی ( از فلزهای مس، نقره، نیکل و روی) با آن مخلوط می کنند در نتیجه چگالی مخلوط از چگالی طلای خالص کمتر به دست می آید.

18)

19)