تبلیغات
konkor

konkor
 
قالب وبلاگ
نویسندگان
نظر سنجی
تو چه رشته ای در حال تحصیلید؟





                                


                                                   Balls.gif

نیرو

نیرو عاملی است که سبب تغییر شکل یا تغییر در اندازه حرکت اجسام می شود. نیرو یک کمیت برداری است یعنی اندازه و جهت دارد و یکای آن در سیستم SI نیوتون است. هرگاه بخواهیم جسمی را برانیم یا بکشیم به آن نیرو وارد کنیم. نیرو بر هم کنش دو جسم بر یکدیگر است. تأثیر دو جسم بر هم ممکن است ناشی از تماس دو جسم باشد و یا دو جسم از راه دور بر یکدیگر نیرو وارد کنند.

بزرگی نیرو را می توان با نیرو سنج اندازه گرفت. به شکل نیرو سنج زیر توجه کنید. هر قدر نیروی وارد بر فنر بزرگتر باشد، فنر بیشتر کشیده می شود.

نیروسنج

F = KX

 

F نیرو بر حسب نیوتون، X تغییر طول فنر بر حسب متر و K ثابت فنر به حسب نیوتن بر فنر می باشد.

 

قانونهای حرکت

1– قانون اول نیوتن (قانون لختی):

یک جسم حالت سکون و یا حرکت یکنواخت روی خط راست خود را حفظ می کند، مگر آن که تحت تأثیر نیرویی، مجبور به تغییر آن حالت شود.

از این قانون نتیجه می شود که اگر به جسمی نیرو وارد نشود چنانچه ساکن باشد، ساکن می ماند و اگر در حرکت باشد به حرکت خود با سرعت ثابت ادامه می دهد. به این ترتیب اجسام تمایل دارند حالت سکون یا حرکت یکنواخت بر خط راست خود را حفظ کنند. به این تمایل اجسام لختی گفته می شود.

 

۲ – قانون دوم نیوتون:

هرگاه به جسمی نیرویی از خارج وارد شود، جسم در جهت آن نیرو شتابی می گیرد که اندازه شتاب حاصل با نیرو نسبت مستقیم و با جرم جسم نسبت وارون دارد. این قانون به صورت زیر پان می شود.

 

a=  F/M

F = m.a

 

F نیرو بر حسب نیوتون m جرم بر حسب کیلوگرم و a شتاب بر حسب متر بر مجذور ثانیه می باشد.

از این رابطه نیوتون (n) واحد نیرو به این صورت تعریف می شود که یک نیوتن نیرویی است که اگر به جسمی به جرم یک کیلوگرم وارد شود به آن شتابی برابر یک متر بر مجذور ثانیه بدهد.

 

۳ – قانون سوم نیوتون (اصل کنش و واکنش):

هرگاه از طرف جسمی به جسم دیگر نیرویی وارد شود از طرف جسم دوم نیز نیرویی به همان اندازه و در خلاف جهت بر جسم اول وارد می شود. اگر نیرویی را که جسم اول به جسم دوم وارد می کند نیروی کنش (عمل) بنامیم، نیروی جسم دوم که به جسم اول وارد می شود نیروی واکنش (عکس العمل) خواهد بود.

F12 = -F21

 

معرفی نیروها

دیدیم که نیرو عامل ایجاد شتاب و در نتیجه، عامل تغییر در سرعت جسم است. بنابراین برای بررسی حرکت یک جسم باید نیروهای وارد بر آن را مشخص و اندازه گیری کنیم. اکنون به معرفی چند نیرو و چگونگی اندازه گیری آنها (به کمک قوانین نیرو) می پردازیم.

 

۱ – نیروی گرانشی میان دو جسم:

بنا به قانون گرانشی نیوتون هر دو جرم همواره یکدیگر را می ربایند. بیان این قانون به صورت زیر است:

«نیروی گرانشی میان دو ذره با حاصل ضرب جرم دو ذره نسبت مستقیم و با مجذور فاصله آنها از یکدیگر نسبت وارون دارد.»

 m1m2

 r2

 Þ 

 F = G

 

   m1m2

 r2

 F ´

در این رابطه G ثابت جهانی گرانش است و مقدار آن در دستگاه SI برابر است با:

G = 6/67 ´ 10 -11    N.M2/Kg 2

نیروی گرانشی میان جسمهای با جرم کوچک، قابل ملاحظه نیست.

 

۲ – نیروی وزن:

نیروی وزن ناشی از اثر جاذبه زمین به اجسام است. مقدار نیروی وزن متناسب با جرم جسم است.

F´ m

در سقوط آزاد دیدید که شتاب گرانشی برای تمام اجسام یکسان و برابر g است ( g=a) در نتیجه f=mg و اگر نیروی وزن را با نماد w نشان دهیم:                                      

w=mg

 

 ۳ – نیروی عمودی تکیه گاه:

تمام جسمها تحت تأثیر نیروی گرانش به طرف زمین کشیده می شوند. وقتی جسمی بر روی میز یا تکیه گاهی باشد از طرف تکیه گاه نیرویی برابر نیروی وزن جسم رو به بالا بر جسم وارد می شود. در این صورت بر آینه نیروهای وارد بر جسم صفر می شود و جسم به حالت تعادل و سکون روی میز، یا تکیه گاه قرار می گیرد.

«نیرویی که از طرف تکیه گاه رو به بالا بر جسم اثر می کند را نیروی عمومی تکیه گاه می گویند.»

N=W

 

 

۴ – نیروی اصطکاک:

نیروی مقاومتی است که در مقابل حرکت اجسام پدید می آید. این نیرو همواره در خلاف جهت حرکت است و برای آنکه جسم شروع به حرکت کند باید توسط یک نیروی بزرگتر بر نیروی اصطکاک غلبه کند.

 

الف – نیروی اصطکاک ایستایی:

جسمی را در نظر بگیرید که روی یک سطح افقی به حال سکون است. به جسم نیروی افقی F را وارد می کنیم. اگر جسم حرکت نکند یعنی به حال سکون باقی بماند می توان گفت که برآیند نیروهای وارد بر آن صفر است. پس باید نیرویی به اندازه وی FS   وجود داشته باشد که نیروی F را خنثی کند. به این نیرو، نیروی اصطکاک «ایستایی» می گوییم.

 

F = fs

 

اگر نیروی F را بزرگتر کنیم به طوری که جسم در آستانه حرکت قرار گیرد. در این حالت به FS و نیروی اصطکاک در آستانه حرکت گفته می شود و با Fsmax  نشان داده می شود و N نیروی عمودی تکیه گاه و ms  ضریب اصطکاک ایستایی می باشد.

F s max =ms .N

 

ب – نیروی اصطکاک جنبشی:

هرگاه جسم جامدی روی سطح جسم جامد دیگری حرکت کند، نیرویی موازی سطح تماس به هر یک از دو جسم از طرف جسم دیگر، وارد می شود که نیروی اصطکاک جنبشی نام دارد. جهت نیروی اصطکاک جنبشی در خلاف جهت حرکت جسم است و مقدار آن طبق رابطه زیر است.

F K =mK .N

N نیروی عمودی تکیه گاه و mK ضریب اصطکاک ایستایی می باشد.

 

 

استفاده از قوانین نیوتون درباره حرکت (حل مسأله)

برای حل مسأله ابتدا به کمک قانونهای نیرو، نیروهای وارد بر جسم را محاسبه می کنیم. سپس به کمک قانونهای نیوتن شتاب حرکت جسم را به دست می آوریم. آنگاه با استفاده از معادله های حرکت، مجهولهای مسأله را محاسبه می کنیم. برای راحت تر حل کردن مسأله نکات زیر را رعایت کنید.

 

1– شکل ساده ای از جسم و تکیه گاه رسم کنید.

2– نیروهای وارد بر جسم را مشخص کنید.

3– برآیند این نیروها را محاسبه کنید.

4– با استفاده از قانون دوم نیوتون شتاب حرکت را به دست آورید.

5 – با استفاده از معادله های حرکت مجهولهای مسأله را حساب کنید.

                                                         




طبقه بندی: فیزیک،
[ یکشنبه 14 آبان 1391 ] [ 06:11 ب.ظ ] [ zahra heidari ]
نظرات
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

آرشیو مطالب
موضوعات
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :