هنگامی به یک توپ فوتبال ضربه می زنید توپ به حرکت در می آید ، تا به حال فکر کرده اید چرا توپ به حرکت در می آید؟
یا توپ در حال حرکت را با دست خود می دارید و توپ از حرکت بایمیستد.
نیرو باعث می شود شکل اجسام ، سرعت جسم متحرک ، جهت حرکت جسم تغییر کند ، همچنین باعث می شود جسم شروع به حرکت کند یا از حرکت بایستد.
بطور خلاصه نیرو عامل ایجاد تغییر در جسم است.
نیرو :
برهم کنش (تاثیر متقابل) دو جسم بر یکدیگر است و وقتی به جسمی وارد می شود ، باعث تغییر در شکل ، وضعیت و یا حرکت آن میشود.
برای به وجود آمدن نیرو ، وجود دو جسم لازم است که این اجسام لزوما این اجسام باهم در تماس نیستند ، برای مثال دو آهنربا بدون تماس باهم ، بریکدیگر نیرو وارد می کنند.
- نیرو کمیت برداری است به این معنی که دارای اندازه و جهت است و از محاسبه های برداری پیروی می کند.
اندازه گیری نیرو :
یکای اندازه گیری نیرو (نیوتون N) است و وسیله اندازه گیری نیرو ، نیروسنج نام دارد که به کمک تاثیری که نیرو بر یک جسم مانند فنر می گذارد ، ساخته می شود.
نیروهای متوازن (قانون اول نیوتون) :
اگر به جسمی چندین نیرو وارد شود به طوری که نیروها یک دیگر را خنثی کنند (برآیند نیروها صفر باشد) ، نیرو های وارد بر جسم متوازن هستند ، تازمانی که نیروهای وارد بر جسم متوازن باشند ، اگر جسم ساکن باشد ، ساکن می ماند ، و اگر در حال حرکت باشد حرکت آن یکنواخت (دارای سرعت ثابت) روی خط راست است.
اگر نیروهای وارد بر جسم در توازن باشند ، (نیروی خالص صفر باشد) ، سرعت جسم تغییر نمی کند.
هرگاه نیروهای هم جهت و هم راستا به جسمی وارد شوند ، نیروی خالص برابر است با مجموع نیروهای وارد شده و چنانچه خلاف جهت ولی هم راستا به جسم وارد شوند نیروی خالص با تفاضل نیروها برابر خواهد بود.
مثلا جسمی را در نظر بگیرید که از سمت چپ ۱۰۰ نیوتون و از سمت راست ۵۰ نیوتون نیرو بر آن وارد می شود :
۱۰۰N + (-50)N = 50N
یعنی جسم با نیروی ۵۰ نیوتون از چپ به راست حرکت می کند.
یا جسمی را در نظر بگیرید که از سمت چپ دو نیروی ۳۰ و ۵۰ نیوتنی بر آن وارد می شود :
۵۰N +30N = 80N
یعنی جسم با نیروی ۸۰ نیوتن به سمت چپ حرکت می کند.
نیرو عامل شتاب :
اگر به جسم نیرو وارد شود ، سرعت آن تغییر می کند ، سرعت جسم زمانی تغییر می کند که حرکت آن شتاب دار باشد ، در نتیجه اگر به جسمی نیرو وارد شود ، حرکت آن شتابدار می شود.
قانون دوم نیوتن:
اگر نیروی وارد بر جسم متوازن نباشد ، به جسم نیروی خالصی وارد می شود که رابطه بین این نیروی خالص و شتاب حاصل از آن
به صورت زیر بیان می شود:
در بالا a شتاب جسم با یکای نیوتن بر کیلوگرم (N/kg) و m جرم جسم است که بر حسب کیلوگرم (kg) و F نیروی وارد بر حسب نیوتن (N) است.
مثال :
با نیروی ۴۸ نیوتنی ، جسمی را با شتاب ۶ متر بر مجذور ثانیه به حرکت در می آوریم ، جرم جسم چقدر است؟
مثال شتابی که جسم ۵ کیلوگرمی شکل زیر می گیرد را محاسبه کنید.
وزن :
نیروی گرانشی است که زمین روی یک جسم وارد می کند و از رابطه زیر بدست می آید.
شتاب جاذبه * جرم جسم = وزن جسم
شتاب جاذبه در سطح زمین تقریبا برابر ۹/۸ نیوتن بر کیلوگرم است و در سطح ماه ۱/۶ نیوتن بر کیلوگرم و در سطح مریخ ۴ نیوتن بر کیلوگرم است.
قانون سوم نیوتن:
هرگاه جسم اول به جسم دوم نیرویی وارد کند ، جسم دوم هم به جسم اول نیرویی را وارد می کند که هم اندازه آن ولی در خلاف جهت.
- نیرویی که یک جسم به جسم دیگر وارد می کند را کنش یا عمل و نیروی دومی را واکنش یا عکس العمل می نامیم.
نیروی اصطحکاک :
اتومبیلی را در نظر بگیرید که در حال حرکت است ، اگر راننده موتور اتومبیل را خاموش کند بعد از طی مسافتی کوتاه اتومبیل از حرکت بایمیستد به نیرویی که باعث از حرکت ایستادن اتومبیل میشود نیروی اصطحکاک می گویند.
اصطحکاک ایستایی :
هنگام هل دادن جسم سنگینی به جلو اگر جسم ساکن بماند ، نیرویی خلاف جهت هل دادن بر جسم وارد می شود که باعث ساکن ماندن جسم شده است به نیرویی که مانع حرکت جسم می شود نیروی اصطحکاک ایستایی می گویند.
اصطحکاک جنبشی:
هنگامی که جسمی را هل می دهیم و آن جسم به سختی حرکت می کند ، نیروی اصطحکاک بوجود آمده با سطح زمین را اصطحکاک جنبشی می نامیم.
میزان این نیرو به جنس سطح های تماس و وزن جسم بستگی دارد.
کاربرد های نیروی اصطحکاک :
نیروی اصطحکاک وارد بر دو جسم میتواند در برخی موارد مفید باشد ، در بعضی از موارد از طریق کاهش اصطحکاک میتوان استفاده مفید کرد مانند روغن زدن به لولای در یا چوب اسکی و یا چرخ های اتومبیل ، و در برخی موارد از طریق افزایش اصطحکاک میتوان از آن استفاده کرد مانند کفش های کوهنوردی و لنت های ترمز و … .
