هوای اطراف زمین،‌مخلوطی از چند گاز است. با مطالعه جدول زیر اجزای هوای خشک را بشناسید.

در هوا مقداری هم بخار وجود دارد. اگر چه مقدار آن نسبت به اجزای دیگر کم است. اما در تحولات مهم آب و هوایی مانند ایجاد، ابر،مه ، باران ، برف دخالت کامل دارد.
مقدار بخار آب موجود در هوا،‌در زمانهای مختلف و از محلی به محل دیگر بسیار متفاوت است. این مقدار بین صفر در نواحی خشک و بیابانی تا حدود ۵ درصد نواحی مرطوب استوایی تغییر می کند. تقریباً ۹۰ درصد بخار آب موجود در هوا تا ارتفاع ۵ کیلومتری سطح زمین جای دارد.

چرخه ی آب :

آب از روی اقیانوس ها و خشکی ها بخار می شود و به هوا می رود.اگر شرایط مساعد باشد، از به هم پیوستن مولکول های آب، ابر تشکیل می شود و باران یا برف بر روی زمین می بارد و آب دوباره به اقیانوس ها باز می گردد. به این ترتیب ،‌آب های زمین، همواره بین دریا، هوا و خشکی در حال جابه جایی اند. به این جابه جایی دائمی آب چرخه آب می گویند.

مقدار آبی که در هر شبانه روز از قسمت های مختلف روی زمین بخار می شود و به هوا می رود، چیزی در حدود حجم آب دریای مازندران است. تبخیر این مقدار آب انرژی بسیار زیادی لازم دارد. علاوه بر دریاها و اقیانوس ها، از روی خشکی ها، در اثر تعریق گیاهان و سوزاندن سوخت ها نیز مقداری بخار آب تولید می شود و به هوا می رود.

تشکیل ابر و بارش

برای آنکه بخار آب، به حالت مایع یا جامد تبدیل شود، وجود سه شرط لازم است:
۱ – بخار آب به مقدار کافی وجود داشته باشد
۲- دمای هوای مرطوب کاهش پیدا کند
۳ – سطح جامدی در اختیار باشد تا مولکول های آب بتوانند به آن بچسبند

اگر ……. این شرط مهیا باشد، بخار آب ممکن است به صورت شبنم ،‌ابر و مه و یا باران درآید.
وقتی بخار آب در نزدیکی سطح زمین به صورت قطره های کوچک آب روی اشیای سرد مانند برگ گیاهان و سنگ ها می نشیند . شبنم بوجود می آید. با افزایش ارتفاع ، دمای هوا کاهش می یابد. بیشتر ابرها هنگامی که تشکیل می شوند که هوای در حال بالارفتن، سرد می شود. اگر در این هوا مقداری بخار آب وجود داشته باشد، به ذرات بسیار کوچک آب یا یخ تبدیل می شوند. اما لازم است سطح جامدی در اختیار باشد تا مولکول های آب بتوانند به آن بچسبند.
ابرهای کومولوس در اثر بالارفتن سریع هوا تشکیل می شوند و به صورت توده های سفید و به شکل گل کلم درآیند. در صورتی که هوا بعد از بالارفتن بطور جانبی (موازی با سطح زمین) گسترش یابد، ابرهای استراتوس تشکیل می شوند.ابرهای استراتوس ممکن است آسمان را بپوشاند بیشتر این ابرها در ارتفاع تشکیل می شوند و گاهی چنان نزدیک سطح زمین اند که مه بوجود می آورند.
ابرهای سیروس، معمولاً در ارتفاع بالا تشکیل می شوند و بارندگی ندارند.

بارش :

نیروی گرانش زمین نمی تواند قطره های بسیار ریز آب و یخ تشکیل دهنده ی ابر را به سمت زمین بکشد، زیرا نیروی تکیه گاه مولکول های هوا آن ها را معلق نگه می دارند. اما در صورتی که قطره های ریز آب در هوا به هم متصل شوند، قطره های درشت تر را می سازند که بر اثر غلبه نیروی گرانش بر نیروی تکیه گاه به صورت باران برزمین می افتند.

اطلاعات جمع آوری کنید
۱ – وقتی گفته می شود هوا آلودگی دارد منظورچیست؟

هوای اطراف زمین مخلوطی از چند گاز است هر گونه ماده ی اضافی که به غیر از این گازها وارد هوا می شود و خواص فیزیکی، شیمیایی، زیستی آن را تغییر دهد. آلودگی هوا نامیده می شود. مانند آلودگی های ناشی از صنعت (مونوکسید کربن – دوده – سرب) آلودگی های ناشی از کشاورزی سم های ضدآفت، گرده های گل)

آیا ممکن است در هوا مواد جامده هم وجود داشته باشد؟ در کجا مقدار آن کم و در کجا زیاد است؟

بله ، در هوای بالای جنگل ها،‌گرده گیاهان و هاگ قارچ ها بیشتر است.
در مناطق آتشفشانی در خاکستر آتشفشانی، در مراکز صنعتی و شهرهای پرجمعیت در دوره، سرب، جیوه و … » بیشتر مشاهده می شود.

تفسیر کنید.
شکل ها دو راه تشکیل ابر کومولوس را نشان میدهند. آن ها را تفسیر کنید.

۱ – هوای گرم اطراف زمین در اثر برخورد به دامنه ی کوه بالا می رود، چون در ارتفاعات هوا سرد است بخار آب متراکم شده را بر تشکیل می شود.
۲ – دو توده هوای سرد و گرم به یکدیگر برخورد می کنند، چون هوای سرد سنگین است پایین قرارگرفته هوای گرم را به بالا می راند در ارتفاعات دمای هوا کاهش یافته و بخار آب موجود در آن متراکم می شود و تشکیل ابر می دهد.

در چه صورتی بارش به صورت برف خواهد بود؟

وقتی دمای هوا در ارتفاعات به زیر نقطه انجماد برسد،‌قطرات بسیار ریز آب تشکیل دهنده ی ابر به بلورهای برف تبدیل می شود و بر اثر نیروی گرانش به طرف زمین می آید.

می دانید که کوتاه ترین فاصله بین دو نقطه،‌خط راستی است که آن دو نقطه را به یکدیگر وصل می کند. برای رفتن از یک محل به محل دیگر،‌مثلاً از خانه به مدرسه ،معمولاً مسیری را می پیمائیم که خط راست نیست. در این حرکت ها ، مجبوریم مانع ها را دور بزنیم، در نتیجه مسیر طولانی تری را می پیمائیم. در حرکت از یک شهر به شهر دیگر نیز وجود مانع های طبیعی مانند تپه، کوه، رودخانه و دریاچه باعث می شود که انسان مسیرهایی طولانی تر از فاصله ی مستقیم میان دو محل را بپیماید.

جابه جایی:

به فاصله مستقیم میان مبدأ و مقصد در جا به جایی و به مجموع طول هایی که متحرک برای رفتن از مبدأ به مقصد می پیماید. مسافت طی شده گفته می شود. جابه جایی و مسافت طی شده،‌هر دو از جنس طول هستند و هر دو را با واحد «متر» اندازه گیری می کنیم. واحدهای دیگری برای اندازه گیری طول به کار می رود که مهم ترین آنها عبارتند از : «کیلومتر،‌سانتی متر و میلی متر»

به عهده دانش آموز

سرعت :

همیشه وقتی درباره سرعت صحبت می کنیم باید زمان و واحد آن را در نظر داشته باشیم. زمان را با واحد ثانیه اندازه می گیرند. در زندگی روزمره هر گاه از واژه سرعت استفاده می کنیم. منظور ما مسافتی است که یک متحرک در واحد زمان یعنی در یک ثانیه می پیماید؟ مثلاً اگر یک خرگوش در هنگام دویدن در هر ثانیه،‌۸ متر را طی کند، سرعت آن ۸ متر بر ثانیه است.
انسان همواره در فکر ساختن وسیله ی نقلیه ی سریعتر بوده است. امروزه بشر با استفاده از علم و فناوری خود وسایل نقلیه ای می سازد که فاصله های بسیار طولانی را با سرعت های بسیار زیاد در زمانی کوتاه می پیمایند. مثلاً هواپیمای مسافربری کنکورد با حمل صدها مسافر با سرعتی بیشتر از سرعت صوت ( حدود ۲۰۰۰ کیلومتر بر سرعت) پرواز می کند.

شتاب :

آیا تا به حال در هنگام حرکت با اتومبیل به عقربه های سرعت سنج آن دقت کرده اید؟ عقربه سرعت سنج در هنگام توقف اتومبیل سرعت صفر را نشان می دهد پس از شروع حرکت، عقربه سنج در هر لحظه عددی را نشان می دهد. این عدد گاهی کوچک است و زمانی بزرگتر یعنی سرعت اتومبیل همیشه ثابت است.

معمولاً سرعت یک متحرک در تمام مدت حرکتش ثابت نیست. راننده سرعت اتومبیل را بر حسب شرایط جاده و آب و هوا به طور مناسب و مطمئن تنظیم می کند. هنگامی که سرعت یک متحرک در حال تغییر است می گوئیم حرکت دارای شتاب است. شتاب نیز مانند سرعت ،‌یکی از ویژگیهای حرکت است. در شتاب،‌نشان دهنده ی تغییرات سرعت در واحد زمان است.
وقتی اتومبیلی مسیر مستقیمی را می پیماید و عقربه های سرعت سنج آن عدد ثابتی را نشان می دهد، یعنی سرعت حرکت اتومبیل ثابت است و تغییر نمی کند. در چنین حالتی شتاب صفر است یا به عبارت دیگر حرکت اتومبیل شتاب ندارد. اما وقتی که عقربه ی سرعت سنج از عددی به عدد دیگر تغییر می کند، یعنی سرعت حرکت اتومبیل تغییر می کند، حرکت شتابدار است.

عامل ایجاد شتاب :

دیدیم که اگر بخواهیم جسم ساکنی را به حرکت درآوریم و یا سرعت آن را کاهش دهیم. باید به جسم نیرو وارد کنیم. نیرو با ایجاد شتاب باعث تغیر سرعت می شود. راننده با فشار پلان گاز و مصرف سوخت بیشتر ، نیروی موتور اتومبیل را افزایش می دهد و با ایجاد شتاب سرعت آن را بیشتر می کند. به همین ترتیب در هنگام کاهش سرعت با ترمزکردن ، مانع چرخش چرخ ها می شود و نیروی اصطکاک که در خلاف جهت حرکت آن است، سبب می شود که سرعت اتومبیل کاهش یابد.
بطور کلی می توان گفت که نیرو عامل تغییر سرعت حرکت اجسام است . اگر نیرویی که بر جسم در حال حرکت وارد می شود با جهت حرکت جسم هم جهت باشد سرعت آن را افزایش و اگر در جهت مخالف باشد،‌سرعت آن را کاهش می دهد.

اطلاعات جمع آوری کنید
درباره واحدهایی که در قدیم برای اندازه گیری طول بکار برده می شده است اطلاعاتی جمع آوری کنید و آنها را در دفتر علوم خود یادداشت کنید.

بحث کنید .

درباره مفهوم سرعت با دوستان خود گفت و گو کنید. سعی کنید تعریفی برای سرعت ارایه نمایید. در این تعریف از واژه های مسافت و زمان استفاده کنید.
مسافتی که یک متحرک در واحد زمان یعنی در یک ثانیه می پیماید یا به عبارت دیگر مسافت طی شده در واحد زمان را سرعت می گویند. واحد اندازه گیری سرعت، متر بر ثانیه یا کیلومتر بر سرعت است.

محاسبه کنید
دونده ای در مدت ۵/۱ دقیقه، مسیر ۵۴ متری مسابقه را می پیماید. سرعت این دونده چقدر است؟

هر دقیقه ۶۰ ثانیه است پس : دونده در هر ثانیه مسافت ۶ متر را طی می کند.
۱/۵ ۶۰ = ۹۰ ثانیه
۵۴۰ ۹ = ۶ متر بر ثانیه

فکر کنید
می دانید اگر موتور اتومبیل در حال حرکت را در یک جاده ی بدون شیب خاموش کنید، پس از مدتی بدون اینکه ترمز بگیرید اتومبیل می ایستد. به نظر شما در طی این زمان ، حرکت اتومبیل شتابدار است یا بدون شتاب ؟ چه عاملی سرانجام اتومبیل را متوقف می کند؟

حرکت اتومبیل شتابدار کاهنده است . زیرا سرعت آن در حال کاهش است. نیروی اصطکاک باعث توقف اتومبیل می شود.

به نیروی جاذبه زمین نیروی گرانش نیز گفته می شود. نیروی جاذبه زمین بر همه چیزهایی که در اطراف آن هستند وارد می شود و آن ها را به سمت زمین می کشد. به همین علت است که اجسام بر روی سطح زمین وزن دارند.

به عبارت دیگر می توان گفت که وزن هر جسم در واقع نیروی جاذبه زمین بر آن جسم است. هر چه از سطح زمین دور شویم. نیروی کشش زمین برروی اجسام کمتر می شود. در فضاهای دوره اجسام تقریباً در حالت بی وزنی قرار می گیرند.

نیروی تکیه گاه :

اگر به اطراف خود نگاه کنید، می بینید که هر جسمی یا روی یک جسم دیگر قرار دارد و یا از جایی آویزان است. به این جسم و یا نقطه ی آویز تکیه گاه می گوئیم. وقتی جسمی مثل یک کشتی یا یک قایق روی سطح آب قرار می گیرد، باعث فرورفتن سطح آب می شود . قایق هم مانند کتاب که خط کش را خمیده می کند، سطح آب را خمیده می کند. یعنی سطح آن هم مانع فرورفتن قایق می شود.
به نیرویی که تکیه گاه بر جسمی که روی آن قرار دارد وارد می کند، نیروی تکیه گاه می گوئیم.

نیروی اصطکاک :

وقتی از هل دادن یک جسم دست بر می داریم یا موتور اتومبیل در حال حرکت را خاموش می کنیم. بعد از مدتی جسم از حرکت می ایستد، نیرویی که مانع ادامه ی حرکت جسم می شود نیروی اصطکاک نام دارد.

نیروی الکتریکی :

یکی از نیروهایی که بیشترین تأثیررا در زندگی انسان دارد،‌نیروی الکتریکی است یک خودکار یا شانه پلاستیکی را با پارچه پشمی مالش دهید و به خرده های ریز کاغذ نزدیک کنید. چه روی می دهد، نیرویی که باعث جذب خرده های کاغذ به شانه می شود،‌نیروی الکتریکی نام دارد.

مشخصه های نیرو‌:

اگر در هنگام بازی توپ، با پای بدون کفش ضربه ای نسبتاً محکم به توپ فوتبال بزنید،‌انگشت پایتان کمی درد می گیرد علت این است که وقتی شما به توپ نیرو وارد می کنید، توپ نیز بر پای شما نیرو وارد می کند.
در بوجود آوردن نیرو همواره دو جسم شرکت دارند و هر جسم به جسم دیگر یک نیرو وارد می کند.

هر نیرو دارای دو مشخصه است :
الف) جهت
ب) اندازه
جهت نیرو را از روی نتیجه ی تأثیر نیرو بر جسم و تغییری که در شکل و یا در حرکت جسم بوجود می آید، تعیین می کنیم . مثلاً وقتی به کتاب نیرو وارد می کنیم و کتاب به طرف شمال حرکت می کند، جهت نیرو به طرف شمال است.

اندازه گیری نیرو :

قبل از آنکه درباره اندازه گیری نیرو فعالیتی انجام دهید، لازم است درباره جرم و اندازه گیری آن مطالبی بدانید.
مثلاً هنگام خرید میوه یا شیرینی ما معمولاً جرم را کیلوگرم تعیین می کنیم. برای اندازه گیری جرم اجناسی، مانند پرتغال ، پنیر و برنج ، کیلوگرم واحد مناسبی است. اما برای اندازه گیری جرم های کوچک تر به جای کیلوگرم از گرم استفاده می کنیم. جرم را معمولاً با ترازوی دو کفه اندازه می گیرند.

بطور کلی هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، آن جسم سنگین تر است یعنی نیروی جاذبه زمین بر آن بیشتر است. وزن را به کمک نیروسنج اندازه می گیریم. واحد اندازه گیری نیرو، نیوتون نام دارد.

آموختید که وزن هر جسم در واقع نیروی جاذبه ای است که از طرف زمین بر جسم وارد می شود. بنابراین واحد اندازه گیری وزن نیز مانند همه ی نیروهای دیگر نیوتون است. اگر یک سنگ را در دست بگیرید، (یک سنگ ترازوی صدگرمی) ، آیا سنگینی آن را احساس می کنید؟ مقدار نیروی وزن چنین وزنه ای تقریباً برابر یک نیوتن است.
همچنین یک سنگ ترازوی یک کیلوگرمی بر روی زمین وزنی تقریباً برابر با ده نیوتن دارد. یعنی از طرف کره ی زمین بر آن نیروی جاذبه ای برابر ۱۰ نیوتن وارد می شود.

همان طور که می دانید واحد جرم کیلوگرم است. ما اکثراً به جای کلمه ی جرم از وزن استفاده می کنیم. مثلاً می گوئیم وزن این قالب پنیر یک کیلوگرم است. در حالی که درست این است که بگوئیم جرم پنیر یک کیلوگرم و وزن آن حدود ۱۰ نیوتون است. جرم یک ماده به تعداد ذره های سازنده آن ماده و جرم هر ذره بستگی دارد. در حالی که وزن یک ماده نیروی جاذبه زمین بر روی جسم است.
در روی سطح زمین وزن یک جسم ( بر حسب نیوتون) از نظر عددی، تقریباً ده برابر جرم آن (بر حسب کیلوگرم) است.

آزمایش کنید

یک بار صندلی و بار دیگر میز یا نیمکت خود را بلند کنید. بلند کردن کدامیک آسانتر است ؟
آیا به پائین کشیده شدن آن ها را احساس می کنید؟ چه چیزی آنها را به پائین می کشد؟ آیا تمام جسم ها به پائین کشیده می شوند؟
بلند کردن صندلی آسان تر است. زیرا جرم صندلی از میز یا نیمکت کمتر است و زمین با نیروی کمتری آن را به سمت خود می کشد.
بله ، زیرا نیرویی برای بالا نگه داشتن آن صرف کنیم . نیروی گرانش (جاذبه زمین) آن را به پائین می کشد..
بله ، نیروی جاذبه بر همه ی چیزهایی که در اطراف آن هستند نیرو وارد کرده و آن ها را به سمت خود می کشد.

فکر کنید
به نظر شما نیروی اصطکاک در انجام کارها و زندگی ما مفید است یا مضر؟

نیروی اصطکاک هم مفید است هم مضر.
مفید در هنگام ترمز کردن ، راه رفتن.
مضر هنگام حرکت قطعات ماشین که باعث گرم شدن قطعات شده و مقداری انرژی به هدر می رود.

اطلاعات جمع آوری کنید:
حتماً تا به حال در یخچال را بارها باز و بسته کرده اید. یک بار دیگر این کار را انجام دهید. اما این بار هنگام بازکردن در یخچال نیرویی را که با دست برای بازکردن به آن وارد می کنید، به آرامی و آهستگی افزایش دهید چه تفاوتی بین بازشدن در یخچال و در یک کمد مشاهده می کنید. موقع بستن در یخچال نیز به آرامی آن را به بدنه یخچال نزدیک کنید. خواهید دید که یخچال از فاصله ی نزدیک در خود را جذب می کند.
۱ – به نظر شما چه نیرویی به این صورت بر باز و بسته شدن در یخچال اثر می گذارد؟
۲ – چه تدبیری برای ایجاد این نیرو بکار رفته است؟
۳ – چرا در یخچال را اینگونه ساخته اید؟
۴ – آیا موارد دیگر برای استفاده از آهن ربا می شناسید؟

۱ – نوار لاستیکی در یخچال دارای آهن رباست نیروی مغناطیسی درب یخچال را به طرف خود می کشد. به همین دلیل برای بازکردن در یخچال به نیروی بیشتری نیاز داریم.
۲ – نیروی مغناطیسی آهن ربا، در را به طرف یخچال می کشد
۳ – برای این کار ، نوارهای آهن را در لاستیک اطراف در یخچال کار گذاشتند تا در یخچال محکم تر بسته شود.
۴- برای اینکه هوای گرم به داخل یخچال نفوذ نکند و از خروج هوای سرد جلوگیری شود.
۵ – از آهن ربا وسایل گوناگون مانند بلندگو، گوشی تلفن و قطب نما ساخته می شود.

فکر کنید
جدول زیر را کامل کنید :

فکر کنید

چگونه می توانیم با یک ترازوی آشپزخانه، جرم یک جسم کوچک مثل فندق را اندازه بگیریم.
ترازوی آشپزخانه برای این اندازه گیری زیاد دقیق نیست. بنابراین برای اندازه گیری جرم یک فندق، تعداد مشخصی فندق ( مثلاً ۱۰ عدد) را با هم در درون ترازو گذاشته و جرم همه ی آن ها را به دست می آوریم. سپس عدد به دست آمده را بر تعداد آن ها (عدد ۱۰) تقسیم می کنیم، جرم تقریبی یک دانه فندق به دست می آید.