درس 9: سفر انرژی
صفحه ۶۵ تا ۷۲ کتاب درسی
پنج کار، پنج تبدیلآزمایش کنیدصفحه ۶۶ کتاب درسی
فعّالیتهای زیر را انجام دهید و بگویید در هر مورد چه شکلی از انرژی به شکل دیگر تبدیل میشود.
- دستهای خود را به هم مالش دهید تا احساس گرم شدن کنید.
- با مداد بر لبهی لیوان ضربه بزنید تا صدا تولید شود.
- توپی را پرتاب کنید تا با اسباببازیها برخورد کند و آنها را به حرکت درآورد.
- روی طبل پلاستیکی چند دانه برنج بریزید و سپس در نزدیکی پوستهی طبل صدای محکمی ایجاد کنید.
- مارپیچ کاغذی را بالای منبع گرما (شوفاژ یا بخاری) بگیرید تا به چرخش درآید.
الف) انرژی به چه شکلهایی دیده میشود؟
پاسخ: کتاب چهار شکل را نام میبرد: انرژی حرکتی، گرمایی، نورانی و صوتی. انرژی میتواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود.
مارپیچ کاغذی را روی شعلهی مستقیم قرار ندهید.
انرژی در چه موادّی ذخیره میشود؟گفتوگوصفحه ۶۷ کتاب درسی
وقتی گرسنه هستید، خوردن مقداری موادّ خوراکی مانند کشمش یا خرما میتواند به بدن شما انرژی برساند. انرژی نورانی خورشید در غذاهایی که گیاهان میسازند ذخیره میشود.
اغلب انرژی لازم برای گرم کردن خانهها و به حرکت درآوردن ماشینها و نیروگاهها بهوسیلهی سوختهای فسیلی تأمین میشود. در سوختهایی مانند زغالسنگ، نفت، گاز طبیعی و چوب انرژی ذخیره شده است. قسمتی از انرژی موجود در این مواد، هنگام سوختن به شکلهای موردنیاز مانند گرما، حرکت و نور تبدیل میشود.
الف) بسیاری از دانشمندان معتقدند منبع اصلی بیشتر انرژیهایی که ما مصرف میکنیم نور خورشید است. شما چه فکر میکنید؟
پاسخ: غذا از گیاه میآید و گیاه از نور خورشید؛ سوخت فسیلی هم بازماندهی همان گیاهان و جانوران است. نور خورشید چرخهی آب را هم به راه میاندازد، پس حتّی برقِ سدّ هم به آن میرسد. دلایل خود را در گروه بیان کنید.
انرژی در ارتفاع ذخیره میشودکاوشگریصفحه ۶۸ کتاب درسی
وسایل و موادّ مورد نیاز: خطکش، تکیهگاه، وزنه و یک قطعهی پلاستیکی.
- با استفاده از یک خطکش و تکیهگاه، اهرمی بسازید.
- یک قطعهی پلاستیکی را روی لبهی خطکش قرار دهید.
- وزنه را از فاصلهی ۱۵ سانتیمتری روی لبهی دیگر خطکش رها کنید و ببینید چه میشود.
- بار دیگر وزنه را از ارتفاع ۲۵ و ۳۵ سانتیمتری رها کنید و تغییر را مشاهده کنید.
الف) در کدام حالت قطعهی پلاستیکی بیشتر به هوا پرتاب میشود؟ آیا میتوان گفت هرچه ارتفاع جسم رهاشده بیشتر باشد، انرژی ذخیرهشده در آن بیشتر است؟
پاسخ: از ۳۵ سانتیمتری بیشتر از همه. بله؛ هرچه جسم بالاتر باشد، انرژی بیشتری در آن ذخیره شده است و هنگام رها شدن، بیشترِ آن به حرکت تبدیل میشود.
انرژی در فنر ذخیره میشودکاوشگریصفحه ۶۹ کتاب درسی
- فنری را از تکیهگاهی آویزان کنید و کنار آن یک خطکش بچسبانید.
- وزنهی کوچکی را از انتهای فنر آویزان کنید و محلّ توقّف وزنه را مشخّص کنید.
- وزنه را به اندازهی ۲ سانتیمتر به طرف پایین بکشید و سپس رها کنید. وزنه تا چه ارتفاعی بالا میرود؟
- آزمایش را با کشیدن وزنه به اندازهی ۳ سانتیمتر، ۴ سانتیمتر و بیشتر تکرار کنید و هر بار ارتفاعی را که جسم بالا میرود اندازهگیری و یادداشت کنید.
الف) در کدام حالت انرژی ذخیرهشده در مجموعهی جسم و فنر بیشتر است؟
پاسخ: هرچه فنر بیشتر کشیده شود. علی هم خودکاری دارد که فنرش در حالت فشرده است؛ اگر دکمه را فشار دهد، انرژی ذخیرهشده در فنر آزاد میشود و جسمِ جلوی آن به حرکت درمیآید.
سفر انرژیگفتوگوصفحه ۷۰ کتاب درسی
انرژی دائماً در سفر است. وقتی آب از بالای آبشار سرازیر میشود، انرژیای که به علّت قرار گرفتن آب در ارتفاع در آن ذخیره شده است با پایین آمدن آب بهتدریج به انرژی حرکتی تبدیل میشود. وقتی این آب روی توربین میریزد، انرژی آن به انرژی حرکتی توربین تبدیل میشود. توربین هم با چرخش خود دستگاه مولّد برق را به حرکت درمیآورد و انرژی الکتریکی تولید میکند.
الف) سفر انرژی را برای ورزشکاری که تیر و کمان را میکشد و رها میکند بیان کنید.
پاسخ: انرژی غذاییِ بدن ورزشکار به انرژی حرکتی بازو، بعد به انرژی ذخیرهشده در کمانِ خمشده، و با رها شدن به انرژی حرکتی تیر تبدیل میشود.
ب) و برای کوهنوردی که از کوه بالا میرود و سپس با چتر نجات پایین میآید؟
پاسخ: انرژی غذایی به انرژی حرکتی و بعد به انرژیِ ذخیرهشده در ارتفاع؛ هنگام پایین آمدن دوباره به انرژی حرکتی، که چتر با مقاومت هوا بخشی از آن را میگیرد.
شگفتیهای آفرینش: تبدیل انرژی در بدن بعضی از موجودات زنده میتواند باعث تولید نور یا الکتریسیته شود. کرم شبتاب در شب از خود نور میدهد. مارماهی و سفرهماهی میتوانند از خود برق تولید کنند و به این وسیله دشمن را از خود دور کنند.
اندازهگیری انرژیکاوشگریصفحه ۷۲ کتاب درسی
مقدار مصرف انرژی در برخی فعّالیتها مانند مسابقهی دو بیشتر و در برخی مانند پیادهروی معمولی کمتر است. انرژی با واحدی به نام ژول اندازهگیری میشود.
| فعّالیت (یک ساعت) | انرژی موردنیاز |
|---|---|
| دویدن | ۲۸۰۰ کیلوژول (۲۸۰۰۰۰۰ ژول) |
| پیادهروی آرام | ۶۵۰ کیلوژول (۶۵۰۰۰۰ ژول) |
الف) با استفاده از برچسب ارزش غذاییِ روی بستههای موادّ غذایی چه کاری انجام دهید؟
پاسخ: میزان انرژی موجود در آنها را با یکدیگر مقایسه کنید و به کلاس گزارش دهید. روی لوازم برقی خانگی و لامپهای روشنایی هم برچسبی هست که انرژی مصرفی دستگاه را نشان میدهد.
یکای انرژی روی موادّ غذایی بر حسب کیلوکالری نوشته میشود و هر کیلوکالری بهطور تقریبی معادل ۴۰۰۰ ژول است.