انقباض چیست؟ – فیزیک با مثال و به زبان ساده

در این مطلب در مورد انقباض صحبت می‌کنیم. به سادگی می‌توان گفت انقباض عکس انبساط است که در آن اندازه مواد کوچک می‌شود و این پدیده در فیزیک به دلیل کاهش دما رخ می‌دهد. مانند انبساط، انقباض نیز در طول، سطح و حجم رخ می‌دهد. این مطلب می‌تواند برای دانش آموزان پایه هفتم مفید باشد.

تغییرات در مواد چگونه هستند؟

تغییرات شیمیایی در مواد چه هستند؟

$$Reactants → Products$$

تشکیل حباب‌های گاز اغلب نتیجه یک تغییر شیمیایی است (به جز در مورد نقطه جوش که یک تغییر فیزیکی است). همچنین یک تغییر شیمیایی ممکن است منجر به تشکیل یک رسوب شود، مانند ظهور یک ماده کدر هنگام مخلوط شدن مواد محلول.

معرفی فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک برای دانش آموزان مقطع نهم کرده است. این مجموعه آموزشی از چهار درس تشکیل شده و برای دانش‌آموزان پایه نهم علوم تجربی مفید است.

درس اول این مجموعه به مفاهیم حرکت و انواع حرکت، تندی متوسط و لحظه‌ای و شتاب اختصاص دارد. درس دوم در مورد نیرو، انواع نیرو و قوانین نیوتن صحبت خواهد کرد و درس سوم به بررسی فشار و آثار آن می‌پردازد. در نهایت و در درس چهارم ماشین‌های ساده، ماشین‌های پیچیده، قرقره‌ها، گوه، سطوح شیبدار، پیچ، اهرم‌ها و مزیت مکانیکی آموزش داده می‌شود.

• برای دیدن فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک + اینجا کلیک کنید.

تغییرات فیزیکی در مواد چه هستند؟

برش، پاره شدن، خرد شدن، آسیاب کردن و مخلوط کردن انواع دیگری از تغییرات فیزیکی هستند زیرا شکل را تغییر می‌دهند اما ترکیب یک ماده را تغییر نمی‌دهند. به عنوان مثال، مخلوط کردن نمک و فلفل ماده جدیدی را بدون تغییر ترکیب شیمیایی هر یک از اجزاء تشکیل می‌دهد. تغییرات فاز تغییراتی هستند که هنگام ذوب، یخ زدگی، جوشاندن، متراکم شدن، تصعید یا رسوب کردن مواد رخ می‌دهند. آن‌ها همچنین تغییرات فیزیکی هستند زیرا ماهیت ماده را تغییر نمی‌دهند.

انقباض چیست؟

انقباض یک تغییر فیزیکی در ماده است. انقباض حرارتی عبارت است از کوچک شدن مواد در هنگام سرد شدن. تغییرات دما، خواص فیزیکی مواد را تغییر می‌دهد و هر ماده این کار را در سطح متفاوتی انجام می‌دهد، اما با تغییرات دما، مواد یا منبسط یا منقبض می‌شوند. این رویداد به دلیل تغییرات سطح انرژی آن‌ها در سطح اتمی است.

فیلم آموزش فیزیک پایه 3 – جامع و کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

انقباض حرارتی برعکس انبساط حرارتی است. هنگامی که دما کاهش می‌یابد، حرکت اتم‌ها آرام شده و در نتیجه جسم منقبض می‌شود. در این حالت اتم‌ها به صورت سریع با یکدیگر برخورد نمی‌کنند و به فضای زیادی برای حرکت نیاز ندارند. هنگامی که ماده کوچک می‌شود، در حقیقت مرزهای ماده کوچک شده و در نهایت ماده منقبض می‌شود.

اکثر جامدات، مایعات و گازها هنگام سرد شدن منقبض می‌شوند. یکی از استثناهای قابل توجه آب است. آب یک عنصر جادویی است که در نقطه انجماد منبسط می‌شود. آب مایع زمانی که سرد می‌شود منقبض شده و انتظار دارید که با سردتر شدن آن به انقباض ادامه دهد. وقتی آب در حالت انجماد قرار می‌گیرد و به جامد تبدیل شده، منبسط می‌شود. به همین دلیل است که ممکن است با یخ زدن آب در داخل لوله‌های آب این لوله‌ها دچار آسیب شوند زیرا یخ فضای بیشتری را نسبت به آب مایع اشغال می‌کند.

انقباض در جامدات

برای مثال در مورد انقباض در جامدات می‌توان به یک لیوان شیشه‌ای خیلی داغ اشاره کرد. اگر این لیوان را زیر آب سرد نگه داریم، ترک می‌خورد. این رویداد به این دلیل است که سطح بیرونی شیشه در تماس مستقیم با آب سرد قرار می‌گیرد و نسبت به سطح داخلی آن بیشتر منقبض می‌شود.

انقباض در مایعات

در مطلب انبساط مشاهده کردیم که آب با گرم شدن منبسط می‌شود. با یک آزمایش ساده می‌توان مشاهده کرد که با سرد شدن آب می‌توان آن را مجدداً به داخل ظرف کوچکی برگرداند و آبی از ظرف سرریز نشود زیرا آب منقبض شده و حجم کمتری را اشغال می‌کند.

انقباض در گازها

این آزمایش را نیز می‌توانید به راحتی انجام دهید. اگر یک بادکنک باد شده را در دهانه بطری ببندید و بطری را در آب سرد و یخ بگذارید، مشاهده می‌کنید اندازه بالون کوچک می‌شود، زیرا هوای داخل بالون در هنگام خنک شدن منقبض می‌شود و حجم بادکنک کم می‌شود.

کاربردهای انبساط و انقباض چیست؟

انبساط گرمایی را می‌توان در چندین فعالیت روزمره استفاده و مشاهده کرد. فرض کنید در فلزی شیشه مربا را نمی‌توانید باز کنید، با فرو کردن درب فلزی در آب گرم به راحتی می‌توان در شیشه مربا را باز کرد. دقت کنید که در این حالت باید شیشه را برعکس کرده و فقط در آن را در آب داغ فرو ببرید. پس از مدتی، در را می‌توان به راحتی باز کرد زیرا در آن کمی منبسط شده است.

برای مثال آیا فکر کرده‌اید چرا خطوط برق هرگز به طور محکم بین تیرها آویزان نمی‌شوند؟ سیم در محیط بیرون در معرض شرایط آب و هوایی متغیر از گرمای زیاد تا سرمای شدید است. این موضوع می‌تواند سبب شود که یک سیم محکم بین تیرها در هنگام انقباض در زمستان پاره شود.

انقباض عضلانی چیست؟

به استثنای رفلکس‌ها، تمام انقباضات ماهیچه‌های اسکلتی در نتیجه تلاش آگاهانه‌ای که از مغز منشا می‌گیرد، رخ می‌دهد. در حقیقت مغز سیگنال‌های الکتروشیمیایی را از طریق سیستم عصبی به نورون‌های حرکتی می‌فرستد که بافت‌های عضلانی را فراهم می‌کنند. یک نورون حرکتی منفرد با پایانه‌های آکسون متعدد می‌تواند چندین بافت عضلانی را عصب دهی کند و در نتیجه باعث انقباض همزمان آن‌ها شود. ارتباط بین پایانه آکسون نورون حرکتی و بافت عضلانی در محل اتصال عصبی عضلانی رخ می‌دهد. این یک سیناپس شیمیایی است که در آن یک نورون حرکتی سیگنالی را به فیبر عضلانی ارسال می‌کند تا انقباض عضلانی را آغاز کند.

فرآیندی که توسط آن سیگنال در یک اتصال عصبی عضلانی مخابره می‌شود در شکل زیر نشان داده شده است. توالی رویدادها زمانی آغاز می شود که یک پتانسیل عمل در بدنه سلولی یک نورون حرکتی آغاز می‌شود و پتانسیل عمل در امتداد آکسون نورون به محل اتصال عصبی عضلانی منتشر می‌شود. هنگامی که پتانسیل عمل به انتهای آکسون می‌رسد، باعث ایجاد ناقل عصبی استیل کولین (ACh) از وزیکول‌های سیناپسی در انتهای آکسون می‌شود. مولکول‌های ACh در سراسر شکاف سیناپسی پخش می‌شوند و به گیرنده‌های پوشش عضلانی متصل می‌شوند و در نتیجه انقباض عضلانی را آغاز می‌کنند. انقباض عضلانی با دپلاریزاسیون سارکولما ناشی از ورود یون‌های سدیم از طریق کانال‌های سدیم مرتبط با گیرنده‌های ACh آغاز می‌شود.

در دنیای غشاهای تحریک‌پذیر رویداد‌ها خیلی سریع اتفاق می‌افتند (به این فکر کنید که چقدر سریع می‌توانید به محض اینکه تصمیم گرفتید انگشتتان را خم کنید). بلافاصله پس از دپلاریزاسیون، غشا دوباره قطبی می‌شود و پتانسیل منفی غشاء را دوباره برقرار می‌کند. در همین حال، ACh در شکاف سیناپسی توسط آنزیم استیل کولین استراز (AChE) تجزیه می‌شود. ACh نمی‌تواند دوباره به گیرنده متصل شود و کانال آن را دوباره باز کند، که باعث تحریک و انقباض عضلانی ناخواسته می‌شود.

انتشار یک پتانسیل عمل در طول سارکولما وارد لوله‌های T می‌شود. برای رسیدن پتانسیل عمل به غشای SR، انواژیناسیون‌های دوره‌ای در سارکولما وجود دارد که لوله‌های T نامیده می‌شوند و T مخفف عرضی است. چیدمان یک لوله T با غشای SR در دو طرف، «سه گانه» (triad) نامیده می‌شود. این سه گانه ساختار استوانه‌ای به نام میوفیبریل را احاطه کرده است که حاوی اکتین و میوزین است. لوله‌های T پتانسیل عمل را به داخل سلول حمل می‌کنند، که باعث باز شدن کانال‌های کلسیمی در غشای SR مجاور می‌شود و باعث انتشار $$Ca++$$ از SR و داخل سارکوپلاسم می‌شود. ورود $$Ca++$$ به سارکوپلاسم است که باعث انقباض غشای عضلانی توسط واحدهای انقباضی آن یا سارکومرها می‌شود.

اسپاسم یا انقباض عضلانی ناگهانی را چگونه می‌توان درمان کرد؟

اسپاسم یا گرفتگی عضلانی نسبتاً شایع است و اغلب در عضلات پا رخ می‌دهد. اما هر ماهیچه دیگری از جمله کمر، دست‌ها، پاها یا انگشتان پا ممکن است دچار اسپاسم شوند. اسپاسم عضلانی می‌تواند از چند ثانیه تا 15 دقیقه طول بکشد. اگر گرفتگی عضلات مزمن را تجربه کردید، ممکن است بخواهید به پزشک مراجعه کنید. اسپاسم ممکن است یک انقباض در عضله باشد یا ممکن است احساس گرفتگی یا سفت شدن داشته باشد، مانند یک گره. پس از توقف انقباض، عضله می‌تواند احساس درد و لرزش کند. گاهی اوقات اسپاسم شدید می‌تواند ناتوان کننده باشد. در ادامه ۹ روش برای درمان گرفتگی عضلات را معرفی کرده‌ایم:

• حرکات کششی
• ماساژ
• گرم کردن یا سرد کردن
• نوشیدن آب
• نرمش سبک
• داروهای بدون نسخه مانند ویتامین B-12 و منیزیم
• کرم‌های موضعی که ضد التهاب و تسکین دهنده درد هستند.
• هایپرونتیلاسیون یا نفس کشیدن با شدت عمیق‌تر و سریع‌تر از حد نرمال
• داروهای مورد نیاز با نسخه

جمع‌بندی

در این مطلب در مورد انقباض و ویژگی‌های آن صحبت کردیم. برای توضیح انقباض انواع تغییرات ماده را که به دو دسته تغییرات شیمیایی و فیزیکی تقسیم بندی می‌شوند را معرفی کردیم. به این ترتیب انواع انقباض که به صورت خطی، سطحی و حجمی است را مورد بررسی قرار دادیم. همچنین به صورت مختصر در مورد انقباض عصلانی و راهکارهای درمان آن نیز صحبت کردیم.