تبلیغات
**** گروه علوم تجربی دوره عمومی استان گیلان**** - آشنایی با برخی مفاهیم بنیادی فیزیک(قسمت چهارم)

**** گروه علوم تجربی دوره عمومی استان گیلان****

گیلان سرسبز، با تلاش گیلانیان سربلند باشی

 

برای دسترسی به کلیه مطالب به صورت طبقه بندی شده، اینجا راکلیک فرمایید

جهت گفتگوی علمی و آموزشی و دیدن تجربیات دیگران اینجا را کلیک فرمایید

برای مشاهده وبلاگ های ثبت شده برای مسابقه طراحی وبلاگ اینجا را کلیک فرمایید

برای مشاهده و یا دانلود انیمیشن های آموزشی اینجا را کلیک فرمایید

برای دانلود پاور پوینت های علمی و آموزشی اینجا را کلیک فرمایید

برای دریافت و استفاده از نمونه سوال طبقه بندی شده، اینجا را کلیک فرمایید

آشنایی با برخی مفاهیم بنیادی فیزیک(قسمت چهارم)

 

 

آشنایی با برخی مفاهیم بنیادی فیزیک(قسمت چهارم)

کمیتهای مکانیکی و یکاهای آن ها

مکانیک

نیرو چیست؟

اولین ماشین ها

کمیت های مکانیکی و یکاهای آن ها

طول (Iیاd) ، یکای اندازی گیری جا به جایی در SI متر می باشد که نماد آن m است.

یکاهای دیگر عبارتند از :سانتیمتر برای اندازه گیری فاصله های کوتاه، کیلومتر ( km) برای فاصله های بزرگ و سال نوری برای فاصله ستارگان تا زمین به کار می رود.

· طول را با متر (نواری ،فلزی و یا خط کش ) ،  ریزسنج ، کولیکس و ... اندازه می گیرند.

مساحت(A) ، یکای اندازه گیری سطح در S.I مترمربع است و نماد آن m2 است.

یکاهای دیگر 2cmو میلیمتر مربع -610 مترمربع است . در کشاورزی آر برابر صدمترمربع و هکتار برابر 10000 مترمربع بع کار می روند.

حجم(V):یکای اندازه گیری حجم در S.I مترمکعب و نماد آن m3 است.

یکاهای دیگر cm3 برابر یک میلیونیم متر مکعب و لیتر برابر 1000 سانتیمتر مکعب است .

· حجم مایعات را با بشر ، پیمانه و استوانه ی مدرج اندازه می گیرند.

زمان(t)، یکای اندازه گیری زمان در S.I ثانیه و با نماد S است.

یکاهای دیگر زمان ، دقیقه برابر 60 ثانیه و ساعت برابر 60 دقیقه و شبانه روز برابر 24 ساعت و هفته برابر هفت روز و ماه و سال و قرن که برابر 100 سال است.

· زمان را با ساعت ،کرونومتر و مترونوم اندازه می گیرند.

                                                  

              سرعت (V): جا به جایی متحرک در یکای زمان است . یکای آن در S.I متر بر ثانیه است .

سرعت هواپیما را با ماخ که برابر 340 متر بر ثانیه است (سرعت صوت در هوا ) و سرعت کشتی ها را با گره دریایی که برابر یک میل دریایی (1852متر) بر یک ساعت است محاسبه می کنند .

·       سرعت را با سرعت سنج اندازه می گیرند.

سرعت زاویه ای (ω) :زاویه ای است که متحرک در مدت یک ثانیه دور می زند. یکای سرعت زاویه ای رادیان بر ثانیه است.

شتاب(a):تغییر سرعت متحرک در یکای زمان است . یکای آن در S.I  متر بر مجذور ثانهی است.

شتاب زاویه ای (a):تغییر سرعت زاویه ای متحرک در هر ثانیه را شتاب زاویه ای می گویند . یکای شتاب زاویه ای رادیان بر مجذور ثانیه است.

جرم(m): یکای اندازه گیری جرم در S.I کیلوگرم و نماد آن kg است.

یکاهای دیگر ،گرم ، میلی گرم و تن است . هر تن برابر هزار کیلوگرم است.

· جرم را با ترازو ،قپان ، باسکول و ... اندازه می گیرند.

نیرو(F):اثر متقابل دو جسم بر یکدیگر است . یکای آن در S.I نیوتون و نماد آن (N) است.

یکاهای دیگر نیرو ، دین برابر -5 10نیوتون و استن برابر 108دین و کیلوگرم نیرو برابر 81/9 نیوتون است .

·       نیرو را با نیروسنج اندازه می گیرند.

وزن یا سنگینی(W):نیرویی است که از طرف زمین بر هر جسم اثر می کند . یکای وزن ،نیوتون با نماد N است.

کار (W)و انرژی (WیاE): کمیتی است که در اثر اعمال نیرو بر جسم سبب جا به جایی آن شود. یکای کار و انرژی در SI زول و نماد آن (J ) است .

یکاهای دیگر انرژی ، کیلو ژول (KJ=1000J) ،مگاژول (1MJ=106J)و کیلوگرم متر برابر 81/9 ژول و وات ساعت برابر 3600 ژول و کیلو وات ساعت برابر 6/3 مگاژول است.

· انرژی الکتریکی را به وسیله ی کنتور اندازه می گیرند.

توان(P): کار یا انرژی مصرف شده در یکای زمان است و یکای آن در SI وات و نماد آن W است. یکاهای دیگر توان ، کیلووات(kw=1000w) ، مگاوات (1MW= 106W)، کیلوگرم متربرثانیه برابر 81/9 وات و اسب بخار با نماد Ch برابر 736 وات است.

·       توان را با وات سنج اندازه می گیرند.

فشار(P): نیرویی است که بر یکای سطح و به طور عمود وارد می شود . یکای آن در SI پاسکال و نماد آنPa است.

یکاهای دیگر ، کیلو پاسکال و سانتیمترجیوه است که تقریبا برابر 1335 پاسکال و اتمسفر (یک جو) معادل 76 سانتیمتر جیوه و تقریبا  105 پاسکال است.

در هواشناسی ، از یکای بار و مگابار استفاده می شود هر بار برابر 105پاسکال است.

· فشار را با فشارسنج و فشار هوا را با هواسنج (بارومتر) اندازه می گیرند.

ضربه(I):اثر نیرو را در زمانی که نیرو اثر می کند ، نشان می دهد و یکای آن در SI نیوتون ثانیه و نماد آنN.S است.

مکانیک

از آنجه که هر یک از شاخه های علم فیزیک و بسیاری از علوم دیگر به مفاهیم نیرو ، حرکت ، جرم و انرژی مربوط می شوند اهمیت ویژه ی مکانیک به خوبی مشخص می شود به طوری که مکانیک پیش نیاز آموزش بسیاری از شاخه های علمی است.

سینماتیک(حرکت شناسی): یکی از آشناترین پدیده ها برای بشر حرکت اجسام است. حرکت ستارگان ، حرکت زمین ، حرکت وسایل نقلیه و حرکت پرندگان همواره مورد توجه بوده است . کوشش شده است تا با تحلیل حرکت اجسام ، در هر مورد علت و نوع حرکت را تشخیص دهند.

ایزاک نیوتون فیزیک ریاضیدان انگلیسی در کتاب اصول ریاضی فلسفه ی طبیعی می نویسد :

«به دلیل بسیار این گمان در من پدید آمده است که همه ی آن پدیده ها ممکن است بستگی به نیروهای معینی داشته باشند که با آنها ذرات اجسام به وسیله ی علتهایی که تاکنون ناشناخته مانده اند ، یا متقابلا به طرف یکدیگر کشیده می شوند و با شکلهای منظم به هم می پیوندند یا از هم رانده و جدا می شوند . چون این نیروها تاکنون ناشناخته مانده اند فیلسوفان بیهوده در کاوش طبیعت کوشیده اند ، اما امید من چنان است که اصولی که در این اثر مطرح کرده ام پرتوی بر این مسئله بیفکند یا راهگشای روش فلسفی درست تر دیگری گردد.»

مکانیک یکی از قدیمی ترین و آشناترین شاخه های فیزیک است .این علم با اجسام ساکن و متحرک و نیز شرایط سکون و حرکت اجسامی که تحت تاثیر نیروهای داخلی و خارجی قرار دارند سروکار دارد . قوانین مکانیک در مورد تمام اشیاء به کار می رود ، هم میکروسکوپی و هم ماکروسکوپی ، مانند حرکت الکترونها در اتم و و حرکت سیارات در فضا و یا حتی حرکت کهکشانهای دوردست .

مکانیک سوال « چرا اجسام حرکت می کنند» را پاسخ نمی دهد بلکه صرفا نشان می دهد که یک جسم در یک وضعیت معین چگونه حرکت خواهد کرد و این حرکت چگونه توصیف می شود . مطالعه ی مکانیک را می توان به دو بخش سینماتیک و دینامیک تقسیم کرد . سینماتیک ؛ بدون در نظر گرفتن نیروهایی که باعث حرکت می شوند ، به توصیف صرفا هندسی حرکت (یا مسیر) اشیا می پردازد، در سینماتیک از مفاهیمی مانند مکان ، سرعت،شتاب و زمان در روابط بین آنها بحث می شود. دینامیک ، در مورد نیروها که موجب تغییرات در حرکت اجسام و یا خواص دیگر آنها مانند شکل و اندازه می شوند ، بحث می کند . در این راه به مفاهیمی چون نیرو ، جرم و قوانین حاکم بر حرکت اجسام می رسیم . یک حالت خاص ، ایستایی است که اجسام ساکن تحت تاثیر نیروهای خارجی را بررسی می کند .

اگر چه آغاز مکانیک به روزگاران باستان برمی گردد ، ولی در دوران ارشمیدس روند اندیشه مکانیک ، تحرک قابل توجهی پیدا کرده بود . لذا در قرن هفدهم بعد از میلاد که دانش مکانیک به طور کامل توسط گالیله ، هویگنز و نیوتون پایه گذاری شد . آنها نشان دادند که اجسام طبق قواعد خاصی حرکت می کنند و این قواعد به صورت قوانین حرکت بیان شدند. مکانیک کلاسیک یا نیوتونی عبارت است از مطالعه ی پی آمدهای قوانین حرکتی که نیوتون در کتاب «اصول طبیعی فلسفه ریاضی» خود ، آنها را فرمول بندی کرده است.

گرچه قوانین نیوتون رهیافت مستقیم و ساده ای برای مکانیک کلاسیک به دست می دهند. راههای دیگری نیز برای فرمولبندی اصول مکانیک کلاسیک وجود دارد که دو فرمولبندی لاگرانژوهامیلتون مهمترین آنها هستند. در این رهیافتها به جای نیرو از انرژی به عنوان مفهوم پایه استفاده می شود.

تاآغاز قرن فعلی ، قوانین نیوتون در مورد کلیه ی حالتهای شناخته شده کاملا قابل استفاده بودند اما ، وقتی که این قوانین برای برای حالتهای مشخص، اجسامی که خیلی تند حرکت کنند(اجسامی که با سرعت نزدیک به سرعت حرکت نور حرکت می کنند)، برای اجسامی با ابعاد میکروسکوپی مثل الکترون های موجود در اتم به کار بردند ، اشکالاتی مشاهده شد. این اشکالات سبب انجام اصلاحات زیر در قوانین مکانیک نیوتونی شد؛ (الف)برای اجسامی که با تندیهای خیلی زیاد حرکت می کنند نظریه ی نسبیت خاص فرمولبندی شد ، و (ب) برای اجسامی با اندازه های میکروسکوپی ، مکانیک کوانتومی فرمولبندی شد. شکست مکانیک کلاسیک در این حالتها نتیجه ی نارساییهای موجود در مفاهیم کلاسیکی فضا و زمان است.

مکانیک کلاسیک علمی است که بر پایه مشاهدات روزانه ما بنیان نهاده شده است و تجربه راهنمای آن است.

مکانیک کلاسیک علمی مشاهده ای است و مبنای آن بر مشاهداتی است که ما در زندگی هر روزه مان داریم تجربه موجب هدایت آن می شود. پیش از این که نسبیت  و مکانیک کوانتومی در علوم جدید بتوانند تحولی ایجاد کنند قوانین حرکت نیوتون و معادلات الکترومغناطیسی ماکسول سلطه ای نیرومند بر مسائل داشته داشتند . در حالی که قوانین حرکت نیوتون جسم مادی بدون بار الکتریکی را توصیف می کرد . ماکسول مفهوم حرکت بار الکتریکی را معرفی و اعتبار قوانین حرکت نیوتون را نشان داد.

اصلی ترین مفهوم در حرکت یک دستگاه ، وقتی توسط ناظر ایستاده در بیرون دستگاه مشاهده می شود ( برای مثال اتومبیلی متحرکی که توسط شخصی ایستاده در پیاده رو نظاره می شود) ، تغییر مختصات مکان آن بر حسب زمان است . سراسر موضوع مکانیک نیوتون مطالعه چنین تابعی است و لازمه آن مفاهیم سرعت ، شتاب و نیرو است.

 


نیرو چیست؟

در زندگی روزانه وجود نیرو را به شکلهای مختلف احساس و مشاهده می کنیم . هنگام نوشتن ، مداد را بر کاغذ می فشاریم و حرکت می دهیم تا اثری بر جای گذارد. موقع فوتبال ، ضربه ای به توپ می زنیم تا حرکت کند و به دروازه ی مقابل برسد . با گرداندن کلید ، قفل های بسته را می گشاییم و با حرکت آهن ربا ، میخهای ریخته بر زمین را جمع می کینم . در این مثالها ، همواره اثر دو چیز بر هم دیده می شود: مداد و کاغذ ، پا و توپ، کلید و قفل، و آهنربا و میخ . به طور کلی هرجا صحبت از نیرو به میان می آید اثر متقابل دو جسم بر هم را در نظر می آوریم . برای یک جسم مجزا نیرو مفهومی ندارد ،آنچه وجود دارد تاثیر متقابل اجسام است.     

اولین ماشین ها

امروزه دانشمندان و مهندسین بسیاری در صنایع مختلف مشغول به کارند تا ماشین های مورد نیاز ما را بسازند. یک بار که برای خرید بیرون رفتید ، برای چند دقیقه به ویترین یک فروشگاه لوازم الکتریکی نگاه کنید . مطمئنا از تنوع وسایل در دسترس تعجب خواهید کرد . اجاقهای خوراک پزی، ماشین های لباس شویی و ظرفشویی ، مخلوط کن ها ، جاروهای برقی و بسیاری از لوازم دیگر ما را از زحمت زیاد و کارهای طاقت فرسا خلاص می کنند.

علاوه بر آن برای استراحت و رفع خستگی نیز رادیو ،تلویزیون ، دستگاه ویدئو ، ضبط صوت و بازی های کامپیوتری را در دسترس داریم.

این ماشین ها بسیار پیچیده و زیرک هستند و معمولا نیروی خود را از الکتریسیته می گیرند . آنها حاصل تحقیقات دانشمندان در زمینه ی الکترونیک محسوب می شوند . اما همه ی ماشین ها چنین نیستند . برای مثال، آیا می دانید که یک در بطری باز کن نیز نوعی ماشین است ؟و همین طور یک در؟ دانشمندان هر وسیله ای را که به گونه ای کار انجام می دهد ، ماشین می نامند.

اولین ابزارهای کار ، به نیروی عضلات انسانی متکی بودند. انسان اولیه شش ماشین مختلف را کشف کرد که دانشمندان بر هر یک از آنها نامی خاص نهاده اند . اولین ماشین ها عبارت بودند از : اهرم ،گوه ، سطح شیبدار ، قرقره ،پیچ ، چرخ و محور.

ما نمی دانیم که چه کسی اولین ماشین را اختراع کرده است ، اما شواهد موجود نشان می دهد که هر شش ماشین فوق ، در قرن سوم قبل از میلاد به طور روزمره مورد استفاده قرار می گرفته اند. باستان شناسان از بین سنگ های خانه های مردم عصر حجر که حدود 100000 سال قبل می زیسته  اند ، نمونه هایی از اهرم ، گوه و سطح شیبدار را بیرون آورده اند.

 (ادامه دارد) تهیه و تنظیم : فاطمه قربانی



foot issues
جمعه 24 شهریور 1396 06:39 ق.ظ
Having read this I believed it was really informative.
I appreciate you finding the time and energy to put this short article together.
I once again find myself personally spending
a significant amount of time both reading and posting comments.
But so what, it was still worth it!
foot pain in the arch
شنبه 3 تیر 1396 06:42 ب.ظ
My brother suggested I might like this blog. He was once entirely right.
This put up truly made my day. You cann't imagine simply how much time I had spent for this info!
Thank you!
http://cooingmold9319.yolasite.com/caringforyourfeet
چهارشنبه 20 اردیبهشت 1396 04:09 ب.ظ
What's up, after reading this awesome post i am too delighted
to share my experience here with mates.
BHW
پنجشنبه 31 فروردین 1396 05:25 ق.ظ
Just want to say your article is as astounding. The clarity for your publish is simply spectacular and that i could
assume you're knowledgeable in this subject. Fine along
with your permission allow me to grab your feed to stay updated with impending
post. Thank you one million and please continue the rewarding
work.
rajber jaber
پنجشنبه 29 دی 1390 08:33 ب.ظ
سلام . قبل از آ شنایی با کمییت های فیزیکی باید ارزشیابی ریاضی انجام شود تا از نظر ریاضی مشخص شود در چه سطحی هستند
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


برای دسترسی به کلیه مطالب به صورت طبقه بندی شده، اینجا راکلیک فرمایید