علوم متوسطه هشتم

نیلز بور فیزیکدان مشهور دانمارکی به یکی از سؤالات امتحانی‌‌اش این چنین جواب می‌دهد.

سؤال: توضیح دهید که چگونه می‌توان با استفاده از یک فشار سنج ارتفاع یک آسمان خراش را اندازه گرفت؟

پاسخ بور: به فشار سنج یک نخ بلند می‌بندیم. سپس فشارسنج را از بالای آسمان خراش طوری آویزان می‌کنیم که سرش به زمین بخورد. ارتفاع ساختمان مورد نظر برابر با طول نخ به اضافه طول فشارسنج خواهد بود.

 پاسخ بالا چنان مسخره به‌نظر می‌آمد که مصحح بدون تامل دانشجو را مردود اعلام کرد. ولی دانشجو اصرار داشت که پاسخ او کاملا درست است و درخواست تجدید نظر در نمره خود کرد. یکی از استادان دانشگاه به‌عنوان قاضی تعیین شد و قرار شد که تصمیم نهایی را او بگیرد. نظر قاضی این بود که پاسخ دانشجو در واقع درست است، ولی نشانگر هیچ گونه دانشی نسبت به اصول علم فیزیک نیست. سپس تصمیم گرفته شد که دانشجو احضار شود و طی فرصتی 6 دقیقه‌ای پاسخی شفاهی ارائه دهد که نشانگر حداقل آشنایی او با اصول علم فیزیک باشد.

دانشجو در 5 دقیقه اول ساکت نشست بود و فکر می‌کرد. قاضی به او یادآوری کرد که زمان تعیین شده در حال اتمام است. دانشجو گفت که چندین روش به ذهنش رسیده ولی نمی‌تواند تصمیم‌گیری کند که کدام یک بهترین است.

قاضی به او گفت که عجله کند و دانشجو پاسخ داد: روش اول این است که فشارسنج را از بالای آسمان خراش رها کنیم و مدت زمانی‌که طول می کشد به زمین برسد را اندازه گیری کنیم. ارتفاع ساختمان را می توان با استفاده از این مدت زمان و فرمولی که روی کاغذ نوشته‌ام محاسبه کرد.

بور بلافاصله افزود: ولی من این روش را پیشنهاد نمی‌کنم، چون ممکن است فشارسنج خراب شود! روش دیگر این است که اگر خورشید می‌تابد طول فشارسنج را اندازه بگیریم سپس طول سایه فشارسنج و آنگاه طول سایه ساختمان را اندازه بگیریم. با استفاده از نتایج و یک نسبت هندسی ساده می‌توان ارتفاع ساختمان را اندازه گیری کرد. من رابطه این روش را نیز روی کاغذ نوشته ام.

بور ادامه داد: ولی اگر بخواهیم با روشی علمی‌تر ارتفاع ساختمان را اندازه بگیریم می‌توانیم یک ریسمان کوتاه را به انتهای فشارسنج ببندیم و آن را مانند آونگ ابتدا در سطح زمین و سپس در پشت بام آسمان خراش به نوسان درآوریم. سپس ارتفاع ساختمان را با استفاده از تفاضل نیروی گرانش دو سطح به‌دست آوریم. من رابطه‌های مربوط به این روش را که بسیار طولانی و پیچیده می‌باشند در این کاغذ نوشته ام.

قصه هنوز هم ادامه داشت: یک روش دیگر که چندان هم بد نیست. اگر آسمان خراش پله اضطراری داشته باشد می‌توانیم با استفاده از فشار سنج سطح بیرونی آن را علامت گذاری کرده و بالا برویم سپس با استفاده از تعداد نشان‌ها و طول فشارسنج ارتفاع ساختمان را به‌دست  بیاوریم.

ولی اگر شما خیلی سرسختانه دوست داشته باشید که از خواص مخصوص فشارسنج برای اندازه گیری ارتفاع استفاده کنید می‌توانید فشار هوا در بالای ساختمان را اندازه گیری کنید و بعد فشار هوا در سطح زمین را اندازه گیری کرد سپس با استفاده از تفاضل فشارهای حاصل، ارتفاع ساختمان را به‌دست بیاورید. ولی بدون شک بهتر از همه این راه ‌ها یک راه دیگر است. همه کنجکاو بودند بدانند آن راه چیست.

بور گفت: این است که در خانه سرایدار آسمان خراش را بزنیم و به او بگوییم که اگر دوست دارد صاحب این فشارسنج خوشگل بشود می‌تواند ارتفاع آسمان خراش را به ما بگوید تا فشار سنج را به او بدهیم.