دانلود مقاله در مورد حرکت سقوط آزاد اجسام 20 ص

دسته بندي : مقاله » مقالات فارسی مختلف
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 21 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏حرکت سقوط آزاد اجسام
‏دید کلی
‏هنگامی که جسمی از ارتفاعی رها شود، ‏شتاب ‏می‌گیرد و سرعتش از مقدار صفر افزایش مییابد. جالب توجه است که در خلا ، تمامی ‏اجسام از قبیل سنگ ، پر ، ‏قطرات ‏باران ‏و ذرات گرد و غبار بطور یکنواخت شتاب می‌گیرند و باهم به زمین می‌رسند. ‏این قاعده صرفا به دلیل مقاومت هوا در مقابل سقوط اجسام ، که اثر آن بر «پر» مؤثرتر ‏از اثر آن بر سنگ است، در زندگی روزمره که در محیط خلأ صورت نمی‌گیرد، صادق نیست.
‏شتاب حرکت سقوط آزاد
‏شتاب سقوط آزاد اجسام در خلا به طبیعت جسم بستگی ‏ندارد. بلکه فقط به محل جسم بستگی دارد. این شتاب ثابت است و مقدار آن با ‏شتاب گرانشی ‏که با علامت g ‏نشان داده ‏می‌شود، برابر است که آن هم تحت عنوان شتاب ثقلی مطرح است و مقدار آن بر روی زمین ‏برابر 9.8m/s2 ‏می‌باشد.
‏سقوط آزاد چیست؟
‏برای اینکه سنگی آزادانه سقوط کند، لازم نیست که شما آنرا ‏در امتداد قائم رها کنید. می توانید سنگ را به طرف بالا ، پایین یا به اطراف پرتاب ‏کنید. به محض اینکه سنگ در هر جهتی اختیاری از دست شما رها شود، سقوط آزاد خواهد ‏کرد. اگر سنگی را در امتداد قائم به طرف بالا با سرعت 25m/s ‏پرتاب کنید ، چون شتاب ‏به سمت پایین و در خلاف جهت سرعت است، سنگ بایستی در نقطه اوج حرکتش متوقف شده و ‏برگردد. چون در حالت پایین آمدن شتاب در جهت حرکت است، سنگ سرعت می‌گیرد. اگر جسم ‏در حال سکون ، خیلی سبک و یا سطح آن تخت باشد و یا اینکه از فاصله خیلی دور سقوط ‏کرده باشد، مقاومت هوا قابل توجه می‌شود و شتاب جاذبه زمین در چنین حالتی متغیر ‏می‌باشد.
‏آزمایش ساده
‏فرض کنید شخصی در پشت بام خانه ایستاده و توپی را در ‏راستای ‏افق پرتاب ‏می‌کند. توپ بدون هیچگونه سرعتی در راستای قائم ، از دست شخص رها ‏می‌شود. اما ، ‏نیروی ‏گرانشی ‏اجازه نمی‌دهد که این وضعیت ادامه یابد. توپ بعد از رها شدن از دست شخص ‏رها می‌شود. اما ، نیروی گرانشی اجازه نمی‌دهد که این وضعیت ادامه یابد. توپ بعد از ‏رها شدن از دست شخص با شتاب 9.8m/s2 ‏به طرف پایین سرعت می‌گیرد و چون ‏حرکت در امتداد قائم یک حرکت با شتاب یکنواخت است که از صفر شروع شده است، ‏می‌توانیم از مجموعه معادلات استاندارد ‏حرکت ‏با شتاب ثابت ‏استفاده کنیم.
‏معادلات حرکت سقوط آزاد
‏معادله مکان حرکت سقوط آزاد جسم بر حسب زمان یک معادله سهمی شکل است که نقطه ‏ماکزیمم (قله) سهمی در نقطه اوج جسم می‌باشد:
y = -gt2/2 + V0t
‏در این معادله Y ‏مکان جسم ، t ‏زمان ، g ‏شتاب ‏جاذبه زمین و V0 ‏سرعت اولیه جسم می‌باشد.
‏معادله سرعت حرکت سقوط آزاد بر حسب زمان یک معادله خطی است که تا نقطه اوج شیب ‏خط منفی و حرکت کند شونده و از آن زمان به بعد حرکت شتابدار تند شونده با شیب مثبت ‏می‌باشد:
V = -gt + V0
‏در این معادله V ‏سرعت حرکت جسم ‏می‌باشد.
‏معادله شتاب حرکت سقوط آزاد جسم مستقل از زمان بوده و در نزدیکی سطح زمین ‏مقداری ثابت است و مقدار آن با دقت بالایی با شتاب گرانشی بر روی سطح زمین برابر ‏است. a = g = 9.8 m/s2
‏معادله نیرو در این حرکت همانند شتاب مستقل از زمان بوده و با نیروی وزن جسم ‏برابر است:
F = ma = mg =9.8 m/s2
‏معادله مستقل از زمان حرکت سقوط آزاد :
‏در این معادله سرعت اولیه و نهایی ، ‏ارتفاع سقوط و شتاب جاذبه در غیاب زمان به هم مربوط می‌شوند:
V2 - V02 = -2gy
‏مسایل کاربردی سقوط آزاد
‏از این نوع حرکت و معادلاتش در توجیه حرکت جسم ‏افتان ، ‏پرتاب موشک ‏، حرکت پرتابی ، حرکت گلوله توپ ‏، صعود و فرود هواپیما ، حرکت نوسانی سیستم جرم و فنر آویزان و غیره که هر کدام یا ‏خودشان کاربردهای علمی پدیده‌اند و یا مکانیزم عملشان این حرکت را در خود دارد و ‏جهت کنترل و داشتن سیستمی پایدار با بازده بالا از مفاهیم و معادلات این حرکت در ‏آنها استفاده می‌شود.
‏دینامیک حرکت
‏دینامیک حرکت (MOtion Dynamics)
‏دینامیک از واژه لاتین به معنی حرکت شناسی گرفته شده ‏است و در مکانیک کلاسیک بررسی دلایل حرکت و به بیانی دقیق بررسی حرکت به کمک نیروها ‏و قوانین مربویه ‏می‌باشد.
‏دید کلی
‏در حالت کلی حرکت یک ذره از دو دیدگاه مختلف می‌تواند مورد بررسی ‏قرار گیرد به بیان دیگر می‌توان گفت، بطور کلی ‏مکانیک ‏کلاسیک ‏که در آن حرکت اجسام مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد، شامل دو قسمت ‏سینماتیک ‏و دینامیک است . در بخش سینماتیک از علت حرکت بخشی به میان نمی‌آید و حرکت بدون ‏توجه به عامل ایجاد کننده آن بررسی می‌شود. بنابراین در سینماتیک حرکت بحث بیشتر ‏جنبه هندسی دارد.
‏اما در دینامیک علتهای حرکت مورد توجه قرار می‌گیرند. یعنی ‏هر ذره یا جسم همواره در ارتباط با محیط اطراف خود و متأثر از آنها فرض می‌شود محیط ‏اطراف حرکت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به عنوان مثال فرض کنید، جسمی با جرم معین بر ‏روی یک سطح افقی در حال لغزش است. در این مثال سطح افقی به عنوان یکی از محیطهای ‏اطراف جسم با اعمال ‏نیروی اصطکاک ‏در مقابل حرکت جسم مقاومت ‏می‌کند.
‏عوامل مؤثر بر حرکت
‏حرکت یک ذره معین را ماهیت و آرایش اجسام دیگری که ‏محیط ذره را تشکیل می‌دهند، مشخص می‌کند. تأثیر محیط اطراف بر حرکت ذره با ‏اعمال ‏نیرو ‏صورت می‌گیرد. بنابراین مهمترین عاملی که در حرکت ذره باید مورد توجه قرار ‏گیرد، نیروهای وارد بر ذره و قوانین حاکم بر این نیروها می‌باشد.
‏قوانین حرکت
‏در قلمرو ‏مکانیک ‏کلاسیک ‏، یعنی در سرعتهای کوچکتر از ‏سرعت ‏نور ‏حرکت اجسام مختلف بر اساس ‏قوانین ‏حرکت نیوتن ‏بطور کامل قابل تشریح است. این قوانین عبارتند از:
‏قانون اول
‏این قانون که در واقع بیانی در مورد ‏چارچوبهای مرجع ‏می‌باشد، به این صورت بیان ‏می‌شود هر جسم که در حال سکون ، یا در حالت حرکت یکنواخت در امتداد خط مستقیم باشد، ‏به همان حال باقی می‌ماند مگر آنکه در اثر نیروهای خارجی مجبور به تغییر آن حالت ‏شود.