درس پنجم علوم نهم: نیرو

نیرو در بحث فیزیک اهمیت زیادی دارد زیرا  هر کاری که روزانه انجام می دهیم، با نیرو سروکار داریم.

باز و بسته کردن در و پنجره، راه رفتن، بازی کردن، رانندگی کردن، شنا کردن، حمل کردن اجسام، حرکت وسایل نقلیه، پرواز هواپیما

وقتی جسمی را می کشیم یا آن را هلُ می دهیم؛ به آن نیرو وارد می کنیم.

اثر نیرو بریک جسم، خود را به شکل های مختلف مانند:

شروع به حرکت کردن، توقف،کم یا زیادشدن سرعت، تغییر جهت سرعت و تغییر شکل آن جسم نشان می دهد.

انواع نیرو: 

نیرو اثر متقابل بین دو جسم است.

به عبارت دیگر :

در به وجود آمدن نیرو، همواره دو جسم مشارکت دارند و البته این اجسام لزوماً در تماس با یکدیگر نیستند.

اگر بر جسمی چند نیرو به طور هم زمان اثر کند و این نیروها اثر یکدیگر را خنثی کنند، می گوییم نیروهای وارد بر جسم متوازن اند.

به عبارت دیگر اگر برآیند نیروهای وارد برجسم صفر باشد، نیروهای وارد بر جسم متوازن اند.

آزمایش نشان می دهد،

تا زمانی که نیروهای وارد بر جسم متوازن باشند جسمِ ساکن، همچنان ساکن باقی می ماند .

اگر  جسم در حال حرکت باشد همچنان به حرکت خود ادامه خواهد داد و تغییری در نحوه ی حرکت آن ایجاد نخواهد شد؛ یعنی سرعت آن تغییر نخواهد کرد

اگر در جسمی توازن نیروها به هم بخورد، یعنی نیروهایی که بر آن تأثیر می گذارند، همدیگر را خنثی نکنند،آنگاه نیروی خالصی بر جسم اثر خواهد کرد و جسمِ ساکن شروع به حرکت می کند.

اگر در جسمی توازن نیروها به هم بخورد، یعنی نیروهایی که بر آن تأثیر می گذارند

اگر جسم در حال حرکت باشد، تغییری در حرکت آن به وجود خواهد آمد.

 نیروهای متوازن:

اگر نیروهای وارد بر جسم در توازن باشند؛ یعنی نیروی خالص صفر باشد، سرعت جسم تغییر نمی کند؛

وقتی که نیروهای وارد برجسم در توازن نباشند. به عبارت دیگر نیروی خالصی بر جسم وارد شود سبب تغییر سرعت آن می شود؛ یعنی نیرو سبب ایجاد شتاب می شود.

مثلاً وقتی شما به تنهایی یک جسم را هل می دهید،

جسم شروع به حرکت می کند و سرعت آن افزایش

می یابد؛ یعنی نیرو سبب تغییر سرعت یا به عبارت

دیگر سبب ایجاد شتاب در جسم می شود.

هرگاه بر جسم نیروی خالصی وارد شود، جسم تحت تأثیر آن نیرو شتاب می گیرد.

این شتاب نسبت مستقیم با نیروی وارد بر جسم دارد و در همان جهت نیرو است و با جرم جسم نسبت وارون دارد.

وزن جسم برابر با نیروی گرانشی (جاذبه ای) است که از طرف زمین بر جسم وارد می شود.

وزن جسم را با نیروسنج اندازه می گیرند و یکای آن نیوتون است.

بنابراین براساس قانون دوم نیوتون و با صرف نظرکردن ازمقاومت هوا می توانیم بنویسیم:

جرم جسم = وزن جسم × شتاب جاذبه

اگر جرم جسم را با mوشتاب جاذبه را با g نشان دهیم، رابطهٔ بالا به شکل زیر در می آید:

W= mg

 نیروی کنش و واکنش: 

وقتی با دست خودرویی را هل می دهیم، حس می کنیم خودرو نیز ما را هل می دهد.

یعنی در برهم کنش بین دست و خودرو دو نیرو وجود دارد.

نیرویی که ما به خودرو وارد می کنیم و نیرویی که خودرو به دست ما وارد می کند.

اگر نیروی دست که خودرو را هل می دهد، کُنش بنامیم، نیرویی که خودرو به دست ما وارد می کند، واکنش نامیده می شود

اگر قطب های همنام دو آهنربا را به هم نزدیک کنیم، آهنربای اوّلی آهنربای دومی را دفع می کند (کنش) و آهنربای دومی نیزآهنربای اوّلی را دفع می کند(واکنش).

همچنین وقتی دو جسم باردار الکتریکی مثبت و منفی را به هم نزدیک می کنیم بار مثبت، بار منفی را جذب می کند (کنش) وبار منفی نیز بارمثبت را جذبمی کند (واکنش).

نیروهای وارد بر جسم ساکن،متوازن اند.

بنابراین باید به جز وزن جسم که آن را به طرف پایین می کشد، نیروی دیگری ازطرف سطح بر جسم رو به بالا وارد شده باشد تا اثر وزن را خنثی کند.

به این نیرو، نیروی عمودی سطح یا تکیه گاه گویند و آن را با N نشان می دهند

هرچه جسم سنگین تر باشد،نیروی عمودی تکیه گاه نیزبیشتر خواهد بود.

فرد به کمک طناب شروع به کشیدن جعبه می‌کند اما نیروی وارده کم بوده و در نتیجه جعبه حرکتی نمی کند.

اگر باز قانون اوّل نیوتن را برای جعبه پیاده کنیم کماکان دو نیروی وزن و نیروی عمودی تکیه گاه همدیگر را خنثی می کند.

 اصطکاک ایستایی:

در این حالت حتماً بایستی نیرویی به موازات سطح ولی در خلاف جهت وجود داشته باشد که نیروی جلو برنده فرد را خنثی کند، این نیرو همان نیروی اصطکاک ایستایی است.

در اثر هل دادن یا کشیدن جسم روی سطح افقی ، شروع به حرکت کند.

اگر از هل دادن یا کشیدن دست برداریم، سرعت جسم کاهش می یابد و پس از مدتی می ایستد.

اصطکاک جنبشی: 

نیرو سبب تغییر سرعت جسم می شود،

نیرویی در خلاف جهت حرکت بر جسم وارد شده باشد و سبب ایستادن جسم شود.

این نیرو را نیروی اصطکاک جنبشی می نامیم

اصطکاک به عواملی چون:

نیروی عمودی،

شرایط سطح های تماس از نظر زبری

و جنس سطح های تماس بستگی دارد.

درسطح هموار ، حرکت دادن اجسام آسان تر است. چون اصطکاک کمتری بین جسم و سطح  به وجود می آید و برعکس،

در صورتی که سطح هموار نباشد حرکت دادن جسم دشوارتر بوده و اصطکاک بیشتری بین این دو سطح به وجود می آید.