تبلیغات
۞ بر و بچه های مکانیک83 ۞ - زمینه پیدایش فیزیك كلاسیك (پایان)
 

به وبلاگ   مکانیک 83   خوش اومدین .          مارو از نظراتتون بی بهره نذارین.           بازم به ما سر بزنین .          با تشکر                           مجید یعقوبی                 مجید کلاهچیان                   حمید چاوشان                    مهرداد برازنده                  علی معاون                 افشین هوشیار


۞ بر و بچه های مکانیک83 ۞


زمینه پیدایش فیزیك كلاسیك (پایان)
جمعه 10 تیر 1384

 

قوانین كپلر

كوپرنیك با قرار دادن خورشید در مركز منظومه شمسی توصیف بسیار ساده تر و توضیح طبیعی تری در باره برخی از خصوصیات حركت سیاره ای به دست داد. هرچند طرح كوپرنیك بسیار ساده تر از طرح بطلمیوس بود، اما چون كوپرنیك نیز به تقدس دایره ها اعتقاد داشت، به همان اندازه بطلمیوس از مدارهای تدویر و نظایر آن استفاده كرد. تنها تفاوت دو دستگاه این بود كه یكی زمین را مركز حركت سیارات می دانست و دیگری خورشید را. با آنكه ستاره شناسان از پذیرش دستگاه خورشید مركزی بطلمیوس اجتناب می كردند، اما این دستگاه تاثیر خود را بر اندیشه آنان گذاشته بود و بحث و جدل در مورد آن روز به روز بیشتر می شد.

این مجادلات باعث شد كه منجمین اطلاعات رصدی بیشتری و دقیق تری به دست آورند. تیكو براهه این اطلاعات را جمع آوری كرد و اعتقاد داشت كه همه ی سیارات بجز زمین به دور خورشید می گردند و خورشید همراه سیارات به دور زمین می چرخد. در این دوران یوهان كپلر (1571-1630) به عنوان دستیار نزد تیكو براهه در رصد خانه ی پراگ مشغول كار شد.

پس از كوپرنیك ، كپلر نخستین منجم نامداری بود كه نظریه مركزیت خورشید را اتخاذ كرد ، اما معلوماتی كه تیكو براهه ثبت كرده بود نشان داد كه این نظریه به صورتی كه كوپرنیك بدان بخشیده بود ، نمی تواند كاملا صحیح باشد. با این وجود ظرفداری كپلر از دستگاه خورشید مركزی كوپرنیك مورد پسند تیكو برهه نبود. هنوز یكسال از همكاری این دو نگذشته بود كه تیكو براهه فوت كرد و تمام رصدهایی را كه جمع آوری كرده بود به عنوان ارثیه ای ارزشمند برای كپلر باقی گذارد.

پس از مرگ تیكو براهه، كپلر به توده ی عظیمی از رصدهای بسیار دقیق در حركت سیارات دست یافت. بعداً مسئله به این صورت در آمد كه الگویی برای حركت سیارات ارائه دهد كه دقیقاً با مجموعه رصدهای انجام شده مطابقت كند.

بدین ترتیب كپلر نیاز داشت كه ابتدا به كمك تخیل جواب موجهی را حدس بزند و سپس با پشتكار، كوهی از محاسبات كسل كننده را انجام دهد تا حدس خود را تایید یا رد كند.

توفیق بزرگ كپلر همانا كشف سه قانون حركت سیارات است دو تا از این قوانین را وی در 1609 و سومی را در 1619 انتشار داد .

قانون اول كپلر یا قانون بیضوی ها

مدار هر سیاره به شكل یك بیضی است كه خورشید در یكی از كانونهای آن قرار دارد .

كه میتوان از این مطلب این را نتیجه گرفت كه فاصله سیاره تا خورشید به لحاظ واقع بودن بر مدار بیضی دارای حداقل و حداكثر است. كپلر بیش از 20 سال برای درك چگونگی مدارات سیارات زحمت كشید او مدلهای مختلفی را امتحان نمود ولی سرانجام نشان داد كه صفحه مداری سیاره ها از خورشید می گذرد و كشف كرد كه شكل مداری سیارات به صورت بیضی است .این قانون در سال 1609 میلادی انتشار یافت.

قانون دوم كپلر یاقانون سطح معادل

خط مستقیم واصل سیاره و خورشید (شعاع حامل یك سیاره)، در فواصل زمانی مساوی مساحتهای مساوی را در فضا جاروب می كند.

یعنی برای مثال در شكل سیاره ای در مدت 1 ماه از Aبه B می رود . مدت زمانی كه از Cبه D می رود نیز یك ماه است اما اكنون از خورشید دورتر است بنابراین فاصله A تا B باید بیشتر باشد تا سیاره در همان مدت یك ماه مساحتی برابر با مساحت اول را جاروب كند . به همین دلیل سیاره هنگامی كه به خورشید نزدیكتر است با سرعت بیشتری حركت می كند. برای فهم بهتر اینجا را كلیك كنید .

قانون سوم كپلریا قانون هارمونیك

نسبت مجذور زمان تناوب گردش دو سیاره برابر است با نسبت مكعب نیم قطر اطول آنها كپلر برای بدست آوردن این فرمول 7 سال تلاش كرد . در آن زمان فاصله واقعی میان خورشید و سیارات معلوم نبود اما محاسبه نسبت فاصله یك سیاره تا خورشید به فاصله زمین تا خورشید میسر بود . مثلا كپلر می دانست كه نیم قطر اطول مدار مریخ تقریبا 1.5 برابر نیم قطر اطول مدار زمین است . حال او متوجه شد اگر در هر سیاره نیم قطر اطول را به توان 3 و دوره گردش را به توان 2 برسانیم . دو رقم بدست آمده باهم برابر می شوند و فقط اختلافهای اندكی برای برجیس (مشتری) و كیوان (زحل) دیده می شود.

در زمان كپلر دو قانون اول فقط در مورد مریخ قابل اثبات بود . در مورد سایر سیارات رصد ها با آن قوانین سازش داشت ، منتهی چنان نبود كه آنها را قطعا محقق سازد و مدتها گذشت تا دلایل قطعی در تایید آنها بدست آمد .

كشف قانون اول ، یعنی اینكه سیارات روی مدارات بیضوی حركت می كنند ، بیش از آنكه برای مردم امروز به آسانی قابل تصور باشد مستلزم كوشش در رها ساختن گریبان خود از چنگ سنتها بود . تنها نكته ای كه همه ی ستاره شناسان در آن خصوص با هم توافق داشتند این بود كه همه ی حركات سماوی ، دورانی است یا از حركات دورانی تركیب شده است .

قرار دادن بیضی به جای دایره ، مستلزم رها كردن آن تمایل زیباشناختی بود كه از زمان فیثاغورث به بعد بر نجوم حكومت كرده بود . دایره شكل كامل و افلاك سماوی اجسام كامل شناخته می شدند _ كه در اصل مقام خدایی داشتند و حتی در آثار افلاطون و ارسطو نیز رابطه ی نزدیكی با خدایان دارند . واضح به نظر می رسید كه یك جسم كامل باید بر یك مدار كامل حركت كند . به علاوه چون اجسام آسمانی آزادند ، یعنی بی اینكه كشیده یا رانده شوند حركت می كنند ، پس حركت آنها باید طبیعی باشد و تصور اینكه دایره طبیعی است و بیضی چنین نیست امر آسانی بود . بدین ترتیب بسیاری از باورهای ذهنی عمیق می بایست منسوخ و مطرود گردد تا قانون اول كپلر بتواند مورد قبول واقع شود .

قانون دوم مربوط به سرعت متغیر سیاره در نقاط مختلف مدار خویش است. بنابراین سیاره در نزدیك ترین فاصله ی خود به خورشید ، بیشترین سرعت را دارد و در دورترین فاصله ی خود از خورشید ، كمترین سرعت را .

این نكته هم باز سبب حیرت می شد زیرا كه وقار و متانت سیاره مغایر این بود كه گاهی شتابان و گاهی خرامان راه برود !

قانون سوم از این لحاظ مهم بود كه حركت سیارات مختلف را نسبت به هم می سنجید . قانون سوم می گوید كه اگر r فاصله ی متوسط یك سیاره نسبت به خورشید و Tطول سال آن باشد . پس r^3/T^2 در مورد همه ی سیارات یك اندازه است . این قانون ( تا آنجا كه به منظومه ی شمسی مربوط می شود ) دلیل قانون جادبه ی نیوتن قرار گرفت

نتیجه: آنچه كه كپلر انجام داد، از جزئیات یعنی رصدهای موضعی، به كلیات یعنی مسیر حركت سیارات دست یافت. سه قانون كپلر از رویدادهای بسیار مهم علم است كه بطور كامل تقدس دایره ها را در هم شكست و نظریه كپرنیك را از حمایت موثری برخوردار كرد. این قوانین نشان داد كه اگر خورشید به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، حركت سیارات را می توان به آسانی توصیف كرد. اما اشكال این قوانین آن بود كه صرفاً تجربی بود، یعنی فقط مسیر حركت مشاهده شده را بیان می كردند، بی آنكه هیچگونه تعبیر نظری در باره ی آنها به دست بدهند. یا در مورد منشاء این قواعد توضیح نمی داد.

همزمان ارائه این قوانین توسط كپلر، واقعه ی بزرگی در شرف تكوین بود. گالیله در زمان ارائه این قوانین به حركت اجسام، آونگ، نور ... می اندیشید و دست به آزمایشهای سرنوشت سازی می زد. بطور قطع این دو نفر در شكل گیری اندیشه های نیوتن نقش برجسته ای داشتند.

منبع :www.cph-theory.persiangig.com




نوشته شده توسط مجید در جمعه 10 تیر 1384 و ساعت 06:07 ق.ظ
Desined By Mohamad + Alireza