تعادل اجسام متحرک

تعادل اجسام متحرک » سکون فقط یکی از شکل های تعادل است . جسمی هم که با سرعت ثابت در خط راست حرکت می کند در حالت تعادل است . تعادل حالتی است که در آن تغییری صورت نمی گیرد . توپ بولینگی که با سرعت ثابت در خط راست حرکت می کند نیز در حال تعادل است - ته زمانی که به میله ها برخورد کند . چه در حال سکون ( تعادل ایستایی ) یا غلتش یکنواخت در خط راست ( تعادل جنبشی ) ، است .

از قانون اول نیوتون نتیجه می گیریم جسمی که فقط تحت تأثیر یک نیروست نمی تواند در حال تعادل باشد . چون نیروی خالص نمی تواند صفر باشد . فقط وقتی دو یا چند نیرو بر آن اثر کنند می تواند در تعادل باشد . با توجه به این که حالت حرکت جسم تغییر می کند یا نه ، می فهمیم که جسم در حال تعادل است یا نیست .

صندوقی را در نظر بگیرید که روی کف کارخانه ای به صورت افقی هل داده می شود . این صندوق با سرعت ثابت در خط راست حرکت می کند ، و در تعادل جنبشی است . این موضوع نشان می دهد که بیش از یک نیرو به صندوق وارد می شود . پس نیروی دیگری وجود دارد - احتمالاً نیروی اصطکاک بین صندوق و زمین . این واقعیت که نیروی خالص وارد بر صندوق صفر است نشان می دهد که نیروی اصطکاک باید برابر و در جهت مخالف نیروی فشار وارد بر صندوق باشد .

قاعده ی تعادل ، ، روشی منطقی برای مشاهده ی تمام اجسام در حال سکون - سنگ های متعادل کننده ، اشیای موجود در اتاق شما ، و تیر های فولادی پل ها یا ساختمان ها - در اختیار می گذارد . پیکربندی آن ها از هرچه باشد ، در حالت تعادل ایستایی ، تمام نیرو های وارد بر جسم به صفر متوازن می شوند . همین موضوع در مورد اجسامی هم که حرکت یکنواخت دارند صدق می کند ، یعنی سرعتشان کم یا زیاد نمی شود ، یا تغییر جهت نمی دهند . در حالت تعادل جنبشی ، نیز تمام نیرو های وارد بر یک جسم به صفر متوازن می شوند . قاعده ی تعادل یکی از قواعدی است که به شما امکان می دهد بیش از ناظری عادی بفهمید . دانستن دلایل پایداری اجسام در دنیای روزمره لذت بخش است .

صورت های متفاوتی از تعادل وجود دارد . در آینده ، در باره ی تعادل چرخشی صحبت خواهیم کرد ، و تعادل گرمایی را نیز بررسی خواهیم کرد . فیزیک ، همه جا هست ...

برای آشنایی با موارد مرتبط دیگر مطالب وبسایت فیزیک برای زندگی را ببینید ...

نظر شما در مورد این مطلب چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

نیروی تکیه گاه

نیروی تکیه گاه » کتابی را در نظر بگیرید که روی میزی قرار دارد . این کتاب در حالت تعادل است . چه نیرو هایی بر این کتاب وارد می شوند ؟ یک نیروی ناشی از گرانی - 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 نیرویی بالاسو و در جهت مخالف گرانی ( 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 وزرن کتاب باشد ( این نیرو با زاویه ی قائمه - 90 درجه - به سطح وارد می شود . وقتی می گوییم « عمود بر » منظورمان « با زاویه های قائمه  » است ، بدین سبب این نیرو را ، نیروی قائم می نامند ) . اگر نیروی بالاسو را مثبت بنامیم ، نیروی وزن پایین سو منفی است و مجموع این دو نیرو صفر می شود . نیروی خالص وارد بر کتاب صفر است . راه دیگر گفتن این مطلب است .

برای درک بهتر این مطلب که میز کتاب را به بالا می راند ، آن را با مورد متراکم کردن فنر مقایسه کنید . اگر یک فنر را به پایین برانید ، می توانید حس کنید که فنر دست شما را به بالا می راند . به همین ترتیب ، کتابی که روی میز قرار دارد ، اتم های میز را ، که رفتاری مثل فنر های میکروسکوپی دارند ، متراکم می کند ، وزن کتاب اتم ها را به طرف پایین فشار می دهد ، و آنها کتاب را به بالا می فشارند . بدین ترتیب ، اتم های متراکم شده نیروی تکیه گاه را تولید می کنند .

وقتی روی ترازویی می ایستید ، دو نیرو بر ترازو وارد می شود ؛ یکی فشار پایین سوی شما بر ترازوست - که از کشش گرانی بر شما حاصل می شود - و دیگری نیروی بالاسوی تکیه گاه کف زمین . این نیرو ها ساز و کاری ( در واقع ، یک فنر ) را در ترازو فشار می دهند که برای نشان دادن اندازه ی نیروی تکیه گاه مدرج شده است . این نیروی تکیه گاه است که وزن شما را نشان می دهد . وقتی خود را روی ترازویی که ساکن است ، وزن می کنید ، نیروی تکیه گاه و نیروی گرانی که شما را به پایین می کشد اندازه ای برابر دارند . بنابراین ، می توان گفت که وزنتان نیرویی است که گرانی بر شما وارد می سازد .

خود آزمایی »»  1- وقتی شخصی 150 کیلوگرمی روی ترازو می رود ، نیروی خالص وارد بر آن چقدر است ؟

پاسخ : صفر ، دلیل آن ساکن ماندن ترازوست . ترازو نیروی تکیه گاه را می خواند و نمایش می دهد  ، که اندازه ی آن برابر وزن است ، نه نیروی خالص .

2- فرض کنید روی دو ترازو طوری ایستاده اید ، که وزنتان به طور مساوی بین آن دو تقسیم شده است . هر یک از آن ها چه عددی را نشان می دهند ؟ وقتی وزنتان را بیش تر روی یک پا بیندازید چه اتفاقی می افتد ؟

پاسخ : قرائت هر دو ترازو نصف وزن شماست ، پس مجموع قرائت دو ترازو برابر وزن شما خواهد شد و نیروی خالص وارد بر شما صفر است . اگر به یکی از دو ترازو بیش از ترازوی دیگر تکیه کنید ، وزنی که آن ترازرو نشان می دهد ، به طوری که مجموع آن دو باز هم برابر وزنتان می شود . مانند ژیمناستی که از دو دار حلقه آویزان بود ، اگر یک ترازو دو سوم وزن شما را نشان دهد ، ترازوی دیگر یک سوم آن را نشان خواهد داد .

برای آشنایی با موارد مرتبط دیگر مطالب وبسایت فیزیک برای زندگی را ببینید ...

نظر شما در مورد این مقاله چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

قاعده تعادل

قاعده ی تعادل در فیزیک چیست ؟ » اگر نخی را دور بسته ی شکری 2 پوندی ببندید و آن را به ترازویی بی وزن آویزان کنید ، ترازو پایین می آید تا 2 پوند را نشان دهد . فنر کشیده شده تحت تأثیر نیروی کششی موسوم به کشش قرار دارد . همین ترازو در آزمایشگاه علوم ( فیزیک ) احتمالاً طوری مدرج شده است که همین نیرو را 9N نشان دهد . هم پوند و هم نیوتون یکای وزن اند که بدین ترتیب یکای نیرو نیز هستند . بسته ی شکر با نیروی گرانشی 2 پوند - یا هم ارز آن ، 9 نیوتون - جذب زمین می شود . اگر دوبرابر این مقدار شکر را از ترازو بیاویزید ، قرائت آن 18 نیوتون می شود . 

توجه کنید که دو نیرو بر بسته ی شکر وارد می شود - نیروی کشش بالاسو و نیروی وزن پایین سو . دو نیروی وارد بر بسته مساوی و در جهت مخالف اند و اثر یکدیگر را خنثی می سازند . در نتیجه بسته ساکن باقی می ماند . طبق قانون اول نیوتون ، هیچ نیروی خالصی بر بسته وارد نمی شود . می توان از زاویه ی دیگری قانون اول نیوتون را دید که تعادل مکانیکی است .

وقتی نیروی خالص وارد بر جسمی صفر است ، می گوییم آن جسم در تعادل مکانیکی است ( در ادامه ی مطالب سایت خواهیم دید ، که شرط دیگر تعادل مکانیکی آن است که گشتاور خالص برابر 0 باشد ) . با نماد گذاری ریاضی ، قاعده ی تعادل عبارت است از :

نماد نشانه ی جمع برداری است و F نیرو ها را نشان می دهد .

برای جسم آویزان در حال سکون ، مثل بسته ی شکر ، این قاعده بیان می کند که نیرو های بالاسوی وارد بر جسم باید با نیرو های پایین سویی که بر جسم وارد می شوند متوازن شده باشند تا جمع برداری صفر شود . ( در کمیت های برداری جهت در نظر گرفته می شود ، بنابراین اگر نیرو های بالاسو + باشند ، نیرو های پایین سو - می شوند ، و هنگام جمع زدن در واقع از هم کم می شوند. )

نظر شما در مورد این مقاله چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...