وضيح دهيد که چگونه مي توان با استفاده از يک فشارسنج ارتفاع يک آسمان خراش را اندازه گرفت ؟
سوال بالا يکي از سوالات امتحان فيزيک در دانشگاه کپنهاگ بود . يکي از دانشجويان چنين پاسخ داد :
به فشار سنج يك نخ بلند مي بنديم . سپس فشارسنج را از بالاي آسمان خراش طوري آويزان مي کنيم که سرش به زمين بخورد . ارتفاع ساختمان مورد نظر برابر با طول طناب به اضافهي طول فشارسنج خواهد بود .
پاسخ بالا چنان مسخره به نظر مي آمد که مصحح بدون تامل دانشجو را مردود اعلام کرد . ولي دانشجو اصرار داشت که پاسخ او کاملا درست است و درخواست تجديد نظر در نمره ي خود کرد . يکي از اساتيد دانشگاه به عنوان قاضي تعيين شد و قرار شد که تصميم نهايي را او بگيرد . نظر قاضي اين بود که پاسخ دانشجو در واقع درست است ، ولي نشانگر هيچ گونه دانشي نسبت به اصول علم فيزيک نيست . سپس تصميم گرفته شد که دانشجو احضار شود و در طي فرصتي شش دقيقه اي پاسخي شفاهي ارائه دهد که نشانگر حداقل آشنايي او با اصول علم فيزيک باشد .
دانشجو در پنج دقيقه ي اول ساکت نشسته بود و فکر مي کرد . قاضي به او يادآوري کرد که زمان تعيين شده در حال اتمام است . دانشجو گفت که چندين روش به ذهنش رسيده است ولي نمي تواند تصميم گيري کند که کدام يک بهترين مي باشد . قاضي به او گفت که عجله کند ، و دانشجو پاسخ داد :
روش اول اين است که فشارسنج را از بالاي آسمان خراش رها کنيم و مدت زماني که طول مي کشد به زمين برسد را اندازه گيري کنيم . ارتفاع ساختمان را مي توان با استفاده از اين مدت زمان و فرمولي که روي کاغذ نوشته ام محاسبه کرد . دانشجو بلافاصله افزود : ولي من اين روش را پيشنهاد نمي کنم، چون ممکن است فشارسنج خراب شود !
روش ديگر اين است که اگر خورشيد مي تابد ، طول فشارسنج را اندازه بگيريم ، سپس طول سايه ي فشارسنج را اندازه بگيريم ، و آنگاه طول سايه ي ساختمان را اندازه بگيريم . با استفاده از نتايج و يک نسبت هندسي ساده مي توان ارتفاع ساختمان را اندازه گيري کرد . رابطه ي اين روش را نيز روي کاغذ نوشته ام .
ولي اگر بخواهيم با روشي علمي تر ارتفاع ساختمان را اندازه بگيريم ، مي توانيم يک ريسمان کوتاه را به انتهاي فشارسنج ببنديم و آن را مانند آونگ ابتدا در سطح زمين و سپس در پشت بام آسمان خراش به نوسان درآوريم . سپس ارتفاع ساختمان را با استفاده از تفاضل نيروي گرانش دو سطح بدست آوريم . من رابطه هاي مربوط به اين روش را که بسيار طولاني و پيچيده مي باشند در اين کاغذ نوشته ام .
آها ! يک روش ديگر که چندان هم بد نيست : اگر آسمان خراش پله ي اضطراري داشته باشد ، مي توانيم با استفاده از فشارسنج سطح بيروني آن را علامت گذاري کرده و بالا برويم و سپس با استفاده از تعداد نشان ها و طول فشارسنج ارتفاع ساختمان را بدست بياوريم .
ولي اگر شما خيلي سرسختانه دوست داشته باشيد که از خواص مخصوص فشارسنج براي اندازه گيري ارتفاع استفاده کنيد، مي توانيد فشار هوا در بالاي ساختمان را اندازه گيري کنيد ، و سپس فشار هوا در سطح زمين را اندازه گيري کنيد ، سپس با استفاده از تفاضل فشارهاي حاصل ارتفاع ساختمان را بدست بياوريد .
ولي بدون شک بهترين راه اين مي باشد که در خانه ي سرايدار آسمان خراش را بزنيم و به او بگوييم که اگر دوست دارد صاحب اين فشارسنج خوشگل بشود ، مي تواند ارتفاع آسمان خراش را به ما بگويد تا فشارسنج را به او بدهيم !
دانشجويي که داستان او را خوانديد ، نيلز بور، فيزيکدان دانمارکي بود .
صفحات
