شروع کمپین ویژه امتحانات پایان ترم

| تا 40% تخفیف استثنایی

آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

خواندن این مطلب

4 دقیقه

زمان میبرد!

آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

با سلام خدمت همه دوستان گلم. امیدوارم حال دلتون عالی باشه.

رسیدیم به فصل ششم فیزیک عمومی یک و بحث کار و انرژی. امیدوارم تمام جلسات و فصول قبل را با من همراهی کرده باشید. اگر این طور هست حتما میدونید که ویدئوهای کانال یوتیوب من تمام این مباحث رو با جزئیات کامل توضیح دادم. پس حتما این جلسه رو توی این لینک یوتیوب ملاحظه کنید. جزوه این فصل را هم میتونی از این آدرس تهیه کنید.

خب اگر برای شروع آماده اید، همراه من باشید.😊

کار و انرژی:

در فصل های قبل با بررسی دینامیک ذره، رفتار ذره را در زمان های بعد پیش بینی کردیم. در این فصل می خواهیم روش دیگری را برای حل مسائل مکانیک پیدا کنیم. این روش مبتنی بر مفاهیم کار و انرژی است. 

کار: حاصل ضرب نقطه ای دو بردار نیرو و جابجاییW = F.d = F.d cosθ

مقدار کار انجام شده روی یک ذره، برابر انرژی جنبشی آن ذره است.

اصل پایستگی: انرژی از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود ولی هرگز نابود نمی شود.

کار انجام شده توسط نیروی F:

اگر نیروی ثابت Fرا به جسم وارد کنیم و آن جسم به اندازه dجابجا شود، آنگاه کار انجام شده توسط این نیرو به شکل زیر تعریف می شود:

 W = F.d = F.d cosθ

منظور از نیروی ثابت، نیرویی است که جهت یا اندازه آن طی جابجایی جسم به هیچ وجه تغییر نمی کند. ب ا توجه به این که یکای نیرو نیوتن (N) و یکای جابجایی متر (M) است، یکای کار به صورت N.m تعریف می شود که 1N.m=1J بنابراین ژول، یکای کار در دستگاه SI می باشد. 

از طرفی با توجه به این که ضرب نرده ای دو کمیتِ برداری، یک کمیت نرده ای (اسکالر) می باشد، می توان گفت کار یک کمیت نرده ای است.

کار انجام شده به یکی از دو روش زیر به دست می آید:

الف) اگر مقدار نیرو و جابجایی و زاویه بین آنها معلوم باشد:  W = F.d = F.d cosθ

ب) اگر نیروی F و بردار جابجایی d به صورت مولفه ای داده شده باشد:

آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

از روابط بالا می توان علامت کار انجام شده توسط نیروی F را به شکل زیر تعیین کرد:

توجه داشته باشید که:

نیروی عمود بر جابجایی جسم هیچ کاری روی آن انجام نمی دهد. به طور مثال اگر جعبه ای را توسط یک طناب روی سطح افقی بکشیم با توجه به اینکه نیروهای وزن و عمود بر سطح بر راستای جابجایی عمود می باشند کار انجام شده توسط آنها طی این جا به جایی صفر می باشد.

کار کمیتی نرده ای است، بنابراین اگر چند نیرو همزمان در یک جابجایی روی جسم کار انجام دهند، برای محاسبه کار کل می توان از جمع برداری کار انجام شده توسط تک تک نیرو ها استفاده نمود. همچنین می توان ابتدا برآیند نیروهای وارد بر جسم را محاسبه نموده و سپس کار انجام شده توسط یک نیروی برایند را در آن جابجایی محاسبه نمود. به سادگی می توان دید کار انجام شده توسط نیروی برایند، با مجموع جبری کار انجام شده توسط تک تک نیروها یکسان است.

خسته که نشدید؟! شاید این پست نسبت به جلسات قبل کمی داره طولانی میشه ولی تا اینجا اومدی، یکم دیگه صبوری کنید داره تموم میشه🤓

در حرکت روی مسیر دایره ای، کار نیروی مرکزگرا همواره صفر است، زیرا هر لحظه بر بردار جابجایی جسم عمود است.

آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

کار منفی و کار نیروی اصطکاک:

وقتی جسم A روی جسم B کار مثبت انجام می دهد با توجه به قانون سوم نیوتن و جابجاییِ یکسانِ نقطه اثر دو نیرو، جسم B روی جسم A کار منفی انجام می دهد. وقتی جسم روی سطح می لغزد و نیروی اصطکاک fروی آن اثر می کند و همواره نیرو در جهت خلاف جابجایی است. بنابراین بنا به تعریف کار داریم: Wf = fk d cosπ = -fk d

نیروی اصطکاک اغلب با جابجایی، زاویه 1۸۰درجه می سازد البته در مواردی که دو جسم روی هم قرار گرفته ممکن است اصطکاک بین دو جسم در حرکت آنها کار مثبت نیز انجام دهد.

کار نیروی ثقل:

فرض کنید جسمی روی یک مسیر دلخواه به اندازه بردار d جابجا شده باشد. آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1بنابراین داریم: Wg = mgh

مشاهده میشود که کار انجام شده توسط نیروی وزن، تنها به تغییر ارتفاع آن وابسته است و از جابجایی در راستای دیگر، مستقل می باشد. پس اگر جسم در یک جا به جایی هیچ تغییر ارتفاعی ندهد (مانند حرکت در راستای افق) کار نیروی وزن برابر با صفر خواهد بود.

کار نیروی متغیر در یک بعد:

اکنون در مورد کار نیروی ثابت بحث کردیم اما اگر نیروی وارد بر ذره متغیر باشد نمی توان از رابطه W = F.d = F.d cosθ استفاده نمود. منظور از نیروی متغیر نیروهایی است که با جابجایی ذره مقدار آن نیروها نیز تغییر می کند. اگر نموداری رسم کنیم که محور افقی آن بر حسب جابجایی و محور عمودی آن نمایش نیرو باشد، آنگاه نیرو را بر حسب جابجایی در این مختصات ترسیم کنیم، آنگاه مساحت زیر این نمودار نشان دهنده کار انجام شده توسط  نیرو خواهد بود.آموزش فیزیک عمومی 1 ؛ کار و انرژی با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

خب این هم از اولین جلسه کار و انرژی که به خوشی و خرمی به پایان رساندیم.

موفق باشید🍀

درباره نویسنــده
نویسنده
نرگس دارابی
نظرات کاربـــران
فاقد دیدگاه
دیدگاهی برای این مطلب ثبت نشده است. اولین دیدگاه را شما بنویسید.
ثبت دیدگاه