نیرو

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو

در زبان روزمره، هر کشش یا فشاری نیرو نامیده می شود.مفهوم نیرو توصیفی کمی از اندرکنش بین دو جسم یا یک جسم و محیط را ممکن می سازد. وقتی خودروی گیر افتاده در برف راهل می دهید به آن نیرو وارد می کنید. لوکوموتیو به قطار نیرو وارد می کند و ...

وقتی اعمال نیرو با تماس مستقیم دو جسم حاصل می شود، آن نیرو نیروی تماسی نام دارد. کشش یا رانشی که با دست خود ایجاد می کنید، نیرویی که طناب به جسم متصل به آن وارد می کند، و نیروی اصطکاکی که زمین به شما وارد می کند نمونه هایی از نیروهای تماسی اند. نیروهایی، موسوم به نیروهای دوربرد، هم وجود دارند که دو جسم دور از هم به یکدیگر وارد می کنند. هنگام بازی با آهنربا این نیروها را تجربه کرده اید.گرانش نیز یک نیروی دور برد است.

نیرو کمیتی برداری است، می‌توان جسم را در جهت های مختلفی کشید یا راند. پس برای توصیف نیرو باید علاوه بر اندازه، که بزرگی یا قوت کشش یا رانش را نشان می دهد، جهت آن را نیز بیان کرد. یکای SI اندازه نیرو نیوتن، با علامت اختصاریN، است.

نیرو را با علامت اختصاریF نمایش می دهند.

بر اساس قانون دوم نیوتن، یک نیوتن اندازه نیروی خالصی است که به جسمی به جرم یک کیلوگرم شتاب یک متر بر مجذور ثانیه می دهد.البته برطبق تعریف معمول یک نیوتن نیرویی است که بتوان با آن 100 گرم آب را تا ارتفاع 1 متری بالا ببریم.این رابطه این گونه اثبات می شود که وزن 100 گرم آب برابر 1 نیوتن است که آن را در ارتفاع 1 ضرب کنیم و برابر همان 1نیوتن می شود.

ابزار معمول برای اندازه گیری نیرو ترازوی فنری است. این ترازو از یک فنر، واقع در یک محفظه، و یک عقربه که به انتهای آن وصل است تشکیل می شود. با اعمال نیرو به یک سر فنر، فنر کشیده می شود؛ میزان کشیدگی فنر به ن

یروی اعمالی بستگی دارد.<ref name="multiple2"> فیزیک دانشگاهی/سیرز – زیمانسکی کتاب </ref>

نیروی خالص[ویرایش]

تغییر در حرکت ناشی از یک نیرو یا ترکیبی از آنهاست. نیرو، به ساده ترین شکل، به صورت فشار یا کشش است. منبع آن می‌تواند گرانشی، الکتریکی، مغناطیسی، یا صرفا تلاش عضلانی باشد. وقتی بیش از یک نیرو بر جسمی وارد شود، نیروی خالص را در نظر می گیریم. مثلا، اگر شما و دوستتان جسمی را با نیروهای مساوی در یک جهت بکشید، نیروها با هم ترکیب می شوند و نیروی خالصی دو برابر نیروی شما تولید می کنند. اگر هر یک از شما با نیروهای مساوی جسمی را در جهت های مخالف بکشید، نیروی خالص صفر می شود. نیروهای مساوی و در جهت های مخالف اثر هم را خنثی می سازند. یکی از نیروها را می‌توان منفی نیروی دیگر در نظر گرفت، و جمع جبری آن دو صفر می شود، که نیروی خالص حاصل را صفر می سازد.<ref name="multiple1"> فیزیک مفهومی/پل جی .هیوئیت/ ترجمه منیژه رهبر/ انتشارات فاطمی </ref>

نیروی تکیه گاه[ویرایش]

کتابی را در نظر بگیرید که روی میز قرار دارد.این کتاب در حالت تعادل است.چه نیروهایی بر این کتاب وارد می شوند؟یک نیروی ناشی از گرانش(وزن کتاب) است. چون کتاب در حال تعادل است، باید نیروی دیگری نیز بر کتاب وارد شود تا نیروی خالص صفر را تولید کند؛ یعنی نیروی بالا سو و در جهت مخالف گرانش.این نیروی بالاسو را میز وارد می کند که آن را نیروی تکیه گاه می نامیم. این نیروی تکیه گاه بالاسو، که اغلب نیروی قائم خوانده می شود، باید برابر وزن کتاب باشد.<ref name="multiple1"> فیزیک مفهومی/پل جی .هیوئیت/ ترجمه منیژه رهبر/ انتشارات فاطمی </ref>


قوانین حرکت نیوتن[ویرایش]

قانون اول نیوتن

گالیله با بیان این مطلب که با نبود نیرو، حرکت جسم متحرک استمرار می یابد، این نظر ارسطو را که جسم متحرک باید با نیروی ثابت به پیش رانده شود کاملا دگرگون ساخت. گالیله این مقاوت اجسام در برابر تغییر حرکت را لختی نامید. نیوتن نظر گالیله را بهبود بخشید و آن را به صورت قانون اول خود درآورد، که نام قانون لختی شایسته آن است:

حالت سکون یا حرکت یکنواخت در خط راست هر جسم تداوم می یابد، مگر آنکه تحت تاثیر نیروهایی که بر آن وارد می شود مجبور به تغییر آن حالت شود.

قانون دوم نیوتن

نیوتن نخستین کسی بود که رابطه بین مفاهیم بنیادی فیزیک- شتاب،نیرو و جرم را کشف کرد.او یکی از مهم ترین قاعده های طبیعت، قانون دوم حرکت خود را پیشنهاد کرد. قانون دوم نیوتن چنین است:

شتاب هر جسم با نیروی خالص وارد بر آن نسبت مستقیم دارد، در جهت نیروی خالص است، و با جرم جسم نسبت عکس دارد.

a=F/m

قانون سوم نیوتن

تا کنون نیرو را به ساده ترین شکل-به صورت فشار یا کشش- بررسی کردیم.اما هیچ فشار و کششی هرگز به تنهایی وجود ندارد.هر نیرو بخشی از برهم کنش بین یک چیز و چیزی دیگر است.وقتی با انگشتان خود به دیوار فشار می آورید، قضیه فقط به فشار انگشتان شما به دیوار محدود نمی شود، بلکه با دیوار برهم کنش دارید، و دیوار هم به شما فشار وارد می کند.هر برهم کنش یک زوج نیرو نیاز دارد که بر دو جسم جداگانه وارد می شود.

قانون سوم نیوتن چنین می گوید:

هر گاه جسمی بر جسم دیگری نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی برابر و با علامت مخالف بر جسم اول وارد می کند.

یکی از نیرو ها را نیروی کنش و نیروی دیگری را نیروی واکنش می نامیم.بدین ترتیب قانون سوم نیوتن را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

همواره واکنشی برابر و با علامت مخالف در برابر هر کنش وجود دارد.

مهم نیست که کدام نیرو را کنش و کدام را واکنش بنامیم.مهم آن است که بدانیم آنها اجزای یک برهم کنش اند و هیچ یک از این دو بدون دیگری وجود ندارد.<ref name="multiple1"> فیزیک مفهومی/پل جی .هیوئیت/ ترجمه منیژه رهبر/ انتشارات فاطمی </ref>

منبع[ویرایش]

<references />