» «
צנטריפוגה
מהי צנטריפוגה?



צֶנְטְרִיפוּגָה (Centrifuge) היא מכשיר שמשמש להפרדה של חומרים זה מזה. בסיבובים מהירים מאד שלה היא גורמת לחומרים כבדים להיצמד לדפנות הסיר ובכך הם מופרדים מהנוזל שבתוכו היו.

על ידי סיבוב הצנטריפוגה במהירות גבוהה, היא מסייעת להפרדת חומרים קטנים אבל כבדים המרחפים בנוזל הקל מהם. החומרים הכבדים יותר, הם חומרים בעלי צפיפות גבוהה יותר, שמצטברים במהלך הסיבובים המהירים קרוב לתחתית המבחנה, בעוד שהחומרים הקלים, או הנוזל הקל, צפים למעלה.

תחילה השתמשו בצנטריפוגות כדי להפריד בחלב מלא לשמנת ולחלב רזה. רק בתחילת המאה ה-20 שוכללה הצנטריפוגה וזכתה למקום מרכזי בתהליכים תעשייתיים ובמעבדות המחקר. כיום היא משמשת בגרסה פשוטה מאד, גם בבית, במכונת הכביסה שלנו ואפילו במטבח. איפה? - בבתים רבים יש מייבשי חסה, שמשתמשים בכוח הצנטריפוגלי כדי להרחיק ממנה את שאריות המים, לאחר השטיפה.

שמה של הצנטריפוגה הוא בעברית: סַרְכֶּזֶת. מקור המילה בלועזית הוא מהשפה הלטינית: "centrum" (מרכז) והמלה "fuga" (ריצה).


הנה הסבר בעברית על פעולת הצנטריפוגה:

https://youtu.be/lK0fpG21npk


הסבר על השימוש בצנטרפוגה:

http://youtu.be/9CYaPLIX4VM


עם צנטריפוגה אפשר גם לנקות שמן:

https://youtu.be/Jy32SxgCgHc


ובעזרת אותו עיקרון מייבשים עלי חסה לאחר השטיפה:

https://youtu.be/B5jzwxh0d-M
טלסקופ
מי המציא את הטלסקופ?



יש הרבה ויכוחים על זהות הממציאים של הטלסקופ. ההמונים נוקבים תמיד בשמו של גליליאו ובקרב "היודעים" הנטייה לומר שהאנס ליפרסהיי ההולנדי הוא הממציא שלו. אבל אם נסתכל על זה בבירור נראה שהמכשיר הראשון שליפרסהיי בנה לא עוצב למטרות מדידה או תצפיות אלא יותר כחלק מהמסורת של פיתוח רעיונות מעניינים, מעין אמצעי בידור להמונים או צעצועים לבילוי מסקרן.

הטלסקופ כמכשיר מדעי הוא כנראה בכל זאת פיתוח של ההמצאה של האנס על ידי גלילאו גליליי, ששמע על המכשיר המופלא והחליט שהוא מתאים כדי לאפשר לו לצפות בכוכבים. זו הסיבה שרבים נוטים לייחס לגליליאו את ההמצאה של הטלסקופ והם לא ממש טועים..


הנה סרטון על המצאת הטלסקופ:

http://youtu.be/JChDGRhpAwA


יש סברות שטלסקופים פרימיטיביים היו קיימים כבר בתקופת האבן:

https://youtu.be/6q85LyBJi0w


והנה תולדות הטלסקופ בסרט תיעודי קצר:

https://youtu.be/fmTioY_b-sY?long=yes
מטוטלת פוקו
מהי מטוטלת פוקו?



מטוטלת פוקו היא מכשיר בצורת מטוטלת ארוכה שתלויה מלמעלה למטה. בעזרתה הראה המדען הצרפתי לאון פוקו שכדור הארץ מסתובב סביב צירו. בתקופתו של פוקו אומנם כבר היה ידוע למדע שכדור הארץ מסתובב סביב צירו, אך החשיבות של המטוטלת שיצר פוקו הייתה האופן בן היא הדגימה והוכיחה את סיבוב כדור הארץ בניסוי מדעי אמפירי פשוט וברור להבנה. ניסוי שבהמשך שוחזר והוצג באוניברסיטאות ומוזיאונים רבים ברחבי העולם כולו.

המטוטלת, כדרכן של מטוטלות, נעה מצד לצד. אך מסתבר שהיא נעה עם סטייה מסוימת. מסתבר שהמטוטלת מנסה לשמור על כיוון קבוע במרחב, אך הארץ מסתובבת מתחתיו ונוצרת הסטייה הזו.

פוקו הדגים באמצעות המטוטלת, כיצד כדור הארץ מסתובב סביב צירו, בניסוי פומבי שהוצג בפנתיאון של פריז בשנת 1851. לצורך בניית המטוטלת הוא חיבר כבל באורך 67 מטר לכיפת הפנתיאון וחיבר לקצה שלו משקולת במשקל 28 ק"ג. מכיוון שכדור הארץ נע סביב צירו, המישור מתחת למטוטלת נע גם הוא.

מכיוון שסיבוב כדור הארץ הוא שגורם למטוטלת לשנות את כיוון התנודות שלה (מה שקרוי מישור התנודה שלה) כל הזמן. שינוי הכיוון הזה תלוי במקום שבו הוצבה המטוטלת על פני כדור הארץ. בכל קו רוחב שבו המטוטלת תמוקם, תהיה הסטייה שונה. ויש מקום אחד שבו לא תהייה סטייה כלל - אם נניח את המטוטלת על קו המשווה, זהו המקום היחיד שבו לא יתרחש שינוי במישור התנודה של המטוטלת.

בניסוי של פוקו שנערך בפריז, המישור מתחת למטוטלת נע במהירות זוויתית של 11 מעלות בשעה וסיים סיבוב מלא של 360 מעלות כך שהמטוטלת שבה לנקודת המוצא שלה לאחר כ-32 שעות.

פוקו מצא כי משך הזמן שיקח למישור התנודה של המטוטלת לבצע סיבוב מלא כך שהמטוטלת תחזור לנקודת המוצא שלה, הוא פונקציה של מהירות סיבוב כדור הארץ ושל סינוס קו הרוחב הגיאוגרפי של המקום בו מתבצע הניסוי. פוקו הראה כי מתקיימת המשוואה: (T = 24 / sin (φ, כאשר φ הוא קו הרוחב של המיקום בו נעשה הניסוי, T הוא משך הזמן שיקח למישור תחת המטוטלת לבצע סיבוב שלם כך שהמטוטלת תחזור לנקודת המוצא שלה, 24 הוא מספר השעות שלוקח לכדור הארץ להשלים סיבוב סביב עצמו ו-sin היא פונקציית הסינוס הטריגונומטרית. כך שבעוד שבפריז שנמצאת בקו רוחב 48° המטוטלת תחזור לנקודת המוצא שלה לאחר 32 שעות, בתל אביב שנמצאת בקו רוחב 32° המטוטלת תחזור לנקודת המוצא שלה לאחר כ-45 שעות. ואילו בקוטב הצפוני שנמצא בקו רוחב 90° המטוטלת תחזור לנקודת המוצא שלה לאחר 24 שעות.


הנה סרטון שמציג את מטוטלת פוקו בגן במדע במכון ויצמן:

http://youtu.be/6EpRP_1ZCIs


העתק של מטוטלת פוקו המקורית, המוצג בפנתיאון של פריז:

https://www.youtube.com/watch?v=59phxpjaefA


אנימציה המציגה את התנועה של מטוטלת פוקו ביחס למישור שתחתיה:

https://www.youtube.com/watch?v=wlhHWYKswik


וכך הציגו האמנים של גוגל את המטוטלת של פוקו:

http://youtu.be/HeI7K5lmLGU
דימות תרמי
מהן מצלמות חום?



מצלמת חום, או מצלמה תרמית (Thermal Imaging Camera), מציגה את המצולם בצבעים שונים. הצבעים הללו משקפים מידות חום שונות. עצמים חמים נראים צהובים, בעוד שעצמים קרים מוצגים בתמונה בצבעים כמו כחול או וורוד. מצלמות חום, או מצלמות תרמיות, מתבססות על טכנולוגיה שנקראת דימות תרמי (Thermography).

צילום תרמי משמש לצורכי מחקר ומדע מגוונים. גם כבאים ולוחמי אש משתמשים במצלמות כאלה, בזמן שריפה ובבניינים בוערים, כדי לאתר בני אדם בתוך עשן סמיך.

הדימות התרמי הפך כיום שימושי אפילו לייצוג של דברים שאינם קשורים לחום וקור. כך למשל נעזרים בוני ומנהלי אתרים בדימוי הזה, כדי לצפות באזורים "חמים" כביכול בדפי אינטרנט, שבהם משתמשים הגולשים יותר או לוחצים עליהם יותר, לעומת אזורים "קרים", שפחות משתמשים בהם.


כך עובדות המצלמות התרמיות:

https://youtu.be/jX0gIWU49iI?t=4m53s


הנה דברים מהיום-יום שצולמו במצלמות הדימות התרמי:

https://youtu.be/lAZVA0sCS7c


הנה מצלמת חום מיוחדת לסמארטפון:

https://youtu.be/IbbkvwJRwxs?t=4s


כך משתמשים במצלמה תרמית כדי לאתר נזילות מים, עובש ותקלות שונות:

https://youtu.be/4t1C6T9LNCY


ומצלמות חום יכולות להיות גם מצלמות אבטחה מצוינות:

https://youtu.be/HAxq9wVR2UY?t=6m21s

מכשור מדעי

מיקרוסקופ
מה המיקרוסקופ עושה?



המיקרוסקופ הוביל למהפכה מדעית ואיפשר התקדמות אדירה במחקר. מדובר במכשיר שמאפשר לצפות בגופים זעירים ולהציג תמונה מוגדלת שלהם. להמצאת המכשיר שאנו מכירים כמיקרוסקופ קדמה המצאת זכוכית המגדלת, שגם היא נקראה בזמנו מיקרוסקופ. היות וזכוכית מגדלת מכילה רק זכוכית קמורה היא מיקרוסקופ פשוט ביותר, שמאפשר הגדלה צנועה.

המיקרוסקופ המורכב, שהומצא בהולנד בסוף המאה ה-16, השתמש בשתי עדשות והשיג לפיכך הגדלה משמעותית. במיקרוסקופ כזה עדשה אחת מציגה דמות מוגדלת של העצם שאותו בוחנים ועדשה שנייה מגדילה את המראה עוד יותר.

במיקרוסקופ המודרני של היום, יש קבוצת עדשות במקום כל אחת משתי העדשות של המיקרוסקופ המוקדם והוא מציג תמונה מדויקת ומוגדלת פי כמה. המיקרוסקופ האלקטרוני המודרני מציע אפשרויות מדהימות בהרבה ויכול להביא להגדלה של עד פי 100,000 מהגודל של המרכיב הנחקר.


הנה דברים מוכרים שאנו מכירים כפי שהוגדלו דרך המיקרוסקופ:

http://youtu.be/P-n5TbifUIQ


היצורים המופלאים וזעירים שעל גופנו, כפי שהוגדלו במיקרוסקופ אלקטרוני:

http://youtu.be/QrmashOX5EU


והגדלה מיקרוסקופית שלא תאומן של עצמים זערוריים:

https://youtu.be/ZyXrtODhJEA
מאיץ חלקיקים
מהו מאיץ החלקיקים?



מאיץ החלקיקים נמצא במרכז המחקר "צרן" בשווייץ. זהו מכון למחקר גרעיני, שיש בו מנהרה בעומק של 100 מטר מתחת לאדמה ובאורך של כ־27 קילומטר. במאיץ החלקיקים שנמצא בצרן עוסקים בהאצה של חלקיקים, במהירות הקרובה למהירות האור. המטרה היא לגרום להם להתנגש זה בזה וכך לנסות ליצור חלקיק חדש, או מה שמכנים לעתים "החלקיק האלוהי". שמו של החלקיק "בוזון היגס" וקיומו נחזה במחקר התיאורטי.

את החלקיק הזה לא ניתן לראות, אבל אפשר לראות את ההשפעה שלו על הסביבה. ההשפעה הזו נראית כצילום רנטגן שעל גבי הרקע הכהה שלו נראים קווים לבנים, שתנועתם מזכירה צורה של ספירלה. קווים אלה מתארים את האפקט של תנועת החלקיק.


הנה סרטון על מאיץ החלקיקים בצרן:

http://youtu.be/U8zimacGobE



והנה כתבה על המדענים שמעורבים בפרויקט של מאיץ החלקיקים בצרן:

http://youtu.be/ihroneugjAg?t=28s
מיקרוסקופ אלקטרוני
מהו מיקרוסקופ אלקטרוני?



המיקרוסקופ האלקטרוני המודרני מבוסס על הגדלה אלקטרונית ולא על עדשות מגדילות, כמו המיקרוסקופ הקלאסי והמוגבל יחסית. המיקרוסקופ האלקטרוני משמש את מרבית החוקרים, מוסדות המחקר והאוניברסיטאות כיוון שהוא מגדיל בשיעורים עצומים, של לפחות פי 20,000 פעמים מהגודל המקורי.

באמצעות הגדלה של התצלומים שמתקבלים ממנו ניתן להגדיל גם פי 100,000 מהגודל של המרכיב הנחקר. באופן כזה מאפשרים חלק מהמיקרוסקופים האלקטרוניים לצפות במולקולה בודדת בתוך תאים (פיתוח שהיקנה למדענים שגילו אותו פרס נובל בכימיה) ואף את סידור האטומים הבודדים במולקולות החומר!


הנה מיקרוסקופ אלקטרוני חודר, מהמיקרוסקופים בעלי הרזולוציה הטובה ביותר בעולם:

http://youtu.be/i8SfOLrH1Ug?t=6s


הנה אטומים בודדים של פלטינום, כפי שצולמו ממיקרוסקופ אלקטרוני:

http://youtu.be/yqLlgIaz1L0
מחשב קוונטי
מהו המחשב הקוונטי?



מחשב קוונטי הוא מחשב עתידי שאמור לפתור בעיות שונות במחשוב הנוכחי ולהתמודד טוב יותר עם סיבוכיות. מדעני מחשב ואנשי טכנולוגיה מנסים לייצר מחשבים קוונטיים, אבל נראה שהדרך אליהם עדיין ארוכה. אמנם קיימים כבר מחשבים קוונטיים, אך הם חלשים ומוגבלים מאד בביצועים.

כיום משתמשים במדעי המחשב במודל התיאורטי של "מכונת טיורינג" (ראו בתגית "מכונת טיורינג"). מודל זה מתבסס על העיקרון הבינארי, כשהביטים נמצאים במצבי 0 או 1.

ב-1982 הגה הפיזיקאי ריצ'ארד פיינמן את רעיון המחשוב הקוונטי ובשנים האחרונות הוא יצא מתחום העניין האקדמי אל העולם הטכנולוגי ואל ענקיות הטכנולוגיה, המשקיעות משאבים בפרוייקטים בתחום ולא חוסכות מאמצים בדרך לפיתוח מחשבי-על קוונטיים.

אם לפשט את ההסבר המורכב, אז במקום בביטים דו-מצביים, המחשוב הקוונטי משתמש ברעיון שנקרא הסופר פוזיציה הקוונטית, או ביחידות שנקראות קיוביט. הקיוביט מייצג בו-זמנית גם ערך 0 וגם 1 וכך מייצג ערכים גדולים באמת. שזירת הקיוביטים, כך שיפעלו ביחד ובצורה מתואמת, מאפשרת ייצוג של מספר ערכים עצום בבת אחת. התוצאה היא פריצה של מגבלות כוח המחשוב הבינארי. הדבר מאפשר למחשב קוונטי קטן לבצע פעולות חישוב רבות מאד במקביל ובצורה מהירה להפליא וחסכונית באנרגיה לעומת טכנולוגיית החישוב הבינארי. אם חשבתם על מזעור אז צדקתם, אבל זה רק חלק קטן מהפלא האפשרי של המחשוב הקוונטי.

יתכן שהמחשוב הקוונטי הוא העתיד של עולם המחשבים. יכולותיו הבלתי נתפסות בהקלת הסיבוכיות החישובית ומהירות העיבוד והחישוב שלו יכולות להיות בדיוק מה שצריכים תחומים כמו הבינה המלאכותית והביג דאטה, כמו גם לוחמת סייבר ותחומים שיתגלו בעתיד ואינם ידועים לנו כרגע.


הנה המחשב הקוונטי:

http://youtu.be/_T1ArF3sVVA


הסבר פשוט של המושג מחשב קוונטי:

http://youtu.be/UhNbnYsIGso


סרטון אנימציה שמסביר את הקוונטום מחשוב:

https://youtu.be/T2DXrs0OpHU


הסבר מקיף למחשב קוונטי:

http://youtu.be/g_IaVepNDT4


ומחשב הקוונטום המסחרי הראשון שפיתחה חברת D-Wave מקנדה:

https://youtu.be/-LhPE6FpJYk


מארס רובר
מהו הרובוט הראשון שנחת על כוכב מאדים?



המארס רובר סוג'ורנר, רובוט חללי ממונע, היה הראשון שפעל על קרקע המאדים. כללית, הוא גם היה הרובר השני שנחת על כוכב לכת כלשהו. הראשונים היו הרוברים שנחתו על הירח בתוכנית החלל "לונחוד".

הסוג'ורנר (Sojourner) או "מארס רובר" הוא רובר רובוטי קטן של סוכנות החלל האמריקנית. בשנת 1997 הוא נשלח לכוכב מאדים כדי לחקור ולעשות ניסויים ובדיקות שונות על גבי כוכב הלכת האדום "מאדים" (מארס). התכנית עצמה, מארס פאת'פיינדר, כללה גם הקמה של תחנת מחקר על הכוכב.

בין תפקידיו של רובר מאדים גם לבחון נתיבים ודרכי תנועה על הכוכב וללמוד על הרכב הקרקע והסלעים שעל הכוכב.


הנה דגם של הסוג'ורנר או הפת'פיינדר:

http://youtu.be/7V_n_vsJius


תמונות ששלח רובר המאדים מהכוכב:

https://youtu.be/rG-BKUAndF8
איך תרמה מכונת החישוב של בלז פסקל להתפתחות המחשב?



הפילוסוף, הפיזיקאי והמתמטיקאי הצרפתי בלייז פסקל המציא למעשה את המחשב המכני הראשון בהיסטוריה. מכונת החישוב שבנה בשנת 1642 היא המחשב הראשון שידע לבצע פעולות חשבוניות כלשהן. במשך כ-15 שנים מחייו בנה בלייז פסקאל מכונות חישוב שונות, שהלכו והשתכללו. אולם "המחשב של פסקל", או "הפסקלין" כמו שקראו לו מאוחר יותר, נחשב אז לגימיק או אטרקציה בידורית. למעט הממציא, איש לא התייחס אליה ברצינות מספקת, אולי משום שלא היה לה שימוש של ממש ולשימוש מסחרי היא הייתה יקרה מדי.

מכונת החישוב של פסקאל, שנבנו ממנה כ-50 יחידות בלבד, ביצעה פעולות חשבוניות פשוטות כמו חיבור וחיסור. היא אפילו ידעה להעביר ספרות מושאלות - ספרות שיעברו לעשיריה הבאה, ממש כמו בתרגילים כתובים, מעמודה לעמודה.

במהלך השנים הבאות תשוכלל הפסקלין על ידי המתמטיקאי הגרמני גוטפריד לייבניץ, שיוסיף לה את האפשרות לפעולת הכפל.


הנה סרטון שמראה איך עבדה מכונת החישוב של בלייז פסקאל:

http://youtu.be/3h71HAJWnVU


הנה סרטון על חייו של בלז פסקאל:

http://youtu.be/wN_gGX96im8


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.