آشنایی با نیرو ها، حرکت و اصطکاک

نیرو همان هل دادن یا کشیدن است که به 2 نوع تماسی و غیرتماسی تقسیم می شود. 

نیروهای غیر تماسی مانند نیروی وارده از طرف آهنربا یا جسم باردار است و نیروی تماسی همان هل دادن یا کشیدن به واسطه تماس با جسم می باشد.

در این شبیه ساز چندین آزمایش انجام خواهیم داد.

آزمایش نیروی خالص:

 همه ما با مسابقه طناب کشی آشنایی داریم اما بیایید از دید فیزیکی آن را مطالعه کنیم. هرگاه نیروهایی از چندین جهت به جسمی وارد شوند، از آنها برآیند برداری می گیریم تا نیروی خالص مشخص شود.

کافی است افراد با قدرت های متفاوت را 2 طرف طناب قرار دهید، می توانید با بررسی نیروی برآیند متوجه شوید که کدام تیم برنده خواهد بود.

اگر به عنوان مثال برآیند نیروها به سمت تیم قرمز باشد، در حین حرکت به سمت راست افراد تیم آبی را بیشتر کرده و بررسی کنید آیا جهت حرکت به سمت تیم آبی به سرعت تغییر می کند یا به آرامی؟ علت چیست؟

آزمایش اصطکاک:

گاهی اوقات در خانه می خواهیم جسمی را جابه جا کنیم اما به علت سنگینی جسم نمی توانیم آن را به حرکت وا داریم، در واقع نیروی شما نمی تواند بر نیروی اصطکاک جسم غلبه کند.

حال یک جسم را انتخاب کرده و شروع کنید به اعمال نیرو، مقدار نیرو را آرام آرام افزایش داده و به افزایش نیروی مقاومت توجه کنید. تا زمانی که نیرو را افزایش داده و جسم حرکت نکند شما با اصطکاک ایستایی مواجه هستید که مرتبا افزایش می یابد اما همین که جسم شروع کند به حرکت، نیروی اصطکاک کاهش پیدا کرده و در یک مقدار مشخصی ثابت می ماند که آن را اصطکاک جنبشی می گویند.

سعی کنید با آزمایش مقدار بیشینه اصطکاک ایستایی را پیدا کنید. پس از حرکت مقدار نیروی اصطکاک جنبشی را بدست آورده و با استفاده از برآیند نیروها و قانون دوم نیوتن شتاب جسم را محاسبه کنید.

آیا می توان برای اصطکاک ایستایی فرمول بندی فیزیکی ارائه کرد؟ برای اصطکاک جنبشی چطور؟ سعی کنید رابطه فیزیکی آن را بطور تجربی بدست آورید.

و در نهایت، هنگام حرکت جسم مورد نظر نیروی اعمالی را حذف کرده و مشاهده کنید جسم با چه نیروی اصطکاکی می ایستد. سعی کنید زمان توقف جسم را از روابط داخل کتاب محاسبه کنید.