علوم

بخش اول – ماده و تغییرات آن

مدل های گوناگونی برای اتم
به یاد دارید كه دموكریت برای اتم ها شكل های گوناگونی تصور می كرد. در حالی كه دالتون اتم ها را ذره هایی كروی می دانست. اتم آن قدر كوچك است كه نمی توان آن را دید اما مانند جسمی كه درون جعبه است و دیده نمی شود، می توان با بررسی رفتاری كه از خودشان می دهد، در مورد شكل دو ویژگی های آن حدسهایی زد. جوزف تامسون دانشمند انگلیسی، دیدگاه دالتون مبنی بر كروی بودن شكل اتم را پذیرفت اما برخلاف او كه اتم را مانند یك ساچمه فنری، كره ای توپر و سفت و بدون ساختار درونی تصور می كرد، تامسون درباره ساختار اتم نظر دیگری داشت:

چهارده سال پس از تامسون یعنی در سال 1911 میلادی ارنست رادفورد دانشمند نیوزیلندی در دوستی مدل تامسون برای اتم تردید كرد. وی پس از آزمایش های بسیار ساختار دیگری برای اتم پیشنهاد كرد و مدل تازه ای برای آن ارائه داد.

رادفورد در مدل خود بار مثبت هسته ای اتم را به ذره هایی به نام پروتون نسبت داد. بارالكتریكی پروتون به اندازه ی بار الكترون است. در حالی كه اندازه گیریها نشان داده است كه جرم پروتون حدود دو هزار بار بیشتر از جرم یك الكترون است.
دو سال پس از رادفورد یعنی در سال 1913 میلادی، نیلز بورد دانشمند دانماركی، مدل اتمی رادفورد را برای توجیه برخی از ویژگیهای اتم نارسا دانست و از این رو مدل دیگری برای اتم پیشنهاد كرد.
گفتنی است مدل بور علیرغم نارسا بودن اطلاعات سودمندی درباره ساختار هر اتم در اختیار ما می گذارد.

دیگر ذره های سازنده اتم :
جیمز چاد و یك دانشمند انگلیسی، 20 سال پس از بور كشف كرد كه در هسته ی اتم علاوه بر پروتون، ذره دیگری نیز وجود دارد. او این ذره را كه جرم آن تقریباً با جرم پروتون برابر است بارالكتریكی ندارد. نوترون به این ترتیب، وجود سه ذره ساختار اتم ثابت شد.

همان طور كه می دانید 109 عنصر شناخته شده است. اتم های سازنده ی هر یك از این عنصرها، عدد اتمی ویژه خود را دارند. برای نمونه، اتم هیدروژن ساده ترین اتم شناخته شده است و تنها یك پروتون هسته ای آن را می سازد، عدد اتمی این اتم یك است. عنصر بعد از هیدروژن هلیم است. این عنصر دو پروتون و دو نوترون در هسته خود دارد. بنابراین عدد اتمی آن 2 است. اگر عنصرهای شناخته شده را به ترتیب افزایش عدد اتمی آن ها، كنار هم قرار دهیم، جدولی بدست می آید كه به آن جدول تناوبی عنصرها می گویند. در این جدول برای نمایش عنصرها از نمادهای ویژه ای استفاده می كنند كه نمادهای شیمیایی نامیده می شوند. عدد اتمی و عدد جرمی، دو ویژگی مهم یك اتم به شمار می اید. این دو ویژگی را بصورت عددهایی در سمت چپ نماد شیمیایی عنصر می نویسند. برای مثال (اتم هلیم، با دو پروتون (عدد اتمی :2) و دو نوترون (عدد جرمی 4=2+2) به صورت زیر نشان داده می شود:

نمادهای شیمیایی :
همان گونه كه گفتیم به حروفی كه در هر خانه ی جدول تناوبی عنصرها می بینید نماد شیمیایی می گویند. برای نمایش هر عنصر به جای نوشتن نام كامل آن از این نمادهای یك یا دو حرفی استفاده می شود.این نماد بیشتر از نام لاتین عنصرها گرفته شده اند. برای مثال، هیدروژن را با حرف H نشان می دهند. H نخستین حرف از نام لاتین این عنصر یعنی Hydrogen است. هم چنین نیتروژن را با حرف N نشان میدهند. این حرف نیز نخستین حرف از نام لاتین این عنصر یعنی Nitrogen است نام و نشانه ی شیمیایی برخی عنصرها در ص 8 كتاب وجود دارد.
همان گونه كه در جدول صفحه پیش دیده می شود در نشانه ی شیمیایی دو حرفی فقط حرف نخست را بزرگ می نویسند. برای مثال عنصر كلیسیم را با نشانه Ca نشان می دهند. نخستین حروف را به شكل C نشان می دهند. نخستین حرف را به شكل C(حرف بزرگ) و دومین حرف را به صورت a(حرف كوچك) می نویسند.
اتم هایی كه عدد اتمی یكسانی دارند ولی عدد جرمی آن ها با هم تفاوت می كند، در یك خانه از جدول تناوبی عنصرها قرار می گیرند. دانشمندان به چنین اتم هایی هم مكان یا ایزوتوپ می گویند. در واقع ایزوتوپ ها تنها در تعداد نوترون ها با یكدیگر تفاوت دارند و این سبب می شود كه جرم ایزوتوپ ها با هم متفاوت باشد. ایزوتوپ ها یك عنصر خواص شیمیایی دارند اما به عتل تفاوت اندكی كه در جرم آنها وجود دارد، در برخی از خواص فیزیكی وابسته به جرم مانند چگالی،‌تفاوت های ناچیزی با یكدیگر دارند.

مقایسه كنید
جدول اتمی تامسون و مدل اتمی رادفورد چه شباهت ها و چه تفاوت هایی با یكدیگر دارند؟
شباهت ها :
‌1 – در هر دو مدل اتم كروی شكل است.
2 – در هر دو مدل الكترون دارای بار منفی است
3 – هر دو مدل اتم خنثی است و هر دو به یك اندازه بار مثبت و منفی دارند

تفاوت ها:
1 - در مدل تامسون، بار مثبت خمیر كیك است. در مدل رادفورد، هسته در مركز اتم و عمده جرم اتم را تشكیل می دهد.
2- در مدل تامسون اتم تو پر و سفت است اما در مدل رادفورد بیشتر حجم اتم را فضای خالی تشكیل می دهد.
3 – در مدل اتمی تامسون، الكترون ها مانند كشمش درون خمیری از بار مثبت پخش شده اند. اما در مدل اتمی رادفورد، هسته ی اتم به وسیله ی الكترون ها محاصره شده است.

مقایسه كنید .
مدل اتمی رادفورد با مدل اتمی بور چه شباهت ها و تفاوت هایی با یكدیگر دارند؟ شباهت ها :

1- در هر دو، هسته در مركز قرار دارد
2 – در هر دو هسته دارای بار مثبت و الكترون دارای بار منفی است
3 – حجم هسته ی اتم در مقایسه با حجم اتم بسیار كوچك است.

تفاوت ها :
1- د رمدل اتمی رادفورد، هسته ی اتم به وسیله الكترون ها محاصره شده است، اما در مدل بور، الكترون ها در مدارهایی به دور هسته می چرخند.

فكر كنید :
مدل اتمی بور برای سه اتم مختلف در شكل زیر نشان داده شده است.

1 – تعداد الكترون ها ، پروتون ها و فوترون ها را در هر اتم مشخص كنید.

2 – به مجموع تعداد پروتون های یك اتم، عدد اتمی آن می گویند.عدد اتمی هر اتم را مشخص كنید.
3 = تعداد پروتون = عدد اتمی (اتم سمت چپ)
3 = تعداد پروتون = عدد (اتم وسط)
4 = تعداد پروتون = عدد اتمی (اتم سمت راست)

3 – كدام اتم سنگین تر است؟ چرا؟
عدد جرم اتمی سمت راست بیشتر از اتم وسط و اتم وسط بیشتر از سمت چپ است پس اتم سمت راست سنگین تر از بقیه اتم هاست. زیرا عدد جرمی آن از بقیه بیشتر است.

مقایسه كنید : ص 11 مدل بور در سه اتم در شكل روبه رو نشان داده شده است:

1 – این سه اتم چه شباهتی با یكدیگر دارند؟
عدد اتمی همه ی آنها با هم برابر است و تعداد الكترون های آنها نیز با هم برابر است.

2 – این اتم ها چه تفاوتی با یكدیگر دارند؟
عدد جرمی این سه اتم با هم متفاوت است.

3 – هر یك از این اتم ها به چه عنصری تعلق دارند؟
هر سه این اتم ها، اتم هیدروژن هستند.

4- عدد اتمی و عدد جرمی هر یك از آن ها را معین كنید.
عدد اتمی آن ها برابر یك است. چون هر یك فقط یك پروتون دارند. عدد جرمی اتم است سمت چپ یك ، اتم وسط دو اتم سمت راست برابر سه است.

فكر كنید :
برای اكسیژن سه ایزوتوپ در طبیعت یافت می شود. جدول رو به رو این ایزوتوپ ها و فراوانی آنها را در طبیعت نشان می دهد.
1 – عددهای نوشته شده در سمت چپ – بالا و پایین نماد شیمیایی ، چه معنایی دارند؟

كدام ایزوتوپ اكسیژن از همه سبك تر است؟ چرا؟
ایزوتوپ 16 از همه سبك تر است . چون عدد جرمی آن از بقیه كم تر است.

كدام ایزوتوپ اكسیژن در طبیعت بیشتر یافت می شود؟
ایزوتوپ 16 اكسیژن در طبیعت بیشتر یافت می شود.

فصل 2 – اتم ها و تركیب های شیمیایی
پیوند میان اتم ها و فرمول شیمیایی
امروزه برای نمایش نوع عنصرها و تعداد اتم های سازنده تركیب شیمیایی از كنار هم قرار دادن نماد شیمیایی آن عنصرها استفاده می شود. با این كار عبارتی بدست می آید كه فرمول شیمیایی نامیده اند.
برای نمونه اكسیژن و نیتروژن را به ترتیب با فرمول های شیمیایی O2 ، N2 و نیز كربن دی اكسید آب را به ترتیب با فرمول های شیمیایی H2O, CO2 نشان می دهند.

همانگونه كه مشاهده می كنید فرمول شیمیایی آب H2O است. در این فرمول H نماد شیمیایی هیدروژن و o نماد اكسیژن است. در ضمن عدد 2 پیوند كووالانسی نوعی نیروی جاذبه بسیار قوی است كه اتم ها را در یك مولكول محكم كنار هم نگه می دارد.
هرمولكول ذره ی سازنده ی ماده ای است كه به آن تركیب مولكولی گفته می شود. آب یك تركیب مولكولی است. یك قطره آب از تجمع میلیاردها مولكولی آب تشكیل شده است.

یون ها، ذره هایی با بارالكتریكی:
اتم به رغم داشتن الكترون و پروتون، ذره ای خنثی است. زیرا تعداد الكترون ها و تعداد پروتون ها در هر اتم با یكدیگر برابر است.
مواد بسیاری وجود دارد كه یون ها ذره های سازنده آن هستند. به این مواد تركیب های یونی می گویند. همانطور كه در قطب هم نام دو آهن ربا، یكدیگر را دفع و دو قطب ناهم نام آن ها، یكدیگر را جذب می كنند. بارهای الكتریكی نیز چنین رفتاری دارند. دو بار الكتریكی هم نام یكدیگر را میرانند و دو بار الكتریكی ناهم نام یكدیگر را می ربایند.
رانش یا دافعه ی دو بار هم نام ربایش یا جاذبه ی دو بار هم نام
این جاذبه در میان یون های با بار نام هم نام نوعی پیوند شیمیایی ایجاد می كند كه پیوند یونی معروف است. در تركیب های یونی یون ها توسط پیوندهای یونی كنار هم قرار گرفته اند. سدیم و كلر با هم واكنش می دهند و در یك واكنش بسیار گرماده یك تركیب یونی به نام سدیم، كلرید ایجاد می كنند، سدیم كلرید همان نمك خوراكی است.

دانشمندان سدیم كلرید را به صورت Nacl نشان می دهند. Nacl فرمول شیمیایی نمك خوراكی است. در این فرمول شیمیایی Na نماد شیمیایی سدیم و Cl نماد شیمیایی كلر است.
در تركیب های یونی مولكول های جدا از هم دیده نمی شود بلكه میلیاردها یون مثبت و منفی بصورت نشان داده شده در شكل صفحه قبل كنار هم قرار گرفته اند.

یك ویژگی مهم تركیب های یونی :
هنگامی كه یك تركیب یونی در آب حل می شود پیوندهایی كه یون ها را در این نوع تركیب ها كنار هم نگه می دارند به آسانی شكسته می شوند. در واقع مولكول های آب سبب می شوند كه این یون ها از یكدیگر جدا و در محلول پراكنده می شوند، پراكنده شدن این ذره ها در آب رسانایی الكتریكی محلول حاصل را بصورت چشمگیری تغییر می دهد.

اسیدها و بازها، نمونه دیگری از تركیب های شیمیایی:
اسیدها و بازها دسته مهمی از تركیب های شیمیایی هستند . سركه، آب لیمو، جوهر نمك، آسپرین و حتی ویتامین ث از جمله اسیدها هستند. گرد باز كننده لوله های فاضلاب ، مایع سفید كننده، جوش شیرین و مایعی كه بر اثر فشار از پوست پرتغال بیرون می آید از جمله بازهایی هستند كه روزانه با آنها سر و كار دارید.
اسیدها دسته ای از مواد با خواص مشابه اند. همه ی اسیدها مزه ترش دارند و با فلزها و بازها واكنش می دهند. در حالی كه بازها همه تلخ مزه اند و آغشته شدن پوست دست به آن ها حالتی صابون مانند بوجود می آورد. محلول بازها و اسیدها در آب جریان برق را از خود عبور می دهد و به این علت، اسیدها و بازها را می توان جزو الكترولیت ها بشمار آورد.
اسیدها و بازها را می توان به كمك آزمون های شیمیایی شناسایی كرد. رنگ های خوراكی بسیاری یافت می شود كه در اسیدها یك رنگ و در بازها رنگ دیگری دارند. به این مواد رنگی شناساگر می گویند.

محاسبه كنید :
فرمول شیمیایی برخی از تركیب های شیمیایی در زیر داده شد است:
الف – هر فرمول CH4 دو عنصر كربن و هیدروژن، در تركیب ; C6H12O6 سه عنصر اكسیژن، در تركیب HCL دو عنصر هیدروژن و كلر و در تركیب NO2 دو عنصر نیتروژن و اكسیژن بكار رفته است.
ب – فرمول وجود چند اتم از هر نوع عنصر را در ساختار مولكول های آن تركیب نشان می دهد؟
NO2; HCL; C6H12O6 ; CH4
در تركیب CH4 یك اتم كربن و 4 اتم هیدروژن‌، در تركیب C6H12O66 اتم كربن، 12 اتم نیتروژن،‌و 2 اتم اكسیژن بكار رفته است.

فكر كنید
با دقت به شكل بخشی از شبكه ی بلوری نمك خوراكی (شكل صفحه قبل) نگاه كنید. آیا می توانید نیروهای جاذبه ای را كه باعث ایجاد این شبكه ی بلوری شده است مشخص كنید؟
در شبكه ی بلوری نمك، یون سدیم دارای بار الكتریكی مثبت و یون كلرید دارای بار الكتریكی منفی است . نیروی جاذبه ی بین این دو یون مثبت و منفی باعث ایجاد یك شبكه بلوری در نمك خوراكی می شوند. (پیوند یونی)

سؤال از متن فصل 2 :
1 – دانشمندان برای نمایش مولكول ها و تركیب های شیمیایی از چه شیوه ای استفاده می كنند؟
آن ها شیوه ویژه ای را بكار می برند، به این صورت كه نماد شیمیایی عنصرهای سازنده آن ها را كنار هم قرار می دهند. به این شیوه ی نمایش فرمول های شیمیایی می گویند.

2 – پیوند كووالانسی چیست؟
نوعی نیروی جاذبه است كه اتم ها را در یك مولكول محكم كنار هم نگه می دارد.

3 – تركیب مولكولی را تعریف كنید؟
از كنار هم قرارگرفتن شمار زیادی از یك نوع مولكول ماده ای بدست می آید كه تركیب مولكولی گفته می شود.

4 – چرا اتم به رغم داشتن الكترون و پروتون ذره ای خنثی است؟
زیرا تعداد الكترون ها و تعداد پروتون ها در هر اتم با یكدیگر برابر است.

5 – تركیب های یونی چیست؟
مواد بسیاری وجود دارد كه یون ذره های سازنده ی آن هستند. به این مواد تركیب های یونی می گویند.

6 – در شبكه ی بلوری سدیم كلرید یون های سدیم و كلرید چگونه قرار گرفته اند؟
یون های سدیم و كلرید در شبكه بلوری سدیم كلرید بوسیله پیوندهای قوی یونی بطور بسیار منظمی در كنار هم قرارگرفته اند.

7 – محلول الكترولیت و غیرالكترولیت را تعریف كنید؟
ماده ای كه محلول آن جریان برق را از خود عبور می دهد الكترولیت و ماده ای كه محلول آن در آب جریان برق را از خود عبور نمی دهد، غیرالكترولیت نام دارد.

8 – مواد رنگی شناساگر چیست؟
رنگ های خوراكی بسیاری یافت می شوند كه در اسیدها یك رنگ و در بازها رنگ دیگری دارند. به این مواد رنگی شناساگر می گویند.

بخش دوم ، زمین زیستگاه ما
فصل 3 – سرگذشت زمین . لایه های سنگ ها :
سنگ های رسوبی معمولاً به صورت موازی در روی هم انباشته می شوند و مانند ورق های كتابند. در یك سری لایه از جنس سنگ های رسوبی ، اصولاً لایه های زیرین قدیمی تر از لایه های بالایی هستند. اما در صورتی كه سنگ ها چین خورده باشند، نمی توانیم اصل بالا را درست بدانیم و برای تعیین وضعیت گذشته های آن ها باید بدنبال شواهد دیگری بگردیم.

سیل :
برای پاسخ به این سؤال كه چه جاندارانی بر روی زمین زندگی می كردند باید از فسیل ها كمك گرفت. به آثار و بقایای موجودات قدیمی كه در بین برخی از مواد تشكیل دهنده ی پوسته زمین پیدا می شوند فسیل می گویند. از میان جانداران گذشته، فقط تعداد بسیار كمی به صورت فسیل درآمده اند. جاندارانی كه دارای اعضای نرم و فاقد اسكلت سفت داخلی یا خارجی بوده اند، در برابر عوامل مخرب طبیعی مقاومتی نداشته و پس از مرگ در مجاورت هوا یا زیر آب تجزیه گردیده، خوراك جانداران دیگر شده و بدون آنكه از خود اثری به جای گذارند، از بین رفته اند.
در میان جانداران گذشته ی زمین آن هایی كه دارای اعضای سخت مانند استخوان، دندان، صرف ، كیتین با بافت چوبی بوده اند. امكان فسیل شد نشان وجود داشته است. این جانداران باید بلافاصله پس از مرگ در محلی قرارگیرند تا در معرض تجزیه و فساد قرار نگیرند.


مكان های مناسب برای فسیل شدن :
برای فسیل شدن،‌محیط های رسوبی مانند دریاها و دریاچه ها مناسب تر از سایر مناطق اند. در این مناطق رسوب گذاری شدیدتر است و بقایای جانداران بوسیله رسوبات بهتر مدفون و پوشیده ی می شود.

در خشكی ها نیز گاهی فسیل بوجود می آید ولی تعداد آن ها نسبت به فسیل هایی كه در دریاها تشكیل شده اند، بسیارناچیز است. یخچال، غار، طوفان های شن و ماسه ، شیره های گیاهی، مواد نفتی و خاكسترهای آتش فشانی شرایطی بوجود می آورند كه جانوران یا گیاهان قبل از فساد و تجریه همه یا قسمتی از جسد آن ها سالم بماند.

استفاده از فسیل ها :
برخی از فسیل ها كه مانند زغال سنگ و نفت كه به آن ها سوخت های فسیلی نیز گفته می شود و بطور مستقیم در تأمین انرژی و برخی مواد كاربرد فراوان دارند. از سایر فسیل ها نیز برای تعین محل بعضی از مواد معدنی استفاده می گردد. فسیل ها در تشخیص آب و هوای گذشته نیز قابل استفاده اند.

تحول در حیات :
با مطالعه در روی فسیل ها بدست آمده از میان لایه های رسوبی مختلف معلوم شده است كه فسیل های موجود در لایه های قدیمی تر (زیرین) در مقایسه با آن ها كه در لایه های بالایی پیدا می شوند. ساختمانی بدنی ساده تری را نشان می دهند. یعنی هرچه به زمان حاضر نزدیك می شویم. هم ساختمان بدن جانداران پیچیده تر می شود هم بر تعداد انواع آن ها اضافه می شود.
دانشمندان به همین ترتیب توانسته اند اولاً با نوع تحولات و تغییرات جانداران در گذشته آشنا شوند، ثانیاً نوعی جدول زمانی را به كمك فسیل ها تنظیم كنند كه راهنمای مناسبی برای تعیین قدمت لایه های رسوبی مجهول هم هست.
ترتیب پیدایش جانداران از بی مهره ها به مهره داراین ساده و خونسرد و سپس مهره داران خونگرم، یعنی پرنده ها و پستانداران است.
گیاهان نیز در آغاز محدود به جلبك های دریایی بودند و در زمان های بعد سرخس ها و انواع مشابه پدید آمدند. پیدایش گیاهان گلدار، كه انواع كامل پیچیده تر از اقاسم بی گل ها و هاگدار است. در زمان های نزدیك به زمان حال در روی زمین ظاهر شدند.

تغییر گونه های جانداران :
یكی از مهم ترین كاربردهای فسیل ها پی بردن به چگونگی تغییرات شكل ظاهری و ساختمان بدنی و در نتجه بوجود آمدن انواع جدید جانداران است. امروزه بیش از 2 میلیون نوع جاندار در روی زمین زندگی می كنند. در حالی كه مطالعه ی فسیل ها نشان میدهد كه در ابتدا تعداد گونه های جانداران بسیار محدود و رفته رفته افزایش پیدا كرده اند.
المارك دانشمند فرانسوی‌،در قرن هجدم استفاده یا استفاده نكردن اندام ها را عامل بروز تغییر می دانست و عقیده داشت كه وقتی اندامی زیاد بكار برده شود، قوی خواهد شد و برعكس اندامی كه كار نكند، رشد چندانی نخواهد داشت . به عقیده لامارك صفاتی كه به این ترتیب كسب می شوند. قابل به ارث رسیدن نیز خواهند بود. پس چون زرافه گردن خود را برای خوردن برگ های درختان بالا كشانده نسل به نسل بر طول گردنش اضافه شده است.

چارلز داروین:
زیست شناس انگلیسی،‌در قرن نوزدهم كه از اوایل زندگی به مطالعه گیاهان و جانوران علاقمند بود. در مورد چگونگی تغییر گونه ها ، نظریه ی انتخاب طبیعی خود را در كتابی به نام منشأ انواع انتشار داد.
انتخاب طبیعی به این معناست كه طبیعت در هر محیط افراد سازگارتر را انتخاب می كند و آن هایی را كه برای زیستن در آن محیط مناسب نیستند، از میان می برد.
ذكر انتخاب طبیعی، از آن جا در ذهن داروین ریشه گرفت كه مشاهد كرد:‌تعداد اولاد جانداران، همیشه بیشتر از تعداد والدین است با وجود این جمعیت انواع بخصوص همواره ثابت می ماند. بنابراین باید همیشه تعدادی از اولاد جانداران به طریقی از بین بروند و چون بین افراد یك نوع ، تفاوت های فردی وجود دارد و همه آن ها از لحاظ سازش با محیط، مشابه نیستند. در ضمن چون غذا و جا معمولاً برای همه ی افراد وجود ندارد،‌میان آن ها رقابت در می گیرد. در این رقابت افرادی كه سازش بیشتری با محیط دارند. از شانس بیشتری هم برای زنده ماندن برخوردارند و در نتیجه، در رقابت پیروز می شوند و به سن زاد و ولد می رسند و تولید مثل می كنند.

دووریس :
در اوایل قرن بیستم یك دانشمند هلندی به نام دووریس نظریه ی جهش را اائه داد. دووریس معقتد بود، صفاتی بطور ناگهانی در یك فرد ظاهر می شوند و این صفات قابل انتقال به نسل های بعدی نیز هستند. جاندارانی را كه در آن ها صفات جدید بوجود می آید در اصطلاح جهش یافته می نامند. صفات جدیدی كه در یك جهش بوجود می آیند اغلب مضر هستند و سبب نابودی جاندار می شوند، گاهی به ندرت در یك جهش صفات مفیدی هم ظاهر می شدند. جاندارانی كه در آن ها یك یا چند صفت مفید ظاهر می شود. نسبت به همنوعان خود سازگاری بیشتری با محیط پیدا می كنند و رفته رفته تعداد آن ها در محیط افزایش پیدا می كند.

چگونگی بروز جهش :
می دانید كه صفات ارثی از طریق كروموزوم ها داخل هسته به ارث می رسند. مشاهد هی دقیق كروموزم ها هم نشان داده است كه ماده ی اصلی زنده ی آن ها، مولكول های DNA است كه در سلول های همه ی جانداران وجود دارد و امروزه آن ها را عوامل بوجود آورنده صفات مختلف در همه ی جانداران می شناسیم. پس اگر قرار باشد تغییر در صفات جانداران پدید آید. این تغییر (جهش) باید در ساختمان DNA اثر بگذارد.
DNA مولكولی بسیار با ثبات است و ساختمان كم تر دچار تغییر می شود عواملی كه سبب بروز تغییر در ساختمان چنین مولكولی می شوند، باید بسیار قوی باشند. مواد رادیو اكتیو بعضی از ماد شیمیایی و دارویی را از جمله ی این عوامل می دانند.

شواهد تغییر :
وجود شباهت های فراوان در میان جانداران حاكی از وابسته بودن آن ها به همدیگر است. البته، شباهت میان جانداران یك گروه زیادتر از شباهت میان جانداران گروههای دور از هم است. بدیهی است كه ساختمان اندام های داخلی مانند دستگاههای تنفس، گردش خون، كلیدها و غیره هم در آن ها بسیار شبیه است و همگی فعالیت های حیاتی مانند تغذیه ، تنفس ،‌و غیره را به یك شكل انجام میدهند.
چنین شباهتی به ترتیب در میان افراد گروههای دیگر مهره داراین كمتر می شود. با این حال، میان این گروهها شباهت زیاد دارند.

در مجموع مشاهدات انجام شده حاكی از آنند كه :
جانداران از اجداد قدیمی و مشتركی بوجود آمده اند.
تغییرات در جمعیت های جانداران پدید می آیند نه در افراد، زیرا فردیكه پس از مدت كم و بیش كوتاهی می میرد اما نسل و جمعیت باقی می ماند. زندگی از حالت ساده و ابتدایی به صورت پیچیده تری تحول یافته است.

فكر كنید
در مطالعه ی تاریخچه زمین، سنگ های رسوبی بهتر از بقیه ی اقسام سنگ ها هستند، دلیل چیست؟
سنگ های رسوبی از بسیاری جهات پرارزش اند، از جمله اینكه در آنها غالباً بقایای گیاهان و حیوانات پیدا می شود كه آنها را فسیل می نامند. دانشمنان با استفاده از فسیل ها تاریخ گذشته ی زمین را معلوم می كنند. سنگ های رسوبی شواهد مربوطه به تاریخچه ی گذشته ی زمین را در بردارند و نشان می دهند كه وضع دریاها و خشكی ها، رشته كوه ها و غیره در گذشته چگونه برده است.

فكر كنید
یك جاندار پس از مرگ باید دور از چه عواملی قرار گیرد تا همه یا قسمتی از جسد آن باقی بماند؟
این جاندار باید بلافاصله پی از مرگ، در محلی قرار گیرد تا در معرض تجزیه و فساد قرار گیرد. مثلاً اگر دارای اعضای نرم یا فاقد اسكلت سخت داخلی یا خارجی است. نباید در مجاورت هوا یا زیر آب قرار گیرد چون در این حالت تجزیه گردیده و یا خوراك جانداران دیگر می شود. در حالت كلی خشكی جای خوبی برای فسیل شدن نیست.

فكر كنید :‌
1 – به كمك جای پای جاندار ،‌چه اطلاعاتی درباره آن جاندار می توان كسب كرد؟
وزن ، بزرگی جثه، نوع جاندار، نوع تغذیه

2 – وجود زغال سنگ در یك منطقه چه اطلاعاتی درباره آب و هوای گذشته ی آن جا می تواند در برداشته باشد؟
وجود زغال سنگدر یك منطقه نشان میدهد كه شرایط آب و هوایی در آن منطقه برای پیدایش جنگل های انبوه مناسب بوده است.

3 – آیا می توان به كمك فسیل ها مناطق مختلف دریاهای گذشته را از نظر عمق شناسایی كرد؟
بله زیرا در هر منطقه از دریا متناسب با .... فاصله از ساحل ، جنس رسوبات فرق می كند و از طرفی هر لایه ی فسیل های ویژه ای دارد كه با فسیل های لایه های بالایی و پائینی متفاوت است.

4 – آیا می توان به كمك فسیل ها، دریاچه آب شیرین را از دریاچه آب شور تشخیص داد؟
بله، برخی از فسیل های مربوط به جانوران ساكن دریاچه آب شیرین اند، پس سنگ های محتوی آثار آن ها باید در محیط آب شیرین تشكیل شده باشد.

فكر كنید :
از ترتیب پیدایش جانداران در روی زمین چگونه می توانند به قدیم یا جدید بودن لایه های رسوبی چین خورده پی ببرند؟
فسیل ها نشان دهنده ی طرز تكامل حیات در روی زمین اند، و چون جانداران ابتدایی و ساده تر در مقایسه با جانداران پیچیده و پیشرفته قدمتی زیادتر دارند، با مقایسه نوع فسیل های موجود در سنگ ها می توان ترتیب قدمت های لایه رسوبی را معلوم كرد.

فكر كنید :
1 – نوع سازگاری هر كدام از جانداران زیر را مشخص كنید:
گاو
مار
كاكتوس
اردك
بوته ی كدو
1 – گاو :
ناخن اندام های حركتی تبدیل به سم شده است. معده چهار قسمتی است دندان های آسیا رشد بیشتری دارند.

مار :
داشتن پولك های ضخیم در سطح خارجی پوست كه سبب می شود آب بدن از بین نرود و نیاز جانور به آب كم باشد.

كاكتوس :
سطح پهنك برگ ها فوق العاده كاهش یافته و تبدیل به خار شده است و تعداد روزنه ها كم است.

اردك :
دستگاه گوارش دارای بخش های ویژه ای بنام چینه دان و سنگدان است

بوته كدو:
طول ریشه بدلیل نیاز زیاد گیاه به آب زیاد است و در اطراف پخش می شود.

2 – آیا مهاجرت می تواند یكی از عوامل ایجاد تغییر در جمعیت های جانداران باشد؟ برای گفته خود دلیل بیاورید؟
مهاجرت عبارت است از جابجایی از مكانی به مكان دیگر . مهاجرت ها می توانند بر افزایش یا كاهش جمعیت ساختمان سنی جمعیت و ... اثر بگذارد به عنوان مثال وقتی روستاییان به شهرها مهاجرت می كنند چون اغلب مهاجرین .... كار و فعالیت هستند باعث افزایش جمعیت سالخوره و یا در مورد زنان در روستا می شوند.

تفسیر كنید
این جمله را تفسیر كنید:
«جهش بوجود آورنده تغییرات در جانداران و انتخاب طبیعی گسترش دهنده ی آنها در جریان جمعیت ها ست.»
جهش سبب پیدا شدن صفات جدید می شود اما به تنهایی قادر به تغییر چهره ی جمعیت نیست زیرا میزان جهش بسیار كم است ولی انتخاب طبیعی یا انتخاب انواع جدید و حذف انواع دیگر امكان گسترش این صفت را فراهم می كند. به بیان دیگر جهش ایجاد كننده ی صفت جدید در فرد و انتخاب طبیعی افزایش دهنده ای فراوانی این صفت است.

فصل 4 – زمین ساخت ورقه ای
جابه جایی قاره ها
در سال 1912 میلادی یك دانشمند آلمانی به نام «وگنر» با شواهدی كه بدست آورده بود، اظهار داشت كه حدود 200 میلیون سال پیش تمام خشكی ها به هم متصل بوده و خشكی یك تكه ای را ساخته اند. این خشكی عظیم رفته رفته به دو خشكی بزرگ تقسیم شد و پس از میلیون ها سال هر یك از دو خشكی قطعه قطعه شده و قاره های امروزی را بوجود آوردند.

پس از مرگ وگنر، تعداد كمی از زمین شناسان نظریه ی وی را تحسین برانگیز خواندند و برای اثبات آن بدنبال شواهد بهتری بودند. در فاصله سال های 1950 تا 1968 پیشرفت شایان فناوری، امكان مطالعه زمین شناسان را بر روی قسمت های ناشناخته ی زمین، خصوصاً كف اقیانوسها فراهم آورد. در سال 1968 با توجه به مجموعه اطلاعات و شواهد بدست آمده ، نظریه وگنر مبدل به یك نظریه ی جامعتری با عنوان زمین ساخت ورقه ای شد. بر اساس این نظریه، سنگ كره ی زمین یك تكه نیست. بلكه از تعدادی ورقه های كوچك و بزرگ تشكیل شده است. برخی از این ورقه ها در زیر اقیانوس ها واقعند. برخی در زیر قاره ها و پاره ای هم ، قسمت هایی از هر دو را در بر می گیرند. همه ی ورقه ها كه تا عمق حدود 20 تا 150 كیلومتری ادامه دارند، می توانندآزادانه و مستقل از هم حركت كنند.
دانشمندان عقیده دارند كه دما و فشار در زیر سنگ كره به اندازه ای است كه سنگ ها حالتی شكل پذیرو خمیر مانند دارند. دما در همه ی قسمتهای این بخش خمیری یكسان نیست. قسمت های زیرین دمای بیشتر و قسمت هایی رویی دمای كمتری دارد. این اختلاف دما سبب می شود كه قسمت های زیرین چگالی كمتری نسبت به قسمتهای رویی داشته باشد. اختلاف چگالی در قسمت های خمیری گوشته سبب برقراری جریان جابه جایی (همرفتی) بسیار كندی می شود( حدود چند سانتی متر در سال) یعنی مواد سازنده نرم كره به آرامی بالا می آیند، سپس به طرفین ... و انجام به سمت پایین كشیده می شوند. وقتی در نرم كره چنین جریانی بوجود می آید. ورقه های سنگ كره بر روی آن می خزند و همراه آن جابه جا می شوند.

در این حالت ورقه های سنگ كره د رمحلی كه جریان رو به بالا باشد از هم دور می شوند و سپس به زیر ورقه ی مقابل فرو می روند.

پدیده های حاصل از حركت ورقه ها:
ورقه ها به سه شكل مختلف می توانند نسبت به هم جابه جا شوند

1 – ورقه های دور شونده :
بیشتر محل هایی كه ورقه ها از هم دور می شوند، در اقیانوس ها قرار دارند . در این مناطق ،‌مواد مذاب از شكاف موجود در بین دو ورقه خارج شده و درهمان سخت می شوند و پوسته جدیدی را بوجود می آورند. از این رو، هر ساله چند سانتی متر بر وسعت اقیانوس ها افزوده می شود، خروج مواد مذاب در این مناطق سبب بوجود آمدن رشته كوههایی در میان اقیانوس ها می شود. این رشته كوهها زنجیره ی پیوسته ای را می سازند به طول آن در مجموع بیش از 60000 كیلومتر است. رشته كوههای میان اقیانوسی، محل وقوع تعدادی از زمین لرزه ها و آتش فشان هاست.

ورقه های نزدیك شونده :

2 – چون ورقه های نزدیك شونده خصوصیات فیزیكی و شیمیایی مختلفی دارند . پدیده های حاصل به یكی از صورت های زیر خواهد بود.

الف – برخورد ورقه های اقیانوسی با ورقه قاره ای :
در این محل ها ورقه ی اقیانوسی به زیر ورقه ی قاره ای كشیده می شود و با خم شدن لبه ی ورقه ها، گودال عمیق اقیانوسی به موازات قاره و در داخل اقیانوس بوجود می آید. ورقه های ایقانوسی به همراه خود تعدادی از رسوبات دریایی را به پائین می كشاند. وقتی این مواد به عمق حدود 100 متر می رسند، ذوب می شوند و از شكاف های ورقه ای قاره ای ،‌خود را به بالا می كشند و سبب بوجود آمدن كوههای آتش فشانی بر روی قاره ها می شوند. گودال های عمیق در اطراف آن، محل وقوع زلزله های شدید است.

ب – برخورد ورقه های اقیانوسی :
در این محل ها، یكی از ورقه ها به زیر دیگری فرو می رود و با خم شدن لبه ورقه ها، گودال عمیق اقیانوسی بوجود می آید. ورقه ی فرو رانده شده مانند حالت قبل ذوب می شود و مواد مذاب حاصل از آن، این بار از بستردریا خارج می گردد. با ادامه فعالیت این آتش فشان ها، جزایری سر از آب بیرون می آورند كه به مجموعه ی آن ها جزایر اقیانوسی گفته می شود. اطراف این گودال ها محل وقوع تعداد دیگری از زلزله های شدید است.

پ – برخورد دو ورقه ای قاره ای :
در این محل ها، ورقه ای به زیر ورقه دیگر فرو نمی رود، زیرا جرم هر دو كم و مساوی است نتیجه چنین برخوردی،‌ایجاد كوه و زلزله های شدید است.

ورقه هایی كه در كنار هم می لغزند:
در این محل ها نه پوسته ی جدیدی بوجود می آید و نه ورقه ای تخریب می شود. بلكه فقط ورقه ا از كنار هم عبور می كنند، در بیشتر مواقع ممكن است این جا به جایی برای مدتی صورت نگیرد و انرژی ذخیره گردد و به هنگام آزاد شدن انرژی ، حركت ناگهانی ورقه ها سبب زلزله های شدیدی شود.

فكر كنید
در محل ورقه های دورشونده،‌مرتباً سنگ كره ی جدید تشكیل می شود، در این صورت آیا وسعت زمین هم اكنون در حال افزایش است؟
اگر پدیده جبرانی وجود نداشته باشد، باید بر وسعت زمین همچنان افزوده شود، اما سطح زمین مقداری ثابت است یعنی در مناطقی مانند محل برخورد ورقه های نزدیك شوند، قسمتی از سنگ كره از بین می رود.

فكر كنید
1 – گفته می شود هر چقدر تعداد زلزله های كوچك در یك منطقه بیشتر باشد ،بهتر است به نظر شما دلیل چیست؟
به همراه وقوع هر زلزله هر چند كوچك مقداری از انرژی ذخیره شده آزاد می شود و درنتیجه از احتمال وقوع زلزله شدید – كه با آزاد شدن انرژی زیادی همراه است كاسته می گردد.

2 – كدام پدیده ی زمین شناسی در تمام حاشیه های ورقه های سازنده سنگ كره زمین بوجود می آید؟
زلزله ، تقریباً تمامی زمین لرزه های دنیا در حاشیه ی ورقه های سازنده سنگ كره زمین بوجود می آیند.

سؤال از متن فصل 4 :
1 – حركت ورقه ها نسبت به هم سه شكل مختلف می تواند صورت بگیرد . این سه شكل كدامند؟
1) دو ورقه از هم دور می شوند .
2) دو ورقه با یكدیگر برخورد می كنند
3) دو ورقه در كنار هم می لغزند

2 – چگونگی دور شدن تدریجی دو ورقه از یكدیگر را توضیح دهید.
مواد مذاب از شكاف موجود در بین ورقه خارج شده و در همان جا سخت می شوند و پوسته ی جدیدی را بوجود می آورند.

3 – پدیده های حاصل از برخورد دو ورقه اقیانوسی با ورقه قاره ای را نام ببرید.
1 ) گودال عمیق اقیانوسی
2) كوه های آتش فسانی

4 – چرا در محل ورقه هایی كه در كنار هم می لغزند، زلزله های شدیدی رخ می دهد؟
در این محل ها فقط ورقه ها از كنار هم عبور می كنند. در بیشتر مواقع ممكن است این جا به جایی برای مدتی صورت نگیرد و انرژی ذخیره گردد و به هنگام آزاد شدن انرژی، حركت ناگهانی ورقه ها سبب زلزله های شدید می شود.

5 – نتیجه برخورد دو ورقه ی قاره ای چیست؟
در این محل ها، رقه ای به زیر ورقه ی دیگر نمی رود. زیرا جرم هر دو، كم و مساوی است . نتیجه ی چنین برخوردی ایجاد كوه و زلزله های شدید است.

فصل 5 – فراتر از زمین
‌منظومه شمسی
حدود 10 میلیارد سال پیش ، در قسمتی از فضا یك توده عظیم ابر مانند بوجود آمد كه 80 درصد آن هیدروژن، 15 درصد آن هلیم و 5 درصد بقیه بیشتر شامل گازهایی چون اكسیژن، نیتروژن ،‌كربن و مواد سنگین تری چون سیلسیم ، آلومینیوم ، آهن و منیزیم و كلسیم بود. این توده ی عظیم در حدود 5 میلیارد سال پیش تحت تأثیر نیروی گرانشی شروع به متراكم شده و چرخیدن كرد. و پس از مدتی به شكل دو بشقاب كه از لبه روی هم قرار گرفته باشند درآمد . بعد از مدتی بیشتر گازها در وسط این شكل جای گرفتند و خورشید را تشكیل دادند و مواد سنگین تر ، سیاراتی چون عطارد، زهره، زمین و مریخ را بوجود آوردند.
بقیه ی مواد نیز كه هم مواد سنگین و همه مواد گازی داشتند سیارات دیگر یعنی مشتری ، زحل اورانوس و نپتون را بوجود آوردند. از این جهت سیارات منظومه ی شمسی را به دو گروه زمین مانند (سیارات داخلی) و مشتری مانند (سیارات خارجی) تقسیم می كنند. در این تقسیم بندی نهمین سیاره یعنی پلوتو جایی ندارد. سیارات داخلی بیشتر از سنگ و فلز ساخته شده اند و نسبت به سیارات خارجی اندازه های كوچكی دارند ولی سیارات خارجی اندازه های بزرگی دارند و بیشتر از مواد مایع و گازند.

خورشید :
خورشید ستاره ای است كه 73 درصد حجم آن را هیدروژن و 25 درصد را هلیوم تشكیل داده است . قطر خورشید حدود 4/1 میلیون كیلومتر، (110 برابر قطر زمین) است. خورشید چنان داغ است كه گازهای تشكیل دهنده ی آن به حالت درخشان درآمده اند. نوری هم كه از آن به اطراف پخش می شود. به همین علت است در سطح خورشید ، قسمت ها سردتری هم وجود دارد كه تیره رنگند و به نام لكه های خورشیدی معروفند. دوام لكه های بین روز تا چند ماه است. منشأ گرمای خورشید واكنش های هسته ای است. در این واكنش ها هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود و گرمای فراوانی را حاصل می آورد.

اجزای دیگر منظومه شمسی : سیارك ها :
اندازه گیری ها بخوبی نشان میدهد كه فاصله ی بین سیاره مریخ و سیاره مشتری بسیار زیاد است. هم چنین بررسیها نشان داده است كه در فاصله ی بین این دو سیاره، قطعات سنگی و فلزی بسیاری، كه قطر آن ها از چند سانتی متر تا صدها كیلومتر متفاوت است و به آن ها سیارك می گویند. در روی یك مدار و در جهت حركت سایر سیارات، به دور خورشید می گردند.

شهاب
همه روز زمین توسط هزاره قطعه سنگ آسمانی بمباران می شود. این قطعات هنگام ورود به اتمسفر بر اثر اصطكاك با هوا، داغ و تبخیر می شوند. در صورتی كه هم این سنگ ها بزرگ باشند می سوزند. و نوری ایجاد می كنند كه از زمین قابل مشاهده است. به این نورها شهاب و به قطعه سنگ های بزرگی كه از اتمسفر هم می گذرند و روی زمین می افتند شهابسنگ می گویند.

دنباله دارها :
این اجرام از جنس غبار و یخ اند و تا حدی به «گلوله ی برگ گل آلود» شباهت دارند بعضی از دنباله دارها كه به زمین نزدیك می شوند می توان با چشم هم دید. اما بیشتر آن ها را باید با تلسكوپ ببینیم.
وقتی دنباله دارها به خورشید نزدیك می شوند یخ آنها بخار می شود و دم درازی به طول هزارها كیلومتر می سازد. دم همیشه دو جهت مخالف خورشید قرار می گیرد.

قمرها :
از اجزای دیگر منظومه شمسی قمرها هستند كه بدور سیارات می چرخند. به جز عطارد و زهره، بقیه سیارات منظومه شمسی حداقل یك قمر دارند. بزرگی بعضی از قمرها به بزرگی سیاره ای مانند عطارد است . كره ی ماه قمر كروی زمین است. سنگ هایی كه فضانوردان از ماه به زمین آورده اند نشان میدهد كه مواد سازنده این قمر مانند مواد سازنده زمین و سیارك هاست.

ستارگان : نور :
فاصله ی یك ستاره از زمین و جرم ستاره بر مقدار نور آن تأثیر دارند. پس وقتی ستاره ای پر نورتر از ستاره دیگر به نظر می رسد، معنایش آن است كه یا جرم بیشتری دارد یا فاصله كمتری با زمین دارد.

دما :
ستاره های با وجود آنكه بصورت نقاط نورانی به چشم می آیند، در مقابل تلسكوپ قوی ، به رنگ های آبی مایل به قرمز دیده می شوند. اختر شناسان از روی رنگ هر ستاره مقدار دمای سطحی آن را تعیین می كنند. ستاره زرد رنگی مانند خورشید نسبتاً داغ محسوب می شوند و دمای سطحی آن را حدود 6000 درجه می دانند. ستاره ی قرمز سردتر است. در عوض ستاره ای آبی بسیار داغند.

تركیب :
تجزیه نور ستاره، اطلاعاتی را در مورد تركیب آن در اختیار می گذارد. برای اینكار از دستگاهی بنام طیف نگار استفاده می كنند. در طیف ستاره ها، نوارهای رنگی هم وجود دارد. وجود این نوارها نشان می دهد كه بعضی از طول موج های نور محو شده، یا آن كه توسط گازهای موجود دراتمسفر ستاره جذب شده اند.

بزرگی :
بزرگی ستارگان بسیار متفاوت است كوچكترین آنها كمی از زمین بزرگ تر است. بزرگترین ستاره ی شناخته شده قطری حدود 2300 برابر قطر خورشید دارد.

فاصله :
تعیین فاصله ی ستاره ها از زمین ، یكی از مشكلات بزرگ اخترشناسان است. یك روش مرسوم جهت تعیین اندازه فاصله ی ستارگان، مثلث بندی است.

صورت های فلكی :
اجداد ما بر اساس تصورات خود ستارگانی را كه در نزدیكی هم در آسمان می دیدند، در گروههای خاصی قرار می دادند و شكل های ویژه ای را هم برای آنها در نظر گرفتند. به این مجموعه ستارگان نام عمومی صورت فلكی داده شده است. معروف ترین صورت فلكی دب اكبر است. امروزه 88 صورت فلكی در آسمان مشخص شده است.

تفسیر كنید.
با مشاهده طیف تركیب های احتمالی ستاره های 1،2،3، را تعیین كنید.
در تركیب خورشید چه عناصری وجود دارد؟ در كدام ستاره كلسیم و در كدامیك سدیم یافت می شود؟ تركیب كدام ستاره به تركیب خورشید بیشتر است؟

فصل6
بخش سوم
انرژی ،‌زندگی
در علم فیزیك كار دقیقاً همان معنایی را كه روزانه از آن استفاده می كنیم ندارد. مثلاً گاهی می گوئیم هیچ كاری انجام نشده است. در حالیكه از نظر فیزیكی كار انجام شده است و بر عكس گاهی از نظر فیزیكی كاری انجام نشده است. میدانید وقتی به یك جسم ساكن نیرو وارد شود، ممكن است جسم در جهتی كه نیر بر آن وارد می شود به حركت درآید. در این صورت می گوئیم نیرو روی جسم كار انجام داده است.

البته فقط در هنگام به حركت درآوردن اجسام ساكن كار انجام نمی شود. بلكه اگر نیرویی بر یك جسم متحرك نیز وارد شود، ممكن است سرعت یا جهت حركت جسم،‌در جهت وارد شدن نیرو تغییر كند. در چنین حالتی هم كار انجام می شود،‌گاهی بر یك جسم نیرو وارد می شود ولی چون جسم به حركت در نمی آید، در واقع كاری انجام نشده است.

برای مثال وقتی یك وزنه بردار،‌وزنه ای را از روی زمین بلند می كند و به بالای سرش می برد، كار انجام می دهد اما زمانی كه وزنه را بالای سر خود نگه می دارد، دیگر از نظر فیزیكی كاری انجام نداده است. ممكن است تصور كنید كه در این حالت وزنه بردار انرژی مصرف می كند و در نتیجه، به سرعت خسته می شود، بله این امر كاملاً درست است اما باید توجه داشت كه در این حالت ،‌انرژی وزنه بردار صرف فعالیت های داخلی بدن او می شود ولی بر روی ج سم كاری انجام نمی شود. زیرا جسم در این حالت ساكن است و هیچ گونه حركتی ندارد. وقتی برای بلند كردن یك وزنه یا نگهداشتن آن تلاش می كنید، ماهیچه های شما مرتباً برا ثر پیام های عصبی كه از مغز دریافت می كند منقبض می شود. در ماهیچه ها با هر بار انقباض،‌تعداد بسیار كمی كار انجام می شود. در طول چند ثانیه، تعداد انقباض ها به هزاران بار می رسد و در نتیجه در مجموعه تعداد بسیار زیادی كار انجام می شود.

هم چنین گاهی نیرویی بر یك جسم وارد می شود اما جسم در جهت وارد شدن نیرو حركت نمی كند، مثلآً فردی را در نظر بگیرید كه جعبه چوبی سنگینی را در دست دارد و آن را در جهت افقی حركت می دهد. در این حالت فرد دو نیرو بر جسم اثر می كند، یك نیرو درست برابر با نیروی وزن جسم اما در جهت بالا (خلاف جهت گرانش) به منظور نگهداشتن جسم و جلوگیری از افتادن آن بر روی زمین و نیروی دیگری بصورت افقی بهمنظور به حركت درآوردن جسم به طرف جلو.
نیروی اول كار انجام نمیدهد چون در جهت وارد شدن آن، جسم جابه جا نمی شود، اما نیروی دوم یعنی نیرویی كه از سوی فرد برای به حركت درآوردن جسم به طرف جلو وارد می شود، كار انجام می دهد.

محاسبه اندازه گیری كار :
برای محاسبه مقدار كار انجام شده می توان از معادله ی زیر استفاده كرد:
جابجایی × نیرو = كار
این معادله نشان میدهد كه مقدار كار انجام شده روی یك جسم به میزان نیرویی كه بر جسم وارد می شود و كار انجام می دهد و نیز اندازه ی جابجایی جسم بستگی دارد و هر چه این دو بیشتر باشند، مقدار كار انجام شده نیز بیشتر است.
در این معادله، نیرو بر حسب نیوت ن(N) جابجایی بر حسب متر (M) و مقدار كار بر حسب ژول (J) است.
به خاطر داشته باشید كه وزن هر جسم بر روی زمین، نیروی گرانشی است كه از طرف زمین بر آن جسم وارد می شود و از نظر عددی،‌تقریباً مساوی با ده برابر جرم آن جسم بر حسب كیلوگرم است یعنی :
10× جرم جسم بر حسب كیلوگرم = وزن جسم بر حسب نیوتون

كار و انرژی :
از سالهای قبل ب انرژیهای گوناگون هم چون انرژی پتانسیل ، جنبشی، الكتریكی تابشی، مكانیكی، صوتی، گرمایی، شیمیایی و هسته ای آشنا شوید. هم چنین دانستید كه برای اندازه گیری انرژی از یكای ژول، استفاده می شود. مثلاً اگر جسمی به وزن یك نیوتون در فاصله ی متری سطح مین قرار داشته باشد. مقدار انرژی پتانسیل گرانشی آن نسبت به سطح زمین برابر با یك ژول است.
انرژی و كار به یكدیگر كاملاً مربوطند. بطوریكه می توان گفت: هر گاه كاری انجام شود ممكن است حالت های زیر برای انرژی پیش آید:
1- هنگام انجام كار،‌انرژی از صورتی یا نوعی به صورت یا نوع دیگر تبدیل می شود.

2 – هنگام انجام كار، انرژی از یك جسم به جسم دیگر انتقال یابد

در فیزیك انرژی چنین تعریف می شود: انرژی توانایی انجام كار است. طبق این تعریف اگر جسمی انرژی داشته باشد، می تواند كار انجام دهد. البته گاهی یافتن راهی برای عملی ساختن این امر مشكل است. یعنی بعضی اوقات ممكن است جسمی انرژیداتشه باشد اما آزاد سازی انرژی آن و به حركت درآوردن اجسام بوسیله ی آن كار آسانی نباشد، مثلاً در هسته ی اتم ها انرژی فراوانی ذخیره شده است اما آزادسازی این انرژی و انجام كار به وسیله آن نیازمند فناوری در سطح بالاست. همانطور كه گفته شد كار و انرژی ارتباط بسیار نزدیكی با هم دارند. بطوری كه می توان گفت هر كاری كه انجام می شود حتماً انجام كار باتبدیل انرژی همراه است و با انرژی از جسمی به جسم دیگر انتقال یافته است. هم چنین هر گاه جسمی دارای انرژی باشد می توان در صورت ایجاد شرایط مناسب به كمك آن انرژی جسمی را به حركت درآورد.

توان، سرعت انجام كار:
هنگام بالا دویدن از پله ها، درست به اندازه ی بالارفتن آهسته و قدم به قدم كار انجام می شود. هم چنین كار انجام شده به وسیله دو دونده ی دوی صدمتر تقریباً با هم برابراست در حالیكه فقط یكی از آن ها به عنوان برنده اعلام می شود. در زندگی ما مدت زمان كه طول می كشد تا كاری معین انجام شود یكی از عوامل مهم در انجام آن كار به شمار می آید. ما این عامل را در فیزیك با نام توان می شناسیم . توان به معنی سرعت انجام كار است. به عبارت دیگر توان نشان دهنده ی میزان كار انجم شده در واحد زمان است. سرعت انجام كار به وسیله دونده ای كه مسیر مسابقه را زودتر طی می كند بیشتر است. به عبارت دیگر توان این دونده از دونده ی دیگربیشتر است.
برای محاسبه توان از معدله زیر كه به آن معادله توان می گوئیم، استفاده كنیم.

در این معادله مقدار كار انجام شده بر حسب ژول (J) مقدار زمان انجام كار بر حسب ثانیه (S) و توان بر حسب وات (W) است.
یك وات توان ماشینی است كه در مدت یك ثانیه یك ژول كار انجام میدهد. مفهوم توان هم برای نشان دادن سرعت انجام كار توسط یك فرد یا یك ماشین و هم برای مشخص كردن سرعت تولید یا مصرف انرژی بوسیله دستگاهها استفاده می شود. مثلاً وقتی گوئیم توان یك لامپ برقی 100 وات است یعنی در هر ثانیه 100 ژول انرژی الكتریكی توسط این لامپ مصرف و مطابق قانون پایستگی انرژی 100 ژول انرژی گرمایی و تابشی (نور) به وسیله آن تولید می شود.

شاید تصور كنید كه استفاده از جك برای بلند كردن اتومبیل سبب می شود كه ما كار كم تری برای بلند كردن آن انجام دهیم اما هرگز چنین نیست . طبق معادله كار ، برای بلند كردن اتومبیل، باید مقدار معین كار انجام می شود و این مقدار با به كارگیری جك كاهش پیدا نمی كند. جك تنها كار را آسانتر می كند. جك به شما كمك می كند تا با نیرویی در حدود 100 نیوتون اتومبیل را بلند كنید.به وسایلی كه در انجام كارها به ما كمك می كنند تا كارها آسانتر انجام شود ماشین گفته می شود مانند جك اتومبیل. ماشین ها به صورت های گوناگون در انجام كارها به ما كمك می كنند. یكی از راه های كمك ماشین ها به ما ،تغییر محل وارد شدن نیرو به جسم و گاهی نیز تغییر جهت نیرو است.
هم چنین ماشین ها گاهی با افزایش مقدار نیرو به ما كمك می كنند كه كارهایی را كه نمی توانیم انجام دهیم یا انجام آنها ممكن است سخت باشد به آسانی انجام دهیم. گاهی هم با افزایش مسافت اثر نیرو بر جسم و افزایش سرعت انجام كارماشین ها به ما كمك می كنند.
بعضی دیگر از ماشین ها به جای افزایش نیرو. مسافتی را كه نیرو بر آن اثر می كند افزایش می دهند.

مزیت مكانیكی یك ماشین :
ماشین ها می توانند مقدار نیرویی كه به آن ها وارد می شود. افزایش یا كاهش دهنده مزیت مكانیكی یك ماشین نسبت بین نیرویی كه ماشین به جسم وارد می كند نیرویی كه به ماشین وارد می شود را نشان می دهد. مزیت مكانیكی یك ماشین از طریق معادله ی زیر بدست می آید:

كار داده شده و كار گرفته شده از ماشین :

همان طور كه مشاهده می شود وقتی كه شخص جعبه را مستقیماًاز روی زمین به داخل كامیون منتقل می كند نیروی بیشتری را بكار می برد اما مقدار جابجایی بار كم تراست. در نتیجه مقدار كار با حالتی كه فرد با استفاده از نیروی كم تر، همراه با جابه جایی بیشتر بار را به داخل كامیون می برد. در مقایسه با حالت قبل – برابر است . یعنی مقدار كلی كار انجام شده در هر دو حالت مساوی است و می توان نتیه گرفت كه ماشین (سطح شیبدار) در مقدار كار انجام شده ، كاهش ایجاد نمی كند، بلكه فقط انجام كار را آسان تر می نماید.
مطابق قانون «پایستگی انرژی» هنگام تبدیل شدن از یك صورت به صورت دیگر یا انتقال از یك جسم به جسم دیگر خلق و نابود نمی شود، بنابراین مقدار انرژی داده شده به یك ماشین نیز همیشه بامقدار انرژی كه از ماشین گرفته می شود برابراست.
(انرژی گرفته شده از ماشین = انرژی داده شده به ماشین)
البته معمولاً مقداری از انرژی داده شده به ماشین ، صرف انجام كار مورد نظر می شود كه به آن كار مفید می گوئیم. بقیه آن به صورت های مختلف مثلاً به صورت گرمای ناشی از اصطكاك هدر می رود. به این مقدار از انرژی به هدر رفته، انرژی تلف شده گفته می شود.
در هر وسیله میتوان نسبت كار مفید به كل انرژی داده شده به دستگاه را به عنوان یك عامل مهم در كیفیت آن وسیله در نظر گرفت این نسبت بازده نام دارد. به معادله ی زیر توجه كنید:

ماشین های ساده :
گروهی از ماشین ها كه پایه و اساس ساخت ماشین های دیگر را تشكیل می دهند. ماشین ساده نامیده می شوند. می توان گفت ماشین های دیگر حالت تغییر شكل یافته ماشین ساده یا تركیبی از چند ماشین ساده با یكدیگر هستند.

اهرم :
برای درك چگونگی كار با اهرم، یك الاكلنگ را در نظر بگیرید. وقتی به یك طرف آلاكلنگ نیرویی به سمت پائین وارد شود. آن سمت به طرف پائین وسعت مقابل به طرف بالا حركت می كند. یعنی میله ی الا آكلنگ به عنوان یك اهرم عمل می كند.
در هر اهرم یك تكیه گاه یك بازوی محرك و یك بازوی مقاوم وجود دارد. اهرم ها را می توان بر حسب قرارگرفتن حمل تكیه گاه، نیروی محرك و نیروی مقاوم به شكل های زیر در نظر گرفت.
مزیت مكانیكی اهرم همچون هر ماشین دیگری از معامله ی مزیت مكانیكی بدست می آید. البته در صورتیكه از اصطكاك صرف نظر كنیم مزیت الكتریكی اهرم را از معادله زیر نیز می توان محاسبه كرد :

قرقره :
قرقره یكی دیگر از ماشین های ساده است. هر قرقره محوری دارد كه حول آن می تواند ازادانه بچرخد.

چرخ و محور:
چرخ و محور چرخی است كه به مركز آن یك میله وصل شده است. با چرخاندن چرخ میله نیز می چرخد.

در چرخ و محور معمولاً نیروی محرك را به چرخ و نیروی مقاوم را به محور وارد می كند. اما برعكس این حالت نیز امكان پذیراست. برای اینكه افزایش یا كاهش نیرو را در این دو حالت احساس كنید، آزمایش ص 72 را انجام دهید.
در چرخ و محور بین شعاع (قطر) چرخ و شعاع (قطر) محوری نیروهایی كه به چرخ و محور وارد می شود. رابطه ی زیر برقراراست:

سطح شیبدار :
سطح شیبدار هم نوعی ماشین ساده است و سبب می شود كه بتوانیم به كمك یك نیروی كم اما در مسافتی طولانی جسمی را به سمت بالا حركت دهیم. در حالیكه ممكن است جابه جا كردن این جسم بطور مستقیم از سطح زمین بر روی سطح بالایی، در حد نیروی ما نباشد.

گره و پیچ:
گره و پیچ نیز جزء ماشین های ساده هستند و می توان آن ها را نوع سطح شیبدار به حساب آورد. چاقوی معمولی یك گره به حساب می آید. تیغه های قیچی نیز گره هستند. در واقع گره یك سطح شیبدار متحرك است. پیچ نیز سطح شیبداری است كه بدور یك میله پیچیده شده است. از تركیب پیچ گره، متد بوجود می آید.

بحث كنید .
در كدامیك از موارد زیر كار انجام می شود؟ چرا؟
شخص از نردبان بالا می رود؟
بله، زیرا وقتی شخص از نردبان بالا می رود در جهت نیرو حركت می كند، در این صورت كار انجام می شود.

شخص روی صندلی می نشیند.
خیر، زیرا شخص ساكن است و حركت نمی كند، پس كاری انجام نمی شود.

جرثقیل باری را به درون كامیون منتقل می كند.
بله. زیرا جرثقیل، به بار نیرویی را به بالا وارد می كند و بار به طرف بالا حركت می كند و چون جسم در جهتی كه نیرو به آن وارد می شود به حركت در می آید ، در این صورت كار انجام می شود.

قطعه ای آهن به وسیله اره به دو قسمت تقسیم می شود.
خیر زرا وقتی قطعه ی آهن به دو قسمت تقسیم می شود ساكن است و حركت نمی كند پس كاری انجام نمی شود.

تفسیر كنید
با توجه به دو عبارت زیر مشخص كنید كه مقدار كار انجام شده به چه عواملی بستگی دارد؟
1- وقتی یك وزنه بردار، وزنه ی 1500 نیوتونی (حدوداً 150 كیلوگرمی) را بلند می كند، نسبت به هنگامی كه وزنه 1200 نیوتونی را به بالای سر می برد، كار بیشتری انجام می دهد.
2- وزنه برداربرای بلند كردن وزنه تا بالای سر نسبت به بلند كردن آن تا مقابل سینه خود، باید كار بیشتری انجام دهد.
از دو عبارت فوق دو نتیجه را می توان گرفت.
الف) مقدار كار انجام شده روی یك جسم به میزان نیرویی كه بر جسم وارد می شود بستگی دارد.
ب) مقدار كارانجام شده روی یك جسم به اندازه جابه جایی جسم بستگی دارد.

فكر كنید :
آیا می دانید از یكسان بودن یكای اندازه گیری كار (ژول) چه نتیجه ای می توان گرفت؟
نتیجه می گیریم كه كار شكلی از انرژی است و می توان گفت انرژی توانایی انجام كار است.

جمع آوری اطلاعات
توان مصرفی بیشتر وسیله های برقی چگونه مشخص می شود؟
توان مصرفی آن ها بر حسب وات روی بدنه ی آنها نوشته شده است.

آیا همه وسایل برقی مشابه، مثلاً همه ی یخچال ها مصرف برق مشابهی دارند؟
خیر، زیرا ظرفیت مصرف انرژی آن ها بر حسب كاری كه انجام می دهند متفاوت است.

به نظر شما هنگام خرید وسیله های برقی به چه نكاتی باید توجه كرد؟ چرا؟
هنگام خرید وسیله های برقی باید به توان مصرفی دستگاه و حجم كاری آن توجه كرد. چون توان مصرفی ، میزان انرژی مصرفی دستگاه رادر هر ثانیه نشان می دهد.

فكر كنید :
برای آسان تركردن كارهای زیر از چه وسیله هایی استفاده می كنید.
بلند كردن ماشین برای تعویض چرخ : جك
بریدن درخت : اره
بستن پیچ یا باز كردن آن آچار پیچ گوشتی
بازكردن در بطری نوشابه : در باز كن


فكر كنید :‌
تعدادی ماشین را نام ببرید و بگوئید هر كدام به چه طریق به ما كمك می كنند؟
دوچرخه با افزایش مسافت اثر نیرو به ما كمك می كند. اهرم با افزایش مقدار نیروی در بلند كردن اجسام به ما كمك می كند. استفاده از قرقره برای بالابردن مصالح ساختمانی با تغییر جهت دادن نیروی وارد بر طناب به ما كمك می كند.

فكر كنید
چگونه می توان بازده یك ماشین را به عنوان یك ملاك برای كیفیت عملكرد آن را در نظر گرفت ؟
با توجه به اینكه بازده ماشین نسبت به كار مفید به كل انرژی داده شده به ماشین است . پس هر چه بازده یك ماشین بالاتر باشد. كیفیت عملكرد آن بهتراست، زیرا به ازاء انرژی معینی كار مفید بیشتری انجام می دهد.

فكر كنید
همیشه مزیت مكانیكی اهرم نوع دوم بیشتر از یك و مزیت مكانیكی اهرم نوع سوم كمتر از یك است. یعنی اهرم نوع دوم،نیرو را افزایش می دهد . در حالی كه اهرم نوع سوم نیرو را كاهش می دهد. به نظر شما، مزیت مكانیكی اهرم نوع اول چگونه است؟ چرا؟
مزیت مكانیكی اهرم نوع اول برابر یك است. زیرا طول بازوی مقاوم برابر طول بازوی محرك است.

محاسبه كنید
1 – هرم بزرگ در حدود 140 متر ارتفاع دارد. برای بردن یك سنگ متوسط به بالای این اهرم چقدر كار باید انجام شود؟

(kg) 2500= 1000×5/2 = جرم سنگ
(N) 2500= 10×2500= 10× جرم سنگ = نیرو
(N) 2500= نیرو
(m) 140 = جابه جایی
(j)106×5/3=140×25000= جابه جایی × نیرو = مقدار كار انجام شده

اطلاعات جمع آوری كنید برای سطح شیبدار ،‌گره و پیچ در زندگی مثال هایی ذكر كنید و بگوئید هر كدام چگونه به ما كمك می كنند؟
الف) برای سطح شیبدار می توان راه پله ی ساختمان را مثال زد كه با افزایش مسافت با نیروی كم می توان به طبقه بالاتر رفت.
ب) برای گره می توان چاقوی معمولی را مثال زد. چاقو در سطح شیبدار به هم چسبیده است كه لبه ی تیزی دارد و در بریدن به ما كمك می كند.
پ) برای پیچ می توان پیچ مایه ی یخچال را مثال زد كه با پیچاندن آن می توان ارتفاع یخچال را تغییر داد.

فصل 7
فشار
واژه فشار نیر هم چون واژه كار در زندگی روزمره به طور فراوانی استفاده می شود. اما در علم فیزیك، فشار به معنایی بسیار خاص و با تعویضی متفاوت از مفهوم روزانه آن مطرح می شود.
از نظر فیزیكی، فشار در واقع مقدار نیرویی است كه بطور عمود بر واحد سطح وارد می شود. اگر در نیروی وارد آمده بر جسم و یا سطح، مقدارنیرو ثابت باشد و یا ثابت بماند، هر چه مساحت سطحی كه نیرو به آن وارد می شود كوچك تر و كم تر باشد، میزان فشار وارد بر سطح بیشتر است. واحد فشار در فیزیك، نیوتون بر مترمربع است كه ... پاسكال ، فیزیكدان مشهور فرانسوی به نام او نامیده شده است و آن را با علامت pa نشان می دهند. یك نیوتون بر سانتی متر مربع برابر است با 10000 پاسكال.

فشار مایعات :
همان طور كه معمولاً فشار هر جسم جامد بر سطح زیرین آن در اثر نیروی گرانش است. فشار مایعات نیز در اثر نیروی وزن آن ها بوجود می آید.
بسیاری از شهرها دارای شبكه ی آب لوله كشی هستند. در شبكه ی آب رسانی شهرها، معمولاً مخزن آب را در ارتفاعی بالاتر از بقیه ی نقاط می سازند. در نتیجه آب در اثر نیروی گرانش در شبكه ی آب شهرها جاری می شود. به این مثال توجه كنید:
اگر یك ظرف مكعبی شكل پر از آب به ابعاد 1×1×1 متر را در نظر بگیرید این ظرف محتوی حدود هزار كیلوگرم آب است.
وزن این مقدار آب در حدود 10000 نیوتون می شود.
بنابراین فشار دارد بر كف مخزن برابر است با :

حال اگر ارتفاع آب در مخزن به جای 1 متر، 2 متر باشد، فشار آب بر كف آن دو برابر، یعنی 2000 پاسكال می شود.
بنابراین می توان نتیجه گرفت كه فشار مایعات به ارتفاع آنها بستگی دارد. یعنی هر چه ارتفاع ستون مایع بیشتر باشد. نیروی وزن مایع بر سطح زیرین خود بیشتر می شود و در نتیجه فشار مایع بیشتر خواهد بود.
یك نكته ی بسیار جالب در مورد فشار مایعات این است كه مایعات، فشار را به خوبی و بطور یكسان در همه ی جهات منتقل می كنند. از این خاصیت، در موارد بسیاری استفاده می شود. از جمله دو دستگاه ترمز اتومبیل ها از خاصیت انتقال فشار مایعات بهره گرفته می شود.

فشار گازها :
هوای اطراف زمین به وسیله نیروی گرانش زمین به طرف پائین كشیده می شود . نیروی گرانش سبب می شود كه هوا بر همه اجسام روی زمین، فشار وارد می كند. مانند آبی كه بر كف ظرف خود فشار وارد می كند.
وجود فشار هوا در بعضی از كارها به ما كمك می كند. مثلاً وقتی كه با یك نی، نوشیدنی می خورید، فشار هوا ،‌مایع را از لیوان به درون دهان شما منتقل می كند. فشار هوا بر روی تمام اجسامی كه روی سطح زمین قراردارند از همه جهت ها وارد می شود.

یك نكته جالب :
بر روی سطح زمین، وقتی بطری آب را كج می كنیم در اثر نیروی گرانش، آب به دهان، سرازیر می شود اما در شرایط بی وزنی حتی اگر بطری آب را كاملاً هم سر و ته بگیریم،‌آب فرو نمی ریزد، در چنین شرایطی می توان آب را به وسیله ی نی نوشید. فشار هوا موجود در ایستگاه فضایی، این كار را امكان پذیر می سازد.
وقتی در یك محیط بسته مقداری گاز وارد می كنیم مولكول های گاز كه پیوسته در حال حركت و جنبش هستند دائماً به دیواره های ظرف برخورد می كنند. برخورد هر مولكول با دیواره ظرف، نیرویی بر دیواره وارد می كند به عبارت دیگر، می توان گفت كه عامل ایجاد فشار یك گاز بر روی دیواره های ظرف آن . ضربه های متوالی مولكول های گاز به دیواره است. هر چه مقدار گازی كه به یك ظرف در بسته وارد می كنیم بیشتر باشد. فشار گاز درون آن ظرف بیشتر می شود، زیرا با افزایش تعداد مولكول ها، تعداد برخورد آن ها با دیواره ظرف افزایش می یابد.
همان طور كه ملاحظه می كنید، عامل وجود فشار هوا بر اجسام روی سطح زمین،‌نیروی گرانش است كه از طرف زمین بر هوای اطراف آن وارد می شود و آن را به طرف خود می كشد اما در مورد گازی كه در یك ظرف در بسته قرار دارد: مثل هوای موجود در لاستیك ، اتومبیل یا گاز موجود در كپسول یا هوای موجود در فضاپیما می توان گفت كه عامل فشار در واقع جنبش و حركت مولكول های گاز آن است.

فكر كنید
درباره عبارت زیر فكر كنید آیا می توانید این پدیده ها را به مفهومی كه در ذهن خود از فشار دارید مربوط نمائید.
لبه تیز چاقو گوشت را به راحتی می برد اما لبه ی پهن آن نمی برد وقتی لبه ی چاقو تیز است، فشار وارد بر گوشت بیشتر و وقتی لبه ی آن پهن است نیرو در سطح وسیع تری پخش می شود و فشار وارد برگوشت كم تر است.
میخ از سر تیزش در چوب فرو می رود اما از سر پهن فرو نمی رود.
نوك تیز میخ فشار بیشتری را بر چوپ وارد می كند.
مرتاض های هندی روی یك تخت چوبی پوشیده از میخ می خوابند اما نمی توانند روی آن بایستند.
وقتی مرتاض های هندی روی تخت می خوابد سطح زیاد و فشار كم است. اما وقتی می ایستد، سطح كم و فشار زیاد است و میخ ها در پاهایش فرو می رود.

مساحت سطح
فكر كنید
می دانید كه اگر لاستیك ماشین یا توپ را بیش از حد باد كنیم، می تركد، علت آن چیست؟
زیرا مقدار گاز بیشتری را وارد لاستیك یا توپ می كنیم و فشار داخل آن ها بیشتر می شود و وقتی این فشار بیش از حد شود، می تركد.

به نظر شما اگر دمای گازی كه در یك ظرف دربسته وجود دارد افزایش یابد فشار آن بیشتر می شود یا كم تر؟ چرا؟
فشار گاز با دمای گاز نسبت مستقیم دارد. اگر گازی را گرم كنیم. دمای آن افزایش می یابد و فشار گاز زیاد می شود.

فصل 8 – بار الكتریكی
انسان از زمانهای بسیار دور با پدیده هایی مشابه آن چه بیان شده آشنا بوده است. بررسی این پدیده ها و تلاش برای درك علت آنها باعث پیشرفت دانش و فناوری بسیار گسرتده ای در این زمینه شده است. به این مبحث از دانش الكتریسته گفته می شود . برای بررسی الكتریسته ، ابتدا باید با كمیتی به نام بار الكتریكی آشنا شویم. وقتی میله ای پلاستیكی را با پارچه ای پشمی مالش دهیم. به علت مالش میله با پارچه ، در میله تغییری ایجاد می شود و میله خاصیت جدیدی پیدا می كند ازاین رو تكه های كوچك كاغذ را جذب می كند. در این صورت می گوئیم میله دارای بار الكتریكی شده است. وقتی دو جسم با یكدیگر مالش داده شوند، معمولاً هر دو دارای بارالكتریكی می شوند. مشاهده آثار باردار شدن جسم ها، این واقعیت را نشان می دهد كه وقتی دو جسم دارای بار الكتریكی می شوند ،‌بر یكدیگر نیرو وارد می كنند، برسی و تحلیل آزمایش هایی نظیر فعالیتی كه شما انجام دادید در واقعیت را نشان می دهد.
الف) نیروی الكتریكی موجود بین جسم هایی كه دارای بار الكتریكی هستند، گاهی ربایشی و گاهی رانشی است.
ب) دو نوع بار الكتریكی وجود دارد.

دو نوع نیرو، دو نوع بارالكتریكی:
دیدیم كه نیروی الكتریكی، موجود بین پارچه و بادكنك ربایشی است اما دو بادكنكی كه با یك پارچه مالش داده شده اند، یكدیگر را می رانند، یعنی نیروی الكتریكی بین آنها ، رانشی استف هر دو بادكنك با یك پارچه مالش داده شده اند. در نتیجه، بار الكتریكی آن ها یكسان است. وجود نیروی ربایشی بین پارچه و بادكنك و نیز نیروی رانشی بین دو بادكنك ،‌نشان می دهد كه وقتی پارچه و بادكنك به یكدیگر مالش داده می شوند،‌بارهای الكتریكی ایجاد شده در آن ها، یكسان نیست.
زیرا اگر بار الكتریكی پارچه و بادكنك یكسان باشد، باید پارچه ، بادكنك را براند. از یكسان نبودن بارالكتریكی پارچه و بادكنك می توان نتیجه گرفت كه دو نوع بارالكتریكی وجود دارد. دانشمندان برای تشخیص بارهای الكتریكی از یك دیگر آن ها را نامگذاری كرده اند. بارالكتریكی كه در بادكنك ایجاد می شود (و بارهای مشابه آن) را بار الكتریكی منفی و بار الكتریكی كه در پارچه ایجاد می شود ( و بارهای مشابه آن) را بارالكتریكی مثبت می نامند.
بررسی چند آزمایش نظیر آن چه شما انجام داده اید به ما كمك می كند تا به دو قاعده ی اساسی الكتریسته درباره ی نیروهایی كه دو جسم باردار به یكدیگر وارد می كنند، پی ببریم:
1 – دو جسم كه بارالكتریكی همنام دارند (هر دو منفی یا هر دو مثبت) بر یكدیگر نیروی رانشی وارد می كنند.
2 – دو جسم كه بار الكتریكی غیرهمنام (یكی منفی و دیگری مثبت) دارند، بر یكدیگر نیروی ربایشی وارد می كنند.
معمولاً در برق نماها تیغه های پائین را به شكل دولا می سازند تا براحتی حركت كند. همان طور كه در بخش ماده و تغییرات آن خواندید، مواد از اتم ساخته شده اند. هر اتم از تعدادی پروتون (P) و نوترون (n) كه هسته ی آن را می سازند و تعدادی الكترون كه بدور هسته در حال چرخش هستند، ساخته شده است . بارالكتریكی یك پروتون مثبت و از نظر اندازه – برابر با بار الكتریكی الكترون (منفی) است. در یك اتم در حالت عادی تعداد پروتون ها همیشه با تعداد الكترون ها مساوی است.
در نتیجه چون اتم در حالت عادی دارای دو نوع بارالكتریكی مثبت و منفی به مقدار مساوی است اتم از نظر بارالكتریكی خنثی است. اما اگر از یك اتم، الكترونی جدا شود چون تعداد پروتون های آن بیشتر از تعداد الكترون هایش می شود. دیگر از نظر بار الكتریكی خنثی نیست و دارای بارالكتریكی مثبت می شود.

همچنین، اگر تعدادی الكترون به یك اتم افزوده شود، اتم دارای بار الكتریكی منفی می شود . باید توجه داشت كه باردار شدن اتم ها فقط از طریق انتقال الكترون انجام می شود و پروتون ها در این كار نقش ندارند، زیرا پروتون ها ذرات سنگین هستند كه با نیروی بسیار زیادی در هسته ی اتم نگهداشته شده اند و نمی توان آن ها را به راحتی الكترون از اتم جدا كرد.

القای بارالكتریكی :
با باردار كردن اجسام به روش مالش دادن آشنا شده اید.معمولاً از روش مالش برای باردار كردن اجسام غیرفلزی استفاده می شود.

آذرخش (صاعقه) برقگیر
ابرها به علت مالش به هوا یا كوههای بلند، دارای بارالكتریكی می شوند. اگر قطعه ابر بارداری به زمین نزدیك شود. بین ابر و بلندتری نقطه ی زمی در یك منطقه مثلاً قله ی یك كوه بلند، جرقه ی الكتریكی در واقع جهش الكترون ها از یك جسم به جسم دیگر است. این عمل با نور و گرما همراه است. گاهی طول جرقه بین ابر و زمین (با دو قطعه ابر) به چند كیلومتر می رسد. این عمل را تخلیه الكتریكی می نامند.
به تخلیه الكتریكی بین ابر و زمین آذرخش یا صاعقه گفته می شود.اگر آذرخش به محل مسكونی یا مزرعه برخورد كند،‌ خسارت ها ی جبران ناپذیری ایجاد می كند. برای حفاظت ساختمان های بلند از خطر اصابت آذرخش،‌از وسیله ی بسیار ساده ای به نام برقگیر استفاده می كنند. برقگیر یك میله ی فلزی مكنت (معمولاً مس) است كه در بالاتین نقطه ی ساختمان های بلند نصف می شود. این قطعه ی مسی كامل مس به زمین مرطوب در زیر ساختمان وصل می شود. در صورت نزدیك شدن ابر باردار به ساختمان، بارالكتریكی ابر توسط برقگیر، در زمین تخلیه می شود و ساختمان از آسیب مصون می ماند.

آزمایش كنید
1- دو بادكنك و یك تكه پارچه ی پشمی تهیه كنید. به داخل بادكنك ها بدمید دهانه ی آن ها را محكم ببندید.
2 – یكی از بادكنك ها را با پارچه ی پشمی مالش دهید. سپس یكپارچه و باردیگر، بادكنك را به تكه های كاغذ نزدیك كنید. چه روی می دهد؟
وقتی بادكنك ها را با پارچه پشمی مالش می دهیم . هم پارچه پشمی و هم بادكنك ها دارای بارالكتریكی می گردند و اگر آن ها را به تكه های كاغذ نزدیك كنیم. آن ها را جذب می كننند و این نشان می دهد كه در اثر مالش پارچه پشمی و بادكنك هر دو دارای بارالكتریكی شده اند.

3 – بادكنك را توسط یك نخ آویزان كنید و آن را با پارچه مالش دهید. اكنون پارچه را بدون تماس بادكنك ،‌به آن نزدیك كنید، چه روی می دهد؟
در اثر مالش پارچه پشمی و بادكنك هر دو دارای الكتریكی می گردند و اگر پارچه پشمی را به بادكنك آویزان نزدیك كنیم، آن را جذب می كند. این نشان می دهد كه اثر بارالكتریكی ایجاد شده در پارچه پشمی و بادكنك به صورت نیروی ربایش است.

فصل 9 – بارالكتریكی
رسانا، نارسانا
آیا تاكنون به سیم هایی كه مخصوص سیم كشی برق است ،‌توجه كرده اید؟ این سیم ها را از دو قسمت درست كرده اند. یك قسمت رشته های باریكی هستند كه در داخل قرارگرفته اند و قسمت دیگر، روكش آن است.
قسمت مركزی از یك نوع فلز (معمولاًمس) تشكیل شده است و قسمت خارجی آن پلاستیكی است. به موادی كه جریان برق را از خود عبور می دهند رسانا و به موادیكه عبور نمی دهند نارسانا گفته می شود.تمامی فلزات از جمله مس كه سیم برق از آن ساخته می شود رسانا هستند. روكش پلاستیكی سیم در بیشتر فلزات نارسانا هستند.
در اتم بعضی عنصرها، الكترونی كه به دورترین فاصله از هسته واقع است. براحتی از اتم به اتم دیگر جهش می كند. به اینگونه الكترونها «الكترون آزاد» گفته می شود. در مواد رسانا تعداد بی شماری الكترون آزاد وجود دارد. الكترون های آزاد با جابه جا شدن در داخل رسانا، باعث جابجایی بارالكتریكی ازداخل رسانا می شود.
در جسم نارسانا، به تعداد كافی الكترون آزاد برای جابه جایی وجود ندارد، در نتیجه وقتی به یك جسم نارسانا الكترون اضافه یا كاسته شود جسم دارای بارالكتریكی می گردد و بارالكتریكی در همان محل، ساكن باقی می ماند و جابه جا نمی شود.
اكنون كه با چگونگی عبور بارالكتریكی در داخل جسم رسانا آشنا شدید.

اختلاف پتانسیل:
در مدار الكتریكی در صورتی كه مدار به درستی بسته شده باشد جریان الكتریكی بوجود می آید و لامپ روشن می شود. برای بوجود آمدن جریان الكتریكی وجود قوه یا باتری است.هر قوه با باتری دارای دو پایانه است كه یكی را پایانه ی مثبت و دیگری را پایانه ی منفی می نامند. علاوه بر آن درون قوه و باتری اجزای دیگری نیز وجود دارند.
باتری اتومبیل نیز مانند قوه از سه قسمت اساسی تشكیل شده است، هر خانه باتری دارای دو صفحه است كه یكی پایانه مثبت و دیگری منفی است. قسمت سوم، مایع درون باتری است كه به آن «الكترولیت» می گوئیم . الكترولیت باتری، محلول رقیق سولفوریك اسید است. به قوه باتری مولد جریان الكتریكی گفته می شود.
هر مولد جریان الكتریكی دارای یك مشخصه به نام ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الكتریكی است. اختلاف پتانسیل الكتریكی را با یكایی به نام ولت اندازه می گیرند. اختلاف پتانسیل بین پایانه های قوه معمولی برابر با 5/1 ولت است. باتری ماشین های معمولی 12 ولت و باتری كامیون ها 24 ولت یا بیشتر است. اختلاف پتانسیل الكتریكی ،‌عامل ایجاد جریان الكتریكی در مدار است. یعنی برای ایجاد جریان در یك مدار، باید توسط یك مولد، بین دو سر مدار، اختلاف پتانسیل برقرار كنیم. اختلاف پتانسیل الكتریكی بین دو نقطه را با وسیله ای به نام «ولت سنج» اندازه می گیریم. برای این كار، دو سر ولت سنج را مانند شكل صفحه قبل، به دو سر قسمتی كه می خواهیم اختلاف پتانسیل بین آنها را اندازه بگیریم، وصل می كنیم.

شدت جریان :
تجربه نشان میدهد كه اگر ولتاژ مولد جریان الكتریكی در یك مدار افزایش یابد. مقدار جریان الكتریكی در مدار به همان نسبت افزایش می یابد، مثلاً‌ اگر در یك مدار به جای یك قوه ی 5/1 ولتی از دو قوه ی 5/1 ولتی كه بطور سری به هم وصل شده اند (یعنی قطب مثبت اولی به قطب منفی دومی و صل شده است) استفاده كنیم، در مجموع اختلاف پتانسیل قوه ها برابر 3 ولت می شود.
در این حالت مقدار جریان الكتریكی مواد نیز دو برابر می شود. مقدار جریان الكتریكی كه در یك مدار جاری است را شدت جریان الكتریكی یا آمپراژ می نامند. شدت جریان هر مواد با وسیله ای به نام آمپرسنج یكای آمپراندازه گیری می شود. آمپرسنج همیشه در مدار به شكل سری (متوالی) با بقیه ی اجزای مدار، قرار می گیرد.

مقاومت الكتریكی:
وقتی انسان از یك محل شلوغ و پررفت و آمد عبور می كند، با كسانیك ه در جهت های مختلف در رفت و آمد هستند، برخورد می كند. این برخوردها مانع حركت انسان می شود و انرژی را تلف می كند. از این رو تعدادی از انرژی انسان به گرما تبدیل می شود. وقتی جریان الكتریكی از یك رسانا،‌مانند رشته ی درون لامپ می گذرد. مقداری از انرژی الكتریكی به انرژی گرمایی تبدیل شده و باعث گرم شدن لامپ می شود. وقتی دو سر یك رسانا را به یك مولد وصل می كنیم. اختلاف پتانسیل الكتریكی مولد باعث می شود كه الكترون های آزاد، در مدار حركت می كنند. در واقع مولد به الكترون های آزاد موجود در رسانا انرژی می دهد، با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی (حركتی) الكترون ها در رسانا به حركت درمی آیند . الكترون ها ضمن حركت در رسانا با ذره های سازنده آن، برخورد كرده و آن را به حركت درمی آورند و به این ترتیب انرژی آنها به انرژی گرمایی تبدیل می شود و در نتیجه رسانا گرم می شود. این عمل مرتباً تكرار می شود. یعنی مولد به الكترون ها انرژی می دهد و انرژی الكترون ها در برخورد با ذره های مرتعش رسانا به گرما تبدیل می شود.
به همین دلیل،‌بعد از مدتی كه از مولد استفاده می شود. انرژی آن تمام خواهد شد. در واقع، الكترون ها در هنگام حركت در رسانا، همیشه با نوعی مقاومت رو به رو هستند كه به این مقاومت الكتریكی گفته می شود. مقاومت الكتریكی رسانا را با وسیله ای به نام «اهم متر» اندازه می گیرند. یگای اندازه گیری مقاومت الكتریكی ... را هم دانشمند آلمانی اهم نامیده می شود.
انجام آزمایشها نشان می دهد هر چه تعداد مقاومت الكتریكی یك مدار بیشتر باشد. شدت جریان ا لكتریكی در آن مدار كم تر است. از این رو می توان نتیجه گرفت كه در یك مدار الكتریكی بین شدت جریان مدار، ولتاژ مقاومت الكتریكی آن رابطه ی زیر برقرار است:

آهن ربا :
از زمان های قدیم به كمك آهن ربا جهت یابی می كردند و مسیر خود را در دریا و اقیانوس تشخیص میدادند. وقتی در یخچال را می بندیم، آهن رباهایی كه در درون نوار پلاستیكی دور در گذاشته اند. در یخچال را به بدنه ی آن می چسباند، در طبیعت نیز سنگ هایی یافت می شود كه به آن سنگ ها مغناطیسی آهن می گویند، قطعه های كوچك آهن را به خود جذب می كند.

قطب های آهن ربا:
یك آهن ربا كه به هر شكلی كه ساخته شده باشد، دارای دو قطب است. برای آن كه به خاصیت قطب های آهن ربایی پی ببرید، كافی است یك آهن ربا را درون ظرفی كه پر از میخ های كوچك است فرو ببرید و سپس بیرون بیاورید.
به ناحیه هایی كه از آهن ربا كه میخ بیشتری جذب می كند و خاصیت آهن ربایی در آن نواحی بیشتر است :‌قطب های آهن ربا می گویند. هر آهن ربا دارای دو قطب است. اگر آهن ربا را به دور از چیزهای آهنی، آزادانه بیاویزیم، همیشه در راستای شمال جنوب قرار می گیرند، از این رو قطب های آهن ربا را به قطب N یا شمال یاب و قطب S یا جنوب نامگذاری می كنند.
در آهن رباهای فعلی شكل یكی از شاخه های آهن ربا با قطب N و شاخه ی دیگر قطب S است. در آهن رباها حلقه ای معمولاً دو سمت بالا و پائین آهن ربا قطب ها را تشكیل می دهند.

اثر قطب های آهن ربا بر یكدیگر :
دیدیم كه بارهای الكتریكی بر یكدیگر نیرو وارد می كنند. بارهای همنام یكدیگر را می رانند و بارهای غیرهمنام یكدیگر را می ربایند. آیا قطب های آهن ربا بر یكدیگر نیرو وارد می كنند؟ اگر بر یكدیگر نیرو وارد می كنند، نحوه ی اثر آن ها بریكدیگر چگونه است؟ از آزمایش هایی نطیر فعالیت بالا نتیجه می شود كه «قطب های همنام یكدیگر را می رانند و قطب های غیرهمنام یكدیگر را می ربایند».

ساختن آهن ربا :
آهن ربا معمولاً به سه روش مالش، القا و الكتریكی ساخته می شود.

القای مغناطیسی :
اگر آهن ربای قویتری داشته باشید می توانید با كمك زنجیر اول،‌رنجیرهای بلندتری بسازید و اگر صفحه ای كاغذ یا یك مقوا یا یك شیشه را مطابق شكل بین آهن ربا و اولین سنجاق قرار دهید،‌باز هم می توانید زنجیر مغناطیسی بسازید. یعنی بدون تماس آهن ربا با سنجاق، آهن ربا با خاصیت مغناطیسی را در سنجاق ایجاد می كند. این پدیده ، یعنی ایجاد خاصیت مغناطیسی در یك آهن توسط یك آهن ربا حتی بدون تماس با آن، را القای مغناطیسی می نامند.

اكنون می توانیم بفهمیم كه یك آهن ربا چگونه میخ آهنی را جذب می كند. آهن ربا ابتدا سنجاق یا یك ماده ی مغناطیسی را طوری به آهن ربا تبدیل می كند كه قطب های ناهمنام آهن ربا و سنجاق در مجاورت یكدیگر واقع شوند. در این حالت نیروی جاذبه ی مغناطیسی بین قطب های ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهن ربا می شود.


آهن ربای الكتریكی:
تاكنون با دو روش برای تبدیل آهن به آهن ربا آشنا شدید. آیا روش دیگری وجود دارد كه به كمك آن بتوان یك قطعه آهن را به آهن ربا تبدیل كرد؟

فكر كنید . فصل 9 – ص 94
دیدیم كه برق و نیز صاعقه ، تخلیه ی الكتریكی بین دو ابر یا ابر و زمین است، با توجه به آن چه تاكنون آموخته اید پاسخ دهید كه «تخلیه الكتریكی چه روی می دهد؟»

مشاهده كنید : ص 98 :
یك لامپ را روشن و پس از مدت كوتاهی خاموش كنید. سپس آن را لمس كنید، چه تغییری كرده است؟
لامپ پس از روشن و خاموش شدن گرم می شود و این نشان میدهد كه در لامپ بدلیل مقاومت الكتریكی قسمتی از انرژی الكتریكی به انرژی گرمایی تبدیل شده است.

اندازه گیری كنید:
به كمك یك لامپ 3 ولتی در قوه ی 5/1 ولتی یك ولت سنج دو آمپرسنج و یك كلید مداری مطابق شكل ص 99 بسازید. وقتی كلید را می بندید، لامپ روشن می شود. آمپرسنج ها (A1 و A2) جریان الكتریكی در مدار و ولت سنج (V) ،‌اختلاف پتانسیل دو سر لامپ را نشان می دهند. پاسخ پرسشهای زیر را بنویسید.
1 – آمپرسنج های A1 و A2 انازه هایی را نشان میدهند. آیا این اندازه ها یكسان هستند یا خیر؟ از مقایسه ی آنها چه نتیجه ای می گیرید؟
آمپر سنج A1و A2 اندازه هایی یكسان را تشكیل می دهند. از مقایسه ی مقادیر A1و A2 نتیجه گرفته می شود كه در مدار الكتریكی ساده،‌جریان الكتریكی در همه نقاط مقدار ثابتی را دارد.

محاسبه كنید مقاومت الكتریكی لامپ چه اندازه است؟

اختلاف پتانسیل = 1/5×2=3
جریان الكتریكی = 0/5 آمپر

فصل 10 – انسان و حركت
استخوان و كار آن :
انسان مانند بسیاری از جانوران بزرگ دارای پر چوبی به نام اسكلت داخلی است كه شامل استخوان ها،‌غضروف ها و اجزای دیگراست. استخوان ها به بدن شكل می دهند و باعث می شوند كه بتوانیم راست بایستیم. كار دیگر آن ها حفاظت از اندام های ویژه ای مانند مغز و قلب است. از طرف دیگر وجود استخوان ها باعث می شوند تا اندام های حركتی بطور مناسب و با سرعت لازم حركت كنند. برخی استخوان ها مثل دنده ها،‌ جمجمه ، جناغ و لگن در تولید گلبول های خوب مؤثرند.

ساختمان استخوان :
استخوان اندامی زنده است. سلول های استخوانی تقریباً مانند كشمش های یك كیك كشمشی در ماده ای زمینه ای قرار دارند. این ماده از كلسیم، فسفر و رشته های پروتئینی دراز ساخته شده است كه با چشم دیده نمی شود. كلسیم و فسفر باعث استحكام استخوان می شوند و آن را در برابر فشار مقاوم می سازند. رشته های پروتئینی باعث مقاومت استخوان در برابر ضربه می شوند.

اگردر غذای انسان به اندازه كافی كلسیم و فسفر وجود نداشته باشد، استخوان ها ضعیف می شوند. به همی دلیل كمبود كلسیم و فسفر در كودكان، باعث خمیدگی استخوان های پا می شوند. هر چه سن انسان بالا می رود ، تولید رشته های پروتئینی استخوان كاهش بیشتری می یابد. در برخی افراد كاهش بیش از اندازه رشته های پروتئینی باعث می شود استخوان ها آسیب پذیرترشوند.

غضروف :
بخش مهمی از اسكلت انسان را غضروف تشكیل می دهد. غضروف نرم تر و قابل انعطاف تر از استخوان است. نوك بینی و لاله ی گوش شما از غضروف ساخته شده است. لایه ای از غضروف روی استخوان های متحرك را در محل اتصالشان بر یكدیگر پوشانده است. سطح لغزنده ی غضروف مانع اصطكاك استخوان ها می شود.

بیشتر استخوان ها در ابتدا از جنس غضروف اند اما به تدریج با جذب كلیسیم و فسفر غذا،‌تبدیل به استخوان می شوند. استخوانی شدن،‌از دوران جنینی شروع می شود و تا حدود 20 سالگی ادامه پیدا می كند. از آن به بعد، امكان افزایش قطر و ترمیم (در صورت شكستیگی و آسیب دیدگی) وجود دارد اما رشد طولی متوقف می شود.

مفصل :
محل اتصال استخوان ها را به هم را مفصل می گویند. مفصل ها را بر اساس ساختمان و نوع حركت به سه گروه ثابت نیمه متحرك و متحرك تقسیم می كنند. استخوان ها در محل مفصل های ثابت به كمك رشته های سخت و در مفصل های نیمه متحرك به كمك غضروف در كنار یكدیگر قرارگرفته اند اما ساختمان مفصل های متحرك پیچیده تر است.

ماهیچه و كار آن :
حدود 3/1 تا 2/1 وزن بدن شما مربوط به ماهیچه هاست.بعضی از اندام های بدن از ماهیچه درست شده اند. گروهی از ماهیچه ها نیز باعث حركت استخوان ها و اندام های بدن می شوند. تمامی حركات بدن مانند پلك زدن چشم، پا زدن به توپ، حركت غذا در لوله گوارش، ‌تنگ یا گشاد بودن رگ ها، تپش های قلب، باید بوسیله ی ماهیچه ها انجام می گیرد.
ماهیچه ها از سلول های ویژه ای به نام تار ماهیچه ای ساخته شده كه در كنار یكدیگر ردیف شده اند. درون سلول های ماهیچه ای ،‌رشته های باریكی از جنس پروتئین وجود دارد كه می توانند منقبض یا كوتاه تر شوند. وقتی همه ی سلول های یك ماهیچه با هم منقبض شوند،‌ماهیچه نیز منقبض می شود و در حقیقت حركت می كند.

ماهیچه های اسكلتی:
ماهیچه های اسكلتی شكل های مختلفی وجود دارند. این ماهیچه ها شامل دسته هایی از سلول های ماهیچها ی هستند كه به كمك بافت پیوندی در كنار یكدیگر قرار گرفته اند. بافت پیوندی بین تارهای ماهیچه ای تا دو سر ماهیچه ادامه می یابد و طناب محكم سفید رنگی به نام زردپی (تاندون) بوجود می آورد كه معمولاً به استخوان مفصل می شود. بزرگ ترین زردپی بدن زردپی آشیل است. كه از پشت ساق پا تا كف پا امتداد می یابد. نام این زردپی به عنوان نشانه ای از قدرت و استحكام معروف شده است.

وقتی ماهیچه منقبض می شود، طول آن كم و ضخامتش زیاد می شود، در این حالت زردپی و استخوانی را كه به آن اتصال دارد می كشد اما این ماهیچه با انبساط خود نمی تواند استخوان را به جای قبلی بازگرداند. این عمل را باید یك یا چند ماهیچه در سمت دیگر استخوان به كمك انقباض خود، انجام دهد. به همین دلیل بیشتر ماهیچه های اسكلت عمل متقابل دارند و جفت جفت كار می كنند.

فصل 11
هماهنگی و ارتباط
وقتی كه هنگام بازی توپی به سمت شما می آید، چشم شما باید با ماهیچه های دست و پا برای دیدن و گرفتن آن ارتباط برقرار می كند. از طرف دیگر، ماهیچه های شما باید با دستگاه گردش خون و تنفس شما ارتباط داشته باشد تا فعالیت آن زیادتر شود و غذا و اكسیژن بیشتری به سلول های ماهیچه ای برساند. در ضمن شما به روحیه ای قوی در هنگام بازی نیازی دارید. همه این اعمال و رفتارها به هماهنگی نیاز دارند.
هماهنگی : پاسخی در برابر شرایط محیط خارجی و محیط داخلی بدن است. وقتی محیط اطراف جاندار تغییر كند. نوع رفتار آن جاندار نیز عوض می شود.

دستگاه عصبی :
دستگاه عصبی كه وظیفه كنترل، ارتباط، هماهنگی اندام های مختلف بدن را به عهده دارد، شامل شبكه ای از سلولها عصبی به نام نورون است كه با یكدیگر ارتباط متقابل دارند. شبكه های نورون ها بطور پیوسته اطلاعاتی را درباره شرایط داخلی و شرایط محیطی جمع آوری و هماهنگ كرده، آن ها را تفسیر می كند. دستگاه عصبی بدن شما دو بخش اصلی دارد:

دستگاه عصبی مركزی:
اجتماعی از نورن ها بصورت مغز و نخاع، كه مراكز كنترل اعمال ارادی و غیرارادی بدن هستند. این دستگاه ، اطلاعات دریافت شده ازمحیط بیرون و درون بدن راتفسیر می كند و به آنها پاسخ می دهد.

دستگاه عصبی محیطی :
اعصابی كه از مغز و نخاع منشعب شده است و ارتباط آن ها را با بخش های مختلف بدن برقرار می كند.

نورون ها :
مراكز عصبی و اعصابی كه از آن ها منشعب شده اند، همه از سلول های عصبی یا نورن ها ساخته شده اند. نورن ها از نظر شكل، ساختمان و اندازه با یكدیگر متفاوت اند ولی همه آنها از جسم سلولی، دندریت و آكسون تشكیل شده اند.

جسم سلولی شامل هسته، سیتوپلاسم و غشای معمولی است. دندریت و آكسون دنباله های سیتوپلاسمی نورون اند كه گاه بسیار طویل هستند. این دنباله های سیتوپلاسمی را تار (رشته های عصبی) می نامند كه اجتماع آن ها در كنار یكدیگر اعصاب را تشكیل می دهد. كار نورون ها انتقال پیام عصبی به مراكز عصبی و از آنجا به همه ی نقاط بدن است. نورون ها این عمل را فقط در یك جهت انجام می دهند.
پیام عصبی در طول نورونها جریان می یابد و منتقل می شود. نورون ها با یكدیگر و نیز با اندامهای مختلف بدن در ارتباطند. این محل ارتباط را سیناپس می گویند. در سیناپس، نورون ها به یكدیگر و یا به اندام های بدن متصل نمی شوند بلكه فقط اكنون دندریت آن ها در كنار هم یا در كنار اندامها قرار دارد و پیام عصبی بین آنها از دندریت به سمت آكسون ها جریان می یابد، در جدول زیر گوناگونی نورون ها را از نظر عملی مشاهده می كنید :

كار ویژگی ساختاری نوع نورون
انتقال پیام عصبی از اندامه های حسی و اعضای داخلی بدن به سمت مراكز عصبی دندریت بلند، آكسون كوتاه حسی
انتقال پیام عصبی در مراكز عصبی و برقراری ارتباط بین نورون های حسی و حركتی دندریت كوتاه، آكسون كوتاه یا بلند رابط
انتقال پیام عصبی از مراكز عصبی به كلید بخش های عمل كننده بدن (مثل غده ها و ماهیچه ها) دندریت

كوتاه، آكسون بلند حركتی

انعكاس:
همه اعمال ما ارادی نیست،‌بلكه گاهی اوقات كارهایی را به صورت غیرارادی، بسیار سریع و بدون تفكر و اغلب به عنوان حفاظت از خود انجام می دهد كه آنها را اعمال انعكاسی می گویند. انعكاس ها ممكن است ساده یا پیچیده باشند. مثلاً ممكن است در اثر برخورد دستتان با یك جسم داغ فقط دست خود را عقب بكشید. یا بدن خود را نیز دور كنید یا حتی یك قدم به عقب بردارید. در چنین حالت هایی به ترتیب، ماهیچه های بیشتری در انعكاس شركت كرده اند.

دستگاه هورمونی :
دستگاه عصبی، با همه ی توانایی خود و یا انشعاباتی كه به تمامی نقاط بدن می فرستد تنها دستگاه هماهنگ كننده ی بدن نیست. بسیاری از اعمال بدن به نوع دیگری از ارتباط و هماهنگی بین بخشهای مختلف بدن نیازدارند كه ایجاد آن به عهده ی دستگاه هورمونی است.
هورمون ها ،‌تركیبات شیمیایی خاصی در بدن هستند كه از غده های خاصی در خون ترشح می شوند. این مواد در حقیقت رابط های شیمیایی هستند كه بین فعالیت های اجزای تشكیل دهنده بدن هماهنگی بوجود می آورند.
هورمون ها به مقدار بسیار كم ترشح می شوند و بوسیله خون به اندام هدف خود می رسند و در آن جا سبب كاهش یا افزایش شدت یك نوع فعالیت و در واقع تنظیم آن فعالیت می شوند. اندام هدف شامل مجموعه ی خاصی از سلول های حساس به یك هورمون است.

برخی از غده ها یك هورمون و گروهی چند هورمون ترشح می كنند. مقدار ترشح هورمون همواره باید به اندازه مشخص باشد، افزایش یا كاهش این مقدار باعث ایجاد بیماری می گردد. میزان ترشح هورمونها به راههای حقیقی كنترل می شود. علاوه بر یان كه هر غده مقدار هورمون تولید خود را بدقت زیر نظر دارد،‌معمولاً توسط غده هیپوفیز هم كنترل می شود. این غده نیز به نوبه ی خود تحت نظارت بخشی از مغز قرار دارد، به این ترتیب بعضی از كارها را در دستگاه عصبی و هورمونی با ارتباط و هماهنگی همه دیگر انجام میدهند.

در بدن هورمونهای زیادی ترشح می شوند كه هر كدام كار مشخص دارند. بعضی نیز كارهای مختلفی را به عهده دارد و گاهی نیز برای انجام یك فرآیند تأثیر چند هورمون لازم است. تنظیم رشد و تنظیم قند خون از موادی هستند كه تحت تأثیر عمل چند نوع هورمون قرار دارند.

در رشد بدن هورممون های هیپوفیز و تیروئید مؤثرند، تأثیر هورمون غده تیروئید بیشتری مربوط به دوران جنینی است . از غده هیپوفیز هورمون های مختلفی ترشح می شود كه یكی از آنها هورمون های رشد است. این هورمون ها بر ناحیه ی انتهایی استخوانهای دراز اثر می كند كه در نتیجه آن،‌تا حدود 20 سالگی با تبدیل به غضروف به استخوان بر طول قد اضافه می شود . مقدار ترشح هورمون رشد، بسیار اهمیت دارد. بطوریكه كم یا زیاد شدن مقدار آن، ایجاد بیماری می كند.
در مقدار قند خون بطور عمده پنج نوع هورمون كه از لوزالمعده ،‌هیپوفیز و فوق كلیه ترشح می شوند نقش دارند. فقط زكی از این هورمون ها، یعنی انسولین كه از لوزالمعده ترشح می شود،‌باعث كاهش قند خون و ورود آن به سلولها می گردد. اما بقیه ی هورمون ها كه یكی از آن ها از خود لوزالمعده ترشح می شود باعث افزایش قند خون می شود.

فكر كنید
سؤالات زیر درباره نورونهاست . به این سؤالات پاسخ دهید:
چه خصوصیت هایی در سلول های عصبی دیده می شود كه شبیه آن ها در سلول های دیگر بدن وجود ندارد؟
سلول های عصبی برای انتقال پیامهای بدن (تحریك های عصبی) طرح ریزی شده اند و این پیام ها ماهیت الكتریكی دارند،‌همچنین این سلول ها واجد تارهای بسیاری به نام رشته های عصبی هستند كه در سلول های دیگر بدن وجود ندارند.

فرق عمل دندریت ها و آكسون ها چیست؟
دندریت پیام های عصبی را دریافت می كند و آنها را به جسم سلولی انتقال میدهد اما آكسون پیامهای عصبی را از جسم سلولی می گیرد و منتقل می كند.

انتقال پیام های عصبی در طول نورن بصورت یك طرفه انجام می شود . فایده ی این وضع چیست؟
این وضع برای جلوگیری از اختلال در كار انتقال پیام های عصبی ضرورت دارد. فكر كنید .

جدول زیر درباره ی انعكاس هاست. آنرا تكمیل كنید.

تفسیر كنید
با مشاهده شكل ص 123 آن چه را كه رخ داده است را توضیح دهید.

1) ابتدا جسم تیز،نورون حسی واقع در نقطه ی تماس را تحریك می كند.
2) این نورون با پیام از طریق آكسون خود، با واسطه یا بدون واسطه نورون رابط، به نورون حركتی كه در مركز عصبی (نخاع) واقع است می رساند.
3) نورون حركتی واقع در نخاع، از راه آكسون، خود پیام لازم را به سلول های ماهیچه ای می رساند.
4) سلول های ماهیچه ای منقبض می شوند و پوست از محرك اولیه دور می شود

فایده ی سرعت و غیرارادی بودن عمل انعكاس چیست؟
زیرا عمل انعكاس،‌قبل از آن كه مغز اطلاع حاصل كند كه چه اتفاقی می افتد و وقت زیادی بگذرد، صورت می گیرد.

آیا جانوران همه انعكاس دارند؟
بله انعكاس های نخاعی را می توان در قورباغه ای كه مغز آن تخریب شده است نیز نشان داد.

مقایسه كنید
این جدول را تكمیل كنید:

فصل 12 – نوجوانی و بلوغ
رشد : انسان در طول زندگی خود مراحل مختلفی را از جنین تا پیری می گذراند بر خلاف گیاهان كه در تمامی عمر خود رشد می كنند، فقط در محدوده زمانی خاص این توانایی را دارد.رشد به معنی افزایش تعداد سلول ها یا افزایش غیرقابل برگشت ابعاد آن هاست. آهنگ رشد انسان درابتدای دوران جنین بسیار سریع است ولی بتدریج كاهش می یابد. این كاهش در سال های نوزادی و كودكی ادامه می یابد ولی در دوران بلوغ مجدداً شدت می گیرد و سپس در جوانی پایان می پذیرد. البته تكثیر برخی سول ها به منظور ترمیم و جایگزینی سلول های از دست رفته ، همواره ادامه خواهد داشت.

بلوغ :
بلوغ یك واژه عمومی است كه در موارد مختلفی كاربرد دارد اما به عنوان رویداد مهمی كه در مراحل رشد انسان پیش می آید. به صورت های مختلفی تعبیر شده است. معمولاً مجموعه ی تغییرات بدنی و روانی كه بین دوران های كودكی ونوجوانی پیش می آید و گاه تا دوران جوانی ادامه می یابد، بلوغ نامیده می شود. دوران نوجوانی حدفاصل كودكی و جوانی است و دوره ی انتقال به بزرگسالی محسوب می شود . در این دوره به دلیل رخ دادن بلوغ، تغییر و تحولات سریعی در شما پدید می آید. رشد در دوران نوجوانی ،‌با رشد سریع جسمی كه در دخترها زودتر از پسر ها اتفاق می افتد. آغاز می شود و تا زمانی كه جهات دیگر رشد تكمیل شود، ادامه می یابد. در حقیقت نوجوانی دورانی است كه زندگی آینده ی شما مشكل جدیدتری می گیرد و پی ریزی می شود. بنابراین هر قدر دانش و آگاهی شما درباره بلوغ و نوجوانی بیشتر باشد. نگرانیها و مشكلات كمتری در این دوره خواهید داشت.

تغییرات جنسی :
در دوران بلوغ بدلیل ترشح هورمون های جنسی صفات ثانویه جنسی بوجود می آید كه باعث تفاوت دو جنس محسوب می شوند.

هورمون های جنسی از غده های جنسی شامل بیضه در پسرها و تخمدان در دخترها ترشح می شود. هورمونهای جنسی مسؤول بروز علایم اصلی بلوغ جنسی یعنی ایجاد صفات ثانویه جنسی و نیز تولید گامت های نر وماده اند.
هورمون بیضه ها تستوسترون نام دارد كه باعث افزایش رشد ماهیچه ها و استخوان ها می گردد. به همین دلیل بلوغ جنسی همراه با افزایش قد و وزن و قدرت عمومی بدن صورت می گیرد. بم شدن صدا، رویش موی بدن صورت از جمله صفات ثانویه جنسی در پسرها است. تخمدان ها دو نوع هورمون استروژن و پروژسترون تولید می كنند. این هورمون ها باعث افزایش رشد استخوان لگن، رشد سینه ها و رویش موی بدن می شوند كه از جمله صفات ثانویه جنسی در دخترها هستند.

تغییرات عاطفی :
در دوران بلوغ، انسان از لحاظ روانی نیز دارای نیازهای ویژه ای است كه باید آن را برطرف كنید تا بتوانید از ایمنی خاطر برخوردار شدید. از جمله :
الف – نیاز به قابل ارزش بودن
ب – نیاز به تصمیم گیری
در حال حاضر بر خلاف دوران كودكی خودتان باید دوباره ی بسیاری از كارها تصمیم گیری كنید و به اصطلاح مستقل باشید اما در مواردی می بینید كه خانواده چنین اجازه ای را به شما نمی دهد.
در تصمیم گیری مهم تر از هر چیز شناخت دقیق قابلیت ها و توانایی های خود است اما اعتماد به نفس داشتن شما را در این زمینه كمك می كند. فراموش نكنید خانواده بهتر از دیگران می تواند در تصمیم گیری و ارزشیابی تصمیمتان به شما كمك كند.

عواطف و رفتارها :
در سنین بلوغ ،‌دچار شدن به احساسات شدید،‌امری طبیعی است. گاهی به شدت خوش گاه به شدت افسرده، ‌قسمتی از این تغییرات محصول ترشحات نامتوازن هورمون هاست كه بعد از مدتی،‌خود به خود تنظیم خواهند شد، اما گاهی همه افكار ناراحت كننده ای به سراغ شما می آیند كه نمی توانید یا نمی خواهید درباره ی آن ها با دیگران صحبت كنید. بعضی از افراد، با استفاده از روش هایی به نام واكنش های دفاعی با چنان افكاری مقابله كنند. برخی از این واكنشها مفید و بعضی ....اما به یاد داشته باشید كه واكنش دفاعی به منزله زرهی است كه تشخیص فاقد ایمنی خاطر، برای پوشاندن ضعف خود در برابر شرایط محیطی،‌یا برای جبران محرومیت ها، آن را به كار می برد. افراد قوی و دارای اعتماد به نفس كمتر به این واكنش ها نیاز دارند.
برخی از واكنش های دفاعی عبارتند از :
جایگزینی : جانشین سازی یك هدف با احتمال موفقیت زیاد به جای هدف غیرقابل دسترس
خیالبافی : فرورفتن در عالم رؤیا و فكر كردن درباره وقایعی كه مایل بودم اتفاق بیفتد.
دلیل تراشی : ارائه دلیل به ظاهر قانع كننده برای عمل بدی كه انجام داده ایم.
جبران نقص :‌نسبت دادن صفاتی به خود كه در واقع فاقد آنها هستیم
انكار : پوشاندن مسئله یا واقعیت ناخوشایندی كه می خواهیم برای دیگران آشكار شود.

ب - هاگ زدایی :
نوعی تولید مثل غیرجنسی است كه به كمك هاگ صورت می گیرد. هاگ یك سلول ویژه برای تولید مثل است كه توسط جاندار اولیه تولید می شود ولی می تواند به تنهایی و بطور مستقیم جاندار جدید را ایجاد كند. هاگ ها در اندام هایی بنام هاگدان تولید می شوند و پس از رسیدن با پاره شدن دیواره هاگدان آزاد می شوند. این هاگ ها همراه باد یا آب به نقاط مختلف می روند. در هر جا كه شرایط رویش برای آنها مناسب باشد، رشد می كنند و موجودی مانند والد خود را بوجود می آورند.

تولید مثل جنسی :
در این نوع تولید مثل ،‌باید دو نوع سلول جنسی نرو ماده وجود داشته باشد تا این سلول ها با هم تركیب شوند و اولین سلول جاندار جدید حاصل آید. پس در این نوع تولید مثل، وجود دو جنس لازم است و تولید مثل جنسی بوسیله گامت ها (سلول های جنسی ) صورت می گیرد. كه توسط دو جنس مختلف (نر و ماده) تولید می شوند. گامت یك سلول ویژه برای تولید مثل است كه برای تولید جاندار جدید با گامت دیگری از جنس مخالف همان نوع جاندار تركیب شود. گامت در اندام تولید مثلی بوجود می آید. اندام های تولید شده نر وماده ممكناست در دو جاندار مختلف (نر وماده) با یك جاندار(نر و ماده) وجود داشته باشد. بسیاری از گیاهان و برخی از جانوران «نر - ماده» هستند. در برخی از موجودات زنده ، نر وماده اسم های مختلف دارند. مثل مرغ یا خروس و زن و مرد.
تركیب سلول های جنسی نر و ماده را كه منجر به تشكیل سلول تخم می شود لقاح می گویند. تخم الین سلول جاندار جدید است كه با تقسیم های پی در پی و تغییراتی كه پیدا می كند،‌در نهایت جانداری مشابه به والدین ایجاد می كند.

تولید مثل جنسی در گیاهان گلدار:
كشاورزان ،‌بیشتر گیاهان را با كاشتن دانه زیاد می كنند می دانید یك دانه در داخل گل تشكیل می شود و می تواند رشد كند و گیاهی شبیه به گیاه والد خود را بوجود آورد. گل اندام تولید مثلی گیاهان گلدار(نهان دانه) است. در گل بخش های تولید كننده ی گامت، پرچم و مادگی هستند. در بیشتر گل ها دو نوع اندام نر وماده مشاهده می شود و گل ها نر – ماده هستند. یعنی هم پرچم و هم مادگی دارند.
در قسمت پائین مادگی كه حجیم تر است (تخمدان) یك یا چند تخمك وجود دارد. در هر كدام از تخمك ها گامت ماده بوجود می آید. در نوك پرچم برجستگی كوچك (بساك) دیده می شود كه بعد از رسیدن می تركد و ازداخل آن تعداد زیادی دانه ی گرده خارج می شود كه گامت نر در آن بوجود می آید.

دانه های گرده ای كه از نوك پرچم ها آزاد می شوند، باید به نوك مادگی برسند، نوعی مادگی چسبناك است وقتی دانه های گرده به آن ها می رسند، به راحتی پائین نمی روند و باید به كمك آنزیم ها حل كننده راه خود را به محل گامت ماده در داخل تخمك باز كنند و با آن تركیب شوند.
پس از گرده افشانی (پراكنده شدن دانه های گرده به منظور قرارگرفتن روی كلاله ی مادگی) گامت نر وماده با یكدیگر تركیب می شوند و سلول تخم را ایجاد می كنند . سلول تخم كه در درون تخمك قرار دارد . گیاهك (چنین گیاه جدید)را می سازد. در این حالت تخمك تبدیل به دانه و تخمدان تبدیل به میوه می گردد.

تولید مثل جنسی در جانوران :
جانوران همه برای تولید مثل به سلول های نر و ماده نیاز دارند.گامت نر اسپرم و گامت ماده تخمك نام دارد كه در اندام تولید مثلی نر وماده بوجود می آیند. در همه ی مهره داران و بعضی از بی مهره ها،‌ جانور نروماده از هم جدا هستند. اما در بعضی بی مهره ها از قبیل اسفنج ها، مرجانها ، بعضی از كرم ها، نرم تنان ،‌مانند گیاهان، اندام تولید مثل نر و ماده در بدن یك فرد است (نر = ماده اند)
جانوران گر چه در تولید مثل جنسی روش های مختلفی دارند ولی دو ویژگی مشترك در این روش ها وجود دارد كه در قالب شرایط گوناگون ساختار بدنی و محیطی آنها به شكل های مختلفی بروز می كند.

الف – ایجاد امكان لقاح:
گامت ها باید با یكدیگر برخورد كنند تا بتوانند تركیب شوند و سلول تخم را ایجاد نمایند. اگر چه اغلب، گامت نر – بر خلاف گامت ماده متحرك است اما معمولاً برای برخورد با هم به شرایط محیطی وابسته اند. بنابراین برای انجام لقاح شرایط مكانی و زمانی خاص لازم است.
از نظر شرایط مكانی لقاح ممكن است در بیرون بدن جاندار صورت بگیرد (مانند بسیاری از بی مهرگان، ماهی ها و دوزیستان) یا آن كه در داخل بدن باشد (مانند خزندگان، پرندگان، پستانداران و بسیاری از گیاهان) در حالت اول آن را لقاح خارجی و در صورت دوم آن را لقاح داخلی می گویند.
از نظر شرایط زمانی تولید گامت ها ونیز رها شدن آن ها به منظور تركیب با یكدیگر باید تقریباً در یك موقع و در زمان مناسب باشد تا امكان برخورد مؤثر گامت ها فراهم شود. این زمان مناسب، در برخی جانوران مثل پستانداران و پرندگان دوره ی جنسی نام دارد.

ب - ایجاد امكان رشد تخم تا ایجاد نوزاد :
برای آنكه تولید مثل موفق باشد، باید شرایط تغذیه و حفاظت از جنین فراهم شده باشد. در جانورانی كه جنین داخلی «رحم» درون شكم ماده پرورش می یابد. این شرایط به بهترین صورت وجود دارد. جنین از طریق اندامی به نام «جفت» كه به وسیله «بند ناف » به جنین متصل است با خون مادر ارتباط دارد و مواد لازم را از آن دریافت می كنند و مواد زاید را به آن می دهد.
در جانوران تخم گذار، جنین از نظر تغذیه به اندوخته غذایی داخل تخم وابسته بوده و از نظر حفاظت با توجه به نوع جانور، به پوسته ی سخت و یا قابل انعطاف تخم متكی است.

تولید مثل در آدمی :
تولید مثل در انسان نیز مانند پستانداران دیگر با تشكیل سلول های جنسی نر و ماده و تركیب هسته های آنها با یكدیگر و ایجاد سلول تخم صورت می گیرد. در انسان، گامت ها توسط غدد جنسی تولید می شوند. شما با غدد جنسی به عنوان غدد مولد هورمون های جنسی آشنا شدید اما آن ها، گامت نر (اسپرم) و گامت ماده (تخمك) نیز تولید می كنند.
بیضه ها یك جفت غده هستند كه در زیر شكل و خارج از آن قرار دارند. این غدد شامل لوله های نازك و پرپیچ زخمی هستند كه عمل اسپرم سازی را در دمایی كمتر از دمای معمولی بدن و بطور دائم از دوران بلوغ تا پایان عمر انجام می دهند. البته شدت آن در سنین كهولت كاهش چشمگیری پیدا می كند. اسپرم ها پس از ساخته شدن در مجاری پیچیده ای كنار بیضه انباشته می شود تا مراحل نهایی رشد خود را طی كنند.

تخمدان ها دو عدد غده بیضی شكل هستند كه در دو طرف داخل شكم، در پایین و جلوی روده ها قرار دارند. تخمدان ها عمل تخمك سازی را از دوران بلوغ تا حدود 30 تا 40 سال انجام می دهند. هر تخمدان دارای تعداد زیادی سلول مولد تخمك است كه اولین مراحل تبدیل شدن به تخمك را در دوران جنینی طی كرده اند. معمولاً در هر ماه یكی از این سلول ها (تخمك های اولیه) فعال شده و یك تخمك ساخته می شود. این سلول بوسیله ی لوله هایی كه تخمان را به رحم مرتبط می كنند وارد آن می گردند. تخمك سلول بسیار درشتی است و در انسان حدود 1/0 میلی متر قطر دارد.

بحث كنید
این كه تولید مثل ویژگی مهم موجودات زنده است اما هیچ جانداری ،‌اگر فعالیت تولید مثلی نداشته باشد. جان خود را از دست نمی دهد. به نظر شما دلیل آن چیست؟ تولید مثل چه تفاوتی با سایر ویژه گی های موجوات زنده دارد؟
یك جاندار حتی اگر توانایی تولید مثل داشته باشد، باز هم ممكن است سنش پایدار نماند .

چه عواملی در بقای نسل جاندار مؤثر است؟
تولید مثل برای بقای نسل اهمیت دارد و در بقای فرد نیز تأثیری ندارد. سالم بودن فرزندان – مناسب بودن محیط زندگی جاندار از نظر تأمین غذا و سایر نیازهای فرزندان

یكی از اهداف تولید مثل ،‌افزایش تعداد جاندار است، آیا این هدف به تنهایی كافی است و می تواند نسل جاندار را حفظ كند؟ اگر شرایط محیط تغییر كند چه اتفاقی می افتد؟ هدف مهم تری باید در تولید مثل مورد توجه باشد؟
با تغییر شرایط محیط ممكن است شرایطی بوجود آید كه برای بقای افراد آن گونه مناسب نباشد. از این رو نسل جاندار از بین می رود. تولید مثل جنسی سبب ایجاد گوناگونی در افراد یك گونه می شود. این گوناگونی سبب می شود حتی با تغییر شرایط محیط برخی افراد گونه توانایی زیستن داشته باشند و نسل جاندار را حفظ كنند. یكی دیگر از راه های حفظ نسل در شرایط تغییر زندگی، تولید ساختارهایی مانند دانه، پیاز و غیره است كه به شرایط نامساعد مقاوم هستند.

به نظر شما كدامیك از هدف های تولید مثل در تولید مثل غیرجنسی در كدامیك در تولید مثل جنسی تأمین می شود؟
تولید مثل جنسی سبب تولید فرزندانی كاملاً مشابه با والدین می شود و به سرعت نسل را جاندار گسترش می دهد ولی تولید مثل جنسی با ایجاد گوناگونی ژنتیكی در فرزندان سبب افزایش توان سازگاری و بقای نسل جاندار می شود.

بحث كنید .
در لقاح خارجی ، گامت ها در محیط زندگی جاندار كه معمولاً آب است رها می شوند. البته در لقاح داخلی نیز باید محیط مناسب برای زنده ماندن گامت ها تا هنگام لقاح فراهم باشد.
گامت هایی كه لقاح خارجی دارند،‌باید چه ویژگی هایی داشته باشند؟
تعداد آن ها باید زیاد باشد تا شانس این كه تعدادی از آن ها به گامت برسند بیشتر شود.
گامت های نر باید تاژك داشته باشند تا با شنا كردن در آب به گامت ماده برسند پوشش های حفاظتی مناسب و چسبناك داشته باشند

چرا لقاح خارجی روش مطمئنی برای تولید جاندار جدید نیست؟
چون بسیاری از گامتها از بین می روند و شانس لقاح و حتی شانس رشد چنین اندك خواهد بود.

مزایای لقاح داخلی بر لقاح خارجی چیست؟
در لقاح داخلی شانس لقاح گامت ها بیشتر است از این رو جاندار برای یك تولید مثل موفق انرژی كمتری هدر می دهد.

چرا حتی در لقاح داخلی تعداد گامت های نر بسیار بیشتر از گامت های ماده است؟
زیرا در در لقاح داخلی نیز تنها تعداد معدودی گامت نر توانایی رسیدن به گامت ماده و لقاح را دادند. لازم به ذكر است این امر سبب می شود لقاح گامت های معیوب كاهش پیدا كند.

فكر كنید
گامت های نر و ماده در حیوانات تخم گذار و بچه زا با یكدیگر متفاوتند.
چرا در بسیاری از تخم گذاران ، گامت های ماده بسیار بزرگ تر از گامت های نر است؟
گامت های نر كوچك، زیاد و متحرك هستند. ولی گامت ماده بزرگ ، كم و غیرمتحرك است. گامت ماده در حیوانات تخم گذاردرشت تر بوده و ذخایر فراوان غذایی دارد و نیز پوسته های حفاظتی ضخیم تری دارد.

حیوانات بچه زا چه فرمت هایی بر حیوانات تخم گذار دارند؟
مراقبت از زاده ها در حیوانات بچه زا از اطمینان بیشتری برخوردار است. در حالی كه در تخم گذاری باید تعداد زیادی فرزند پرورش داد تا شاید یكی از آن ها به سن بلوغ و تولید مثل برسند.

فصل 14 – آدمی و محیط زیست
منابع طبیعی
افزایش جمعیت، میزان تقاضا را برای منابع طبیعی بالا می برد و هر محیطی كه منشأ این منابع است، تأثیر می گذارد. منابع طبیعی مواد خام مورد نیاز انسان هاست. گروه اول بطور عمده از جانداران تشكیل شده و قابل جایگزینی است. مثل محصولات دامی،‌درختان ، نخ و پشم ، گروه دوم موادی هستند كه در صورت تمام شدن یا قابل جبران نیستند یا زمان لازم برای جایگزینی آنها به قدری طولانی است كه عملاً تجدید شدنی محسوب نمی شوند. مثل : سوخت های فسیلی (نفت‌، گاز طبیعی،‌زغال سنگ) و معادن فلزات.
تأثیر انسان بر محیط خود بسیار وسیع است. آلودگی هوا، آلودگی آب، افزایش زباله ، نابودی گیاهان و جانوران و نیز تخریب لایه ی اوزون مثال هایی از نتیجه ی فعالیت های انسان است. كه باعث آسیب طبیعت گردیده است.

حفظ محیط زیست :

حفاظت محیط زیست به معنی تلاش برای دستیابی به توازن میان استفاده از منابع طبیعی و حفظ آنها برای آینده است. حفظ ذخایر زیرزمینی، منابع آب، مصرف صحیح انرژی و حفاظت از گیاهان و جانوران مثال هایی در این مورد هستند.
حمایت از تنوع موجودات زنده زمین مورد توجه پژوهشگران قرار دارد. گسترش شهرها، شهرك ها وآبادی ها . زیستگاه های طبیعی جانداران آن مناطق را از بین می برد. علاوه بر آن آلودگی زمین، آب ، خاك و هوا و زندگی سایر جانداران اثر می گذارد. دود حاصل از اتومبیل ها و كارخانه ها باعث نابودی درختان می شود و گوناگونی زیستی را تهدید می كند.
گوناگونی زیستی جنگل ها انبوه مناطق گرمسیری كه در مناطق استوایی زمین قرار دارند. از سایر مناطق بیشتر است. دو سوم از انواع مختلف موجودات زنده در این جنگل ها كه آن ها را جنگل های پر باران استوایی می نامند. زندگی می كنند. متأسفانه این گوناگونی در حال حاضر در حال تهدید است. هر روز ، مناطق وسیعی از این جنگل ها برای توسعه زمین های كشاورزی، چرانیدن دام ها و استفاده از چوب درختان جنگلی از بین می رود.اگر این جنگل زدایی با همین سرعت ادامه یابد. در 25 سال آینده، حداقل نیمی از موجودات زنده زمین منقرض می شود،‌یعنی از كره زمین محو می گردد.

آلودگی هوا :
معمولاً آلودگی وقتی بوجود می آید كه چیزهایی كه نباید در محیط باشد وارد آن می شود.

آلودگی هوا یكی از مهمترین مسائل زیست محیطی ماست. اگر چه همواره برخی از اتفاقات طبیعی مثل آتش فشان ها باعث آلوده شدن هوا بوده اند، اما در گذشته، طبیعت این فرصت را داشته است كه به ترمیم خرابی ها بپردازد و محیط خود را تصفیه نماید. امروزه هم پدیده های طبیعی مواد آلوده ای را كه در هوا رها می شود. پخش كرده و رقیق می كنند. گاهی نیز ان ها را به صورت های مختلف وارد آب یا خاك می نمایند ولی چون قدرت تصفیه ی طبیعت محدود است. در اغلب موارد نبرد با آلودگی های هوا ناكام می ماند.
ذرات گرد و غبار و دود حاصل از سوختن ناقص از سوخت های فسیلی اثرات مختلفی بر زندگی انسان دارند. از جمله كاهش میزان رسیدن نورخورشید به زمین، كاهش رشد گیاهان، فرسودگی ماشین آلات و كاهش عمر و كارایی آنها و ایجاد مشكلات تنفسی

باران اسیدی :
همه ساله میلیون ها تن گازهای اسیدی از نیروگاهها، وسایل نقلیه و كارخانه ها تولید می شود. این گازها را با خود به زمین می آورند و موجب آسیب های فراوانی می شوند. نابود شدن جنگل ها،‌آلوده شدن آب ها، و تخریب ساختمان ها از جمله : زیان های این پدیده هستند، باران اسیدی بارانی است كه گازهای اسیدی در آن حل شده اند.

باران های اسیدی ممكن است در جایی دورتر از كارخانه یا نیروگاهی كه آن را تولید كرده است ببارد، اثر این نوع باران تدریجی است. ممكن است سالها طول بكشد تا از بین رفتن برگ های درختان به نابودی خود آن ها منجر می شود و در نهایت، یك جنگل از بین برود مرگ آبزیان «رودخانه ها و دریاچه ها نیز با افزایش میزان اسید آب بیشتر می شود و در نهایت به نابودی همه ی گیاهان و جانوران آلوده می انجامد.

انسان و تغییردر طبیعت
زنجیره غذایی به روابط غذایی گفته می شود كه بین یك تولید كننده و چند مصرف كننده برقرار می شود. زنجیره های مختلف در ارتباط با یك دیگر شبكه ی غذایی را می سازند. هرقدر گوناگونی در محیط طبیعی آن ها بیشتر بوده و در نتیجه ، مقدار ارتباط های بین جانداران بیشتر باشد. اجتماع آن ها پایدارتر است. یك اجتماع بزرگ را می توان مانند یك شبكه بزرگ دانست.
اگر در یك شبكه بزرگ، تعدادی از تارها پاره شوند، شبكه هم پا بر جا می مانند و از بین نمی رود. فعالیت های انسانها ممكن است طبیعت را تحت تأثیر قراردهد. این اثرها ممكن است مثبت یا منفی باشند. مثلاً وقتی انسان كشاورزی می كند، بعضی از حلقه های زنجیره هایی غذایی را از بین می برد و بعضی دیگر را تكثیر می كند.
مثلاً برای درست كردن زمین های كشاورزی، محیط های طبیعی شامل گیاهان و جانورانی كه بطور طبیعی در آن جا زندگی می كنند را نابود و در عوض گیاهان كاشتنی را در آن جا تكثیر می كنند. با ظهور گیاهان كشاورزی، گروهی دیگر از مصرف كنندگان مانند پرندگان و جوندگان مثل موش و نیز حشرات، كه از بخش هایی از گیاهان كاشتنی تغذیه می كنند تكثیر پیدا می كنند. انسان سعی می كند این جانوران را كه از نظر غذایی رقیب او هستند، از بین ببرد و برای این منظور از سموم و حشره كش ها استفاده می كند.
سموم به دلایل مختلفی استفاده می شوند. مثلاً برای نابود كردن پشه هایی كه در مناطق گرمسیری بیماری مالاریا را به انسان منتقل می كنند، از سموم حشره كش استفاده می شود.
به هر حال زندگی انسانها بر زندگی سایر جانداران اثر می كند. پژوهش ها نشان داده است كه انسان در بعضی موارد از توازن های ظریفی را كه در طبیعت وجود دارد به هم زده است. به هم خوردن تعادل و توازن این شبكه ی زندگی همه را به خطر می اندازد و آن را با مشكل روبه رو می كند.
اثر انسان بر محیط زیست بسیار بیشتر از اثر مجموع همه ی جانداران ساكن زمین است. مثلآً سرازیر شدن نفت از نفت كش های آسیب دیده ،‌همه ساله موجب مرگ میلیون ها جانور دریازی و نیز جانورانی كه از آنها تغذیه می كنند می شود. سوختن نفت و مشتقات آن باعث،‌آزاد شدن میلیون ها تن كربن دی اكسید در هر سال می شود.

از جمله نمونه هایی كه از اثرهای منفی انسان بر محیط زیست كشورمان وجود دارد. می توان به آلودگی دریای خزر، آلودگی آب های بعضی از رودها ، آلودگی شهرهای بزرگ و قطع بی حساب درختان جنگل ها اشاره كرد.