سلول های خورشیدی چگونه کار می کنند؟

انرژی ساطع شده از خورشید در زمان 1 ثانیه در صورتی که قابل ذخیره شدن باشد قادر خواهد بود انرژی مورد نیاز کره زمین را برای مدت هزار سال تامین نماید. سلول های خورشیدی قادرند از این منبع عظیم انرژی استفاده نمایند و یک منبع انرژی رایگان و پاک در اختیار ما قرار دهند.

انرژی خورشید به دو صورت قابل استفاده می باشد، یکی انرژی حرارتی خورشیدی و یکی انرژی الکتریکی خورشیدی.

در انرژی حرارتی خورشیدی، حرارت جذب شده از خورشید مورد استفاده قرار می گیرد و برای گرم کردن آب و یا بخار نمودن آب برای به حرکت درآوردن توربین بخار به کار گرفته می شود.

 این تبدیل شدن با استفاده از دو لایه سیلیکون انجام می پذیرد. سیلیکون یک ماده شیمیایی می باشد که از ماسه به دست می آید. لایه زیرین که در شکل زیر با رنگ آبی نشان داده شده، از لحاظ شیمیایی به نحوی ساخته شده که کمبود الکترون داشته باشد. لایه رویی (قرمز رنگ) نیز به نحوی ساخته شده که الکترون زیادی داشته باشد. با تابش خورشیدی به این سلول ها، انرژی نور خورشید باعث می شود الکترون های لایه زیرین تحریک شوند و به لایه رویی ببرند و سپس با برگشت به لایه پایین جریان الکتریسیته ایجاد نمایند.

به شکل فوق دقت نمایید که مقطع و مکانیزم درونی یک سلول خورشیدی را نشان می دهد. نقطه 1 لایه شیشه ای محافظ سلول را نشان می دهد.

نقطه 2 محل تابش نور خورشید به لایه زیری (آبی رنگ) و انرژی دادن به آن را نشان می دهد.

در نقطه 3، الکترون های انرژی گیرنده تحریک می شوند و به لایه بالا منتقل می شوند.

نقطه 4 صفحه متصل به لایه بالایی را نشان می دهد که الکترون ها را دریافت نموده و آن ها را به مدار خارجی منتقل می نماید.

نقطه 5 جریان الکترون ها در مدار خارجی را نشان می دهد.

نقطه 6 مصرف کننده انرژی الکتریکی را نشان می دهد.

الکترون ها از نقطه 7 مجدداً به لایه پایینی راه پیدا می کنند.

در شکل فوق نقطه 8 قطب مثبت و نقاط 9 و 10 نیز لایه های سیلیکون را نشان می دهند.

پانل خورشیدی از بهم پیوستن چندین (100-36) سلول خورشیدی به هم ساخته می شود.

پانل های خورشیدی با اتصال به هم می توانند برق منازل را تامین نمایند. در این منازل انرژی خورشیدی در طول روز در باطری هایی ذخیره می شود و در طول شب قابل استفاده می گردد.

میدان مغناطیسی زمین

درباره چگونگی ایجاد و منشأ خاصیت مغناطیسی زمین ٬ نظریات مختلفی ارائه شده است که آخرین آن ها این خاصیت را در ساختمان زمین جستجو و معرفی می کند.

 زمین از چهار لایه متفاوت تشكیل شده است. بسیاری از زمین شناسان معتقدند كه زمین در مركز خود از مواد سنگین تر و با چگالی بیشتر تشكیل شده است و مواد سبك تر به سمت بالا حركت می كنند. زیرا پوسته زمین غالباً از مواد سبك تر(سنگ های بازالت و گرانیت) ساخته شده در حالی كه هسته آن شامل فلزات سنگین (نیكل و آهن) است. چهار لایه ساختمان کره زمین عبارتند از: پوسته ٬جبه(گوشته) ٬ هسته خارجی ٬ هسته درونی.

محققان منشأ میدان مغناطیسی زمین را هسته ی خارجی می دانند.

هسته ی درونی

 هسته درونی زمین گلوله سخت و یکپارچه ای از آهن است. هسته داخلی آن قدر فشار و حرارت بالایی دارد كه فلزات به یكدیگر فشرده شده و مانند مایع قادربه حركت نیستند. اما نیروهای وارد شده به آن ها باعث می شود كه در جای خود همانند یك جامد بلرزند. هسته داخلی، ۴۰۰۰ مایل پایین تر از پوسته است و حدود ۸۰۰ مایل ضخامت دارد. درجه حرارت در آن بیش از ۹۰۰۰درجه فارنهایت است و فشار ۴۵ میلیون پوند براینچ مربع است. این مقدار فشار، سه میلیون برابر فشار هوا بر سطح بدن شما در كنار دریاست.

هسته خارجی

 هسته خارجی زمین، شبیه توپی است از مواد بسیار داغ (۹۰۰۰ -۴۰۰۰ درجه فارنهایت). هسته خارجی آن قدر داغ است كه فلزات در آن همگی به صورت مایع هستند. هسته خارجی، ۱۸۰۰ مایل پایین تر از پوسته قرار دارد و حدود ۱۴۰۰مایل ضخامت دارد. هسته خارجی مایع و از آلیاژ نیكل و آهن مذاب تشكیل شده است که با حرکت وضعی زمین به دور هسته درونی می چرخد. 

هسته درونی دمای بالایی دارد، در آن واکنش های شیمیایی رخ می دهد و تبدیل به یک مولد جریان الکتریکی می شود و مانند یک باتری کار می کند. مواد مذاب هسته خارجی در حال چرخش اند، می توان آن را شبیه یک سیملوله در نظر گرفت.

با این وجود درون زمین باتری و القاگر داریم، طبق قانون لنز در اطراف سیملوله فرضی داخل زمین، میدان مغناطیسی شبیه میدان سیملوله ایجاد می شود و چون هسته خارجی مانند القاگر است، پدیده خودالقایی نیز رخ می دهد. به این ترتیب که هرگاه جریان الکتریکی در هسته درونی بر اثر واکنش های شیمیایی کاهش یابد، جهت خطوط میدان به گونه ای  تغییر می کند که نیروی محرکه ای هم جهت با نیروی مولد ایجاد می شود و سبب تقویت شدت میدان مغناطیسی در زمین می گردد و برعکس. 

علاوه بر پدیده های داخلی٬ پدیده ی خارجی به نام بادهای خورشیدی نیز بر رفتار میدان مغناطیسی زمین مٶثر است.

باد خورشیدی حاصل انفجارهای واقع در تاج خورشید است که دمای بسیار زیاد سبب اعمال فشار و جریان شدید ذرات منفجره خواهد شد که با سرعتی معادل 500 کیلومتر بر ثانیه و پس از 5 روز به زمین می رسند. این ذرات شامل الکترون ٬پروتون٬ آلفا و بعضی یون های دیگر هستند.گاه شدت این بادهای خورشیدی به حدی است که می توانند بر سیستمهای الکتریکی و فرکانس های رادیویی در زمین تأ ثیر بگذارند و آن ها را از کار بیندازند.

نحوه هدایت کردن قایق ها

آیا می دانید کشتی ها را چگونه در آب هدایت می کنند و جهت حرکت آن ها را معین می نمایند؟

اکثر قایق ها صرف نظر از این که بزرگ باشند یا کوچک، موتور داشته باشند یا با نیروی باد حرکت کنند توسط نیروی فشاری ای که از طرف آب به سکان آن ها وارد می شود جهت حرکت خود را تعیین می کنند. با چرخاندن تیغه سکان فشار آب وارد شده بر یک طرف آن از طرف دیگر بیش تر می شود و این امر باعث می شود که به عقب نیرو وارد شود و به طرفین بچرخد و لذا جلوی قایق به سمت دلخواه جهت گیری نماید.

قایق های بزرگ دارای سکان گرد می باشند (مشابه فرمان اتومبیل) ولی قایق های کوچک تنها از یک دست گیره برای جهت گیری استفاده می نمایند.

در کشتی های بزرگ فرمان به وسیله یک سری پولی و تسمه به سکان متصل می گردد این پولی ها همان گونه که در شکل زیر نشان داده شده به نحوی ارتباط سکان و فرمان را برقرار می کنند که جهت حرکت سکان عکس جهت حرکت فرمان شود. در این حالت جهت حرکت فرمان با جهت حرکت کشتی یکی خواهد بود.

به شکل فوق دقت کنید. نقاط نشان داده شده در شکل فوق عبارتند از:

نکته: دریانوردان برای خود اصطلاحاتی دارند که ممکن است با اصطلاحات ما تفاوت داشته باشند. در حقیقت زبان دریانوردی، زبان خاصی می باشد. برای مثال هنگامی که در یک کشتی به سمت جلوی کشتی ایستاده باشید، در زبان دریانوردی سمت چپ شما پورت (port)، سمت راست شما استاربورد (starboard)، روبروی شما فور (fore) و پشت شما افت (Aft) نامیده می شود.

توضیح درباره جهت دور زدن قایق:

هنگامی که سکان در میانه محدوده حرکتی خود و موازی با جهت قایق باشد، آب به طور مساوی در طرفین آن جریان می یابد و نیرویی به آن وارد نمی کند.

با چرخش سکان به سمت راست آب به سمت چپ سکان نیرو وارد می کند و لذا عقب قایق به سمت چپ و جلوی آن به سمت راست حرکت خواهد نمود. با چرخش سکان به چپ نیز به روش مشابه به قایق به سمت چپ خواهد رفت.

آثار منفی فناوری نانو بر محیط زیست

با شتاب گرفتن فعالیت ها در قلمرو فناوری نانو، اکنون این پرسش برای کارشناسان مطرح شده که فراورده های این فناوری چه تأثیراتی بر محیط زیست و سلامت موجودات زنده بر جای می گذارد.

خطرات احتمالی فناوری نانو ( فناوری ای که محصولات آن از ابعاد بسیار کوچک در حدود یک میلیاردم متر برخوردارند) بسیار پیش از آن که نخستین شی ء در ابعاد نانو ساخته شود به وسیله محققی به نام اریک درکسلر در کتابی با عنوان موتور های خلقت که در سال 1986 انتشار یافت، مطرح گردید.

درکسلر جهانی را مجسم ساخته بود که در آن می توان روبات هایی در ابعاد نانومتر تولید کرد که قادر به زاد و ولد باشند و این روبات ها با دستیابی به امکانات لازم برای تکثیر خود قادر خواهند بود به صورت مستقل از اراده آدمیان به فعالیت بپردازند. هر چند سناریوی پیشنهادی درکسلر نوعی داستان تخیلی - علمی به شمار می آید اما برخی خطرات ملموس تر فناوری نانو از هم اکنون خود را آشکار ساخته است.

به عنوان مثال برای دانشمندان هنوز روشن نیست ذرات و اجسامی که در ابعاد نانو ساخته شده اند به چه نحو با یکدیگر، با محیط زیست و بخصوص با بافت های بدن انسان و دیگر موجودات زنده تعامل می کنند.

بسیاری از موادی که در ابعاد بزرگ خطری ایجاد نمی کنند، زمانی که در ابعاد بسیار کوچک و به صورت ذرات ریز ظاهر می شوند مشکل آفرین می باشند. به عنوان مثال کوارتز بلوری است که در ابعاد بزرگ هیچ خطری ندارد و کاربرد های فراوان دارد اما معدنچیان و کسانی که با تراش قطعات این بلور سرو کار دارند، به واسطه استنشاق ذرات ریز این بلور به بیماری سیلو کاسیس یا جراحت های ظریف بر روی بافت های ریه دچار می شوند. ذرات ریز می توانند عوارض خطرناک دیگری نیز به بار آورند.

به عنوان مثال در حال حاضر برای تعویض استخوان زانو، از موادی استفاده می شود که سیستم ایمنی بدن در برابر آن واکنش منفی نشان نمی دهد. اما همین مواد در اثر اصطکاک، ذرات ریزی تولید می کنند که بر روی بافت های اطراف تأثیر منفی می گذارد و موجب التهاب آن ها و یا شل شدن استخوان مصنوعی کار گذاشته شده در بدن می شود و تعویض آن را ضروری می سازد.

دو محقق امریکایی که در زمینه مسمومیت ناشی از ذرات ریز تحقیق می کنند با قرار دادن لوله های ساخته شده از کربن موسوم به باکی بالز در ریه موش ها به بررسی نحوه ی تأثیر این لوله ها بر بافت های ریه موش ها پرداختند. مولکول کربن باکی بالز که سنگ زیر بنای فناوری نانو به شمار می آید، امکان تولید لوله های فوق العاده باریکی را برای کاربردهای مرتبط با فناوری نانو به وجود آورده است.

 این دو محقق با مطالعه در تغییراتی که در لوله ها و بافت های ریه موش ها در فاصله یک هفته و سپس سه ماه پس از کارگذاری لوله ها به وجود آمده بود، مشاهده کردند که دیواره کربنی لوله ها پس از مدتی جمع و در هم پیچیده می شود و این امر موجب می گردد که سیستم ایمنی بدن برای دفع شیئ خارجی از  بدن به آن حمله ور شود. در جریان این آزمایش آسیب زیادی به بافت های ریه موش ها وارد آمد.

ملخ ها

نیروی موتور نسبت به نیروی باد دارای یک مزیت مهم می باشد و این مزیت این است که می تواند کشتی یا قایق را در هر زمان به تمام جهات هدایت نماید و نیازی نیست تا صبر کنیم تا باد با شدت مورد نظر ما به وزیدن درآید تا بتوانیم حرکت کنیم.

اکثر قایق های موتوری با استفاده از حداقل یک ملخ در آب به حرکت درمی آیند. این ملخ ها با نیروی موتور به چرخش درمی آیند و توسط شافت ملخ به موتور متصل می شوند.

با چرخش ملخ، مانند پیچ در آب به پیش می روند و لذا نیرویی به قایق وارد می کنند تا به سمت جلو حرکت کند. در حقیقت این نیروی رو به جلو به دلیل این که پره های ملخ، ایرفویل شکل می باشند به وجود می آید. در حقیقت مکانیزم عمل آن ها مانند بال هواپیما می باشد.

قایق هایی که ملخ آن ها در زیر آب قرار دارد، نمی توانند در مرداب ها و محل هایی که آب دارای اجسام خارجی و علف می باشد حرکت نمایند، لذا برای این موارد از قایق هایی استفاده می شود که دارای ملخ در روی قایق و در هوا می باشند.

در شکل فوق نقاط نشان داده شده عبارتند از:

کشتی های بزرگ و ناوهای حمل کننده خودرو معمولاً دارای ملخ هایی در قسمت های جلویی و عقبی خود می باشند. این ملخ ها برای جابه جا شدن در محل های تنگ و باریک و همچنین برای رفتن به کنار اسکله به کشتی کمک می کنند و آن را مطابق اشکال زیر حرکت می دهند. فلش های نشان داده شده در اشکال زیر جهت نیروهای وارد شده از ملخ های کشتی به کشتی را نشان می دهند.

ملخ های زیردریایی ها ممکن است تا هفت عدد پره داشته باشند. این ملخ ها می توانند در سرعت های پایین حرکت نیز با چرخش سریع، نیروی پیشران تولید کنند. هر پره ملخ مانند یک ایرفویل عمل می کند یعنی یک سمت آن انحنای بیش تری از سمت دیگر دارد و زاویه ای به سمت جلو دارد تا بتواند به سمت جلو حرکت کند.

یک ملخ در حال چرخیدن می تواند فشار آب اطراف خود را به حدی کاهش دهد که حفره های حباب مانندی در اطراف آن ایجاد شود. این حباب ها در حقیقت حاوی خلاء! می باشند و با دور شدن از حول پره از بین خواهند رفت. به این پدیده کاویتاسیون گفته می شود که پدیده بسیار مخربی می باشد.

در شکل فوق به پدیده کاویتاسیون در امتداد ملخ ها دقت کنید که با علامت مشخص شده است.

زاویه پره های ملخ نیز در کارآیی آن تأثیر به سزایی دارد. امروزه ملخ هایی که به کار می روند این قابلیت را دارند که زاویه پره های خود را تغییر دهند (مانند ملخ هلیکوپتر). به زاویه پره ها در شکل فوق که با علامت ** مشخص شده دقت کنید.

البته لازم به ذکر است که اولین کشتی های موتوری به نحوی دیگر از نیروی موتور استفاده می کردند. در این کشتی ها نیروی موتور چرخی را می چرخاند که به آن تعداد زیادی پارو متصل بود و این پاروها با حرکت کردن در آب و به دلیل وجود مقاومت آب، باعث جلو رفتن کشتی می شدند. بعدها در سال 1840 کشتی ها از ملخ استفاده نمودند.

در شکل فوق جهت چرخش چرخ با فلش قرمز، جهت حرکت کشتی با فلش سبز و نیروی وارد شده از پاروها به آب با فلش آبی رنگ نشان داده شده است.

با جایگزین شدن ملخ ها با این چرخ ها، علاوه بر اثر پارویی، از اثر ایرفویل نیز برای حرکت دادن قایق ها استفاده می شود و بسیار مؤثرتر از حالت اولیه خواهند بود.

در شکل فوق نقطه 1 طرف کم فشار و نقطه 2، پره ایرفویل شکل را نشان می دهد.

جت اسکی ها

ورزش جت اسکی سواری را می توان ورزشی مابین اسکی روی آب و موتور سواری در نظر گرفت. این ورزش از ابتدای به وجود آمدن و همه گانی شدن آن از سال 1970 محبوبیت زیادی پیدا نموده است.

جت اسکی به وسیله نیروی پیشران ایجاد شده از جریان قوی آب که به وسیله پره های جت اسکی ایجاد می شود به جلو رانده می شود. پره های جت اسکی نیز توسط شافت متصل به موتور جت اسکی به چرخش درمی آید.

ملخ جت اسکی از لحاظ ظاهری و عملکردی مانند یک ملخ می باشد که در داخل یک لوله می چرخد. این ملخ با چرخش خود باعث می شود که آب از یک طرف مکیده شود، سرعت بگیرد و از طرف دیگر با شدت خارج شود. هر چه سرعت چرخش ملخ جت اسکی بیش تر باشد، آب با شدت بیش تری از درون آن خارج می شود و لذا جت اسکی با سرعت بیش تری حرکت خواهد نمود. به شکل زیر دقت کنید:

نقاط نشان داده شده در شکل فوق عبارتند از:

جت آب ایجاد شده به وسیله ملخ با شدت از عقب جت اسکی خارج می گردد. این جت به دلیل این که در زیر آب خارج می شود معمولاً دیده نمی شود. در عکس فوق چون جت اسکی در حال پریدن از روی یک موج می باشد، جت آب خروجی قایق رویت گردیده است.

سرعت جت اسکی نیز با سرعت چرخش موتور تنظیم می گردد. سرعت چرخش موتور با استفاده از اهرم گاز آن که بر روی یکی از دسته ها نصب گردیده کنترل می گردد.

در این جا بد نیست کمی هم درباره کشتی های جت توضیح دهیم. تعداد اندکی از کشتی های بزرگ نیز با استفاده از جت های آب به حرکت درمی آیند برای مثال کشتی کاتاماران نشان داده شده در شکل زیر با استفاده از چهار عدد جت آب به حرکت درمی آید.

نقاط نشان داده شده در شکل فوق عبارتند از:

شما نیز می توانید با انجام یک آزمایش ساده یک قایق جت بسازید. کافی است یک بادکنک دراز را از سوراخی که در ته یک قوطی خالی مایع ظرف شویی ایجاد می کنید به درون آن وارد نموده و سپس آن را پر از آب نمایید. با قرار دادن این قوطی روی آب و رها نمودن دهانه بادکنک قایق شما به جلو حرکت خواهد نمود.

در شکل فوق نقطه 1 سوراخ ایجاد شده در کف قوطی، نقطه 2 مقطع بریده شده روی بدنه قوطی و نقطه 3 بادکنک را نشان می دهد.

دیسک فشرده یا CD

حتماً با CD آشنایی دارید. CD ها یا دیسک های فشرده (compact Disk) می توانند مقادیر زیادی اطلاعات بر روی خود ذخیره نمایند.

CD ها  درون درایو با سرعت چند صد دور بر دقیقه به دور خود می چرخند و در همین زمان یک اشعه لیزر روی آن ها تابیده می شود و اطلاعات آن ها خوانده می شود. روی سطح CD یک نوار مارپیچی وجود دارد که تمام اطلاعات CD روی آن ذخیره می شود. این نوار حدود 5 کیلومتر طول دارد و از آن جایی که عرض آن بسیار کم می باشد، تمام آن روی سطح کوچک CD جای گرفته است.

در شکل فوق نمای میکروسکوپی یک CD مشاهده می شود. در این شکل نقطه 1 نشان دهنده برجستگی های نوار حاوی اطلاعات CD می باشد. این نوار همان گونه که گفته شد حدود 5 کیلومتر طول دارد و به صورت یک تکه و مارپیچی بر روی CD حک شده است. نقطه 2 فاصله بین دو برآمدگی بر روی نوار حاوی اطلاعات CD رانشان می دهد. این ناحیه تا حد خوبی نور را منعکس می نماید.

نقطه 3 نیز لایه پلاستیکی محافظ اطلاعات را نشان می دهد که زیر سطح اطلاعات را می پوشاند.

برآمدگی های نشان داده شده در شکل فوق عرضی کمتر از 500 نانومتر دارند.

اطلاعات برای ثبت شدن روی CD به صورت دنباله هایی از 0 و 1 (کدهای بایزی) درمی آیند. این 0 و 1 ها به صورت برآمدگی ها و فضاهای خالی بر روی نوار مارپیچی اطلاعات CD ثبت می شوند.

یک CD از لایه های مختلفی ساخته می شود. لایه کفی شفاف می باشد و وظیفه آن نگهداری از لایه اطلاعات (که این 0 و 1 ها بر رویش حک شده اند) می باشد.

لایه اطلاعات از یک لایه آلومینیوم براق تشکیل می شود که توسط یک لایه پلاستیک محافظت می شود. این لایه به CD استحکام می دهد و قابلیت ثبت مشخصات CD را روی خود دارد. برای خواندن اطلاعات از روی CD، هنگامی که CD در حال دوران است، یک اشعه لیزر به سمت لایه شفاف آن تابیده می شود. این لیزر در حقیقت به نواری که اطلاعات روی آن به صورت 0 و 1 ثبت شده تابیده می شود. در صورتی که اشعه لیزر به یکی از برآمدگی ها بتابد منحرف می شود در صورتی که این اشعه با تابیدن به سطح آلومینیومی، با شدت زیادی بازتابانده می شود. یک حسگر اشعه بازتابیده شده از سطح CD را دریافت می کند و با توجه به قطع و وصل شدن های آن، کدهای 0 و 1 ثبت شده بر روی CD را متوجه می شود و سپس این کدها پردازش می شوند و به شکل اطلاعات اولیه درخواهند آمد. به شکل زیر دقت کنید:

در این شکل لیزر از نقطه 1 می تابد، در نقطه 2 که یک لنز متمرکز کننده است فکوس (متمرکز) می شود و از مسیر 3 به یک منشور تابیده می شود. این منشور توسط سطح شماره 4، نور را به سمت دومین لنز متمرکز کننده بازمی تاباند. این لنز (نقطه 5)، اشعه لیزر را بر روی نوار اطلاعات CD متمرکز می کند. اشعه خروجی از این لنز در نقطه 6 روی نوار اطلاعات تابیده می شود. در صورتی که این اشعه روی برآمدگی های نوار تابیده شود به خوبی منعکس نخواهد شد و در صورت تابش روی سطح آلومینیومی صاف به خوبی باز خواهد تابید. اشعه بازتاب یافته از روی CD که دائم در حال قطع و وصل می باشد مجدداً از مسیر 7 به منشور تابیده می شود و پس از عبور از لنز متمرکز کننده در نقطه 8 به حسگر می رسد. این حسگر نور لیزر بازتابی را دریافت می کند و آن را به 0 و 1 تبدیل می کند. در نقطه 9 نیز کدهای 0 و 1 خوانده شده از روی CD به اطلاعات یا موسیقی تبدیل می شوند.

در شکل فوق نقطه 10 لایه شفاف، نقطه 11 پلاستیک زیر لایه اطلاعات، نقطه 12 لایه آلومینیومی، نقطه 13 لایه محافظ و نقطه 14 برچسب روی CD را نشان می دهند.

قایق های تندرو 

  

آب با حرکت نمودن در اطراف کشتی یا قایق، یا بدنه آن تماس برقرار می کند و  روی بدنه آن ساییده می گردد. این سایش آب با بدنه، یک نیروی پسا یا Drag ایجاد می کند که هدف آن کاهش دادن سرعت قایق می باشد.

در صورتی که بدنه قایق با اصول طراحی شود و اجزاء بدنه صیقلی باشند و دارای انحنای مناسب باشند، سایش آب با بدنه قایق کاهش یافته و در نتیجه میزان نیروی پسای وارد شده به قایق کاهش خواهد یافت. هر چه سرعت قایق بیشتر باشد، تأثیرات نیروی پسا  روی آن بیش تر خودشان را نشان می دهند و مهم تر خواهند شد و لذا طراحی مناسب بدنه برای قایق های تندرو و مسابقه ای، امری بسیار ضروری خواهد بود. شکل زیر یک قایق تندرو را نشان می دهد.

نقاط نشان داده شده در شکل فوق عبارتند از:

1- بدنه دراز و نازک: این نحوه طراحی به کاهش نیروی پسا کمک می کند.

2- بدنه دو قسمتی: قایق نشان داده شده در شکل فوق به جای یک بدنه پهن از دو عدد بدنه دراز و باریک ساخته شده است. این طراحی باعث می شود سطح تماس قایق با آب کاهش یابد و لذا نیروی پسای وارده به قایق کمتر شده و قایق بتواند با سرعت بالا و به راحتی روی آب حرکت کند.

3- قوس های بدنه به نحوی طراحی می شوند که بدنه دارای نقاط شکسته نبوده و خطوط جریان روی بدنه به صورت یکنواخت ایجاد شوند. بدنه قایق های مسابقه ای معمولاً پیش از هر مسابقه کاملاً پولیش می شود تا سطح آن ها نرم شده و نیروی درگ کمتری به آن وارد شود.

4- ملخ

5- سکان

6- موتور: در قایق شکل فوق هر ملخ توسط یک موتور دیزل قدرتمند به چرخش درمی آید. این موتورها درون بدنه جاسازی می شوند. برخی از موتورها نیز در خارج بدنه نصب می گردند.

7- کابین: این قایق دارای دو عدد کابین (یک کابین در هر طرف) می باشد.

برخی از قایق ها دارای سکان نمی باشند. این قایق ها به جای سکان از موتورها و یا ملخ های متحرک استفاده می کنند. در این قایق ها، موتور و ملخ مانند سکان عمل می کنند و با چرخیدن جهت حرکت قایق را تغییر می دهند. موتور این قایق ها در بیرون بدنه نصب می گردد ( مانند قایق های موتوری که حتماً در کنار ساحل های ایران نیز تا به حال مشاهده نمودید. )

انواع بدنه: در این جا به شکل های بدنه قایق های رایج اشاره می کنیم.

اکثر قایق ها دارای یک عدد بدنه می باشند ولی امروزه قایق هایی با بدنه های چندتایی نیز کم کم در حال رایج شدن می باشند. این قایق ها راحت تر روی آب حرکت می کنند و همچنین قادرند در شرایط نامناسب جوی نیز حرکت نمایند.

آبکاری

الکتروشیمی را علم استفاده از انرژی الکتریکی برای انجام یک تغییر شیمیایی یا تولید انرژی الکتریکی به وسیله واکنش های شیمیایی تعریف می کنند. وقوع دسته ای از واکنش های شیمیایی که با انتقال یک یا چند الکترون همراه هستند، اکسایش - کاهش نام دارد. محصولات حاصل از پدیده آبکاری را در زندگی روزمره بسیار مشاهده نموده اید. در این مقاله شرح مختصری از تاریخچه و تعریف این پدیده آورده شده است که امیدواریم بتوانید از آن استفاده نمایید.

تعریف آبکاری

پوشاندن یک جسم با یک لایه نازک از یک فلز با کمک یک سلول الکترولیتی آبکاری نامیده می‌شود. توجه داشته باشید که جسمی که روکش فلزی روی آن ایجاد می‌شود، باید رسانای جریان برق باشد. الکترولیت مورد استفاده برای آبکاری باید دارای یون های آن فلزی باشد که قرار است لایه نازکی از آن روی جسم قرار بگیرند.

تاریخچه آبکاری

صنعت آبکاری به شکل امروزی آن از اواخر قرن هجدهم و با اختراع پیل الکتریکی توسط ولتا فیزیکدان ایتالیایی و تحقیقات میشل فارادی دانشمند انگلیسی که حاصل آن کشف قوانین فارادی بود، آغاز گردید. در سال 1837 موریتس جاکوبی با استفاده از نیروی برق توانست کپی های دقیق (نمونه سازی) از انواع قطعات و کالاها تولید و عرضه نماید. او با ساخت چنین قطعاتی با استفاده از روش نمونه سازی (Electroforming) یکی از روش های آبکاری است گامی بزرگ در توسعه صنعت آبکاری به وجود آورد. او همچنین پایه گذار نخستین نشریه های صنعت آبکاری است. در سال 1842 فون زیمنس موفق به آبکاری طلا بر روی قطعات مختلف گردید و این اختراع را به نام خود ثبت کرد. در همان زمان ویلهم پفان هاورز که آلمان ها او را پدر گالوانوتکنیک می خوانند موجب تحولی شگرف در این صنعت گردید.

مقدمه ای کوتاه آبکاری

فرایند آبکاری معمولا با فلزات گرانب ها چون طلا و نقره ‌و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن ‌و مس ‌و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می‌تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلزها با واسطه‌های محیطی موجب تجزیه و پوسیدگی آن ها می‌شود چون فلزها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند. پوسیدگی فلز ممکن است به صورت شیمیایی (توسط گازهای خشک و محلول های روغنی گازوئیل و نفت و مانند این ها) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و بازها و نمک‌ها) انجام پذیرد. طبیعت و میزان خوردگی به ویژگی‌های آن فلز، محیط و حرارت وابسته است. روش های زیادی برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد که یکی از آن ها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می‌باشد.

به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی الکتریکی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:

نوکلئیدها

همان گونه که در بحث مقدماتی ساختار هسته ای بیان شد، 106 عدد اتمی یا عنصر شیمیایی متفاوت وجود دارد. از آن جایی که هر اتم می تواند تعداد نوترون متفاوتی داشته باشد، بدیهی است که بیش تر از 106 ترکیب هسته ای متفاوت وجود داشته باشد. در واقع 1300 ترکیب مختلف نوترون - پروتون تاکنون شناخته شده است.

عنصر دوره ای به طبقه بندی یک ماده بر اساس عدد اتمی آن ماده و هسته ی دوره ای به هر دو طبقه بندی عدد اتمی و تعداد نوترون ها مربوط می شود. به بیان دیگر از آن جایی که در نهایت 106 عنصر متفاوت وجود دارد، حدود 1300 نوکلئید مختلف شناخته شده نیز وجود دارد.

رابطه ی ساختاری نوکلئیدهای مختلف اغلب با شبکه ایی که به نمودار نوکلئیدی موسوم است، مشخص می شود(شکل روبرو). مقیاس در جهت افقی، تعداد پروتون ها (عدد اتمی) و در جهت دیگر تعداد نوترون ها را نشان می دهد. هر مربع در این خطوط متقاطع، یک ترکیب هسته ای یا نوکلئیدی را نشان می دهد. تمام نواحی در نمودار اشغال نشده اند؛ بسیاری از ترکیبات نوترون - پروتون، ناپایدارند و به صورت یک هسته وجود ندارند.

نمودار شکل فوق (برای مشاهده نمودار در اندازه واقعی بر روی آن کلیک کنید) در این مطلب فقط برای 16عنصر رسم شده است زیرا توجه عمده به مشخصه های نمودار است نه جزئیات تمام عناصر. این نمودارها تمامی نوکلئیدهای شناخته شده را نشان می دهند. اکنون لازم است تا رابطه ی مشخصی بین نوکلئیدها مورد بررسی قرار گیرد که در مباحث بعدی به آن می پردازیم.