کاربرد فیزیک در فناوری و تکنولوژی مدرن (فیزیک دهم)

کاربرد های فیزیک در فناوری سوال فیزیک دهم❶ مقدمه‌ای بر کاربردهای فیزیک در فناوری❶ فناوری و علم فیزیک, رادیوگرافی و رادیوسکوپی, وسایل الکتروپزشکی, نقش فیزیک در فناوری‌های آموزشی, فیزیک و نقش یک مدیر دانش آموخته فیزیک, روزی که جریان الکتریسیته کشف شد یا زمانی که ولتا

فیزیک و کاربردهای آن

فیزیک،‌ علم شناختن قانون‌های عمومی و کلی حاکم بر رفتار ماده و انرژی است. کوشش‌های پیگیر فیزیکدانان در این راه سبب کشف بسیاری از قانون‌های اساسی، بیان نظریه‌ها و آشنایی با بعضی پدیده‌های طبیعی شده است. هر چند این موفقیت‌ها در برابر حجم ناشناخته‌ها،‌ اندک است، ولی تلاش همه جانبه و پرشتاب دانشمندان، امید بسیار آفریده که انسان می‌تواند رازهای هستی را در‌یابد.

فیزیک که تا اواخر قرن نوزدهم مباحث مکانیک، گرما، نور، صوت، الکتریسیته را شامل می‌شد، اکنون در اوایل قرن بیست‌و یکم در اشتراک با سایر علوم( مانند شیمی، زیست‌شناسی و …) روز‌به‌روز گسترده‌تر و عمیق‌تر شده و بیش از ۳۰ موضوع و مبحث مهم را دربرگرفته است (در دانشنامه فیزیک تعداد شاخه‌های فیزیک را ۳۳ شاخه معرفی کرده است).

نقش فیزیک در فناوری

علم، کوششی در جهت دانایی و فناوری تلاشی در جهت توانایی است. این هر دو اثر متقابل درهم داشته‌اند. دانش سبب شده که ابزارها و روش‌ها کامل شوند و ابزارها نیز دقت انسان را در اندازه‌گیری‌ها و رسیدن به نتایج علمی بیشتر کرده است.

اکنون بسیاری از موضوع‌ها ومباحث فیزیک پیامدهای کاربردی داشته و در عمل فیزیک در فناوری‌ها مؤثر بوده است.از جمله میتوان گفت فیزیک در فناوری‌های ارتباطات، فناوری‌های حمل و نقل( خشکی، دریایی، هوایی و فضایی)، فناوری‌های تولید( کشاورزی- صنعتی)، فناوری‌های استخراج انواع معادن و فناوری‌های ساختمان و انواع ماشین‌ها و فناوری‌های آموزشی به دانش مکانیک،‌ الکتریسیته، الکترومغناطیسی، ترمودینامیک و فیزیک هسته‌ای، نورشناسی، فیزیک بهداشت و فیزیک پزشکی و … وابسته است.

نقش فیزیک در فناوری‌های آموزشی

بسیاری از شاخه‌های فیزیک به طور مستقیم و غیرمستقیم در تولید تجهیزات ورسانه‌های آموزشی و روش‌های آن مؤثر است.به طور اصولی هرگونه یادگیری از طریق حواس و در ارتباط با محیط صورت می‌گیرد و علم فیزیک توانسته است توانایی حواس مارا بسیار افزایش دهد و ما رانه تنها به اطراف خود بلکه به زمان‌ها و مکان‌های ناپیدا و دور نیز پیوند دهد.

در این نوشته به بخشی از اثرهای فیزیک در آموزش و پرورش اشاره می‌کنیم:

1- استفاده از نور و وسایل نوری: مبحث نور یکی از شاخه‌های فیزیک است که در این شاخه از فیزیک از ماهیت و رنگ نور، رفتارهای نور و نیز چشم و دستگاه‌های نوری بحث می‌شود. بعضی از دستگاه‌های نوری مرتبط با مباحث فیزیک که به منزله تجهیزات آموزشی به کار می‌روند، عبارت‌اند از: عدسی‌ها و میکروسکپ برای دیدن اشیای ریز،‌دوربین و تلسکوپ برای دیدن چیزهای دور، دوربین‌های عکاسی و فیلمبرداری برای تهیه و مشاهده تصاویر، طیف‌نما برای تجزیه رنگ‌های نور و بررسی اجسام نور‌دهنده. دستگاه‌های نور از وسایلی هستند که در آموزش کاربرد فراوان دارند.

نور خود یکی از شاخه‌های فیزیک است که در این شاخه از علم فیزیک، ماهیت و رنگ نور، رفتارهای نور و نیز چشم و دستگاه‌های نوری مورد توجه قرار می‌گیرد. برخی از دستگاه‌های نوری مرتبط با مباحث فیزیک که به منزله تجهیزات آموزشی به کار می‌روند، عبارت‌اند از، عدسی‌ها و میکروسکپ برای دیدن اشیای ریز،‌دوربین و تلسکوپ برای دیدن چیزهای دور، دوربین‌های عکاسی و فیلمبرداری برای تهیه و مشاهده تصاویر، طیف‌نما برای تجزیه رنگ‌های نور و بررسی اجسام نور‌دهنده. بنابراین دستگاه‌های نور از جمله وسایلی هستند که در آموزش کاربرد فراوانی دارند.

فناوری و علم فیزیک
علم کوششی است در جهت دست یافتن به دانایی و فناوری تلاشی است در جهت دست یافتن به توانایی. این دو، یعنی علم و فناوری، بر هم اثر متقابل دارند. هدف از دانش کامل‌تر کردن ابزارها و روش‌هاست و ابزارها نیز خود باعث شده‌اند دقت انسان در اندازه گیری‌ها و همچنین رسیدن به نتایج علمی بیشتر گردد. امروزه بسیاری از موضوعات و مباحث فیزیک پیامدهای کاربردی داشته‌اند و عملاً توانسته‌اند در فناوری‌های مختلف نیز موثر باشند.

بنابراین علاوه بر اینکه کاربردهای فیزیک در فناوری نیاز به توجه دارد، نقش فیزیک در فناوری‌های مختلفی چون حمل و نقل، تولید، استخراج انواع معادن و ساختمان و انواع ماشین‌ها و آموزش‌های وابسته به دانش مکانیک، الکتریسیته، الکترومغناطیس، ترمودینامیک، فیزیک هسته ای، نورشناسی، فیزیک بهداشت، فیزیک پزشکی و … نیز قابل بررسی است.

رادیوگرافی و رادیوسکوپی
رادیوگرافی در واقع همان عکسبرداری از بدن با پرتوهای ایکس و رادیوسکوپی مشاهده مستقیم بدن با آن پرتوها است. در عکاسی معمولا از نوری که از چیزها بازتابش می‌شود، استفاده می‌گردد اما در رادیوگرافی از پرتوهایی که از بدن می گذرند، استفاده می‌شود.

پرتوهای ایکس اولین بار توسط ویلهلم کنراد رنتیگن استاد فیزیک دانشگاه ورتسبورگ آلمان کشف شد. این کشف بسیار شگفت انگیز بود تا جایی که خبر آن به سرعت در روزنامه‌های مختلف جهان منتشر شد. علاوه بر این رنتیگن بر روی پرتوهای کاتدی نیز کار می کرد. وی در ادامه تحقیقات خود متوجه شد که وقتی این پرتوها، به مواد سخت و فلزات سنگین برخورد می‌کنند پرتوهای ناشناخته‌ای تولید می‌شوند. وی این پرتوها را پرتو ایکس نامگذاری کرد.

کاربرد فیزیک در نور

نمونه ای دیگر از کاربرد فیزیک کشف پرتوهای فرابنفش، ایکس و گاما از یک طرف و از طرف دیگر کشف پرتوهای فروسرخ و مایکرویو امواج رادیویی است، اختراع انواع دستگاه‌هایی که با این امواج کار می‌کنند سبب شده که بتوانیم به بررسی چیزهایی بپردازیم که در فاصله بسیار دور قرار دارند و یا آن که چشم ما به طور مستقیم قادر نیست که آن‌ها را از پس مواد کدر ببیند. به کمک اشعه ایکس می‌توانیم ساختمان درون بدن را مطالعه کنیم و با دوربین‌های فرابنفش و فرسرخ از منظره‌هایی عکس بگیریم که مشاهده آن‌ها ممکن نیست.

2-صوت و وسایل صوتی: در مبحث صوت(آکوستیک) از ماهیت صوت و رفتارهای آن و نیز گوشی و وسایل صوتی بحث می‌شود. در گذشته اگر تجهیزات صوتی مدارس فقط زنگ مدرسه بود که با صدای رسای ناظم، دانش‌آموزان را به کلاس درس هدایت می‌کرد تا سخنان معلم را بشنوند و به خاطر بسپارند و بعد فراموش کنند، اکنون به جای آن” وسایل سمعی_ بصری” به کار گرفته می‌شود. دیگر معلم، سخنگو نیست بلکه راهنمایی است که به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا وسایل را خود به کار اندازند و از ضبط صوت، رادیو، تلویزیون و … برای آموختن استفاده کنند.

3- الکتریسیته و الکترونیک: روزی که گالوانی، پزشک ایتالیایی، متوجه جریان الکتریسیته شد یا زمانی که ولتا، اهم و فارادی، ماکسول و هرتز و ملیکان بر روی الکتریسیته و موج و الکترون کار می‌کردند نمی‌دانستند جریانی از علم و صنعت را به وجود می‌آورند که این شاخه از فیزیک بر همه ابعاد زندگی انسان اثر می‌گذارد و به طور مثال ” شبکه‌های اطلاعاتی(اینترنت)‌به وجود می‌آورد که بزرگ‌ترین تحول را در آموزش و پرورش ایجاد می‌کند. کافی است که بگوییم مطالعات فیزیک در شاخه‌های  نور، الکتریسیته، صوت، مکانیک، امواج، الکترونیک و … سبب اختراعاتی چون ماهواره ، مخابرات دوربرد و اینترنت شده و جهان را به صورت یک دهکده(دهکده جهانی)‌ درآورده و جهانی شدن آموزش و پرورش و اقتصاد و فرهنگ را شکل داده است.

فیزیک و نقش مدیر دانش آموخته فیزیک

سال ۲۰۰۵ میلادی به عنوان سال جهانی فیزیک انتخاب و اعلام شده است. در خصوص هدف ها و برنامه های محلی، منطقه ای و جهانی فیزیک بحث های مفصلی در جریان است.

یکی از این بخش ها اثر علم فیزیک و فیزیکدانان در انواع فناوری ها، هنرها، فلسفه، جهان بینی و رفتار انسان است. حال این پرسش مطرح است که آیا علم فیزیک یا فیزیکدانان در مدیریت هم، اثر چشم گیری داشته یا دارند؟ آیا مدیرانی که زمینه تحصیلات آن ها فیزیک بوده است، در انجام وظایف مدیریت که برنامه ریزی، سازماندهی، آموزش، انگیزش، هدایت، نظارت، هماهنگی و نوآوری در محدوده مسئولیت خود بوده، موفق یا ممتاز از دیگران بوده اند؟

فیزیک، علم مطالعه جهان قانونمند است. فیزیک کل نگر است و زمان و مکان، آن را محدود نمی کند. فیزیک مشخص کرده که همه چیز از جزء و کل در حرکت و دگرگونی، بر طبق قوانین مشخص و منظم است. فیزیک در میان تنوع پدیده ها به مطالعه رابطه میان آن ها می اندیشد و به دنبال یافتن وحدت نیروها در میان انبوه واکنش ها است.

اما فیزیکدان از میدان و نبرد آگاه است و می داند برای آن که کاری زیاد و تندتر انجام شود، باید نیروها را هم جهت کرد و در راستای رسیدن به هدف به کار گرفت. او از بازده و راندمان باخبر است و می داند که برای افزایش بازده باید موانع را برطرف کرد، فناوری های نو را به کار گرفت، راه های اتلاف انرژی را کاهش داد، از بازیافت هم استفاده کرد و همواره به دنبال یافتن روش های نو بود.

فیزیکدان می داند که امور جهان بر نظم استوار و جهان مقصد است و نباید به دست انسان نابود و آلوده شود و می داند ارزش هیچ چیزی به پایه ارزش انسان های شرافتمند، سازنده و نیکوکار نمی رسد و چنین انسان هایی را باید در خانواده ها و مدارس تربیت کرد.

دانش آموخته فیزیک می داند که برای رسیدن به هدف های آموزش و پرورش لازم است شرایطی به وجود آورد که فرد انسانی داناتر و تواناتر باشد، افراد در جهت رسیدن به هدف هم راستا و هماهنگ باشند، نیازهایشان به درستی برطرف شود. همچنان که اگر به خودرو سوخت مناسب و کافی برسد و موتور آن قدرتمند و راه بی خطر و صاف، سرنشینان به سلامت به مقصد خواهند رسید. 

منبع:تلخیص ازشبکه فیزیک ایران

فیزیک و نقش یک مدیر دانش آموخته فیزیک

سال ۲۰۰۵ میلادی به عنوان سال جهانی فیزیک انتخاب و اعلام شد. از آن زمان تاکنون در مورد هدف‌ها و برنامه‌های محلی، منطقه‌ای و جهانی فیزیک، بحث‌های مفصل و مهمی در جریان است. یکی از این بخش‌های مهم اثر علم فیزیک و فیزیکدانان در انواع فناوری‌ها، هنرها، فلسفه، جهان بینی و رفتار انسان بوده است.

پرسشی که در اینجا در ذهن ایجاد می‌شود این است که آیا علم فیزیک یا فیزیکدانان در مدیریت هم، اثر چشم گیری داشته یا دارند؟ و یا اینکه آیا مدیرانی که زمینه تحصیلات آن‌ها فیزیک بوده، توانسته‌اند در انجام وظایف مدیریت که برنامه ریزی، سازماندهی، آموزش، انگیزش و… است، موفق‌تر یا ممتازتر از دیگران باشند.

شاید بهتر باشد در اینجا این گونه اعلام کرد که فیزیک، علم مطالعه جهان قانونمند است. فیزیک کل نگر است و زمان و مکان، نمی‌تواند آن را محدود کند. علم فیزیک مشخص کرده است که همه چیز از جزء و کل در حرکت و دگرگونی هستند البته براساس قوانینی مشخص و منظم. در میان انواع مختلف پدیده‌ها فیزیک به مطالعه رابطه میان آنها فکر می‌کند و همچنین به دنبال یافتن وحدت نیروها در میان انبوه واکنش‌ها است.

فیزیکدان خود از میدان و نبرد خبر دارند و برای اینکه بتوانند کاری را بهتر و سریع‌تر انجام دهند، باید نیروها را هم جهت کنند و در راستای رسیدن به هدف از آنها استفاده کنند. فیزیکدانان از بازده و راندمان خبر دارند و می داند که برای افزایش بازده باید موانع را برطرف کنند. فیزیکدانان فناوری‌های نو را استفاده می‌کنند، می‌دانند که چگونه باید راه‌های اتلاف انرژی را کاهش دهند. آنها از بازیافت استفاده می‌کنند و همواره به دنبال یافتن روش‌های نو نیز هستند.