منو
 کاربر Online
1177 کاربر online
تاریخچه ی: تعاریف و اصطلاحات مرسوم نیرو

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:3

نیروی پایستار

جسمی را در نظر بگیرید که تحت تاثیر نیرویی در امتداد یک مسیر حرکت رفت و برگشت انجام می‌دهد. اگر تعداد کار انجام شده توسط این نیرو در مسیر رفت و برگشت فوق صفر باشد، نیروی مذکور یک نیروی پایستار است. از جمله نیروهای پایستار می‌توان نیروی کشسانی فنر یا نیروی هوک را نام برد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که نیروهای ناپایستار از یک پتانسیل مشتق شده‌اند.

نیروی ناپایستار

اگر کار انجام شده توسط نیرویی بر روی یک جسم در امتداد یک مسیر رفت و برگشت صفر نباشد، چنین نیروی ناپایستار می‌گویند. از جمله نیروی ناپایستار می‌توان نیروی اصطکاک را نام برد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که نیروهای ناپایستار از یک پتانسیل مشتق نشده‌اند.

نیروی وابسته به زمان

در حالت کلی نیروی F که بر یک یا چند جسم وارد می‌شود می‌تواند تابعی از زمان ، مکان ، سرعت و یا هر سه باشد. نیروی وابسته به زمان نیروهایی هستند که فقط تابع زمان بوده و با گذشت زمان مقدار و یا جهت این نیروها تغییر می‌کند.

نیروی وابسته به سرعت

این نیرو نوع دیگری از نیروهاست که فقط تابع سرعت ذره است. با تغییر سرعت ، مقدار یا جهت این نیرو نیز تغییر می‌کند. به عنوان مثال در مورد حرکت یک بعدی ، نیروهای اصطکاک تنهای نیروهای مهمی هستند که به سرعت وابسته هستند.

نیروهای وابسته به مکان

اگر چنانچه نیروی وارد بر یک ذره فقط تابعیت مکانی داشته باشد، چنین نیرویی را نیروی وابسته به مکان می‌گویند. معمولا نیروهای وابسته به مکان پایستار هستند و از یک پتانسیل مشتق می‌شوند. بعنوان مثال نیروی فنری یا نیروی هوک که بر یک ذره متصل به فنر وارد می‌شود، یک نیروی وابسته به مکان است.

نیروهای داخلی

هر جسم جامد را می‌توان متشکل از تعداد زیادی ذره در نظر گرفت که در کنار یکدیگر قرار گرفته و جسم جامد را تشکلیل داده‌اند. این ذرات در درون جسم جامد بر یکدیگر نیروهایی وارد می کنند که این نیروها را نیروهای داخلی می‌گویند. این نیروها بنا به قانون سوم نیوتن همدیگر را دو به دو خنثی می کنند و لذا نقشی در حرکت جسم ندارند.

نیروهای خارجی

مجموعه تمام نیروهایی را که از طرف اجسام دیگری که محیط یک جسم را تشکیل می دهند ، بر آن جسم وارد می شود نیروهای خارجی می گویند. این نیروها در حرکت و سکون جسم کاملا موثرند.

نیروی کنش و واکنش

نیروهای وارد بر هر جسم از اجسام دیگری که محیط آن جسم را تشکیل می‌دهند، ناشی می‌شود. هر نیرو فقط یک جنبه از برهمکنش متقابل میان دو جسم را نشان می‌دهد، به تجربه ثابت شده است که هرگاه جسمی به جسم دیگر نیرو وارد کند، جسم دوم نیز همواره نیرویی که از نظر بزرگی مساوی همان نیروی جسم اول بوده ولی جهتش مخالف آن است، بر آن وارد می‌کند. اگر یکی از این دو نیرو کنش باشد، دیگری واکنش خواهد بود. هر کدام از این نیروها را می‌توان کنش و دیگری را واکنش دانست و هیچ ارجحیتی بر هم ندارند.

قضیه اندازه حرکت خطی

این قضیه بیان می کند که آهنگ تغییر اندازه حرکت خطی یک جسم با برآیند کل نیروهایی که به این جسم وارد می شوند متناسب بوده و در جهت این نیروی برآیند قرار دارد. با استفاده از روابط ریاضی ، بیان فوق را می توان بصورت زیر نشان داد.

ضربه نیرو

این نیرو معمولا در مسائل مربوط به برخورد ذرات بیشتر مطرح می‌شود. ضربه نیرو براساس تعریف حاصلضرب نیرویی که یک ذره در اثر برخورد به ذره دیگر وارد می کند ، در فاصله زمانی که این برخورد صورت می‌گیرد.

نیروهای جاذبه بین مولکولی

اتم‌ها در مولکولها بوسیله پیوندهای کووالانسی نگه داشته می‌شوند ، اما در حالتهای گاز و مایع ، چندین نیروی جاذبه باعث نگهداری مولکولها به یکدیگر می‌گردند که به نیروهای جاذبه مولکولی معروف هستند. این نیروها عبارتند از:


  • نیروهای دوقطبی – دوقطبی:
    این نیروها بین مولکولهای قطبی عمل می کنند. این نوع مولکولها دوقطبی هستند و در راستای میدان الکتریکی قرار می گیرند. نیروهای دوقطبی – دوقطبی به علت جاذبه بین قطبهای مثبت و منفی مولکولها به یکدیگر ، ایجاد می شوند. در بلور یک ماده مولکولی قطبی ، مولکولها بر حسب این نیروهای دوقطبی – دو قطبی در کنار یکدیگر قرار می گیرند.

  • نیروهای لندن:
    این نیروها گویا از حرکت الکترونها ایجاد می شوند. در لحظه‌ای ابر الکترونی یک مولکول ممکن است به نحوی تغییر شکل دهد که یک دوقطبی در یک قسمت مولکول اندکی منفی‌تر از قسمت دیگر شود. در لحظه دیگر ، به علت حرکت الکترونها جهت قطب‌های مثبت و منفی دوقطبی تغییر می‌کند. در طی زمان (در زمانی بسیار کوتاه ، الکترونها به سرعت حرکت می‌کنند) اثر این دوقطبی‌های لحظه‌ای یکدیگر را حذف می کنند و از این رو مولکول غیر قطبی دارای همان دوقطبی دائمی نیست.

  • پیوند هیدروژنی:
    نوع دیگری از جاذبه بین مولکولی وجود دارد که برخی از ترکیبات هیدروژن‌دار را به یکدیگر پیوند می‌دهد. این نیرو به گونه‌ای غیر عادی قوی است. این جاذبه در بین ترکیباتی وجود دارد که هیدروژن آنها با عناصر بسیار الکترونگاتیو مانند فلوئور ، نیتروژن و اکسیژن با اندازه اتمی کوچک دارای پیوند کوالانسی می‌باشند.

مباحث مرتبط با عنوان



نیروی الکتریکی

نیروی الکتریکی یک نیروی بنیادی است و از بار الکتریکی مایه می‌گیرد. این نیرو ممکن است جاذبه (وقتی‌که دو بار الکتریکی غیر همنوع هستند) یا دافعه (وقتیکه دو بار الکتریکی همنوع هستند) باشد و مقدار آن با حاصل ضرب دو بار الکتریکی نسبت مستقیم و با مجذور فاصله دو بار الکتریکی نسبت معکوس دارد و رابطه آن در دستگاه SI بصورت F=q1q2/4пε0r2 نوشته می شود.

نیروی الکترواستاتیک

هنگامیکه اجسام بادار ساکن باشند، در اینصورت نیروی الکتریکی را که بر یکدیگر وارد می‌کنند، نیروی جاذبه یا دافعه الکترواستاتیک است و به اختصار آن را نیروی کولمبی می‌گویند.

نیروی جاذبه نیوتنی

نیروی جاذبه موجود بین اجسام یک نیروی بنیادی است و از جرم مایه می‌گیرد و تعداد آن با حاصلضرب در جرم نسبت مستقیم و با مجذور فاصله دوجرم از یکدیگر نسبت معکوس دارد و رابطه آن بصورت F=G MM’/d2 نوشته می‌شود که در آن G ثابت جهانی گرانش بوده و مقدار آن برابر 10-11 Nm2/Kg2×6.673 نیوتن متر مربع بر مجذور کیلوگرم می‌باشد. این نیرو را به اختصار نیروی جاذبه نیوتنی می‌گویند.

نیروی اصطکاک

اگر جسمی بجرم m را در روی یک میز افقی دراز ، پرتاب کنیم، سرانجام متوقف می‌شود. این گفته به این معنی است که جسم هنگام حرکت تحت اثر شتاب میانگین a که جهتش در خلاف جهت حرکت است قرار می‌گیرد. و هرگاه جسمی در یک چارچوب لخت شتاب بگیرد همواره نیرویی مطابق قانون دوم نیوتن به حرکت آن وابسته می‌کنیم، نیرویی که در اینجا شتاب ’a را در خلاف جهت حرکت جسم ایجاد کرده و موجب توقف جسم می‌گردد، نیروی اصطکاک گویند.

نیروی لخت

معمولا در حرکت اجسام ، چارچوبهای مرجع که برای بررسی این حرکتها در نظر می‌گیریم، لخت هستند. اگر چنانچه بجای چارچوب لخت از یک چارچوب نالخت استفاده کنیم، در اینصورت باید از نیروهای غیر نیونی یا نیروهای لختی استفاده کنیم. بر خلاف نیروهای نیوتنی ، این نیروها را نمی‌توان به یک جسم مشخص در محیط ذره مورد نظر وابسته دانست. همچنین اگر ذره را از یک چارچوب مرجع لخت مشاهده کنیم، نیروهای لختی ناپدید می‌شوند. پس در واقع این نیروها را نوعی نیروی مجازی می‌توان در نظر گرفت که در انتقال از یک چارچوب لخت به یک چارچوب نالخت ظاهر می‌شوند.

نیروی گریز از مرکز

از جمله نیروهای لختی می‌توان نیروی گریز از مرکز را نام برد. اگر حرکت دایروی یک ذره را از دید ناظری که روی یک صفحه چرخان در یک چارچوب مرجع نالخت که به همراه ذره می‌چرخد بررسی کنیم، در اینصورت این ناظر ذره را ساکن می‌بینید. اما اگر این ذره را اندکی در امتداد شعاع دایره به طرف مرکز دایره بکشد، احساس می‌کند که ذره دوباره به عقب بر می‌گردد. و لذا از نظر این ناظر ذره تحت تاثیر یک نیرویی که در راستای شعاع و بطرف خارج است، قرار می‌گیرد. این نیرو را نیروی گریز از مرکز گویند.

نیروی جانب مرکز

اگر حرکت دایروی یک ذره را از دید ناظری که در روی زمین ثابت است، بررسی کنیم در اینصورت این ناظر مشاهده می‌کند که ذره تحت تاثیر یک نیرویی که در امتداد شعاع حرکت دایروی و بطرف داخل بر آن وارد می‌شود، قرار دارد. این نیرو را نیروی جانب مرکز گویند که با جرم ذره و مجذور سرعت آن نسبت مستقیم و با شعاع مسیر حرکت دایروی نسبت عکس دارد و از رابطه F=mu2/R محاسبه می‌گردد.

نیروی پایستار

جسمی را در نظر بگیرید که تحت تاثیر نیرویی در امتداد یک مسیر حرکت رفت و برگشت انجام می‌دهد. اگر تعداد کار انجام شده توسط این نیرو در مسیر رفت و برگشت فوق صفر باشد، نیروی مذکور یک نیروی پایتار است. از جمله نیروهای پایستار می‌توان نیروی فنری یا نیروی هوک را نام برد. بعبارت دیگر می‌توان گفت که نیروهای ناپایستار از یک پتانسیل مشتق شده‌اند.

نیروی ناپایستار

اگر کار انجام شده توسط نیرویی بر روی یک جسم در امتداد یک مسیر رفت و برگشت صفر نباشد، چنین نیروی ناپایستار می‌گویند. از جمله نیروی ناپایستار می‌توان نیروی اصطکاک را نام برد. بعبارت دیگر می‌توان گفت که نیروهای ناپایتار از یک پتانسیل مشتق نشده‌اند.

نیروی وابسته به زمان

در حالت کلی نیروی F که بر یک یا چند جسم وارد می‌شود می‌تواند تابعی از زمان ، مکان ، سرعت و یا هرسه باشد. نیروی وابسته به زمان نیرویی است که فقط تابع زمان است، و با گذشت زمان مقدار و یا جهت این نیرو تغییر می‌کند.

نیروی وابسته به سرعت

این نیرو نوع دیگری از نیروهاست که فقط تابع سرعت ذره است. با تغییر سرعت مقدار یا جهت این نیرو نیز تغییر می‌کند. بعنوان مثال در مورد حرکت یک بعدی ، نیروهای اصطکاک تنهای نیروهای مهمی هستند که به سرعت وابسته هستند.

نیروهای وابسته به مکان

اگر چنانچه نیروی وارد بر یک ذره فقط تابعیت مکانی داشته باشد، چنین نیرویی را نیروی وابسته به مکان می‌گویند. معمولا نیروهای وابسته به مکان پایستار هستند و از یک پتانسیل مشتق می‌شوند. بعنوان مثال نیروی فنری یا نیروی هوک که بر یک ذره متصل به فنر وارد می‌شود، یک نیروی وابسته به مکان است.

نیروی هوک یا نیروی فنری

زمانیکه یک جسم جامدی (مانند یک فنر) تغییر شکل پیدا می‌کند، بشرط اینکه تغییر شکل بیش از حد زیاد نباشد، جسم با نیرویی متناسب با مقدار تغییر شکل در مقابل تغییر شکل مقاومت می‌کند که این نیرو را نیروی هوک می‌گویند.

نیروی کنش و واکنش

نیروهای وارد بر هر جسم از اجسام دیگری که محیط آن جسم را تشکیل می‌دهند، ناشی می‌شود. هرنیرو فقط یک جنبه از برهمکنش متقابل میان دو جسم را نشان می‌دهد، به تجربه ثابت شده است که هرگاه جسمی به جسم دیگر نیرو وارد کند، جسم دوم نیز همواره نیرویی که از نظر بزرگی مساوی همان نیروی جسم اول بوده ولی جهتش مخالف آن است، بر آن وارد می‌کند. اگر یکی از این دو نیرو را کنش بنامیم، دیگری را واکنش می‌گویند. هر کدام از این نیروها را می‌توان کنش و دیگری را واکنش دانست.
قضیه اندازه حرکت خطی:
این قضیه بیان می کند که آهنگ تغییر اندازه حرکت خطی یک جسم با برانید کل نیروهایی که به این جسم وارد می شوند متناسب بوده و در جهت این نیروی برآیند قرار دارد. با استفاده از روابط ریاضی ، بیان فوق را می توان بصورت زیر نشان داد.

نیروهای داخلی:
هرجسم جامد را می توان متشکل از تعداد زیادی ذره در نظر گرفت که در کنار یکدیگر قرار گرفته و جسم جامد را تشکلیل داده اند. این ذرات در درون جسم جامد بر یکدیگر نیروهایی وارد می کنند که این نیروها را نیروهای داخلی می گویند. این نیروها بنا به قانون سوم نیوتن همدیگر را دو به دو خنثی می کنند و لذا نقشی در حرکت جسم ندارند.
نیروهای خارجی:
مجموعه تمام نیروهایی را که از طرف اجسام دیگری که محیط یک جسم را تشکیل می دهند ، بر آن جسم وارد می شود نیروهای خارجی می گویند. این نیروها در حرکت و سکون جسم کاملا موثرند.
نیروی پیش ران موشک:
در دستگاههای با جرم متغییر (که در آن جرم به نوعی تغییر می کند) آهنگ انتقال تکانه به داخل (یا خارج) دستگاه ، توسط جرمی که از دستگاه خارج ( یا به آن داخل) می شود ، را بصورت نیرویی تعبیر می کند که جرم خارج شده از (یا وارد شده به) دستگاه روی آن اعمال می کند. در حرکت موشک ، این نیرو را نیروی پیش ران می گویند و هدف طراحان موشک این است که تا حد امکان این نیرو را بزرگتر کنند.
نیروی مغناطیسی:
در تعریف نیروی الکتروستاتیکی گفتیم که اگر دو بار الکتریکی q1,q2 هر دو ساکن باشند ، بر یکدیگر نیرویی اعمال می کنند که این نیرو را نیروی الکتروستاتیک می گویند. حال اگر بارها متحرک باشند ، به عبارت دیگر اگر بارها به ترتیب با سرعت های v1,v2 در حال حرکت یکنواخت باشند ، علاوه بر نیروی الکتریکی ، یک نیروی دیگری نیز به یکدیگر وارد می کنند که این نیرو را نیروی مغناطیسی گویند. این نیرو نیز مانند نیروی الکتریکی یک نیروی عکس مجذور فاصله است. با این تفاوت که این نیرو با سرعت بارها نیز نسبت مستقیم دارد. و لذا اگر سرعت بارهای q1,q2 را به ترتیب به u1,u2 نمایش دهیم مقدار نیرویی که بار q1 به بار q2وارد می کند ، بصورت زیر خواهد بود:
نیروهای بنیادی:
نیروهای موجود در طبیعت را می توان به چهار گروه ، با قدرت نسبی متفاوت ، رده بندی کرد. این چهار نیرو که به نیروهای بنیادی فیزیک معروف است ، عبارتند از:
  • نیروهای گرانشی:
بر اساس قانون جهان گرانش ، نیرویی که دو ذره به جرمهای m1,m2 و به فاصله r از هم به یکدیگر وارد می کند ، نیروی جاذبه ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می کند. این نیرو با حاصلضرب اجرام دو ذره نسبت مستقیم و با مربع فاصله بین دو ذره نسبت معکوس دارد. نیروی گرانشی برخلاف نیروی الکتریکی که در آن نیز نیروی عکس مجذوری است ، فقط یک نیروی جاذبه است.

در این رابطه G ثابت جهانی گرانش است و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. نیروهای گرانشی به طور نسبی خیلی ضعیف هستند.
  • نیروهای الکترومغناطیسی:
این نیروها که به نیروهای لورنتس نیز معروف هستند ، دارای قدرت متوسط می باشند. نیروی الکترومغناطیسی ترکیب دو نیروی الکتریکی و مغناطیسی است. رابطه این نیرو بصورت F=q(E+UXB) است که در آن q بار الکتریکی ذره ، E میدان الکتریکی ، V سرعت ذره باردار و B میدان مغناطیسی است.
  • نیروهای برهمکنش ضعیف:
این نیروها در واپاشی بتای هسته ها و در برهمکنش بسیاری از ذرات بنیادی دخالت دارند. این نیرو از نیروهای حاصل از برهمکنش های الکترومغناطیسی خیلی ضعیف تر هستند. از این رو بر همکنش واپاشی بتایی را برهمکنش ضعیف می گویند. پیش بینی می شود که عامل این برهمکنش میدان نیرویی است که نه هسته ای ، نه الکترومغناطیسی و نه گرانشی است. بنابراین به عنوان یکی از نیروهای بنیادی فیزیک محسوب می شوند.
  • نیروهای هسته ای:
نیروهای هسته ای نوع دیگری از نیروها هستند ، در فضای هسته وجود دارند. این نیروها دارای برد کوتاه بوده و در مقایسه با سایر نیروها بسیار قوی هستند. مفهوم کوتاه برد به این معنی است که به عنوان مثال در ساختمان اتم نیروهای الکتریکی بین الکترونها و هسته وجود دارد. اما اگر به هسته نزدیک شویم ، در فاصله تقریبا کمتر از یک فرمی (10-15 متر) این نیروها اعمال می شوند.
نیروهای جاذبه بین مولکولی:
اتم ها در مولکولها به وسیله پیوندهای کووالانسی نگه داشته می شوند ، اما در حالت های گاز و مایع ، چندین نیروی جاذبه باعث نگه داری مولکولها به یکدیگر می گردند که به نیروهای جاذبه مولکولی معروف هستند. این نیروها عبارتند از:
  • نیروهای دوقطبی – دو قطبی:
این نیروها بین مولکولهای قطبی عمل می کنند. این نوع مولکولها دو قطبی هستند و در راستای میدان الکتریکی قرار می گیرند. نیروهای دوقطبی – دو قطبی به علت جاذبه بین قطبهای مثبت و منفی مولکولها به یکدیگر ، ایجاد می شوند. در بلور یک ماده مولکولی قطبی ، مولکولها بر حسب این نیروهای دوقطبی – دو قطبی در کنار یکدیگر قرار می گیرند.
  • نیروهای لندی:
این نیروها گویا از حرکت الکترونها ایجاد می شوند. در لحظه ای ابر الکترونی یک مولکول ممکن است به نحوی تغییر شکل دهد که یک دو قطبی دریک قسمت مولکول اندکی منفی تر از قسمت دیگر شود. در لحظه دیگر ، به علت حرکت الکترونها جهت قطب های مثبت و منفی دو قطبی تغییر می کند. در طی زمان (در زمانی بسیار کوتاه ، الکترونها به سرعت حرکت می کنند) اثر این دو قطبی های لحظه ای یکدیگر را حذف می کنند و از این رو مولکول غیر قطبی دارای همان دوقطبی دائمی نیست.
  • پیوند هیدروژنی:
نوع دیگری از جاذبه بین مولکولی وجود دارد که برخی از ترکیبات هیدروژن وار را به یکدیگر پیوند می دهد. این نیرو به گونه ای غیر عادی قوی است. این جاذبه در بین ترکیباتی وجود دارد که هیدروژن آنها با عناصر بسیار الکترونگاتیو و با اندازه اتمی کوچک دارای پیوند کوالانسی است.
ضربه نیرو:
این نیرو معمولا در مسائل مربوط به برخورد ذرات بیشتر مطرح می شود. ضربه نیرو براساس تعریف حاصلضرب نیرویی که یک ذره در اثر برخورد به ذره دیگر وارد می کند ، در فاصله زمانی که این برخورد صورت می گیرد.


مباحث مرتبط با عنوان



تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 13 دی 1383 [06:36 ]   4   حسین خادم      جاری 
 سه شنبه 24 آذر 1383 [07:15 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 چهارشنبه 13 آبان 1383 [14:32 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 چهارشنبه 13 آبان 1383 [07:51 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


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..