نمی دانم چند سال دیگر، اما فرض کنید... شاید هم فرضی محال باشد. یک روز را در فضا تصور کنید! در فضایی بسیار دور از دیگر اجرام آسمانی، فضایی بدون جو و دور از گرانش ستاره ها و سیارات. حالا فرض کنید که به عنوان یک محقق که به آن نقطه از فضا سفر کرده اید قصد دارید یک آزمایش خیلی پیش پا افتاده را انجام دهید. یعنی جرم یک جسم را اندازه بگیرید. هیچ تجهیزات مدرن و پیشرفته ای هم به همراه ندارید و تنها می توانید از ابزارهای ساده مثل خط کش، زمانسنج، نیرو سنج، نخ، کش یا فنر و... استفاده کنید. اما چرا از یک ترازو نام نمی برم؟ جواب روشن است، هیچ ترازویی در فضا کار نمی کند.

تمام ترازوهایی که ما به طور روزمره استفاده می کنیم، چه دو کفه ای باشد و چه یک کفه ای و دیجیتالی بر اساس محاسبه ی وزن و نه محاسبه ی جرم، کار می کنند. یعنی اگر جاذبه ی زمین یا به طور کلی جاذبه وجود نداشته باشد، این ترازو ها از کار می افتند. مثلا یک ترازوی دو کفه ای را در نظر بگیرید و روی یک کفه ی آن وزنه ای یک کیلویی و روی کفه ی دیگر وزنه ای 10 کیلویی قرار دهید. وقتی نیرویی وجود نداشته باشد که یکی را 10 برابر دیگری به پایین بکشد، دو کفه در یک سطح و مقابل هم قرار می گیرند و ترازو هر دو وزنه را معادل نشان می دهد. ترازوهای دیگر هم، چنین اند.

اما بیایید ببینیم با تجهیزات خودمان چه کار می توانیم بکینم. شاید اولین ایده ی ما استفاده از قوانین نیوتن باشد. می دانیم که نیرو برابر است با جرم ضربدر شتاب. پس می توانیم به جسم نیرو وارد کنیم و شتاب حاصل شده را با استفاده از خط کش و زمانسنج و دیگر لوازم اندازه گیری کنیم. با داشتن نیرو و شتاب، مجهول ما که جرم است به دست می آید. مثلا می توانیم جسم را هل دهیم اما می دانید که اگر در فضای آزاد جسمی را پرتاب کردید دیگر هیچ وقت آن را به چشم نخواهید دید چرا که طبق همان قوانین نیوتن جسم تا جایی که نیرویی دیگر آن را منحرف نکند یا متوقف نسازد، به مسیر خودش ادامه خواهد داد. غیر از اگر جرم جسم نسبت به جرم شما قابل مقایسه باشد، هنگام پرتاب کردن جسم، خود شما به عقب پرتاب خواهید شد. پس به نظر نمی رسد، این روش مناسب باشد.

ایده ی بعدی این است که جسم را با نخی ببندیم طوری که نتواند بیش از اندازه ای خاص از ما دور شود. اما موضوع بعدی این است که چطور به آن نیرو وارد کنیم و... .

به نظر می رسد بهترین راه این است که جسم را به یک سر نیروسنج ببندیم و سر دیگر آن را در دست بگیریم و شروع به چرخاندن کنیم. به این ترتیب نیروی جانب مرکز (گریز از مرکز) به جسم وارد می شود که مقدار آن با جرم جسم متناسب است. این نیرو با کشیده شدن فنر نیروسنج اندازه گیری می شود. از طرفی مقدار کشش فنر هم معلوم است یعنی فاصله ی جسم از مرکز دوران مشخص است. با داشتن این اطلاعات می توانیم جرم جسم را بدون از دست دادن آن حساب کنیم.

از چنین ایده ای (دوران) در فضاپیماها برای ایجاد جاذبه ی مصنوعی استفاده می شود.

آیا شما برای ساخت یک ترازوی فضایی راه های دیگری سراغ دارید؟

نوشته شده در پنج شنبه 13 بهمن 1390برچسب:,ساعت توسط احسان|