Σάββατο, 31 Οκτωβρίου 2009

Ελληνική διάκριση στην Ολυμπιάδα Αστρονομίας και Αστροφυσικής στην Τεχεράνη

Πηγή: epa-european pressphoto agency


Το πρώτο βραβείο ομαδικής εργασίας και δύο τιμητικές διακρίσεις σε επιμέρους μέλη της κατέκτησε η ελληνική αποστολή στην 3η Ολυμπιάδα Αστρονομίας και Αστροφυσικής, που διεξήχθη στην Τεχεράνη από τις 17 έως και τις 26 Οκτωβρίου. Η ομαδική άσκηση αποτελεί ένα νέο κομμάτι του διαγωνισμού, στο οποίο οι πέντε μαθητές και φοιτητές της αποστολής κλήθηκαν να δώσουν λύση σε προβλήματα αστρονομίας και αστροφυσικής. Στη συνολική βαθμολογία του διαγωνισμού έλαβαν τιμητική διάκριση ο πρωτοετής φοιτητής του τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ, Αγγελος Τσιάρας και ο μαθητής της Γ’ Λυκείου του Ελληνικού Σχολείου Βρυξελλών, Αθανάσιος Μητράκης για τις επιδόσεις τους στις τρεις φάσεις του διαγωνισμού (θεωρία, πρακτική άσκηση και παρατήρηση νυχτερινού ουρανού με τηλεσκόπια). Την πενταμελή αποστολή εκπροσώπησαν μετά από πανελλήνιο διαγωνισμό οι μαθητές Γιώργος Λιούτας από τα Τρίκαλα, Ορφέας Βουτυράς από την Αθήνα και Θανάσης Μητράκης από τις Βρυξέλλες, καθώς και οι φοιτητές Γιώργος Βαλογιάννης από τα Τρίκαλα και Αγγελος Τσιάρας από τη Δράμα.Στην Ολυμπιάδα συμμετείχαν συνολικά 20 χώρες από Ευρώπη, Ασία και Νότια Αμερική και περίπου 100 μαθητές. Επικεφαλής της ελληνικής αποστολής ήταν ο καθηγητής του τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ, Γιάννης Σειραδάκης και ο λέκτορας του πανεπιστημίου Θεσσαλίας, Λουκάς Ζαχείλας. Σύμφωνα με τον κ.Ζαχείλα, η επόμενη Ολυμπιάδα Αστρονομίας θα πραγματοποιηθεί στο Πεκίνο, το 2010, ενώ η Ελλάδα έχει ήδη λάβει την πρώτη έγκριση από την Ολυμπιακή Επιτροπή για να φιλοξενήσει την Ολυμπιάδα το 2013, πιθανώς στο Βόλο, με αναμενόμενη συμμετοχή από περίπου 40 χώρες.

Διαγώνισμα Φυσικής Ά Λυκείου στις Κινήσεις

διαγώνισμα α λυκείου κεφ α΄1

Παρασκευή, 23 Οκτωβρίου 2009

Μαύρη τρύπα

Μαύρη τρύπα «τσέπης» δημιούργησαν Κινέζοι επιστήμονες
Δημιουργία τεχνητής μαύρης τρύπας σε κινεζικό εργαστήριο.


Μπορεί να αποτελούν κοσμικά φαινόμενα των οποίων και μόνο το όνομα φέρνει στο νου εικόνες συντέλειας…αλλά αυτό δε σημαίνει ότι δεν βγαίνουν σε «συσκευασία τσέπης» !

Ο λόγος για τις μαύρες τρύπες: ομάδα Κινέζων επιστημόνων του Νοτιοανατολικού Πανεπιστημίου (Ναντσίνγκ) δημιούργησε μία μαύρη τρύπα διαμέτρου οκτώμισι ιντσών, η οποία απορροφά κάθε είδους ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που κατευθύνεται πάνω της- χωρίς τα δυσάρεστα φαινόμενα χρονικής διαστολής και τη ραδιενεργή ακτινοβολία που συνοδεύουν τα «μεγάλα της αδέλφια».

Αυτός ο, κατά τα άλλα, απλός μεταλλικός δίσκος, χρησιμοποιεί τη γεωμετρία 60 ομόκεντρων δακτυλιδιών φτιαγμένων από μεταϋλικά για να παγιδεύει το φως. Τα μεταϋλικά επηρεάζουν τις μαγνητικές ιδιότητες του διερχομένου φωτός, με αποτέλεσμα την κάμψη των ακτινών έτσι ώστε να κατευθυνθούν προς το κέντρο του δίσκου, όπου και «παγιδεύονται».

Ωστόσο, ο δίσκος δεν εξαφανίζει την ενέργεια που φέρουν οι ακτίνες του φωτός, η οποία διοχετεύεται στο περιβάλλον με τη μορφή θερμότητας- κάτι το οποίο δημιουργεί ελπίδες πως η «μαύρη τρύπα τσέπης» θα αποτελέσει πρότυπο για νέα, πιο αποδοτικά ηλιακά πάνελ που αξιοποιούν ενεργειακά κάθε μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

www.kathimerini.grμε πληροφορίες από Popular Science

Κι αν γινόσασταν μαύρη τρύπα;

Πώς εντοπίζεται μια μαύρη τρύπα; Για ν' απαντήσουμε σ' αυτήν την ερώτηση, πρέπει πρώτα να μάθουμε τη «συνταγή κατασκευής» της, δηλαδή πώς δημιουργείται ένα πεδίο βαρύτητας τόσο έντονο ώ­στε ούτε καν το φως να μην μπορεί πια να ξαναβγεί από εκεί. Θεω­ρητικά, ένα αντικείμενο μπορεί να γίνει μαύρη τρύπα αν συμπιεστεί μέχρις εσχάτων. Αν ένα γιγάντιο χέρι μείωνε το μέγεθος σας, και σας έκανε από τα 75 ωραία σας κιλά μόλις 10-23 εκατοστά (σας έκανε δηλαδή 10 δισεκατομμύρια φορές μικρότερο από το μέγεθος του πυ­ρήνα ενός ατόμου), τότε θα γινόσασταν μια μαύρη τρύπα. Πράγματι, το μέγεθος βάσει του οποίου πρέπει να συμπιεστεί ένα αντικείμενο είναι ανάλογο προς τη μάζα του. Όσο πιο συμπαγές είναι, τόσο λι­γότερο χρειάζεται να το συμπιέσετε. Έτσι, αν θέλετε να μεταμορφώ­σετε σε μαύρη τρύπα ένα ελεφαντάκι 750 κιλών, δηλαδή 10 φορές βαρύτερο από εσάς, θα πρέπει να το συμπιέσετε σε 10-22 εκατοστά, δηλαδή 10 φορές το μέγεθος της μαύρης τρύπας που θα προέκυπτε από σας! Όμως η συμπίεση με το χέρι δεν είναι εύκολο πράγμα. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη που συγκολλά τα άτομα και τα μόρια με­ταξύ τους, που δίνει συμπαγή υφή στα κόκαλα του σκελετού μας και ευθύνεται για τη συνοχή και τα σχήματα των πραγμάτων, αντιστέκε­ται πεισματικά σε κάθε προσπάθεια συμπίεσης. Ευτυχώς! Γιατί, αλ­λιώς, οι άνθρωποι θα ξεκαθάριζαν τους λογαριασμούς τους προσπα­θώντας να μετατρέψουν τους εχθρούς τους σε μαύρες τρύπες! Πράγματι, για να νικήσουμε την αντίσταση της ηλεκτρομαγνη­τικής δύναμης, πρέπει να καταφύγουμε στη δύναμη της βαρύτητας. Τώρα, όπως μας έμαθε ο Νεύτων, η ένταση της δύναμης της βαρύ­τητας εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου. Όσο μεγαλύτερο είναι ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη Πράγματι, για να νικήσουμε την αντίσταση της ηλεκτρομαγνη­τικής δύναμης, πρέπει να καταφύγουμε στη δύναμη της βαρύτητας. Τώρα, όπως μας έμαθε ο Νεύτων, η ένταση της δύναμης της βαρύ­τητας εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου. Όσο μεγαλύτερο είναι ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η βαρύτητα του. Έτσι, για να έχουμε πιθανότητες να βρούμε μαύρες τρύπες, πρέπει να

ψάξουμε πλάι σε μεγάλες μάζες. Και που αλλού βρίσκονται οι μεγά­λες μάζες, αν όχι στους αστέρες; Προσοχή όμως: δεν κάνουν όλοι οι αστέρες για την περίπτωση μας. Ας πάρουμε για παράδειγμα την περίπτωση του δικού μας άστρου, του Ήλιου. Έχει μια τεράστια μάζα ίση με 2 Χ 1033 γραμμάρια (2 ακολουθούμενο από 33 μηδενι­κά). Παρά τη φανταστική του μάζα, ο Ήλιος δεν καταρρέει υπό την επήρεια της βαρύτητας του, επειδή γεννά μανιωδώς ενέργεια μέσα στον υπέρθερμο πυρήνα του με θερμοκρασία μεγαλύτερη από 10 ε­κατομμύρια βαθμούς. Μέσα σ' αυτό το καμίνι, οι πυρήνες του υδρο­γόνου (ή τα πρωτόνια) συγκρούονται μεταξύ τους, γίνονται εκατομ­μύρια πυρηνικές αντιδράσεις ανά δευτερόλεπτο και ο Ήλιος μετα­τρέπει ένα πολύ μικρό μέρος (0,7%) της μάζας του υδρογόνου του σε ακτινοβολία. Η ακτινοβολία αυτή είναι που κάνει τον Ήλιο να λάμπει και να μην καταρρέει. Ανοίγοντας δρόμο προς την επιφάνεια μέσα από τα ανώτερα στρώματα της ύλης, η ακτινοβολία αντιστέκε­ται στη βαρύτητα που θέλει να καταποντίσει τον Ήλιο. Μια ισορρο­πία εγκαθίσταται έπειτα από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια - η ηλικία του Ήλιου — ανάμεσα στη δύναμη της βαρύτητας κι αυτήν της ακτι­νοβολίας. Η ισορροπία αυτή θα διαρκέσει άλλα 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, αφού ο Ήλιος βρίσκεται στη μέση της ζωής του. Μετά από το διάστημα αυτό, θα έχει καταναλώσει όλη την καύσιμη ύλη του, οι πυρηνικές αντιδράσεις θα σταματήσουν και δεν θα υπάρχει πια ακτι­νοβολία για να αντιστέκεται στη βαρύτητα. Τότε ο Ήλιος θα συρρι­κνωθεί προς το κέντρο του. Θα γίνει όμως μαύρη τρύπα;

Η απάντηση είναι όχι. Λόγω της μάζας του, θα πρέπει, όταν συρρικνωθεί, να μειώσει τη σημερινή του ακτίνα των 700.000 χλμ. σε μια ακτίνα μικρότερη από 3 χλμ. Η φυσική όμως μας λέει ότι η κατάρρευση του Ήλιου θα σταματήσει σε μια ακτίνα περίπου 6.000 χλμ., της τάξης της γήινης ακτίνας, άρα πολύ μεγαλύτερη από τα 3 χλμ. που απαιτούνται. Γιατί αυτό το σταμάτημα; Επειδή και πάλι η βαρύτητα συναντά μια δύναμη που της αντιστέκεται. Αυτή τη φορά, δεν είναι η ακτινοβολία που εναντιώνεται στη βαρύτητα, αλλά η συνδυασμένη δράση των ηλεκτρονίων στο εσωτερικό του Ήλιου. Πράγματι, η ηλιακή ύλη, που θερμαίνεται σε περισσότερο από δέκα εκατομμύρια βαθμούς, συγκρούεται εσωτερικά με βία, απελευθερώ­νοντας τα ηλεκτρόνια των ατόμων. Η κατάρρευση του Ήλιου κάνει τα ηλεκτρόνια να συμπιέζονται όλο και περισσότερο σ' ένα χώρο

Επειδή δεν ανέχονται να συσσω­ρεύονται το ένα πάνω στο άλλο, τα ηλεκτρόνια ασκούν μια αντίστα­ση που σταματά την κατάρρευση. Μια νέα ισορροπία επικρατεί α­νάμεσα στη δύναμη της βαρύτητας και τη δύναμη των ηλεκτρονίων. Ο Ήλιος γίνεται ένας από τους λεγόμενους «λευκούς νάνους». «Νάνος» λόγω του μικρού μεγέθους του, σε σύγκριση με το μέγεθος ενός φυσιολογικού αστέρα, και «λευκός», γιατί αυτό είναι το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται, της ενέργειας που γεννιέται από την κί­νηση της κατάρρευσης και που έχει μετατραπεί σε ακτινοβολία. Η ύλη είναι τόσο συμπιεσμένη μέσα στο λευκό νάνο που ένα κυβικό ε­κατοστό αυτού του αστρικού πτώματος ζυγίζει έναν τόνο! Είναι σαν να βάζατε έναν ελέφαντα σ' ένα κουτάλι της σούπας! Ο λευκός νά­νος θα ακτινοβολεί και θα ψύχεται για δισεκατομμύρια χρόνια ακό­μα, προτού σβήσει και γίνει αυτό που ονομάζουμε «μαύρος νάνος».

Από το "Χάος και Αρμονία" του Trinh Xuan Thuan από τις εκδόσεις Τραυλός.


Σάββατο, 17 Οκτωβρίου 2009

Νέα μορφή μαγνητικού ηλεκτρισμού- Μαγνητικά μονόπολα


Νέα μορφή μαγνητικού ηλεκτρισμού


Βρετανοί επιστήμονες έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της Φυσικής, καθώς για πρώτη φορά δημιούργησαν μια νέα μαγνητική μορφή ηλεκτρισμού, που αποκάλεσαν «μαγνητεκτρισμό». Πρόκειται για το μαγνητικό ισοδύναμο του ηλεκτρισμού, δηλαδή γα μαγνητικά φορτία που συμπεριφέρονται και αλληλεπιδρούν σαν ρεύμα, ακριβώς όπως τα ηλεκτρικά φορτία.

Η ανακάλυψη μπορεί, μεταξύ άλλων, να οδηγήσει μελλοντικά σε μια επαναστατική σμίκρυνση στις μαγνητικές μνήμες των ηλεκτρονικών υπολογιστών, αλλά μάλλον αποκλείεται να αντικαταστήσει τον ηλεκτρισμό ως πηγή ενέργειας.

Η ανακάλυψη έγινε από ομάδα επιστημόνων υπό τον καθηγητή Στιβ Μπάρνγουελ του Κέντρου Νανοτεχνολογίας του Λονδίνου και του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Λονδίνου (UCL) και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature», σύμφωνα με το BBC, τους «Τάιμς» του Λονδίνου και το New Scientist.

Η νέα επιστημονική έρευνα είναι η πρώτη που αξιοποίησε τα μαγνητικά μονόπολα που υπάρχουν σε ορισμένους κρυστάλλους. Η ύπαρξη των μαγνητικών «φορτίων» είχε προβλεφθεί εδώ και περίπου 70 χρόνια, αλλά ποτέ μέχρι σήμερα δεν είχε παρατηρηθεί στην πράξη. Πρώτος που είχε προτείνει ότι οι πόλοι ενός μαγνήτη μπορούν να υπάρξουν ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο, ήταν ο διάσημος βρετανός φυσικός Πολ Ντιράκ το 1931.

Οι βρετανοί ερευνητές έδειξαν ότι τα μαγνητικά μονόπολα μπορούν να δημιουργήσουν μια μορφή «μαγνητικού ρεύματος» σαν τον ηλεκτρισμό. Οι κανονικοί μαγνήτες έχουν πάντα «βόρειο» και «νότιο» πόλο σε όσα κομμάτια και αν κοπούν και δεν μεταφέρουν μαγνητικά «φορτία». Όμως τα μονόπολα (όπου ο βόρειος και ο νότιος πόλος δεν πάνε σαν ζευγάρι), που ανακαλύφθηκαν σε ορισμένους κρυστάλλους από δύο ανεξάρτητες επιστημονικές ομάδες φέτος το Σεπτέμβριο, μπορούν να μεταφέρουν τέτοια φορτία με τη μορφή «οιονεί σωματιδίων». Αυτοί οι κρύσταλλοι αποτελούνται από πυραμίδες φορτισμένων ατόμων (ιόντων), διευθετημένων έτσι που, όταν ψύχονται σε υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες, εμφανίζουν μαγνητικά φορτία.

Η νέα βρετανική έρευνα έδειξε ότι αυτά τα οιονεί σωματίδια μαγνητικού φορτίου μπορούν να κινηθούν από κοινού, δημιουργώντας έτσι ένα μαγνητικό ρεύμα, ακριβώς όπως το ηλεκτρικό ρεύμα σχηματίζεται από τα κινούμενα ηλεκτρόνια. Αντίθετα με το ηλεκτρικό φορτίο των ηλεκτρονίων που είναι σταθερό, το μαγνητικό φορτίο των μονοπόλων κυμαίνεται ανάλογα με την θερμοκρασία και την πίεση στους κρυστάλλους.

Ο καθηγητής Μπάρνγουελ εκτίμησε ότι είναι μάλλον απίθανο η ανακάλυψη να οδηγήσει σε έναν νέο τρόπο παραγωγής ενέργειας και να αντικαταστήσει τον ηλεκτρισμό στο μέλλον, αν μη τι άλλο επειδή οι κρύσταλλοι πρέπει να ψυχθούν σε μείον 272 βαυθμούς Κελσίου, δηλαδή κοντά στο απόλυτο μηδέν. «Δεν πρόκειται να δούμε ένα μαγνητικό λαμπτήρα φωτισμού ή κάτι παρόμοιο», όπως είπε.

Όμως θεωρεί πολύ πιθανό να βρεθούν άλλες πρακτικές χρήσεις, π.χ. στα μαγνητικά αποθηκευτικά μέσα και στο αναδυόμενο πεδίο της σπιντρονικής τεχνολογίας, που φιλοδοξεί να αυξήσει κατακόρυφα την ταχύτητα των μελλοντικών υπολογιστών. Ορισμένοι αναλυτές εκτιμούν ότι θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένα νέο πεδίο «μαγνητρονικής» τεχνολογίας για τη δημιουργία μνημών υπολογιστών σε νανοκλίμακα.

www.kathimerini.gr με πληροφορίες ΑΠΕ-ΜΠΕ

Link: Για την πρωτότυπη επιστημονική εργασία στη διεύθυνση:
http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7266/full/nature08500.html
Και http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7266/full/461888a.html


Και κάποια άρθρα για τα μαγνητικά μονόπολα από το πολύ ενημερωμένο physics4u.

Μαγνητικά μονόπολα εντοπίστηκαν σε ένα πραγματικό μαγνήτη για πρώτη φορά

Έχουν δει οι φυσικοί τα μαγνητικά μονόπoλα;

Τα μαγνητικά μονόπολα υπάρχουν ακόμη από την εποχή του Big Bang;

Παρασκευή, 9 Οκτωβρίου 2009

Πυκνωτής (capacitor)


Πυκνωτής (συμβ. C) ονομάζεται ένα σύστημα δύο γειτονικών αγωγών ανάμεσα στους οποίους παρεμβάλλεται μονωτικό υλικό. Αυτό το μονωτικό υλικό μπορεί να είναι αέρας , πλαστικό, μίκα, κ.α. Οι δύο αγωγοί ονομάζονται οπλισμοί του πυκνωτή, ενώ το παρεμβαλλόμενο υλικό διηλεκτρικό του . Βασικό χαρακτηριστικό κάθε πυκνωτή είναι η ιδιότητά του να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο, επομένως ηλεκτρική ενέργεια. Όταν ένας πυκνωτής είναι φορτισμένος, οι οπλισμοί του έχουν ηλεκτρικά φορτία κατά μέτρο ίσα και αντίθετα. Ονομάζουμε φορτίο του πυκνωτή (Qc) το φορτίο του θετικά φορτισμένου οπλισμού του.

Μεταξύ των οπλισμών ενός φορτισμένου πυκνωτή αναπτύσσεται διαφορά δυναμικού, την οποία ονομάζουμε τάση του πυκνωτή (Vc). Τάση ονομάζουμε τη θετική διαφορά δυναμικού. To πηλίκο του φορτίου ενός πυκνωτή προς την τάση του ονομάζεται χωρητικότητα (C) του πυκνωτή: C=Q/V

Μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας του πυκνωτή ειναι το 1 Farad (F). Πρόκειται όμως για μεγάλη μονάδα που σπάνια χρησιμοποιείται στην πράξη. Συνήθως χρησιμοποιούνται τα υποπολλαπλάσια του μικροφαράντ (μF), νανοφαράντ (nF) και πικοφαράντ (pF).

Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή εξαρτάται από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του και από τη φύση του διηλεκτρικού του, είναι όμως ανεξάρτητη από το υλικό των οπλισμών του.

Λίγη Ιστορία …

Η πιο εντυπωσιακή επινόηση του 18ου αιώνα στη μελέτη του ηλεκτρισμού ήταν αυτή του Ewald Georg Kleist (Κλάιστ, 1700-1748), η οποία περιγράφηκε όμως διεξοδικά από τον Pieter van Musschenbroek και γι' αυτό πήρε το όνομα της ολλανδικής πόλης Λούγδουνο (Leyden). Ο Μούσενμπρουκ περιγράφει το έτος 1746 το «φοβερό κτύπημα» που δέχτηκε από μια φιάλη, γεμάτη με νερό, στην οποία είχε μεταφερθεί «ηλεκτρικό πυρ». Προφανώς επρόκειτο για ένα πυκνωτή, ο οποίος αποθήκευε τον ηλεκτρισμό. Δεν άργησε δε πολύ να κατασκευαστούν συστοιχίες λουγδουνικών φιαλών, δηλαδή διατάξεις παράλληλων ή επάλληλων πυκνωτών, οι οποίες ήταν σε θέση να αποθηκεύσουν πολύ σημαντικές ποσότητες ηλεκτρισμού. Με τη λουγδουνική φιάλη ενισχύθηκαν το φορτίο ή η δημιουργούμενη τάση, αλλά παρέμενε ασταθής η παρεχόμενη ισχύς.

Διάφοροι πειραματιστές χρησιμοποιούσαν τη λουγδουνική φιάλη για επιδείξεις, συχνά με τεράστιο κίνδυνο για τους συμμετέχοντες. Ο πειραματιστής και δάσκαλος της Φυσικής Jean Antoine Nollet (Νολέ, 1700-1770) ηλέκτρισε για τη διασκέδαση του βασιλιά Λουδοβίκου XV και των αυλικών, μια φορά 180 χωροφύλακες και μια άλλη φορά 200 μοναχούς και περιγράφει το αποτέλεσμα ως εξής: «Είναι μοναδικό να βλέπεις την ποικιλία των διαφορετικών χειρονομιών και να ακούς τις ξαφνικές κραυγές όσων αιφνιδιάζονταν από το τράνταγμα του ηλεκτρισμού». Ηλεκτροσόκ για την ψυχαγωγία των «αριστοκρατών»!

Το φάσμα των «καλλιεργητών» της νέας επιστήμης του Ηλεκτρισμού ήταν πολύχρωμο και ετερόκλητο. Από σεβαστούς φυσιοδίφες, μέχρι σαρλατάνους ολκής, όπως ο Λονδρέζος James Graham που δημιούργησε ένα Κέντρο Υγείας (Temple of Health) και γιάτρευε πάσαν νόσον, παραπλανώντας τους αφελείς. Ανάμεσα στα δύο αυτά άκρα υπήρχε ένα πλήθος ερασιτεχνών, το οποίο επαναλάμβανε τα γνωστά πειράματα, άλλοτε σε σαλόνια συναναστροφών για επίδειξη και άλλοτε σε εργαστήρια για επιβεβαίωση και μελέτη, συχνά δε δυσφημώντας ταυτόχρονα άλλους ερευνητές που ισχυρίζονταν διαφορετικά πράγματα για τη φύση και τις εφαρμογές του Ηλεκτρισμού (Patricia Fara: An Entertainment for Angels: Electricity in the Enlightenment, Cambridge 2002).

Αυτό που παραξένευε τους ερευνητές της εποχής ήταν ο φορέας του ηλεκτρισμού, ένας «αιθέρας» που πιθανόν να περιέβαλε τα ηλεκτρισμένα σώματα. Ο Φραγκλίνος έκανε πειράματα με καπνό για να εντοπίσει αυτό τον αιθέρα, ο Νολέ χρησιμοποιούσε σκόνη. Η συμπεριφορά του γυαλιού ήταν επίσης ακατανόητη: Πέρναγε η «ηλεκτρική αναθυμίαση» μέσα από το γυαλί ή όχι; Οι πειραματιστές είχαν φτάσει σε απόγνωση, γιατί ενώ η εφαρμογή ηλεκτρικών δυνάμεων ήταν δυνατή μέσα από χοντρό γυαλί, σταματούσε αμέσως μόλις παρεμβαλλόταν ένα λεπτό βρεγμένο ύφασμα

Στην πορεία των πειραματισμών κατασκευάστηκαν κι άλλοι τύποι λουγδουνικής φιάλης από τους Franz Aepinus, Johann Wilke (1762) και Volta (1775). Ειδικότερα ο Allessandro Volta (Βόλτα, 1745-1827) κατασκεύασε ένα αέναο ηλεκτροφόρο (eletroforo perpetuo), που ήταν, με σημερινή ορολογία, ένας πυκνωτής με ρητίνη και κερί ως μονωτικά υλικά. Αυτό το «ηλεκτροφόρο» αποτελούσε μια φαινομενικά διαρκή πηγή ηλεκτρισμού. Επειδή ο ηλεκτρισμός της διάταξης φαινόταν ανεξάντλητος, ο Βόλτα συμπέρανε ότι κανένας αιθέρας και καμιά ατμόσφαιρα δεν υπήρχε, γιατί θα είχαν εξαντληθεί.

Την ίδια εποχή άρχισε η προσπάθεια για μέτρηση των μεγεθών του ηλεκτρισμού, αλλά βεβαίως ήταν άγνωστο τί και πώς θα μετρηθεί. Για να γίνει αυτό δυνατόν ήταν απαραίτητη μια θεωρία που συσχέτιζε τη δύναμη, το ηλεκτρικό πυρ, το μέγεθος της λουγδουνικής φιάλης και την ένταση του τραντάγματος, αλλά τέτοια θεωρία έλειπε. Το ηλεκτροσκόπιο έδειχνε απλώς αν υπάρχει ηλεκτρισμός και η γωνία που σχημάτιζαν μεταξύ τους τα δύο φύλλα χρυσού ήταν ενδεικτική της ποσότητας. Το όργανο δεν λειτουργούσε γραμμικά και στη λειτουργία του έπαιζε ρόλο το βάρος των φύλλων χρυσού. Οι ερευνητές του 18ου αιώνα πίστευαν ότι η λειτουργία της λουγδουνικής φιάλης αντιστοιχούσε περίπου με αυτή ενός κανονιού: Ο πειραματιστής «γέμιζε» και «πυροδοτούσε» μια φιάλη, όπως γινόταν στο πυροβολικό …

Το 1788 διατύπωσε ο Βόλτα την άποψη ότι το φορτίο σε μία λουγδουνική φιάλη είναι ανάλογο προς την ένταση του ηλεκτρισμού (σήμερα λέμε την τάση) και προς την περιεκτικότητα της φιάλης (σήμερα μιλάμε για τη χωρητικότητα του πυκνωτή). Αυτή η σχέση γράφεται σήμερα στη μορφή Q = CV και είναι ουσιαστικά η πρώτη εξίσωση για ποσοτικοποίηση του ηλεκτρισμού. Ο Βόλτα δεν κατάφερε όμως να την επιβεβαιώσει, γιατί δεν είχε κατάλληλα όργανα στη διάθεσή του.

Leyden jar (Λουγδιανική Φιάλη)

Η Λουγδουνική φιάλη ή φιάλη του Λάιντεν αποτελούνταν από ένα γυάλινο βάζο που περιείχε νερό μέχρι τη μέση, ενώ στο εσωτερικό και το εξωτερικό του υπήρχαν φύλλα αλουμινίου ευθυγραμμισμένα στο ίδιο ύψος. Το γυαλί λειτουργούσε ως διηλεκτρικό, παρόλο που στην αρχή πίστευαν ότι το νερό έπαιζε αυτό το ρόλο.

Υπήρχε συνήθως ένα μεταλλικό καλώδιο ή μια αλυσίδα που οδηγούνταν μέσω ενός φελλού στην κορυφή του βάζου.

Η αλυσίδα γαντζώνονταν έπειτα σε κάτι που θα μετέφερε φορτίο, πιθανότατα μια χειροκίνητη μηχανή ηλεκτρίσεως. Το ηλεκτρικό φορτίο "κατέβαινε" μέσω μιας μπρούτζινης αλυσίδας από το καπάκι στην μεταλλική επένδυση. Εκεί συσσωρεύονταν αφού δεν μπορούσε να διαρρεύσει, μια και το γυαλί είναι μονωτής.

Μόλις μεταφέρονταν το φορτίο , το βάζο κρατούσε δύο ίσα αλλά αντίθετα ηλεκτρικά φορτία σε ισορροπία έως ότου συνδέονταν με σύρμα οπότε δημιουργούνταν ένας σπινθήρας.

Ο Benjamin Franklin εργάστηκε με τη φιάλη του Λάιντεν στα πειράματά του με την ηλεκτρική ενέργεια και σύντομα διαπίστωσε ότι ένα επίπεδο κομμάτι γυαλιού λειτουργούσε όπως και το πρότυπο βάζων, πράγμα που τον προέτρεψε να αναπτύξει τον επίπεδο πυκνωτή, ή το “Franklin square”. Έτη αργότερα, ο Άγγλος Michael Faraday θα καινοτομούσε τις πρώτες πρακτικές εφαρμογές για τον πυκνωτή στην προσπάθεια του να αποθηκευτούν τα αχρησιμοποίητα ηλεκτρόνια από τα πειράματά του. Αυτό οδήγησε στον πρώτο χρησιμοποιήσιμο πυκνωτή, που έγινε από τα μεγάλα βαρέλια πετρελαίου. Η πρόοδος του Faraday με τους πυκνωτές είναι αυτό που επέτρεψε τελικά σε μας να μεταφέρουμε την ηλεκτρική δύναμη- ενέργεια σε μεγάλες αποστάσεις. Ως αποτέλεσμα των επιτευγμάτων του Faraday στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, η μονάδα της μέτρησης για τη χωρητικότητα, ονομάστηκε farad.

Πηγές:
1. http://sfrang.com/historia/selida419.htm
2.http://electronics.howstuffworks.com/capacitor3.htm
3. wikipedia

Μερικά video
1. Δείτε σε λειτουργία τη φόρτιση και την εκφόρτιση



2. Κατασκευάστε μια "φιάλη του Leyden"


3. Ας "χαλάσουμε " ένα πυκνωτή για να δούμε από τι αποτελείται.
Και μια πολύ αναλυτική περιγραφή κατασκευής φιάλης του Leyden με το πλαστικό κουτάκι των φιλμ.




Τετάρτη, 7 Οκτωβρίου 2009

ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ 2009

Το Βραβείο στην Οπτοηλεκτρονική!

Τιμήθηκαν ο «πατέρας της οπτικής ίνας» Τσαρλς Κάο και οι εφευρέτες του «ψηφιακού φιλμ» Γουίλαρντ Μπόιλ και Τζορτζ Σμιθ

Πηγή: Το Βήμα

ΡΕΠΟΡΤΑΖ ΤΑΣΟΣΚΑΦΑΝΤΑΡΗΣ | Τετάρτη 7 Οκτωβρίου 2009

Με μία τηλεμετάδοση μέσω Διαδικτύου, το μεσημέρι της Τρίτης (6.10.2009), η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών ανακοίνωσε τους εφετινούς αποδέκτες του Βραβείου Νομπέλ Φυσικής. Το 10 εκατ. σουηδικών κορονών (περίπου 1 εκατ. ευρώ) βραβείο θα μοιραστούν ο κινεζικής καταγωγής Βρετανός Τσαρλς Κουέν Κάο (κατά 50%) και ο Καναδός Γουίλαρντ Μπόιλ με τον Αμερικανό Τζορτζ Σμιθ (από 25%). Οπως τόνισε ο σουηδός εισηγητής, «το κέρδισαν αυτοί που μας επέτρεψαν να στείλουμε αυτή την εικόνα και τον ήχο στις οθόνες υπολογιστών όλου του κόσμου». Οι δύο συμπαρουσιαστές των βραβείων έσπευσαν να δείξουν τι εννοούσε, στέλνοντας μέσα από ένα γυάλινο καλώδιο μία ακτίνα λέιζερ και δείχνοντας το τι κρύβεται πίσω από τον φακό μιας ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής.

Η πρώτη εφεύρεση ήταν το αντίστοιχο της «ανακάλυψης του τροχού» για τις τηλεπικοινωνίες, εκείνη του CCD έκανε για το φως ό,τι και η ανακάλυψη του τρανζίστορ για τον ήχο.

Οταν «το τζάμι ξεθόλωσε»
Χάρη στην έρευνα του 75χρονου σήμερα Κάο, ένα πλέγμα οπτικών ινών διασυνδέει τις ηπείρους του πλανήτη μας και τις πόλεις τους, επιτρέποντας στο Διαδίκτυο και στην ψηφιακή τηλεόραση να φθάνουν σε κάθε σπίτι. Ομως κανείς δεν φανταζόταν κάτι τέτοιο το 1965, τη χρονιά που ο νεαρός ηλεκτρολόγος μηχανικός Τσαρλς Κάο πήρε το διδακτορικό του από το Ιmperial College του Λονδίνου.

Οι επιστήμονες είχαν αρχίσει από το 1957 να πειραματίζονται με τη μετάδοση ακτινογραφιών μέσα από γυάλινους σωλήνες, αλλά διαπίστωσαν με απογοήτευση ότι σε απόσταση μόλις ενός μέτρου το φως έχανε το 80% της ισχύος του! Δηλαδή... υπήρχε ένας «θόρυβος» ισχύος 1.000

dΒ/km, που καθιστούσε την προοπτική ενός γυάλινου καλωδίου μήκους 100 μέτρων πρακτικά αδύνατη. Τι έφταιγε;

Την απάντηση έδωσε την επόμενη χρονιά ο Κάο, έπειτα από σκληρή δουλειά με τον συνάδελφό του στη Standard Τelecommunications Laboratories Ltd. Τζορτζ Χόκχαμ: Η ύπαρξη μεταλλικών ιχνοστοιχείων στη σύσταση του γυαλιού οδηγούσε στο «θόλωμά του». Χρειαζόταν η κατασκευή γυαλιού καθαρού από προσμείξεις μεταλλοστοιχείων, σε βαθμό τέτοιον που ο θόρυβός του να είναι το πολύ 20 dΒ/km. Η εργασία που στοιχειοθετούσε αυτά τα συμπεράσματα δημοσιεύθηκε το 1966, αλλά... οι εξειδικευμένοι μηχανικοί του τομέα την περιγέλασαν. Μόνο τέσσερα χρόνια μετά, όταν η βρετανική βιομηχανία Corning Glass κατόρθωσε να φτιάξει οπτικές ίνες των 20 dΒ/km, όλοι ξαναδιάβασαν την εργασία του Κάο. Από την εστίαση αυτή των προσπαθειών, φτάσαμε το 1979 να έχουμε ίνες των 0,2 dΒ/km, πράγμα που σημαίνει ότι το 63% των ακτίνων φωτός φθάνει στην άκρη ενός σωλήνα μήκους 10 χιλιομέτρων. Φανταστείτε: Είναι σαν να βλέπουμε καθαρά μέσα από ένα τζάμι πάχους 10 χιλιομέτρων!

Το ψηφιακό «καρέ»
Το πρωί της 1ης Οκτωβρίου 1969 ο μηχανικός των Βell Labs Μπιλ Μπόιλ ξύπνησε με την ιδέα να φτιάξει ένα νέο είδος μνήμης για υπολογιστή. Φώναξε το ίδιο απόγευμα τον συνάδελφό του Τζορτζ Σμιθ και άρχισαν να σκιτσάρουν στον μαυροπίνακα τον τύπο του ημιαγωγού που φαντάζονταν. Τον ονόμασαν CCD, από τις λέξεις Charge-Charged Device (Διάταξη Συζευγμένου Φορτίου). Αντί για απλή μνήμη, είχαν μόλις ανακαλύψει έναν τρόπο καταγραφής του φωτός και μετατροπής του σε ψηφιακό σήμα! Δημοσίευσαν την εργασία τους στο Βell SystemΤechnical Journal της 29ης Ιανουαρίου 1970 και... από τότε η επεξεργασία της εικόνας σταμάτησε να απαιτεί σκοτεινό θάλαμο.

Σήμερα, όχι μόνον οι φωτογραφικές μηχανές που έχουμε όλοι μας, αλλά και κάθε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ή δορυφορικό τηλεσκόπιο κρύβει μέσα του ένα «τσιπάκι CCD».

Οι Μπόιλ και Σμιθ άνοιξαν, κυριολεκτικά, τα μάτια της επιστήμης!

Ποιοι είναι οι βραβευθέντες
ΤΣΑΡΛΣ ΚΑΟ

Γεννημένος το 1933 στη Σανγκάη, αποφοίτησε ως ηλεκτρολόγος μηχανικός το 1957 από το Woolwich Ρolytechnic της Αγγλίας και πήρε το διδακτορικό του το 1965 από το Ιmperial College του Λονδίνου. Εργάστηκε στη Standard Τelephones and Cables και στην ΙΤΤ.

Εγινε αντιπρύτανης του Κινεζικού Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ και διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας Τranstech. Σήμερα είναι πρόεδρος της ΙΤΧ Services.

ΓΟΥΙΛΑΡΝΤ ΜΠΟΪΛ
Γεννήθηκε το 1924 στη Νέα Σκωτία του Καναδά.

Αεροπόρος κατά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο ΜcGill.

Το διδακτορικό του το πήρε το 1950 και εργάστηκε για ένα έτος στο καναδικό Εργαστήριο Ακτινοβολίας. Το 1953 προσελήφθη στα Βell Labs, όπου και εφηύρε το λέιζερ ρουβιδίου το 1962. Επειτα από αυτό έγινε επικεφαλής της θυγατρικής Βellcom για το διαστημικό πρόγραμμα Αpollo, επί διετία. Επέστρεψε στα Βell Labs και έγινε διευθυντής Ερευνας, ως το 1979 που συνταξιοδοτήθηκε.

ΤΖΟΡΤΖ ΣΜΙΘ
Γεννήθηκε το 1930 στις ΗΠΑ και σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας. Το 1959 πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο του Σικάγου και προσελήφθη στα Βell Labs. Το 1964 έγινε διευθυντής του Device Concepts Department, όπου και συνεργάστηκε με τον Μπόιλ για την κατασκευή του πρώτου CCD. Οταν συνταξιοδοτήθηκε, το 1986, ήταν πλέον επικεφαλής του VLSΙ Device Department.

Πρόσφατα... ολοκλήρωσε τον περίπλου της Γης με το ιστιοπλοϊκό του σκάφος «Αpogee».







Για περισσότερες πληροφορίες για τα βραβεία Νόμπελ Φυσικής και όχι μόνο ανατρέξτε στις παρακάτω σελίδες:
wiki
nobelprize.org


Πέμπτη, 1 Οκτωβρίου 2009

Ένα θαύμα ακουστικής

Επειδή καλό είναι να γνωρίζουμε κάποια πράγματα παραπάνω για την περιοχή μας (Ήπειρο) αντιγράφω από το έθνος το παρακάτω κείμενο.

Πολυετείς μετρήσεις δύο επιστημόνων απέδειξαν πως στην υπόγεια αίθουσα, που για τους αρχαίους ήταν ο προθάλαμος του Κάτω Κόσμου, «βασιλεύει» η ησυχία

Θαύμα ακουστικής και χώρος που θυμίζει ανηχοϊκό (πολύ καλά ηχομονωμένο) θάλαμο είναι το νεκρομαντείο του Αχέροντα στην Πρέβεζα.

Η υπόγεια αίθουσα που κατασκευάστηκε πριν από κοντά 2.500 χρόνια, κι αποτελούσε τον προθάλαμο του Κάτω Κόσμου, δεν είναι παρά ένας εξαιρετικής κατασκευής ανηχοϊκός θάλαμος, ενώ τα 15 τόξα που έχει στην κορυφή της μειώνουν την αντήχηση του χώρου στο ελάχιστο.

Ετσι, το νεκρομαντείο του Αχέροντα είναι ένα ασυνήθιστα ήσυχο μέρος, παρατήρηση την οποία αποδεικνύουν με επιστημονικά δεδομένα και πολυετείς μετρήσεις δύο ερευνητές του ΑΠΘ.

Ο Παναγιώτης Καραμπατζάκης και ο Βασίλης Ζαφρανάς, υποψήφιοι διδάκτορες στο Τμήμα Αρχιτεκτόνων του ΑΠΘ και επιστημονικοί συνεργάτες του Εργαστηρίου Αρχιτεκτονικής και Ακουστικής Τεχνολογίας του πανεπιστημίου, ξεκίνησαν το 1997 να διερευνούν τις ακουστικές ιδιότητες της υπόγειας κρύπτης του νεκρομαντείου του Αχέροντα.

Το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξαν είναι ότι το νεκρομαντείο του Αχέροντα είναι ένας κλειστός χώρος με χαρακτηριστικά ακουστικής ανοιχτού χώρου, ενώ τα 15 τόξα αυξάνουν την εσωτερική επιφάνεια του χώρου δημιουργώντας σημαντική απόσβεση του ήχου.

«Χρησιμοποιήσαμε όργανα που δεν ήμασταν βέβαιοι ότι μπορούσαν να μετρήσουν σωστά τόσο ακραίες συνθήκες ακουστικής. Χρειάστηκαν πολλές μετρήσεις και πολλά διαφορετικά και εξελιγμένα τεχνολογικά μέσα για να επιβεβαιώσουμε αυτό που είχαμε παρατηρήσει από την αρχή: ότι δηλαδή η υπόγεια κρύπτη του νεκρομαντείου είναι ένας κλειστός χώρος με ιδιαίτερα χαμηλό θόρυβο», δήλωσε ο Π. Καραμπατζάκης.

Η κατασκευή του χώρου με αυτά τα χαρακτηριστικά και την απόλυτη ησυχία, μόνο τυχαία δεν ήταν. Στόχος των αρχαίων κατασκευαστών ήταν να δημιουργούν στον επισκέπτη έντονα ψυχοακουστικά φαινόμενα και να αποπροσανατολίζουν τις αισθήσεις δίνοντάς του την ψευδαίσθηση της επαφής με τον Κάτω Κόσμο.

Μπορεί κανείς εύκολα να αντιληφθεί την επίδραση ενός τέτοιου χώρου στον ψυχισμό του ανθρώπου αν σκεφτεί ότι σε ανηχοϊκό θάλαμο (απολύτως μονωμένο) της Μινεσότα που κατέχει το ρεκόρ Γκίνες ως το πιο ήσυχο μέρος της Γης, ο μέγιστος χρόνος παραμονής ανθρώπου είναι μόλις 33 λεπτά.

Δοκιμασίες
Το σοκ όσων πήγαιναν στο νεκρομαντείο του Αχέροντα γινόταν ακόμη μεγαλύτερο καθώς προηγουμένως περνούσαν από σωματικές και ψυχικές δοκιμασίες, όπως ειδική δίαιτα με στρείδια και κριθαρένιο ψωμί, προσευχή και τελετουργίες με μαγικά, ενώ πριν φτάσουν στον κεντρικό θάλαμο περιπλανούνταν σε έναν μικρό λαβύρινθο και έρχονταν σε κατάσταση ζάλης.

Τα αποτελέσματα αυτής της ακουστικής έρευνας θα παρουσιάσουν οι δύο ερευνητές σε πανευρωπαϊκό αρχαιολογικό συνέδριο, που θα γίνει αυτή την εβδομάδα στη Ρίβα Ντελ Γκάρντα της Ιταλίας.

ΠΡΟΣΕΦΕΡΑΝ ΧΟΕΣ ΓΙΑ ΝΑ ΜΑΘΟΥΝ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ

Το νεκρομαντείο του Αχέροντα ήταν το πιο φημισμένο του αρχαίου ελληνικού κόσμου, με τη μεγάλη του ακμή τον 3ο και 2ο π.Χ. αιώνα, ενώ η παλαιότερη αναφορά γίνεται στην Οδύσσεια του Ομήρου, όταν η Κίρκη συμβουλεύει τον Οδυσσέα να συναντήσει στον Κάτω Κόσμο τον μάντη Τειρεσία και να πάρει χρησμό για την επιστροφή του στην πατρίδα. Περιγράφεται ως το σημείο κατάβασης των νεκρών στον Αδη και η Εφύρα, η πόλη της Ηπείρου που βρίσκεται λίγο βορειότερα, συνδέεται με τη λατρεία της θεότητας του θανάτου.

Οι αρχαίοι κατέφευγαν στο νεκρομαντείο για να προσφέρουν χοές στους νεκρούς και να επικοινωνήσουν μαζί τους, καθώς πίστευαν ότι μετά την απελευθέρωσή τους από το σώμα, οι νεκροί αποκτούσαν την ικανότητα να μαντεύουν το μέλλον.

Στο τέλος του 3ου π.Χ. αιώνα γύρω από το ιερό προστέθηκε ένα συγκρότημα με μία κεντρική αυλή, δωμάτια και αποθήκες και με τη μορφή αυτή λειτούργησε για περίπου δύο αιώνες. Στον 1ο π.Χ. αιώνα με την εγκατάσταση Ρωμαίων εποίκων στην πεδιάδα του Αχέροντα, η αυλή του ιερού κατοικήθηκε πάλι, ενώ στις αρχές του 18ου αιώνα στον χώρο οικοδομήθηκε η μονή του Αγίου Ιωάννη του Προδρόμου, που σώζεται μέχρι σήμερα.

Πηγή: Έθνος