المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 سقوط برج‌هاي اسباب‌بازي (زنگ تفريح شماره‌ي 80)
سقوط برج‌هاي اسباب‌بازي (زنگ تفريح شماره‌ي 80)زنگ تفريح فيزيك
شكستن و سقوط دودكش‌هاي آجري و برج‌هاي صنعتي

سقوط برج‌هاي اسباب‌بازي




 



اشاره

آن‌چه با عنوان «چكيده» در اول مسابقه‌ها و زنگ تفريح‌ها مشاهده مي‌كنيد صرفاً مخصوص معلمان، مربيان، كارشناسان محترم آموزشي و ساير علاقه‌مندان است.



چكيده



اهداف آموزشي
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي – دانش
    - «دانش امور جزوي» > «دانش واقعيت‌هاي مشخص»
    - «دانش راه‌ها و وسايل برخورد با امور جزوي» > «دانش روال‌ها و توالي‌ها»
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي - توانايي‌ها و مهارت‌هاي ذهني
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تفسير»   
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «برون‌يابي»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تحليل»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تركيب» 
  نتايج مورد نظر 
    -  مكانيك > جسم صُلب
    -  نيرو
   محتواي آموزشي (سرفصل‌هاي المپياد جهاني)
    - مكانيك جسم صُلب

مقدمه

اكثر شما اين مكعب‌هاي اسباب بازي را كه با آن‌ها مي‌شد خانه سازي يا برج‌هاي كوچك ساخت به ياد داريد. بايد بدون اين‌كه مكعب‌ها بيفتند، روي آن‌ها مكعبي ديگر اضافه كرد. ولي حتماً توجه كرده‌ايد كه چطور سقوط مي‌كنند؟

    چيزهايي كه لازم داريد:

    1.يك سري مكعب چوبي يا مقوايي

    2.طناب (حدود يك متر)

    3.چسب

روش‌كار
    1. با استفاده از نوارچسب بخشي از طناب را به يك طرف يك مكعب بچسبانيد. آن را روي يك سطح سفت قرار داده و يك مكعب كنارش بگذاريد. همان‌طور كه در شكل مي‌بينيد،‌ وجهي از مكعب كه طناب به آن چسبيده بايد به سمت بيرون باشد. اين دو مكعب پايه‌ي برج را تشكيل مي‌دهند.    

    2. بر اين دو تكه بلوك برج، بقيه‌ي مكعب‌ها را يكي يكي اضافه كنيد و سعي كنيد به اندازه‌ي كافي بلند شود. حالا در يك لحظه طناب را بكشيد.

    3. به نحوه‌ي سقوط برج دقت كنيد. وقتي برج فرومي‌ريزد يك نكته در نوع كج شدن و فروريزش آن وجود دارد. دوباره برج را بسازيد. حالا بيش‌تر دقت كنيد. شكستگي در برج در حين كج شدن سقوط در كجاي آن اتفاق مي‌افتد؟ آيا بالاترين بخش برج به جلو يا عقب تمايل پيدا مي‌كند؟

شكل 2- چپ: دو بلوك يا مكعب كه بهم بسيار نزديك هستند،‌پايه‌ي برج را مي‌سازند.
                             راست: طناب را بكشيد تا برج فرو بريزد.



چه اتفاقي مي‌افتد؟
چرا برج كج شد و در حين سقوط مي شكند؟ يك دقيقه به اين مسأله فكر كنيد (مثلاً بشقابي كه زمين مي‌افتد). بشقاب مي‌شكند؛ زيرا بخش‌هاي مختلف آن نيروي را تجربه مي‌كنند كه آن‌ها را كشيده يا هُل مي‌دهد. جهت پخش شدن قطعه‌ها در جهت‌هاي متفاوتب نسبت به هم است. اين نيروها قوي‌تر از آن هستند كه بخواهند فقط بشقاب را قُر كنند. همين اتفاق براي برج مي‌افتد (بخش‌هاي مختلف برج نيروهاي متفاوتي را تجربه‌ مي‌كنند و اين نيروها برج را قوي‌تر از نيروي استاتيكي كه باعث ثبات آن مي‌شود). اين اتفاق در سقوط برج‌هاي كوره‌هاي حرارتي آجري كه در جنوب تهران هم تعدادي از آن‌ها وجود دارد، روي مي‌دهد. اين نيروها از كجا مي‌آيند؟

تصور كنيد به‌جاي بلوك‌هاي برج ميله‌هاي چوبي داريد. اگر روي همان ايه‌ي قبلي اين ميله‌ي چوبي را قرار دهيد و پايه را بكشيد، ميله به يك سمت منحرف شده و مي‌افتد (شكل 3)


شكل 3- بالا: ميله روي پايه در حال افتادن مي‌چرخد.
پايين: نقطه‌ي A نزديك پايه‌ي ميله همان مدتي كه نقطه‌ي B
به زمين مي‌رسد طول مي‌كشد. در حالي كه فاصله‌ها
 تا زمين برابر نيست. 


ميله در حين افتادن حول پايه مي‌چرخد. يعني بالاي آن شتابي بيش‌ از بخش‌هاي ديگر ميله خواهد داشت. اگر از دور به تمام بخش‌هاي آن نگاه كنيد، ميله قبل از اين‌كه به زمين برخورد كند، مسير را طي مي‌كند.

ولي براي اين‌كه قسمت بالايي ميله بايد شتاب لازم را بگيرد، كُل ميله بايد تحت نيروهاي وارده از زمين جسم صُلب و بدون خميدگي در اثر نيرو باشد. افتادن انتهاي بالايي به سمت جلو نسبت به بقيه‌ي ميله پس مي‌افتد.

بلوك‌هاي برج و دودكش تنور‌ها درست مثل ميله مي‌افتد (با اين تفاوت كه نيروهاي نگه‌دارنده‌ي بلوك‌ها،‌ آن‌قدر قوي نيستند كه شتاب كافي ايجاد كنند و ساختار برج تخريب نشود). اين باعث مي‌شود كه بخش بالايي به سمت جلو پس افتاده و اين‌ظور به نظر مي‌رسد كه به سمت عقب در حال افتادن است.

بعد از شكسته شدن برج، بخش بالايي با شتاب گرانش مي‌افتد. با اين حال افتادن انتهاي برج (كه حالا به خاطر شكسته شدن كوتاه‌تر شده) با شتاب گرانش به‌علاوه‌ي شتاب ناشي از چرخش حاصل مي‌شود.
با چه نوع روابطي اين اتفاق را مي‌توانيد توصيف كنيد؟ 

1387/5/22لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1207
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1207