منو
 کاربر Online
340 کاربر online

قانون اول نیوتن(المپیاد)

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک
(cached)



این مطلب از بخش آموزش وب‌سایت المپیاد فيزيك رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در وب‌سایت المپیاد رشدموجود می‌باشد. برای مشاهده این موضوعات در وب‌سایت المپیاد، به آدرس فهرست مطالب فيزيك مراجعه کنید. همچنین می‌توانید با کلیک اینجا‌ ، با ویژگی‌های بخش آموزش این وب‌سایت آشنا شوید.


قانون اول نیوتن


آنچه در تجربه روزمره ما وجود دارد این است كه برای آنكه یك جسم بتواند به حركت خود ادامه دهد، همواره به نیرو و عامل حركت نیاز دارد. این همان مكانیك ارسطویی بود كه تا دو هزار سال تا زمان گالیله وجود داشت. امّا گالیله توانست نخستین گام بزرگ را در جهت توصیف یك حركت با سرعت ثابت بردارد، او حركت اجسام مختلف را بر یك سطح شیبدار مطالعه كرد. در این بررسی متوجه شد كه در مورد سطحهای شیبدار اگر شیب سطح رو به پایین باشد علتی برای تسریع حركت و اگر شیب سطح رو به بالا باشد علتی برای كُند شدن حركت وجود دارد. بر پایه این تجربه او استدلال كرد كه وقتی سطحی نه شیب به سوی پایین و نه شیب رو به بالا دارد نه تسریع حركت وجود دارد و نه كُند شدن آن و در این صورت حركت تقریباً ثابت خواهد ماند.
img/daneshnameh_up/e/e2/phm019a.jpg
گالیله استدلال كرد كه اصطكاك نیروهایی را بوجود می‌آورد كه مسبب كُندی و توقف حركت می‌شوند و اگر نیرویی نباشد جسم تا ابد به حركت خود ادامه می‌دهد.
ما با وسایل امروز می‌توانیم آزمایشهایی انجام دهیم كه استدلال گالیله را بهتر نشان می‌دهد.
مثلاً می‌توان یك قرص یخ خشك را روی سطح صاف شیشه‌ای سر داد و با دوربین عكاسی در فاصله زمانهای مساوی از آن عكس گرفت. یخ خشك همان دی‌اكسیدكربن جامد است كه در هوای معمولی تصعید می‌شود. بخار متصاعد شده از آن بین یخ خشك و سطح شیشه قرار می‌گیرد و تا آنجا كه امكان دارد اصطكاك را كم می‌كند طوریكه قرص در واقع روی بالشی از گاز حركت می‌كند نه سطح شیبدار.
حال كه مطمئن شدیم برای حركت با سرعت ثابت احتیاج به هیچ نیرویی ندارد قانون اول نیوتن را كه توصیف همین وضعیت است، این طور بیان می‌كنیم.


قانون اول نیوتن


هر جسم كه در حالت سكون، یا در حال حركت یكنواخت بر خط مستقیم باشد همان حالت را ادامه می‌دهد مگر اینكه تحت تأثیر نیروهای خارجی مجبور به تغییر آن حالت باشد.
این گرایش اشیاء برای حفظ حالت سكون یا حالت حركت یكنواخت خود، را گاهی اصل اینرسی می‌نامند. به همین سبب گاهی به قانون اول نیوتن، قانون اینرسی گفته می‌شود. اینرسی خاصیتی از تمام اشیاء است. می‌توان گفت اجسام مادی در ارتباط با حالت حركت خود نوعی سرسختی نشان می‌دهند. این سرسختی خیلی جاها تجربه می‌شود. مثلاً كمربند ایمنی به هنگام توقف سریع اتومبیل مفید واقع می‌شود و به همین دلیل است كه اتومبیل در یك جاده یخی سرپیچ نمی‌تواند دور بزند بلكه در مسیری مستقیم‌تر می‌افتد كه احتمالاً به مزرعه، پرچین یا باغی منجر می‌شود!
و یا احتمالاً در بعضی از كارتونهای تام و جری دیده‌اید كه با كشیدن سریع رومیزی از روی میز وسایل سرجای خود باقی می‌مانند یا البته ادامه حركت چیتا در هوا وقتی به سمت درّه می‌دود، فقط یك غلّو نابجا از همین قانون اینرسی است.
img/daneshnameh_up/f/f8/phm019b.jpg
قانون اول نیوتن به ما می‌گوید كه اگر ببینیم جسمی با سرعت ثابت در یك خط مستقیم در حال حركت است بی‌درنگ می‌فهمیم كه نیروهای وارد بر آن باید در حال توازن باشند. یعنی آن جسم در حال تعادل است. امّا این قانون چند نكته بنیادی دارد. اول اینكه آیا حالت حركت با سرعت ثابت و حالت سكون با هم هم‌ارزند. در حقیقت همین‌طور است. وقتی می‌گوییم جسمی در حال تعادل است فقط می‌دانیم سرعت ثابت است. این مقدار ثابت می‌تواند صفر باشد یعنی جسم ساكن باشد.
نكته مهم دیگر این است كه سكون یا حركت جسم از دید چه ناظری سنجیده می‌شود؟ برای مثال فرض كنید مسابقه طناب‌كشی در عرشه یك قایق در حال اجراست. گروهی در ساحل این مسابقه را تماشا می‌كنند و مشاهده می‌كنند نیروهای وارد بر طناب توازن دارند و طناب با سرعت V حركت می‌كند. گروهی روی عرشه قایق نشسته‌اند كه با سرعت ثابت حركت می‌كند آنها نیز نیروها را متوازن می‌بینند امّا آنها طناب را در حالت حركت با سرعت می‌بینند. كدام ناظر درست می‌گوید؟ در واقع هر دو درست می‌‌گویند. این كه جسمی در حال سكون یا حركت یكنواخت است بستگی به مرجع ناظر دارد. از این رو وجود دستگاه مرجع ناظر نكته‌ای است كه در قانون اول وجود دارد. همین‌طور تعریف نیرو هنوز مشخص نشده است و در قسمت بعد به توصیف دستگاه مرجع لخت و غیرلخت می‌پردازیم و در بخش «نیرو چیست؟» نیرو را تعریف می‌كنیم.



پیوند های خارجی

http://Olympiad.roshd.ir/physics/content/pdf/0071.pdf




تعداد بازدید ها: 20599


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..