دانستنی های فیزیک

فنر اسلینکی

فنر اسلینکی (Slinky) نام یک اسباب‌بازی است که نخستین بار در سال ۱۹۴۵ میلادی توسط ریچارد جیمز (۱۹۱۸ -۱۹۴۷) معرفی شد. از کارهای جالب این اسباب‌بازی این است که می‌تواند به کمک جاذبه و تکانه‌اش از پله‌ها پایین برود. ویژگی‌های جالب این شیء باعث موفقیت آن به عنوان یک اسباب‌بازی و به‌کارگیری‌اش در اسباب‌بازی‌های مختلف دیگر شده است.

slinky physicfa 00 فنر اسلینکی

جیمز ایده این اسباب‌بازی را در زمانی که در یک کشتی به عنوان مهندس مکانیک مشغول به کار بود با مشاهده یک پیچه فلزی که حرکات جالبی داشت به دست آورد. او که به تصادفی‌نبودن این حرکت پی برده بود فنر را برای نمایش به همسرش ( بتی ) به خانه برد و خیلی زود این ایده در ذهن او شکل گرفت که با ترکیب مناسبی از فولاد می‌تواند باعث شود فنر «راه برود» و سرانجام پس از یک سال موفق شد این ایده را پیاده‌سازی کند.

نام اسلینکی را بتی با جست‌وجو در واژه‌نامه برای این اسباب‌بازی برگزید که در انگلیسی به معنای «حرکت دزدکی» است. آن‌ها با سرمایه قرضی ۵۰۰ دلاری، شرکتی (صنایع جیمز) برای تولید این اسباب‌بازی تأسیس و ۴۰۰ نمونه از آن را تولید کردند و با قیمت ۱ دلار به فروش رساندند که با استقبال بسیار خوبی مواجه شد و به سرعت آن را گسترش دادند.ریچارد در سن ۴۲ سالگی همسرش و کارخانه را ترک کرد و بتی مسئولیت این کارخانه را به تنهایی بر عهده گرفت .

این شرکت بعدها نمونه‌های مختلفی از اسلینکی تولید کرد که از جمله آن‌ها می‌توان به عینک اسلینکی و سگ اسلینکی اشاره کرد. سگ اسلینکی در سال ۱۹۵۲ معرفی شد و یکی از شخصیت‌های پویانمایی داستان اسباب‌بازی نیز یک سگ اسلینکی است؛ ولی همچنان اسلینکی ساده که جز از نظر جنس و میزان تیزبودن لبه‌هایش (برای رعایت استانداردهای نوین ایمنی کودکان) تغییر چندانی نکرده است، پرفروش‌ترین محصول این شرکت بوده است. این اسباب‌بازی در سال ۲۰۰۰ میلادی در تالار مشاهیر ملی اسباب‌بازی معرفی شد .

زمانی که فنر اسلینکی را آویزان کرده و رها می کنیم ، بدون اینکه پایین اسلینکی سقوط کند ، اجزای بالای آن ابتدا جمع شده و وقتی به پایین ترین جز می رسد ، سقوط می کند و به زمین می افتد . که این عمل را می توان براحتی انجام داد و با تهیه فیلم از آن و کاهش سرعت پخش فیلم ، به صورت واضح آن را مشاهده کرد . فیلم زیر را مشاهده کنید :

فیزیک نهفته در پشت فنر اسلینکی :

در یک اسلینکی در حال سقوط ، تا زمان رسیدن حلقه ها به ته اسلینکی ، به هر جز آن دو نیروی گرانش زمین و نیروی کشش فنر وارد می شود که با یکدیگر برابرند . و زمانی که اسلینکی به طور کامل جمع شد ، نیروی کشش فنر از بین رفته و جسم سقوط می کند .

در اسلینکی در حال سقوط ، همواره مرکز جرم اسلینکی در حال سقوط است . مرکز جرم همواره بین بالاترین و پایین ترین نقطه اسلینکی در لحظات مختلف می باشد .یعنی اگر اسلینکی را به صورت یک جسم نقطه ای ( همان مرکز جرم) در نظر بگیریم ، همواره در حال سقوط است .

در فنر اسلینکی در حال سقوط ، انرژی های پتانسیل کشسانی فنر و پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی تبدیل می شود .

وقتی اسلینکی را به یکباره رها می کنیم ، یک موج شوک (shock wave) در اسلینکی ایجاد می شود که سرعت این موج شوک از سرعت موج معمولی در اسلینکی بیشتر است و حالتی شبیه به شکستن دیوار صوتی را ایجاد می کند .

 

slinky physicfa 01 فنر اسلینکی

یکی دیگر از بازی هایی که میتوان با اسلینکی انجام داد ، پایین رفتن از پله هاست . اگر یک اسلینکی را بین دو پله قرار داده و یک سر آن را روی یک پله و سر دیگر آن را با ایجاد زاویه ای در وسط آن ، به پله پایین تر متصل کنیم و سپس آن را رها کنیم ، مشاهده می کنیم که اسلینکی با یک حرکت فوق العاده جالب به سمت پایین پله ها حرکت می کند ، گویی که دارد روی پله ها راه می رود . فیلم زیر را را مشاهده کنید :

عوامل موثر در این حرکت ، اینرسی ، گرانش ، انرژی پتانسیل ، انرژی جنبشی و امواج طولی و عرضی ایجاد شده در اسلینکی می باشند . با زاویه ای که در فنر ایجاد شده ، علاوه بر موج طولی ، یک موج عرضی نیز در آن ایجاد می شود که باعث چنین حرکتی می شود .

موج طولی : موجی که در آن راستای نوسان و راستای انتشار موازی اند .

موج عرضی : موجی که در آن راستای نوسان بر راستای انتشار عمود است .

این مقاله توسط فیزیکفا (مصطفی کبیری) تهیه شده است .

برچسب ها

کبیری

مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

مطالب مشابه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن