بوابة مدرسة طوخ دلكة الثانوية

مدرسة طوخ دلكه الثانوية - إدارة تلا التعليمية - محافظة المنوفية
 
الرئيسيةالبوابةاليوميةس .و .جالأعضاءالمجموعاتالتسجيلدخول

شاطر | 
 

 ارتياد الفضاء2لكن هام جداً

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
احمد سمير عودة

avatar

عدد الرسائل : 3
العمر : 22
من مواضيعي :
Write Your Topic Here
Write Your Topic Here
Write Your Topic Here
Write Your Topic Here
Write Your Topic Here

تاريخ التسجيل : 21/10/2010

مُساهمةموضوع: ارتياد الفضاء2لكن هام جداً   الأحد نوفمبر 14, 2010 6:51 pm

farao ارتياد الفضاء farao


ظل أرتياد الفضاء فكرة تداعب عقول البشر وحلماً يراودهم لعدة قرون . صحيح ان الإنسان جال فى الفضاء بنظره وحدق فى نجوم السماء . ووجه منظاره ( التلسكوب ) نحو القمر فأكتشف فيه جبالاً وسهولاً كما وجهه نحو " المشترى" ليكتشف أقماره وتوابعه وإلى " زحل ط ليرى حلقاته التى تجعل هذا الكوكب بها أكثر الكواكب بهاء . ومع إزدياد معرفة الإنسان بالكون نما خياله لتظهر مؤلفات كثيرة عن رحلات الفضاء يمتزج فيها الخيال بالمعارف الفلكية الحديثة .
وجاء يوم 4 أكتوبر عام 1957 ليحدث الإتحاد السوفيتى هزة فى العالم كله حين أطلق قمره الصناعى الأول " سبوتنك " . تلقى الناس هذا النبأ فى دهشة وإنبهار وتراءت أمامهم أولى الخطوات نحو إرتياد الفضاء كتله " سبوتنك " حوالى 83.6 ك . ج على هيئة كرة قطرها 28 سم تدور حول الأرض فى مدار على هيئة قطع ناقص على أرتفاع حوالى 950 ك . ج . ويتم دورته فى 9602 دقيقة ولم يكد العالم يفيق من دهشه حتى أطلق الإتحاد السوفيتى القمر الصناعى ( Stutnik -2 ) وذلك فى 3 نوفمبر عام 1957 . حاملاً الكلبه " ليكا " لتدور حول الأرض . كما أنه مزود ببعض الأجهزة العلمية لأكتشاف الفضاء .بلغت كتلة هذا القمر أكثر قليلاً من نصف طن ، ثم أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية قمرها الصناعى الأول فى يناير 1958 " ديسكفرى " أى مكتشف . وخطا الإنسان خطوة أخرى على طريق إرتياد الفضاء حينما أصبح " نيل أرمسترونج " أول رجل تطأ قدماه القمر ( 20 أبريل 1969 ) . لقد كان هذا أحد الإنجازات الهائلة لوكالة الفضاء الأمريكية ( NASA ) أستخدمت فى هذه المرحلة مركبة فضاء " أبوللو " التى أطلقت فى مدار دائرى حول الأرض وبعد دورتين أكتسبت سرعة تكفيها للتخلص من مجال جاذبية الأرض فأتخذت طريقها لمدة أربعة أيام نحو القمر . مضت تطوف حول القمر مقتربة منه شيئاً فشيئاً مستخدمه فى ذلك صواريخها العكسية لتقلل من سرعتها . وفى اليوم الثالث عشر للدوران أنفصلت عن المركبة الأم والمعروفة بأسم " كولومبيا " المركبة القمرية النسر عن إرتفاع 15 كيلو متر من القمر ، ليخرج منها رائدا الفضاء " أرمسترونج " ثم الدرين ليمضيها على سطح القمر 21 ساعة يقلعان بعدها بمركبتهما النسر فى طريق العودة إلى المركبة " كولومبيا " الفضائية لأكتشاف المزيد . وأصبح من المتاح أن تصطحب هذه الرحلات بعض الراغبين فى ذلك مقابل مادى باهظ .
الصاروخ متعدد المراحل
يسند إلى الصاروخ مهمة وضع القمر الصناعى فى مداره حول الأرض أو تحرير مركبة فضاء من جاذبية الأرض لتقوم برحلتها فى الفضاء متخذة طريقها إلى القمر أو الزهرة أو المريخ أو حتى المشترى أو زحل . وبقدر المهمة الموكولة تزداد الحاجة إلى الصاروخ متعدد المراحل . وموضح بالشكل أحد الصواريخ العملاقة الأمريكية من طراز " ساتورن " .
ويتكون من ثلاث مراحل .
وهو الصاروخ الذى حمل أبوللو القمر طوله 110 متر وكتلته عند إطلاق أكثر من 3 × 10 6 ك . ج . تزود المرحلة الأولى من هذا الصاروخ بخمسة محركات يبلغ طول كل منها 42 متر تولد دفعاً بقوة هائلة . وتعمل هذه المرحلة لمدة دقيقتين ونصف فقط بعد إنطلاقه . ثم تنفصل بعد نفاذ وقودها عن بقية الصاروخ تبدأ المرحلة الثانية العمل بمجرد إنفصال المرحلة الأولى ، وهى بدورها مزودة بخمسة محركات تولد دفعاً يقل كثيراً عن دفع المرحلة الأولى . ولكنه كاف لزيادة سرعة الصاروخ ، وحينما يفرغ وقودها تنفصل بدورها لتبقى المرحلة الثالثة فقط بما تحمله . يبدأ وقود المرحلة الثالثة فى الإشتعال بمجرد إنفصال المرحلة الثانية ، وهذه المرحلة مزودة بمحرك واحد يدفع الصاروخ إلى السرعة اللازمة التى تسمح بوضع مركبة الفضاء أبوللو فى مدارها الصحيح .
محرك الصاروخ
لكل مرحلة محركاتها ، فللمرحلة الأولى عدد أكبر من المحركات لدفع الصاروخ خلال طبقات الهواء الأكثف والتغلب على مقاومتها الكبيرة لحركة الصاروخ . بينما يكون للمرحلة الأخيرة محرك واحد . فضلاً عن أن تصميم الصاروخ يراعى إنقاص ضغط الهواء على كل جزء من أجزائه إلى أقل ما يمكن ، ويكون شكله الخارجى مدبباً .
ويعتمد الصاروخ فى عمله على قانون حفظ كمية الحركة ، فالوقود المشتعل تندفع نواتج أحتراقه من مؤخرة الصاروخ بكمية حركة هائلة فيندفع الصاروخ فى الإتجاه المضاد بكمية حركة هائلة ممثلة .
سرعة الهروب من الجاذبية الأرضية
عندما نريد إطلاق صاروخ من سطح الأرض بحيث يتمكن هذا الصاروخ من الهروب أو الإفلات من مجال الجاذبية الأرضية لينطلق إلى الفضاء الخارجى . ينبغى أن تكون طاقة الحركة بعد إنطلاقه مساوية لطاقة الوضع له عند سطح الأرض أو تزيد أى أن :-
mv2 = mgre
حيث vese هى سرعة الهروب و re نصف قطر الأرض ، m كتلة الصاروخ ، g عجلة الجاذبية أى أن :-
vese = 2 gre
سرعة الهروب من الجاذبية الأرضية
تنقسم الأقمار الصناعية إلى نوعين رئيسين :-
النوع الأول
الأقمار الثابتة ( Geostationary ) وتكون هذه الأقمار ثابتة فى مكانها مع دوران الأرض .
النوع الثانى
هو الأقمار المتحركة ( Cpolar ) .
ومن حيث تطبيقات الأقمار الصناعية يمكن تقسيمها إلى أنواع عديدة منها :-
- ما يستخدم فى الإتصالات مثل الأقمار التى تنقل المكالمات التليفونية وإشارات المعلومات ومحطات التليفزيون .
- الأقمار التى تستخدم فى التطبيقات العسكرية .
- الأقمار التى تستخدم فى الإستشعار عن بعد ( Remotesensing ) والتى تصور سطح الأرض وترصد الثورات الطبيعية ( Earth Resources ) .
- كذلك توجد أقمار صناعية لرصد الأحوال الجوية كمحطات رصد جوى (Meteorology ) .
- كما توجد أقمار صناعية لأبحاث الفضاء وتوجد حالياً محطة مدارية لإجراء التجارب الفيزيائية (Iss ) ودراسة الظواهر المختلفة فى ظروف إنعدام الوزن والذى يتحقق عندما تتساوى عجلة الجاذبية بالعجلة المركزية . والشروط الأساسية لأستقرار القمر الصناعى الثابت فى مداره والذى يطلق عليه مدار الوقوف ( Parmngorbl ) هى :-
1- أن يكون فى مستوى خط الإستواء .
2- إتجاه الدوران يكون فى نفس إتجاه دوران الأرض .
3- لازمن الدورى وهو فى مداره يكون متساوياً تماماً مع الزمن الدورى للأرض عند دورانها حول محورها وهو 24 hr ، وبالتالى يبقى على نفس الأرتفاع من على الأرض وهى فى حالة الدوران .
4- المسافة هى 36000 k m من مستوى سطح الأرض .
حركةلأقمار الصناعية حول الأرض
توجد أمثلة عديدة للحركة الدائرية . أحد هذه الأمثلة نجده فى حركة الأقمار الصناعية حول الأرض ويمكن النظر إلى القمر الصناعى فى مداره كجسم يسقط سقوطاً حراً نحو الأرض ومع ذلك لا يقترب منها على الإطلاق . فحركته تتأثر بالجاذبية ، مثلما تتأثر حركة الأجسام الأخرى القريبة من الأرض بالجاذبية . فعند إسقاط جسم من برج ومع إهمال مقاومة الهواء سيسقط هذا الجسم سقوطاً حراً نحو الأرض . إذا قذف هذا الجسم من قمة البرج فى إتجاه أفقى فإنه لا يلبث أن يسقط سقوطاً حراً عند نقطة تقع على مسافة معينة من قاعدة البرج ومع زيادة السرعة التى قذف بها تزداد المسافة التى يقطعها قبل أن يصل إلى سطح الأرض .
ولأدراك هذه الحقيقة تأخذ فى الإعتبار أن إذا بلغت سرعة إنطلاق الجسم حداً معيناً فإنه سيسقط سقوطاً حراً على طول مسار منحنى بكيفية معينة تجعل بعده أو أرتفاعه عن سطح الأرض المنحنى ثابتاً . وهكذا يأخذ الجسم فى الدوران متخذا مساراً مثبته دائرى حول الأرض ، ونظراً لأن القمر الصناعى يتخذ حول الأرض مساراً دائرياً تقريباً فإنه يمكن إستخدام معادلات الحركة الدائرية لوصف حركته . وعندئذ يكون ( mg = m ) . حيث m كتلة القمر الصناعى ، g عجلة الجاذبية الأرضية . فإن سرعته المدارية v 0 هى :-
v = gr0 حيث r0 هى نصف قطر المدار .
الأقمار الصناعية الثابتة
تتخذ الأقمار الصناعية الثابتة مساراً دائرياً ثابتاً حول خط الأستواء وتكون ثابته فى مواقعها بالنسبة للأرض إذا كان زمن دورة القمر الصناعى مساوية لزمن دورة الأرض حول نفسها . وأول من فكر فى ذلك هو كاتب الخيال العلمى أرثر كلارك ، حيث تصور أنه بالإمكان تغطية الكرة الأرضية بثلاثة أقمار صناعية على زوايا 120 ْ بالنسبة لبعضها . وقد تحقق حلم كلارك وتستخدم هذه الأقمار حالياً فى بث البرامج التليفزيونية الفضائية ونقل المكالمات التليفونية وإتصالات الجيل الجديد من التليفونات المحمولة التى تتصل بالقمر الصناعى مباشرة لتمكنك من الإتصال بأى مكان فى العالم . وهكذا يتحول الخيال العلمى إلى حقيقة .
لذلك فعند تدريب رواد الفضاء على إنعدام الوزن فإنهم يستقلون طائرة بلا مقاعد نحلق على إرتفاع 10.5 km قم تهبط بسرعة إلى إرتفاع 7.3 km بالسقوط الحر . فيشعر الرواد بإنعدام الوزن لمدة 20 s. كما يمكن إجراء تجارب إنعدام الوزن عن طريق إستخدام أحواض ماء ، حيث تتزن قوة الطفو مع وزن الجسم فى سفينة الفضاء فإن قوة الجذب تقل بسبب بعد المسافة عن الأرض . أما فى مركبة الفضاء التى تدور حول الأرض فإن إنعدام الوزن يعود إلى دوران المركبة فى مدار دائرى ثابت حول الأرض وهو حالة من حالات السقوط الحر التى لا يصل فيها الجسم أبداً إلى الأرض بسبب المدار الدائرى . كما يمكن إجراء تجارب عملية فى سفينة الفضاء مثل الزراعة وغيرها .
ومن التجارب الطريفة القانون الثالث لنيوتن .
فإذا دفع رائد الفضاء كتله للأمام فإنه يندفع للخلف بنفس القوة 0
أما قانون نيوتن الثانى فيظهر حتماً فى لحظة الإنطلاق ولحظة الهبوط بحيث يتعرض الجسم لعجلة شديدة التأثير .
خارج سفينة الفضاء
عند الخروج من سفينة الفضاء فلابد من أرتداء بدلة الفضاء والتى تحتفظ بالأكسجين لمدة حوالى سبع ساعات .
ولكن الطريف أنك ستكون معلقاً فى السماء والأرض ، فإذا أردت التحرك بعيداً عن السفينة فلابد من إستخدام المحرك النفاث الموجود بمقعدك وذلك بتطبيق قانون نيوتن الثالث وهو نفس فكرة المحرك النفاث أو الصاروخ أصلاً ، كما يمكنك العمل خارج السفينة لن تسقط فأنت الآن قمر صناعى بذتك .

مركبات الفضاء
من أهم مركبات الفضاء المكوك الفضائى وبإمكانه القيام برحلة الفضاء والعودة إلى الأرض مع تكرار الرحلة . كما توجد مركبات فضائية على هيئة محطات أو مدن فضائية مثل ( مير mir وسيوز soyuz ) حيث يحيا فيها رواد الفضاء حياة طريفة .
وحديثاً تم إطلاق المحطة الفضائية الدولية ( ISS ) والتعاون المشترك بين الولايات المتحدة وروسيا . وبعض دول أوروبا واليابان وكندا والبرازيل . وبالإضافة إلى ذلك فإنه يتم إطلاق أقمار صناعية بصفة مستمرة فى مجال الإتصالات ويتم إطلاقها ففى مداراتها بإستخدام صواريخ مثل ( إيريان Arian ) وهذه الأقمار الصناعية يمكن أن ترصد كل ما على الأرض ولذلك تستخدم فى أعمال التجسس والإستطلاع وتوجيه الصواريخ وإكتشاف ثروات الأرض .
وتستمد هذه الأقمار طاقتها من الطاقة الشمسية بإستخدام خلايا ضوئية وبطاريات شمسية solar cells) ) .
غزو الفضاء
بدأ رصد الفضاء بالتلسكوبات وتطور التلسكوبات إلى تلسكوب فضائى أسمه (هبل Hubble)
وإتجه الإهتمام إلى إستكشاف الشمس ثم كواكب المجموعة الشمسية مثل الزهرة Venus والمريخ Mars وعطارد Mercury .
بل وأتجه البحث إلى الكواكب البعيدة مثل المشترى Jupiter وزحل Saturn ويورانوس Uranus وبلوتو Pluto ونبتون Neptune . كما ظل إرتياد ( غزو ) الفضاء حلم يراود عقول البشر لعدة قرون وقد أقتصر تحقيق هذا الحلم على مجرد النظر إلى النجوم والسماء وتوجيه التلسكوبات نحو الفضاء حتى جاء يوم 14 أكتوبر 1957 ليحدث الإتحاد السوفيتى هزة فى العالم كله ويحقق الحلم ويطلق أول قمر صناعى " سبونتك 1 " ثم القمر الصناعى " سبونتك 2 " فى 3 نوفمبر 1957 .

سبونتك 1
1- أطلق فى 4 أكتوبر عام 1957 .
2- كتلته 83.6 kg .
3- له شكل كرة قطرها 58c.m .
4- يدور حول الأرض فى مدار ( على هيئة قطع ناقص ) على إرتفاع 950 km بحيث يصنع دورة كاملة حول الأرض كل 96.2 دقيقة .
سبونتك 2:-
1- أطلق فى 3 نوفمبر 1957 .
2- كتلته أكبر قليلاً من نصف طن .
3- مزود ببعض الأجهزة العلمية لإكتشاف الفضاء .
4- كان يحمل الكلبة " لايكه " .
- دخلت الولايات المتحدة الأمريكية فى " ديسكفورى " " أى المكتشف " فى يناير 1958 .
- يعتبر " يورى جاجارين " أول رائد فضاء يرتاد الفضاء فى أبريل 1961 . ويعتبر " نيل أرمسترونج " أول رائد فضاء يضع قدمه على سطح القمر فى 20 أبريل 1969 مستخدماً سفينة الفضاء " أبوللو 11 " والتى أطلقتها وكالة الفضاء الأمريكية " NASA
رحلة سفينة الفضاء أبوللو ( 11 ) إلى القمر
1- أنطلقت سفينة الفضاء " أبوللو 11 " وأتخذت مدار دائرى حول الأرض .
2- أستغرقت دورتين كاملتين حول الأرض لتكتسب سرعة تكيفها للتخلص من مجال الجاذبية الأرضية ثم أتخذت طريقها نحو القمر خلال 4 أيام .
3- أخذت تطوف حول القمر مقتربة منه شيئاً فشيئاً مستخدمه فى ذلك صواريخها العكسية لتقلل من سرعتها .
4- وفى اليوم ( 13 ) من دورانها أنفصلت المركبة القمرية " النسر " عن المركبة الأم " كولومبيا " عن إرتفاع 15 km من القمر .
5- أطلقت المركبة " النسر " الآلات الخاصة للهبوط على سطح القمر حيث هبط رائد الفضاء " أرمسترونج " ثم " الدرين " وقد أمضيا 21 ساعة على سطح القمر ثم عادا إلى المركبة النسر فى طريق العودة إلى المركبة " كولومبيا " التى أتخذت طريقها عائدة إلى الأرض .

الصاروخ متعدد المراحل
وظيفته
- حمل مركبة الفضاء وتحريرها من جاذبية لتقوم برحلتها إلى الفضاء .
- وضع القمر الصناعى فى مداره الخاص حول الأرض .
فكرة عمله
تعتمد على قانون بقاء كمية الحركة حيث تندفع النواتج فى الغازية للصاروخ " إلى الخلف " بكمية حركة هائلة فيندفع الصاروخ فى الإتجاه المضاد " إلى الأمام " بكمية حركة هائلة مماثلة .
تركيبه
المرحلة الأولى
1- مزوده بخمسة محركات طول كل منها 42 m تولد دفعاً هائلاً .
2- تعمل هذه المرحلة لمدة دقيقتين ونصف بعد إنطلاق الصاروخ ثم تنفصل عن بقية الصاروخ بعد نفاذ وقودها .
المرحلة الثانية
1- تبدأ فى العمل بمجرد إنفصال المرحلة الأولى .
2- مزودة بخمسة محركات تولد دفعاً أقل بكثير من دفع المرحلة الأولى ولكنه يكفى لزيادة سرعة الصاروخ ثم تنفصل بعد نفاذ وقودها .
المرحلة الثالثة
1- يبدأ وقود هذه المرحلة فى الإشتعال بمجرد إنفصال المرحلة الثانية
2- مزودة بمحرك واحد يولد دفعاً كافياً حتى يصل الصاروخ للسرعة اللازمة لوضع مركبة الفضاء فى مدارها الصحيح .

ملاحظات
1- يصمم الصاروخ متعدد المراحل بشكل مدبب ( يشبه القلم الرصاص ) .
2- عدد محركات المرحلة الأولى للصاروخ أكبر من عدد محركات المرحلة الثالثة .
وذلك لدفع الصاروخ خلال طبقات الهواء الأكثر كثافة والتغلب على مقاومتها الكبيرة لحركة الصاروخ .
3- عند صناعة الصاروخ يلزم مراعاة نسبة معينة بين طول الصاروخ وقطره .
لأن توازن الصاروخ أو أستقراره فى مساره يعتمد على هذه النسبة .

حساب قوة دفع الصاروخ
- بفرض أن الشرعة اللحظية لإنطلاق الغاز من فتحة محرك الصاروخ كمية ثابته ( v ) والتغير يتم فى كتلة الغازات ( m 1 - m 2 ) = v m فى زمن قدره ( Δt ) .
إذن دفع الغازات على الصاروخ = التغير فى كمية حركة الغازات .
t Δ ( m 1 – m 2 ) v = f
Δ m v = f Δ t
F = v

سرعة الهروب من الجاذبية الأرضية :-
- طاقة الحركة بعد الإنطلاق = طاقة الوضع على سطح الأرض " أو تزيد " .
mv2 ese = mgre mv2 ese = 2 mgre


v2 ese = 2gre v ese = 2gre

أنه فى رأيى أن

1- حركة الأقمار الصناعية حول الأرض :- يمكن النظر إلى الثمر الصناعى فى مداره كجسم يسقط سقوطاً حراً نحو الأرض ، فلا تصل إليها فى مدار دائرى ثابت ومع ذلك يظل على إرتفاع ثابت من سطح الأرض .
2-تتعين سرعة القمر الصانعى المدارية من العلاقة
M = Mg حيث M القمر الصناعي g عجلة الجاذبية ألأرض عند مدار القمر الصناعي V سرعته المدارية Ro نصف قطر المدار
ومنها vo = g (ro + re)
3- نصف قطر مدار القمر الصناعي = نصف قطر الأرض + إرتفاع القمر الصناعي عن سطح الأرض
من الجاذبية الأرض من العلاقة تتعين سرعة الهروب -4
2g Re Vesc=
حيث g عجلة الجاذبية عند سطح الأرض ( M/s 29.8 ) , Re نصف قطر الأرض

[ I love you الحمد لله I love you
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو
 
ارتياد الفضاء2لكن هام جداً
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
بوابة مدرسة طوخ دلكة الثانوية :: قسم المواد الدراسية :: قسم العلوم :: منتدى الفيزياء-
انتقل الى: