آموزش فیزیک 1؛ دینامیک با مهندس زوارقی؛ جلسه 1

سلام بر شما دوستان و همراهان وفادار، امیدوارم حال دلتون عالی باشه.

در ادامه ی مباحث فیزیک عمومی یک، رسیدیم به فصل چهارم و فصل دینامیک. امیدوارم فصول قبل رو تا به اینجا با من همراهی کرده باشید. تمام تلاش من بر این است که با حل تمرین های مرتبط و سطح بندی شده، بتونم شما را در حل مسائل فیزیک راهنمایی کنم تا بهترین نتیجه رو هم در آزمونهای مدرسه و هم در کنکور کسب کنید. امیدوارم به این نتیجه ی مطلوب برسید.

قبل از شروع این جلسه لازم هست یادآوری کنم برای دیدن محتوای آموزشی کامل این بخش حتما این لینک رو توی یوتیوب ملاحظه کنید. میدونم اکثر شما که دارید این محتوا رو میخونید، جزوه این فصل رو هم تهیه کردید. ولی باز هم محض اطلاع برای دوستانی که شاید در جریان نباشند، این رو اشاره کنم که: برای تهیه جزوه میتونید به فروشگاه وبسایت در این آدرس مراجعه کنید.

خب دیگه بریم سراغ آموزش. با من تا انتهای این جلسه همره باشید😊

دینامیک: شاخه ای از علم مکانیک است که در آن حرکت شتابدار اجسام، با استفاده از مفهوم نیرو توضیح داده می شود.

نیروی تماسی:

این نیرو وقتی ظاهر می شود که اجسام با یکدیگر تماس فیزیکی داشته باشند. مثل نیروی اعمال شده توسط طناب یا فنر یا نیروی اصطکاک بین سطوح و… این نیروها ناشی از برهمکنش الکترومغناطیسی میان اتم های سطوح تماس دو جسم اند.

نیروی کنش از دور:

بین اجسامی بروز می کند که بی هیچ واسطه مادی با یکدیگر بر هم کنش دارند مثل آهن رباها و بارهای الکتریکی در خلا که با هم نیرو مبادله می کنند.

جرم:

یک خاصیت ذاتی ماده است که به سایر عوامل مانند مکان و سرعت بستگی ندارد. جرم یک جسم معیاری از مقاومت آن جسم در برابر تغییر سرعت و تغییر وضعیت قبلی (اینرسی) است. با توجه به تعریف جرم می توان قانون اول نیوتن را بیان کرد.

قوانین نیوتن به سه قسمت تقسیم بندی می شوند:

قانون اول نیوتون: اگر برایند نیروهای وارد بر جسم صفر باشد، آن جسم وضعیت قبلی خود را حفظ می کند. یعنی اگر در حالت ساکن باشد در همان حال باقی میماند و اگر متحرک باشد با سرعت ثابت در مسیر مستقیم به حرکت خود ادامه می دهد.

اینرسی: تمایل اجسام به حفظ وضعیت قبلی را اینرسی گویند.

قانون دوم نیوتن: برآیند نیروهای وارد بر یک جسم باعث شتاب گرفتن آن جسم می شود که این شتاب با نیروی وارد شده نسبت مستقیم و با جرم نسبت عکس دارد. می توان شکل برداری قانون دوم را به شکل زیر بیان کرد.

قانون سوم نیوتن:

اگر A نیرویی را به Bوارد کند، آن گاه B نیرویی با مقدار مساوی و در جهت مخالف به A وارد می کند. توجه داشته باشید که نیروی عمل و عکس العمل به دو جسم متفاوت اثر می کند. بنابراین نمی توان گفت برآیند آنها صفر است، چون اجازه جمع این نیروها را نداریم.

نیرو های کاربردی در فیزیک:

الف) وزن:

نیرویی که از طریق میدان جاذبه زمین بر اجسام رو به مرکز وارد می شود. وزن یک جسم، نیروی گرانشی وارد از زمین یا هر جسم دیگری که اثر گرانشی دارد (مثل ماه و خورشید) بر آن جسم است. وزن یک نیروست و بنابراین یک بردار است. اندازه وزن یک جسم معین در هر نقطه، برابر جرم جسم در شتاب گرانش gآن نقطه است یعنی: w=mg

وزن یک جسم از جایی به جای دیگر تغییر میکند، اما جرم آن در همه نقاط ثابت است.

قانون سوم نیوتن:

کنش با واکنش مساوی است. وقتی دو جسم بر هم کنش دارند، نیروهایی بر یکدیگر وارد می کنند که اندازه آنها مساوی و جهت آنها مخالف یکدیگر هستند. هنگامی سیستم در حال تعادل است که:

یعنی مجموعه نیروی وارد بر جسم در حالت افقی و قائم برابر صفر است.

نیروی عمود بر سطح:

وقتی جسمی روی سطح یک جامد قرار می گیرد، آن سطح به جسم نیرویی در جهت عمودی بر آن سطح وارد می نماید که آن را با N نشان می دهیم. این نیرو تا زمانی وجود دارد که جسم مقید به حرکت روی سطح یا در حالت ساکن روی سطح قرار دارد.

نیروی کشش طناب:

این نیرو، نیرویی است که یک قطعه طناب، با آن، قطعه مجاور را یا جسمی را که به انتهای آن بسته شده است، می کشد. این نیرو، همواره در راستای طناب بوده و تنها حالت کششی دارد. یعنی جز توسط این نیرو، تنها کشیده میشود و توسط طناب هل داده نمی شود.

چند گام اساسی جهت حل مسائل دینامیک و تحلیل سیستم ها:

ابتدا تمام ذرات دخیل در مسئله و تمام نیروهای وارد بر آنها را مشخص می کنیم.
برای هر ذره، دستگاه مختصات مناسب، جداگانه انتخاب می کنم.
در پایان قانون دوم نیوتن را در شکل مولفه ای یا همان اسکالر برای هر ذره در تمام راستا ها می نویسیم. با این کار به یک دسته معادلات می رسیم که حل این دستگاه مختصات، تمامی مجهولات مسئله را مشخص میکند. توجه داشته باشید که برای حالت ساکن یا اجسامی که با سرعت ثابت حرکت می کنند، داریم