تحقیق در مورد فیزیک ۱ پیش دانشگاهی ( تجربی )

word قابل ویرایش
23 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

فیزیک ۱ پیش دانشگاهی ( تجربی )

فصل اول

گزیده نکات مفهوم حرکت در یک بعد و دو بعد :
اگر جسمی بر روی محور X ها ( در راستای مستقیم ) حرکت کند مکان جسم با بردار مشخص می شود . که برداریکه ( به طول واحد )
هنگامی که جسم حرکت می کند بردار مکان تغییر می کند برای مشخص کردن بردار مکان جسم در هر لحظه ای t کافی است که x تابعی از زمان ( t ) باشد . یعنی

مثال :
رابطه را معادله حرکت جسم می نامیم .
حرکت جسم را می توان با استفاده از نمودار مکان ـ زمان نمایش داد .
مثال : معادله حرکت جسمی در یک بعد به صورت داده شده است نمودار مکان ـ زمان آن را رسم کنید .
حل : از طریق نقطه یا بی رسم میکنیم با توجه به این معادله سهمی است

نکته : برای رسم منحنی
توجه می کنیم به Q اگر ۰ Q باشد نقض منحنی به سمت ی مثبت اگر ۰ a باشد نقض منحنی به سمت ی منفی است .
گزیده نکات مفهوم سرعت متوسط و لحظه ای :
۱- تعیین سرعت متوسط :
بردار جابجایی

: در حرکت یک بعدی به شرط ثابت بودن شتاب

۲- سرعت لحظه ای

۳- اگر از معاد له حرکت مشتق بگیریم معاد له سرعت به دست می آید .

۴- در نمودار x – t ، شیب خط در حرکت یکنواخت یاشیب خط مماس در حرکت شتاب دار در هر لحظه معرف سرعت است .

۵- در نمودار شیب خط در حرکت با شتاب ثابت و یا شیب خط مماس در حرکت با شتاب متغیر در هر لحظه معرف شتاب است .
۶- در نمودار سطح محصور بین نمودار و محور زمان معرف جا به جایی است .
۷- در نمودار سطح محصور بین نمودار و محور زمان معرف تغییرات سرعت است .
۸- علامت و جهت سرعت همواره هم علامت و هم جهت حرکت است .
۹- فرمول کلی ( حرکت با شتاب ثابت )

یا

مستقل اززمان

مستقل از شتاب

مثال : متحرکی با سرعت اولیه ۴ و با شتاب ۲ در یک مسیر مستقیم m 12 جابجا می شود . سرعت متوسط متحرک در این جابجایی چند متر بر ثانیه است ؟

مثال : نمودار مکان – زمان متحرکی به شکل زیر است نسبت سرعت متوسط در ۵ ثانیه دوم به ۵ ثانیه اول چقدر است ؟ در ۵ ثانیه دوم

در ۵ ثانیه اول

گزیده نکات حرکت یکنواخت روی خط راست :

۱- جابجایی یا تغییر مکان حرکت :
۲- حرکت صوت و نور از نوع حرکت یکنواخت است .
۳- = فاصله متحرک در شروع حرکت از مبدأ مکان .
۴- در نمودار x-t ، شیب معرف سرعت است .
۵- در نمودار ، شیب معرف شتاب است .
۶- فرمول حرکت یکنواخت :
یا

مثال : اگر معادله حرکت جسمی در دستگاه ( SI ) به صورت ۲۴-t 12 =x باشد ، تغییر مکان متحرک در ۲ ثانیه اول حرکت چند متر است ؟
حل : ابتدا مکان متحرک را در ۰= t و ۲ = t بدست می آوریم .

اگر حرکت با شتاب ثابت باشد مسافت طی شده در ثانیه ی t ام . از رابطه زیر بدست می آید .

مثال : اتومبیلی از حالت سکون با شتاب ثابت شروع به حرکت می کند اگر مسافت طی شده در ثانیه اول ۵/۲ متر باشد ، مسافت طی شده در ثانیه دوم چند متر است ؟
حل :

گزیده نکات حل مسائل به کمک نمودار ؟
در نمودار x-t 1- مکان جسم یعنی فاصله جسم تا مبدأ مکان در هر لحظه مشخص است .
۲- شیب خط مماس در هر لحظه معرف سرعت در آن لحظه است . y

۱-سرعت جسم در هر لحظه مشخص است
در نمودار ۲- شیب خط مماس در هر لحظه معرف شتاب در آن لحظه است .
۳- سطح محصور بین نمودار و محور طول معرف جابجایی است .

نکته : اگر کمیتی را از روی شیب خط یا شیب خط مماس بدست آوریم در صورتی که علامت آن کمیت را لازم باشد که یقین کنیم مطابق شکل عمل می کنیم .
نکته : در صورتی که در نمودار x-t یا علامت سرعت در لحظه تغییر کرده باشد به معنای آن است که در آن لحظه که جسم متوقف شده ، جهت حرکت آن تغییر کرده است .
مثال : نمودار سرعت – زمان متحرکی بر مسیر مستقیم ، به شکل زیر است تغییر مکان متحرک بین دو لحظه s 5 = t وs12 = t چند متر است ؟
حل : ابتدا با استفاده از شیب خط ، را بدست می آوریم .

سطح زیر نمودار معرف جابجایی است چون متحرک در ثانیه دهم حرکت تغییر جهت داده مساحت منفی است .

گزیده نکات حرکت با شتاب ثابت :
نکته : در سقوط آزاد تمامی نکات حرکت با شتاب ثابت در راستای ſ xs تکرار میشود فقط
y = و x =‌y می شود .
گزیده نکات حرکت در دو بعد :
در این حالت متحرک در صفحه ی x o y حرکت می کند بنابر این بردار مکان آن
است .
در واقع حرکت در صفحه ترکیب دو حرکت یک بعدی در امتداد ſ x و ſ y است که با داشتن معادله ſ ی مربوط به آن ، مکان جسم در تمام لحظه ſ معلوم و در نتیجه مسیر حرکت جسم مشخص می شود.
برای پیدا کردن معادله مسیر حرکت باید t را بین دو رابطه زیر حذف کرد و از طریق نقطه یابی آن را رسم کرد . y = g ( t ) و x = f ( t )
جابجایی

سرعت متوسط

کمیتی برداری است که هم جهت است .

سرعت لحظه ای مشتق بردار مکان جسم ، نسبت به زمان است .

که سرعت لحظه ای در هر لحظه از زمان بر معادله مسیر مماس است .
بزرگی سرعت لحظه ای

مثال : اتومبیلی در یک صفحه ی افقی ( x o y ) حرکت می کند ، معادله ſ ی حرکت آن در SI بصورت
t 4 =y و ۵ – t 6 = x است یا بزرگی سرعت اتومبیل را در لحظه ی
s1=t بدست آورید .
حل :

در حرکت دو بعدی نیز شتاب از تغییر سرعت بدست می آید . یعنی
شتاب متوسط بین دو لحظه

شتاب لحظه ای :

بزرگی شتاب

مثال : معادله ی حرکت جسمی با دو رابطه زیر در S I داده شده است

t 6 = x و ۱ – t 2 = y
الف ) معادله سرعت آنرا بنویسید و بزرگی سرعت را در s1=t محاسبه کنید .
حل : الف)

ب ) بردار سرعت متوسط جسم را بین لحظه ſ ی s1= t و s2=t بر حسب بردار ſ ی یکه بنویسید
حل ب)

ج ) شتاب متحرک را در لحظه ی s1= t بر حسب بردار ſ ی یکه بنویسید

مثال : اگر j10 + j 5 = r وj 50 + j 35 = r به ترتیب بردا ſ ی مکان متحرک M در دو لحظه s1= t و s5=t باشد سرعت متوسط متحرک بین دو لحظه چند است ؟
حل :

مثالهایی از فصل اول :
۱- نمودار مکان ـ زمان متحرکی که از حال سکون با شتاب ثابت به حرکت در می آید به شکل زیر است ، سرعت این متحرک در لحظه ی s5=t چند متر بر ثانیه است ؟
حل :
چون از حال سکون به راه افتاده پس ( سرعت اولیه ) صفر است و با توجه به ثابت بودن شتاب

مثال : ترنی نصف مسیر خود را با سرعت ۶۰ کیلومتر در ساعت و نصف دیگر را با سرعت ۱۰۰ کیلو متر در ساعت طی کرده است . سرعت متوسط حرکت این ترن بر حسب کیلو متر در ساعت برابر چند کیلومتر در ساعت است ؟
حل : کل مسیر را x می گیریم

مدت زمانی که در هر نصفه طی کرده است محاسبه می کنیم .

در هر مرحله حرکت یکنواخت

مدت زمان کل جابجایی برابر مجموع دو زمان فوق است .

مدت زمان کل جابجایی

مثال ۳- متحرکی در صفحه ی x o y در حال حرکت است اگر معادلات حرکت آن در s I به صورت
و باشد مطلوبست
الف ) سرعت متوسط متحرک بین دو لحظه s1= t و s3= t
ب ) سرعت متحرک در لحظه ی s2 = t
ج ) شتاب متوسط متحرک بین دو لحظه s1= t و s3= t
د ) شتاب آن در لحظه s2 = t ؟
و ) مهادله مسیر حرکت را بنویسید ؟
حل : الف )

ب )

ج )

فصل دوم

قانون اول یا قانون ماند :
طبق قانون اول تا زمانی که عامل خارجی روی جسمی اثر نکند اگر ساکن است می خواهد به سکون خود و اگر در حال حرکت است می خواهد به حرکت مستقیم الخط یکنواخت خود ادامه دهد . به عبارتی هر جسمی در برابر تغییر وضعیت از خود مقاومت نشان میدهد مقاومت یک جسم در برابر تغییر وضعیت را اینرسی می گویند و مقدار اینرسی و جرم با هم برابر است و در فیزیک نیوتنی اینرسی و جرم مقداریست ثابت .
قانون دوم :
رابطه قانون دوم به شکل F=m بیان می شود
نکات مهم در قانون دوم
۱- بردار ſ ی F و همیشه هم راستا هستند و چون m مثبت است F با هم جهت نیز هست .
۲- اگر چند نیرو بر جسم اعمال شود ابتدا برآیند نیرو ſ را بدست آورده و سپس برآیند را با m برابر قرار میدهیم .
۳- اگر در اثر اعمال نیروی F سرعت از به تغییر کند نیروی F با و الزاماً هم راستا نمی باشند بلکه با هم راستاست .
قانون سوم :
طبق قانون سوم هر نیرویی عکس العملی دارد که درست مساوی و در خلاف جهت نیروی عمل می باشد . دقت شود که نیرو ſ ی عمل و عکس العمل همیشه بر دو جسم اعمال می شوند و بنابر این نمی توان بین این دو نیرو برآیند گیری کرد .
مثال : نیروی ۱۰ نیوتنی به جسمی شتاب و نیروی (N ) 14 برآن شتاب ( ۲+ ) می دهد ، چند متر بر مجذور ثانیه است ؟
حل :

مثال : جسمی به جرم Kg 2 تحت اثر دو نیروی عمود بر هم شتاب ۵ پیدا می کند . اگر اندازه یکی از نیرو ſ (N) 6 باشد اندازه نیروی دیگر چند نیوتن است ؟
حل : ابتدا برآیند دو نیرو را بدست می آوریم .
گزیده ی نکات اندازه حرکت :
اندازه حرکت کمیتی برداری است که به صورت p=m تعریف می شود
۱- اندازه حرکت هم راستا و هم جهت با سرعت می باشد.
۲- نمودار P-t شبیه به نمودار -t است .
اگر در مدت t ، اندازه حرکت از P به P تغییر کند داریم که

که F نیروی وارد بر جسم و P تغییر اندازه حرکت ناشی از آن در t ثانیه می باشد .
اگر نیرویی به جسم وارد نشود ( F =.) و داریم ( P = 0 ) یعنی اندازه حرکت تغییر نمی کند اگر از رابطه P=m نسبت به زمان مشتق بگیریم
نتیجه : ۱- شیب خط مماس بر منحنی P-t در هر لحظه نیروی وارد بر جسم در آن لحظه است .
۲- سطح زیر نمودار F-t ، تغییرات اندازه حرکت جسم را نشان میدهد .
مثال : جسمی به جرم Kg 3 از حال سکون تحت تأثیر نیرویی که تغییرات آن با زمان به شکل زیر است به حرکت در می آید اندازه حرکت آن در لحظه s 20=t چند Kg است ؟

حل : مساحت زیر منحنی F-t برابر است با تغییر اندازه حرکت .
چون اندازه حرکت در شروع حرکت صفر است پس تغییر اندازه حرکت تا ثانیه بیستم برابر ۲۰ واحد است .
مثال : چکشی به جرم ۲۵۰ گرم با سرعت ۴ به میخی برخورد کرده و آنرا ۵ میلیمتر در چوبی فرو می برد . نیروی مقا.مت متوسط چوب چند نیوتن است ؟
گزیده نکات نیروی اصطکاک :
نیروی اصطکاک نیرویی است که در اثر تماس بین دو جسم به وجود می آید مقدار نیروی اصطکاک در حال حرکت به جنس سطح و میزان زبری و صافی سطح تماس و نیروی عمودی بستگی دارد .
در شکلهای زیر نیروی اصطکاک محاسبه شده است .

تا زمانی که جسم ساکن است نیروی اصطکاک برابر با نیرویی است که بر جسم در جهت حرکت وارد می شود .
اگر بر جسمی ضربه ای وارد شود و جسم با سرعت . شروع به حرکت کند وپس از حرکت تنها نیروی وارد بر جسم اصطکاک باشد سرعت جسم به مرور کم می شود . مقدار شتاب حرکت کند شونده از رابطه زیر به دست می آید
می بینیم که شتاب حرکت به جرم جسم بستگی ندارد .
مثال : نیروی N 10 = F مطابق شکل به وزنه ۲۶ نیوتنی وارد می شود اگر ضریب اصطکاک بین وزنه سطح ۵/. باشد نیروی اصطکاک چند نیوتون است ؟ ( ۶/. = ۳۷ sin ) N 10 = F

جسم به حرکت در نمی آید
و جسم در حال سکون باقی می ماند بنا براین باید نیروی اصطکاک برابر ۳۷ cos F شود پس

گزیده نکات نیروی کشش نخ :
کشش نخ نیرویی است که به نخ پاره شده اعمال می شود تا جسم وضع سابق خود را حفظ کند . کشش نخ همواره در راستای نخ به جسم وارد می شود و نوک پیکان آن به طرف خارج جسم است .
وقتی نخ دو تکه نباشد نیروی کشش نخ در هر دو انتهای آن برابر است .

برای بدست آوردن شتاب حرکت قانون دوم را برای کل سیستم می نویسیم f – T = T – f = ( m + m ) – F
برای بدست آوردن کشش نخ T = T قانون دوم را برای یکی از جرم ſ می نویسیم .
در آتوود نیز همین قانون بر قرار است .
نیرو ſ ی وارد بر هر دو جسم را نمایش می دهیم

از رابطه فوق شتاب سیستم بدست می آید .
از یکی از رابطه فوق کشش نخ T بدست می آید .
نکته : در شکل زیر قرقره B متحرک است . شتاب وزنه A دو برابر شتاب وزنه B و بر وزنه B دو نیروی کشش نخ به طرف بالا اعمال می شود .

اگر نخ بدون جرم باشد کشش نخ در سر تا سر نخ مقدار ثابت است .
مثال : در شکل زیر ضریب اصطکاک بین وزنه ſ و سطح افقی از۱/. است نیروی کشش نخ بین دو وزنه چند نیوتن است ؟

حل : ابتدا نیروی عمودی تکیه گاه را برای هر دو وزنه بدست می آوریم

مثال : شتاب سقوط وزنه ی A چند می باشد ؟ ) ۱۰ ( g
حل برای جسم B :
حل برای جسم A :

گزیده نکات حرکت اجسام در دو بعد :
برای حل مسائل ابتدا شکل ساده ای رسم کرده و تمام نیروها ی وارد بر جسم را روی آن رسم می کنیم . در صورتیکه نیروی وزن از نیروی اصطکاک بیشتر باشد وزنه ſ مطابق شکل نشان داده شده حرکت می کند با نوشتن معادله نیوتن شتاب حرکت به دست می آید .

شتاب به دست می آید .
برای محاسبه کشش نخ قانون دوم را برای یکی از وزنه ſ می نویسیم .
: برای وزنه
: برای وزنه
گزیده نکات دینامیک حرکت دایره ای :
در یک حرکت دایره ای یکنواخت چون جسم شتابی عمود بر محیط دایره و یه طرف مرکز دارد بنابراین باید نیرویی عمود بر محیط دایره و در امتداد شعاع و به سمت مرکز به جسم وارد گردد که به آن نیروی مرکز گرا گفته می شود و :
۱- نیروی مرکز گرا که آن را با نشان می دهند در واقع بر آیند نیرو وارد بر جسم در امتداد شعاع دایره است

۲- نیروی مرکز گرا باعث می گردد که تکانه ی جسم در هنگام حرکت روی محیط دایره تغییر کند . تغییر تکانه در حرکت دایره ای یکنواخت وقتی جسم درجه روی محیط دایرخ می چرخد برابر است با :

۳- اگر جسمی به جرم m به نخی به طول بسته شود و از سر دیگر نخ روی یک سطح افقی بدون اصطکاک چرخانده شود . در این صورت شعاع مسیر دایره ای برابر طول نخ است . نیروی مرکز گرای این حرکت فقط توسط نخ تأمین می شود لذا نیروی کشش نخ طبق رابطه ſ ی زیر محاسبه می شود .

۴-اگر فرض شود که اتومبیلی در پیچ جاده ای به شعاع r و با اصطکاک نا چیز می چرخد . برای تأمین نیروی مرکز گرا ی ( جانب مرکز ) لازم ، شیب عرضی در سطح جاده ایجاد می کنند تا مؤلفه ی افقی نیروی سطح جاده ( N ) بتواند شتاب جانب مرکز گرای اتومبیل را ایجاد کند .

۵- اگر گلوله ای را به نخی به طول ببندیم و از سر دیگر نخ آن را حول محور قائم بچرخانیم ، امتداد نخ با راستای قائم زاویه ی برابر می سازد در این حالت دو نیروی کشش نخ ( T ) و نیروی وزن
به گلوله وارد می شود که مؤ لفه ی افقی نیروی کشش نخ ، نیروی مرکز گرای لازم برای حرکت دایره ای گلوله را فراهم می کند .

مثالهایی از فصل دوم :
۱- با استفاده از قرقره و اصطکاک ناچیز مطابق شکل وزنه ای به جرم kg 20 را با سرعت ثابت بالا می کشیم ، نیروی F چند نیوتون است ؟
حل :
چون حرکت جسم یکنواخت است پس بر آیند ſ ی وارد بر آن صفر است ( چون ۰=۹ )
از طرفی کشش نخ در طرفین قرقره با هم برابر است و مقدارش همان F می باشد .

۲- در شکل مقابل ضریب اصطکاک بین و سطح افقی ۳/۰ و شتاب حرکت وزنه های می باشد نیروی کشش نخ بین دو وزنه چند نیوتن است ؟
حل :

مثال ۳- به چهار وزنه شلک مقابل نیروی N 640 وارد شده کشش طناب بین C و D چند نیوتن است؟

حل : ابتدا شتاب حرکت سیستم را بدست می آوریم .

علامت منفی نشان دهنده این است که جهت شتاب به طرف پایین است . حال قانون دوم را فقط برای وزنه ی D به کار می بریم .

مثال ۴- دو جسم یکی به جرم m و دیگری به جرم m به ترتیب روی دو دایره با شعاع های و با سرعت خطی برابر دوران می کنند اگر نیروی مرکز گرای آنها برابر باشد نسبت چقدر است ؟

مثال ۵- جسم کوچکی به جرم m به فاصله ۶ سانتی متر از مرکز یک صفحه افقی دوار قرار گرفته است . ضریب اصطکاک ایستایی بین جسم و صفحه ۶/۰ و شتاب جاذ به است . حداقل دوره ی صفحه برای این که جسم روی صفحه نلرزد چقدر است ؟
حل : نیروی جانب مرکز لازم برای آنکه جسم به همراه صفحه بچرخد توسط نیروی اصطکاک تأمین می شود . وقتی صفحه با حد اقل دوره می چرخد ، جسم در آستانه لغزیدن روی صفحه قرار دارد و نیروی اصطکاک آستانه حرکت است پس

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 23 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد