یکای نیرو چه نام دارد علوم ششم را از سایت هاب گرام دریافت کنید.
همه چیزدرمورد درس 6و7 علوم پایه ششم(ورزش و نیرو)
ورزش نیرو«1»و«2»
درس در یک نگاه
در این درس دانش‌آموزان با مشاهده، تفسیر، فراخوانی تجربه‌های شخصی، انجام فعالیت‌های گروهی، بازی‌های هدفمند به مفهوم نیرو پی برده و آن را حس می‌کنند و با اثرات نیرو بر اجسام دوروبرشان آشنا می‌شوند و سرانجام متوجه می‌شوند که حداقل دو جسم باید بر هم اثر کنند تا نیرو به وجود آید. اگر نیروهای وارد بر جسم موازنه شوند، جسم ساکن، حرکت نخواهد کرد.
اهداف/ پیامدها
در پایان این درس انتظار می‌رود دانش‌آموزان بتوانند:
1- هل دادن و کشیدن را معادل وارد کردن نیرو بدانند و اثرات نیرو بر یک جسم را تشخیص دهند.
2- در مثال‌های ساده، نیرو را شناسایی کرده و اثر آن بر حرکت را بیان کنند.
3- اثر دو یا چند نیرو بر یک جسم را تعیین کنند.
مواد و وسایل آموزشی
طناب مخصوص بازی طناب کشی- توپ فوتبال یا والیبال- میز نسبتاً سنگین
دانستنی‌ها برای معلم
قانون اول نیوتن
تجربه‌ی روزانه‌ی ما ظاهراً نشان می‌دهد که برای تداوم حرکت جسم با سرعت ثابت- فشار یا کششی لازم است. در شرایط ایده‌آل بدون اصطکاک، اگر جسم به حال خود رها شود برای همیشه به حرکت خود با سرعت ثابت ادامه خواهد داد. آزمایش با گوی‌های پلاستیکی و یا هواپیماهای بی‌موتور که روی بستری ثابت ادامه خواهد داد. آزمایش با گوی‌های پلاستیکی و یا هواپیماهای بی‌موتور که روی بستری از هوا در یک مسیر هوایی حرکت می‌کنند تا حدودی تداوم حرکت را نشان می‌دهد؛ اما برای حذف کامل اصطکاک، بهترین کار استفاده از اجسامی است که در خلأ حرکت می‌کنند، که در آن هوایی وجود ندارد که سایشی به وجود آورد. مشاهده‌های انجام شده بر روی ذراتی که در لوله‌های تخلیه شده حرکت می‌کنند نشان می‌دهد که اگر جسمی به حال خود رها شود، و هیچ نیروی خارجی بر آن اثر نکند، همواره به حرکت یکنواخت ادامه می‌دهد.
قانون اول نیوتون خلاصه‌ی تجربه‌ها و مشاهده‌های مربوط به حرکت اجسامی است که هیچ نیروی خارجی بر آنها وارد نمی‌شود:
یک جسم ساکن بدون حرکت باقی می‌ماند، و جسمی که در حرکت است به حرکت خود با سرعت ثابت ادامه می‌دهد مگر اینکه یک نیروی خارجی بر آن وارد شود.
تمایل یک جسم به ادامه‌ی حالت حرکت اولیه‌اش (حالت سکون با حالت سرعت یکنواخت) را لختی گویند. به همین مناسب قانون اول را قانون لختی گویند.
نیروی خالص
تغییر در حرکت ناشی از یک نیرو یا ترکیبی از آن‌هاست. نیرو به ساده‌ترین شکل، به صورت فشار یا کشش است. منبع آن میتواند گرانشی، الکتریکی، مغناطیسی، یا صرفاً تلاش عضلانی باشد. وقتی بیش از یک نیرو بر جسمی وارد شود، نیروی خالص را در نظر می‌گیریم.
شکل نشان می‌دهد که نیروها چگونه با هم ترکیب می‌شوند و نیروی خالصی را تولید می‌کنند. جفت نیروی 5 نیوتنی در یک جهت نیروی خالص 10 نیوتنی را به وجود می‌آورند. اگر 10 نیوتن نیرو به طرف راست و 5 نیوتن به طرف چپ وارد شود، نیروی خالص 5 نیوتنی به طرف راست وارد می‌شود. نیروها با پیکان نشان داده شده‌اند. کمیتی چون نیرو را که هم اندازه دارد و هم جهت کمیت برداری می‌نامند. کمیت‌های برداری را میتواند با پیکان‌هایی نشان داد که طول و جهت آنها اندازه و جهت آن کمیت را نشان می‌دهد.
نیروها و برهم کنش‌ها
تا کنون نیرو را به ساده‌ترین 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 می‌آورید، قضیه به فشار انگشتان شما به دیوار محدود نمی‌شود، بلکه به دیوار بر هم کنش دارید، و دیوار به شما فشار وارد میکند.
شکل : می‌توانید حس کنید که انگشتان دوستتان انگشتان شما را فشار می‌دهد. در این حالت شما نیز انگشتان دوستتان را فشار می‌دهید.
شکل: وقتی به دیوار تکیه می‌دهید، نیرویی بر آن وارد می‌آورید. دیوار نیز همزمان نیرویی مساوی و در جهت مخالف بر شما وارد میکند. در نتیجه واژگون نمی‌شوید.
مشت او هیچ نیرویی وارد نمی‌آورد، مگر آنکه چیزی که به آن ضربه می‌خورد همان نیرو را به آن وارد کند. هر برهم کنش یک زوج نیرو نیاز دارد که بر دو جسم جداگانه وارد می‌شود.
مثال‌هایی دیگر: اگر یک گاری را بکشید شتاب می‌گیرد. اما، در این کار، از محکم شدن طناب پیچیده شده به دست شما معلوم می‌شود گاری نیز شما را می‌کشد. اگر با چکشی به تیری بکوبیم تا در زمین فرو برود. در این کار تیز هم مقدار نیرویی برابر بر چکش وارد می‌آورد، و ناگهان آن را متوقف میکند. همیشه چیزی با چیز دیگر بر هم کنش میکند – شما با گاری یا چکش با تیر.
کدام یک از این دو نیرو را وارد و کدام نیرو را دریافت میکند؟ پاسخ ایزاک نیوتن این بود که هیچ یک از دو نیرو را نمی‌توان «وارد کننده» یا «دریافت کننده» نامید؛ او نتیجه گرفت که به هر دو جسم باید به یک اندازه توجه کرد. مثلاً، وقتی گاری را می‌کشید، گاری هم شما را می‌کشد. این زوج نیرو، کشش شما بر گاری و کشش تیر، چکش نیرویی به تیر وارد میکند اما در این فرآیند خودش هم متوقف می‌شود. این مشاهده ما نیوتن را به قانون سوم حرکت خود رهنون کرد. قانون سوم نیوتن چنین می‌گوید: هرگاه جسمی بر جسم دیگری نیرو وارد کند، جسم دوم نیز نیرویی هم اندازه و در جهت مخالف بر جسم اول وارد میکند.
یکی از نیروها را کنش و دیگری را واکنش می‌نامیم. پس می‌توانیم بگوئیم: همواره واکنشی برابر و با علامت مخالف در برابر برهم کنش وجود دارد.
نکات آموزشی و فعالیت‌های پیشنهادی
1- دانش آموزان در اعمال نیرو به اجسام دیگر و همزمان احساس عکس العمل آن، تجربه‌ی کافی دارند. اما نمی‌دانند وقتی مثلاً به توپی ضربه می‌زنند، به توپ نیرو وارد کرده‌اند و همزمان توپ نیز به پای آنها نیرو وارد کرده است. چون کلمه‌ی نیرو در زندگی روزمره و در محاوره‌های معمولی استفاده می‌شود معادل علمی آن که همان «هل دادن یا کشیدن» است را باید ابتدا جا بیندازیم. برای این منظور معمولاً از فراخوانی تجربه‌های دانش‌آموزان استفاده می‌کنیم.
2- با توجه به تم این درس و درس بعدی که ورزش و نیروست، بیشتر مثال‌ها و فعالیت‌ها حول ورزش‌های مرسوم است. در صورتی که شما در منطقه و استان خود دارای ورزش‌ها و یا بازی‌های محلی مرسوم هستید، می‌توانید از آنها برای جایگزینی برخی از فعالیت‌ها استفاده کرده و در طرح درس خود از آنها بهره ببرید.
3- در فعالیت 3: توجه داریم، نیرو و اثرات متفاوتی بر جسم وارد برخی از این اثرات در جعبه‌ی کلمات داده شده است.
آ) حرکت جسم ب) توقف جسم پ) تغییر جهت و احتمالاً تغییر اندازه‌ی سرعت جسم ت) تغییر اندازه‌ی سرعت جسم ث) تغییر شکل جسم
در فعالیت 4؛ آ) حرکت ب) سریع‌تر پ) کند ت) توقف ث) جهت
4- برای درگیر کردن بحث جدی در مورد نیرو، می‌توانیم بریده‌هایی از فیلم ورزش‌های مختلف مانند: فوتبال، والیبال، تنیس و ... را در کلاس پخش کنیم و در مورد اثرات نیرو در بازی‌ها بحث کنیم.
5- توصیه می‌شود بنا به مقتضیات کلاس یک یا دو بند از فعالیت‌های مهم انجام شود تا نیرو حس شود. در انجام این فعالیت می‌توان بحث‌هایی در مورد اینکه ما دست دوستمان را هل می‌دهیم او نیز دست ما را هل می‌دهد، سؤالاتی را مطرح کرد تا زمینه چینی لازم برای ورود به بحث بعدی صورت گرفته باشد.
6- ممکن است اصطلاح علمی بر هم کنش را دانش‌آموزان توجه نشوند در این صورت می‌توانیم از معادل‌های آن مانند، اثر متقابل یا فعل و انفعال، کشش و واکنش و ... استفاده کنیم. بهتر است قبل از شروع به تدریس این بخش، دانستنی مرتبط با این بخش را مطالعه کنیم. توجه داریم وقتی ما جسمی را مثل (فشار) می‌دهیم، جسم نیز ما را هل می‌دهد. که یکی از این نیروها کنش و دیگری واکنش نامیده می‌شود.
7- در فعالیت 6 ؛ الف) اگر نیروها موازنه شوند یعنی دو گروه نیروی هم اندازه‌ای به طرفین وارد کنند و نیروها همدیگر را خنثی کنند، جسم حرکت نمی‌کند. ب) در این حالت، گروهی که نیروی بیشتری وارد کرده، گروه دیگر را به طرف خود می‌کشد. در این حالت نیروها موازنه نیستند و یکی از نیروها دارای مقدار بیشتری است. بنابراین بر طناب نیروی خالصی وارد شده است.
فعالیت پیشنهادی: مسابقه‌ی ماشین‌های بادکنکی – در انجام این فعالیت مراحل روش علمی را تمرین می‌کنیم. در این فعالیت قرار است بادکنک ماشین را به حرکت درآورد. می‌توانیم با بادکردن یک بادکنک و رها کردن آن و مشاهده‌ی رفتار آن شروع کنیم. بار دیگر یک نی وارد سر بادکنک کرده و با نخ آن را محکم می‌بندیم، بادکنک را باد کرده و رها می‌کنیم و رفتار آن را مشاهده می‌کنیم.
از هر گروه می‌خواهیم یک ماشیم بادکنکی تهیه کرده و آن را امتحان کنند و اشکالات احتمالی آن را رفع کنند و برای روز مسابقه آماده شوند. مراحل مختلف ساخت یک نوع ساده‌ی آن در زیر آورده شده است.
وسایل مورد نیاز: چند عدد نی، 4 عدد قرقره، پاکت آبمیوه، خلال دندان، قیچی، بادکنک و ...
توجه: در کار کردن با وسیال تیز مانند قیچی و یا چاقو مراقبت لازم صورت گیرد.
اولیاء دانش‌آموزان می‌توانند در این کار با فرزندانشان مشارکت نمایند و در روز مسابقه در مدرسه حضور یابند.
جدول ارزشیابی ملاک‌ها و سطوح عملکرد
نیرو
در همه این موارد نیروی دست یا نیروی پای شخص باعث حرکت ، جابه جایی، تغییر شکل یا تغییر جهت جسم می شود.
تعاریف:
نیرو کشش و رانش است.
نیرو عاملی است که باعث حرکت اجسام ساکن می شود.
نیرو عاملی است که باعث توقف اجسام متحرک می شود.
نیرو عاملی است که باعث تغییر جهت اجسام می شود.
نیرو عاملی است که باعث تغییر شکل اجسام می شود.
اقسام نیرو:
نیروی گرانش
نیروی اصطکاک
نیروی تکیه گاه
نیروی الکتریکی
نیروی مغناطیسی
نیروی گرانش:
این مرد احتمالاً دانشمند معروف نیوتن است.
آورده اند که او روزی در زیر درخت سیبی مشغول مطالعه بود. ناگهان سیبی از درخت جدا شد و به سر مبارک نیوتن اصابت کرد. او که رشته افکارش از هم گسیخته شده بود سوالات زیادی در ذهنش ایجاد شد.
چرا این سیب به سمت پایین سقوط کرد ؟ چرا به طرف بالا نرفت؟ چه عاملی باعث شد که سیب به سمت زمین کشیده شود؟ و هزاران سوال دیگر.
و نیوتن برای یافتن پاسخ سوالهایش مشغول مطالعه شد. نتیجه تحقیقات و مطالعات او به کشف قانون مهمی به نام قانون جاذبه عمومی یا قانون گرانش ختم شد.
این قانون را در قسمت های پایانی این فصل به طور کامل توضیح می دهیم.
مداد خود را از روی میز رها کنید، چه اتفاقی می افتد؟ مداد به سمت پایین حرکت می کند و به زمین می افتد.
آیا مداد خود به خود می تواند رو به بالا حرکت کند؟ خیر . برای بلند کردن آن باید نیرویی رو به بالا وارد کنیم.
هر جسمی که رها شود، به سمت پایین حرکت می کند. این موضوع، به علت وجود نیروی جاذبه زمین است.
به نیروی جاذبه زمین، نیروی گرانش نیز گفته می شود.
نیروی جاذبه زمین بر همه چیزهایی که در اطراف آن هستند وارد می شود.
و آنها را به سمت زمین می کشد . به همین علت است که اجسام بر روی سطح زمین وزن دارند.
وزن (W) = نیروی گرانشی است که از طرف زمین بر آن جسم وارد می شود.
نکته: هرچه از سطح زمین دور می شویم ، نیروی کشش زمین بر روی اجسام کم تر می شود.
و در فضاهای دور دست اجسام تقریبا در حالت بی وزنی قرار می گیرند.
نیروی تکیه گاه
هر جسمی یا روی یک جسم دیگر قرار دارد و یا از جایی آویزان است. به این جسم و یا نقطه آویز تکیه گاه می گوییم.
چرا خط کش خمیده شده است؟ نیروی وزن جسم ها به میله نیرو وارد می کند و باعث خمیده شدن خط کش می شود.
چرا جسم ها نمی افتد؟ میله نیرویی در جهت مخالف نیروی وزن به جسم ها وارد می کند و مانع از افتادن جسم ها می شود.
هر چه نیروی وزن جسم ها بیش تر باشد، نیرویی که از طرف میله نیز وارد می شود، بیش تر است.
هر چه تعداد بچه هایی که سوار قایق می شوند، بیشتر باشد، فرو رفتن سطح آب نیز بیش تر خواهد بود در نتیجه نیرویی که رو به بالا به قایق وارد می شود نیز بیش تر خواهد بود.
به نیرویی که تکیه گاه بر جسمی که روی آن قرار دارد وارد می کند، نیروی تکیه گاه (N) می گوییم.
نکته: هر چه وزن جسم بیش تر باشد ، نیروی تکیه گاه نیز بیش تر خواهد بود. نیروی تکیه گاه برابر نیروی وزن جسم و در جهت مخالف آن است.
نیروی اصطکاک:
1) شخص نیروی کمی بر جسم وارد می کند. جسم هیچ حرکتی نمی کند.
1) نیروی نسبتا بزرگی بر جسم وارد می کند. جسم به آرامی شروع به حرکت می کند.
3) شخصی در زمینی هموار جسم را هل می دهد. به محض اینکه دست از هل دادن بر میدارد. بعد از مدتی جسم می ایستد.
4) اتومبیلی در مسیر افقی در حال حرکت است به محض آنکه ترمز گرفته می شود بعد از مدت کوتاهی می ایستد.
در تمام این موارد، نیرویی در خلاف جهت حرکت، به جسم وارد می شود. این نیرو، اصطکاک نام دارد.
نیروی اصطکاک را در دو حالت بررسی می کنیم.
1) جسم بر روی سطح کشیده می شود ولی ساکن می ماند.
حالت اول: اگر به جسم نیروی کوچکی وارد کنیم ، جسم ساکن می ماند. نیروی اصطکاک در خلاف جهت به جسم نیرو وارد می کند و جلوی حرکت جسم را می گیرد.
حالت دوم: اگر مقدار نیرو را کمی افزایش دهیم، نیروی اصطکاک نیز افزایش می یابد و جلوی حرکت جسم را می گیرد، در این صورت باز هم جسم ساکن می ماند.
به این نیروی اصطکاک ، نیروی اصطکاک ایستایی گفته می شود.
حال اگر به این جسم نیروی نسبتا بزرگی وارد شود، جسم دیگر ساکن نمی ماند و شروع به حرکت می کند.
در این حالت نوع دوم نیروی اصطکاک را باید بررسی کنیم.
2) جسم بر روی سطح در حال حرکت است.
به این نیروی اصطکاک ، نیروی اصطکاک جنبشی گفته می شود.
نکته: جهت نیروی اصطکاک همواره در جهت مخالف حرکت جسم بر روی سطح است.
عوامل موثر بر نیروی اصطکاک:
الف- نیروی عمودی تکیه گاه که مقدار این نیرو همیشه برابر نیروی وزن است.
ب- جنس سطح تماس دو جسم :
صاف یا زبر بودن سطح
رطوبت
1) هر چه نیروی تکیه گاه(یا نیروی وزن جسم) بیشتر باشد، باید نیروی بیش تری برای جابه جایی آن به کاربرد یعنی نیروی اصطکاک بین دو سطح افزایش می یابد.
2) هر چه سطح تماس بین دو جسم ناصاف تر باشد، اصطکاک بیش تری بین دو سطح وجود دارد بنابراین برای جابه جایی جسم باید نیروی بیشتری وارد کرد.
3) رطوبت باعث می شود دو سطح با یکدیگر تماس کمتری داشته باشند، در نتیجه نیروی کمتری برای جابه جایی جسم لازم است.
نیروی اصطکاک در مواردی مفید و در موارد دیگر مضر است.
موارد مفید:
موارد مضر:
1) در هنگام حرکت اتومبیل، بخشی از انرژی مکانیکی اتومبیل صرف غلبه بر اصطکاک می شود.
2) در هنگام اسکی سواری
راههای کم کردن اصطکاک
1) صاف کردن سطوح (از بین بردن فرورفتگی و برجستگی های دو سطح)
2)استفاده از چرخ، غلتک، ساچمه
3) روغن کاری سطوح
4) استفاده از تخت هوا
در بعضی از انواع قطارها توده ی فشرده ای از هوا بین قطار و ریل فاصله می اندازد این کار باعث می شود، اصطکاک بین ریل و قطار کاهش یافته و سرعت قطار افزایش یابد.
5) نوک تیز کردن سطوح: هر چه سطح جسمی کشیده تر باشد، سطح تماس آن با هوا کمتر است.
در اتومبیل های مسابقه برای کم شدن اصطکاک اتومبیل با هوای اطراف، اتومبیل ها را کشیده تر می سازند.
نیروی الکتریکی:
1) پسر بچه ای موهای تمیز و خشک خود را شانه می زند ولی به جای آنکه موهای او مرتب شود. موهای او به دنبال شانه کشیده می شود و موها نامرتب تر می شوند.
2) پسر بچه ای شانه را به خرده های کاغذ روی میز نزدیک می کند. خرده های کاغذ جذب شانه می شوند.
3) کودکی یک شانه پلاستیکی را به موهای خود مالش می دهد و آن را به باریکه آب نزدیک می کند، باریکه آب جذب شانه می شوند.
چه عاملی باعث این اتفاقات شده است.
1) نامرتب بودن موهای پسر بچه
2) خرده های کاغذ جذب شده به شانه
3) انحراف باریکه آب
این پدیده به علت وجود نیروی الکتریکی است.
وقتی دو جسم بر یکدیگر مالیده می شوند . بارهای الکتریکی در آنها به وجود می آید.
بارهای الکتریکی دو نوع هستند.
1) بارهای منفی
2) بارهای مثبت
شما چگونگی تشکیل بارهای الکتریکی را در سال سوم راهنمایی می خوانید.
الف: هرگاه دو جسم بارهای مشابه(+ و+) یا (- و-) به یکدیگر نزدیک شوند همدیگر را می رانند.
ب: هر گاه دو جسم با بارهای متفاوت (- و+) به یکدیگر نزدیک شوند یکدیگر را می ربایند.
نیروی مغناطیسی
اگر یک آهن ربا را در براده های آهن بغلطانید، براده ها بیش تر به دو سر آن می چسبند، این قسمت ها که خاصیت مغناطیسی قویتری دارند، قطب های آهن ربا نامیده می شود.
نکته: هر آهن ربا دو قطب دارد.
1- قطب شمال یاب(N)
2- قطب جنوب یاب(S)
دو قطب هم نام آهن ربا(N,N) یا (S,S) یکدیگر را می رانند.
دو قطب نا هم نام آهن ربا(S,N) یکدیگر را می ربایند.
توجه: در بوجود آمدن نیرو همواره دو جسم شرکت دارند و هر جسم به جسم دیگر یک نیرو وارد می کند.
قوانین حرکت:
برای اولین بار توسط نیوتون مورد بررسی قرار گرفت. به همین دلیل به قوانین نیوتون در حرکت معروف شده
و شامل 3 قانون است.
قانون سوم نیوتن بیان می کند:
هرگاه جسم اول به جسم دوم نیرویی وارد کند. جسم دوم هم به جسم اول نیرویی وارد میکند. مساوی نیروی اول اما در خلاف جهت آن. یا به عبارت دیگر در مقابل هر کنشی ، واکنشی وجود دارد مساوی اما در جهت مخالف آن.
دو نیروی کنش و واکنش:
1) مساوی ، هم راستا و در دو جهت مخالف هستند.
2) بر هر دو جسم اثر می کند.
3) همزمان به وجود می آیند و همزمان از بین می روند.
توجه: اگر بخواهیم چیزی را به سمت شمال حرکت دهیم، باید جهت نیروی ما به سمت شمال باشد.
اگر بخواهیم چیزی را به سمت غرب حرکت دهیم، باید جهت نیروی ما به سمت غرب باشد.
جهت نیرو را می توان از روی موارد زیر تعیین کنیم.
1) نتیجه ی تاثیر نیرو بر جسم.
2) تغییری که در شکل جسم به وجود می آید.
3) تغییری که در حرکت جسم به وجود می آید.
اندازه گیری نیرو:
قبل از آنکه بخواهیم نیرو را اندازه بگیریم، بهتر است با مفهوم جرم کاملاً آشنا شویم.
شما در دوره ابتدایی ؛ با مفهوم جرم تا حدودی آشنا شده اید. ما آن را به طور کامل توضیح می دهیم.
تعریف جرم:
جرم مقدار ماده تشکیل دهنده یک جسم است.
جرم یک جسم به دو عامل بستگی دارد:
1) تعداد ذره های سازنده آن ماده
هر چه تعداد ذره های سازنده ماده بیش تر باشد، جرم نیز بیش تری است.
2) جرم هر ذره
هر چه جرم هر ذره سازنده بیشتر باشد، جرم نیز بیشتر می شود.
وسیله اندازه گیری جرم:
ترازو
انواع ترازو:
1) ترازوی دو کفه ای معمولی
2) ترازوی دو کفه ای دقیق آزمایشگاهی
3) ترازوی سه اهرمی : در این نوع ترازو به جای قراردادن وزنه برای اندازه گیری جرم، از حرکت دادن سه وزنه که روی سه میله مدرج قرار گرفته اند. استفاده می شود.
4) ترازوی آشپزخانه
5) باسکول (برای اندازه گیری جرم اجسام بسیار سنگین)
6) ترازوهای دیجیتال
واحد اندازه گیری جرم:
1) کیلو گرم (kg)
2) گرم: (g)
برای اندازه گیری جرم های کوچک از واحد گرم استفاده می شود.
نکته: هر یک کیلو گرم ، 1000 گرم است.
3) تُن:
برای اندازه گیری جرم های بسیار بزرگ از واحد تن استفاده می کنیم.(هر یک تن، 1000کیلو گرم است.) واحد های اندازه گیری را به راحتی می توان به یکدیگر تبدیل کرد.
نکته: اگر بخواهیم کیلو گرم را به گرم تبدیل کنیم باید عدد مورد نظر را در 1000 ضرب کنیم .
مثال: 5 کیلو گرم چند گرم است؟
نکته: اگر بخواهیم گرم را به کیلو گرم تبدیل کنیم باید عدد مورد نظر را بر 1000 تقسیم کنیم.
مثال:500 گرم چند کیلو گرم است؟
نکته: هر چه جرم جسم بیش تر باشد، آن جسم سنگین تر است یعنی نیروی جاذبه زمین بر آن بیش تر است.
وزن(W) :
نیروی جاذبه ای است که از طرف زمین بر جسم وارد می شود.
واحد اندازه گیری وزن:
نیوتن(N)
وسیله اندازه گیری :
نیروسنج
یک نیوتن مقدار نیرویی است که از طرف زمین به یک جسم 100 گرمی وارد می شود.
زمین به هر یک کیلوگرم از جرم جسمی نیرویی معادل10 نیوتن وارد می کند.
در واقع می توان گفت که در روی سطح زمین وزن یک جسم(بر حسب نیوتن) از نظر عددی تقریبا ده برابر جرم آن (بر حسب کیلو گرم) است.
تفاوت جرم و وزن
نکته: اگر یک فضاپیما به فضاهای دور دست سفر کند. ممکن است به جایی برسد که دیگر تقریباً بر آن هیچ نیروی جاذبه ای واد نشود، یعنی در حالت بی وزنی قرار بگیرد. اما در چنین حالتی این فضاپیما همچنان جرم دارد و ذرات سازنده آن پابرجا هستند.
جرم یک جسم تا زمانی که ذرات سازنده آن کم یا زیاد نشده اند، ثابت می ماند در حالیکه وقتی جسمی از زمین دور شود وزن آن کم و کمتر می شود تا جایی که در فضاهای دور دست وزن آن تقریبا صفر است یعنی در حالت بی وزنی قرار دارد.
نیروی جاذبه ماه تقریباً یک ششم کره زمین است.
برای به دست آوردن وزن یک جسم در کره ماه باید جرم آنرا در یا 6/1 ضرب کنیم.
مثال : جرم جسمی 6 کیلو گرم است . وزن آن در کره زمین و کره ماه چقدر است.
قانون گرانش یا قانون جاذبه عمومی:
هر دو جسمی بر یکدیگر نیروی جاذبه وارد می کنند. هر چه جرم جسم بیشتر باشد، نیروی جاذبه بین آنها بیشتر است.
هر چه فاصله دو جسم از هم بیش تر شود، نیروی جاذبه آنها کم تر می شود.
به همین دلیل است که با دور شدن فضا پیما از سطح زمین نیروی جاذبه زمین بر روی آنها کاهش می یابد.
منبع مطلب : s-narimani.blogfa.com
مدیر محترم سایت s-narimani.blogfa.com لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.
نیوتون (یکا)
نیوتن یکای نیرو در دستگاه بین‌المللی یکاها است.
این یکا به پاس قدردانی از آیزاک نیوتن و به رسمیت شناختن کارهای او در زمینهٔ مکانیک کلاسیک، و به ویژه قانون دوم حرکت نیوتن نامگذاری شده‌است.. در سطح زمین هر کیلو گرم برابر ۱۰ نیوتن می باشد
تعریف[ویرایش]
نیوتون واحد اندازه‌گیری نیرو بر اساس متر و کیلو گرم است. یک نیوتون مقدار نیرویی است که اگر پیوسته به جسمی با جرم یک کیلوگرم وارد شود ، آن جسم شتاب یک متر بر مجذور ثانیه را حفظ میکند.
به عبارتی دیگر: ۱ نیوتن مقدار نیرویی است که؛ برای ایجاد یک شتاب ۱ متر در مجذور ثانیه‌ای٬ در یک جرم ۱ کیلوگرمی٬ در جهت نیروی اعمال شده٬ مورد نیاز است.
منبع مطلب : fa.wikipedia.org
مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.
نکات درس ششم / علوم تجربی ششم
در همه این موارد نیروی دست یا نیروی پای شخص باعث حرکت ، جابه جایی، تغییر شکل یا تغییر جهت جسم می شود.
تعاریف:
نیرو کشش و رانش است.
نیرو عاملی است که باعث حرکت اجسام ساکن می شود.
نیرو عاملی است که باعث توقف اجسام متحرک می شود.
نیرو عاملی است که باعث تغییر جهت اجسام می شود.
نیرو عاملی است که باعث تغییر شکل اجسام می شود.
اقسام نیرو:
نیروی گرانش
نیروی اصطکاک
نیروی تکیه گاه
نیروی الکتریکی
نیروی مغناطیسی
نیروی گرانش:
این مرد احتمالاً دانشمند معروف نیوتن است.
(( این مطلب مشهور است و مستند نیست !)) آورده اند که روزی نیوتن در زیر درخت سیبی مشغول مطالعه بود. ناگهان سیبی از درخت جدا شد و به سرش اصابت کرد. او که رشته افکارش از هم گسیخته شده بود سوالات زیادی در ذهنش ایجاد شد.
چرا این سیب به سمت پایین سقوط کرد ؟ چرا به طرف بالا نرفت؟ چه عاملی باعث شد که سیب به سمت زمین کشیده شود؟ و هزاران سوال دیگر.
و نیوتن برای یافتن پاسخ سوالهایش مشغول مطالعه شد. نتیجه تحقیقات و مطالعات او به کشف قانون مهمی به نام قانون جاذبه عمومی یا قانون گرانش ختم شد.
مداد خود را از روی میز رها کنید، چه اتفاقی می افتد؟ مداد به سمت پایین حرکت می کند و به زمین می افتد.
آیا مداد خود به خود می تواند رو به بالا حرکت کند؟ خیر . برای بلند کردن آن باید نیرویی رو به بالا وارد کنیم.
هر جسمی که رها شود، به سمت پایین حرکت می کند. این موضوع، به علت وجود نیروی جاذبه زمین است.
به نیروی جاذبه زمین، نیروی گرانش نیز گفته می شود.
نیروی جاذبه زمین بر همه چیزهایی که در اطراف آن هستند وارد می شود.
و آنها را به سمت زمین می کشد . به همین علت است که اجسام بر روی سطح زمین وزن دارند.
وزن (W) = نیروی گرانشی است که از طرف زمین بر آن جسم وارد می شود.
نکته: هرچه از سطح زمین دور می شویم ، نیروی کشش زمین بر روی اجسام کم تر می شود.
و در فضاهای دور دست اجسام تقریبا در حالت بی وزنی قرار می گیرند.
نیروی تکیه گاه
هر جسمی یا روی یک جسم دیگر قرار دارد و یا از جایی آویزان است. به این جسم و یا نقطه آویز تکیه گاه می گوییم.
چرا خط کش خمیده شده است؟ نیروی وزن جسم ها به میله نیرو وارد می کند و باعث خمیده شدن خط کش می شود.
چرا جسم ها نمی افتد؟ میله نیرویی در جهت مخالف نیروی وزن به جسم ها وارد می کند و مانع از افتادن جسم ها می شود.
هر چه نیروی وزن جسم ها بیش تر باشد، نیرویی که از طرف میله نیز وارد می شود، بیش تر است.
هر چه تعداد بچه هایی که سوار قایق می شوند، بیشتر باشد، فرو رفتن سطح آب نیز بیش تر خواهد بود در نتیجه نیرویی که رو به بالا به قایق وارد می شود نیز بیش تر خواهد بود.
به نیرویی که تکیه گاه بر جسمی که روی آن قرار دارد وارد می کند، نیروی تکیه گاه (N) می گوییم.
نکته: هر چه وزن جسم بیش تر باشد ، نیروی تکیه گاه نیز بیش تر خواهد بود. نیروی تکیه گاه برابر نیروی وزن جسم و در جهت مخالف آن است.
نیروی اصطکاک:
1) شخص نیروی کمی بر جسم وارد می کند. جسم هیچ حرکتی نمی کند.
1) نیروی نسبتا بزرگی بر جسم وارد می کند. جسم به آرامی شروع به حرکت می کند.
3) شخصی در زمینی هموار جسم را هل می دهد. به محض اینکه دست از هل دادن بر میدارد. بعد از مدتی جسم می ایستد.
4) اتومبیلی در مسیر افقی در حال حرکت است به محض آنکه ترمز گرفته می شود بعد از مدت کوتاهی می ایستد.
در تمام این موارد، نیرویی در خلاف جهت حرکت، به جسم وارد می شود. این نیرو، اصطکاک نام دارد.
نیروی اصطکاک را در دو حالت بررسی می کنیم.
1) جسم بر روی سطح کشیده می شود ولی ساکن می ماند.
حالت اول:اگر به جسم نیروی کوچکی وارد کنیم ، جسم ساکن می ماند. نیروی اصطکاک در خلاف جهت به جسم نیرو وارد می کند و جلوی حرکت جسم را می گیرد.
حالت دوم:اگر مقدار نیرو را کمی افزایش دهیم، نیروی اصطکاک نیز افزایش می یابد و جلوی حرکت جسم را می گیرد، در این صورت باز هم جسم ساکن می ماند.
به این نیروی اصطکاک ، نیروی اصطکاک ایستایی گفته می شود.
حال اگر به این جسم نیروی نسبتا بزرگی وارد شود، جسم دیگر ساکن نمی ماند و شروع به حرکت می کند.
در این حالت نوع دوم نیروی اصطکاک را باید بررسی کنیم.
2) جسم بر روی سطح در حال حرکت است.
به این نیروی اصطکاک ، نیروی اصطکاک جنبشی گفته می شود.
نکته: جهت نیروی اصطکاک همواره در جهت مخالف حرکت جسم بر روی سطح است.
عوامل موثر بر نیروی اصطکاک:
الف- نیروی عمودی تکیه گاه که مقدار این نیرو همیشه برابر نیروی وزن است.
ب- جنس سطح تماس دو جسم :
صاف یا زبر بودن سطح
رطوبت
1)هر چه نیروی تکیه گاه(یا نیروی وزن جسم) بیشتر باشد، باید نیروی بیش تری برای جابه جایی آن به کاربرد یعنی نیروی اصطکاک بین دو سطح افزایش می یابد.
2)هر چه سطح تماس بین دو جسم ناصاف تر باشد، اصطکاک بیش تری بین دو سطح وجود دارد بنابراین برای جابه جایی جسم باید نیروی بیشتری وارد کرد.
3) رطوبت باعث می شود دو سطح با یکدیگر تماس کمتری داشته باشند، در نتیجه نیروی کمتری برای جابه جایی جسم لازم است.
نیروی اصطکاک در مواردی مفید و در موارد دیگر مضر است.
موارد مفید:
موارد مضر:
1) در هنگام حرکت اتومبیل، بخشی از انرژی مکانیکی اتومبیل صرف غلبه بر اصطکاک می شود.
2) در هنگام اسکی سواری
راههای کم کردن اصطکاک
1) صاف کردن سطوح (از بین بردن فرورفتگی و برجستگی های دو سطح)
2)استفاده از چرخ، غلتک، ساچمه
3) روغن کاری سطوح
4) استفاده از تخت هوا
در بعضی از انواع قطارها توده ی فشرده ای از هوا بین قطار و ریل فاصله می اندازد این کار باعث می شود، اصطکاک بین ریل و قطار کاهش یافته و سرعت قطار افزایش یابد.
5) نوک تیز کردن سطوح: هر چه سطح جسمی کشیده تر باشد، سطح تماس آن با هوا کمتر است.
در اتومبیل های مسابقه برای کم شدن اصطکاک اتومبیل با هوای اطراف، اتومبیل ها را کشیده تر می سازند.
نیروی الکتریکی:
1)پسر بچه ای موهای تمیز و خشک خود را شانه می زند ولی به جای آنکه موهای او مرتب شود. موهای او به دنبال شانه کشیده می شود و موها نامرتب تر می شوند.
2) پسر بچه ای شانه را به خرده های کاغذ روی میز نزدیک می کند. خرده های کاغذ جذب شانه می شوند.
3) کودکی یک شانه پلاستیکی را به موهای خود مالش می دهد و آن را به باریکه آب نزدیک می کند، باریکه آب جذب شانه می شوند.
چه عاملی باعث این اتفاقات شده است.
1) نامرتب بودن موهای پسر بچه
2) خرده های کاغذ جذب شده به شانه
3) انحراف باریکه آب
این پدیده به علت وجود نیروی الکتریکی است.
وقتی دو جسم بر یکدیگر مالیده می شوند . بارهای الکتریکی در آنها به وجود می آید.
بارهای الکتریکی دو نوع هستند.
1) بارهای منفی
2) بارهای مثبت
شما چگونگی تشکیل بارهای الکتریکی را در سال سوم راهنمایی می خوانید.
الف: هرگاه دو جسم بارهای مشابه(+ و+) یا (- و-) به یکدیگر نزدیک شوند همدیگر را می رانند.
ب: هر گاه دو جسم با بارهای متفاوت (- و+) به یکدیگر نزدیک شوند یکدیگر را می ربایند.
نیروی مغناطیسی
اگر یک آهن ربا را در براده های آهن بغلطانید، براده ها بیش تر به دو سر آن می چسبند، این قسمت ها که خاصیت مغناطیسی قویتری دارند، قطب های آهن ربا نامیده می شود.
نکته: هر آهن ربا دو قطب دارد.
1- قطب شمال یاب(N)
2- قطب جنوب یاب(S)
دو قطب هم نام آهن ربا(N,N) یا (S,S) یکدیگر را می رانند.
دو قطب نا هم نام آهن ربا(S,N) یکدیگر را می ربایند.
توجه: در بوجود آمدن نیرو همواره دو جسم شرکت دارند و هر جسم به جسم دیگر یک نیرو وارد می کند.
قوانین حرکت:
برای اولین بار توسط نیوتون مورد بررسی قرار گرفت. به همین دلیل به قوانین نیوتون در حرکت معروف شده
و شامل 3 قانون است.
قانون سوم نیوتن بیان می کند:
هرگاه جسم اول به جسم دوم نیرویی وارد کند. جسم دوم هم به جسم اول نیرویی وارد میکند. مساوی نیروی اول اما در خلاف جهت آن. یا به عبارت دیگر در مقابل هر کنشی ، واکنشی وجود دارد مساوی اما در جهت مخالف آن.
دو نیروی کنش و واکنش:
1) مساوی ، هم راستا و در دو جهت مخالف هستند.
2) بر هر دو جسم اثر می کند.
3) همزمان به وجود می آیند و همزمان از بین می روند.
توجه: اگر بخواهیم چیزی را به سمت شمال حرکت دهیم، باید جهت نیروی ما به سمت شمال باشد.
اگر بخواهیم چیزی را به سمت غرب حرکت دهیم، باید جهت نیروی ما به سمت غرب باشد.
جهت نیرو را می توان از روی موارد زیر تعیین کنیم.
1) نتیجه ی تاثیر نیرو بر جسم.
2) تغییری که در شکل جسم به وجود می آید.
3) تغییری که در حرکت جسم به وجود می آید.
اندازه گیری نیرو:
قبل از آنکه بخواهیم نیرو را اندازه بگیریم، بهتر است با مفهوم جرم کاملاً آشنا شویم.
شما در دوره ابتدایی ؛ با مفهوم جرم تا حدودی آشنا شده اید. ما آن را به طور کامل توضیح می دهیم.
تعریف جرم:
جرم مقدار ماده تشکیل دهنده یک جسم است.
جرم یک جسم به دو عامل بستگی دارد:
1) تعداد ذره های سازنده آن ماده
هر چه تعداد ذره های سازنده ماده بیش تر باشد، جرم نیز بیش تری است.
2) جرم هر ذره
هر چه جرم هر ذره سازنده بیشتر باشد، جرم نیز بیشتر می شود.
وسیله اندازه گیری جرم:
ترازو
انواع ترازو:
1) ترازوی دو کفه ای معمولی
2) ترازوی دو کفه ای دقیق آزمایشگاهی
3) ترازوی سه اهرمی : در این نوع ترازو به جای قراردادن وزنه برای اندازه گیری جرم، از حرکت دادن سه وزنه که روی سه میله مدرج قرار گرفته اند. استفاده می شود.
4) ترازوی آشپزخانه
5) باسکول (برای اندازه گیری جرم اجسام بسیار سنگین)
6) ترازوهای دیجیتال
واحد اندازه گیری جرم:
1) کیلو گرم (kg)
2) گرم: (g)
برای اندازه گیری جرم های کوچک از واحد گرم استفاده می شود.
نکته: ه