-
انبساط طولی
http://img.tebyan.net/big/1389/10/12...3135220209.jpg
اگر وزنه‌ای به سیمی وصل شود و در نهایت از محلی آویزان گردد، بر اثر گرم شدن سیم چه مشاهده می‌شود؟
همان طور كه در عكس مقابل مشاهده می نمایید، طول یك سیم بر اثر گرم شدن توسط سشوار، افزایش مییابد.
ما در اینجا برای فرمول بندی این بحث از تغییر طول در اثر تغییر دما شروع میكنیم. قبل از همه به فیلم زیر توجّه كنید. در این فیلم اثر گرما بر روی سیم (فلزی) بررسی می‌شود. آیا سیم فلزی بر اثر گرما منبسط می‌شود؟
برای مشاهده فیلم 1 کلیک کنید.
در فیلم دیگری اثر گرما بر روی طنابی لاستیكی بررسی می‌شود. آیا طناب لاستیكی بر اثر گرما منقبض می‌شود؟
برای مشاهده فیلم 2 کلیک کنید .
با انجام آزمایشهای دقیق تر خواهیم دید كه تغییر طول یك میله با تغییر دمای آن متناسب است یعنی:
http://img.tebyan.net/big/1389/10/13...3321723127.jpg
برای بررسی عامل بعدی توجّه شما را به یك سؤال جلب میكنیم.
به نظر شما اگر یك جسم فلزی مكعب مستطیل شكل (كه دارای طول(X)، عرض(Y) و ارتفاع (Z) متفاوت است) را گرم كنیم، آیا افزایش طولhttp://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image005.gif، عرضhttp://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image006.gifو ارتفاعhttp://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image007.gifآن با هم برابر است. یعنی آیاhttp://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image008.gif؟
http://img.tebyan.net/big/1389/10/17...0195167144.jpg
شاید برای پاسخ به این سؤال به ابزار دقیق و حساس اندازهگیری نیاز باشد. اما این موضوع را به شكل سادهتری نیز می‌توان بررسی كرد.
یك میله بلند را گرم كنید و افزایش طول میله و افزایش قطر میله را با هم بررسی كنید. همان طور كه به احتمال زیاد حدس زدید افزایش طول میله بسیار بیشتر از افزایش طول قطر آن خواهد بود، به شكلی كه شاید اصلاً متوجّه افزایش قطر میله نشویم ولی افزایش طول میله كاملاً مشهود است.
بنابراین می‌توان گفت كه افزایش طول یك جسم به ازای افزایش دمای معین به طول اولّیه آن بستگی دارد. بنا به آزمایش دیده می‌شود كه این دو كمیت با هم متناسب هستند. یعنی افزایش طول یك میله http://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image009.gif به ازای تغییر دمای معین http://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image010.gif با طول اولّیه میله http://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image011.gif متناسب است یعنی:
به نظر شما آیا افزایش طول یك میله مسی با افزایش طول یك میله شیشهای در شرایط یكسان برابر است؟
عامل سوّم در میزان افزایش طول جسم، جنس آن ماده است. با یك بررسی ساده میبینیم كه افزایش طول یك میله مسی با افزایش طول یك میله شیشهای در شرایط یكسان برابر نیست. البته نمیتوان عامل جنس را همانند عامل دماhttp://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image013.gif و عامل طول (L) بررسی كرد. به همین دلیل آن را به صورت ضریب در فرمول وارد میكنیم.
مطالب گفته شده در زیر جمع بندی شده‌اند.
در نتیجه برای تبدیل این تناسب به تساوی به یك ضریب نیاز داریم پس:
http://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image018.gifیك ضریب ثابت است كه به جنس ماده بستگی دارد و به آن "ضریب انبساط طولی" گفته می‌شود و واحد آن http://img.tebyan.net/small/1389/10/...3-image019.gif است.
http://img.tebyan.net/big/1389/10/21...2075437190.jpg
در فیلم زیر میله‌ای در بین دو تكیه گاه قرار گرفته است. در یك طرف میله یك پیم فلزی كوچك و در طرف دیگر یك مهره برای محكم كردن میله قرار گرفته است.
چرا با گرم كردن میله می‌توان مهره را سفت نمود؟
چرا با سرد كردن میله پیم فلزی می‌شكند؟
برای مشاهده فیلم کلیک کنید.
http://img.tebyan.net/big/1389/10/61...4548912916.jpg
