نیرو

نیرو
اصول بنیادین شتابش ذره معماها و جدول علمی قوانین بقای فیزیک فشار جو نیاز علم به فلسفه هسته کلی متواطی زمین شناسی دریاپی تعاریف و اصطلاحات مرسوم نیرو تنش میدان الکتریکی کاهش سرعت نور قرقره گروه اجتماعی جک هیدرولیک نیروی الکتریکی فرضیه اتر چگالی ماشین شتابدهنده آیرودینامیک پرتابه‌ها نیروهای وارد بر هواپیما نیروی عضلانی سیستم ها خواص عمومی گازها شاسی خودرو از تبدیل گالیله تا تبدیل لورنتس انواع نیرو آونگ فوکو بیماری های تشعشعی مفهوم دما خواص عمومی شاره فشارسنجی چرا اشیا نوک تیز به آسانی فرو می‌روند؟ مواد قابل احتراق پلاروید سازه های متداول برای ساختمانهای بلند بعد پنجم تحلیل ابعادی تقسیم بندی زمین شناسی ساختمانی و تکتونیک آونگ بالستیک جسم صلب نیروی مرکزی آنالیز برداری آونگ مرکب آزمایش اندازه گیری ضریب سختی فنر ارتعاشات یک صفحه تخت نوسانات میرا نوسانات واداشته رسم نمودارهای نیرو کار عوامل دگرگون ساز میدان گرانشی انرژی جنبشی نیروی پایستار تار مرتعش تحلیل تغییر شکل سنگها زمان وقوع زمین لرزه جرم لختی جبر برداری چین خوردگی قانون بقای اندازه حرکت خطی قانون بقای اندازه حرکت زاویه‌ای قانون کولن خواص عمومی سنگ روشهای اندازه گیری در نیروها سکه‌های در حال تعادل روی خط کش تعادل چگونه یک نیروسنج بسازیم؟ دینامیک سنگ دینامیک حرکت قانون جهانی گرانش ترازوی کاوندیش قوانین حرکت نیوتن تعادل جسم صلب یادگیری مفاهیم کمیت فیزیکی انرژی پتانسیل کمیت برداری قوانین نیرو گشتاور نیرو آنتالپی قانون سوم نیوتن چگونگی آموختن نیلز بوهر مسئول کالیبراسیون سطح شیبدار سیستم ترمودینامیکی
نیرو کمیتی برداری است که می‌تواند سرعت اجسام را تغییر دهد و سبب حرکت آن شود. به عبارتی نیروی عامل حرکت به شمار می‌رود. اگر هیچ نیرویی بر جسم وارد نشود، یا اگر نیروهای وارد بر جسم اثر همدیگر را خنثی کنند، هیچ تغییری در سرعت مشاهده نمی‌شود و جسم در حال تعادل باقی می‌ماند.
دید کلی
گالیله می‌گفت: وقتی چیزی به حرکت در آمد، به حرکت خود ادامه می‌دهد مگر اینکه عامل دیگری بر آن اثر کند. هدف ما بررسی نحوه تغییر سرعت است و چیزی را که برای تغییر سرعت اتلاق کنیم نیرو نامیده می‌شود. در طبیعت نیرو به صور مختلف ظاهر می‌شود. پدیده‌هایی همچون ، حرکت جسمی روی سطح شیبدار ، حرکت نوسانی جرم ، فنر ، حرکت سقوط آزاد اجسام در اثر گرانش ، توقف اتومبیل در اثر نیروی اصطکاک ، سر خوردن اجسام بر روی سراشیبی در اثر نیروی گرانشی ، حرکت ذرات بارداری در میدان الکتریکی در اثر نیروی الکتریکی ، تمرکز نوکلئونهای هسته اتم و غیره جلوه‌هایی از نیرو در پدیده‌های فیزیکی می‌باشند.
عکس پیدا نشد
نحوه پیدایش مفهوم نیرو
هنگامی که گالیله ، دانشمند ایتالیایی ، در قرن شانزدهم جواب قابل قبول سوال چه چیزی باعث حرکت اجسام می شود؟ را بررسی می‌کرد، عامل حرکت (نیرو) مفهوم پیدا کرد.
ارسطو ، فیلسوف یونانی ، قرنها پیش جواب سوال اخیر را چنین جواب داده بود که: مادامی که نیروهایی بر اجسام اثر می‌کنند، این اجسام به حرکت خود ادامه می‌دهند.
نیوتن با کشف عامل سقوط آزاد اجسام و نیروی گرانشی ناشی از جاذبه زمین به عامل حرکت سقوط آزاد مفهوم نیروی گرانشی داد.
کولن ، برهمکنش بارهای الکتریکی بر همدیگر را تحت عنوان نیروی الکتریکی بررسی نمود.
وقتی سنگی در هوا پرتاب می‌شود، بر طبق بیان ارسطو هوای جابجا شده توسط سنگ به پشت آن آمده و آنرا به جلو می‌راند. در مورد حرکت موشک در فضا نیز همان پدیده اتفاق می‌افتد.
گالیله اولین شخصی بود که با پی بردن به عامل حرکت (نیرو) مسیر حرکت گلوله توپ را در هوا محاسبه نمود.
آزمایش ساده
وقتی که پا را از روی پدال گاز اتومبیل برداریم، اتومبیل بطور ناگهانی متوقف نمی‌شود، بلکه تا مسافتی پیش می‌رود و به تدریج سرعت خود را از دست می‌دهد. اگر بخواهید اتومبیل متوقف شود باید کاری روی آن انجام دهید و به کمک ترمزها نیرویی به اتومبیل وارد کنید تا متوقف شود.
سفیه فضایی این موضوع را به وضوح نمایش می‌دهد، زیرا کاوشگر ویجر سالهاست که در فضای منظومه شمسی در حرکت است و به ترتیب سطوح مریخ ، مشتری ، زحل و نپتون را مطالعه می‌کند، هیچ چیزی این کاوشگر را هل نمی‌دهد. وقتی که بخواهیم ویجر سرعت بگیرد یا از سرعت بیافتد یا اینکه دور بزند، سیگنالهایی برای روشن شدن موشکهای کنترل بسوی آن می‌فرستیم. در این بررسی ، نیروی جانب مرکز نقش عمده را بازی می‌کند.

قوانین نیرو
وقتی بر جسمی هیچ نیرویی وارد نشود، می‌گوییم که آن جسم در حال تعادل است. در چنین شرایطی سرعت جسم تغییر نمی‌کند. اگر جسم در حال حرکت باشد، با سرعت ثابت و در مسیر مستقیم به حرکت خود ادامه می‌دهد. اگر در حال حرکت نباشد در همانجا که هست باقی می‌ماند.
اگر بر جسمی چندین نیرو اثر کند و نیروها همدیگر را خنثی نمایند بازهم جسم در حال تعادل است. در مسابقه طناب کشی، اگر نیروهایی که از دو طرف وارد می‌شود، برابر باشند، طناب در حال سکون باقی می‌ماند. چون دو تیم شرکت کننده در مسابقه در دو جهت مخالف طناب را می‌کشند، نیروها همدیگر را خنثی می‌کنند. در اینجا جهتی که نیرو اثر می‌کند مهم است و حاکی از آن است که نیرو یک کمیت برداری است.
طبق قانون دوم نیوتن اگر بر جسمی نیرویی وارد شود، جسم شتاب می‌گیرد که نسبت به نیرو بر شتاب این جسم همواره مقداری ثابت می‌باشد و این مقدار ثابت همان جرم جسم می‌باشد. یعنی m = f/a که در آن F نیرو ، a شتاب m جرم جسم ، می باشند.
قانون سوم نیوتن نیروی کنش و واکنش را بیان می‌کند که دو نیروی برابر بوده و در خلاف جهت هم هستند که دو جسم بر هم اثر می‌کند که از نوع نیروی داخلی می باشند و کاری را روی جسم صورت نمی‌دهند، در بیانی دیگر این نیروی داخلی تحت عنوان نیروی عمل و عکس العمل نیز بین اجسام مطرح است.
نیرو از طریق قضیه اندازه حرکت خطی به تغییرات اندازه حرکت خطی مربوط می‌شود به عبارتی دیگر نیرو یعنی آهنگ تغییر اندازه حرکت خطی:
F = dp/dt
عکس پیدا نشد
نحوه اندازه گیری نیرو
ترازو وسیله‌ای برای اندازه گیری نیروی وزن است. نیروسنجهای مختلفی برای اندازه گیری نیرو ساخته شده‌اند که یک نوع آن نیروسنج وزنی است. کشش وارد بر قلاب آن بر حسب یکی نیرو در دستگاه SI ، یعنی نیوتن اندازه گیری می‌شود.
نیوتن واحد اندازه گیری نیرو در دستگاه SI است که با علامت اختصاری N نشان داده می‌شود و یک نیوتن برابر نیرویی است که بر وزنه یک کیلوگرمی که تحت شتاب یک متر بر مجذور ثانیه (1m/s2) وارد می‌شود.
انواع نیرو
نیروی الکتریکی
نیروی الکتریکی یک نیروی بنیادی است و از بار الکتریکی مایه می‌گیرد. این نیرو ممکن است جاذبه (وقتی‌که دو بار الکتریکی غیر همنوع هستند) یا دافعه (وقتی ه دو بار الکتریکی همنوع هستند) باشد و مقدار آن با حاصل ضرب دو بار الکتریکی نسبت مستقیم و با مجذور فاصله دو بار الکتریکی نسبت معکوس دارد و رابطه آن در دستگاه SI بصورت F=q1q2/4пε0r2 نوشته می شود. هنگامیکه اجسام بادار ساکن باشند، در اینصورت نیروی الکتریکی را که بر یکدیگر وارد می‌کنند، نیروی جاذبه یا دافعه الکترواستاتیک است.
نیروی گرانشی
بر اساس قانون جهانی گرانش ، نیرویی که دو ذره به جرمهای m1,m2 و به فاصله r از هم به یکدیگر وارد می کنند ، نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می کند. این نیرو با حاصلضرب جرم دو ذره نسبت مستقیم و با مربع فاصله بین دو ذره نسبت معکوس دارد. نیروی گرانشی برخلاف نیروی الکتریکی که آن نیز نیروی عکس مجذوری است، فقط یک نیروی جاذبه است. در این رابطه G ثابت جهانی گرانش بوده و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. نیروهای گرانشی به طور نسبی خیلی ضعیف هستند. نیروی جاذبه موجود بین اجسام یک نیروی بنیادی است. این نیرو را به اختصار نیروی گرانشی نیز می‌گویند.
نیروی اصطکاک
اگر جسمی بجرم m را در روی یک میز افقی دراز ، حرکت دهیم، سرانجام متوقف می‌شود. این گفته به این معنی است که جسم هنگام حرکت تحت اثر شتاب میانگین a که جهتش در خلاف جهت حرکت است قرار می‌گیرد. هرگاه جسم در یک چارچوب لخت شتاب بگیرد همواره نیرویی مطابق قانون دوم نیوتن به حرکت آن وابسته می‌کنیم، نیرویی که در اینجا شتاب a را در خلاف جهت حرکت جسم ایجاد کرده و موجب توقف جسم می‌گردد، نیروی اصطکاک گویند.
نیروی جانب مرکز
اگر حرکت دایروی یک ذره را از دید ناظری که در روی زمین ثابت است، بررسی کنیم در اینصورت این ناظر مشاهده می‌کند که ذره تحت تاثیر یک نیرویی که در امتداد شعاع حرکت دایروی و بطرف داخل بر آن وارد می‌شود، قرار دارد. این نیرو را نیروی جانب مرکز گویند که با جرم ذره و مجذور سرعت آن نسبت مستقیم و با شعاع مسیر حرکت دایروی نسبت عکس دارد و از رابطه F=mu2/R محاسبه می‌گردد.

نیروی لخت
معمولا در حرکت اجسام ، چارچوبهای مرجع که برای بررسی این حرکتها در نظر می‌گیریم، لخت هستند. اگر چنانچه بجای چارچوب لخت از یک چارچوب نالخت استفاده کنیم، در اینصورت باید از نیروهای غیر نیونی یا نیروهای لختی استفاده کنیم. بر خلاف نیروهای نیوتنی ، این نیروها را نمی‌توان به یک جسم مشخص در محیط ذره مورد نظر وابسته دانست. همچنین اگر ذره را از یک چارچوب مرجع لخت مشاهده کنیم، نیروهای لختی ناپدید می‌شوند. پس در واقع این نیروها را نوعی نیروی مجازی می‌توان در نظر گرفت که در انتقال از یک چارچوب لخت به یک چارچوب نالخت ظاهر می‌شوند.
نیروی گریز از مرکز
از جمله نیروهای لختی می‌توان نیروی گریز از مرکز را نام برد. اگر حرکت دایروی یک ذره را از دید ناظری که روی یک صفحه چرخان در یک چارچوب مرجع نالخت که به همراه ذره می‌چرخد بررسی کنیم، در اینصورت این ناظر ذره را ساکن می‌بینید. اما اگر این ذره را اندکی در امتداد شعاع دایره به طرف مرکز دایره بکشد، احساس می‌کند که ذره دوباره به عقب بر می‌گردد. و لذا از نظر این ناظر ذره تحت تاثیر یک نیرویی که در راستای شعاع و بطرف خارج است، قرار می‌گیرد. این نیرو را نیروی گریز از مرکز گویند.
نیروی هوک یا نیروی فنری
زمانی که یک جسم جامدی (مانند یک فنر) تغییر شکل پیدا می‌کند، به شرط اینکه تغییر شکل بیش از حد زیاد نباشد، جسم با نیرویی متناسب با مقدار تغییر شکل در آن مقاومت می‌کند که این نیرو را نیروی کشسانی فنر می‌گویند.
نیروی پیش ران موشک
در دستگاههای با جرم متغییر (که در آن جرم به نوعی تغییر می کند) آهنگ انتقال تکانه به داخل (یا خارج) دستگاه ، توسط جرمی که از دستگاه خارج ( یا به آن داخل) می شود ، را بصورت نیرویی تعبیر می‌کند که جرم خارج شده از (یا وارد شده به) دستگاه روی آن اعمال می کند. در حرکت موشک ، این نیرو را نیروی پیش ران موشک می گویند و هدف طراحان موشک این است که تا حد امکان این نیرو را بزرگتر کنند.
نیروی مغناطیسی
دو بار الکتریکی را در نظر می‌گیریم. اگر این بارها متحرک باشند ، به عبارت دیگر اگر بارها به ترتیب با سرعت های در حال حرکت یکنواخت باشند ، علاوه بر نیروی الکتریکی ، نیروی دیگری نیز به یکدیگر وارد می کنند که این نیرو را نیروی مغناطیسی گویند. این نیرو نیز مانند نیروی الکتریکی یک نیروی عکس مجذور فاصله است. با این تفاوت که این نیرو با سرعت بارها نیز نسبت مستقیم دارد.
نیروهای الکترومغناطیسی
این نیروها که به نیروهای لورنتس نیز معروف هستند ، دارای قدرت متوسط می باشند. نیروی الکترومغناطیسی ترکیب دو نیروی الکتریکی و مغناطیسی است. رابطه این نیرو به صورت است که در آن q بار الکتریکی ذره ، E میدان الکتریکی ، V سرعت ذره باردار و B میدان مغناطیسی است.
نیروهای هسته‌ای
این نیروها در واپاشی بتای هسته‌ها و در برهمکنش بسیاری از ذرات بنیادی دخالت دارند. این نیرو از نیروهای حاصل از برهمکنش های الکترومغناطیسی خیلی ضعیف‌تر هستند. از این رو برهمکنش واپاشی بتایی را برهمکنش ضعیف می گویند. پیش بینی می شود که عامل این برهمکنش ، میدان نیرویی است که نه هسته ای ، نه الکترومغناطیسی و نه گرانشی است. بنابراین به عنوان یکی از نیروهای بنیادی فیزیک محسوب می شوند.
نیروهای هسته‌ای نوع دیگری از نیروها هستند که در فضای هسته وجود دارند. این نیروها دارای برد کوتاه بوده و در مقایسه با سایر نیروها بسیار قوی هستند. مفهوم کوتاه برد به این معنی است که به عنوان مثال در ساختمان اتم ، نیروهای الکتریکی بین الکترونها و هسته وجود دارد. اما اگر به هسته نزدیک شویم ، در فاصله تقریبا کمتر از یک فرمی (10-15 متر) این نیروها اعمال می‌شوند.
انرژی آنچه به اینجا پیوند دارد… آجیل چاقی استفاده صلح آمیز از انرژی هسته‌ای الکترون گیری انرژی هسته‌ای تفاوت فلسفه با علم باد حالت ماده خواص باریکه الکترونی درسهای تخصصی مهندسی برق- قدرت سازه هسته برشی سازوکار شتابش الکترومغناطیسی تولید انبوه ساختار خورشید – ستارگان سوخت هسته ای‏ سیستم های مرکب از قاب و دیوار برشی شتابدهنده های هسته ای طبقه بندی کلی فیزیک فیزیک ذرات بنیادی نیاز به آب و املاح در ورزشکاران همجوشی هسته ای واپاشی پرتو زا پتانسیل یونیزاسیون کاربردهای واکنش های هسته ای گرمای تبخیر زمین شناسی دریاپی فیزیک نوین نظریه اختلال پژواک پیش بینی رایانه‌ای زلزله کاهش سرعت نور عکسبرداری با MRI نوسانگر هماهنگ ساده ذره و ضد ذره جوش قوس الکتریکی مهندسی هوا فضا مدل اتمی بور تبخیر Chemistry برهم کنش الکترومغناطیسی عمر کائنات ساختار جهان انسان و جهان انرژی غذایی ذرات بنیادی دگرگونی اصابتی راترفوردیوم گاز ناگفته های انرژی منشا حیات در جهان پیوند سیگما انرژی فعالسازی خواص فلزات آب لامپ التهابی کنترل وزن سرعت انجام کار را افزایش دهید میکروترون ماری کوری مولد موج ایستاده صبحانه تثبیت نیتروژن پارامترهای اتمی مزون مسیر راه آهن شتر دینامیک حرکت تغذیه و سلامتی رژیم کم هیدرات کربن ماه و ذرات بنیادی لاغری مواد رادیو اکتیو اشعه گاما آدنوزین تری فسفات مرکب زدایی کاغذ باطله مغناطیس و حیات فیزیک محیط زیست ماکس پلانک انرژی حیات آب میوه دنیای غیر عادی فیزیک نوشیدنی قهوه هم ارزی جرم و انرژی ولتاژ خواص عمومی مواد اسنک اشتها انواع رژیم غذایی کاربردهای علم آتشفشان شناسی آتشفشان در ایران حفاظت در برابر مواد پرتوزا جنس پرتوی کاتدی کاهش آلودگی ماشین مکانیک آماری انرژی موج غلات خواص عمومی گازها زیست کره شتاب دهنده مبدأ آفرینش چرخه نیتروژن جهان و بحران انرژی الکترون اوژه دوربین عکاسی سرعتی بالاتر از سرعت نور چرخه کربن نیلز بوهر چرخه اکسیژن نیروگاههای تولید الکتریسیته نسبیت خاص پلیمر پلانک عوامل داخلی تغییر دهنده سطح زمین اصطلاحات آلودگی هوا توصیه های بهداشتی در ماه رمضان عوامل ایجاد کننده زمین لرزه مفهوم دما ماشین های بادی پوزیترون قدرت نفوذی تشعشعات رادیو اکتیو مدل های هسته ای پیستون فقر غذایی رشته مهندسی برق رشته مهندسی صنایع جنگل برگریز معتدل تسونامی انواع سوخت های فسیلی برق اضطراری کشفیات علم فیزیک فیزیک انرژی بالا غذا نیم رسانای مستقیم و غیر مستقیم تعاریف و اصطلاحات انرژی انفجارهای هسته‌ای ذخیره انرژی آزمایش فرانک – هرتز مواد قابل احتراق ماده مرکب آشکارسازی ذرات علم ترموشیمی سینتیک شیمیایی کانون پلاسما پلاروید خرما «داروئی» نخود «داروئی» بنزن چگونه تغییر سازمانی را رهبری و مدیریت کنیم تحولات بارز در فیزیک هسته ای تحلیل ابعادی تابش جسم سیاه برنامه فیزیک پاروکستین چرخش آزاد حول پیوند ساده کربن-کربن انرژی همبستگی اتم انرژی باد انرژی های فسیلی فلسفه علم تخمیر تصفیه آب با صافی شنی تند خود شستشو الکل طبیعت نور الکترون خواهی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه امیر کبیر واکنش گرماگیر زمین شناسی منابع انرژِی آشکارساز تناسبی ضد ماده اثر استارک خطی انواع فراورده‌های نفت خام و موارد مصرف آنها سلامتی و بیماری مادون قرمز از نجوم تا طب مواد در خدمت بشر دیاژنز دریایی در رسوبات کربناته عصر حاضر نشاسته اثرات بیولوژیکی اشعه ماورا بنفش کار انرژی مغناطیسی ژنراتور اشعه ایکس طیف اتمی محیطهای قاره‌ای بردار پوئین تینگ سی تی اسکن اصل ناوردایی انرژی جنبشی حالات ماده روانشناسی شخصیت نیروی پایستار مکانیک سنگ پروفوسور عبدالسلام پرواز مغناطیسی پدیده تولید زوج تولید نوترون ظرفیت گرمایی قانون بقای انرژی جوانه زدن خواص اشعه رادیواکتیو خواص عمومی سنگ دیود تونلی هیدراتاسیون طرح اتاق امن فیزیک خورشید فلزات قلیایی انرژی الکتریکی مصارف گاز طبیعی بهمنهای برف کوتاه و خواندنی شیمی ارزش غذایی اخبار علمی فیزیک انواع روشهای ژئوفیزیکی در اکتشافات ژئوتکنیکی اوربیتال مولکولی چپاول و غارت در کره زمین کاربرد اصول شمارش در فیزیک دنیای هوای ما دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه امیر کبیر ضرورت مطالعه انرژی نانوتکنولوژی انقلاب صنعتی آینده معنویت و بافت جهان کمیت فیزیکی ضریب اصطکاک ضربه زدن در فوتبال صنایع پتروشیمی ذن و زندگی در زمان حال مخمر نان بهداشت و زیست شناسی خازن شیمیایی آموزش ذهنی و روانی برای مسابقات کارکرد سیستم های تولید انرژی بدن در ورزش تنیس بیومکانیک تنیس تغذیه و اساس عملکرد انسان در ورزش اهمیت خواب قبل از مسابقه دوازده دلیل خوب برای دویدن آزمایش‌های مربوط به گرما انرژی مکانیکی کمیت نرده‌ای الکترولیز آب واکنش گرمازا فلایویل انرژی شبکه آرایش الکترونی عناصر نوترون هسته بازیافت زباله شهری سحری کاربردهای انرژی هسته ای سفره را بچینید واکنش تجزیه واکنش ترکیبی قانون 20/80 را در همه امور به کار بگبرید همیشه یک شاگرد باقی بمانید غذای کودک سطح انرژی هسته‌ای تعیین فراوانی عناصر قدرت های فردی خود را به حداکثر برسانید رژیم غذایی مناسب در ماه رمضان برای هر روز از قبل برنامه ریزی کنید خودتان را به فعالیت ترغیب کنید رشته الکتروتکنیک شاخه فنی و حرفه ای تولید انرژی از خورشید آلودگی هوای شهرها و سوختهای آینده نیروگاه حرارتی کاربردهای انرژی خورشیدی خواص تابش الکترومغناطیسی انرژی تاریک اسپین الکترون میزان وجود ماده تاریک کوره آفتابی منابع انرژی آینده برشکار هوا – گاز CNC رشته دانشگاهی مهندسی صنایع تعمیر کار عمومی رایانه های شخصی مونتاژ کار و ارتقاء کامپیوترهای شخصی اصول کار سیکلوترون بازتابش داخلی کلی رشته مهندسی اپتیک و لیزر رشته دانشگاهی فیزیک انواع نیروگاههای برق بهینه سازی مصرف برق در لوازم خانگی پر مصرف هیدروژن خورشیدی ، یک منبع انرژی پایدار ضرورت دستیابی به انرژی خورشیدی آلودگی هوا ، بهداشت محیط زیست و تأمین انرژی پرتگاه نهایی ، سیاهچاله انرژی زیست توده کاربرد لیزر در مصارف نظامی اوربیتال اتمی بهمن برف فیزیک پیل سوختی فلز جهانی سازی و آینده بازار نفت سونوگرافی پروتون خواهی انرژی حرارتی انرژی نوری شیمی آلی نیروی بخار استفاده مستقیم از انرژی گرمایی در منطقه سبلان انسان و آب و هوا .

مقدمه
از زمانی که انسانهای اولیه شروع به استفاده از انرژی کرده‌اند تا حال ، انرژی به انرژیهای قدیمی و انرژیهای نو تقسیم بندی می‌شود.
انرژیهای قدیمی شامل: چوب ، زغال سنگ ، انرژی باد (برای کشتیهای بادی) ، نفت و … می‌باشند.
انرژیهای نو شامل: انرژی خورشید ، باد (برای ماشینهای بادی امروزی) ، هیدروژن ، اتم ، انرژی هسته‌ای و … هستند.
این روزها همه صحبت از صرفه جویی در مصرف انرژی است و دانشمندان بیشترین تلاش خود را صرف پیدا کردن راههایی برای بدست آوردن انرژی بیشتر و ارزانتر می‌کنند و از باد ، خورشید ، جزر و مد دریاها و انرژی موجود در اتمها نیز مدد می‌جویند. اما جالب است بدانید که همین دانشمندان هم به سختی می‌توانند، تعریف دقیقی از انرژی ارائه کنند.
در حقیقت اگر انرژی را به صورت “کار ذخیره شده” یا “توانایی انجام کار” تعریف کنیم، توانسته‌ایم تا حدود زیادی تعریفی از انرژی ارائه نمائیم. هر چند که این تعریف چندان جامع و کامل نیست. در حقیقت وجود ما و دنیای اطراف ما بدون وجود انرژی و حتی تبدیل آن به صورتهای گوناگون امری محال است. لذا انرژی نه از بین می‌رود ونه به وجود می‌آید!
در تعریف انرژی می‌توانیم بگوییم که: انرژی توانایی انجام کار است. یعنی تمامی موجودات برای انجام کار باید غذا مصرف کنند تا این غذا بصورت انرژی در ماهیچه‌های آنها ذخیره شود که در موقع لازم بتوانند از آن استفاده کنند. با پیشرفت و انقلاب تکنولوژیک تمامی دستگاهها و ماشینها به نوعی از انرژیهای مختلف استفاده می‌کنند. مثلا ماشین بنزین مصرف نکند برای ما نمی‌تواند کار انجام دهد یا یخچال انرژی الکتریکی مصرف نکند، نمی‌تواند عمل سرمایشی انجام دهد.
در حقیقت انرژی همواره از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود و همین امر کارها را به سرانجام می‌رساند. برای نمونه انرژی موجود در دریاچه‌های پشت سدها ، انرژی ارتفاعی است. خودورهای در حال حرکت ، مثل بسیاری از اشیا متحرک دیگر ، دارای انرژی حرکتی هستند. در کمان تیراندازی انرژی کششی نهفته است و در ابرهای باران زا نیز می‌توانیم انرژی الکتریکی را بیابیم. اما این انرژی کار آمد و مهم را چگونه اندازه گیری می‌کنند!؟
موقعیت جهانی انرژی
سرنوشت انسانها بر این روال است که در مقابل خطر متحد می‌شوند. ولی بر عکس در مورد مراکز هسته‌ای عقاید بسیار متفاوت است. زیرا بعضی از ملتها از دیگری می‌ترسند. در چنین شرایطی ، قانون طبیعی اتحاد به علت استفاده نادرست توسط قانون دیگر طبیعت به نام عدم اعتماد جایگزین می‌شود.
بخشی از مردم به انرژی توجه بیشتری دارند و تنها راه حل را در افزایش مصرف انرژی الکتریکی که از انرژی اتمی تولید می‌شود، می‌دانند و تصور می‌کنند که افزایش تکنیک ، سبب کاهش خطر به میزان قابل توجه برای همه خواهد بود. آنان در اتم ، در ادامه آنچه که در شیمی ، در هواپیمایی ، در پزشکی و در تحقیقات فضایی انجام یافته ، پیشرفت حتمی را می‌بینند.
بعضی دیگر از انرژی اتمی بیمناک هستند آنها بمب اتمی را بخاطر می‌آورند که به توسط مواد رادیواکتیو تشعشعات هسته‌ای نامرئی را بوجود می‌آورند، که برای محیط زیست بسیار زیان بار است.
طرفداران استفاده از انرژیهای غیر هسته‌ای ، اجتماع طبیعت و علم را جویا هستند تا روشهای دیگری را برای تولید انرژی و برای انرژی گیری بوجود می‌آورند.
اندازه گیری انرژی
بدون تردید اندازه گیری انرژی با توجه به اهمیت زیاد آن ، باید بسیار دقیق باشد، آن هم با ارزش روز افزون انرژی ، که دنیا را دگرگون ساخته است. برای اندازه گیری انرژی واحدهایی وجود دارند که معروفترین آنها “کیلو وات – ساعت” (KWh) است. میزان مصرف برق هر وسیله برقی خانگی را با همین واحد اندازه گیری می‌کنند.
منابع انرژی
ما برای تأمین انرژی مورد نیاز خود سه گروه انرژی را در اختیار داریم. گروه اول مواد سوختی سنگواره‌ای ، از قبیل زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی هستند که بازمانده گیاهان وجانورانی می‌باشند که میلیونها سال قبل می‌زیسته‌اند. جالب اینکه ، این منابع بسیار مهم انرژی ، که می‌توان از آنها دارو و بسیاری از مواد مصنوعی ارزشمند دیگر را تهیه کرد، در حجم وسیعی سوزانده می‌شوند.
گروه دوم منابع انرژی تجدید شدنی است. مانند خورشید ، باد ، جزر و مد ، نیروی آب و گرمای محیط ، که بدون دخالت انسان خود به خود تجدید می‌شوند و به محیط زیست نیز صدمه نمی‌زنند. متأسفانه استفاده چندانی از اینگونه انرژیها به عمل نمی‌آید. گروه سوم نیز “مواد سوختنی هسته‌ای” مانند “اورانیوم” و “پلوتونیوم” هستند که انرژی عظیم و شگفت آوری را برای ما به ارمغان می‌آورند و این انرژی از هسته اتم به عمل می‌آید. جالب است بدانید که از سوختن یک کیلوگرم زغال سنگ تقریبا هشت کیلو وات ساعت حرارت بدست می‌آید، در صورتی که از یک کیلوگرم اورانیم 23000000 کیلو وات ساعت حرارت حاصل می‌شود. البته این انرژی در صورت استفاده نادرست خطرات غیر قابل باوری را به همراه می‌آورد.
انرژی را به صورت دیگر نیز دسته بندی می‌کنند. برای نمونه آن را به دو دسته انرژی اولیه و ثانویه تقسیم بندی می‌کنند. “انرژی اولیه” انرژی بدست آمده از موادی است که بطور طبیعی وجود دارند، که از جمله می‌توان از نفت خام ، گاز و زغال سنگ نام برد. در حالی که “انرژی ثانویه” آن دسته از انرژیهایی هستند که از ناقلان انرژی اولیه بدست می‌آیند. مانند جریان الکتریکی ، بنزین و مواد سوختنی گرمازا. متأسفانه ، هنوز علم انسان آنقدر پیشرفت نکرده است که از قسمت اعظم انرژی استفاده کند، زیرا تنها قسمت بسیار کوچکی از آن بصورت مفید به مصرف می‌رسد که از این مقدار کم ، بیشترین سهم به مصرف در لوازم خانگی اختصاص دارد و صنایع در ردیف دوم قرار دارند و وسایل نقلیه عمومی در ردیف کم مصرف‌ترین وسایل قرار دارند.
چشم انداز
نیاز جهانی به انرژی اولیه در حال حاضر حدود 12 میلیارد تن SKE (واحد زغال سنگ) در سال است و مسلما این مقدار انرژی مورد نیاز ، پیوسته بیشتر و بیشتر هم خواهد شد و این در حالی است که اگر انسانها با صرفه جویی زیاد هم انرژی را مصرف کنند، تا یکصد سال دیگر موادی مثل نفت خام و گاز پایان می‌رسند و زغال سنگ نیز حداکثر تا دو قرن دیگر پاسخگوی بخشی از نیاز شدید انسان به انرژی خواهد بود. ذخایر اورانیوم قابل استخراج زمین نیز توانایی تولید 153 میلیارد تن SKE انرژی را دارند.
این مقدار در نگاه نخست ناچیز به نظر می‌رسد، ولی با توجه به دستیابی انسان به فن‌آوریهای جدید می‌تواند چندین قرن مسأله انرژی را حل کند، اما برای آینده دور ناچیز است! به هر حال احتمال یافتن انرژیهای نو در قرنهای آینده هم غیر ممکن نیست و می‌توان آن را بدست آورد، مشروط بر اینکه آلودگی ناشی از مصرف انرژی طبق روند کنونی پیش نرود و محیط زیست انسان و سایر جانداران را به مخاطره نیندازد.
در حقیقت ما به اندازه مواد موجود انرژی داریم. سنگ ، ساعت و انسان همه یک وجه اشتراک دارند که همان جرم آنهاست که وزن مخصوص است. هر چیزی که جرم دارد ماده است. البته ناقلان انرژی بدون جرم نیز وجود دارند. برای نمونه امواج نوری جزو این دسته هستند. تا آغاز قرن کنونی چنین فرض می‌شد که جرم و انرژی دو چیز متفاوت هستند و هرگز به یکدیگر تبدیل نمی‌شوند. اما در اوایل قرن حاضر “آلبرت انیشتین” ثابت کرد که ماده فقط یکی از شکلهای متعدد قابل تصور انرژی است. او با فرمول معروف خود E = mc2 که رابطه بین سرعت ، جرم و انرژی را بیان می‌کند، سخن از تبدیل ماده به انرژی را به میان آورد و دنیای علم را دگرگون ساخت و واکنشگرهای (رآکتورها) اتمی را برای بشر به ارمغان آورد.
هر چند که همچون همیشه ، بمبهای اتمی و در پی آنها بمبهای هیدروژنی نیز روانه بازار پر رونق سلاحهای جنگی مخوف شدند و در اولین قدم شهر هیروشیمای ژاپن را به تلی از خاک بدل کردند. به هر حال مطالعات و تحقیقات دانشمندان در مورد دستیابی به انواع ساده‌تر و ارزانتر انرژی در هر دو جهت مثبت و منفی کاربردهای فراوانی داشته است و در این میان شاید سهم ما بیشتر از هر چیزی درک آن حقیقت مهم و اساسی باشد که مصرف انرژی توسط فرد فرد ما می‌تواند مشخص کننده (کاهش یا افزایش) سرعت حرکت کشور در مسیر توسعه باشد.