ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/nashrie/files/4883.pdf · 2009-05-17 ·...

26
ﺣﺴﻴﻦ اﻣﺎم دور راه از آﻣﻮزش ﻣﺮﻛﺰ) ع( 1 ﺷﺸﻢ ﺑﺨﺶ دﻳﻨﺎﻣﻴﻚ ﺑﺨﺶ در ﺑﻪ ﮔﺬﺷﺘﻪ ﻫﺎي ﺣﺮﻛﺖ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﻨﺎﺳﻲ ﮔﻴﺮد ﻗﺮار ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻮرد ﺣﺮﻛﺘﻬﺎ ﻋﻠﻞ آﻧﻜﻪ ﺑﺪون اﻳﻢ. ﻣﻲ ﺑﺨﺶ اﻳﻦ در ﺣﺎﻻ ﺑﺨﺶ اﻳﻦ ﺑﻪ دﻫﻴﻢ، ﻗﺮار ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻮرد را اﺟﺴﺎم ﺣﺮﻛﺖ و ﺳﻜﻮن ﻋﻠﺖ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻋﻠﻢ از» دﻳﻨﺎﻣﻴﻚ« ﻣﻲ ﮔﻔﺘﻪ ﺷﻮد. ﻣﻲ ﺑﻴﺎن دﻳﻨﺎﻣﻴﻚ ﻛﻪ آﻧﭽﻪ راﺑﻄﻪ در ﻛﻨﺪ ﻛﻤﻴﺖ ﺑﺎ ﺗﻨﮕﺎﺗﻨﮕﻲ ي» ﻧﻴﺮو« اﺳﺖ، دوره در و اﺑﺘﺪاﻳﻲ ي ﺷﺪه آﺷﻨﺎ ﻧﻴﺮو ﺑﺎ ﺣﺪودي ﺗﺎ راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ اﻳﺪ. ﭘﺪﻳﺪه ﺑﺎ روزﻣﺮه زﻧﺪﮔﻲ در ﻣﻔﻬﻮم ﻛﻪ ﻫﺴﺘﻴﺪ ﻣﻮاﺟﻪ ﻫﺎﻳﻲ ﻣﻲ ﻫﻞ را اﺗﻮﻣﺒﻴﻠﻲ وﻗﺘﻲ ﻣﺜﺎل ﻃﻮر ﺑﻪ دارد وﺟﻮد آﻧﻬﺎ در ﻧﻴﺮو ﻣﻲ وارد ﻧﻴﺮو آن ﺑﻪ دﻫﻴﺪ ﻳﺎ ﻛﻨﻴﺪ ﻣﻲ را دري ﻛﻪ ﻫﻨﮕﺎﻣﻲ ﻣﻲ وارد ﻧﻴﺮو آن ﺑﻪ ﺑﻨﺪﻳﺪ ﺣﺎ در ﻛﻨﻴﺪ ﻣﻲ ﻛﻠﻲ ﻟﺖ ﺳﺎده در ﺗﻮان ﺣﺎﻟﺖ ﺗﺮﻳﻦ ﻛﺮد ﺗﻮﺻﻴﻒ زﻳﺮ ﺻﻮرت ﺑﻪ را ﻧﻴﺮو: ﻣﻲ ﺟﻬﺖ و اﻧﺪازه داراي و اﺳﺖ ﺑﺮداري ﻛﻤﻴﺘﻲ ﻧﻴﺮو ﻗﺎﻋﺪه از ﻧﻴﺮو دو ﺟﻤﻊ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺎﺷﺪ ﺟﻤﻊ ي ﻣﻲ ﭘﻴﺮوي ﺑﺮدارﻫﺎ ﺧﻮاﻧﺪه ﺑﺮدارﻫﺎ ﺑﺨﺶ در را آن ﻛﻪ ﻛﻨﺪ اﻳﻢ. اﻧﺪازه ﻳﻜﺎي در ﻧﻴﺮو ﮔﻴﺮي ﻧﻴﻮﺗﻦ ﻧﻤﺎد ﺑﺎ را آن ﻛﻪ اﺳﺖ ﻣﻲ ﻧﻤﺎﻳﺶ دﻫﻨﺪ. ﻣﻲ دارﻳﻢ، ﻛﺎر و ﺳﺮ آﻧﻬﺎ ﺑﺎ ﺑﻌﺪ ﺑﻪ اﻳﻦ از ﻛﻪ ﻣﻬﻢ ﻧﻴﺮوي ﭼﻨﺪ ﺑﻪ ﺣﺎل ﭘﺮدازم.

Upload: others

Post on 12-Feb-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

1

بخش ششم

ديناميك

. ايم بدون آنكه علل حركتها مورد بررسي قرار گيرد شناسي پرداخته حركتهاي گذشته به در بخش

خواهيم علت سكون و حركت اجسام را مورد بررسي قرار دهيم، به اين بخش حاال در اين بخش مي

. شود گفته مي »ديناميك«از علم مكانيك

ي ابتدايي و در دورهاست، »نيرو«ي تنگاتنگي با كميت كند در رابطه آنچه كه ديناميك بيان مي

هايي مواجه هستيد كه مفهوم در زندگي روزمره با پديده. ايد راهنمايي تا حدودي با نيرو آشنا شده

كنيد يا دهيد به آن نيرو وارد مي نيرو در آنها وجود دارد به طور مثال وقتي اتومبيلي را هل مي

ترين حالت توان در ساده لت كلي ميكنيد در حا بنديد به آن نيرو وارد مي هنگامي كه دري را مي

:نيرو را به صورت زير توصيف كرد

ي جمع باشد بنابراين جمع دو نيرو از قاعده نيرو كميتي برداري است و داراي اندازه و جهت مي

نيوتن گيري نيرو در يكاي اندازه. ايم كند كه آن را در بخش بردارها خوانده بردارها پيروي مي

. دهند نمايش مي است كه آن را با نماد

.پردازم حال به چند نيروي مهم كه از اين به بعد با آنها سر و كار داريم، مي

Page 2: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

2

:نيروي گرانشي) 1

قبل از توصيف اين نيرو بايد مطلبي را بدانيد، دو جسم لزوماً نبايد در تماس با هم باشند تا به يكديگر

نيرو وارد كنند به طور مثال دو بار الكتريكي مثبت و منفي كه با هم در تماس نيستند نيز يكديگر را

بنابراين تأثير . كنند ع ميهاي مشابه دو آهنربا در فواصل نزديك يكديگر را دف كنند يا قطب جذب مي

بر راه دورممكن است ناشي از تماس دو جسم باشد و يا دو جسم از ) بر هم كنش(دو جسم بر هم

. شود يكديگر نيرو وارد كنند، نيروي گرانشي از جمله نيروهايي است كه از راه دور نيز حاصل مي

: نيوتن دانشمند انگليسي حدود سه قرن پيش بيان كرد كه

واضح . گويند مي» نظريه گرانشي نيوتن«شود و به اين نظريه نيز گفته مي »نيروي گرانشي«به اين ربايش

ي است كه توجيه اين نظريه براي شما اندكي مشكل است اما بدانيد كه نيوتن به سادگي و با مشاهده

افتد و نتيجه گرفت كه زمين، او ديد كه سيب از درخت به زمين مي! ه رسيداتفاقي ساده به اين نظري

اما چون جرم ! كند ربايد و بعد از مطالعاتي بيشتر دريافت كه سيب نيز زمين را جذب مي سيب را مي

ي نيروي گرانشي با توصيف اين مثال به محاسبه!! كند زمين زياد است به طرف سيب حركت نمي

. پردازم مي

از يكديگر قرار دارند، يكديگر را با نيروي گرانشي ي كه در فاصله و هاي ذره به جرمدو

:ربايند مي

Page 3: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

3

باشد و مقدار آن برابر مي واحد آن شود كه در گفته مي ثابت جهاني گرانش به

ها ي بين مركز كره فاصله دند آنگاهها به جاي دو ذره، دو كره بو اگر جسم. است

. باشد مي

پرسشهايي از نيروي گرانشي

ي يك باشد، وقتي كه در فاصله و جرم دوست شما اگر جرم شما :پرسش اول

كنيد؟ متري يكديگر قرار داريد همديگر را با چه نيرويي جذب مي

: پاسخ

!كنيد اين نيرو بسيار كوچك است در نتيجه شما وجود آن را احساس نمي

Page 4: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

4

و شعاع زمين نيز ي زمين فرض كنيد جرم كره :پرسش دوم

كند؟ گرمي با چه نيرويي زمين را جذب مي 100است، سيب

ي دهد، فاصله سيب را روي سطح زمين نشان مي) 1(شكل :پاسخ

ها ي زمين برابر شعاع زمين است البته اندازه سيب تا مركز كره

! آميز رسم شده است اغراق

: توان نوشت در نتيجه مي

.كند وارد مي و اين همان نيرويي است كه زمين نيز به سيب

: نيروي وزن) 2

به طور مثال در پرسش . جسم نام دارد» نيروي وزن«كند نيروي گرانشي كه زمين به جسم وارد مي

كرد بنابراين نيروي وزن سيب را به سيب وارد مي دوم قسمت قبل زمين نيروي گرانشي

Page 5: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

5

است، وزن جسمي و با توجه به قانون گرانش و شعاع و جرم زمين كه برابر. است

: شود ي رو به رو محاسبه مي شود از رابطه نمايش داده ميكه با نماد به جرم

شود، همان شتابي كه در بخش قبل اجسام در گفته مي »شتاب گرانش زمين« ز طرف ديگر بها

:توان نوشت كردند، بنابراين براي نيروي وزن مي حركت در راستاي قائم پيدا مي

يا در سطح زمين حدود جهت نيروي وزن هميشه به سمت مركز زمين است و مقدار

. كنند فرض مي 10باشد و براي سهولت معموالً آن را مي

توان شتاب گرانش يا شود و براي هر جسمي مي مينيز گفته » شدت ميدان گرانش«به شتاب گرانش

از مركز ي به فاصله ي شتاب يا شدت ميدان گرانش در نقطه. شدت ميدان گرانش تعريف كرد

: آيد ي زير به دست مي از رابطه جسمي كروي به جرم

Page 6: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

6

به طور مثال اگر شتاب گرانش جسمي در . است يا ،واحد شتاب گرانش در

: ي زير را گرفت توان دو نتيجه باشد مي يا يا نقطه

. دهد مي نيروي گرانشي جسم به اجسام ديگر در آن نقطه شتاب: ي اول نتيجه

اين جسم، هر يك كيلوگرم جرم اجسام ديگر را در آن نقطه با نيروي گرانش: ي دوم نتيجه

قرار دهيم، جسم آن را با نيروي گرانشي به طور مثال اگر در آن نقطه جرم. ربايد مي

. كند جذب مي

پرسشهايي از نيروي وزن

شود، وزن جسم ي دو برابر شعاع زمين از سطح زمين دور مي جسمي به اندازه :پرسش اول

شود؟ چند برابر مي

ي جسم تا مركز زمين ي ثانويه و فاصله ي جسم تا مركز زمين اوليه ي فاصله: پاسخ

:كند باشد، بنابراين شتاب گرانش به صورت زير تغيير مي مي

. شود برابر مي وزن جسم نيز ي برابر شده است با توجه به رابطه چون شتاب گرانش

Page 7: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

7

4ي زمين تقريباً ي ماه و شعاع كره برابر جرم كره 80ي زمين تقريباً جرم كره :پرسش دوم

شتاب گرانش در سطح زمين چند برابر شتاب گرانش در سطح . ي ماه است برابر شعاع كره

ماه است؟

: توان نوشت نمايش دهيم مي و ي ماه را با اگر جرم و شعاع كره :پاسخ

. برابر شتاب گرانش در سطح ماه است 5پس شتاب گرانش در سطح زمين تقريباً

: گاه نيروي عمودي تكيه) 3

وقتي كه سطوح دو جسم در تماس با يكديگر باشند، هر يك به ديگري نيرويي عمود بر سطح وارد

اين نيرو در اثر . شود گفته مي» گاه نيروي عمودي تكيه«كند كه به آن نيروي عمود بر سطح يا مي

. دهند نمايش مي شود و آن را با نماد تماس حاصل مي

محاسبه ون خاصي تعريف كرد كه طبق آن نيرويتوان قان گاه نمي براي نيروي عمودي تكيه

. را به شما خواهم آموخت ي هاي بعدي روش محاسبه در قسمت. شود

Page 8: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

8

:نيروي كشش طناب يا نخ) 4

به طور مثال در شكل . در آن وجود دارد هر گاه نخ يا طنابي در حال كشش باشد، نيروي كشش

نيرويي است كه طناب به طنابي را به كشش درآورده است، نيروي كشش جسمي به جرم) 3(

.كند نيز نيرويي است كه طناب به سقف وارد مي نيروي كششكند و جسم وارد مي

:نيروي وارد بر فنر) 5

به فنر وارد ي باشد، اگر نيرويي به اندازه مفروض مي) كه از مشخصات فنر است( فنري با ثابت

: توان نوشت كند، مي تغيير مي ي شود طول فنر نسبت به طول عادي فنر به اندازه

طول عادي .دهند نمايش مي را معموالً با .است نيوتن بر متر واحد ثابت فنر در

.طول جديد فنر است فنر و

آموزيم كه در اصل علل حركت و سكون اجسام را نيروها قوانين نيوتن را ميحال پس از شناخت

. دهد و پايه و اساس ديناميك است مورد بررسي قرار مي

Page 9: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

9

:قانون اول نيوتن

كند مگر آن كه يك جسم حالت سكون و يا حركت يكنواخت روي خط راست خود را حفظ مي

. تحت تأثير نيرويي مجبور به تغيير آن حالت شود

شود كه اگر به جسمي نيرويي جديد وارد نشود، چنانچه ساكن باشد، از قانون اول نيوتن نتيجه مي

. دهد ماند و اگر در حركت يكنواخت باشد به حركت خود با سرعت ثابت ادامه مي ساكن مي

شود كه اجسام تمايل دارند وضعيت سكون و يا حركت يكنواخت خود از قانون اول نيوتن نتيجه مي

شود، به همين دليل به قانون اول نيوتن قانون گفته مي» لَخْتي«را حفظ كنند به اين تمايل اجسام

. گويند لختي نيز مي

به عبارت ديگر اگر جسمي ساكن باشد يا با سرعت ثابت روي خط راست حركت كند برآيند

. تاس تعادلگوييم جسم در حال نيروهاي وارد بر جسم صفر است و اصطالحاً مي

اجسام در حال سكونند، به همين دليل طبق قانون اول نيوتن برآيند نيروهاي ) 5(و ) 4(در اشكال

جمع نيروهاي سمت ) 4(در نتيجه نيروها بايد با يكديگر خنثي شوند، در شكل . وارد بر آنها صفر است

چپ را خنثي سمت راست بايد جمع نيرو سمت ) 5(سمت پايين را خنثي كند و در شكل باال بايد

: توان نوشت كند بنابراين مي

Page 10: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

10

پرسشهايي از قانون اول نيوتن

به طنابي آويزان ) 6(جسمي را مطابق شكل :پرسش اول

با طناب كشد؟ طناب با چه نيرويي جسم را مي. ايم كرده

كشد؟ آيا اين دو نيرو با هم برابر چه نيرويي سقف را مي

است؟

نيروي كشش طناب كشد و نيروي يا نيرويي كه طناب جسم را مي نيروي) 7(در شكل : پاسخ

در چون جسم ساكن است بنابراين برآيند نيروهاي وارد بر آن صفر است . در سقف، رسم شده است

:توان نوشت نتيجه مي

روي سطح افقي در حالت جسمي به جرم :پرسش دوم

گاه كه از طرف سطح سكون قرار دارد، نيروي عمودي تكيه

Page 11: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

11

افزايش شود چقدر است؟ اگر نيروي افقي به جسم وارد مي

كند؟ گاه چه تغييري مي يابد نيروي عمودي تكيه

نيروهاي وارد بر جسم رسم شده است و چون جسم ) 9(در شكل :پاسخ

: ساكن است برآيند نيروهاي وارد بر آن صفر است

جسم ساكن است

ماند در به جسم وارد شود، چون باز هم جسم ساكن مي نيروي) 10(حال اگر مانند شكل

: نتيجه برآيند نيروهاي وارد بر آن صفر است

جسم ساكن است

. شود نيز بزرگتر مي افزايش يابد و هر چه

بايد از قوانين نيوتن استفاده و ي پرسشهاي اول و دوم نشان داد كه براي محاسبه(

.)كنيد

: قانون دوم نيوتن

شود كه اگر برآيند نيروها وارد بر جسمي صفر نباشد يا به عبارت ديگر از قانون اول استنباط مي

وارد و ، اگر به جسمي. نيروي خالصي به جسم وارد شود حركت جسم شتابدار خواهد بود

Page 12: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

12

دهند نمايش مي شود را با برآيند نيروهاي وارد بر جسم يا نيروي خالصي كه به جسم وارد ميشود،

:كه برابر است با

دهد كه نيروي خالص وارد بر جسم با شتاب جسم در ارتباط است و هر نشان ميقانون دوم نيوتن

: توان نوشت گردد و مي چه نيروي خالص بيشتر شود شتاب جسم نيز بزرگتر مي

: باشد خواهيم داشت ي شتاب جسم و اندازه ي برآيند نيروهاي وارد بر جسم اگر اندازه

پرسشهايي از قانون دوم نيوتن

اي افقي تن از حال سكون روي جاده 2اتومبيلي به جرم ) تمرين كتاب درسي( :پرسش اول

با شتاب ثابت، سرعتش به كند و بعد از پيمودن مسافت شروع به حركت مي

ا در اين حركت محاسبه كنيد؟برآيند نيروهاي وارد بر اتومبيل ر. رسد مي

: كنيم ي مستقل از زمان شتاب حركت را محاسبه مي ابتدا با رابطه: پاسخ

:توان نوشت حال به كمك قانون دوم نيوتن مي

Page 13: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

13

اي افقي و مستقيم در جاده اتومبيلي به جرم) تمرين كتاب درسي( :پرسش دوم

نيروي خالصي كه در اين . رسد مي به سرعت كند و پس از شروع به حركت مي

باشد؟ مدت به اتومبيل وارد شده است چند نيوتن مي

: كنيم ابتدا شتاب حركت را محاسبه مي :پاسخ

: نيروي خالص وارد بر اتومبيل همان برآيند نيروهاي وارد بر آن است پس

. كند اثر مي و دو نيروي عمود بر هم به جسمي به جرم :پرسش سوم

چند گرم است؟ باشد، اگر شتاب جسم

: كنيم را كه بر هم عمودند محاسبه مي و ابتدا به كمك برآيند بردارها، برآيند دو بردار :پاسخ

: توان نوشت حال به كمك قانون دوم نيوتن مي

Page 14: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

14

اندازه اگر به طور عمود بر هم بر يك جسم وارد شوند بر آن همدو نيروي :پرسش چهارم

هرگاه اين دو نيرو موازي و در يك سو به همان جسم وارد . دهند مي شتابي برابر

شوند، شتاب آن چند متر بر مجذور ثانيه خواهد بود؟

ي زير به بر هم عمودند پس برآيند آنها از رابطه اندازه مثالً نيروي همدر حالت اول دو :پاسخ

:آيد دست مي

: توان نوشت حال به كمك قانون دوم نيوتن مي

اند بنابراين برآيند جهت به جسم وارد شده اندازه به صورت موازي و هم در حالت دوم دو نيروي هم

: نيروها برابر است با

: توان نوشت ي شتاب با توجه به قانون دوم نيوتن مي حال براي محاسبه

: قانون سوم نيوتن

هرگاه جسمي به جسم ديگر نيرو وارد كند، جسم دوم هم به جسم اول نيرويي برابر آن، ولي در

. كند خالف جهت وارد مي

Page 15: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

15

بناميم، نيروي جسم دوم ) عمل(كند را نيروي كنش اگر نيرويي كه جسم اول به جسم دوم وارد مي

خت نيروهاي كنش و براي شنا. خواهد بود) العمل عكس(كه بر جسم اول وارد ميشود، واكنش

:واكنش توجه كنيد كه

. اين دو نيرو همواره هم اندازه ، هم راستا و در سوهاي مخالف يكديگرند) الف

پس هم . اند اند و يا هر دو الكتريكي اند، به عنوان مثال هر دو گرانشي اين دو نيرو هم نوع) ب

. شوند د مينيروهاي تماسي واكنش دارند و هم نيروهايي كه از راه دور وار

.شوند توان جمع كرد زيرا به دو جسم وارد مي نيروهاي كنش و واكنش را نمي) پ

پرسشهايي از قانون سوم نيوتن

شود و چه مقداري دارد؟ العمل نيروي وزن شما به كجا وارد مي عكس :پرسش اول

ل يا واكنش اين العم شود بنابراين عكس نيروي وزن از طرف زمين به اجسام روي آن وارد مي: پاسخ

به طور مثال وقتي . شود و از نظر مقدار با نيروي وزن برابر است نيرو از طرف اجسام به زمين وارد مي

كند واضح وارد مي شما را به ي زمين نيروي گرانشي است يعني كره وزن شما

.كنيد ي زمين وارد مي كه شما به كره العمل اين نيرو، نيرويي است برابر است كه عكس

كند بنابراين جسم نيز به سطح را وارد مي سطح به جسم نيروي عمودي) 11(مانند شكل :پاسخ

.برابر ولي جهت آن در خالف آن است ي آن با كند كه اندازه را وارد مي نيروي عمودي

Page 16: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

16

ي چند نيوتن بر متر است، وزنه 125متر و ثابت آن سانتي 8طول فنري :پرسش چهارم

.)فرض شود (متر شود؟ سانتي 12گرمي به آن بياويزيم تا طولش

Page 17: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

17

: ي حركت هاي نيوتن درباره استفاده از قانون

:تر حل كنيد هايي مربوط به ديناميك را راحت نكات زير پرسشتوانيد با رعايت مي

. هاي چند جسمي، جسم مورد نظر را جداگانه رسم كنيد در پرسش -1

. اي نيز از آنها رسم كنيد ها توجه كنيد، بد نيست كه شكل ساده گاه به وضعيت تكيه -2

. نيروهاي وارد بر جسم مورد نظر را رسم كنيد -3

كن باشد يا با سرعت ثابت روي خط راست حركت كند طبق قانون اول نيوتن اگر جسم سا -4

. برآيند نيروها را برابر صفر قرار دهيد

كند، اگر جسم با شتاب حركت كند ابتدا راستايي را پيدا كنيد كه جسم در آن راستا حركت نمي -5

تي جسمي در راستاي افقي به طور مثال وق. برآيند نيروها در آن راستا را برابر صفر قرار دهيد

. حركت شتابدار دارد در راستاي قائم برآيند نيروهاي وارد بر آن صفر است

ي قانون دوم نيوتن عالمت پشت جهت مثبت را در جهت حركت اختيار كنيد بنابراين در رابطه -6

نيروهايي كه در جهت حركتند مثبت و عالمت پشت نيروهايي كه در خالف جهت حركتند منفي

. است

Page 18: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

18

سپس با استفاده از قانون دوم نيوتن برآيند نيروهاي وارد بر حركت يا شتاب جسم و يا يكي از -7

. نيروهاي مجهول را به دست آوريد

پرسشهايي از ديناميك

است، شتاب خواهيم به جسمي كه جرم آن مي) تمرين كتاب درسي( :پرسش اول

: نيرويي را كه بايد به آن وارد كنيم در هر يك از حالتهاي زير محاسبه كنيد. بدهيم

.)فرض شود (

است و در راستاي قائم حركت وجود ندارد بنابراين) 13(با توجه به شكل ) الف : پاسخ

: توان نوشت چون حركت در راستاي افقي است مي

Page 19: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

19

در خالف در جهت حركت و در اين حالت توان دريافت كه مي) 14(باز به كمك شكل ) پ

: شتتوان نو جهت حركت است بنابراين مي

! دهم ايم؟ من به اين پرسش جواب نمي را به سمت پايين رسم نكرده نيروي) ب(چرا در حالت (

.)ام به سمت پايين و حل مسأله دريابيد كه چرا من اين كار را نكرده بهتر است شما با رسم نيروي

را به انتهاي فنري به طول اي به جرم وزنه) تمرين كتاب درسي( :پرسش دوم

طول . آويزان مي كنيمبنديم و فنر را از سقف يك آسانسور است مي كه ثابت آن

.)فرض شود . (هاي زير محاسبه كنيد فنر را در حالت

Page 20: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

20

. آسانسور ساكن است) الف

چه آسانسور ساكن باشد و چه با سرعت ثابت حركت كند وزنه در حالت تعادل است، در ) الف و ب

:ل نيوتن برآيند نيروهاي وارد بر آن صفر استنتيجه طبق قانون او

در خالف جهت Fهم جهت حركت و كند نيروي وقتي آسانسور به سمت پايين حركت مي) پ

:توان نوشت حركت است بنابراين مي

در خالف جهت هم جهت حركت و Fرويوقتي آسانسور به سمت باال حركت كند، ني) ت

:حركت است

Page 21: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

21

قرار را واحد ي توانيد در رابطه باشد مي الزم به ذكر است اگر ثابت فنر(

.)دهيد

در پرسش قبل آسانسور با چه شتابي به طرف باال حركت كند تا طول فنر به :پرسش سوم

.)فرض شود (صنف طول عادي خود برسد؟

كف آسانسور در هر يك . درون آسانسوري قرار دارد شخصي به جرم :پرسش چهارم

.)فرض شود . (كند از حالتهاي زير چه نيرويي به شخص وارد مي

. كند آسانسور با سرعت ثابت حركت مي) الف

.رو به باال حركت كند آسانسور با شتاب ثابت) ب

دهد، نيرويي كه كف آسانسور به شخص وارد شخص درون آسانسور را نشان مي) 17(شكل :پاسخ

.باشد گاه مي است كه همان نيروي عمودي بر تكيه كند مي

Page 22: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

22

شود، زيرا باسكولها و ترازوها اين گفته مي» وزن ظاهري«نيروي عمود بر سطح يا در اصطالح به

.گيرند نيرو را اندازه مي

. پردازم تا مفهوم ديناميك را بهتر دريابيد ال به حل مثالهايي از كنكورهاي سراسري ميح

مثال هايي از كنكور سراسري

ي برابر جرم و حجم كره 8اي كه جرم و حجم آن شتاب گرانش در سطح سياره :مثال اول

باشد؟ زمين است، چند برابر شتاب گرانش در سطح زمين مي

1( 2( 3 (2 4 (4

)72ـ 73سراسري تجربي (

Page 23: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

23

فرض كنيم با توجه و و شعاع و حجم زمين را و اگر شعاع و حجم آن سياه را: پاسخ

: توان نوشت به كروي بودن آنها مي

ي شتاب گرانش در نشان دهيم درباره و جرم زمين را با از طرف ديگر اگر جرم سياه را با

:توان نوشت سطح آنها مي

.بنابراين شتاب گرانش در سطح آن سياره دو برابر شتاب گرانش در سطح زمين است

ها را با طنابي با وزنه. قرار دارد ي بر روي وزنه ي وزنه :مثال دوم

وارد ي چه نيرويي برحسب نيوتن بر وزنه ي آوريم وزنه پايين مي شتاب

)(ميكند؟

1 (5/0 2(6/0

3(4/0 4(4

)73ـ 74سراسري رياضي (

Page 24: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

24

اگر ريسمان را باال . به انتهاي ريسمان سبكي متصل شده است اي به جرم وزنه :مثال سوم

حركت كند، نيروي كشش ريسمان كشيده به طوري كه وزنه در راستاي قائم با شتاب

كدام است؟

1( 2( 3(

4(

)73ـ 74سراسري تجربي (

Page 25: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

25

ه روي سطح افقي بدون اصطكاك قرار دارند، طنابي مطابق شكل به دو وزنه ك :مثال چهارم

نيروي كشش طناب چند نيوتن . شود متصل است و دو نيروي افقي به دو وزنه اعمال مي

است؟

)76ـ 77سراسري رياضي (

توان از قانون دوم نيوتن براي كل مجموعه كنند مي چون تمام اجزاء با هم حركت مي :پاسخ

:كند پس حركت مي واضح است كه مجموعه به طرف نيروي بزرگتر يعني. ه كرداستفاد

ها را رسم كرده و با وهاي وارد بر يكي از وزنهي كشش نخ كافي است كه نير حال براي محاسبه

: استفاده از قانون دوم نيوتن براي آن نيروي كشش طناب را محاسبه كنيد

نداشتيم، تنها براي يادآوري اين قسمت را، به راه حل ي ما در حل اين پرسش نيازي به محاسبه

اضافه كردم تا به خاطر داشته باشيد كه چون در راستاي قائم حركت وجود ندارد بنابراين برآيند

. نيروهاي در راستاي قائم صفر است

Page 26: ﻢﺸﺷ ﺶﺨﺑ ﻚﻴﻣﺎﻨﻳدamg.tabaar.com/Nashrie/Files/4883.pdf · 2009-05-17 · (ع) ﻦﻴﺴﺣ مﺎﻣا رود هار زا شزﻮﻣآ ﺰﻛﺮﻣ 1 ﻢﺸﺷ

)ع(مركز آموزش از راه دور امام حسين

26

هرگاه وزن . برابر يك نيوتن است و ايه در شكل وزن هر يك از وزنه :مثال پنجم

كدام است؟ باشد، شتاب حركت در نخ و قرقره و نيروي اصطكاك ناچيز و

آمده و حل دو معادله دو مجهول شتاب و كشش نخ حال با جايگذاري اعداد در روابط به دست

: شود محاسبه مي