جزوه رنگی و تایپ شده فیزیک عمومی ۱ (دانشگاه)
هالیدی دانشگاه ازاد دانشگاه شریف پارسه دانشگاه پیام نور استاد غفاری استاد علی انصاری اصل دانشگاه آزاد اسلامی کاردانی ()
:
: ً : -:
ً -:= ً “” (). —
ً ً () : (- ) ً – : = :() () -= : : = = = = ؟
()
:: = ::
-: –: -: : -: -: (: ) -= -:: : ؟ ؟
: :: = :). : : ً ≈ ()- ()() –:—: (: ) —:ً -: : : : – : . -() –() : : () :—: ,: : .
-() 
● زمین، نیرو به سمت پایین به سمت زمین رسانش می شود، که فرض می شود یک قاب اینرسی است. با این فرض، اندازه F: است
که m جرم جسم و g بزرگی شتاب سقوط آزاد است.
● وزن W یک جسم، مقدار نیروی رو به بالا مورد نیاز برای متعادل کردن نیروی گرانش روی جسم است. وزن جسم به جرم جسم بستگی دارد
● نیروی نرمال FN نیرویی است که بر جزوه فیزیک عمومی ۱ وارد می شود از سطحی که جسم به آن فشار می آورد. نیروی نرمال همیشه عمود بر سطح است.
● نیروی اصطکاک f نیرویی است که بر جسم وارد می شود زمانی که جسم می لغزد یا تلاش می کند در امتداد یک سطح بلغزد. نیرو همیشه موازی سطح است و به گونه ای رسانش می شود که با لغزش مخالفت کند. در یک سطح بدون اصطکاک، نیروی اصطکاک ناچیز است.
● وقتی طناب تحت کشش است، هر انتهای طناب جسمی را می کشد. کشش در امتداد طناب ، به دور از نقطه اتصال به جسم رسانش می شود. برای یک طناب بدون جرم (سیمی با جرم ناچیز)، کششها در هر دو سر طناب اندازه T یکسانی دارند، حتی اگر طناب دور یک قرقره بدون جرم و بدون اصطکاک (قرقرهای با جرم ناچیز و اصطکاک ناچیز روی آن باشد. محور برای مخالفت با چرخش آن).
برخی از نیروهای خاص
نیروی گرانشی نیروی گرانشی F:روی جسم نوعی کشش خاص است که به سمت جسم دوم رسانش می شود. در این فصل های اولیه، ماهیت این نیرو را مورد بحث قرار نمی دهیم و معمولاً موقعیت هایی را در نظر می گیریم که در آن جسم دوم زمین است. بنابراین، زمانی که ما از نیروی گرانشی F صحبت کنید: در جسم، معمولاً منظور نیرویی است که آن را مستقیماً به سمت مرکز زمین میکشد – یعنی مستقیماً به سمت پایین به سمت زمین. فرض می کنیم که زمین یک قاب اینرسی است.
سقوط آزاد. فرض کنید جسمی به جرم m در سقوط آزاد با شتاب سقوط آزاد قدر g قرار دارد. سپس، اگر از تأثیرات هوا غافل شویم، تنها نیروی عمل کننده است. بر روی جسم نیروی گرانشی F است: . ما می توانیم این نیروی نزولی و g شتاب رو به پایین با قانون دوم نیوتن (F = ma). یک محور عمودی y را در امتداد مسیر جسم قرار می دهیم که جهت مثبت آن به سمت بالا باشد. برای این محور، قانون دوم نیوتن را می توان به شکل Fnet,y = may نوشت که در شرایط ما تبدیل به
به عبارت دیگر، مقدار نیروی گرانش برابر با حاصلضرب mg است. ساکن همین نیروی گرانشی، با همان اندازه حتی زمانی که جسم در سقوط آزاد نیست، اما مثلاً روی میز بیلیارد ساکن است یا روی میز در حال حرکت است، همچنان روی جسم اثر می گذارد. (برای ناپدید شدن نیروی گرانش، زمین باید ناپدید شود.) میتوانیم قانون دوم نیوتن را برای نیروی گرانش در این اشکال برداری بنویسیم:
که در آن ˆj بردار یکای است که در امتداد یک محور y به سمت بالا، مستقیماً از زمین دور میشود، و :g شتاب سقوط آزاد (نوشته شده به صورت بردار) است که به سمت پایین رسانش میشود.
وزن
وزن W یک جسم، مقدار نیروی خالص مورد نیاز برای جلوگیری از سقوط آزادانه جسم است که توسط شخصی روی زمین اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، برای اینکه یک توپ را در حالت استراحت در دست خود نگه دارید، در حالی که روی زمین ایستاده اید، باید نیرویی رو به بالا برای متعادل کردن نیروی گرانشی روی توپ از زمین ایجاد کنید. فرض کنید اندازه نیروی گرانش 2.0 نیوتن باشد. سپس اندازه نیروی رو به بالا شما باید 2.0 نیوتن باشد و بنابراین وزن W توپ 2.0 نیوتن باشد. همچنین می گوییم وزن توپ 2.0 نیوتن است و در مورد وزن توپ صحبت می کنیم. یک توپ با وزن 3.0 نیوتن به نیروی بیشتری از شما – یعنی نیروی 3.0 نیوتن – نیاز دارد تا آن را در حالت استراحت نگه دارید. دلیل آن این است که نیروی گرانشی که باید تعادلش را حفظ کنید، قدر بیشتری دارد – یعنی 3.0 N. جسمی را در نظر بگیرید که دارای شتاب است:a از صفر نسبت به زمین، که دوباره آن را یک قاب اینرسی فرض می کنیم. دو نیرو بر روی جسم وارد جزوه فیزیک عمومی ۱ شود: : () –: () : () -(-) ( ) ). -(-). () شما متفاوت است. چنین اندازه گیری وزن ظاهری نامیده می شود.
احتیاط: وزن جسم جرم آن نیست. وزن اندازه یک نیرو است و با معادله جرم به جرم مربوط می شود. 5-12. اگر جسمی را به نقطه ای منتقل کنید که مقدار g متفاوت باشد، جرم جسم (یک ویژگی ذاتی) متفاوت نیست، اما وزن آن متفاوت است. به عنوان مثال، وزن یک توپ بولینگ با جرم 7.2 کیلوگرم در زمین 71 نیوتن است اما در ماه تنها 12 نیوتن است. جرم زمین و ماه یکسان است، اما شتاب سقوط آزاد در ماه تنها 1.6 متر بر ثانیه است.
نیروی عادی
اگر روی تشک بایستید، زمین شما را به سمت پایین می کشد، اما شما ساکن می مانید. دلیلش این است که تشک، چون به خاطر شما به سمت پایین تغییر شکل می دهد، به شما فشار می آورد. به طور مشابه، اگر روی یک طبقه بایستید، تغییر شکل میدهد (فشرده، خم شده یا کمانش میشود) و به سمت شما فشار میآورد. حتی یک کف بتنی به ظاهر سفت این کار را انجام می دهد (اگر مستقیماً روی زمین ننشیند، افراد کافی روی زمین می توانند آن را بشکنند).
فشاری که از روی تشک یا زمین به شما وارد می شود یک نیروی طبیعی است F: . نام از اصطلاح ریاضی نرمال به معنای عمود بر آمده است: نیرویی که بر شما وارد می شود، مثلاً، کف بر کف عمود است. هنگامی که یک جسم به یک سطح فشار می آورد، سطح (حتی سطح به ظاهر سفت) تغییر شکل می دهد و با نیروی طبیعی F که عمود بر سطح است، به جسم فشار می آورد.
تا حدودی تغییر شکل می دهد زیرا جدول نیروی گرانشی با نیروی معمولی F:: روی بلوک به سمت بالا فشار می آورد. بلوک در شکل 5-7b آورده شده است. : :(= )
-() : () -:
(). (: ً ) = –()) ؟
-: () :(-). ().
() : (-). () = () -() : ()().
(-). –
فهرست مطالب