درسنامه آموزشی دانش فنی پایه امور زراعی کلاس دهم امور زراعی

امروزه، انجام هرگونه فعالیتی در زمینه‌های کشاورزی در یک منطقه مستلزم تهیه یک سری از اطلاعات است که در نحوۀ انجام کار نقش اساسی دارند. تبدیل واحدها، اندازه‌گیری طول، شیب زمین، مساحت سطح و حجم برای کاشت محصولات زراعی از اهمیت خاصی برخوردار است.

تبدیل واحدهای مختلف به یکدیگر

دما (Temperature)

دما دارای دو واحد کاربردی سلسیوس یا سانتی‌گراد و فارنهایت است.

- هر درجۀ سانتی‌گراد (سلسیوس) برابر با 33/8 درجه فارنهایت.
- هر درجه فارنهایت برابر منفی 17/22 درجه سانتی‌گراد (سلسیوس) است.

تبدیل واحدهای دما

از	به	فرمول
سلسیوس	فارنهایت	فارنهایت = سلسیوس × 1/8 + 32
فارنهایت	سلسیوس	سلسیوس = 1/8 (فارنهایت - 32)
سلسیوس	کلوین	کلوین = سلسیوس + 273/15
کلوین	سلسیوس	سلسیوس = 273/15 - کلوین

طول (Length)

واحدهای کاربردی طول عبارت‌اند از متر، پا، اینچ و مایل که یکای طول در سیستم SI متر است. از پا بیشتر برای ارتفاع از سطح زمین استفاده می‌شود و اینچ هم که در اندازه‌گیری صفحات تلویزیون و مانیتور رایج است. مایل در بسیاری از کشورها به جای کیلومتر استفاده می‌شود (مثلاً فاصلۀ بین دو شهر و …).

واحد دیگری به نام یارد (Yard) نیز برای مسافت به کار می‌رود که تقریباً برابر متر است.

- هر اینچ برابر 2/54 سانتی‌متر است.
- هر فوت (پا) برابر 30/5 سانتی‌متر است.
- هر مایل برابر 1/6 کیلومتر است.
- هر یارد برابر 91/44 سانتی‌متر است.

وزن (Weight)

وزن نیز دارای واحدهای متفاوتی است از جمله کیلوگرم و گرم، اونس (Ounce)، پوند (Pound)، تن (Tonne) و ... است. البته واحدهایی مثل سیر و مثقال نیز در کشورمان وجود دارد که برای مواد ارزشمند مثل زعفران، طلا و .... کاربرد دارد.

گرم و کیلوگرم رایج‌ترین واحدهای اندازه‌گیری اند، اونس بیشتر در مورد وزن طلا (در جهان) به کار می‌رود. 

- هر مثقال برابر 4/7 گرم است.
- هر سیر برابر 75 گرم است.
- هر اونس برابر 28/35 گرم است.
- هر پوند برابر 453/56 گرم است.
- هر تن برابر 1000 کیلوگرم است.

حجم (Volume)

برای حجم واحدهایی از جمله گالن (بشکه)، لیتر، سی‌ سی، سانتی‌متر مکعب و... به کار می‌رود. حتماً شنیده‌اید که گالن بیشتر برای خرید و فروش نفت در بازار جهانی به کار می‌رود. لیتر کاربردهای زیادی دارد و از جملۀ آن در مورد بنزین و ... است.

- آمریکایی (US Gallons) هر بشکه نفت خام معادل صد و پنجاه و نه لیتر یا دقیق تر 158/99 لیتر است. هر گالن 3/78 (تقریباً 4) لیتر است.
- هر گالن انگلیسی، معادل 4/55 لیتر است. 
- هر لیتر معادل 1000 سانتی‌متر مکعب است.
- سی سی، میلی لیتر و سانتی‌متر مکعب معادل هم هستند.

سرعت (Speed)

برای سرعت واحدهای متفاوتی وجود دارد که رایج‌ترین آن کیلومتر بر ساعت (Km/h) است. در فیزیک از یکای دیگری بیشتر استفاده می‌شود که متر بر ثانیه است (m/s) که واحد بین المللی SI نیز هست و یکای دیگری که در کشورهای اروپایی و آمریکا رایج است مایل بر ساعت است. 

- هر مایل بر ساعت معادل 1/6 کیلومتر بر ساعت است. 
- هر متر بر ثانیه معادل 3/6 کیلومتر بر ساعت است. 

قدرت (Power)

برای قدرت دو واحد کاربردی داریم یکی کیلووات (Kilowatt) و دیگری اسب بخار (Horsepower) که اسب بخار بیشتر در مورد قدرت موتور ماشین‌ها به کار می‌رود.

- هر اسب بخار معادل 0/735 کیلووات است. 

اندازه‌گیری طول

نوار اندازه‌گیری فلزی:

از نوارهای فلزی در اندازه‌گیری طول‌های معمولی و برای اندازه‌گیری دقیق‌تر از مترانوار استفاده می‌شود. متر یا نوار از فولاد، پارچه و پلاستیک تهیه می‌شود. البته مترهای فلزی به خاطر استحکام و دقتشان در نقشه برداری بیشتر از انواع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. مترها را به طول‌های مختلف 10- 20- 25- 30- 50 متر، به عرض 20- 10 میلی‌متر و ضخامت 0/4- 0/3 میلی‌متر تحت شرایط معین (درجه حرارت و کشش معلوم) می‌سازند.

در ابتدای هر متر یک حلقه و در انتهای آن یک دسته وجود دارد که معمولاً آن را با یک دستگیره در یک محفظه (جلد) فلزی یا چرمی می‌پیچند. ضمناً باید توجه کرد که محل صفر نوارهای فولادی با هم متفاوت است.

متر انوار:

انوار آلیاژی است از فولاد و نیکل و اهمیت آن در این است که ضریب انبساط طولی آن سی مرتبه از فولاد کمتر است. بنابراین با استفاده از آن در هر حالتی که دقت بسیار لازم است و کار باید خوب اجرا شود. دقت کار با این وسیله زیاد است ولی مترکشی با این وسیله نسبتاً سخت است. در کار با مترهای فلزی باید دقت کرد:

- نوار فلزی پیچ نخورد و تا نشود.
- بعد از هر اندازه‌گیری باید بلافاصله کاملاً تمیز شود.

درجه‌بندی نوار اندازه‌گیری از نظر دقت:

تقسیمات روی نوار اندازه‌گیری از نظر دقت نیز دارای اهمیت است. برای کارهای دقیق معمولا از نواری استفاده می‌شود که کوچک‌ترین تقسیمات روی آن یک میلی‌متر است. درحالی که برای کارهای معمولی و کم دقت می‌توانیم از نوارهایی استفاده کنیم که فقط هر نیم سانتی‌متر یا یک سانتی‌متر را مشخص کرده‌اند. البته این انتخاب برای ایجاد سهولت در کار است؛ وگرنه نوارهای اندازه‌گیری دقیق را نیز می‌توان برای کارهای کم دقت به کار برد.

درجه‌بندی نوارهای اندازه‌گیری از نظر نقطۀ شروع:

نقطۀ صفر در نوارهای اندازه‌گیری مختلف ممکن است متفاوت باشد. با توجه به شکل 2 مشخص است که در بعضی از انواع نوارهای اندازه‌گیری نقطۀ شروع (نقطۀ صفر) در ابتدای قلّب نوار اندازه‌گیری قرار داده شده است؛ درصورتی که در بعضی از آن‌ها در انتهای قلاب و در برخی دیگر در یک فاصلۀ معین از قلابِ گرفتنِ نوار، عدم توجه به این نکته ممکن است اشتباهات بسیاری را هنگام کار با این نوارها، به وجود بیاورد.

طریقۀ صحیح باز و بسته‌کردن نوار اندازه‌گیری:

به هنگام باز کردن نوار اندازه‌گیری، دستگیرۀ آن را آزاد کنید و نوار را به گونه‌ای در دست بگیرید که دستگیره به هنگام چرخیدن به دست شما برخورد نکند. در هنگام بستن نوار اندازه‌گیری پارچه‌ای را در سر راه نوار به داخل، دور آن بپیچید و نگاه دارید تا ابتدا تمیز و خشک شده سپس جمع‌آوری گردد.

همچنین هرگاه می‌خواهید یک نوار اندازه‌گیری بلند را جمع‌آوری کنید بهتر است ضمن پیچاندن دستگیره خودتان نیز به سمت نوار قدم بردارید و پیش بروید. این کار چه فایده‌ای در بر دارد؛ نخست، هرگاه نوار اندازه‌گیری در جایی گیر کرده باشد به راحتی آن را برطرف کرده از خرابی نوار پیشگیری خواهید کرد. دوم، درصورتی که در مسیر نوار اندازه‌گیری در یک محل گل‌ولای و آب و نظایر آن باشد از آلوده‌شدن کل نوار اندازه‌گیری جلوگیری خواهید کرد. زیرا اگر در جای خود بایستید و نوار را به سمت خود بکشید تمامی نوار اندازه‌گیری از داخل آلودگی عبور کرده که در این صورت باید کل آن را تمیز نمایید. اما اگر شما به قسمت دیگر پیش بروید فقط بخش کوچکی از نوار کثیف خواهد شد. سوم، اگر در جای خود بایستید و تمامی نوار را با دستگیره به سمت خود بکشید به قرقره، دستگیره و فنر متصل به آن فشار بسیاری وارد می‌آید و در نتیجه، سبب خرابی زودرس نوار اندازه‌گیری می‌شود.

برای کشیدن نوار اندازه‌گیری بهتر است با دست قسمت نوار را بگیرید و بکشید. از کشیدن نوار به‌وسیلۀ قاب خودداری نمایید و بیش از حد نیز به نوار کشش وارد نکنید.

پیاده‌کردن یک امتداد و اندازه‌گیری فاصله مستقیم دو نقطه

در برخی از کارها لازم است که یک امتداد مشخص شود. به عنوان مثال: وقتی که بخواهیم یک طول 100 متری را با یک نوار 20 متری اندازه‌گیری کنیم، برای اینکه هنگام اندازه‌گیری از امتداد موردنظر منحرف نشویم، باید بین نقطه ابتدای مسیر و انتهای آن نقاط دیگری را به فواصل تقریبی 20 متر علامت‌گذاری کنیم. برای این منظور در ابتدا و انتها و نقاط علامت‌گذاری شده نیز ژالن‌هایی قرار می‌دهیم و امتداد را مشخص می‌کنیم.

برای مثال طول AB را به قطعاتی کوچک‌تر از حداکثر طول متر تقسیم می‌کنیم فاصله نقاط میانی باید طوری مشخص شود که همگی روی امتداد AB قرار داشته باشد.

طول هر قطعه اندازه‌گیری و یادداشت می‌شود.

طول قطعات باهم جمع می‌شود تا طول AB به دست آید.

شیب زمین و طرز اندازه‌گیری آن

شیب زمین که از تقسیم اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصلۀ آن‌ها حاصل می‌شود. در بسیاری از موارد تعیین‌کننده است.

اخراج عمود بر یک امتداد به کمک متر

برای اخراج عمود به کمک متر، راه‌های مختلفی وجود دارد که ساده‌ترین روش استفاده از قضیۀ فیثاغورث است. بنابراین قضیه، در مثلث قائم‌الزاویه‌ای که پهلوهای آن 3 و 4 متر باشند. طول وتر برابر 5 متر خواهد بود. برای بالابردن دقت ممکن است همۀ اضلاع را بزرگ کرد. 

1- اندازه‌گیری زاویه توسط متر:

می‌خواهیم مقدار زاویه AOB را به‌وسیلۀ متر محاسبه کنیم. برای به‌دست آوردن زاویه مذکور روش و راه حل‌های مختلفی وجود دارد که ما در اینجا به ذکر دو نمونه از آن اکتفا می‌کنیم: 

روش الف)

روی امتداد OA (با ژالن‌گذاری) نقطه‌ای مانند $A'$ و روی امتداد OB نقطه‌ای مانند ${B'}$ را انتخاب می‌کنیم.

با اندازه‌گیری طول‌های $OA' = b$ و $OB' = a$ و $A'B' = C$ می‌توانیم از رابطه مثلثاتی زیر مقدار زاویه را محاسبه کنیم.

${C^2} = {a^2} + {b^2} - 2ab\cos \alpha $

روش ب)

در این روش روی امتداد OA طول $OA' = L$ و روی امتداد OB نیز به مقدار L جدا می‌کنیم. در نتیجه مثلث $OA'B'$ یک مثلث متساوی‌الساقین خواهد بود.

در هر مثلث متساوی‌الساقین نیمساز، عمودمنصف، ارتفاع و میانه مربوط به قاعده برهم منطبق هستند. در نتیجه زاویه $A'OB' = \alpha $ در مثلث قائم‌الزاویه $OA'M$ برابر $\frac{a}{2}$ و مقدار آن برابر است با: $\sin \frac{\alpha }{2} = \frac{{A'}}{2}$ با اندازه‌گیری $A'B'$ از این رابطه می‌توان مقدار را محاسبه کرد.

2- پیاده‌کردن یک زاویه به کمک متر:

برای پیاده‌کردن یک زاویه معین مانند $\alpha $ به رأس A نسبت به امتداد AB ساده‌ترین راه استفاده از تانژانت این زاویه است. روی امتداد AB طولی مثلاً برابر AD را جدا کرده و از نقطه D عمودی به طول ${D_c} = ADtg\alpha $ بر آن اخراج می‌کنیم. زاویۀ BAC که بدین ترتیب به دست می‌آید همان زاویۀ مطلوب است.

قدم‌شماری

هرگاه در اندازه‌گیری فاصلۀ بین دو نقطه نیاز به دقتی حدود $\frac{1}{{50}}$ داشته باشیم می‌توانیم از این روش استفاده کنیم. در این رابطه رعایت بعضی از نکات ضروری است. 

در این روش ناهمواری‌های زمین نباید زیاد باشد و در حین قدم‌زدن سرعت حرکت باید ثابت بماند. مهم‌ترین نکتۀ مورد توجه در این روش، داشتن قدم با اندازۀ معین می‌باشد. یعنی فاصلۀ تقریبی هر قدم با قدم بعدی یکسان باشد. برای این کار بهتر است به این صورت عمل شود. به دفعات، طولی را با تعداد قدم‌های یکسان طی و اندازه‌گیری نمود. مثلاً 10 قدم را طی نماییم و طول به‌دست آمده را متر کنیم. این کار را آن قدر ادامه دهیم که اولاً در دفعات مختلف به طول کلی یکسان برسیم. ثانیاً مقدار تقریبی طول هر قدم را به دست آوریم. در این صورت طول قدم ما مشخص و ثابت بوده و با شمارش تعداد قدم‌ها می‌توانیم با دقتی حدود یک متر خطا در 50 متر، طولی را اندازه‌گیری کنیم.

اندازه‌گیری طول قدم‌ها:

منظور از این عمل آن است که تعیین کنیم هر قدممان چه طولی دارد. برای این کار یک طول صد متری را روی زمین نسبتاً افقی در نظر می‌گیریم و سپس این طول را با قدم‌های عادی می‌پیماییم و ضمناً تعداد آن‌ها را می‌شماریم به این ترتیب با مقایسۀ طول صد متر و تعداد قدم‌ها طول هر قدم ما مشخص می‌شود.

مساحت مزرعه

تعیین مساحت مزرعه، بسته به شکل زمین، متفاوت است. اگر مزرعه دارای شکل هندسی مشخصی باشد مانند مستطیل و مربع باشد و محاسبۀ آن با قواعد هندسی به راحتی امکان‌پذیر است.

تعیین مساحت زمین‌هایی که شکل هندسی مشخصی ندارند. در این صورت شما باید آن را به دو یا چند شکل هندسی شناخته شده تبدیل نمایید و مساحت هر یک را جداگانه محاسبه کنید و از جمع آن‌ها به مساحت کل برسید (شکل 13).

محاسبه مساحت با تقسیم به اشکال منظم هندسی:

این روش درصورتی امکان‌پذیر است که کناره‌های قطعه زمین تقریباً خط مستقیم باشد. بسته به اینکه شکل زمین چگونه باشد، با استفاده از قوانین هندسه به طرق زیر مساحت آن را اندازه می‌گیرند:

1- مسّاحی زمین مثلثی شکل:

می‌دانیم که مساحت مثلث از حاصل ضرب قاعده در نصف ارتفاع به دست می‌آید. در شکل، مساحت مثلث برابر است با: $S = BC \times \frac{{AH}}{2}$

2- مسّاحی زمین چهار گوش:

مساحت مستطیل از حاصل ضرب طول در عرض آن و مساحت ذوزنقه از حاصل ضرب مجموع دو قاعده در نصف ارتفاع آن به دست می‌آید. پس در شکل 16 مساحت ذوزنقه از فرمول $S = (AB + DC)\frac{{AH}}{2}$ به‌دست می‌آید.

و برای این کار لازم است که طول اضلاع AB و DC و ارتفاع AH اندازه‌گیری شوند.

3- مسّاحی زمینی که قطاع یک دایره است:

همان‌طوری که می‌دانید مساحت دایره برابر است با: $S = \pi {R^2}$ اما برای محاسبۀ سطح قطاع یک دایره مطابق شکل 18 بایستی از فرمول $S = \frac{{\pi {R^2}}}{{360}}\varphi $ استفاده شود که در آن S مساحت و R شعاع و $\varphi $ زاویه مرکزی قطاع است.

4- محاسبۀ مساحت زمینی که قسمتی از محیط یا تمام محیط آن به شکل منحنی است:

اگر زمین D باشد (شکل 19) و دقت زیادی برای اندازه‌گیری مساحت آن موردنیاز نباشد، می‌توان آن را به تعدادی ذوزنقه هم ارتفاع تقسیم کرده، سپس با استفاده از فرمول زیر مساحت آن را محاسبه می‌کنیم:

$S = d(\frac{{{y_1}}}{2} + {y_2} + {y_3} + ...{y_{n - 1}} + \frac{{{y_n}}}{2})$

محاسبات فنی

1- کاربرد محاسبات احجام هندسی

واحد اندازه‌گیری حجم

واحد اندازه‌گیری حجم در سیستم SI متر مکعب می‌باشد و آن عبارت است از حجم مکعبی که طول و عرض و ارتفاع آن 1 متر باشد. (شکل 20)

$1m \times 1m \times 1m = 1{m^3}$

اجزای مترمکعب عبارت‌اند از: 

$1{m^3} = 1000d{m^3} = 1000000c{m^3} = 1000000000m{m^3}$

برای سنجش مایعات از لیتر (L) استفاده می‌شود. هر لیتر برابر است با حجمی معادل یک دسی‌متر مکعب. 

$1d{m^3} = 1L$

برای اندازه‌گیری حجم‌های کوچک‌تر از لیتر از اجزای آن استفاده می‌شود و آن‌ها عبارت‌اند از:

$1L = 10dL = 100cL = 1000mL$

2- محاسبۀ حجم، سطح جانبی و سطح کل احجام مرکب:

برای محاسبۀ حجم و سطح احجام مرکب، ابتدا آن‌ها را به احجام هندسی تفکیک نموده و پس از محاسبه حجم و یا سطح هریک از آن‌ها، با جمع جبری مقادیر حاصل، حجم و یا سطح مرکب را به دست می‌آورند. مثال‌های زیر با استفاده از روابط محاسبه حجم اجسام آورده شده است.

اندازه‌گیری میزان بارش باران

اندازه‌گیری باران به‌وسیلۀ دستگاهی به نام باران‌سنج انجام می‌شود. باران‌سنج‌ها انواع مختلفی دارند که نوع ساده آن در شکل دیده می‌شود. باران‌سنج از قسمت‌های: قیف، خط‌کش، استوانۀ داخلی، سطل و پایه تشکیل شده است.

باران را می‌توانید به دو روش زیر اندازه‌گیری کنید:

الف) اندازه‌گیری با خط‌کش مدرّج:

برای این منظور مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید:
1- خط‌کش را به‌طور عمود و از طریق قیف به داخل لولۀ اندازه‌گیر (استوانه داخلی) فرو کنید تا به انتهای آن برسد.
2- خط‌کش را به آرامی و در حالت عمود بالا آورید تا انتهای بخش خیس‌شدۀ آن، در برابر چشمان شما قرار گیرد آنگاه عمل قرائت را انجام دهید.
3- قیف و استوانه داخلی را بردارید و آب آن را خالی کنید. دقت کنید آبی در ته آن باقی نماند.
4- اگر در داخل استوانه خارجی (سطل) آبی مشاهده شد، استوانه را از پایه جدا کرده، آب آن را به دقت در داخل استوانۀ داخلی بریزید. پس از قراردادن قیف در استوانه، در محل اولیه، طبق مراحل فوق این مقدار بارندگی را نیز اندازه‌گیری و به مقدار قبلی اضافه کنید. (شکل 24)

ب) اندازه‌گیری باران به کمک پیمانۀ شیشه‌ای مدرّج:

برای اندازه گیری باران به این روش، مراحل زیر را انجام دهید:

1- استوانۀ داخلی را خارج نموده، باران جمع شده در آن را به داخل مزور (استوانۀ مدرّج) بریزید و حجم آب آن را قرائت نمایید.
2- درصورتی‌که بارندگی زیادی اتفاق افتاده باشد احتمالاً آب موجود در باران بیش از حجم مزور است دراین صورت چند بار پیمانه کنید و حجم کلی (V) را به دست آورید.
3 اگر آبی در استوانه خارجی (سطل) مشاهده کردید لازم است با مزور پیمانه نمایید.
4- قطر داخلی استوانۀ مدرّج (D) را با کولیس به دقت اندازه‌گیری نمایید. 
5- سطح مقطع استوانۀ مدرج را از فرمول $S = \frac{{3/14{D^2}}}{4}$ محاسبه نمایید.
6- حجم باران را با فرمول $H = \frac{V}{S}$ به ارتفاع بارندگی تبدیل کنید.

در این رابطه: H ارتفاع بارندگی (سانتی‌متر)، S سطح مقطع مزور (سانتی‌متر مربع) و V حجم آب باران (سانتی‌متر مکعب) خواهد بود.

اندازه‌گیری برف

مقدار برف را به دو روش می‌توانید اندازه‌گیری کنید:

الف) اندازه‌گیری مقدار برف از طریق اندازه‌گیری ارتفاع آن

1- محلی که در مسیر جریان باد نباشد انتخاب کنید.
2- میز چوبی به سطح تقریبی یک مترمربع و به ارتفاع نیم متر در آن محل بگذارید.
3- برای اندازه‌گیری، خط‌کش را به‌طور عمود در برف روی میز فروبرده، محل تماس سطح برف با خط‌کش را قرائت کنید (H).

$H = \frac{{{h_1}.{h_2}.{h_3}.{h_4}}}{4}$

4- اندازه‌گیری را در چهار نقطۀ میز تکرار کرده، از اعداد حاصل معدل‌گیری کنید.
5- به جای استفاده از خط‌کش می‌توانید از استوانۀ آلومینیومی شکاف‌دار مدرج استفاده کرد، پس از نمونه‌برداری، ارتفاع برفِ قرار گرفته در داخل استوانه را قرائت کنید.

ب) اندازه‌گیری برف ذوب‌شده

1- قیف و استوانه داخلی باران سنجی را که در اختیار دارید خارج کنید.
2- برای جلوگیری از تبخیر، داخل استوانه خارجی کمی پارافین مایع بریزید.
3- باران سنج را به وسیلۀ منبع حرارتی ملایمی چون لامپ 100 وات،شمعک گاز یا المنت حرارتی گرم کنید تا برف موجود به مرور آب شود.
4- آب حاصل از ذوب برف را به استوانه داخلی باران سنج منتقل نمایید.
5- با خط کش مربوط، ارتفاع آب را اندازه گیری کنید.

توزیع بارندگی

علاوه‌بر اینکه میزان بارندگی مناطق مختلف متفاوت است. بارندگی در یک منطقۀ خاص نیز، در طول سال یکنواخت نیست و میزان بارش از یک ماه به ماه دیگر تفاوت دارد. در اغلب مناطق ایران، قسمت عمدۀ بارندگی در اواخر زمستان و اوایل بهار صورت می‌گیرد و معمولاً در تابستان به ندرت بارندگی اتفاق می‌افتد. نحوۀ توزیع یا پراکنش بارندگی در ماه‌های سال را «رژیم بارندگی سالیانه» می‌گویند.