- This topic has 4 replies, 1 voice, and was last updated 2 years, 8 months ago by
.
-
Topic
-
پسر بچه ای بادکنک پر شده ای از گاز شهری را به نخی بسته و آنرا در اتوبوس در حال حرکت معلق نگه داشته است. ناگهان اتوبوس در پیچ تندی به سمت چپ می پیچید، بادکنک به کدام سمت حرکت خواهد کرد؟چرا؟
پسر بچه ای بادکنک پر شده ای از گاز شهری را به نخی بسته و آنرا در اتوبوس در حال حرکت معلق نگه داشته است. ناگهان اتوبوس در پیچ تندی به سمت چپ می پیچید، بادکنک به کدام سمت حرکت خواهد کرد؟چرا؟
-
Replies
-
راستی گاز شهری سنگین تر از هوا است یا سبکتر از آن؟
خوب ظاهراً موضوع سخت شد! گاز شهری (TOWN GAS)اصطلاحا به گازی گفته می شود که از طریق خط لوله از یک مجتمع تولید گاز به مصرف کنندگان تحویل می شود . گاز شهری یا از زغال سنگ و یا از نفتا تولید و در مناطقی مصرف می شود که یا گاز طبیعی در دسترس نباشد و یا زغال سنگ ارزان به وفور یافت شود ترکیب گاز شهری هیدروژن %۵۰، متان%۲۰ تا %۳۰، کربن منواکسید %۷ تا %۱۷، کربن دی اکسید%۳، نیتروژن %۸، هیدروکربورها %۸، علاوه بر این ناخالصی های دیگری مانند بخار آب ، امونیال ، گوگرد، اسید سیانیدریک نیز در گاز شهری وجود دارد. به گاز شهری گاز زغال سنگ و یا گاز سنتز نیز می گویند. اما در ایران گازی که از طریق خط لوله به مشترکین در شهرها عرضه می گردد گاز طبیعی است و ترکیب آن مشابه گاز شهری نیست. گاز طبیعی (NATURAL GAS)عمدتا از هیدروکربوها همراه با گازهایی مانند کربن دی اکسید ، نیتروژن و در بعضی از مواقع هیدروژن سولفید تشکیل شده است بخش عمده هیدروکربورها را گاز متان تشکیل می دهد و هیدروکربورهای دیگر به ترتیب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هیدروکربورهای سنگین تر ناخالصی های غیرهیدروکربوری نیز مانند آب ، کربن دی اکسید ، هیدروژن سولفید و نیتروژن در گاز طبیعی وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقیم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) نامیده می شود. گاز غیر همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخایری که فقط قادر به تولید گاز به صورت تجاری باشد استخراج می شود در بعضی موارد گاز غیر همراه حاوی بنزین طبیعی و یا چکیده نفتی ( CONDENSATE) استخراج می شود که حجم قابل توجهی از گاز را از هر بشکه هیدروکربور بسیار سبک آزاد می کند. یکی از دوستان که تجربه پر کردن بادکنک با گاز شهری در منزل خود را داشته ( که البته کار خطرناکی است )به بنده تذکر دادند، بادکنک مزبور پس از پر شدن از گاز به کف اتاق سقوط می کند، به هر حال صرف نظر از موضوع فوق می توان به سوال با سه فرض سنگینتر، سبکتر و هم وزنی گاز داخل بادکنک نسبت به هوا فکر کرد.
به سمت راست می رود زیرا بادکنک همیشه سعی می کند به سمت مخالف شتاب زمین حرکت کند و به بالا برودو وقتی ماشین ناگهان به چپ می پیچد مسافران به سمت راست کشیده می شوند یعنی برایند شتاب های موجود یکی به سمت پایین (جاذبه زمین) است و دیگری به سمت راست. پس بادکنک مخالف این جهات یعنی به سمت بالا و چپ حرکت می کند.
نیروی مهم اعمالی به اشیاء در درون اتوبوس نیروی ناشی از شتاب جانب مرکز کلیه اجسامی است که همراه اتوبوس، مسیر پیچ را طی می کنند. این شتاب در سرعتهای بالا و شعاع های نسبتاً کوچک پیچ می تواند قابل توجه باشد. با توجه به رابطه a=V2/R ،اتومبیلی با سرعت 80 کیلو متر بر ساعت در پیچی به شعاع 50 متر تحت شتاب جانب مرکزی معادل شتاب زمین قرار می گیرد. با این حال این نیرو تنهای نیروی وارد بر بادکنک در شرایط ذکر شده نیست. مولکولهای هوای موجود در اتوبوس نیز مانند دیگر ذرات داخل اتوبوس تحت این شتاب جانب مرکز قرار گرفته و متأثر از آن به سمت راست اتوبوس منحرف می شوند، بنابراین یک اختلاف فشار بین نواحی سمت راست و چپ اتوبوس همانند اختلاف فشار هوای اطراف زمین ناشی از اعمال شتاب جاذبه بر مولکولهای هوا ایجاد می شود. این اختلاف فشار بر بادکنک حاوی گاز یک نیروی ارشمیدسی ناشی از اختلاف وزن بادکنک حاوی گاز و بادکنک متناظر حاوی هوا وارد می کند که جهتش خلاف حرکت هوای جابجا شده ناشی از شتاب جانب مرکز مورد اشاره است. خوب موضوع باقیمانده آن است که برآیند این دو نیروی غیر هم جهت نهایتاً به کدام سمت خواهد بود. اگر وزن گاز موجود در بادکنک کمتر از وزن هوا باشد همانطور که بادکنک در هوای آزاد به سمت بالا صعود می کند، بادکنک داخل اتوبوس نیز به سمت داخل پیچ یعنی سمت چپ حرکت خواهد کرد و در غیر این صورت به سمت راست حرکت می کند.
- You must be logged in to reply to this topic.