جنبه علمی آتش بازی را بشناسیم

آتش بازی (نورافشانی) چیست؟

کلمه آتش بازی (firework) از واژه یونانی pyrotechnics به معنای "هنر آتش" گرفته شده است. هنر کار با آتش در آتش بازی های مدرن به وضوح دیده می شود.

تاریخچه آتش بازی

موشک های انفجاری نخستین بار در قرن ششم – سلسله سونگ چین – مورد استفاده قرار گرفتند. در قرن هفتم، اعراب این فناوری را از مردم چین آموختند. موشک های انفجاری مشابه موشک های امروزی در سال 1279 در حمله نیروهای مغولی به چین مورد استفاده قرار گرفتند.

ابزار اولیه آتش بازی در سال 1540 در ایتالیا تولید شده و سپس در سایر کشورهای اروپایی از جمله انگلیس و فرانسه گسترش یافتند. رسم آتش بازی برای جشن ها نیز از قرن هفدهم در اروپا رواج پیدا کرد. به مرور زمان، مواد شیمیایی جدید و روش های نوینی برای انجام آتش بازی های بزرگ و مدرن ابداع شدند.

آتش بازی چگونه انجام می شود؟

آتش بازی با استفاده از ابزار متفاوتی مانند موشک یا چرخ کاترین و به روش های مختلف انجام می شود. ابزار آتش بازی هوایی از پنج بخش اصلی تشکیل شده است:

1. پایه: یک قطعه پلاستیکی یا چوبی است که محفظه مواد منفجره به آن متصل می شوند. این پایه بصورت عمودی در محل مخصوص قرار گرفته و پس از روشن شدن فیتیله، به سرعت راهی آسمان می شود. از این پایه به دو دلیل استفاده می شود؛ نخست اینکه ابزار آتش بازی در جهت درست حرکت کرده و مانع از برخورد به مردم و بروز جراحت شود. دوم، با چیدن این پایه در یک مسیر یا شکل مشخص، می توان یک آتش بازی دقیق و منظم ترتیب داد.

2. فیوز: با روشن شدن و سوختن فیوز، فیوزهای کوچکتر درون محفظه روشن شده و باعث منفجر شدن و ایجاد رنگ های مختلف می شود. در نمونه های خانگی مثل فشفشه، این فیوز به شکل فیتیله کوچکی است که با کبریت یا فندک روشن می شود.

برای آتش بازی های بزرگ، فیوزها بوسیله تماس الکتریکی روشن می شوند. با فشار دادن یک دکمه توسط تکنیسین آتش بازی، جریان الکتریکی در طول سیم، فیوز اصلی را روشن می کند. برخلاف روشن کردن دستی فیوز (فیتیله)، جرقه زنی الکتریکی در فاصله ایمن تر انجام می شود که احتمال بروز حادثه را به حداقل می رساند.

3. شارژ (موتور): شارژ یک ماده منفجره خام است که در هوا (ارتفاع یک هزار پایی) منفجر می شود. این ماده منفجره، باروت یا پودر سیاه (black powder) است که به شکل سنتی شامل 75 درصد نیترات پتاسیم، 15 درصد ذغال سنگ و 10 درصد گوگرد است. در آتش بازی های مدرن از مخلوطی دیگری شامل پودر بدون گوگرد و نیترات پتاسیم اضافه یا مواد شیمیایی جایگزین استفاده می شود. این ماده منفجره، نیروی مورد نیاز برای بالا رفتن را تأمین می کند.

4. اثر: این بخش باعث ایجاد انفجارهای رنگارنگ و زیبا بر پهنه آسمان می شود. یک (وسیله) آتش بازی دارای اثر یک یا چندگانه است؛ پس از روشن شدن فیوز اصلی، فیوزهای داخلی با وقفه های زمانی روشن شده و انفجارهای متفاوتی را ایجاد می کنند. بسته به این اثر یک یا چندگانه، یک انفجار بزرگ یا مجموعه ای از چند انفجار کوچک پیاپی در جهات و رنگ های مختلف ایجاد می شوند.

5. سر: قسمت بالای وسیله آتش بازی است که اصطلاحا محموله (payload) نامیده شده و تاحدودی شبیه موشک های فضایی طراحی می شود. این قسمت حالت نوک تیز داشته و به حرکت سریع تر و آیرودینامیک تر وسیله آتش بازی به سمت آسمان کمک می کند.

شیمی و فیزیک آتش بازی

آتش بازی ناشی از تعدادی واکنش شیمیایی است که به طور همزمان یا در توالی مشخص روی می دهند. با افزودن حرارت، انرژی فعال سازی کافی برای شروع یک واکنش شیمیایی فراهم می شود. ترکیبات شیمیایی جامد درون محفظه مخصوص با اکسیژن ترکیب شده و شروع به سوختن می کنند که باعث آزاد شدن دود و گازهای خروجی مانند دی اکسید کربن، مونوکسید کربن و نیتروژن می شود.

شیمی در ایجاد رنگ های مختلف در آتش بازی دخالت دارد. این رنگ ها با استفاده از ترکیبات فلزی (نمک فلزات) ایجاد می شوند. سوزاندن ترکیبات فلزی مختلف باعث ایجاد رنگ های متفاوت می شوند؛ ترکیبات سدیم رنگ زرد و نارنجی، نمک های مس و باریم رنگ های سبز یا آبی، کلسیم یا استرانسیوم رنگ قرمز ایجاد می کنند.

فیزیک، علت بالا رفتن ابزار آتش بازی را توضیح می دهد. با سوختن شارژ، نیروی "کنش و واکنش" (قانون سوم حرکت نیوتن) برای حرکت به سمت آسمان تأمین می شود که این حالت درست شبیه عملکرد موشک های فضایی یا موتور جت است. نیروی گازهای خروجی با ایجاد نیروی واکنش، باعث بالا رفتن ابزار آتش بازی به هوا می شوند.

آتش بازی اغلب باعث ایجاد انفجارهای متقارن می شوند. این مسأله نیز با قانون پایه فیزیک موسوم به تکانه (momentum) قابل توضیح است که براساس آن، میزان انفجارها در سمت چپ باید متعادل با میزان انفجارها در سمت راست باشد.

 

منبع: explainthatstuff

ترجمه: معصومه سوهانی

 

No tags for this post.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا