دینامیک (پر شده) PDF
Document Details
Uploaded by Deleted User
Tags
Summary
This document contains notes on dynamics, including definitions and examples of forces, Newton's laws, and practical applications. The document also includes practice questions and exercises related to the subject matter.
Full Transcript
11/26/2023 ‼ ⚠این جزوه ویژه امتحانات تش حی است و منبع مناس برای آزمون ھای تستی و ک ور نیست‼ 1 11/26/2023...
11/26/2023 ‼ ⚠این جزوه ویژه امتحانات تش حی است و منبع مناس برای آزمون ھای تستی و ک ور نیست‼ 1 11/26/2023 نیرو و قوانین نیوتن نیرو حاصل برھم کنش یا اثر م ابل دو جسم بر یکدیگر است. تع ف نیرو ات: ی *نیرو کمیتی بردار است)عﻼوه بر اندازه جھت نیز دارد(. *به کمک نیروسنج اندازه گیری می کنیم. *اثر نیرو بر یک جسم به شکل ھای مخ ف مانند شروع به حرکت کردن ،توقف ،کم و اد شدن اندازه سرعت و دی ،تغ ر جھت سرعت و تغ ر شکل آن خود را نشان می دھد. قوانین نیوتن: قانون اول نیوتن و ی نیروھای وارد بر جسمی متوازن باشد ) ،( 𝐹⃗ =0اگر جسم ساکن باشد ،ھمچنان ساکن می ماند و اگر در حال حرکت باشد ،سرعت جسم تغ ر نمیکند و ثابت می ماند. اگر به جسمی به طور ھمزمان چند نیرو اثر کند و این نیروھا اثر یکدیگر را خنثی کنند به عبارت دیگر برآیند نیروھای وارد بر جسم صفر شود ،می گو م نیروھای وارد بر جسم متوازن ھس د . لَختی :بر اساس این قانون اگر بر جسم نیروی خالص وارد نشود ،جسم تمایل به حفظ وضعیت حرکت خود را دارد که به این خاصیت اینرسی یا لختی می گویند. نخ باﻻی گوی پاره میشود نخ را به آرامی بکشیم نخ پا ن گوی پاره میشود نخ را ناگھان بکشیم 2 11/26/2023 قانون دوم نیوتن :اگر به جسم نیروی خالصی وارد شود سرعت آن تغ ر می کند و جسم تحت ثیر آن نیرو ش ب می گیرد که این ش ب با نیروی خالص وارد بر جسم نسبت مس یم دارد و در ھمان جھت نیروی خالص است و با جرم جسم نسبت وارون دارد. تع ف یک نیوتن :یک نیوتن برابر با مقدار نیروی خالصی است که به جسمی به جرم یک کیلوگرم ش برابر یک متر بر مجذور ثانیه می دھد. قانون سوم نیوتن :ھرگاه جسمی به جسم دیگر نیرو وارد کند جسم دوم نیز به جسم اول نیرو ھم اندازه و ھم راس اما در خﻼف جھت وارد می کند . * اگر یکی از نیروھا را کنش)عمل( بنامیم نیروی دیگر واکنش)عکس العمل( نامیده می شود. ھای نیروھای عمل و عکس العمل: وی ھم اندازه اند. در خﻼف جھت یکدیگرند. ھم نوع )ھم جنس( ھس د. ھم راس ھس د. به دو جسم وارد می شوند پس یکدیگر را خنثی نمیکنند. ممکن است نیروھای عمل و عکس العمل منجر به اثرات م اوتی شود مثﻼً ھ ام کو دن میخ در قطعه چوب چکش به میخ نیرو وارد می کند و سبب فرو رفتن میخ در چوب می شود نیروی وارد از میخ به چکش حرکت چکش را کند و متوقف می کند. 3 11/26/2023 تیپ :1حفظی-مفھومی مفاھیم و تعا ف مھم و پرتکرار در امتحانات: تع ف قوانین نیوتن تع ف و وی ھای نیرو وی ھای نیروی عمل وعکس العمل مثال ھای کا ردی از قوانین نیوتن خ( نيروهاي كنش و واكنش همواره به دو جسم وارد ميشوند و .............هستند. 4 11/26/2023 )رياضي خرداد (٤٠١ ج( )تجربي خرداد (٤٠١ خ( 5 11/26/2023 6 11/26/2023 حتما کانال ما را در گرام دنبال کنید : @fizik_ghorbani تخصصی ت ن سایت فی ک ک ور: www.fizikghorbani.com رسم و محاسبه برآیند 7 11/26/2023 در ھر یک از شکل ھای ر مقدار و جھت برایند نیروھا را حساب کرده و مقدار و جھت ش ب وارد بر جسم را مشخص کنید. F4= 10 N F1= 36 N F1= 36 N F3= 23 N F2= 25 N 2.5 kg 2 kg 4 kg F2= 3 N F1= 20 N 8 11/26/2023 نیروی وزن وزن :وزن یک جسم روی زمین نیروی گرانشی است که از طرف زمین به جسم وارد می شود . ته :و ی جسم را در نزدیکی سطح زمین رھا می کنیم وزن آن باعث میشود جسم به طرف زمین ش ب دا کند .بنابراین طبق قانون دوم نیوتن دا م: * جھت وزن و در یجه ش ب گرانشی ھمواره به طرف زمین )مرکز زمین( است . * جرم یک جسم در مکان ھای مخ ف ثابت است اما وزن آن به مقدار gدر آن مکان بستگی دارد . * حتی اگر جسم در حال سقوط آزاد نباشد باز ھم نیروی وزن به آن وارد می شود. * عکس العمل نیروی وزن به زمین )مرکز زمین( وارد می شود . 9 11/26/2023 نیروی مقاومت شاره)(fD نیرو که از طرف شاره به جسمی که درون آن حرکت می کند وارد می شود که این نیرو در خﻼف جھت حرکت جسم است . * عوامل موثر در مقاومت شاره :بزرگی جسم ،دی ته :ھرچه دی جسم شتر باشد نیروی مقاومت شاره شتر است . ته :اگر جسم در ھوا حرکت کند به نیروی مقاومت شاره در این حالت ،نیروی مقاومت ھوا می گویند . دی حدی :به دی که در جا نیروی وزن و نیروی مقاومت ھوا با ھم برابر میشود دی حدی می گویند. تیپ :1حفظی )رياضي خرداد (٤٠١ ث( )رياضي خرداد (٤٠١ ج( 10 11/26/2023 11 11/26/2023 تیپ :2محاسبه نیروی مقاومت ھوا * در حل سواﻻت م وط به مقاومت ھوا توجه کنید که نیروی مقاومت ھوا ھمیشه در خﻼف جھت حرکت جسم است. * برای حل این سواﻻت باید تمام نیروھای وارد بر جسم را رسم کنیم و نیروی مقاومت ھوا را ھم در خﻼف جھت را برای آن بنویسیم. حرکت جسم در نظر بگی م و سپس رابطه در ھر یک از اشکال ر اندازه و جھت ش ب را مشخص کنید. جسم به سمت باﻻ پر ب می شود جسم به سمت پا ن سقوط می کند fd= 10 N fd= 15 N 2 kg 3 kg جسم به سمت راست حرکت می کند جسم به سمت باﻻ کشیده می شود F= 33 N fd= 30 N fd= 5 N 4 kg 2 kg 12 11/26/2023 تیپ :3رسم نیروھا * کافی است که تمام نیروهای وارد بر جسم را روی آن رسم کنیم . * توجه داشته باشید که نیروی وزن همیشه به سمت پا ن وارد می شود و همیشه عکس العمل نیروی وزن به زمین وارد می شود. * به طور کلی عکس العمل هر نیرویی به عامل به وجود آورنده آن نیرو وارد می شود . 13 11/26/2023 به نیرو که عمود بر سطح تماس است نیروی عمودی سطح )تکیه گاه( نیروی عمودی سطح می گویند و آن را با FNنشان می دھند . اگر جسمی روی سطح افقی قرار بگیرد از آن جا که نیروی وارد بر جسم ساکن متوازن است باید یک نیروی ھم اندازه و در خﻼف جھت نیروی وزن از طرف سطح به جسم وارد شود نیروی وزن را خنثی کند و جسم درون سطح فرو نرود . *نیروی عمود بر سطح ھمیشه در راس ی عمود بر سطح است. * نیروی عمودی سطح ناشی از تغ ر شکل سطح تماس دو جسم است . * نیروی عمودی سطح از طرف سطح به جسمی که روی آن قرار دارد وارد می شود . * عکس العمل این نیرو به صورت عمودی و در خﻼف جھت از طرف جسم به سطح وارد می شود . را در راس ی FNبنویسیم. * برای محاسبه نیروی عمودی سطح کافی است تیپ :1رسم و محاسبه نیروی عمودی سطح * ھمانطور که گفته شد نیروی عمودی سطح در راس ی عمود بر سطح است . را * برای محاسبه مقدار نیروی عمودی سطح اول تمام نیروھای وارد بر جسم را رسم می کنیم ،سپس Fاست . در راس ی عمود بر دست می نویسیم توجه کنید که اگر در راس ی عمود بر سطح جسم ساکن بود=0 ، در حالت ھای ر نیروی عمودی سطح را در ھر حالت رسم و محاسبه کنید . F= 20 N F= 20 N F= 20 N 3 kg 3 kg 3 kg 3 kg 14 11/26/2023 حتما کانال ما را در گرام دنبال کنید : @fizik_ghorbani تخصصی ت ن سایت فی ک ک ور: www.fizikghorbani.com 15 11/26/2023 و ی می خواھیم جسمی را روی سطحی به حرکت درآو م چه جسم حرکت کند نیروی اصطکاک و چه ساکن بماند ،با مقاومتی روبرو می شویم که به آن نیروی اصطکاک می گویند. عوامل موثر بر نیروی اصطکاک :جنس سطح دو جسم _ ری و نرمی ھا * دلیل به وجود آمدن نیروی اصطکاک به علت ناھمواری ھای محل تماس دو جسم ایجاد می شود حتی سطوحی که بسیار ھموار به نظر می آیند ناھمواری ھای میکروسکو بسیاری دارند که سبب اصطکاک می شوند . * نیروی اصطکاک عمد ً به عنوان نیروی اتﻼفی شناخته می شود اما با این وجود در زندگی روزمره ﻻزم است . بدون اصطکاک حتی ایس دن نام ممکن است ،حتی کمت ن جابجا سبب لغ دن و اف دن می شود. و جنبشی سیم می شود. اصطکاک به دو دسته ایس 16 11/26/2023 الف( نیروی اصطکاک ایس ) :(fsاگر به جسم ساکنی نیرو وارد کنیم و جسم حرکت ند ،نیرو با حرکت جسم مخالفت می کند که نیروی اصطکاک ایس است . ته :اندازه نیروی اصطکاک ایس برابر با نیرو است که میخواھد جسم را به حرکت درآورد)بر آیند نیروھای محرک( چرا که باید نیروی خالص وارد بر جسم صفر شود چون جسم ساکن است . در خﻼف جھت نیروی محرک است. * نیروی اصطکاک ایس که در آس نه حرکت به جسم وارد می شود از شینه :شینه نیروی اصطکاک ایس نیروی اصطکاک ایس رابطه مقابل به دست می آید: نام دارد که به جنس سطوح تماس ،میزان صافی و ری سطوح بستگی دارد . * 𝜇ض ب اصطکاک ایس ب( نیروی اصطکاک جنبشی :ھ امی که جسمی بر روی سطحی کشیده می شود از طرف سطح نیرو موازی با سطح و در خﻼف جھت حرکت به جسم وارد می شود و با حرکت آن مخالفت میکند.به این نیرو نیروی اصطکاک جنبشی گفته می شود. * اصط ك جنبشی در خﻼف جھت حرکت است. نیروی اصطکاک جنبشی از رابطه ر بدست می آید: * 𝜇 ض ب اصطکاک جنبشی است که به جنس سطوح تماس و میزان نرمی و ری ھا بستگی دارد . برای یک جسم و سطح معین: 17 11/26/2023 تیپ :1حفظی * مھمت ن سواﻻت حفظی این قسمت :انواع اصطکاک_نحوه به وجود آمدن اصطکاک ھا_عوامل موثر بر اصطکاک_مقایسه انواع ض ب اصطکاک_طراحی آزمایش برای محاسبه اصطکاک یا ض ب اصطکاک )رياضي شهريور (٤٠١ 18 11/26/2023 تیپ :2محاسبه اصطکاک * در سواﻻت م وط به اصطکاک ھمیشه باید در قدم اول FNرا حساب کنیم . * اگر در صورت سوال صحبتی از 𝜇 نشده بود و یا از عبارت ھا مثل جسم در حال حرکت است صحبت شده بود یعنی اصطکاک از نوع جنبشی است. را حساب کنیم ،سپس باید با مقایسه نیروی محرک با * اگر در سوال 𝜇 را داده بودند ،ابتدا باید تشخیص دھیم که اصطکاک از نوع جنبشی است یا ایس . جسم ساکن است و در این حالت: جسم ساکن است و اصطﻼحا در آستانه حرکت قرار دارد و در این حالت : بدست جسم در حال حرکت است و بنابراین نیروی اصطکاک از نوع جنبشی است و از رابطه می آید. 19 11/26/2023 مثال :در ھر یک از شکل ھای ر نیروی اصطکاک را حساب کرده و در صورتیکه اصطکاک از نوع جنبشی است ،ش ب جسم را دا کنید. F= 10 N F= 10 N F= 22 N F= 22 N F= 22 N 5 kg 5 kg 5 kg 𝝁𝒔 =.4 𝝁𝒌 =.2 𝝁𝒔 =.4 𝝁𝒌 =.2 𝝁𝒔 =.4 𝝁𝒌 =.2 F= 20 N 𝝁𝒔 =.4 F= 70 N 𝝁𝒔 =.4 𝝁𝒔 =.4 F= 70 N F= 105 N 4 kg 𝝁𝒌 =.2 4 kg 𝝁𝒌 =.2 4 kg 𝝁𝒌 =.2 F= 20 N 20 11/26/2023 21 11/26/2023 22 11/26/2023 )رياضي شهريور (٤٠١ تیپ :3مفھومی 23 11/26/2023 )تجربي خرداد (٤٠١ حتما کانال ما را در گرام دنبال کنید : @fizik_ghorbani تخصصی ت ن سایت فی ک ک ور: www.fizikghorbani.com 24 11/26/2023 نیروی کشسانی فنر)(Fe اگر فنری را که طول عادی دارد ،به اندازه xبکشیم یا فشرده کنیم ،فنر نیرو به طرف نقطه تعادل به جسم وارد میکند که نیروی کشسانی فنر نام دارد و از رابطه ر )قانون ھوک( به دست می آید. ثابت فنر :از مشخصات فنر است و به اندازه و شکل ساخ ر ماده ای که فنر از آن ساخته شده بستگی دارد .واحد آن نیوتن بر متر است.برای یک فنر انعطاف پذیر عددی کوچک)حدود (۱۰۰و برای یک فنر سفت عددی بزرگ )حدود (۱۰۰۰است . تیپ :1حفظی-مفھومی ته :طبق قانون ھوک نیرو با ثابت فنر و فشردگی یا کشیدگی رابطه مس یم دارد.یعنی: _ھرچه ثابت فنر شتر باشد ،نیروی فنر شتر است . _ھرچه فشردگی یا کشیدگی فنر شتر باشد نیروی فنر شتر است . ته :در نمودار Fبر حسب xشیب نمودار برابر است با ثابت فنر ). (k 25 11/26/2023 26 11/26/2023 )تجربي شهريور (٤٠١ تیپ :2مسائل فنر آویزان شده برای حل این تیپ سواﻻت کافی است نیروی وزن ناشی از جسم متصل به فنر را با نیروی فنر مساوی قرار دهیم و سوال را حل کنیم. یعنی: ١٦ ٢٠ 27 11/26/2023 تیپ :3کشیدن جسم روی یک سطح بوسیله فنر را بنویسیم و آن را باز کنیم. برای حل این تیپ سواﻻت کافی است که توجه :توجه کنید که در این تیپ سواﻻت نیرویی که با آن فنر را می کشیم برابر . است با 28 11/26/2023 29 11/26/2023 حتما کانال ما را در گرام دنبال کنید : @fizik_ghorbani تخصصی ت ن سایت فی ک ک ور: www.fizikghorbani.com 30 11/26/2023 آسانسور *یکی از پرتکرارت ن تیپ سواﻻت این قسمت سواﻻت م وط به آسانسور است. *برای ھمه سواﻻت آسانسور ھمیشه از رابطه ر اس اده می کنیم. تع ن +یا _ در رابطه باﻻ: وزن جسم بیشتر از وزن واقعی + تندشونده رو به باﻻ وزن جسم کمتر از وزن واقعی - تندشونده رو به پا ن وزن جسم کمتر از وزن واقعی - کندشونده رو به باﻻ وزن جسم بیشتر از وزن واقعی + کندشونده رو به پا ن تیپ :1سواﻻت محاسبه وزن در آسانسور * این تیپ سوال با کمک رابطه باﻻ راحت حل می شود . توجه :توجه کنید که و ی در سوال می گویند آسانسور شروع به حرکت می کند یعنی د شونده و توقف یعنی کند شونده. * اگر آسانسور ساکن باشد یا با سرعت ثابت حرکت کند چون ش ب آن صفر است ،وزن جسم با وزن واقعی برابر است. * و ی می گویند ترازو چه عددی را نشان می دھد یعنی FNرا حساب کنید . 31 11/26/2023 32 11/26/2023 )رياضي خرداد (٤٠١ تیپ :2سواﻻت فنر در آسانسور * برای حل این سواﻻت کافی است که رابطه مربوط به نیروی فنر را با رابطه آسانسور برابر قرار دهیم.یعنی: 33 11/26/2023 34 11/26/2023 نیروی کشش طناب و ی طناب متصل به جسمی را می کشیم طناب جسم را با نیروی می کشد که جھت آن از جسم به سمت رون و در راس ی طناب است.در این حالت طناب تحت کشش قرار دارد ،به این نیرو نیروی کشش طناب گفته می شود و آن را با Tنشان میدھند.ھمانطور که در شکل می نید طناب دست را با نیروی Tمی کشد .این ته ان می دارد که نیروی کشش دست با طناب برابر است. تیپ :1محاسبه کشش طناب را در راس ی کشش طناب بنویسیم . * برای حل سواﻻت کشش طناب کافی است 35 11/26/2023 36 11/26/2023 )تجربي شهريور (٤٠١ تعادل نیروھا ⃗𝐹 را در راس ی افقی و قائم بنویسیم . * برای حل سواﻻت تعادل کافی است =0 تمرين كتاب درسي :در شكل روبه رو نردباني به جرم ٢kgبه ديوار قائم بدون اصطكاكي تكيه داده شده است.ضريب اصطكاك ايستايي بين زمين و پاي نردبان /٤٦است.در آستانه سُرخوردن نردبان، الف( سطح زمين به نردبان چه نيرويي وارد مي كند؟ ب( چه نيرويي از ديوار به نردبان وارد مي شود؟ 37 11/26/2023 تکانه نشان می دھیم تکانه :حاصل ضرب جرم جسم در سرعت آن تکانه جسم نامیده میشود و آن را با نماد * تکانه کمیتی برداری است را سرعت یک کمیت برداری و جرم یک کمیت نرده ای است . * جھت تکانه ھمان جھت سرعت است. رابطه نیرو با تکانه: ته :برای بازه زمانی بزرگ به جای نیروی خالص باید نیروی خالص متوسط در بازه زمانی مورد نظر را به کار برد پس دا م: رابطه تکانه و انرژی جنبشی: 38 11/26/2023 تیپ :1حفظی و مفھومی )رياضي خرداد (٤٠١ )رياضي شهريور (٤٠١ )تجربي خرداد (٤٠١ تیپ :2محاسبه تکانه 39 11/26/2023 تیپ :3محاسبه تغ ر تکانه برای محاسبه تغ ر تکانه از رابطه ر اس اده می کنیم: توجه :توجه کنید که در رابطه باﻻ حتماً باید سرعت ھا را به صورت برداری قرار دھیم یعنی باید عﻼمت V1و V2را قرار دھیم. تیپ :4محاسبه نیروی متوسط 40 11/26/2023 تیپ :5نمودار تکانه-زمان * شیب نمودار تکانه زمان برابر با نیرو است . تیپ :6نمودار نیرو-زمان ( است. * سطح زیر نمودار نیرو زمان برابر تغ رات تکانه) * در این تیپ سواﻻت اگر نیروی متوسط را خواستند اول تغ رات تکانه را از طریق سطح زیر نمودار حساب میکنیم بعد از طریق رابطه نیرو متوسط به جواب می رسیم . 41 11/26/2023 )تجربي شهريور (٤٠١ گرانش قانون گرانش عمومی :نیروی گرانشی میان دو ذره با حاصلضرب جرم نسبت مس یم و با م ع فاصله ھا از یکدیگر نسبت وارون دارد. :Gثابت گرانش عمومی وزن و نیروی گرانشی :وزن یک جسم روی زمین برابر با نیروی گرانشی است که زمین به جسم وارد می کند. :gش ب گرانشی ات: * به طورکلی اگر جسم در ار اع hاز سطح زمین باشد در رابطه باﻻ به جای Reمقدار Re+hقرار می دھیم . 42 11/26/2023 * نسبت وزن و ش ب گرانشی در ار اعی از سطح زمین نسبت به روی زمین از رابطه ر حساب می شود: * نسبت وزن و ش ب گرانشی دو سیاره مخ ف از رابطه ر حساب می شود: * توجه داشته باشید که Rدر رابطه باﻻ حاصل جمع شعاع سیاره و ار اع از سطح سیاره است.بدیھی است اگر جسم روی سطح سیاره باشد h=0است. تیپ :1حفظی )رياضي شهريور (٤٠١ 43 11/26/2023 تیپ :2محاسباتی 44 11/26/2023 حتما کانال ما را در گرام دنبال کنید : @fizik_ghorbani تخصصی ت ن سایت فی ک ک ور: www.fizikghorbani.com 45