المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 قوانين نيوتن (زنگ تفريح شماره‌ي 37)
قوانين نيوتن (زنگ تفريح شماره‌ي 37)زنگ تفريح فيزيك
قانون اول و دوم نيوتن

قوانين نيوتن









ماشين و ديوار

مطابق «قانون اول نيوتن» شيئ در حركت به حركت خود با همان سرعت و همان جهت ادامه مي‌دهد مگر آن‌كه نيروي غيرتعادلي بر آن وارد شود.

اين تمايل طبيعي اشيا است كه در حال انجام كاري كه انجام مي‌دهند باقي بمانند! همه‌ي اشيا در برابر تغيير حالت حركت‌اشان، مقاومت مي‌كنند. يك شيء در غياب نيروي غيرتعادلي، حالت حركت خود را حفظ مي‌كند. اين امر اغلب «قانون اينرسي» نيز ناميده مي‌شود.

«قانون اينرسي» اغلب در اتومبيل‌ها و كاميون‌ها احساس مي‌شود. در واقع، تمايل اشياي در حال حركت به ادامه‌ي حركت، علل تصادف در حوادث رانندگي را تشكيل مي‌دهد.

فرض كنيد اتومبيلي به يك ديوار برخورد كند. تحت تماس با ديوار ‌ناگهان نيرويي نامتعادل، سرعت اتومبيل را كاسته تا آن‌كه آن را متوقف مي‌كند. سرعت هر مسافري در اتومبيل نيز كاسته مي‌شود البته اگر توسط كمربند ايمني به اتومبيل بسته شده باشد. اگر مسافران به‌محكمي به اتومبيل بسته شده باشند وضعيت حركت‌اشان مطابق حركت ماشين خواهد بود؛ به‌گونه‌اي كه با شتاب اتومبيل آنان نيز شتاب مي‌گيرند. هر بار كه اتومبيل با سرعت ثابت حركت مي‌كند مسافران با همان سرعت ثابت به حركت ادامه مي‌دهند.

اما به‌نظر شما اگر مسافران از كمربند ايمني استفاده نكرده باشند چه اتفاقي خواهد افتاد؟ آنان متحمل چه سرعتي خواهند شد در حالي كه اتومبيل تصادف كرده و ناگهان با ديوار برخورد كند؟

اگر چنين اتفاقي محقق شود مسافران همان حركت اتومبيل را نخواهند داشت. وجود كمربند ايمني تضمين‌كننده‌ي وجود نيروهاي لازم براي شتاب گرفتن و كاهش شتاب مسافران خواهد بود. وقتي كمربند ايمني وظيفه‌ي خود را اعمال نكند مسافران به‌طور باورنكردني به حركت خود ادامه خواهند داد (شكل).

اگر اتومبيل ناگهان متوقف شود و از كمربند ايمني استفاده نشده باشد مسافران به حركت خود ادامه خواهند داد.

حال فرض كنيد مقدار اصطكاك بين مسافران و صندلي ناچيز باشد در اين صورت مسافران از اتومبيل رانده شده و به بيرون پرتاب مي‌‌شوند. وقتي اتومبيل را ترك كردند مانند پرتابه‌ها به حركت پرتابي ادامه مي‌دهند.

بدين‌ترتيب شايد شما به استفاده از كمربند ايمني متقاعد شده باشيد. هرگز قانون مربوط (قانون اينرسي) ‌را از ياد نبريد.

 




موتورسوار

فرض كنيد برخوردي تأسف‌بار بين موتوسيكلت و ديوار (يا هر مانع ديگر در مسير) اتفاق مي‌افتد. به‌علت تماس با ديوار، نيرويي نامتعادل بر موتورسيكلت اعمال مي‌شود به‌گونه‌اي كه ناگهان شتاب موتورسيكلت كاهش مي‌يابد.

اگر موتورسوار با كمربند يا اشكالي از كابل‌هايي (اگرچه عقيده‌ي خوبي نيست) به موتور بسته شده باشد ‌شتاب حركت موتورسوار نيز كاسته شده تا متوقف گردد. موتورسوار در حالي كه محكم به موتورسيكلت بسته شده هميشه داراي همان ‌وضعيت موتورسيكلت در حركت خواهد بود. همراه با شتاب موتورسيكلت، موتورسوار نيز شتاب مي‌گيرد. با كاهش شتاب موتورسيكلت، از شتاب موتورسوار نيز كاسته مي‌شود. اگر موتورسيكلت با سرعت ثابت حركت كند موتورسوار نيز با سرعت ثابت همراه ان به حركت ادامه خواهد داد.

اما به‌نظر شما اگر موتورسوار از كمربند ايمني استفاده نكرده باشد چه اتفاقي خواهد افتاد؟ آنان متحمل چه سرعتي خواهند شد در حالي كه موتورسيكلت تصادف كرده و ناگهان با ديوار (يا هر مانعي ديگر) برخورد كند؟

اگر چنين اتفاقي محقق شود موتورسوار داراي همان حركت موتورسيكلت نخواهد بود. وجود كمربند باعث خواهد شد از وجود نيروهاي لازم براي دارا بودن شتاب يكسان بين موتورسوار و موتورسيكلت اطمينان حاصل شود.

اگر كمربند ايمني وجود نداشته باشد موتورسوار تمايل خواهد داشت به حركت خود ادامه دهد (شكل).

اگر موتورسيكلت ناگهان متوقف شود موتورسوار به حركت خود ادامه خواهد داد. موتورسوار از روي موتورسيكلت به جلو پرتاب مي‌شود. در اين صورت موتورسوار همانند يك پرتابه به حركت پرتابي خواهد پرداخت.

اما به‌راستي چرا موتورسيكلت‌ها به وسايل ايمني تجهيز نشده‌اند؟ آيا اين بي‌توجهي به جان انسان‌ها براي سازندگان موتورسيكلت محسوب نمي‌شود؟ مطلقاً نه! هدف همه‌ي سازندگان وسايل نقليه آن است كه حداكثر ايمني را براي همه‌ي رانندگان فراهم اورند. در زمينه‌ي موتورسيكلت اعتقاد بر اين است كه ايمني بدن كمربند ايمني بيش‌تر خواهد بود.

در حالي كه در حوادث رانندگي با اتومبيل، امن‌ترين محل داخل اتومبيل است در مورد موتورسيكلت، ماندن بر روي آن امري اشتباه محسوب مي‌شود.

اگر دليل آن را از ما بپرسند بايد بگوييم اتومبيل داراي چهار چرخ است و از اطراف در برابر برخورد موانع ايمن است. بنابراين باقي ماندن در اتومبيل در صورت وقوع حادثه، حداكثر امنيت ممكن را براي راننده فراهم مي‌كند.

اين در حالي است كه موتورسيكلت تنها داراي دو چرخ است بنابراين امكان برخورد موانع از اطراف و پايين بر موتورسوار وجود دارد. اگر موتورسيكلت در تصادفي مثلاً به زير يك اتومبيل 900 كيلوگرمي بلغزد موتورسوار همراه با موتورسيكلت مچاله خواهد شد. در اين صوت امكان زنده ماندن موتورسوار به حداقل خواهد رسيد. به‌عبارت ديگر اگر موتورسوار موتورسيكلت را ترك كرده و به بيرون پرتاب شود اين اميد وجود خواهد داشت كه به زمين برخورد كرده بر روي آن لغزيده و پس از گذشت زماني بالاخره متوقف شود.

بنابراين موتورسيكلت ذاتاً وسيله‌اي خطرناك است. همانند سازندگان موتورسيكلت همانند همه‌ي وسايل نقليه آن را ايمن ساخته‌اند. حذف كمربند ايمني از موتورسيكلت موجب شده است كه موتورسوار به موانع برخورد نكرده و همانند موتورسيكلت - كه داراي دو چرخ است - به زمين نلغزد.





كاميون و نردبان

فرض كنيد نردباني بر روي كاميوني قرار دارد كه در يك جاده در حال حركت است به‌گونه‌اي كه نردبان با كاميون و هم‌وضعيت با آن حركت مي‌كند. به‌گونه‌اي كه با شتاب كاميون، نردبان نيز شتاب مي‌گيرد و با كاهش شتاب آن، از شتابش كاسته مي‌شود. هم‌چنين اگر سرعت كاميون ثابت باشد سرعت نردبان نيز ثابت باقي مي‌ماند.

به‌نظر شما چه اتفاقي خواهد افتاد اگر از روي بي‌توجهي نردبان بر روي كاميون به‌گونه‌اي بسته شود كه امكان لغزيدن بر روي آن را نداشته باشد؟ يا بدتر آن‌كه بند نردبان پاره شود و نردبان بر روي كاميون بلغزد؟

در اين صورت نردبان همراه با كاميون حركت نخواهد كرد. وجود بند نردبان اين اطمينان را مي دهد كه نردبان با كاميون شتاب بگيرد و يا با آن شتابش كاسته شود.

اما اگر بند نردبان موجود نباشد نردبان تمايل دارد به حركتش ادامه دهد (شكل).

اگر كاميون ناگهان متوقف و بند نردبان‌ها نيز پاره شود نردبان كماكان به حركت خود ادامه خواهد داد. اگر فرض شود بين نردبان و كاميون اصطكاك قابل‌توجهي وجود نداشته باشد نردبان به بيرون كاميون پرتاب مي‌شود. وقتي نردبان كف كاميون را ترك مي كند همانند يك پرتابه به حركت پرتابي خواهد پرداخت.





فيل و پر – سقوط آزاد

فرض كنيد يك «فيل» و يك «پَر» از يك ساختمان خيلي بلند از يك ارتفاع در يك زمان رها شوند. هم‌چنين فرض كنيد مقاومت هوا ناچيز باشد به‌گونه‌اي كه از طرف هوا هيچ نيرويي نه بر «فيل» و نه بر «پَر» در حين سقوط اعمال نشود. به‌نظر شما كدام‌يك از «فيل» يا «پَر» زودتر به زمين برخورد خواهند كرد؟ (شكل) در شكل شتاب با يك بردار نشان داده شده است.

بسياري از مردم از برخورد هم‌زمان «فيل» و «پَر» به زمين هنگام سقوط از يك ارتفاع در غياب مقاومت هوا متعجب مي‌شوند.

به‌نظر شما چرا چنين مي‌شود؟ جواب به اين سؤال بسياري از ابهام‌ها و اشتباه‌ها در درك مفاهيم را ازبين مي‌برد. از شما تقاضا مي‌كنيم همراه همديگر راجع به درست و غلط بودن جمله‌هاي ذيل اظهارنظر كنيد:

1 - بر روي «فيل» و «پَر» نيروهاي جاذبه‌ي يكساني وارد مي‌شود.

2 - اگرچه «فيل» جرم بيش‌تري دارد بر روي «فيل» و «پَر» نيروي جاذبه‌ي يكساني وارد مي‌شود.
3 - بر روي «فيل» نيروي جاذبه‌ي بيش‌تري اعمال مي‌شود اين در حالي است كه جرم «فيل» و «پَر» يكسان است.
4 - بر روي همه‌ي اشيا در روي زمين (خواه «فيل» خواه «پَر») نيروي جاذبه‌ي يكساني اعمال مي‌شود.
5 - «فيل» داراي وزن بيش‌تري نسبت به «پَر» است اين در حالي است كه هر دو داراي جرم يكساني هستند.
6 - «فيل» به‌وضوح داراي جرم به‌مراتب بيش‌تري نسبت به «پَر» است اين در حالي است كه هر دو داراي وزن يكساني هستند.
7 – فيل به‌وضوح داراي جرم بيش‌تري نسبت به «پَر» است ولي مقدار نيروي جاذبه بر روي هر دو يكسان است.
8 - «فيل» داراي شتاب بيش‌تري است در حالي كه مقدار جاذبه در مورد هر دو يكسان است.

اگر شما به يكي از گزينه‌هاي بالا جواب «صحيح» بدهيد ممكن است در مفهوم «نيرو»، «وزن»، «جاذبه»، «جرم» و «شتاب» دچار اشكال باشيد. در غياب مقاومت هوا هم «فيل» و هم «پَر» در وضعيت «سقوط آزاد» قرار مي‌گيرند. اين بدين‌معنا است كه تنها نيرويي كه بر هر دو شيء وارد مي‌شود نيروي جاذبه است. اين نيرويي است كه باعث مي‌شود هر دو شيء به‌سمت پايين شتاب بگيرند.

نيروي جاذبه‌ي اعمال شده بر دو شيء بستگي به جرم اشيا دارد. «جرم» به مقدار ماده در يك شيء دارد. واضح است كه جرم «فيل» از «پَر» بيش‌تر است. بنابراين نيروي جاذبه‌ي بيش‌تري نيز بر آن اعمال مي‌شود يعني نيرويي كه از طرف زمين باعث كشيده شدن «فيل» به‌سمت پايين مي‌شود بيش‌تر از نيرويي است كه باعث كشيده شدن «پَر»‌به‌سمت پايين مي‌گردد.

از آن‌جايي كه «وزن» ميزاني براي كشش جاذبه بر روي يك شيء است مناسب است كه بگوييم وزن «فيل» از وزن «پَر» بيش‌تر است. به‌همين دليل، هشت عبارت ذكر شده در بالا «غلط» است.

از آن‌جايي كه «فيل» جرم بيش‌تري دارد داراي وزن بيش‌تري نيز هست. بنابراين متحمل كشش جاذبه‌ي بيش‌تري نيز مي‌شود. اين سؤال بزرگي است!!

براي پاسخگويي به اين سؤال، نياز به استفاده از قانون ديگري غير از قانون اول نيوتن داريم. اين قانون، همان «قانون دوم نيوتن» است. «قانون دوم نيوتن» مي‌گويد شتاب يك شيء به‌طور مستقيم با «برايند نيرو» و به‌طور معكوس با «جرم» ارتباط دارد.

براي محاسبه‌ي شتاب يك شيء دو عامل بايد در نظر گرفته شود:

- نيرو

- جرم.




در مثال «فيل» و «پَر»، مي‌توانيم بگوييم «فيل» متحمل نيروي بيش‌تري مي‌شود (كه تمايل به توليد شتاب بيش‌تري دارد). اين در حالي است كه جرم يك شيء در برابر شتاب مقاومت مي‌كند. هم‌چنين جرم بيش‌تر «فيل» - كه تمايل به شتاب كم‌تري دارد – تأثير نيروي بيش‌تر را جبران مي‌كند. به‌عبارت ديگر نسبت «نيرو» بر «جرم» است كه «شتاب» را معين مي‌كند .... ولو اين‌كه يك «بچه فيل» ممكن است متحمل نيرويي 100 هزار برابر يك «پَر» شود داراي جرمي 100 هزار برابر «پَر» است.

نسبت «نيرو» به «جرم» در هر دو مورد يكسان است. جرم بيش‌تر «فيل» نياز به نيروي بيش‌تري دارد تا داراي شتابي يكسان با «پَر» شود.

نكته‌اي كه بايد به آن توجه داشت آن است كه همه‌ي اشيا صرفنظر از جسم‌اشان وقتي در وضعيت سقوط آزاد قرار مي‌گيرند متحمل شتاب يكساني مي‌شوند. وقتي تنها نيروي اعمال شده «نيروي جاذبه» باشد شتاب براي همه‌ي اشيا يكسان است.

در روي زمين، شتاب داراي مقداري در حدود است. اين مقدار مهمي در فيزيك است كه «شتاب جاذبه» ناميده مي‌شود.





فيل و پر – همراه با مقاومت هوا

فرض كنيد يك «فيل» و يك «پَر» از يك ساختمان خيلي بلند از يك ارتفاع به‌سمت پايين سقوط مي‌كنند. فرض مي‌كنيم يك وضعيت واقعي حاكم بوده و مقاومت هوا را در نظر بگيريم. به‌نظر شما كدام‌يك از «فيل» يا «پَر» زودتر به زمين برخورد مي‌كنند (شكل). شتاب اشيا با بردار نشان داده شده است.

بسياري از مردم از اين‌كه «فيل» زودتر از «پَر» به زمين برخورد مي‌كند تعجب نمي‌نمايند. اما راستي چرا «فيل» زودتر به زمين برخورد مي‌كند؟ بسياري از افراد در اين زمينه داراي اشكال هستند. جواب به اين سؤال بسياري از ابهام‌ها و اشتباه‌ها در درك مفاهيم را ازبين مي‌برد. از شما تقاضا مي‌كنيم همراه همديگر راجع به درست و غلط بودن جمله‌هاي ذيل اظهارنظر كنيد:

1 - نيروي مقاومت هوا كه بر روي «فيل» اعمال مي‌شود كم‌تر از آن نيرو بر روي «پَر» است بنابراين «فيل» زودتر سقوط مي‌كند.

 

2 - «فيل» داراي شتاب بيش‌تري نسبت به «پَر» است بنابراين زودتر سقوط مي‌كند.

 

3 – هم «فيل» و هم «پَر» داراي نيروي جاذبه‌ي يكساني هستند؛ اين در حالي است كه «شتاب جاذبه» براي «فيل» بيش‌تر است.

 

4 – هم «فيل» و هم «پَر» داراي نيروي جاذبه‌ي يكسان هستند اين در حالي است كه «پَر» متحمل مقاومت هواي بيش‌تري مي‌شود.

 

5 – بر هر شيء نيروي مقاومت يكساني اعمال مي‌شود ولي نيروي جاذبه بر روي «فيل» بيش‌تر است.

 

6 – هر شيء متحمل مقاومت هواي يكساني مي‌شود ولي بر روي «پَر» نيروي جاذبه‌ي بيش‌تري اعمال مي گردد.

 

7 - «پَر» داراي وزن بيش‌تري نسبت به «فيل» است و بنابراين داراي شتابي به‌اندازه‌ي «فيل» نخواهد بود.

 

8 – هم «فيل» و هم «پَر» داراي وزن يكساني هستند ولي جرم بيش‌تر «پَر» موجب شتاب كم‌تر آن مي‌شود.

 

9 – مقاومت هوا بر روي «فيل» كم‌تر است لذا داراي «سرعت حدي» بيش‌تري خواهد بود.

 

10 - «پَر» مقاومت هواي بيش‌تري را متحمل مي‌شود و لذا «سرعت حدي» كم‌تري خواهد داشت.

 

11 - «فيل»‌ و «پَر» متحمل مقاومت هواي يكساني مي‌شوند ولي «فيل» داراي «سرعت حدي» بيش‌تري خواهد بود.

اگر به يكي از عبارت‌هاي فوق، جواب «صحيح» داده باشيد شايد درباره‌ي مفاهيم «وزن»، «نيروي جاذبه»، «شتاب جاذبه»، «مقاومت هوا» و «سرعت نهايي» دچار اشكال باشيد.

هم «فيل» و هم «پَر» به‌علت نيروي جاذبه‌ي به‌سمت پايين سقوط مي‌كنند. در ابتداي سقوط، نيروي جاذبه توسط نيروهاي ديگر خنثي نمي‌شود. هم‌چنين هم «فيل» و هم «پَر» شروع به شتاب گرفتن (تغيير سرعت) مي‌شوند.

در حالي كه «فيل» و «پَر» سقوط كرده و سرعت‌اشان دستخوش تغيير مي‌شود اعمال نيروي مقاومت هوا به‌سمت بالا بر آنان آغاز مي‌شود. نيروي مقاومت هوا نتيجه‌ي حركت سريع شيء در لايه‌ي هوا و برخورد آن با مولكول‌هاي هوا است. هرچه مولكول‌هاي بيش‌تري از هوا به شيء برخورد مي‌كند مقدار مقاومت هوا نيز بيش‌تر خواهد شد. در نتيجه مقدار مقاومت هوا وابسته به سرعت سقوط شيء و سطح هوا از شيء در حال سقوط است.

با بررسي تنها متغير سطح هوا فرض اين‌كه مقاومت هوا براي «فيل» بيش‌تر از «پَر» است (در صورت برخوردار بودن از سرعت يكسان) صحيح خواهد بود.

اما چرا «فيل» كه با مقاومت هواي بيش‌تري مواجه مي‌شود سريع‌تر سقوط مي‌كند؟ پس آيا مقاومت هوا باعث سقوط كندتر نمي‌شود؟ آيا اشيا در صورت مواجهه با مقاومت هواي بيش‌تر كندتر سقوط نمي‌كنند؟

براي پاسخگويي به اين سؤال‌ها لازم است درك‌امان از قوانين اول و دوم نيوتن را با مفهوم «سرعت حدي» دراميزيم. با توجه به قانون دوم نيوتن، يك شيء شتاب مي‌گيرد زماني كه برايند نيروهاي وارد بر آن صفر نباشد. مقدار شتاب شيء به‌طور مستقيم متناسب با مقدار برايند نيروي وارد بر آن است.

اشياي در حال سقوط با توجه به نيروي اعمالي بر آنان ابتدائاً شتاب مي‌گيرند (سرعت‌اشان تغيير مي‌كند). به‌خاطر آن‌كه نيروي اعمال شده بر آنان آن‌قدر بزرگ نيست كه نيروي رو به پايين جاذبه را خنثي كند. ولي همان‌طور كه شيء سرعت مي‌گيرد متحمل نيروي مقاومت هوا به‌سمت بالا مي‌شود.

در واقع اشيا همواره به شتاب گرفتن (تغيير سرعت) ادامه مي‌دهند تا اين‌كه نيروي مقاومت هوا آن‌قدر زياد شود كه نيروي جاذبه‌ي رو به پايين را خنثي كند. چون «فيل» جرم بيش‌تري دارد داراي وزن بيش‌تري نيز هست و متحمل نيروي جاذبه‌ي رو به پايين بيش‌تري نيز مي‌شود.

شيء مذكور بايد در مدت زماني طولاني شتاب بگيرد (سرعتش تغيير كند) تا آن‌كه نيروي مقاومت هوا – كه رو به بالا است – با نيروي جاذبه برابر شود. در اين حالت گفته مي شود شيء داراي يك «سرعت حدي» است. «سرعت حدي» سرعت نهايي شيء است. شيء بعد از رسيدن به «سرعت حدي» با اين سرعت به سقوط خود ادامه مي‌دهد و با همين سرعت به زمين برخورد مي‌كند.

در مثال «فيل» و «پَر»، «سرعت حدي» «فيل» از «پَر» بيش‌تر خواهد بود. همان‌طور كه در بالا گفته شد «فيل» بايد در زمان بيش‌تري شتاب بگيرد زيرا نياز به سرعت بيش‌تري براي تأمين نيروي مقاومت هوا براي خنثي كردن نيروي جاذبه دارد.

در واقع، «فيل» هرگز به يك «سرعت حدي» نمي‌رسد. شكل نشان مي‌دهد «فيل» در لحظه‌ي قبل از برخورد به زمين هنوز داراي شتاب است. در شكل مقدار اين دو نيروي اعمال شده بر «فيل» را در زمان‌هاي مختلف قبل از برخورد را نشان مي‌دهد.




همان‌طور كه در شكل نشان داده شده است «پَر» خيلي زود به برايند صفر نيروها و در نتيجه شتاب صفر و «سرعت حدي» مي‌رسد. به‌عبارت ديگر «فيل» هرگز به يك «سرعت حدي» در حين سقوط دست نمي‌يابد. نيروها هيچ‌گاه متعادل نمي‌شوند و بنابراين نوز شتابي باقي مانده است. اگر زمان كافي داده شود شايد «فيل» به يك سرعت براي ايجاد نيروي به‌اندازه كافي بزرگ از مقاومت هوا دست يابد. اگر چنين سرعتي قابل دسترس باشد «سرعت حدي» «فيل» بسيار بسيار بيش‌تر از «سرعت حدي» «پَر» خواهد بود.

در نتيجه «فيل» زودتر از «پَر» سقوط خواهد كرد زيرا هيچ‌گاه به «سرعت حدي» خود نمي‌رسد. «فيل» در حسن سقوط شتاب مي‌گيرد تا نيروي مقاومت هواي بيش‌تري را ايجاد كند تا به «سرعت حدي‌»اي كه هرگز به آن نمي‌رسد نزديك شود. به‌عبارت ديگر «پَر» به‌سرعت به «سرعت حدي» مي‌رسد و به مقاومت هواي بالا قبل از توقف شتاب نياز ندارد و در همان مراحل اوليه‌ي سقوطش به «سرعت حدي» مي‌رسد. «سرعت حدي» پايين‌تر «پَر» بدين معنا است كه بقيه‌ي مسير سقوط «پَر» با «سرعت حدي» بسيار پاييني ادامه خواهد يافت.

 





چتربازي

حركت يك چترباز را درنظر بگيريد. در حالي كه چترباز سقوط مي‌كند بر نيروي مقاومت هوا غلبه مي‌نمايد. مقدار مقاومت هوا به دو متغير بستگي دارد:
- سرعت چترباز
- سطح مقطع در تماس با هوا مربوط به چترباز.

- سرعت چترباز
در حالي كه چترباز سقوط مي‌كند به‌سمت پايين شتاب گرفته سرعتش افزايش مي‌يابد. افزايش سرعت با افزايش مقاومت هوا همراه خواهد بود (شكل). نيروي مقاومت هوا در جهت مخالف نيروي جاذبه است. هرچه چترباز سريع‌تر و سريع‌تر سقوط مي‌كند مقدار مقاومت هوا بيش‌تر و بيش‌تر شده تا اين‌كه با بزرگي نيروي جاذبه برابر مي شود.

وقتي نيروي مقاومت هوا ا نيروي جاذبه برابر شد به تعادل نيروها دست يافته و چترباز ديگر شتاب نمي‌گيرد. در اين حالت چترباز به يك «سرعت حدي» دست يافته است.

- سطح مقطع در تماس با هوا مربوط به چترباز
چترباز چتر خود را باز مي‌كند تا بر مقاومت هوا بيش از حالتي كه با پا يا سر سقوط مي‌كند فايق شود. سطح مقطع بزرگ‌تر چترباز در وضعيتي كه چتر خود را باز كرده است منجر به مقاومت هواي بيش‌تر و «سرعت حدي» كم‌تر مي‌شود.

اهميت سطح مقطع در چتر نجات نيز كاربرد دارد. يك چتر نجات باز، سطح مقطع چترباز در حال سقوط و مقاومت هوا را افزايش مي‌دهد.

هر بار كه چتر نجات باز مي‌شود مقاومت هوا، اثر نيروي جاذبه را كاهش مي‌دهد. برايند نيروها و شتاب چترباز در حال سقوط به‌سمت بالا خواهد بود. برايند نيروهاي رو به بالا بر يك شيء در حال سقوط باعث خواهد شد شيء سرعت كم‌تري پيدا كند لذا سرعت چترباز كاهش مي‌يابد. با كاهش سرعت، مقاومت هوا نيز كاهش يافته و چترباز بيش‌تر به سرعت حدي خود نزديك مي‌شود.


1386/7/20لينک مستقيم

فرستنده :
سامان HyperLink HyperLink 1390/3/15
مـتـن : خاهش میکنم راجب زاویه حد سکون بیشتر توضیح بدین من از توضیحی که برا دوستمون دادین هیچی نفهمیدم با تشکر
پاسـخ : سلام سامان، هرجا نام حد پشت سر يك پارامتر فيزيكي اومد به اين معنيه كه جسم فيزيكي يا حالت فيزيكي در آستانه حركت و يا تعادل قرار داره. يعني كافيه نيرو كمي تغيير كنه تا جسم حركت كنه. زاويه هم همينه.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1389/6/2
مـتـن : مطالب بسيار جذاب آموزش داده شده، جالب بود، خسته نباشي ادمين عزيز
پاسـخ : ممنون دوست گرامي

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/8/30
مـتـن : سلام من یه تحقیق راجب حرکت موتور سوار در دیوار استوانه ای می خواستم
پاسـخ : زنگ تفريح‌هاي بالا رو نگا كن. فيزيك در سيني! سرعت زاويه اي رو بررسي كرده. بريا موتور سوار هم همين نيرو اتفاق مي‌افته و نمي‌افته.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1388/8/21
مـتـن : خیلی خوب
پاسـخ :

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1387/3/29
مـتـن : لطفا در مورد نيروي اصطكاك حدي و زاويه ي حد سكون توضيحاتي بدهيد
پاسـخ :نيروي لازم براي سكون يك جسم از طريق اصطكاك. و زاويه‌ي مزبور هم زاويه‌اي كه جسن تحت اون زاويه در حالت ساكن مي‌ماند.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1387/1/26
مـتـن : خیلی خوبه

فرستنده :
MAYSAM ARDALAN HyperLink HyperLink 1386/7/26
مـتـن : لطفا به ادرس الکترونی من درباه فیزیک ایمیل بفرستید
پاسـخ :ميثم جان!
با تشكر از اين‌كه علاقه‌مندي خودت به فيزيك به‌حدي است كه دوست داري مطالب آپلودشده‌ي فيزيك به ايميلت ارسال شود.
ولي متأسفانه به ما حق بده كه اين امكان را نداشته باشيم كه به تك‌تك دوستان عزيز علاقه‌مند، مطالب را ايميل كنيم.
ولي اين نويد را به شما مي‌دهيم كه فعلاً تصميم داريم هفته‌اي يك‌بار مطالب جديدي مربوط به مسابقه و زنگ تفريح فيزيك در بخش‌هاي مربوط قرار دهيم.
انشاءالله با مراجعه‌ي منظم به بخش‌هاي مذكور مي‌تواني از مطالب جديد آگاه شوي.
منتظر حضور فعالت در بخش‌هاي مسابقه و زنگ تفريح و ساير بخش‌ها هستيم.

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:  2203
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2203