فیزیکعلوم پایه

فیزیک پایه 1 (هالیدی جلد 1)

صفحه 1:
0000 دکتر محمد رضا بنام

صفحه 2:

صفحه 3:
eee ie rae) WALK 5 Las lube! (553 cleo ° ‏دستكاه بين المللى يكاها‎ * Br ‏ا‎ ۳۳0 جرم * استاندارد زمان

صفحه 4:
فصل ۱- کمیتهای فیزیکی » استانداردها » و یکاها 4 . سنگ بنای علم فیزیک کمیتهای فیزیکی است که ما برای بیان قوانین فیزیک از آنها استفاده می کنیم . ۴ تعداد کمیتهای فیزیکی بسیار زیاد است. لین کمیتها از هم مستقل نیستند. به عنوان مثال ۰ سرعت برابر نسبت طول به زمان است. * _ کاری که بلید بکنیم لین است که از میان تمام کمیتهای فیزیکی ممکن چند کمیت مشخص را انتخاب کنیم و آنها را کمیتهای اصلی بنامیم

صفحه 5:
فصل ۱- کمیتهای فیزیکی » استانداردها» و یکاها ۳۹ . بقیه کمیتها را از این کميتها ی اصلی به دست می آوریم . که آن را کمیت فرعی می نامیم. * برای هر یک از این کمیتهای اصلی استانداردی د رنظر می گیریم . به عنوان مثال . اگر طول را کمیت اصلی انتخاب کنیم . متر را به عنوان استاندارد آن در نظر مى كيريم.

صفحه 6:
فصل ۱- کمیتهای فیزیکی » استانداردها» و یکاها ۳۹ * چند کمیت را بلید به عنوان کمیت اصلی انتخاب کنیم ؟ ب) اینها چه کمیتهایی بايد باشند ؟ " ياسخ لين دو يرسش لين است كه كمترين تعداد از كميتهاى فيزيكى را كه بتوانندبه ساده ترین صورت توصیف کاملی از فیزیک به دست بدهند انتخاب می کنیم . برای لین کا رامکانات متعددی وجود دارد . مثلا نیرو در یک دستگاه کمیت اصلی و در دستگاهی که ما انتخاب خواهيم کرد کمیت نرعی است

صفحه 7:
فصل ۱- دستگاه بین المللی یکاها * در سیستم بین المللی آ5 . کمیتهای اصلی در مکانیک طول. زمان و جرم می باشد.

صفحه 8:
فصل ‎-١‏ دستكاه بين المللی یکاها 4 " يكاهاى فرعى [5 مانئد سرعت. نيرو . مقاومت الكتريكى . و نظاير آنها است. " مثلا يكاى نيرو در 51 . که نیوتون ( با نماد لا ) ناميده مى شود بر حسب یکاهای اصلی ‎٩1‏ به صورت زیر تعريف مى شود: 1N=1m.kg/s?

صفحه 9:
فصل ۱- دستگاه بین المللی یکاها برای بیان اعداد بسیار بزرگ یا بسیار کوچک معمولا از پیشوندهای جدول زیر استفاده می شود SYMBOL, eo BER ete PREFIX yocto- czepto- atto- femto- pico- FACTOR 10 10 0 ور مد ور ”10 0% 103 102 102 SYMBOL, Ber Zod umes PREFIX yotia- zelta- peta. tere: mega- kilo hecto- deka FACTOR

صفحه 10:
فصل ۱- استاندارد طول = اولین استاندارد بين المللى طول میله ای بود از آلیاژ پلاتین - ایریدیوم به نام متر استاندارد که اکنون در اداره بین المللی اوزان و مقیاسها نگه داری فى شود. مهترین ايراد ميله متر دقت بسیار کم آن است. ۴ استاندارد های دیگر طول, طول موج نور و استاندارد اتمی است.

صفحه 11:
فصل ‎-١‏ استاندارد جرم "" استاندارد 51 جرم استوانه اى از يلاتين - ايريديوم است كه در اداره بين المللى اوزان و مقياسها نككه دارى عى شود و طبق تولفق بين المللى جرم يك كيلوكرم به آن نسبت داده شده است. ۴ در مقیاس اتمی, جرم لتم 617 که بنابه تعریف ۱۲ برابر یکای اتمی جرم (۷) است. استاندارد جرم است:

صفحه 12:
فصل ۱- استاندارد زمان * هر پدیده تکرار شونده را می توان به عنوان معیار زمان بکاربرد.مثلا چرخش زمین به دور خودش نخستین استاندارد زمان بود. * ارتعاشات بلور کوارتز استاندارد خوبی برای زمان است. * اکنون ساعتهای اتمی که بر اساس بسامد مشخصه ایزوتوپ 5133 کار می کند به عنوان استاندارد بین | لمللی زمان پذیرفته شده است.

صفحه 13:

صفحه 14:
| * پردارها و نرده ایها © جمع پردارها * ضرب بردارها

صفحه 15:
فصل ۲- بردارها و نرده ایها + کميتهایی که با یک عدد و یک یکا به طور کامل مشخص می شوند و از این رو فقط دارای بزرگی هستند کمیتهای نرده ای می گویند. مانند طول. زمان, چگالی. جرم انرژی و دما و ... > کمیتهایی که علاوه بر اندازه دارای جهت هستند کمیتهای برداری نام دارند مانند یرو سرعت. شتاب جابحایی و ... * . محاسبات مربوط به کمیتهای نرده ای قواعد معمولی جبر است در صورتی که محاسبات مربوط به کمیت های برداری به صورت دیگری تعریف می شود.

صفحه 16:
فصل ۲- جمع بردارها 4 + جمع وتفریق بردارها- روش هندسی: بط + ع - و

صفحه 17:
فصل ۲- جمع بردارها 4 * خاصیت جابجایی: atb=bta * خاصیت شرکت پذیری: @tb)t+e=atbte)

صفحه 18:
فصل ۲- جمع بردارها -تحلیلی نوشتن یک بردار بر حسب مولفه ها و بردارهای يکه و محاسبه اندازه و جهت ‎aslo lyf‏ ماقم ها ‎

صفحه 19:
فصل ۲- جمع بردارها -تحلیلی * روش تحلیلی جمع دو بردار در صفحه : ‎r=atb‏ ‏7 هریک از برداه‌ها .۱ حسب مولفه ها و بردارهای یکه می نویسیم: ثيه + فيه ده v مولفه های بردار برایند و اندان» چم آن را به دست می آوریم:

صفحه 20:
فصل ۲- ضرب بردارها > ضرب نقطه ای یا اسکالر: عدد دف ‎ath = ab cos‏ 0 + ضرب نقطه ای بردارهای یکه: ‎=e‏ ‎ijrtk=jk=..=0‏ + محاسبه زاویه بین دو بردار : ‎a,b, ta,b, +a,b,‏ C08 =——— ‏ببت ب‎ (a? +a} +07)? +2) +27)

صفحه 21:
فصل ۲- ضرب بردارها 4 > زاويه بين دو بردار 47 -2-30 و 34+/2--2 را بدست آوريد: arb = abcos | - 20 +40 207+ 307 09 4 2 ¢, arb = (3.01 ~ 4.Q))-(- 2.04 + 3.0k), ab = (3,0i)+(~20i) + (2.08) (3.0K) + (— 40)+(~2.08) + (-4.09)+(3.0h), arb = ~(60)(1) + (9.0)(0) + 8.0)(0) - (12)(0) = -60. prot ‏از‎ LU

صفحه 22:
فصل ۲- ضرب بردارها ~ حاصل ضرب برداری دو بردار 9 و 3 بردار دیگری است مانند 6 که اندازه اصل ضرب برداری دو بردار ظ و 2 بردار دیگری است ما که انداز آن پرابر است با: برابر : ‎b sind,‏ جهت آن عمود بر صفحه ط و 3 است و از قاعده دست راست تعيين مى sf (@xhy=- (xa)

صفحه 23:
فصل ۲- ضرب بردارها ۳۹ 4 : 55 حاصل ضرب برداری بردارهای ٍ مسر مسر رق اف اس اسف و ضرب نقطه ای دارای خاصیت جابجایی است ولی ضرب برداری دارای خاصیت جابجایی نیست: ‎ab =ba “‏ ‎axb=-bxa‏ نمایش حاصلضرب برداری با استفاده بردار های یکه: ‎axb=ila,p, —a,b,)+ j(a,b, — a,b,) +k(a,b, a,b.)‏

صفحه 24:
فصل ۲- ضرب بردارها ۳۹ ~ مثال: حاصل ضرب برداری [4- 8-31 و »9 +21-- را به دست آورید SOLUTION: c=axb = (31 - 4j) x (-2i+ 3k), ¢ = -(3i x 2i) + (31 x 3k) + (4j x i) - (4j x 3k). c=0-9j- 8k - 121-121 - 9 - 8k.

صفحه 25:

صفحه 26:

صفحه 27:
فصل ۳ - مکانیک مکانیک شامل دو بخش است: سینماتیک و دینامیک. هنگامی که حرکت را بدون مطالعه علل آن بررسی می کنیم با سینماتیک حرکت سرکار داریم. هنگامی که حرکت را به نیروهای وابسته به آن ربط می دهیم با دینامیک سرکار داریم. دراین فصل سینماتیک حرکت را بررسی می کنیم و اجسام ذرات پا نقاط مادی يدون بعد فرش ى كول

صفحه 28:
فصل ۳ - سرعت متوسط * موضع ذره در یک چارچوب مرجع خاص با بردار مکان مشخص می گردد که ابتدای آن در مبداً مختصات و انتهای آن روی خود ذره است. ‎r=xit pjt zk.‏ ‎Beal. oy Saye >‏ ققییر مکان ذره انیت به:زمان است: ‏سرعت متوسط عبارت است از میزان ‎ ‎1 4r=r-n.

صفحه 29:
فصل ۳ - سرعت متوسط > سرعت متوسط يك بردار است که جهت آن در جهت ۸7 و بزرگی آن برابر است. * سرعت متوسط صرفا" به جابحايى كل و زمان كل سبرى شده بستكى دارد. اگر ذره متحرکی پس از مدت زمانی دوباره به جای اولش برگردد سرعت متوسط آن در اين فاصله زمانی صفر است

صفحه 30:
فصل ۳ - سرعت لحظه ای * سرعت لحظه ای - سرعت در هر لحظه از زمان یا در بازه زمانی بسیار کوچک *۵ را سرعت لحظه ای نامند. * اگر حرکت د رصفحه 65 باشد بردار مکان و سرعت لحظه ای به صورت ژیر است : +۲

صفحه 31:
فصل ۳ - سرعت لحظه ای " در حرکت یک بعدی مثلا" در امتداد ۷ ها. بردارهای مکان. سرعت دارای یک مولفه اند. 1م ع بو 1 > اكر 0< ذره سمت راست محور كاها است و اكر 0><اباشد ذره در سمت * ‏حب محور كاها اس‎ 4 a mee Postive direction Negative drecion === pou 1 4s 1 1 ig o 12 6 4 5 Origin

صفحه 32:
فصل ۳ - سرعت لحظه ای > اگر ۲۰0 . حرکت در جهت مثبت محور ها و اگر ۲۰0 حرکت در جهت منفی محور ۲ ها است . * سرعت متوسط در حرکت یک بعدی بین دو لحظه زمانی از شیب خطی که این دو نقطه را در روی منحنی مکان-زمان به یک دیگر وصل می کند به دست می آید.

صفحه 33:
فصل ۳ - سرعت لحظه ای * سرعت لحظه ای در حرکت یک بعدی در هر لحظه از زمان از شیب خط مماس بر منحنی مکان-زمان در آن نقطه به دست می آید. هه .و 03 ا

صفحه 34:
فصل ۳ - سرعت لحظه ای اگر سرعت جسم متحرک در حین حرکت از لحاظ بزرگی . جهت يا هردو تفییر کند . گویی چسم شتاب دارد. شتاب ميزان تغییرات سرعت نسبت به زمان است. شاب متوسط: اگن مر باژه ژمانی 4۶ مپوان تفیرانق سرعتت. ‎AYA‏ قات متوسط برابر است با : aN, be. At At

صفحه 35:
فصل ۳ - حرکت یک بعدی- شتاب 9 شتاب متوسط کمیتی برداری است چون از تقسیم بردار ۸۵۷ برکمیت نرده اى /بدست می آید. جهت شتاب در جهت ۲۷ است. * شتاب لحظه ای: شتاب در هر لحظه از زمان یا در بازه زمانی بی نهایت کوچک را شتاب لحظه ای نامند 1 50 ح- معنا - 2 At زاب ند

صفحه 36:
فصل ۳ - حرکت یک بعدی- شتاب * با مشتق گیری زمانی از بردار سرعت. شتاب لحظه ای به صورت تابعی از زمان به دست می آید * در حرکت یک بعدی بردارهای شتاب لحظه ای و شتاب متوسط دارای یک مولفه اند a= ty a=a,i

صفحه 37:
فصل ۳ - حرکت یک بعدی- بت ۳۹ ‎F‏ حرکت در یک بعد(0 و شتاب ,2 نیز ثابت است. در این حالت شتاب متو.سط و لحظه ای با یکدیگر براپر است. ‏* معادلات حرکت با شتاب ابت: ‏7 اگر سرعت در شروع حرکت ,م۷ باشد.سرعت در لحظه * عبارت است از :

صفحه 38:
فصل ۳ - حرکت یک بعدی- شتاب ثابت دومین معادله حرکت با شتاب ثابت معادله مکان ذره به صورت تابعی از زمان است: 1 ‏الوم‎ M tM ‏وكا‎ Yat? ” با جايكذارى ,لادر معادله (غ)< .سومين ‎Wales‏ یعنی معادله مستقل از زمان بدست می آید: 2 2 وس 20 رد 3

صفحه 39:
فصل ۳ - حرکت یک بعدی- شتاب ثابت ۳۹ * منحنی های مکان.سرعت و شتاب بر حسب زمان : منحنی مکان - زمان یک سهمی است. اگر 2,<0 باشد تقعر منحنی به سمت بالا وبالعكس به سمت يايين است x(t) Position ‘Slope varies

صفحه 40:
فصل ۳ - حرکت یک بعدى - شتاب ثابت ۲ منحنی سرعت- زمان در حرکت با شتاب ثابت یک خط راست است که شيب آن ,3 و عرض از مبدأ آن .ولا است

صفحه 41:
فصل ۳ - حرکت یک بعدى - شتاب ثابت ۳۹ 7 منحنی شتاب - زمان در حرکت با شتاب ثابت یک خط راست است که شیب آن صفر است. » Acceleration at) Slope = 0 5,

صفحه 42:
فصل ۳ - حرکت یک بعدى - شتاب ثابت " توجه شود د ر معادلات حرکت با شتاب ثلبت , ,۷ ,,2 مولفه های پردارهای مکان و سرعت و شتاب می باشند که حی توانند مثبت. منفی و یا صفر باشند . ۴ اگر ذره سمت راست محور ۷ ها و به سمت راست در حرکت باشد ۶ , ,۷ مثبت و بالعکس منفی است. ۴۶ اگر ,8 و۷ هم علامت باشد حرکت تند شونده و اگر مختلف العلامه باشد حر كت کند شونده است

صفحه 43:
فصل ۳ - حرکت یک بعدی- شتاب ثابت " مثالى از حرکت یک بعدی با شتاب ابت: اتومبیلی با شتاب ثلبت سرعت خود را از ۷۵ کیلوتر بر ساعت به 84 کیلومتر بر ساعت در فاصله ۸۸ متر کاهش عی دهد. شتاب حرکت و زمان لازم برای این کاهش سرعت را به دست آورید ‎km)‏ 2)(0.088(__ هار تاه 75( = سا فا ترحتر _ ‎x) (210.088 km) wry ۱ (5 + 45) ken‏ يو “ ‎x 10! km/h? = —1,6 mis, 7 13 105 4۶‏ 2.05 =

صفحه 44:
فصل ۳ - حرکت یک بعدى - شتاب ثابت * از جمله حرکات یک بعدی با شتاب ثلبت . سقوط آزاد اجسام است مجاور سطح زمین است. " جهت شتاب در حركت سقوط آزاد همواره به سمت پایین است. ۴ شتاب جسمی را که سقوط آزاد می کند ناشی از گرانی است و با و نمایش می دهند.

صفحه 45:
فصل ۳ - سقوط آزاه ۴ گالیله نشان داد که در حرکت سقوط آزاد تمام اجسام در غیاب مقاومت هواء بدون توجه به اندازه . وزن و یا شکل با شتاب ابت 0/5۶ 9.8عو حرکت می کنند.

صفحه 46:
فصل ۳ - سقوط آزاد * با استفاده از معادلات حرکت با شتاب ثلبت وبا فرض اينکه جهت مثبت محور ۷ هابه سمت بالا فرض شود (9--ره ) وبا فرض اينکه در شروع حرکت ذره در مبداء مکان باشد (20و۷) معادلات حرکت: + هیچ - و ‎Vy =Voy — gt‏ 2 2 viv} =—2gy

صفحه 47:
فصل ۳ - سقوط آزاد * مثالی از حرکت سقوط آراد در امتداد قائم شخصی توپی را با سرعت اولیه ۱۳ متر بر ثانیه به سمت بالا پرتاب می کند با صرف نظر از مقاومت هوا ارتفاع اوج و زمان رسیدن توپ در نقطه ای به فاصله ۵ متری بالای نقطه ‎lig‏ محاسبه كنيد. ‎yavgt dei,‏ ور 0 12 ۷ وا ‎ee 492 - + 5 220536 ¢ ‎ ‎t= ‎ ‎ve -v? _ (12 mis)? - (Ot 5 12 ۱۳19 = (0, ‏03 برص ةرم % ‎ ‎

صفحه 48:
0 Ben, are]

صفحه 49:
فصل۴)- حرکت در صفحه Sl Rae aoe nl a ‏حرکت با شتاب ابت در صفحه‎ * حرکت پرتابی * حركت دايره اى يكنواخت ‎NT eee ae‏ لت

صفحه 50:
فصل ۴- جابجایی» سرعت و شتاب ۳۹ * در حرکت دو بعدی » مسیر حرکت درصفحه ۱۷ است و بردارهای مکان- سرعت و شتاب دارای دو مولفه می باشند ۳ نمایش پردار مکان: r=xit pit zk. r=- 31+ ‏زر‎ + 5

صفحه 51:
فصل ۴- جابجایی» سرعت و شتاب 4 ۳ نمایش سرعت متوسط <i ble ole

صفحه 52:
فصل ۴- جابجایی» سرعت و شتاب ۳۹ > سرعت لحظه ای در هر نقطه از مسیر حرکت در امتداد خط مماس بر مسیر در آن نقطه است. a BE ۷ aE?

صفحه 53:
فصل ۴- جابجایی» سرعت و شتاب 4 ۳ شتاب لحظه ای در حرکت دو بعدی دارای دو مولفه است: a=a,ita,j ay ae 2 ‏رو‎

صفحه 54:
فصل ۴- حرکت با شتاب ثابت در صفحه ۲ در این حرکت درحین حرکت ذره, بزرگی و جهت شتاب ۵ تغیر نمی کند یعنی ,8 و ,8 مقادیر ثابتی هستند. ۳ این حرکت را می توان مجموع دو حرکت ‏ که بطور همزمان با شتاب ثابت در دو راستای عمود بر هم انجام می شود . در نظر گرفت.

صفحه 55:
فصل ۴- حرکت با شتاب ثابت در صفحه @ مولفه های او ۷ . بردار مکان و سرعت لحظه ای ذره ای که در صفحه 7۷ با شتاب ثابت حرکت می کند : 1 2 xe-daflenten ‏در ور‎ te رت + رولا ولا ‎v,=%, +a,t‏ 7 ‏را‎ =-2a,(9-Yo)| 2 (-20,)2- د روا دردو مجموعه معادلات حرکت فوق . پارامتر ) یکی است.

صفحه 56:
فصل ۴- حرکت با شتاب ثابت در صفحه 4 ۲ دسته معادلات مولفه ای را می توان به صورت برداری بیان کرد : < ‏بط‎ + Jv, =i, +4,£)+ My +4,2) = Wot + Voy J) + Ga, + ‏1ك + و < 6( رقف‎

صفحه 57:
فصل ۴- حرکت پرتابی ل * یکی از نمونه های حرکت با شتاب ابت در مسیر خمیده. حرکت پرتابی است .

صفحه 58:
فصل ۴- حرکت پرتابی " حرکت پرتابی حرکت دو بعدی ذره ای است که بطور مایل در مجاورت سطح زمین به هوا پرتاب می شود و از اثر مقاومت هوا صرف نظر می گردد.

صفحه 59:
فصل ۴- حرکت پرتابی ۴ در حرکت پرتابی یک ذره شتاب دارای مقدار و است و جهت آن همواره به سمت پایین است

صفحه 60:
فصل ۴- حرکت پرتابی ل مسير حرکت پرتابه سهمی شکل است و بردار سرعت مماس بر مسیر.

صفحه 61:
فصل ۴- حرکت پرتابی 9 اگر جهت حرکت در صفحه قائم باشد و جهت مثبت لاها به سمت بالا فرض شود 9- 3,2 ي 3,20 است اكر فرض شود در شروع حركت ذره در مبدا ء مكان باشد0>ولا>وا؛ در اين صورت معادلات حرکت در امتداد او ۷ عبارت است از : X = (vp COS Ay)t. Y= Voy — det? = (vp sin Gt — ‏ود‎ = Vp COS Gh = Voy Vy = vo sin & — gt ‎(vp sin 6)? — 2gy‏ > و

صفحه 62:
فصل ۴- حرکت پرتابی * تعیین شکل مسیر حرکت پرتابه و بدست آوردن معادله مسیر: * حل: با حذف ‏ از دو معادله زیر معادله مسیر بدست می آید X = (vp 608 0 ieee ees po asta

صفحه 63:
فصل ۴- حرکت پرتابی ل " محاسبه برد افقی پرتابه: * با قرار دادن ۷20 و <> در فرمول معادله سیر برد پرتابه به دست می آید. R= ‏وك‎ 28. 8

صفحه 64:
فصل ۴- حرکت پرتابی . جنا مثال مثال ‎-١‏ هوابيمايى با سرعت افقی ۶۳۰ کیلومتر بر ساعت در ارتفاع ۵ کیلومتری بسته غذایی را رها می کند . بسته غذا تحت چه زاویه دیدی رها شود تا به هدف برخورد کند؟

صفحه 65:
فصل ۴- حرکت پرتابی " حل: “نونس ةوك ‎1200m=0‏ - — و ار هرن درز ۷ ae = 15.65, X-Xq=(%p cos &)t = (430 kamv/hn}(cos 0°Y(15,65 91 ۳3600 9 = 1.869 km = 1869 m. ‏مج فكقله‎ ax ۶۶ ‏و اق و‎

صفحه 66:
فصل ۴- حرکت پرتابی ل * مثال ۲- قتخصی که حذاکفر سرعت او 976 متر بر ثانیه است می خواهد از بالای بامی به پشت بام دیگر بپرد آیا این پرش موفقیت آمیز است؟

صفحه 67:
فصل ۴- حرکت پرتابی ۳۹ ۴ حل: با قرار دادن 20 و 0 ۵.8-<۷ خواهيم داشت: .ووو تکار - لد -/ر- » - ‏و60 «)ع و‎ A)t =(4.5 m/s\(cos 0°(0.990 s)=4.5 m. * چون 9 6.2>» بدست آمد پرش موفقیت آمیز نیست

صفحه 68:
فصل ۴- حرکت پرتابی * مثال ۳- شکل زیر ۳ مسیر حرکت پرتابی یک نوپ فوتبال را نشان می دهدبا صرف نظر کردن از مقاومت هوا مسیرها را از بزرگ به کوچک بر اساس موارد زیر مرتب کنید الف) زمان پرواز ب) مولفه عمودی سرعت اولیه ج) مولفه افقی سرعت اولیه د) اندازه سرعت اولیه سم ave اب: جواب ‎ee‏ ona

صفحه 69:
فصل ۴- حرکت دایره ای یکنواخت ۳۹ ۴ درحرکت دایره ای یکنواخت اندازه سرعت ابت است ولی جهت آن همواره تغییر می کند.

صفحه 70:
فصل ۴-حرکت دایره ای یکنواخت 4 ۴ چون جهت سرعت تغییر می کند . ذره دارای شتاب خواهد بود: * محاسبه اندازه شتاب:

صفحه 71:
فصل ۴-حرکت دایره ای یکنواخت ute * 9 هو ب +ع ورن 6 و60 ۲ + ع بررط 9 ماو «- عون 8 ومع مزع د بو 1 v ‎Veosd=veose _,‏ ل ع ع وي ‎at 3‏ * ‎ ‎ ‎as as

صفحه 72:
فصل ۴-حرکت دایره ای یکنواخت ۳۹ * ادامه حل محاسبه شتاب در حرکت دورانی یکنواخت: * محاسبات بالا شتاب متوسط را به بدست می دهد. برای محابت» شتی لحظه اى بايد 00 را به سمت صفر ميل بدهيم در اين صورت هله به سمت يك ميل مى كند " علامت منفى به معنى اين است كه شتاب به سمت مركز دوران است

صفحه 73:
فصل ۴-حرکت دایره ای یکنواخت ‎a‏ مثال: * سرعت یک ماهواره زمینی را که در ارتفاع ۲۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارد و دز آنجا 929.2 مثر بر مجذور ثانیه است, را حسا بکنید ‎(RE=6400 km‏ ). ‎a‏ 1 حل: : ‎a‏ ‎eth‏ ‎= f8(Rgt h) = 0 m/s\(6.37%108m + 200210 ‎= 7770 mis = 7.77 kan/s. ‎ ‎

صفحه 74:
فصل ۴- سرعت نسبى و شتاب . ناظر واقع در چارچوب مرجع 8 با سرعت ثابت مولا نسبت به ناظر واقع در چارچوب مرجع ۸ در حرکت است . رابطه بین سرعتهایی که آن دو برای ذره 8 اندازه می گیرند به صورت زیر است Frome A

صفحه 75:
* چون چار چوبهای مرجع لخت می باشند یعنی نسبت به یکدیگر با سرعت ثابت حرکت می کنند مشتق زمانی معادله سرعتها معادله شتاب زیر را می دهد. .وم ۵ ۳ يررة * پس مشاهده اظرین ذر چهار چوبهای مرجسی که نسبت به یکدیگر باسرعت ثابت حرکت می کنند (جار چوب اینرسی) شتاب پکسانی را برای ذرات محرک اندازه گیری می کنند.

صفحه 76:
فصل ۴-سرعت نسبی و شتاب * مثالی بیای سرعت نسبی: ۴ مال- قطب نما ی یک هواپیما نشان مى دهد كه هوابيما به سمت شرق حرکت می کند . سرعت سنج هوا نشان می دهد که سرعت هواپیما نسبت به هوا ۲۱۵ کیلومتر بر ساعت است سرعت باد نسبت به زمين ‎٩۵‏ کیلومتر بر ساعت و به سمت شمال است الف) سرعت هواپیما نسبت به زمین را بدست آورید ب) اگر خلبان بخواهد به سمت شرق حرکت کند . خلبان در چه جهتی باید هواپیما را هدایت کند

صفحه 77:
فصل ۴-سرعت نسبی و شتاب ل N 1 5 ‏حل(الف):‎ * Veg > 1۷ Tm Yew ‏جملا‎ > Yaw + Ye Yee VOB vies = ACIS tani) EO ot" ‏كت‎ = tag SE Dh _ 1g ge = 225 km/h.

صفحه 78:
فصل ۴-سرعت نسبی و شتاب ل * حل(ب):

صفحه 79:

صفحه 80:
فصل 0 - دینامیک ذره - 4 مکانیک کلاسیک ‎si te oy *‏ * قانون اول نيوتن قانون دوم نيوتن * قانون سوم نیوتن و 205 ‎ice)‏

صفحه 81:
فصل ۵ - مکانیک کلاسیک 4 * مکانیک شامل دو قسمت است: سینماتیک و دینامیک * سیماتیک توضنفریاضی خرکت است ۴ در این فصل علل حرکت یعنی دینامیک حرکت مورد بحث قرار می كيرد.

صفحه 82:
فصل ۵ - مکانیک کلاسیک 4 © بررسین.سزکنت رابت کوک در قلمرو مکالیک کوافتمی (است. * بررسی حرکت ذرات در سرعتهای بالا در مکانیک نسبیتی بررسی می گردد که در اینجا به آن نمی پردازیم. * توصیف حرکت ذرات بسیار کوچک و در سرعتهای نزدیک به سرعت نور در قلمرو مکانیک کوانتمی نسبیتی است.

صفحه 83:
فصل ۵ - مکانیک کلاسیک 4 * مسئله عمده در مکانیک کلاسیک به شرح زیر است: ۴ ذره ای با مشخصات معلوم (جرم » بار ؛ و....) را با سرعت اولیه معین در محیط کاملا معلومی قرار می دهیم. می خواهیم حرکت بعدی ذره يا سرعت و مکان آن را به صورت تابعی از زمان بیابیم

صفحه 84:
فصل ۵ - مکانیک کلاسیک 4 * نیرو عاملی است که باعث تنییر حرکت جسم می شود. * جرم يك جسم معیاری از میزان مقاومت جسم در مقابل تغییر حرکت است. * هرگاه چند یرو بر جسمی اثر کند . هر كدام مستقلا شتابی به جسم مى دهند . شتاب بر آیند . حاصل جمع برداری این شتابها است .

صفحه 85:
فصل ۵ - معرفی چند نیرو ل 1 58 نیروی وزن (۷۷) : ۴ نيروييكه از طرف زمين بر جسم 1398 به سمت يايين وارد مى كردد. * 9 : شتا بجسمدر سقوط آزاد لست 9ح زوم - ۷۷

صفحه 86:
فصل ۵ - معرفی چند نیرو ۳۹ * نیروی عمودی (ل) یا نیروی عکس العمل سطح : * نیروی که از سطحى كه جسم روى تن فشرده می شود بر جسم وارد می گردد . جهت این نیرو همواره عمود بر سطح است. ‘Norma’ forco N

صفحه 87:
فصل ۵ - معرفی چند نیرو ل * نیرو ی اصطکاک (8) : وقتی جسمی روی یک سطح می لفزد یروی از طرف ( موازی سطح) در خلاف جهت حرکت احتمال جسم برجسم وارد می شود که آن را نیروی اصطکاک گوئیم.

صفحه 88:
فصل ۵ - معرفی چند نیرو 4 * لیروی کشش ‎TOT) Shes‏ نیروی است که از طرف طنابی که جسم را می کشد د ر نقطه اتصال طناب به جسم بر جسم وارد می شود و در امتداد طناب است.

صفحه 89:
فصل ۵ - قانون اول نیوتن در قوانین نیوتن اجسام ذره یعنی یک نقطه مادی بدون بعد فرض می شود. حرکت یک ذره توسط محیط ذره مشخص می شود. از طریق محیط اطراف ذره بر ذره نیرو وارد می شود و باعث شتاب آن مى ‎oof‏ قانون اول نیوتن: اگر برایند نیروهای خارجی وارد بر یک جسم صفر باشد جسم اگر ساکن است.ساکن و اگر در حال حرکت یکنواخت مستقیم الخط است به حرکت یکنواخت خود ادامه می دهد.

صفحه 90:
فصل ۵ - قانون دوم نیوتن قانون دوم نیوتن: اگر برایند نیروهای وارد بر جسمی به جرم ۲0 برابر ۴2 باشد جسم تحت تاثیر اين برايند شتاب 8 در جهت برایند نیروها می گیرد که اندازه شتاب با جرم جسم نسبت عکس و با نیرو نسبت مستقیم دارد ۲ 22 + . معادلات مولفه ای و اسکالر قانون دوم نیوتن: 7 ‏م2‎ 2 - ma, 2 2۳

صفحه 91:
فصل ۵ - قانون سوم نیوتن 4 * قانون سوم نیوتن: کنشهای متقابل دو جسم بر هم همواره مساوی در خلاف جهت یکدیگرند Fas = —Fay Mm Fas Fe, ۶ aQe— ‏و وه‎ Fas = Fea

صفحه 92:
فصل ۵ - قانون سوم نیوتن 4 ‎ *‏ مثالی از قانون سوم: د رشکل زیر جسم > بر روی سطح میز در حال سکون قرار دارد. نیروهای وارد بر جسم و عکس العمل آن نیروها رسم کنید. ‎ ‎(a)

صفحه 93:
فصل ۵ - قانون سوم نیوتن 4 * درا ) نیروهای وارد بر جسم و در © ) و © ) عكس العمل آن نيروها رسم شده است. For (normal from table) Fee (weignt otc) mb)

صفحه 94:
فصل ۵ - قانون سوم نیوتن ۳ در © ) و © ) عکس العمل نیروهای وارد بر جسم > همراه با نیروهای وارد پر آن رسم شده است. ۷ © + ا

صفحه 95:
فصل ۵ - دستگاه یکاهای مکانیکی ۳۹ "اسه سیستم اندازه گیری در مکانیک: متریک یا 1۷5 .گوسی يا 065 انگلیسی: در سیستم متریک واحدهای اصلی: طول: بر حسب متر جرم: برحسب کیلوگرم زمان: پر حسب ثانیه واحد نیرو در نیوتن(!() است که یک نیوتن نیرویی است که به جرم سک کیلو گرم شتاب یک متر بر مجذور انیه می دهد.

صفحه 96:
فصل ۵ - دستگاه یکلهای مکانیکی 4 * در سیستم گوسی واحدهای اصلی: طول: پر حسب سانتیمتر جرم: برحسب گرم زمان: پر حسب ثانیه واحد نیرو در دين است که یک دین یرویی است که به جرم یک گرم شتاب یک سانتیمتر بر مجذور انیه می دهد.

صفحه 97:
فصل ۵ - دستگاه یکاهای مکانیکی ۳۹ * در سیستم انگلیسی واحدهای اصلی: طول: بر حسب فوت نیرو: برحسب پوند زمان: بر حسب ثائیه

صفحه 98:
فصل ۵ - دستگاه بکاهای مکانیکی 4 = واحدهای کمیتها در قانون دوم نیوتن: SYSTEM FORCE MASS ACCELERATION 5 newton (N) ‘logram (kg) m/s? cast Syne gramn (8) ‏اه‎ British? pound (1b) slug fis?

صفحه 99:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن وي * برای حل مسائل موارد زیر را انجام می دهیم: ۱- تعیین جسمی که حرکتش مورد نظر است ‏ ۲) درقانون دوم نيوتن). ۲- مشخص کردن محیط مستقيم اطراف جسم به منظور تعيين نیروها ی وارد بر آن(يكى از محيطها همواره زمين مى باشد).

صفحه 100:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ۳ * ادامه موارد حل مسائل در قانون دوم : ۳- تعیین سیستم مختصات مناسب ( مناسب است که جهت مثبت محور » ها در جهت شتاب باشد در این صورت .) ‏0<ر2 است‎ pa,=a 6 - رسم نمودار جسم - آزاد يا رسم کلیه نیروهای وارد برجسم در سیستم مختصات مناسب.

صفحه 101:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ل * ادامه موارد حل مسائل در قانون دوم : ۵- تجزیه نیروها و بدست آوردن مولفه ها در امتداد هر یک از محور های سیستم مختصات. 1 استفاده از روابط مولفه ای قانون نیوتن :

صفحه 102:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قو 4 * _ چند مثال برای کاربرد قوانین نیوتن مثال ۱- جسم ۷23.369 برروی سطح میز بدون اصطکاکی قرار دارد و توسط طنابی و قرقره بدون اصطکاکی به جسم ۲922.19 وصل است . شتاب هر یک از اچسام و نیروی کشش طناب را بدست آورید.

صفحه 103:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نيوقن 4 ۴ حل: نخست جسم الا را به عنوان موضوع انتخاب می کنیم:

صفحه 104:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای ‎called‏ نیوتن ن انتخاب می کنیم: * جسم ‏ را به عنوان موضوع

صفحه 105:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ۳۹ * از روابط (۱) و (۲) شتاب و نیروی کشش ریسمان به دست هن ]يده ‎Ak a‏ و ‎“Wan! The Dig 08 = 34 ws‏ ‎(33kg)(21 kg)‏ 0 _ ‎M+m° 33ke+ 21 kg‏ a (9.8 mis?) = 13 N,

صفحه 106:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن * مثال ۲ : در جسم ۷23369 و 77-3.2/9 روی سطح میز بدون اصطحکاکی قرار دارند . اگر با دست یرو در امندادلفق بر چسم ۶9 وارد کنیم (ی,ر۴ ) و مجموعه از حللت سکون شروع به حرکت کند و با شتاب ثابت فاصله 277600 را د رزمان ۷/۱ انیه طی کند : 3 ) جفت نیروهایی كشش- واكنش را مشخص كنيد «1 ) نيروى وارد از دست بر جسم © ۲۲ نيروى كه جسم 77 بر 84 وارد عى كند (أ© ) نيروى خللص وارد بر ج ‎ce‏ 5 1را به دست اوريد

صفحه 107:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نيوقن 4 * 8) جفشيريها بوك شن ولكنثررا مشخصركنيد حل:

صفحه 108:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن 4 . « ) نیروی‌وارد از دستبسر چسم ۲ حل: . 02 ل ويا د ور - عر ‎2d _ (2\(0.77 m)‏ 2و 0.533 7 ع2 Foy = (M+ ma = (33 kg + 3.2 kg)(0.533 més?) < 19,3 (۲ 2۶ 9

صفحه 109:
فصل 0 - بعضى کاربردهای قوانین نیوتن © ) نيروى كه جسم 17 بر 14 وارد مى كند (© ) نيروى خالص وارد بر جسم [1ارا به دست آوريد. Fay = Ma = (33 kgX0533 mis?) = IT6N*I8N, F = Foy ~ Fy = 19.3N - 17.6 = LIN.

صفحه 110:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن * مثال ۳- جرم 715/9 توسط ریسمان های ی آويخته شده است نیروی کثش در هر ریسمان را پدست آورید.

صفحه 111:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن عل و ور حل: محیط اطراف جسم طناب و زمین است پس بر آن دو نیرو وارد می شود.

صفحه 112:
۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن فصل ۵ -: * ادامه حل:

صفحه 113:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن 4 * ادامه حل: ‎ae = T,(0.883).‏ ‎T= - = 0883 7 1 207,‏ ‎147N‏ Tam 0.469 + (1.29}(0.731) = 104N = 100N. Tz = 1.297, = (1.29)(104 N) = 134N = 130N.

صفحه 114:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن 4 * مثال 6 -جرم و25<: توسط ریسمانی ودر سطح شییدار و بدون اصطحکاک نگه داشته شده است. اگرباشد و ) کشش زیسمان «) نیروی را که سطح بر جسم وارد می کند را بدست آورید ء) اگر ریسمان قطع شود شتاب حرکت جسم چقد راست؟

صفحه 115:
فصل 0 - بعضى کاربردهای قوانین نیوتن ۴ 3) کشش‌ریسمان «ا) نیرویی که سطح بر جسم وارد موكند را بدستا وريد. حل : جسم ساكن است بس نيروهاى وارد بر آن صفر است: .0 عه + +21 2۲

صفحه 116:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نيوقن 4 * ادامه حل: تصویر ثیروها در امنداد ‎PY OK‏

صفحه 117:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نيوقن * ع) لگر ریسمان‌قطم شود شتابعرکت‌جسم چقد راسگ ‎dew‏

صفحه 118:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ۳ * ادامه حل: a@ = —(9.8 més)(sin 27°) = —4.4 mis?, * علامت منفی شتاب به معنی این است که شتاب در خلاف جهت مثبت محور » ها است. ۳ ملاحظه می کنیم که همانند مورد سقوط آزاد . شتاب جسم مستقل از جرم آن است

صفحه 119:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن 4 " مثال © - دو جرم نامساوى به وسیله ریسمانی که از روی قرقره بدون اصطكاك و بدون جرمى كذشته است . به هم وصل شده اند شتاب ونيروى كشش طناب را بدست آوريد.

صفحه 120:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن 4 ا حل: محيط اطراف هر يك از وزنه ها ريسمان و زمين است بس ب رهر يك دو نيروى وزن وكشش طناب وارد مى شود. ۲ 1 T— mg = ma,

صفحه 121:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن * ادامه حل: جهت شتاب جسم بزرگتر به سمت پایین است:

صفحه 122:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن 4 * ادامه حل: باجمع كردن دو رابطه قبل شتاب وكش ريسمان به دست مى آيد: T— mg = ma. -T + Mg = Ma r= ‏عل‎ ‎M-m ‎a g 7 2+

صفحه 123:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن " مثال © - شخصى به جرم 1772.219 روى ترازويى داخل آسانسورى که با شتاب 8 در راستای قائم حركت مى كند . ايستاده است عددى را كه ترازو نشان می دهد ( وزن ظاهری ) را در هر یک از موارد 8) شتاب صفر و اسانسور با سرعت أابت به سمت بالا یا پایین حرکت می کند در این حالت وزن ظاهری (۷) و وزن حقیقی(۷ ) شخص یکسان است " 8 السلنسويويا شتار2-3.2/1/52 كه جهتح رككزبه سمت ‎LL‏ لمسلنسور دارلوج ‎ES‏ شونده به سمتسللايا حركتكند شونده بسه سمتپسایین) د یحرکسطلسه) آسللسور با شستابب2و/2<3.200 که چهتآذبسه مسمتپساییسط پسعنیسللسور دارلی‌ه رکتشسند شسونده بسه سمتپساییزو ج ركسكند شونده به سمت ببسل لسع :دن ‎iT pe‏

صفحه 124:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن شتاب صفر و آسانسور با سرعت ابت به سمت بالا یا پایین حرکت می att ‏حل: در این حالت وزن ظاهری () و وزن حقیقی(۷ ) شخص یکسان‎ * 7 ‏است.‎ ‎5 ۲ 27 - mg = ma, N= mgt). a=0 N= m(g + a) = (72.2 ke)(9.80 m/s? + 0) = 708N,

صفحه 125:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین ذ 4 0لسشویو یا شتا 9<23.2171/52 که جهتح رکب سمت بللاسط يعن لمسلنسور دارلوج ركتسند شونده به سمتسللايا ح رکتکسند شسونده بسه سمتپسایین) د وحرکظست حل: محیط اطراف شخص تنها ترازو زمین است پس دو نیروی لا و 9 بر شخص وارد می شود و همان وزن ظاهری است. ‎N— mg = ma,‏ ‎N=m(g+ a).‏ N= m(g + a) = (72.2 kgX(9.80 m/s? + 3.20 m/s?) < 939 ۰,

صفحه 126:
فصل ۵ - بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‎(C‏ تسلنسور با شتاب9<23.2111/92 که جهلزسه سمتپاییولست ( یعنی آسانسور دارای حرکت تند شونده به سمت پایین و حرکت کند شونده به سمت بالا است ) در حرکت است. ‏حل ‎¥ ‎N— mg = ma, N= mg +a). ‎N= m(g + a) = (72.2kg)(9.80 m/s? — 3,20 mis?) = 477N. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 127:
فصل ۶ - دینامیک ذره -۲

صفحه 128:
فصل ۶ - دینامیک ذره --۲ + * پیروهای اصطکاک * دینامیک حرکت دورانی یکنواخت

صفحه 129:
فصل ۶ - نبروهای اصطکاک ۴ نیرویی که از یک سطح بر سطح دیگر که روی آن قرار دارد وارد می شود و با حرکت آن مخالفت می کند نیروی اصطکاک نامند . # جوش خوردگیها اصطکاک می یروی

صفحه 130:
فصل ۶ - نبروهای اصطکاک 4 * جهت نیروی اصطکاک موازی سطح و د رخلاف جهت حرکت احتمالی جسم است. * انواع نیروهای اصطکاک ‎C1‏ نیروی اصطکاک استاتیک که در حالث | 2100 سن ‏سکون بر جسم وارد می شود ‎ ‎ ‎ ‏اکر جسم ساکن باشد نیروی اصطکاک استاتیک صفر است ‎ ‎

صفحه 131:
‎fod‏ ۶ - نبروهای اصطکاک ‏* نیروی وارد شده بر جسم به اندازه ای نیست که جسم را به حرکت وا ‎f= yas eae‏ ‏"* با افزايش ع ذ ‎ ‎

صفحه 132:
‎fod‏ ۶ - نبروهای اصطکاک ‏* (نیروی اصطکاک استاتیک ماکزیمم (ب؟ ) : نیروی اصطکاکی است که بر جسم در آستانه حرکت وارد می گردد. ‏8 : ضریب اصطکاک استاتیک است که به جنس سطوح درگیر بستگی دارد ‎oN‏ : نیرویعکساامل‌سطح ‎ ‏2100 سس ۳۳۶ ۲-2۱0 ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 133:
‎fod‏ ۶ - نبروهای اصطکاک ‏* نیروی اصطکاک جنبشی (۲ ) : که بر جسم در حال حرکت وارد می گردد و مقدار آن ‎ ‏2100 عس؟ ۳۶ ۲222۵ ‎ ‎ ‎Ae‏ : ضریب اصطکاک جنبشی ا : نیرویعکس | اعمل‌سطح ‏با تغییر نیروی ۴ ۰ نیروی اصطکاک جنبشی تغییری نمی کند ‎ ‎

صفحه 134:
‎fod‏ ۶ - نبروهای اصطکاک ‏* نیروی اصطکاک جنبشی( ,] )و ,يآبه نييوى جلو برنده (۴ ) بستگی ندارد تنها به نیروی فشارنده جسم بر سطح (() و جنس سطوح بستگی دارد:

صفحه 135:
فصل ۶ - نیروهای اصطکاک نیروهای | 4 ‎j andi‏ ارد . زاویه را می مثل یک سکه کتابی قرار دارد . ‎oa er‏ سکه زاویه 5 ۱ / تير داد مشاهده س شود كه تحت توان

صفحه 136:
فصل ۶ - نبروهای اصطکاک " حل: ۰ صله ۷ < ی عه ,0 > 8 مه ۷ - برع بقل ,0 همه ۳ < 2۷ ‎ < 0, or‏ ومه ۷ - 2 2 رل ‎aN _ Wein 8 _‏ _ یز ‎NN ~ Weose "®‏ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 137:
فصل ۶ - نیروهای اصطکاک * مثال 4 اتومبیل که با سرعت ۷0 در امتداد جاده مستقیمی حرکت می کند ناگهان ترمز می کند بطوری که چرخها قفل می شوند و اتومبیل می‌لغزد . گر ‎me‏ :

صفحه 138:
فصل ۶ - نیروهای اصطکاک " حل: w= vi + 2a,(x — %), Vp = ¥— 20,4. pa “=m, o a= t= =F = #8 Op ‏ووو‎ ‎m ‏ون‎ - ۱/2, - 12050795 77377020 = 58 m/s = 210 km/h

صفحه 139:
فصل ۶ - نیروهای اصطکاک + مثال 9-دو جرم و) 14 رم عروم توسط ریسمانی که | زیک قرقره بی وزن و بدون اصطکاک گذشته به یکدیگر وصل شده اند اگر زاویه شیب (00 درجه باشد نیروی اصطاً آورید.

صفحه 140:
فصل ۶ - نیروهای اصطکاک " حل: ‎ma, = 0,‏ < 8 طله ور - ب- 1 2 بر ۳ ‎mg = may = 0,‏ - 7 < روت ‎۷ ‎5 T= mg. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 141:
فصل ۶ - نیروهای اصطکاک * از دو رابطه قبل: ‎mg — mg sin 6‏ = بر ‎kgX9.8 mis) — (14 kg)(9.8 m/s*)(sin 30°)‏ 14( = ‎ON.‏ ~ 1( 68.6 - ‎beh ‎mg cos _ 68.6N © (14 kg)(9.8 més?)(cos 30°) ‎ ‎ ‎= 058.

صفحه 142:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت * شتاب حرکت ذره ای که با سرعت ثابت ,« روی دایره ای به شعاع ۲ در حرکت است به سمت مرکز دوران و مقدار آن ثابت و برابر: ye a=— 1۳

صفحه 143:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت 4 ۶ چند نکته د رحل مسائل دینامیک حرکت دورانی یکنواخت: )- همانند قبل جرم 7 در قانون دوم نيوتن ( موضوع) » محیط اطراف آن و بنابراين نيروهاى وارد بر موضوع را مشخص و رسم مى كنيم . ‎-O‏ یک سیستم مختصات مناسب بر » که جهت , آن د رجهت شتاب جانب به مرکز است د رنظر, گرفته و نیروها را تجزیه می کنیم .

صفحه 144:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت * از دو رابطه مولفه ای زیر برای بدست آوردن مجهول مورد نظر استفاده می کنیم. 2 v IF, =ma, =m— A =F, =0 توجه شود که نیروهای جانب به مرکز ازمحیط اطراف تأمین می گریدد.

صفحه 145:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی بکنواخت 4 * چند مثال: ‎Mis‏ آونگ مخرو طی عبارت است از جسم کوچکی به جرم ۲ که با سرعت ۷ در انتهای نخی به طول 1 روی دایره افقی دوران می ‎US‏ سس آورید.

صفحه 146:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت * حل: 2 ; mm’ Tain 0 = ma, =“, Toos #—mg=ma,=0, or Toos 0 = me.

صفحه 147:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دور ان يكنواخت حر ورادی " ادامه حل -با تقسم دو رابطه قبل: oo | 8 0

صفحه 148:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت * مثال ه گردونه . ضریب اصطکاک لازم برای جلوگیری از سقوط شخص د رگردونه شکل زیر که با سرعت ۷ می چرخد را بده اگر ضریب اصطکاک | 00 باشد . سرعت دور ت آه ۰ب او گردونه 4

صفحه 149:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت + i= 5 با فرض اينكه 5 2190 سق ‎yu »-fE-‏ =7.17 mis © 7.2 mis,

صفحه 150:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت — + * مثال 0 - اتومبیلی به جرم و 7-1600 با سرعت ‎ul‏ 7/5 20-ردر امتداد جاده دايروى مسطح به شعاع 090 متر د رخال دور ۳7 ‎pate.‏

صفحه 151:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت i= 5 wes (20:mis)? eR ~ GEmieai90m 2١

صفحه 152:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت * مثال 6 - همواره نمی توان به اصطکاک اعتماد کرد به همین دلیل د ر سر پیچها جاده ها را شیب عرضی می دهند .ادن ابن سورت زاري«شيب لازم جندر بد تمر نبود اصطكاك اتوا

صفحه 153:
فصل ۶ - دینامیک حرکت دورانی یکنواخت + ۶ حل:

صفحه 154:

صفحه 155:
فصل ۷ - کار و انرژی ۳۹ * کار نیروی ثابت * کار نیروی متغییر - مورد یک بعدی * انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی توان

صفحه 156:
فصل ۷ - کار و انرژی * مسئله اساسی دینامیک یافتن مکان ذره به صورت تابعی از زمان است. * اگر نیروهای وارد بر ذره ثابت باشد » براحتی می توان از قانون دوم نیوتن شتاب و با استفاده | زمعادلات حرکت با شتاب ثابت » مکان و سرعت را به صورت تابعی از زمان بدست آورد. * اگر نیرو ها ی وارد بر ذره ثابت نباشد » شتاب ن فرمولهای حرکت با شتاب ثابت صادق نیست در این صورت باید از روشهای انتگرالگیری استفاده کنیم.

صفحه 157:
فصل ۷ - کار نیروی ثابت ۳۹ * اگر نیروهای وارد بر ذره تابع مکان ذره باشد مانند نیروی گرانش و نیروی فنر از مفاهیم کار و انرژی می توان برای پیدا کردن سرعت ذره استفاده کرد. " فرض مى كنيم در امتداد خط راست و نيروى وارد بر ذره د رهمان امتداد و ثابت باشد كار نيروى © هنكامى كه ذره تحت ناثير آن + م

صفحه 158:
فصل ۷ - کار نیروی ثابت * اگر نیروی ثابت وارد بر ذره در امتداد حرکت نباشد بلکه زاویه . با اما لي جابجا بسازد کار نیروی ۴: + وی ۲4 - 7۷ * کار کمیتی نرده ای است که می تواند مثبت» منفی و یا صفر باشد . = هنگامی که جسمی را د رمقابل سطح زمین سطح زمین بالا مى بریم کار مثبت و هنگامی که جسمی را در مقابل سطح زمین پایین می آوریم کار منفی و هنگامی که جسمی را در مقابل سطح د رامتداد افق جایجا می کنیم کار صفر است,

صفحه 159:
فصل ۷ - کار نیروی ثابت * مثال- می خواهیم جسمى به جرم ©0 کیلوگرم را از سطح شیب دار بدون اصطکاکی به طول 0-5/7 متر تا ارتفاع 60 متری با نیروی موازی سطح شیب دار با سرعت

صفحه 160:
فصل ۷ - کار نیروی ثابت 4 * حل:

صفحه 161:
فصل ۷ - کار نیروی متغییر - مورد یک بعدی " فرض می کنیم که نیرو تابعی از مکان باشد »)۲ کار اين تیرو روی جسم هنگا که جسم از نقطه بر به نقطه ‎x,‏ جابجا می گردد ام منحنی ()۲ و دو

صفحه 162:
فصل ۷ - کار نیروی متغییر - مورد یک بعدی * به عنوان مثال از کار نیروی متغییر کار نیروی فنر. را محاسبه می کنیم . * طبق قانون هوک هر. گاه هنتهای فنری را به اندازه « نسبت به وضعیت تعادلیش بکشیم ویا بفشاریم » فنر بر عاملی که باعث تغییر طول آن نیرویی متناسب با تغییر طول وارد می کند: P= ‏مج‎ * »“ ضریبی‌لستکه ثابنفنر نامیدم می‌شود

صفحه 163:
فصل ۷ - کار نیروی متغییر - مورد یک بعدی * وقتی فنر فشرده می شود 0>«و ۴ مثبت است. 9 * regaive 1 le =I ‏وح‎ ونان ‎xp 4‏ * وقتی فنر كشيده مى شود 0

صفحه 164:
فصل ۷ - کار نیروی متغییر - مورد یک بعدی " وقتی فنر در حالت تعادل است 0و ۲-0 است 2-6 20 9

صفحه 165:
فصل ۷ - کار نیروی متغییر - مورد یک بعدی * کار نیروی فنر درجابجایی انتهای آزاد آن از نقطه ,ر به نقطه مر ‎ae 4‏ ۳ مه - هه رف ] - به 2 ] - إلا ‏8 -0(608-) - [] ولت) < ‎— 2 yen [Ms He, “ee ‏اگر 0 »دو‎ 5

صفحه 166:
فصل ۷ - کار نیروی متغییر - مورد دو بعدی " اگر نیرو هم از لحاظ اندازه و هم جهت تغییر کند و اگر جابجایی جسم یک مسیر خمیده باشد در اين صورت کار نیرو د رجابجایی جسم از نقطه ,/ تا نقطه ,۲ برابر است با : هو ] + ] ]۷ ‎me Ye‏ %

صفحه 167:
فصل ۷۶ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی " انرژی جنبشی یک جسم طبق تعریف برابر است با : * بیان قضیه کار انرژی جنبشی : انرژی جنبش ی آن

صفحه 168:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی * اثبات فضیه در حالتی که برآیند نیروها ثابت باشد: اكه 5 و چم | Sn م" 24 + تدك قرو ‎dmv? — binv3 = ma,d.‏

صفحه 169:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی * اثبات قضیه کار - انرژی جنبشی د رحالت کلی : 1 ‏هد‎ ae = i ma de, 2 as av ma dx = m& dx, ara a ad a” a ma dx = ms v de = my dv. Me My wef mv av =m [| vdv = don} - don? = K, — K, = AK,

صفحه 170:
‎a > ۰‏ + هه 4 ‎fad‏ ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - ‎i‏ ‏انرژی ‏* مثالی از قضیه کار - انرژی جنبشی * آسانسور به جرم 00000 کیلوگرم با سرعت 4 عر۷ متر بر ثانیه به سمت پایین در حرکت است . کابل آسانسور ناگهان شل می شود و آسانسور با شناب 5/1و به سمث پابین حرکت می کند . در طی سقوط أن د رفاصله 15 متری سقوط » مطلوب اسث + الف) كار انجام شده روی آسانسور توسط نیروی وزن ب) کار انجام شده توسط نیروی کابل ج) کار کل انجام شده روی آسانسور د)نشان دهید که کا رير آیند نیرو ها برابر کار کل انجام شده روی آسانسور است, اترازی ای بر سرت آساتسوز نو زاپان:65] مش مقوظلم

صفحه 171:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی all Jn " W, = mgd cos 0° = (500 kg)(9.8 m/s?)(12 m)(1) - 588» 104 [ ‏»ا 59 د‎ 104.

صفحه 172:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی " حل ب : DSF =T- mg = ma. T= m(g + a) = m(g — 9/5) = (500 kg)($(9.8 m/s?) = 3920 N W, = Td cos 180° = (3920 N\(12 m)(-1) = -4.70 X 104). ۳9 لك

صفحه 173:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی * حل ج) :

صفحه 174:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی ۴ حل د) :

صفحه 175:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کاو - انرژی حل ه) : ‎}ro? = 3(500 kg)(4.0 m/s)? = 4000 J,‏ < يكز ‎Ky = K, + W = 40001 + 1.18 x 104)‏ ‎X 104),‏ 1.6 = [ 104 »ا 1.58 - ‎Ky = ‏قاط‎ ‎= (2% _ {OOS 1FD = Ne —s00ke 7? ms, ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 176:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی مثال 0 جسمی به جرم 2/0 کیلوگرم با سرعت ابت 0 مر بر ثانیه روی یک میز اققی بدون اصطکاکی می لغزد ‎Pat em Oe‏ سکون در متر باشد جا. ها ۱ TROON ‏سر‎

صفحه 177:
فصل ۷ - انرژی جنبشی و قضیه کار - انرژی © بط :

صفحه 178:
فصل ۷ - توان 4 ۰ توان آهنگ زمانی انجام کار است و یک کمیت اسکالر است. توان متوسط : اگر کل کار انجام شده را تفسیم بر زمان انجام آن کنیم توان متوسط بدست می آید. “P-gp een ۳

صفحه 179:
فصل ۷ - توان ۳۹ " در دستگاه 5۱ (سسیتم بین المللی ) واحد توان وات است که برابر یک ژول بر یک ثانیه است گاهی از واحد اسب بخار استفاده می شود که ‎i watt = 1W = 1 J/s = 0.738 ft: Ib/s‏ ‎horsepower = 1 hp = 550 ft: Ib/s‏ 1 ‎W.‏ 746 = " كار بر حسب ‎kilowatt-hour = 1kW+h = (103 W)(3600 Dsy‏ الرد مثلا كيلو وات سا ‎X 106J = 3.60 MJ.‏ 3.60 =

صفحه 180:
فصل ۷ - توان ۳۹ * می توان توان لحظه ای را به صورت ضرب نقطه ای زیر نوشت: ‎a‏ _ له 9 009 ۲ _ ۵۷ _ ‎a ۳3 ros 9 ($).‏ ف همه بر حامر

صفحه 181:
‎Sad‏ ۸ - پایست ‏انرزى 8 ‎

صفحه 182:
فصل ۸ - پایستگی انرژی ۳۹ * نیروهای پایستار * انرژی پتانسیل * دستگاههای پایستار یک بعدی * دستگاههای پایستار دو بعدی و سه بعدی Bf 5 a ‏انیژی‎ 24

صفحه 183:
فصل ۸ - نیروهای پایستار ۳۹ * یک نیرو هنگامی پایستار است که کار انجام شده توسط آن روی یک ذره در یک مسیر بسته صفر باشد. در غير اين صورت نیرو نا پایستار. است. Gee eat ۲ ۸۵ 9. ‏هه‎ Se

صفحه 184:
فصل ۸ - نیروهای پایستار ۳۹ * در شکل قبل بر طبق قضیه کار - انرژی جنبشی » کار برآیند نیرو ها صفر است چون تغیبر انرژی جنبشی ذره صفر است » پس نیروی فنر. پایستار است. * طریقه دیگر بیان نیروی پایستار : کار نیروی پایستار به مسیر طی شده بستگی ندارد

صفحه 185:
فصل ۸ - نیروهای پایستار * اگر نیروی وارد بر ذره پایستار باشد کار آن در دو مسیر شکل زیر

صفحه 186:
فصل ۸ - نیروهای پایستار * یکی دیگر از نیروهای پایستار نیروی گرانشی است. چون مطایق شکل با فرض نبود اصطکاک» جسم هنگام بر كشت به نقطه شرو ء هما.. سرعت اولیه را دارد.

صفحه 187:
فصل ۸ - انرژی پتانسیل و * انرژی پتانسیل یک دستگاه معرف شکلی از انرژی ذخیره شده است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد و به انرژی جنبشی تبدیل شود. ۴ اگر در طول حرکت جسم فقط نیروی پایستار بر جسم وارد گردد» جنبشی در حين حرکت ثابت ۱ ‎aid gag Sil‏

صفحه 188:
ع ‎eR‏ .5 فصل ۸ - انرژی پتانسیل چون کار انجام شده توسط یک نیروی پایستار فقط به نقاط ابتدایی و انتهایی حرکت بستگی ‎Scale‏ اين جنين نيرويى فقط به مو يس :

صفحه 189:
فصل ۸ - انرژی پتانسیل ۴ چون انرژی پتانسیل فقط به موضع ذره بستگی دارد پس :

صفحه 190:
فصل ۸ - دستگاههای پایستار یک _ * محاسبه انرژی پتانسیل برای دو نمونه از نیروهای يايستار » یعنی نیریوی گربانش و نیرو فنر: الف ) انرژی پتانسیل گرانشی: رد ‎me” 4 =ne [>]‏ - ب (و-) ”]-- ننه AU = mg(yy — yd) = mg Ay. U— U, = mely — (۰ U = mgy

صفحه 191:
فصل ۸ - دستگاههای پایستار یک بعد ب ) انرژی پتانسیل کشسانی: توجه: در محاسبات فوق مبدا انرژی پتانسیل در مبدا مختصات فرض شده است .

صفحه 192:
فصل ۸ - دستگاههای پایستار یک بعد ن با توجه به قانون با انون بايستكى انرزى مكانيكى ملاحظه ‎١‏ مى شود ‎ ‎

صفحه 193:
فصل ۸ - دستگاههای پایستار دو بعدی و سه بعدی * در اين حالت انرؤى يتانسيل تابعى أز سه مختصه است ورابطه پایستگی انرژی : . رن رو ۳0

صفحه 194:
فصل ۸ - پایستگی انرژی و *۴ چند نکته در حل مسائل: 6 - اگر درطی حرکت ذره فقط نیروهای پایستار بر ذره وارد گردد و یا اگر نیروهای ناپایستار نیز بر ذره وارد می شوند کار آنها در طول حرکت صفر باشد د راین صورت انرژی مکانیکی پایسته است یعنی د رکلیه نقاط حرکت انرژی مکانیکی یکسان است ::

صفحه 195:
فصل ۸ - پایستگی انرژی ل ۶ چند نکته در حل مسائل: © - اگر د رطی حرکت ذره ازج تا ط نیروی ناپاستار » مثلا نیروی اصطکاک ,7 ) نیز بر ذره وارد گردد در اين صورت انرژی مکانیکی پایسته نیست و از فرمول زیر برای حل مستا

صفحه 196:
فصل ۸ - پایستگی انرژی + * مثال4 بچه ای مطابق شکل از ارتفاع 0/60 متری به پایین می لغزد. با فرض اینکه اصطکاک نیست سرعت در انتهای مسیر چقدر است؟

صفحه 197:
hs int A ‏فص‎ * حل: رولا ‎U, = K,+‏ + وت ‎mgy,.‏ + بوط ع ‎duet + mey,‏ ‎vg = vB + 2e(% — ys)‏ ‎m/s(8.5 m)‏ 1)2()9.8 - 120 ۷ ‎m/s.‏ 13 =

صفحه 198:
فصل ۸ - پایستگی انرژی + " مثال كلوله اى به جرم ©/2 كيلو كرم مطابق شك 1 از تويى د رارتفاع ©0) متری با سرعت اولیه 00 ۰ - ثانیه شلیک می شود و به اندازه 60 سانتیمتر در شن می رود. با صرف نظر کردن | زثیروی مقاومت هو کار نیروی مقاومت شن و اندازه ییروی مقاومت متو وارد بر جسم از طرف شن را تعیین کنید.

صفحه 199:
فصل ۸ - پابستگی انرژی * حل: AE = (0 — davi)— meth, + hn), AE =-12(5.2 x 107kg) (14 mis)" ~ (5.2.x 107kg) (9.8 m/s?) (18 m + 0.21 m) =-14375 - Fh, = AE. _ AE _ -14373 “=k, —021m F < 6.84 ( © 68N.

صفحه 200:

صفحه 201:
فصل ‎-٩‏ پایستگی تکانه خطی ۳۹ " مركز جرم " حركت مركز جرم " تكان خطى يك ذره * تکانه خطی یک دستگاه ذرات * پایستگی تکانه خطی * بعضی کاربرد های اصل پایستگی تکانه

صفحه 202:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم و * اگر جسم دارای حرکت دورانی و ارتعاشی همراه با انتقال باشد. نقطه ای در جسم وجود دارد که حرکت آن مانند حرکت نقطه ای است که تحت تأثیر همان

صفحه 203:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ۳۹ * مکان مرکز جرم در حالت ساده سیستم شامل دو ذره : ووس + م و + ۵ =

صفحه 204:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ۳۹ * مکان مرکز جرم اگر « ذره به جرمهای ۲۳۰ ...۳,۰۰ روی یک خط راست داشته باشیم : ید + ۰ + یا وتو + و۳ ‎M‏ = 7 ‎Ha DD mix.‏ در 1 راو ۰۰ +( + ور گر

صفحه 205:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ۳۹ ‎LS) *‏ ذرات در سه بعد توزیع شده باشند . مرکز جرم با سه مختصه ت تعيير ‏002 ۳ می گردد: 7 ماد 1 ‎me‏ > سلا 1 2 ممه ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 206:
فصل ‎٩‏ - مرکز جرم * با استفاده از نماد گذاری برداری » بردار مکان ذرات و مرکز : ‏جرم‎ ‎Hast yd hak a mri ee * اگر میداء چارچوب در مرا0-:*2۳, د (یعنی 0 حبى, ) :

صفحه 207:
فصل ‎٩‏ - مرکز جرم " محل مركز جرم مستقل | زچارچوب مرجع به کار رفته است د رواقع :

صفحه 208:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ۳۹ * يك جسم صلب را می توان به صورت توزیع پیوسته ای از ذرات به جرم بسیار کوچک رل در نظر گرفت, مختصات مر" ۱ بود از : 557 1 vm =f ven 1 mn 7 zdm,

صفحه 209:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ل * مثال0 : سه ذره به جرمهای و 1.2-,2.569,۳عر 9 3.4- رم در گوشه های یک مثلث متساوی

صفحه 210:
= ‏ر۳‎ + May + ‏ونا‎ ‎M 5 (1.2 kg)(0) + (2.5 kg)(140 om) + (3.4 kg)(70 om) 71 - 83 ‏مه‎ ‎ae I mays + nays + ‏ولو‎ ‏نت‎ 1 _ (LD RBNO) + (25 Kg XO) + 2۸ ‏لزه‎ om 718 = 58cm.

صفحه 211:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ل ۰ مثال 6 : از داخل صفحه فلزی دایروی به شعاع ‎R2‏ دیسکی به شعاع ‏ برداشته شده است . مکان مرکز. جرم را تعين كنيدا

صفحه 212:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم ل * حل: صفحه فلزبی سوراخدار را ج “اا و دیسک دایروی برداشته به شعاع 8 را جسم «] می نامیا

صفحه 213:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم * ادامه حل: اكر جسم ع صفحه دایروی اولیها باشد که سوراخ شده است در ای صورت مر کز جرم آن د رمبدا سیستم مختصات است.

صفحه 214:
فصل ‎٩‏ - مرکز جوم 4 * ادامه حل: جسم © شامل دو جسم ,0 است بنابراين مركز جرم آن: = Maly + Misi Mp + My ? : ‏با توجه به اينکه 0 است‎ Xe _ ‏طاو‎ ee ۹ اگر ۸ چگالی جرمی صفحه و ) ضخامت آن باشد داریم : مم — ‎and my = m(2RPpt‏ 772۶ < و9 (RoR A) _ yp TORR — Rit

صفحه 215:
فصل ‎٩‏ - حرکت مرکز جوم " برای دستگاهی از ذره می توان با استفاده از تعریف مرکز جرم نوشت :

صفحه 216:
فصل ‎٩‏ - حرکت مرکز جوم * با مشتق گرفتن از معادله سرعتها داریم:

صفحه 217:
فصل ‎٩‏ - حرکت مرکز جوم ۳۹ * درمیان این نیروها نیروهای داخلی نیز وجود داریند که طبق قانون سوم نیوتن همدیگر را حذف می کنند . بنابراين جمع بالا معرف تمام نیروهای خارجی وارد بر. ذرات ره ریز دج = ‎Dany‏ - مر مه < ار

صفحه 218:
فصل ‎٩‏ - حرکت مرکز جوم ۳ * مثال : سه ذره مطایق شکل تحت تأثیر. نیروهای خارجی مختلف قرار. دارند شتاب مرکز جرم را بدست آورید 7 128

صفحه 219:
فصل ‎٩‏ - حرکت مرکز جرم * حل: ‎N)(cos 45°)‏ 12( + ۲( 60 - 14۷ پیت - ‎DFaty < )12 ۱0۵۸ 45°) = 8.49 N‏ 2-8۷ 5290۳ + 1۳ 1163 < بیع ‎N‏ 8.49 ‎mt ‎6 = tan aN ‎= tan“! 0.515 = 27° ‎ ‎_ ‏و2‎ _ 186۱ 5 27 162 = 1.16 mis’ ‎Fen,

صفحه 220:
فصل 4 - تكان خطى یک ذره 2 * تکانه یک ذره بردار است كه به ت حاصلضرب * يوقن ون دم را بر حمب تم 2۳-2 ۱

صفحه 221:
فصل 4 - تكانه خطى يك دستكاه ‎ofits‏ * تکانه کل يى دستكاه ذرات برابر است با جمع بردار ى تكانه 0 ا * با مشتق كيرى از رابطه فوا توان به صورت زير نوشت:

صفحه 222:
فصل ‎٩‏ - پایسنگی تکانه خطی ۳ ۴ اگر مجموع نیروهای خارجی وارد بر سیستم ذرات صفر باشد» تکانه برداری کل دستگاه ثابت می ماند هر چند که ممکن است تکانه تک تک ذرات تغییر کند. ۲ < ‏وط + وع + رو‎ ۲ ۰۰۰ Py 0 = constant P,=P,

صفحه 223:
فصل ‎٩‏ - بعضی کاربرد های اصل پایسنگی نکانه " مثال)- دو جسم به وسيله به وسيله فنرى به هم وصل شده وروی سطح میز بدون اصطکاکی قرار دارند . دو جسم را از هم دور و سپس رها می کنیم نسبت انرژی iI ‏جنبشی‎

صفحه 224:
فصل ‎٩‏ - بعضی کاربرد های اصل پایستگی نکانه " حل: جون بر دستكاه جسم و فنر نيروى خارجی خالصی وارد نمی شود » تکانه ۳ ۲ لاو + رم عبط nes 0 = nav + ‏وتو‎ ‎۷ _ 2 5 my eas mi (22) me a dm? om ‏و‎ my

صفحه 225:
فصل ۱۰ - بر خورد

صفحه 226:
فصل ۱۰ - بر خورد ۳۹ * برخورد چیست ؟ # ضربه و تکانه * پایستکی تکانه د رحین بر خورد " بر خورد در یک بعد # برخورد در دو یا سه بعد

صفحه 227:
فصل ۱۰ - بر خورد جیست ؟ 4 * در برخورد نیروی نسبتا زیادی در زمان کوتاه به ذرات بر خورد کننده وارد می شود و حرکت ذرات برخورد

صفحه 228:
فصل ۱۰ - برخورد جیست؟ * زمانهای قبل و بعد از. برخورد کاملا از. هم متمایز است © © - 0۵ - ۵ و Before During After

صفحه 229:
فصل ۱۰ - ضربه و تکانه * انتگرال نیرو را در بازه زمانی که نیرو اثر می کند را ضربه می نامند. # ضربه باعث 7 ۱-0 م ل - هذ د بم دب

صفحه 230:
فصل ۱۰ - پایستکی تکانه ۵ رحین بر حوره قعيو بقل اققانة تنقگاه دن از اب کرد شبقز است,یسی قکانه.- قبل از برخورد و بعد از برخورد با یکدیگر برابر است. ‎R‏ برآیند نیروهای وارد بر سیستم صفر است.

صفحه 231:
فصل ۱۰ - پایستکی تکانه د رحین بر حورد " يايستكى تكانه به اين دليل است .كه در حين برخورد نيروهاى خارجى در مقايسه با نيروهاى داخلى صرف نظر كردنى است.

صفحه 232:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد * انواع برخورد: ته بماند بر خورد را كشسان و در غير اين صورت نا * هر گاه در برخورد انرژی جنبشی کشسان نامند. * اگر دو جسم بعد از برخورد به هم بچسبند برخورد را کاملا ناکشسان نامند. * د ربرخورد کشسان تکانه و انرژی جنبشی سیستم قبل از برخورد و بعد از برخورد مساوی است

صفحه 233:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد ‎a‏ ۴ اگر دو جسم بعد از برخورد به هم بچسیند برخورد را كاملا ناكشسان

صفحه 234:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد ۴۹ * ابتدا مورد یک بعدی برخورد را که یکی از اجسام (ذره هدف) درحال سکون است را در نظر می گیریم . 80000 vy, ‏ون‎ ‎ee @ my Ma During Vem = ‏سجن‎ my m2 Atter vu Vor

صفحه 235:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد ۶ باتوجه به اصول پایستگی سرعت های بعد از برخورد به دست مى أيد: ولج = ‎Vig‏ = بر رد + ‎dmv}; = dvi,‏ وتو = ا — لانن وموم = ‎my — U)Ors + vig)‏ ‎Mh = Wy‏ ‎ae‏ ‎mm, +m,‏ 271 در ‎m, + my,‏ 2 Veg = 1 رل

صفحه 236:
فصل ‎٠١١‏ -بر خورد در یک بعد د = * اگر جرمها مساوی باشندر۲,۳) ): ‎v= My,‏ 404 0 < رب ‎ ‎ ‏یعنی ذره اول میخکوب و ذره دوم با سرعتی که ذره اول د ر ابتدا داشت به حرکت در می آید

صفحه 237:
فصل ‎٠١١‏ -بر خورد در یک بعد * اگر هدف بسیار سنگین تر از پرتابه باشد: m2 Sm) 2 ‏رت و‎ Hee 22) i ذره هدف با همان سرعت فرودی بر می گردد

صفحه 238:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد * اگر هدف بسیار سبک تر از پرتابه باشد: m, SM Vip=Vy and vy = 2. سرعت ذره سنگین عملا تغییری نمی کند

صفحه 239:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد " اگر ذره هدف قبل از برخورد در حرکت باشد از معادلات پایستگی داریم:

صفحه 240:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد + * مثال) الف) به چه نسبتی انرژی جنیشی یک فوتون ( به جرم 01 ‎ )‏ ‏در برخورد کشسان رو دررو با یک هسته اتم ( به جرم 72 ) که ابتدا ساکن است کاهش می یابد * حل: مارد با ‎and‏ یرم یز fee = Xe ‏و تحط‎ x vis vie My a Vy mF my Army, (ray + mm)?” frac =

صفحه 241:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد + * مثال0 ب) کاهش نسبی انرژ ی جنبشی نوترون را هنگامی که به اين طريق با هسته سرب » هسته کرین و هسته نیدروژن برخورد مى كند بيدا كنيد sda = _ 142208 _ _ . frac = T+ 2062 * 0,019 or 1.9%; (4)(12) 1 = Tre ap 7 028 oF 2805 )4()1( frac 0+ Lor 100%,

صفحه 242:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد + * مثاله آونگ با لیستیک - گلرله ای به جرم 7 به فطعه چرب بز ركى مطابق شکل برخورد کاملا الاستیک می کند و در آن فرو می رود و مجموعه به اندازه (/ بالا می رود سرعت گلوله را بدست آورید

صفحه 243:
فصل ۱۰ - بر خورد در یک بعد ۴۹ ۴ بحل:

صفحه 244:
فصل ۱۰ - بر خورد در دو یا سه بعد ۳۹ * د ربرخورد دو بعدی سرعت هر یک از ذرات قبل یا بعد از برخورد ممکن است دارای دومولفه باشد. * در شکل زیر یک برخورد دو بعدی نشان داده شده است که در ذره هدف

صفحه 245:
فصل ۱۰ - برخورد در دو با سه بعد ۳۹ * از اصل پایستگی تکانه دو معادله مولفه ای بدست می آید: MVig = MV z COS G + MyVvo" COS A O = —myyy, sin 8, + rtyrzy sin 0 5 اگر برخورد کشسان ۳ ‎tnt + bay‏ = درس ی جنبشی داريم

صفحه 246:
فصل ۱۰ - برخورد در دو با سه بعد ۳۹ * با استفاده از قوانین پایستگی تنها می توان سه مجهول را بدست آورد ۲ ۲ 320300 * اگر شرایط اولیه (,طیجه ,رب) رابدانیم » چهار مجهو. ر ( خواهیم داشت و سه معادله . 0 يس براى حل مسئله بايد يكى از اين كميتها مثلا را تعيين كنيم

صفحه 247:
فصل ۱۰ - برخورد در دو با سه بعد مثال : دو اسكيت باز مطابق شکل برخورد کرده و به هم می پپوندند. قبل از برخورد یکی از آنان که جرمش 0 کیلرگرم با سرعت 0/9 کیلومتز بر ساعت به سمت مشرق و دیگری به ۸ کیلومتر بر ساعت ب است. الف) سرعت نهایی | چقدر است؟

صفحه 248:
فصل ۱۰ - برخورد در دو با سه بعد ۳ " حل-الف: ‎gi, = MV cos 8‏ ‎Igy = MV sin 6‏ ‎Meaty _ (55 kg 7.8 ken) _‏ ‎N62 eens) ~ OO‏ ل ‎tan‏ ‎tan-1 0834 = 39.8° = 40°,‏ = @ ‎Mave _ (55 kg)(7.8 kmh)‏ )39.8% معا( 55 + 132۵ ۰ 6 ‎Moin‏ ‎km/h ~ 4.9 km/h,‏ 4.86 =

صفحه 249:
فصل ‎٠١‏ - برخورد در دو يا سه بعد 4 * ب) چه کسری از انرژی جنبشی اولیه اسکیت بازها در اثر برخورد تلفد 1 و( + تروط د يك می شود؟ + ‎kg)(6.2 km/h)? + (455 kg)(7.8 km/h)?‏ $83( = ‎kg-kin’/h?, :‏ 3270 = حل: ‎=a‏ ‎kg)(4.86 km/h)? = 1630 kg-km4¥h*,‏ 55 + هل 83)() - ‎x,‏ ‏5 ی 2070 — ‎kg: knit?‏ 1630 = ‎ke: km/h? 1‏ 3270

صفحه 250:

صفحه 251:
فصل ۱۱ - سینماتیک دورانی 4 * حرکت دورانی * سینماتیک دورانی - متغییرها * دوران با شتاب زاویه ای ثابت * کمیتهای دورانی به صورت برداری * رابطه میان سینماتیک خطی و زاویه ای

صفحه 252:
فصل ۱۱ - حرکت دورانی 4 * دراین فصل حرکت دورانی محض حول یک محور ثابت »که در آن در هر ذره جسم روی دایره ای به مر كز محور دوران حر کت می کند را مورد مطالعه قرار می دهیم.

صفحه 253:
فصل ۱۱ - حرکت دورانی * حرکت كلى يك جسم صلب ؛ ترکیبی از حرکتهای انتقالی و 2

صفحه 254:
فصل ۱۱ - سینماتیک دورانی - * اگر. محل و مو قعیت هر ذره جسم صلب مانند م نسبت به جارجوب مرجع مطوم باشد می توان وضعیت تمامی جسم صلب در حا

صفحه 255:
فصل ‎١١‏ - سینماتیک دورانی - * زاویه 0: موضع زاویه ای ذره م] است که بر حسب رادیان اندازه گیری 922 OTN Rotation axis

صفحه 256:
فصل ‎١١‏ - سینماتیک دورانی - . سرعت زاویه ای لحظه ای : سرعت زاویه ای در یک لحظه است که بر حسب رادیان بر ثانیه اندازه گیری می شود: ۲ مه | درز هی ۳ 3 0 ۱ در زمان های باربا باشد : ‎At‏ وا وه

صفحه 257:
فصل ۱۱ - سینماتیک دورانی - متغييوها * شتاب زاویه ای لحظه ای : شتاب زاوبه ای د رهر لحظه از زمان است: Aw dw lim. ‏للم‎ * واحد شتاب زاویه ای لحظه ای و متوسط رادیان بر مجذور ثانیه است

صفحه 258:
فصل ۱۱- دوران با شتاب زاویه ای ای * اگر شتاب زاویه ای ثابت باشند معادلات حرکت دورانی محض با شتاب ثابت : @ = 6 + at @= opt + doi? a? = wf + 204 ‏و ده‎ + (۶ @= ‏خزود - زين‎

صفحه 259:
فصل ‎-١١‏ دوران با شتاب ز به اى ايج " د رجدول زير معادلات حركت با شتاب ثابت در حركت دورانى و حركت انتقالى با یکدیگر مقايسه شده است LINEAR. MISSING FORMULA, VARIABLE 8 ‏كم + ويه > ها‎ @= wat + Jott oP = oh + 208 ® 1 a A= Hay t wt ‏به -<86 له‎ - por?

صفحه 260:
فصل ۱۱- دوران با شتاب زاویه ای ثابت مثال ‎١‏ ‏يك سنككك سمباده شتاب زاويداى ثابت بو برابر با 80/85 ددم دارد. درآغاز حركتء از حسالت سکون؛ نعط 0۴ در شکل ۵-۱۱ افقی است. معلوب است (الف) جاب‌جانی زاويهاى خط 08 (و ددنثيجه سنكك سمباده) و (ب) سرعت زاويداى ستككك سباده بس از و ۰د ۰۲

صفحه 261:
فصل ۱۱- دوران با شتاب زاویه ای ثابت * حل: (الف) و م معلوم‌اند و می‌خواهیم 0 دا پیداکنیم "بن ليه د 6 وراحظة ه 1 دادیم ه رن دنه و ۲۵0/۵۲ ۲0 عم بنابراين بس اذ و ۲۰ خواهیم داشت 0210۲۰۵3 ‏مدع آ(و ۰د۳۰۲۵۵/۲()۲)‎ rad = 024s rey

صفحه 262:
فصل ۱۱- دوران با شتاب زاویه ای ثاب * تحل: ۱ )=( بم و م معلوم‌اند و می‌خواهیم ۵ دا پیداکنیم ‎=a.) a"‏ در احظة ه </؛ دادیم هع رده د "و/لوم ودع ده. بثابراين» بس اذ و ۰د۲ خواهیم داشت ‎(t20 rad/s*)(¥20 s)"= #30 rad = 0245 rey‏ و +(و9<)۰()۱2۰ (ب) 0 ‎gy‏ معلوم‌اند و می‌خواهیم ده دا پیداکنیم. ‎rad/s‏ مرع ‏ (و هر ۱۵۵/9۲()۲ 1)۴۰ه > له ره ح به

صفحه 263:
فصل ۱۱- دوران با شتاب زاویه ای ثا: مه ‎Vale‏ يول نح ن را براى شتاب زاويهاى ثابت بددست آوريد. ‎ ‎ ‏" مثال 8 ‎asm‏ (الت) از تعریف شتاب زادیه‌ای؛ نی له دادیم ‏مل له ‎cfm fi ‏سمح اه ‏چون مقدار ۵ ثابت است؛ بس ‏رت ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 264:
فصل ۱۱ - کمیتهای دورانی به صورت برداری * آیا کمیتهای دورانی برد ارند؟ جواب این پرسش را فقط می توان با تحقیق در اينکه آيا اين كميتها از قوانين جمع برداری پیروی می ‎BS‏ ‎galas *‏ های زاویه ای ها از قانون جابجایی ‎Ot‏ + 6 6 ۶ 6 يا نه داد. ۷

صفحه 265:
فصل ۱۱ - کمیتهای دورانی به صورت برداری * اگر جابجایی های زاو خاصیت جابجا پذیری در جمع حاصل می شود بنا براين یه ای بینهایت کوچک باشند»

صفحه 266:
فصل ۱۱ - کمیتهای دورانی به صورت برداری * کمیتهایی كه بر حسب جابجاییهای بی نهایت کوچک؛ مانند سرعت وشتاب زاویه ای؛ تعریف می شوند بردارند. " جيهت بردار سرعت است و با قاعده دسا

صفحه 267:
فصل ۱۱ - رابطه ميان سینماتیک خطی و زاویه ای " هر ذره جسم مانند تقطه م یک دایره را می پیماید که موقعی که جسم به اندازه زاویه 8 می چرخد . ذره در امتداد کمان فاصله 5 راطی 3 8 < و

صفحه 268:
فصل ۱۱ - رابطه میان سینماتیک خطی و زاویه ای با مشتق گیری از دوطرف 5-79 نسبت به زمان و با توجه به اينکه ۲ ثابت است رابطه سرعت خطی و زاویه ای به ست 2 4 2 v= or x v ۴ 7 y Gircle travaled by P ۳ / ۱ ‏ل میج‎

صفحه 269:
فصل ۱۱ - رابطه ميان سینماتیک خطی و زاویه ای * با مشتق گیری از رابطهم<۷ نسبت به زمان رابطه شتاب خطی و زاویه ای به دست می آید:

صفحه 270:
فصل ۱۱ - رابطه ميان سینماتیک خطی و زاویه ای * پس بزرگی مولفه مماسی شتاب خطی یک ذره در حرکت دایره ای برابر است با حاصلضرب بزرگی شتاب زاویه ای د رفاصله ذره از محور دوران. * مولفه شعاعی شتابت میکند برایر است با له <

صفحه 271:
فصل ۱۲- دینامیک دورانی

صفحه 272:
فصل ۱۲- دینامیک دورانی "۳ * گشتاور نیروی وارد بر ذره * تکانه زاویه ای یک ذره * دستگاه ذرات * انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * دینامیک دورانی جسم صلب * ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب

صفحه 273:
فصل ۱۲- دینامیک دورانی + * درا ين فصل علل دوران یعنی دینامیک دورانی را مطالعه مبی کنیم " نخست ديناميك دورانى یک ذره و سپس سیستم ذرات و در آخر دینامیک دورانی جسم صلب حول محور دوران ثابت را بررسی می کنیم

صفحه 274:
فصل ۱۲ - گشتاور نیروی وارد بر ذره ۳۹ " در حرکت انتقالی نیرو را به شتاب خطی جسم وابسته می کنیم . در حرکت دورانی چه کمیتی را به شتاب زاویه ای وابسته كنيم ؟ * اين کمیت تنها نیرو نیست » مثلا نیروی یکسان واقع بر نقاط مختلف یک درب شتاب های زاویه ای مختلفی به آن می دهد. * در دوران کمیت متناظر نیرو را گشتاور نیرو می نامند

صفحه 275:
فصل ۱۲ - گشتاور نیروی وارد بر ذره ۳۹ * ابتدا به تعریف گشتاور نیرو بربای حالت خاص یک ذره منفرد که از یک چارچوب مرجع لخت ملاحظه مى شود می پردازیم. * اگر نیروی ۴ به ذره منة ضع آن نسبت به مبداء ۲ است » اثر ۲آوارد بر ذره به صورت زیر تعریف مى سود .

صفحه 276:
فصل ۱۳ - گشتاور نیروی وارد بر ذره * گشتاور نیریو یک بردار. است که بزرگی آن : | t=rF sind | * که درآن 6 زاويه بين دو بردار ۲ و ۴ است ‎(clink,‏ گشتاور بر صفحه ۲ و ۲ عمود است و جهت آن از قاعده دست راست ‎ ‏بدست می آید

صفحه 277:
فصل ۱۲ - گشتاور نیروی وارد بر ذره ل * بزرگی گشتاور نیرو را می توان از ضرب بازوی كشتاور دربزركى نيرو مطابق شكل زيد نين بدست T= (YF sin ۵( < ‏ول‎ ‎T= (rsin $)(F) < ‏بر‎

صفحه 278:
فصل ۱۲ - تکانه زاویه ای یک ذره 4 * اگر تکانه خطی ذره ای به جرم ۲0 در موضع ۲ نسبت به يك جارجوب مرجع م باشد تكانه زاويه اى اين ذره ااا " تكانه زاويه اى بردار | #هنوم>4 ل آن :

صفحه 279:
فصل ۱۲ - تکانه زاویه ای یک ذره 4 سوت آن تر رایتای ونان ما۱ 0 است و از قاعده دست راست تعیب

صفحه 280:
فصل ۱۲ - تکانه زاویه ای یک ذره ۳ ‎a ۰‏ آوردن رابطه بین گشتاور نیرو و تکانه زاویه ‎ ‎ ‎ ‎ ‏می‌دانیم که برای يك ذده ‎F=d(mv)/dt=dp/dt‏ ‏اگر دوطرف این معادله را به‌صودت بردادی دد ۲ ضرب كنيم؛ داديم ‎dp‏ ‎ ‎46 xp) = xptrx ‎

صفحه 281:
فصل ‎١١‏ - تكانه زاويه اى بى ذره اللي * ادامه رابطه بین گشتاور نیرو و تکانه زاویه ای : اما 4۲ جابه‌جایی برداری ذره در زمان 44 و در ؛ ۶ برابر ۷ سرعت لحظه‌ای آن است. همچنین؛ 0 با 77:۷ مساوی است؛ در نتیجه معادلةٌ بالا دا می‌توان ب‌صورتزیر نوشت a dp ia ‏ا‎ aA اما ه < ۷:۷ زیرا حاصلضرب بردادی دو برداد موازی برابر صفر است. بنابراین

صفحه 282:
فصل ۱۳ - تکانه زاویه ای یک ذره ‎a‏ ‎J 5‏ مخ ار (قائم) بر سقوط مى کند. (الف) گشتاود نیروی وادد بر «ه دا دد لحظة , ‏(ب) تكانة زاویسه‌ای ور دا در لحظةٌ , نسبت یبدا 0 نعيينكنيد. ‎

صفحه 283:
فصل ۲ - تكانه زاويه لى بك ره ی * حل: (الت) گشتاود ‎gyi‏ T=rF sin@ ‏دداين مثال» 6 5120م د جم ح ”ر. در نتيجه‎ ‏برشکل عمود وجهتش به‌طرف داخل است‎ ‎US (2)‏ زاوبه‌ای ‏<< ‏دراین مثاك ع 0 هزوم د (ع)« ع ب« عم وه« ‎ ‏1 عمود برشکل وجهتش به‌طرف داخحل است»

صفحه 284:
فصل ۱۳ - دستگاه ذرات ‎ee‏ ۴ تکانه زاویه ای کل یک دستگاه ذرات برابر جمع تکانه زاویه ای هر یی ام 4 + و4 + د12 * با گذشت زمان تکانه زاویه ای به 22 نیروهای خارجی وارد بر ذرات دا ‎“a‏

صفحه 285:
فصل ۱۳ - دستگاه ذرات * اگر قانون سوم نبوتن کاملا صادق باشد مجموع گشتاورهای نیروهای داخلی صفر است پس می توان نوشت : * رابطه فوق در صورتی صادق است كه > و | نسبت به یک مبداء چارچوب لخت اندازه گیری شود . در غير این صورت صادق نیست. * اگر نقطه مرجم » مر کز جرم دستگاه انتخاب شود » حتی اگر مر كز جرم در چار چوب مرجع ثابت نباشد معادله فوق باز هم صادق است.

صفحه 286:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی " موريد جسم صلب که در آن محور دوران در چارچوب مر جع لخت ثابت را نخست در نظر می گیریم. ۴ انرژی جنبشی کل جسم صلب دارای حرکت دورانی محضر ۰ + و + روط + سدع کر = Dew? = Samo)? = (Sm )o*

صفحه 287:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * مجموع حاصلضربهای جرم ذرياتا در مجذور فاصله نسبی آنها از محور. دوران را ‎T= Smt‏ * لختی دورانی دارای بعد 1412 است . " پس انرژی جنبشی بر حسب لختی ! ‎K = Ho‏ از :

صفحه 288:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * لختی دورانی هر جسم به محور دوران و شکل جسم و نحوه توزیع جرم آن بستگی دارد . ۳ |۵0 09 ات * در شکل فوق دا و ۲ یکسان است ولی .| ,ا< چرا؟

صفحه 289:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ۶ چون جسم صلب دارای توزیع پیوسته جرم است عمل جمع به انتگرالگیری تبدیل می شود و لختی دورانی : r= fan ‎dm‏ عنصر جرم و ۲ فاصله آن تا محور دوران است. ‎ ‎

صفحه 290:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * به عنوان مثال گشتاور لختی یک حلقه استوانه ای شکل به شعاع داخلی ,8 و شعاع خارجی ,8 را محاسبه می Aum cylinder (cermg) shout antral was

صفحه 291:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * حل:

صفحه 292:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‎(Var dr)L i a2 0S ‘da 8‏ ۵۳ حجم پوست استوانه‌ای به‌جرم «ق است. پس ‎dm=taLpr dr ‏در نتیجه لختی دورانی ثسبت به‌حود امتوانه برایر است با‎ ‎Re ‏جلك كوم و[ سمل در‎ ‏برای سهولت» جروت و و‎ ‏؟ ‏تقل ,روم سارک لقح مور درق عر !]ل ۱ <ر ‏جسرم 34 استوانة لايسهاى برايريا دن اه یی 8:02 سإ )جم ح كل ينا براين: ‎

صفحه 293:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * اگر شعاع داخلی استوانه صفر باشد یک استوانه توپر خواهیم داشت که لختی دورانی آن: ۷ ene tol ‏ن:‎

صفحه 294:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی معمولی نسبت به محور. ها ‎a‏ ده | ‎rome? pede} sad‏ درجدول زیر آمده است: ‎we‏ ‎on ‘Solid cylinder‏ ‎a ae: (or disk) shout‏ ‎eats ۸‏ , ‎A‏ سپ 5 0 یر ‎eds‏ - ‎eae ‘Tan rod shout‏ ع لتحت ‎wa prpenticuler‏ ت۱۳ 1

صفحه 295:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * قضیه محور‌های موازی : لختی دورانی هر جسم حول یک محور برابر است لختی دورانی نسبت به محوری که از مرکز. جرم مى گذرد و با محور مفروض موازی است بعلاوه ‎ala‏ ۶2 + یز ‎ -‏ [ومحرر.

صفحه 296:
فصل ۱۳ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * اثبات قضیه محورهای موازی: # فرض می کنیم که مبداء بر مر کز جرم منطبق باشد و مطابق شعل ۷ مختصات عن

صفحه 297:
فصل ۱۲ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * اثبات قضیه محورهای موازی: لختی دورانی جسم حول نقطه 0 : ‎a)? + (y — by] dm,‏ — @[ | حم زد ‎xdn—20 f yn‏ [ م2 - مه 39+ ‎r= [G2‏ 82 هم ] + با توجه به تعريف مركز جرم انتكرالهاى دوم و سوم مختصات مركز جرم است كه صفر فرض شده بنابراين قضيه اثبات است.

صفحه 298:
فصل ۱۳ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ۶ مثال : دو جسم با جرم یکسان توسط میله سبکی به طول ‎ge Oe a‏ يض رع است مطلوب است گن دورانی که از گذرد

صفحه 299:
فصل ۱۳ - انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی * حل:

صفحه 300:
فصل ۱۲- دینامیک دورانی جسم صلب # چون ذرات جسم صلب نسبت به یکدیگر ثابت اند بنابراین گشتاور نیروی وارد بر هر نقطه آن به تمام جسم صلب وارد می شود. * گشتاور نیروی — به نقطه اثر نی دل ‎OO‏ ا ير لودج ۱ ۱ ‎ty‏ ‏(۲ ) و جهت نیز دارید و با راب برداری زیر بیان می شود :

صفحه 301:
فصل ۱۳-دینامیک دورانى جسم صلب ۳۹ * اندازه و جهت گشتاور. نیروی وارد بر جسم صلب همانند گشتاور نیروی , ار د بر ذر است که تعریف شد. * رابطه گشتاور نیرو و شتاب زاویه ای به صورت زیر 2, < 0 است ,

صفحه 302:
کنزتها ی روط ایا زگ دینامیک در دو گت انتقالی و د را با یکد: احر کت دودانی حول يك محود ثابت ‎x weal‏ جا يدجابى ذاديهاى 8 ىت ‎mae‏ رت ذافية! 40 سرد ‎vat‏ سرعت ذاویه‌ای ‎on dt‏ ‎ae : a‏ ‎(ee we‏ ختاب ذاوی: = ب ‎a‏ ب ذاديفاى ‎ant‏ ‏جرم (لختى 81( ‎M‏ لختی دودانی 1 تيرد ددم ‎aad okt‏ عدو اد ‎w= fread a W=fFdx‏ انرزی جبخی ‎we] ee why! Myr‏ توان ‎Pate oy Pan‏ ‎Mo ee‏ عانة ذاميداى

صفحه 303:
فصل ۱۳-دینامیک دورانی جسم صلب 4 ۴ مثال:6 قرص یکنواختی به شعاع ۰ 8-20 و جرم ‎kg‏ 22.5 روی محوری مطابق شکل توسط ریسمان سبكى به جيم و/1.2- >7 وصيل لبت . ريسمان به دور

صفحه 304:
فصل ۱۳ -دینامیک دورانى جسم صلب ۳۹ ida * (2)(1.2 kg) = 08 mle!) oy Lake) 4a = -(2.5 kg)(—4.8 m/s, ON, 4.8 mis? “R 020m ولج 24- =

صفحه 305:
فصل ۱۲-دینامیک دورانى جسم صلب ‎Se "‏ نشان دهيد كه اصل پابستگی انرژی برای مثال ) برقرار است. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 306:
فصل ۱۳-دینامیک دورانی جسم صلب ‎Jai‏ ‎Ymg/(M-+m) .‏ دم به‌دست می آید. ددنتیجه؛ دادیم ‎ ‎ ‏انرژی پتانسیل جسم آویخته هنگامپایین دفتن بهانداة تا کم می‌شود ‎Ue), ‏ب#دست آمده برابر است با‎ (ce ces ‏سیب‎ ‏که در آن ب« سرعت خطی جرم آويخته است. پس؛ باید ثب تکنیم که ام 00 درحرکت خطی» كه ازحالت سکرن شروغ می‌شود؛ دادیم ‎Bias! w= yay‏ ‎ys (8) = pps (MEY _ ۳‏ 1ق ‎Ym) y(t rm‏ ۲ -(2) ال لازي ‎ ‎ ‎

صفحه 307:
فصل ۱۲-دینامیک دورانی جسم صلب 8 مد ‎Lo La Teo teil‏ که در جدول ۲-۱۲ آمده است؛ براى تكانة زاويهاى جسم صلب يكسه حول محور ا بتی می‌چرخد به‌دست آودید, با استفاده از دابطةٌ نرد‌ای ,10 < ۲ و ازتعریف به (مساوی با 4 /دال) می‌توانیم #احل: | بم r=la=1(# ‏اك‎ ‎20077 4 باه سدع و ‎dt‏ با مقاية دو معادلة بالاء رابطة مورد نظر به‌راحتی به‌وست می آید

صفحه 308:
حرکت یک غلتان می ت یک جسم غلتان می توان به صورت

صفحه 309:
فصل ۱۲- ترکیب حرکنهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب # در حرکت غلتشی انرژی جنبشی کل برابر است با انرژی جنبشی نسبت به مرکز جرم +انرژی جنبشی مرکز جرم K = My? + 3My2,.

صفحه 310:
فصل ۱۲- تر کیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب " مثال: استوانه تو پری به جرم ‎M‏ وشعاع ‎٩‏ از یک ‎Laas, Sea eases ee‏

صفحه 311:
فصل ۱۲- ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب * حل: برای حل اين مسئله مى توان ازاصل پسایستگی انرژی استفده کرد "ملل سام 1 د ولد كود انام عت خعل مرك جر وه سرحت ذادباى حول مر کز جرم ددبایین سطح شیبدار است. ‎MR‏ > رز و دده )+ ()( ۷۷ )دول ‏۳ ۴ ‎—gh‏ دنه چحد رام - ۲ 1 8 2-6 ‎

صفحه 312:
فصل ۱۲- ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب " مثال قبل را با استفاده از روش ‎Js BSH‏ کردیم .اکنون آن را با استفاده ازز روش دینامیکی حل كنيد. و5559

صفحه 313:
فصل ۱۲- تر کیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ۴ حل: حركت انتقالى يك جسم با ابن فرضكه تمام نیروهای خادجی بسرکز جرم آن وادد مىشوند بددست مىآيد. با استفاده ازقانون دو نیوتون؛ دادیم برای حرکت عمود برسطح شیبداد . 0-۰ 005 ۸۷۸/8 برای حرکت ددامنداد سطلح شیبداد ‎Mgsin@—f=Ma‏ ‏حرکت ددرانی حول مرکز جرم از دابطهٌ ذیر به‌دست می‌آید 110 ‎Sa Mg aN‏ نمى توانند موجب حركت دورانى جسم حول © شوند؛ ذيرا امتداد آنها از 6 می گذرد و بازوی گشناور آنها صفراست. بازوی كثتاور نيروى اصطكال نسبت به © برابر است با چر» بنابراین دادیم ‎ ‎ ‎

صفحه 314:
فصل ۱۲- تر کیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب * حل: 1 در نتیجه 1 ۰ 0 م1 ۳ ‎Fog = MR‏ و گعه هی( ‎2 ‏با قراردادن اين مقدار درمعادلة دوم حرکت انتقالی» دادیم ۲ ‎a=~gsin‏ ‎rem‏ ‎ ‎

صفحه 315:
فصل ۱۲- تر کیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب * ادامه حل- مركز جرم با شتاب خطى ثابت حركت مىكند. براى به‌دستآوردن سرعت مرکز جرم؛ كه از حالت سكون شروع به‌حرکت می‌کند. از رايطة زير استفاده مى كنيم 65د كار 0 Yay, v v(Tgsind)s=F eisai gh

صفحه 316:
فصل ۱۲- تر کیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب

صفحه 317:
فصل ۱۲- تر کیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب * حل مر برای‌کره مساوی با ۲۳ (۲/۵)است. با اتفده ازدوش دینامیکی دادیم ح ركت انتقالى مر كز جرم ‎MgsinO@—f=Ma‏ ‏حرکت دودانی حول مرکز جرم ()(۷۷)عهعور و از آنجا برای‌کره دادیم ‎a=gsind » f=iMa‏ و برای استوان؛ دادیم 0 ده

صفحه 318:
فصل ۱۳ - دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای

صفحه 319:
فصل ۱۳- دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاوبه ای * دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای . پایستگی تکانه زاویه ای

صفحه 320:
فصل ۱۳- دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای * در این فصل دوران ذرات و اجسام صلب حول محور ثابت را مطالعه می کنیم . * تکانه زاویه ۱ + 4 +4 +6 ع<ب1 ی وارد بر سيستم ‎١‏

صفحه 321:
فصل ‎-١‏ بايستكى تكانه زاويه اى قي * پایستگی تکانه زاويه اى : هركاه كشتاور نيروى خارجى بر آيند وارد بر یک وك ادس ياف تكلته: زر ‎Aap)‏ کستهاه ثابت می ماند. اين مطلب ‎aLidt=0, |" ۳‏ يآ حيرا

صفحه 322:
فصل ۱۳- پایستگی تکانه زاوبه ای " تکانه زاویه ای یک جسم صلب که حول محور. ثابت 2 دوران كند: وران می 21080 ی * هرگاه گشتاور نیرو| مه با < بر ! وارد بر جسم صلب صفر باشد:

صفحه 323:
فصل ۱۳- پایستگی تکانه زاویه ای * اگر هیچ گشتاور نیرویی خارجی خالصی بر جسم وارد نشود با باید ثابت بماند پس اگر | تغییر کند ‎a)‏ باید طوری تغییر کند که تغییر | جبران شود. * معادله پایستکی )| نه تنها در مورد دوران دوران حول یک محور ثابت صادق است بلکه در مورد دوران حول محوری که از مرکز جرم می گذرد و در حال حرکت جهت آن تغییر نمی کند نیز صدق می کند

صفحه 324:
فصل ۱۳- پایستگی تکانه زاویه ای # شیرجه رو از اصل پایستگی تکانه استفاده می کند آيا مى توانيد توضيح دهيد جرا در بالاترين نقطه هن زياد مى شود ؟ ا

صفحه 325:
فصل ۱۳ پایستکی تکانه زاوبه اک ‎ie‏ 8 مال | جسمكوجكى يدجرم بم يدمح مك ىكه ازبك لولة توهال ىكذشنه است وصل اده اوله با بك دست ولخ يا دسث دوكر كه راشته شام است, جسم را برردى دايرواي شا رم ‎tet ee ny eee‏ درعى اوريم. سپس ‎NOS‏ بعبابن م ىكثبم ذا شداخ حو کت به پم هش یامد (شکل 4۷-۱۳ بو سرهث خملی: و ‎SEND pom sla BN) ct potty‏ مقاوير «رلی »و رجا و قادیر روشطا ع بادست آودید,

صفحه 326:
فصل ۱۳- پایستگی تکانه زاویه ای تانة زاويداى نها پی بد تکانة زاوه‌ای اولبه ‎Myre‏ = و ‎ ‏جرن ,محا وم سرعت هنكا مكليده عدن بدراخل ببثتر م شود ‎ry Se‏ برار با ,له و بو برامر ۷ ,عرهه استه چس داد ‎mela, = melaey‏ ‎iy‏ ‏2(= ‎Gys‏ & ‎ge‏ سرعت زاويهاى نسبت بسقدار اوليداش افز ايش هافئه ست ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 327:
فصل ۱۳- بایستکی تکانه زاویه ای * متال: دانشجوبی دوی يك صندلی که آزادانه حول محور قائبی می‌چرخد؛ نشته و درحا ی که درهر دستش يك وزنة هرم كياو كرمى كسر فته است» بازدهای خود دا افقی و کنیده نگه مربى صندلى را با سرعت زاويهاى ووره دود برثانيه مى جرخا مى دادد. فر ض كنيد اصطكاك ناجيز است وهيج كثتاور نيروبى تبت بهمحور قائم توليد نم ىكند. همجنين فر ضكنيد لختى دور انى دا نشجوهنكام ىكه دستهايش دا جمع ثابت می‌ماند و تفییر لختی دودانی فقط فاشى ازيايي ن1وردن وزنههاست. فاصلة اولية وزنه‌ها ازمحود دوران راو ۰ ده‌و فاصله نهابی آنها دا 0 ۲۰ده بگیرید. سرعت زاویه‌ای نهایی دانشجو را پیدا کنید. می کند درمقداد ۲(]. ید۵

صفحه 328:
فصل ۱۳ بایسکی تکاه زاویهآی ‏ عي * حل: دو وضعیت نشان داده شده است:

صفحه 329:
فصل ۱۳- پایستگی تکانه زاویه ای ida * ‎WIG‏ زاویه‌ای نهایی > تکانهٌ زاویه‌ای او لیه 7 < ,۵ا, ] ازطرت دیگر 0 وله وزهها ۳ داننج و1 ] ‎m*‏ . بو ۴ده ع ا(هدده)(۰د۲)۳ + ره 1 ۲ ۰ 18 ۲۴د۵ > ۲۰(۲ده)(۰د۲)۳ 4 هد < 7 ‎=e‏ ۵ده < ی 98 7 2 ۲0۷/8 ۰3۵۰ < ,۵ معد و۵0 ۸2۸۲ ‎Te‏ ‎o=~ ‎3 ۴

صفحه 330:
فصل ۱۴- تعادل اجسام صلب

صفحه 331:
فصل ۱۴- تعادل اجسام صلب * تعادل اجسام صلب ‎<n‏ ‏* مرکز گرانی * مثالهایی از تعادل

صفحه 332:
فصل ۱۴- تعادل اجسام صلب لإ هر جسم د رصورتى در حال تعادل مكانيكى است که دارای دو شرط زير باشد: الف ) نسبت به يك جارجوب مرجع لخت شتاب خطى ,3 مركز جرم آن صفر باشد. ۴ ب) شتاب زاویه ای آن ۰ 0 » نسبت به هر محور ثابتى در اين چارچوب مرجع صفر باشد * در تعریف فوق لازم نیست که جسم نسبت به ناظر در حال سكون باشد بلکه باید شتاب نداشته باشد

صفحه 333:
فصل ۱۴- تعادل اجسام صلب * شر ط اول تعادل معادل با این است که جمع برداری تمام نیروهای خارجی وارد بر جسم صفر باشد * شرط دوم تعادل معادل با این است که مجموع بردار ی تمام ع سيو ‎mess‏ ‏صفر باشد:

صفحه 334:
فصل ۱۴- تعادل اجسام صلب * در این فصل برای سادگی موارد دو بعدی را در نظر می گیریم یعنی فروض مي کذیم که کلیه نیروهای وارد بر جسم در صفحه ور باشد و همچنین گ پس سه رابطه نردها = راى مولفه 2 باشد ل خواهیم داشت

صفحه 335:
فصل ۱۳- مرکز گرانی * نقطه اثر برآیند نیروی گرانش معادل را مرکز گرانی نامند ۱ .و4 ل نا

صفحه 336:
فصل ‎-١5‏ مركز گرانی * اگر, میدان گرانی یکنواخت باشد جسم می تواند با یک تک نیروی 4S F=-mg ‏شود در‎ ١ ‏مرکز جرم‎ و به بالا است و به ه ‎Noe‏ ز جرم وارد می ر این حالت

صفحه 337:
فصل ۱۴- مثالهمایی از تعادل ۳۹ * مثال )- دو سر یک میله فولادی به جرم و/77-1.8 روی دو ترازو قرار دارد یک وزنه و26 در فاصله ۱/4 روی آن قرار می دهیم ترازوها چه اعدادی

صفحه 338:
فصل ۱۴- مثالهمایی از تعادل * حل: 0 - و« - وک - ب جر - 2 De = - HMO) + (Mg\BLIA) + (mgLi2) + (FO) = (g/4)(2m + 4) = (29.8 mis\(2 X 1.8 kg + 2.7 kg) = 15N.

صفحه 339:
فصل ۱۴- مثالهمایی از تعادل ‎a‏ 2 sda ‏ادامه‎ " + - وز + فقا حيمر ‎kg + 1.8kg)(9.8 mis?) - 15 2‏ 2.7( = ‎29N.‏ =

صفحه 340:
فصل ۱۴- مثالهایی از تعادل * مثال 2 نردبانی به طول متر و ‎FS eva‏ کیلوگرم در نقطه ای به ارتقاع 9/6 متر. از زمين ب دیوار تکیه دارد. ه سوم طول آن ازسم جرم 23 كيلوكر,

صفحه 341:
فصل ۱۴- مثالهایی از تعادل " الف) با فيض باتوی اه تسین ] قر اماك است نيروهاى وارد ‎١٠١‏ ز زمين و ديوار برا 52 0 رق ليه حك 8 ‎D An Fy ~ Mg - mg = 0. bse‏ ‎gM + m) = (9.8 m/s)(72 kg + 45 kg) | ila‏ = ‎1146.6N ~ 1100.‏ = Dx = (FMA) + (Mg)al2) + (mg\(al3) = 0, gata? + m/3) ‏ديه‎ el _ (9.8 mn/s2)(7,58 m)(72/2 kg + 45/3 ke) 5 9,3 < 407 (۲ ‏عد‎ 4۰ Fy = Fy = 410N.

صفحه 342:
فصل ۱۴- مثالهمایی از تعادل ل 8 ب) اگر ضریب اصطکاک ایستایی میان زمین و نردبان 39 باشد قبل از آنکه نردبان شروع به لغزیدن کند شخص تا چه ارتفاعی بالا میرود ‎ids .‏ فرض كنيد كه 0 كسرى از ‎Fy, = Fy, Ub‏ نخص مى تواند قبل از لغزیدن نردبان ء بالا برود . = یم 0 2 ‎ga‏ ‎ba + Ma).‏ = ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 343:
فصل ۱۴- مثالهمایی از تعادل 4 ۴ ادامه حل* 0 يوحن برگر عن اقيدز حا 27 ع رب ‎Dy = Fy — Me — mg = 0,‏ ‎Fy = (M+ mg.‏ ‎Fy = y,8(M@ + (۰‏

صفحه 344:
فصل ۱۴- مثالهمایی از تعادل 4 ۴ ادامه حل* ‎MQ).‏ + مج مگ = ‎Fy = gM + m)‏ #ر _ 136۷0 یل - 5 555 43 _ _ (و 45 + و02 (0۵3(93) _ ‎76m Takg (3)(72 kg)‏ ,085 =

فیزیک پایه I کتاب مرجع :فیزیک (جلد اول) دیوید هالیدی و رابرت رزنیک تعداد واحد درسی 4 :واحد تهیه کننده :دکتر محمد رضا بنام فصل -1اندازه گیری فصل -1اندازه گیری • • • • • کمیتهای فیزیکی ،استانداردها و یکاها دستگاه بین المللی یکاها استاندارد طول استاندارد جرم استاندارد زمان فصل -1کمیتهای فیزیکی ،استانداردها ،و یکاها ‏ سنگ بنای علم فیزیک کمیتهای فیزیکی است که ما برای بیان قوانین فیزیک از آنها استفاده می کنیم . ‏ تعداد کمیتهای فیزیکی بسیار زیاد است .این کمیتها از هم مستقل نیستند .به عنوان مثال ،سرعت برابر نسبت طول به زمان است. ‏ کاری که باید بکنیم این است که از میان تمام کمیتهای فیزیکی ممکن چند کمیت مشخص را انتخاب کنیم و آنها را کمیتهای اصلی بنامیم فصل -1کمیتهای فیزیکی ،استانداردها ،و یکاها ‏ بقیه کمیتها را از این کمیتها ی اصلی به دست می آوریم .که آن را کمیت فرعی می نامیم. ‏ برای هر یک از این کمیتهای اصلی استانداردی د رنظر می گیریم .به عنوان مثال ،اگر طول را کمیت اصلی انتخاب کنیم ،متر را به عنوان استاندارد آن در نظر می گیریم. فصل -1کمیتهای فیزیکی ،استانداردها ،و یکاها ‏ چند کمیت را باید به عنوان کمیت اصلی انتخاب کنیم ؟ ب) اینها چه کمیتهایی باید باشند ؟ ‏ پاسخ این دو پرسش این است که کمترین تعداد از کمیتهای فیزیکی را که بتوانندبه ساده ترین صورت توصیف کاملی از فیزیک به دست بدهند انتخاب می کنیم . ‏ برای ای ن ک ا رامکانات متعددی وجود دارد .مثال نیرو در ی ک دستگاه کمیت اصلی و در دستگاهی که ما انتخاب خواهیم کرد کمیت فرعی است فصل -1دستگاه بین المللی یکاها ‏ در سیستم بین المللی ، SIکمیتهای اصلی در مکانیک طول ،زمان و جرم می باشد. فصل -1دستگاه بین المللی یکاها ‏ ‏ یکاهای فرعی SIمانند سرعت ،نیرو ،مقاومت الکتریکی ،و نظایر آنها است. مثال یکای نیرو در ، SIکه نیوتون ( با نماد ) Nنامیده می شود بر حسب یکاهای اصلی SIبه صورت زیر تعریف می شود: 1N=1m.kg/s2 فصل -1دستگاه بین المللی یکاها ‏ برای بیان اعداد بسیار بزرگ یا بسیار کوچک معموال از پیشوندهای جدول زیر استفاده می شود فصل -1استاندارد طول ‏ اولین استاندارد بین المللی طول میله ای بود از آلیاژ پالتین – ایریدیوم به نام متر استاندارد که اکنون در اداره بین المللی اوزان و مقیاسها نگه داری ‏ مهترین ایراد میله متر دقت بسیار کم آن است. ‏ استاندارد های دیگر طول ،طول موج نور و استاندارد اتمی است. می شود. فصل -1استاندارد جرم ‏ استاندارد SIجرم استوانه ای از پالتین – ایریدیوم است که در اداره بین المللی اوزان و مقیاسها نگه داری می شود و طبق توافق بین المللی جرم یک کیلوگرم به آن نسبت داده شده است. ‏ در مقیاس اتمی ،جرم اتم c12که بنا به تعریف 12برابر یکای اتمی جرم ( )uاست ،استاندارد جرم است: فصل -1استاندارد زمان ‏ هر پدیده تکرار شونده را می توان به عنوان معیار زمان بکاربرد.مثال چرخش زمین به دور خودش نخستین استاندارد زمان بود. ‏ ارتعاشات بلور کوارتز استاندارد خوبی برای زمان است. ‏ اکنون ساعتهای اتمی که بر اساس بسامد مشخصه ایزوتوپ Cs133کار می کند به عنوان استاندارد بین ا لمللی زمان پذیرفته شده است. فصل -2بردارها فصل -2بردارها • بردارها و نرده ایها • جمع بردارها • ضرب بردارها فصل -2بردارها و نرده ایها ‏ کمیتهایی که با یک عدد و یک یکا به طور کامل مشخص می شوند و از این رو فقط دارای بزرگی هستند کمیتهای نرده ای می گویند .مانند طول، زمان ،چگالی ،جرم ،انرژی و دما و ... ‏ کمیتهایی که عالوه بر اندازه دارای جهت هستند کمیتهای برداری نام دارند مانند نیرو ،سرعت ،شتاب ،جابحایی و ... ‏ محاسبات مربوط به کمیتهای نرده ای قواعد معمولی جبر است در صورتی که محاسبات مربوط به کمیت های برداری به صورت دیگری تعریف می شود. فصل -2جمع بردارها ‏ جمع وتفریق بردارها -روش هندسی: فصل -2جمع بردارها ‏ خاصیت جابجایی: ‏ خاصیت شرکت پذیری: فصل -2جمع بردارها -تحلیلی ‏ نوشتن یک بردار بر حسب مولفه ها و بردارهای یکه و محاسبه اندازه و جهت آن با استفاده از مولفه ها: فصل -2جمع بردارها -تحلیلی ‏ ‏ ‏ روش تحلیلی جمع دو بردار در صفحه : هریک از بردارها را حسب مولفه ها و بردارهای یکه می نویسیم: مولفه های بردار برایند و اندازه وجهت آن را به دست می آوریم: فصل -2ضرب بردارها ‏ ضرب نقطه ای یا اسکالر: ‏ ضرب نقطه ای بردارهای یکه: ‏ محاسبه زاویه بین دو بردار : فصل -2ضرب بردارها ‏ زاویه بین دو بردار ‏a 3i  4 j و b  2i  3kرا بدست آورید: فصل -2ضرب بردارها ‏ ‏ حاصل ضرب برداری دو بردار آن برابر است با: جهت آن عمود بر صفحه گردد: ‏b و ‏b ‏a و aبردار دیگری است مانند cکه اندازه است و از قاعده دست راست تعیین می فصل -2ضرب بردارها ‏ ‏ ‏ حاصل ضرب برداری بردارهای یکه : ضرب نقطه ای دارای خاصیت جابجایی است ولی ضرب برداری دارای خاصیت جابجایی نیست: نمایش حاصلضرب برداری با استفاده بردار های یکه: فصل -2ضرب بردارها ‏ مثال :حاصل ضرب برداری آورید و را به دست فصل – 3حرکت یک بعدی فصل – 3حرکت یک بعدی • • • • • • مکانیک سرعت متوسط سرعت لحظه ای شتاب شتاب ثابت سقوط آزاد فصل - 3مکانیک ‏ مکانیک شامل دو بخش است :سینماتیک و دینامیک. ‏ هنگامی که حرکت را بدون مطالعه علل آن بررسی می کنیم با سینماتیک حرکت سرکار داریم. ‏ هنگامی که حرکت را به نیروهای وابسته به آن ربط می دهیم با دینامیک سرکار داریم. دراین فصل سینماتیک حرکت را بررسی می کنیم و اجسام ذرات یا نقاط مادی بدون بعد فرض می شوند. ‏ فصل – 3سرعت متوسط ‏ ‏ ‏ موضع ذره در یک چارچوب مرجع خاص با بردار مکان مشخص می گردد که ابتدای آن در مبدأ مختصات و انتهای آن روی خود ذره است. سرعت ذره ،آهنگ تغییر مکان ذره نسبت به زمان است. سرعت متوسط عبارت است از میزان تغییرات بردار مکان نسبت به زمان. فصل – 3سرعت متوسط ‏ سرعت متوسط یک بردار است که جهت آن در جهت rو بزرگی آن ‏r است. برابر ‏ سرعت متوسط صرفا" به جابحایی کل و زمان کل سپری شده بستگی دارد. ‏ اگر ذره متحرکی پس از مدت زمانی دوباره به جای اولش برگردد سرعت متوسط آن در این فاصله زمانی صفر است ‏t فصل – 3سرعت لحظه ای ‏ سرعت لحظه ای -سرعت در هر لحظه از زمان یا در بازه زمانی بسیار کوچک tرا سرعت لحظه ای نامند. ‏ با مشتق گیری زمانی از بردار مکان سرعت لحظه ای بدست می آید. ‏ اگر حرکت د رصفحه xyباشد بردار مکان و سرعت لحظه ای به صورت زیر است : فصل – 3سرعت لحظه ای ‏ در حرکت یک بعدی مثال" در امتداد xها ،بردارهای مکان ،سرعت دارای یک مولفه اند. ‏ اگر x>0ذره سمت راست محور xها است و اگر x<0باشد ذره در سمت چپ محور xها است فصل – 3سرعت لحظه ای ‏ ‏ اگر ، vx  0حرکت در جهت مثبت محور xها و اگر vx  0حرکت در جهت منفی محور xها است . سرعت متوسط در حرکت یک بعدی بین دو لحظه زمانی از شیب خطی که این دو نقطه را در روی منحنی مکان-زمان به یک دیگر وصل می کند به دست می آید. فصل – 3سرعت لحظه ای ‏ ‏ سرعت لحظه ای در حرکت یک بعدی در هر لحظه از زمان از شیب خط مماس بر منحنی مکان-زمان در آن نقطه به دست می آید. فصل – 3سرعت لحظه ای ‏ اگر سرعت جسم متحرک در حین حرکت از لحاظ بزرگی ،جهت یا هردو تغییر کند ،گویی جسم شتاب دارد. ‏ شتاب میزان تغییرات سرعت نسبت به زمان است. ‏ ‏ شتاب متوسط :اگر در بازه زمانی tمیزان تغییرات سرعت vباشد ،شتاب متوسط برابر است با : فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ‏ ‏ ‏ ‏ شتاب متوسط کمیتی برداری است چون از تقسیم بردار vبرکمیت نرده ای tبدست می آید. ‏ جهت شتاب در جهت vاست. شتاب لحظه ای :شتاب در هر لحظه از زمان یا در بازه زمانی بی نهایت کوچک را شتاب لحظه ای نامند فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ‏ با مشتق گیری زمانی از بردار سرعت ،شتاب لحظه ای به صورت تابعی از زمان به دست می آید ‏ در حرکت یک بعدی بردارهای شتاب لحظه ای و شتاب متوسط دارای یک مولفه اند فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ حرکت در یک بعد( )xو شتاب axنیز ثابت است .در این حالت شتاب متو.سط و لحظه ای با یکدیگر برابر است. ‏ معادالت حرکت با شتاب ‏ اگر سرعت در شروع حرکت v0xباشد،سرعت در لحظه tعبارت است از : ثابت: فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ ‏ دومین معادله حرکت با شتاب ثابت معادله مکان ذره به صورت تابعی از زمان است: با جایگذاری vxدر معادله )، x(tسومین معادله یعنی معادله مستقل از زمان بدست می آید: فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ منحنی های مکان،سرعت و شتاب بر حسب زمان : ‏ منحنی مکان – زمان یک سهمی است .اگر ax>0باشد تقعر منحنی به سمت باال وبالعکس به سمت پایین است فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ منحنی سرعت -زمان در حرکت با شتاب ثابت یک خط راست است که شیب آن axو عرض از مبدأ آن v0xاست فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ منحنی شتاب -زمان در حرکت با شتاب ثابت یک خط راست است که شیب آن صفر است. فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ ‏ ‏ توج ه شود د ر معادالت حرک ت ب ا شتاب ثاب ت ax , vx ,xمولفه های بردارهای مکان و سرعت و شتاب می باشند که می توانند مثبت ،منفی و یا صفر باشند . اگر ذره سمت راست محور xها و به سمت راست در حرکت باشد vx , x مثبت و بالعکس منفی است. اگر axو vxهم عالمت باشد حرکت تند شونده و اگر مختلف العالمه باشد حر کت کند شونده است فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ مثالی از حرکت یک بعدی با شتاب ثابت: اتومبیلی با شتاب ثابت سرعت خود را از 75کیلومتر بر ساعت به 45 کیلومتر بر ساعت در فاصله 88متر کاهش می دهد .شتاب حرکت و زمان الزم برای این کاهش سرعت را به دست آورید فصل - 3حرکت یک بعدی -شتاب ثابت ‏ از جمله حرکات یک بعدی با شتاب ثابت ،سقوط آزاد اجسام است مجاور سطح زمین است. ‏ جهت شتاب در حرکت سقوط آزاد همواره به سمت پایین است. ‏ شتاب جسمی را که سقوط آزاد می کند ناشی از گرانی است و با نمایش می دهند. ‏g فصل - 3سقوط آزاد ‏ گالیله نشان داد که در حرکت سقوط آزاد تمام اجسام در غیاب مقاومت هوا ،بدون توجه به اندازه ،وزن و یا شکل با شتاب ثابت g=9.8 m/s2 حرکت می کنند. فصل - 3سقوط آزاد ‏ با استفاده از معادالت حرکت با شتاب ثابت و با فرض اینکه جهت مثبت محور yها به سمت بالا فرض شود ( ) ay=-gو با فرض اینکه در شروع حرکت ذره در مبداء مکان باشد ( ) y0=0معادالت حرکت: فصل - 3سقوط آزاد ‏ مثالی از حرکت سقوط آراد در امتداد قائم. شخصی توپی را با سرعت اولیه 12متر بر ثانیه به سمت باال پرتاب می کند با صرف نظر از مقاومت هوا ،زمان رسیدن توپ به باالترین نقطه، ارتفاع اوج و زمان رسیدن توپ در نقطه ای به فاصله 5متری باالی نقطه پرتاب محاسبه کنید. حل: فصل -4حرکت در صفحه فصل -4حرکت در صفحه • • • • • جابجایی ،سرعت و شتاب حرکت با شتاب ثابت در صفحه حرکت پرتابی حرکت دایره ای یکنواخت سرعت نسبی و شتاب فصل -4جابجایی ،سرعت و شتاب ‏ ‏ در حرکت دو بعدی ،مسیر حرکت درصفحه xyاست و بر6دارهای مکان -سر6عت و شتاب دارای دو مولفه می باشند نمایش بردار مکان: فصل -4جابجایی ،سرعت و شتاب ‏ نمایش سرعت متوسط فصل -4جابجایی ،سرعت و شتاب ‏ سرعت لحظه ای در هر نقطه از مسیر حرکت در امتداد خط مماس بر مسیر در آن نقطه است. فصل -4جابجایی ،سرعت و شتاب ‏ شتاب لحظه ای در حرکت دو بعدی دارای دو مولفه است: فصل -4حرکت با شتاب ثابت در صفحه ‏ ‏ در این حرکت درحین حرکت ذره ،بزرگی و جهت شتاب aتغیر نمی کند یعنی axو ayمقادیر ثابتی هستند. این حرکت را می توان مجموع دو حرکت ،که بطور همزمان با شتاب ثابت در دو راستای عمود بر هم انجام می شود ،در نظر گرفت. فصل -4حرکت با شتاب ثابت در صفحه ‏ ‏ مولفه های xو ، yبردار مکان و سرعت لحظه ای ذره ای که در صفحه با شتاب ثابت حرکت می کند : دردو مجموعه معادالت حرکت فوق ،پارامتر tیکی است. ‏xy فصل -4حرکت با شتاب ثابت در صفحه ‏ دسته معادالت مولفه ای را می توان به صورت برداری بیان کرد : فصل -4حرکت پرتابی ‏ یکی از نمونه های حرکت با شتاب ثابت در مسیر خمیده ،حرکت پرتابی است . فصل -4حرکت پرتابی ‏ حرکت پرتابی حرکت دو بعدی ذره ای است که بطور مایل در مجاورت سطح زمین به هوا پرتاب می شود و از اثر مقاومت هوا صرف نظر می گردد. فصل -4حرکت پرتابی ‏ در حرکت پرتابی یک ذره ،شتاب دارای مقدار gاست و جهت آن همواره به سمت پایین است فصل -4حرکت پرتابی ‏ مسیر حرکت پرتابه سهمی شکل است و بردار سرعت مماس بر مسیر. فصل -4حرکت پرتابی ‏ اگر جهت حرکت در صفحه قائم باشد و جهت مثبت yها به سمت باال فرض شود ay=-gو ax=0است ‏ اگر فرض شود در شروع حرکت ذره در مبدا ء مکان باشد ، x0=y0=0در این صورت معادالت حرکت در امتداد xو yعبارت است از : فصل -4حرکت پرتابی ‏ ‏ تعیین شکل مسیر حرکت پرتابه و بدست آوردن معادله مسیر: حل: با حذف tاز دو معادله زیر معادله مسیر بدست می آید فصل -4حرکت پرتابی ‏ محاسبه برد افقی پرتابه: ‏ با قرار دادن y=0و x=Rدر فرمول معادله مسیر برد پرتابه به دست می آید. فصل -4حرکت پرتابی ‏ چند مثال مثال -1هواپیمایی با سرعت افقی 430کیلومتر بر ساعت در ارتفاع 5 کیلومتری بسته غذایی را رها می کند .بسته غذا تحت چه زاویه دیدی رها شود تا به هدف برخورد کند؟ فصل -4حرکت پرتابی ‏ حل: فصل -4حرکت پرتابی مثال-2 شخصی که حداکثر سرعت او 5/4متر بر ثانیه است می خواهد از باالی بامی به پشت بام دیگر بپرد آیا این پرش موفقیت آمیز است؟ فصل -4حرکت پرتابی ‏ ‏ حل: چون با قرار دادن ‏x<6.2 m و y=-4.8 mخواهیم داشت: بدست آمد پرش موفقیت آمیز نیست فصل -4حرکت پرتابی مثال -3شکل زیر 3مسیر حرکت پرتابی یک توپ فوتبال را نشان می دهدبا صرف نظر کردن از مقاومت هوا مسیرها را از بزرگ به کوچک بر اساس موارد زیر مرتب کنید الف) زمان پرواز ب) مولفه عمودی سرعت اولیه ج) مولفه افقی سرعت اولیه د) اندازه سرعت اولیه جواب: فصل -4حرکت دایره ای یکنواخت ‏ درحرکت دایره ای یکنواخت اندازه سرعت ثابت است ولی جهت آن همواره تغییر می کند. فصل -4حرکت دایره ای یکنواخت ‏ چون جهت سرعت تغییر می کند ،ذره دارای شتاب خواهد بود: ‏ محاسبه اندازه شتاب: فصل -4حرکت دایره ای یکنواخت ‏ حل: فصل -4حرکت دایره ای یکنواخت ‏ ادامه حل محاسبه شتاب در حرکت دورانی یکنواخت: ‏ محاسبات باال شتاب متوسط را به بدست می دهد .برای محاسبه شتاب را به سمت صفر میل بدهیم در این صورت لحظه ای باید سمت یک میل می کند ‏ عالمت منفی به معنی این است که شتاب به سمت مرکز دوران است به فصل -4حرکت دایره ای یکنواخت ‏ مثال: سرعت یک ماهواره زمینی را که در ارتفاع 200کیلومتری از سطح زمین قرار دارد و در آنجا g=9.2متر بر مجذور ثانیه است ،را حساب کنید .) )RE=6400 km ‏ حل: فصل -4سرعت نسبی و شتاب ‏ ناظر واقع در چارچوب مرجع Bبا سرعت ثابت vBAنسبت به ناظر واقع در چارچوب مرجع Aدر حرکت است .رابطه بین سرعتهایی که آن دو برای ذره pاندازه می گیرند به صورت زیر است فصل -4سرعت نسبی و شتاب ‏ چون چار چوبهای مرجع لخت می باشند یعنی نسبت به یکدیگر با سرعت ثابت حرکت می کنند مشتق زمانی معادله سرعتها معادله شتاب زیر را می دهد. ‏ پ س مشاهده ناظری ن ذر چهار چوبهای مرجع ی ک ه نس بت ب ه یکدیگر باسرعت ثابت حرکت می کنند (چار چوب اینرسی) شتاب یکسانی را برای ذرات متحرک اندازه گیری می کنند. فصل -4سرعت نسبی و شتاب ‏ مثالی برای سرعت نسبی: ‏ مثال -قطب نما ی یک هواپیما نشان می دهد که هواپیما به سمت شرق حرکت می کند .سرعت سنج هوا نشان می دهد که سرعت هواپیما نسبت به هوا 215کیلومتر بر ساعت است سرعت باد نسبت به زمین 65کیلومتر بر ساعت و به سمت شمال است الف) سرعت هواپیما نسبت به زمین را بدست آورید ب) اگر خلبان بخواهد به سمت شرق حرکت کند .خلبان در چه جهتی باید هواپیما را هدایت کند فصل -4سرعت نسبی و شتاب ‏ حل(الف): فصل -4سرعت نسبی و شتاب ‏ حل(ب): فصل – 5دینامیک ذره 1 - فصل – 5دینامیک ذره 1 - • • • • • • • مکانیک کالسیک معرفی چند نیرو قانون اول نیوتن قانون دوم نیوتن قانون سوم نیوتن دستگاه یکاهای مکانیکی بعضی کاربردهای قوانین نیوتن فصل – 5مکانیک کالسیک ‏ مکانیک شامل دو قسمت است :سینماتیک و دینامیک ‏ سینماتیک توصف ریاضی حرکت است ‏ در این فصل علل حرکت یعنی دینامیک حرکت مورد بحث قرار می گیرد. فصل – 5مکانیک کالسیک ‏ بررسی حرکت ذرات کوچک در قلمرو مکانیک کوانتمی است. ‏ بررسی حرکت ذرات در سرعتهای باال در مکانیک نسبیتی بررسی می گردد که در اینجا به آن نمی پردازیم. ‏ توصیف حرکت ذرات بسیار کوچک و در سرعتهای نزدیک به سرعت نور در قلمرو مکانیک کوانتمی نسبیتی است. فصل – 5مکانیک کالسیک ‏ مسئله عمده در مکانیک کالسیک به شرح زیر است: ‏ ذره ای با مشخصات معلوم (جرم ،بار ،و )....را با سرعت اولیه معین در محیط کامال معلومی قرار می دهیم .می خواهیم حرکت بعدی ذره یا سرعت و مکان آن را به صورت تابعی از زمان بیابیم . فصل – 5مکانیک کالسیک ‏ نیرو عاملی است که باعث تغییر حرکت جسم می شود. ‏ جرم یک جسم معیاری از میزان مقاومت جسم در مقابل تغییر حرکت است. ‏ هرگاه چند نیرو بر جسمی اثر کند ،هر کدام مستقال شتابی به جسم می دهند .شتاب بر آیند ،حاصل جمع برداری این شتابها است . فصل – 5معرفی چند نیرو نیروی وزن (: ) w ‏ نیروییکه از طرف زمین بر جسم mبه سمت پایین وارد می گردد. ‏ است : gش تابجسم در س قوط آزاد . فصل – 5معرفی چند نیرو ‏ ‏ نیروی عمودی ( ) Nیا نیروی عکس العمل سطح : نیروی که از سطحی که جسم روی آن فشرده می شود بر جسم وارد می گردد ،جهت این نیرو همواره عمود بر سطح است. فصل – 5معرفی چند نیرو ‏ نیرو ی اصطکاک (: ) f وقتی جسمی روی یک سطح می لغزد نیروی از طرف ( موازی سطح) در خالف جهت حرکت احتمال جسم برجسم وارد می شود که آن را نیروی اصطکاک گوئیم. فصل – 5معرفی چند نیرو ‏ نیروی کشش ریسمان (: ) T نیروی است که از طرف طنابی که جسم را می کشد د ر نقطه اتصال طناب به جسم ،بر جسم وارد می شود و در امتداد طناب است. فصل - 5قانون اول نیوتن ‏ ‏ ‏ ‏ در قوانین نیوتن اجسام ذره یعنی یک نقطه مادی بدون بعد فرض می شود. حرکت یک ذره توسط محیط ذره مشخص می شود. از طریق محیط اطراف ذره بر ذره نیرو وارد می شود و باعث شتاب آن می گردد. قانون اول نیوتن: اگر برایند نیروهای خارجی وارد بر یک جسم صفر باشد جسم اگر ساکن است،ساکن و اگر در حال حرکت یکنواخت مستقیم الخط است به حرکت یکنواخت خود ادامه می دهد. فصل - 5قانون دوم نیوتن ‏ ‏ قانون دوم نیوتن: اگر برایند نیروهای وارد بر جسمی به جرم mبرابر ∑ Fباشد جسم تحت تاثیر این برایند شتاب aدر جهت برایند نیروها می گیرد که اندازه شتاب با جرم جسم نسبت عکس و با نیرو نسبت مستقیم دارد معادالت مولفه ای و اسکالر قانون دوم نیوتن: فصل - 5قانون سوم نیوتن ‏ قانون سوم نیوتن: کنشهای متقابل دو جسم بر هم همواره مساوی در خالف جهت یکدیگرند. فصل - 5قانون سوم نیوتن ‏ مثالی از قانون سوم: د رشکل زیر جسم cبر روی سطح میز در حال سکون قرار دارد. نیروهای وارد بر جسم و عکس العمل آن نیروها رسم کنید. فصل - 5قانون سوم نیوتن ‏ د ر ) bنیروهای وارد بر جسم و در ) cو ) dعکس العمل آن نیروها رسم شده است. فصل - 5قانون سوم نیوتن ‏ در ) cو ) dعکس العمل نیروهای وارد بر جسم cهمراه با نیروهای وارد بر آن رسم شده است. فصل – 5دستگاه یکاهای مکانیکی ‏ ‏ ‏ سه سیستم اندازه گیری در مکانیک :متریک یا ، MKSگوسی یا ،CGS انگلیسی. در سیستم متریک واحدهای اصلی: طول :بر حسب متر جرم :برحسب کیلوگرم زمان :بر حسب ثانیه واحد نیرو در نیوتن( )Nاست که یک نیوتن نیرویی است که به جرم سک کیلو گرم شتاب یک متر بر مجذور ثانیه می دهد. Lای مکانیکی فصل - 5دستگاه یکاه ‏ در سیستم گوسی واحدهای اصلی: طول :بر حسب سانتیمتر جرم :برحسب گرم زمان :بر حسب ثانیه ‏ واحد نیرو در دین است که یک دین نیرویی است که به جرم یک گرم شتاب یک سانتیمتر بر مجذور ثانیه می دهد. فصل - 5دستگاه یکاهای مکانیکی ‏ در سیستم انگلیسی واحدهای اصلی: طول :بر حسب فوت نیرو :برحسب پوند زمان :بر حسب ثانیه فصل - 5دستگاه یکاهای مکانیکی ‏ واحدهای کمیتها در قانون دوم نیوتن: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ برای حل مسائل موارد زیر را انجام می دهیم: )mدرقانون -1تعیین جسمی که حرکتش مورد نظر است دوم نیوتن). -2مشخص کردن محیط مستقیم اطراف جسم به منظور تعیین نیروها ی وارد بر آن(یکی از محیطها همواره زمین می باشد). فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه موارد حل مسائل در قانون دوم : -3تعیین سیستم مختصات مناسب ( مناسب است که جهت مثبت محور xها در جهت شتاب باشد در این صورت ay=0 ,a =aاست ). ‏x - 4رسم نمودار جسم – آزاد یا رسم کلیه نیروهای وارد یرجسم در سیستم مختصات مناسب. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه موارد حل مسائل در قانون دوم : -5تجزیه نیروها و بدست آوردن مولفه ها در امتداد هر یک از محور های سیستم مختصات. -6استفاده از روابط مولفه ای قانون نیوتن : فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ چند مثال برای کاربرد قوانین نیوتن مثال -1جسم M=3.3kgبرروی سطح میز بدون اصطکاکی قرار دارد و توسط طنابی و قرقره بدون اصطکاکی به جسم m=2.1kgوصل است .شتاب هر یک از اجسام و نیروی کشش طناب را بدست آورید. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ حل :نخست جسم ‏M را به عنوان موضوع انتخاب می کنیم: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ جسم ‏m را به عنوان موضوع انتخاب می کنیم: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ از روابط ( )1و ( )2شتاب و نیروی کشش ریسمان به دست می آ ید: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ مثال : 2در جس م M=33kgو m=3.2kgروی س طح میز بدون اصطحکاکی قرار دارند .اگر با دست نیرو در امتدادافق بر جسم mوارد کنیم ( ) FHSو مجموعه از حالت سکون شروع به حرکت کند و با شتاب ثابت فاصله d=77cmرا د رزمان 7/1ثانیه طی کند ) a :جفت نیروهایی کشش -واکنش را مشخص کنید ) bنیروی وارد از دست بر جسم ) m c نیروی که جسم mبر Mوارد می کند ( ) dنیروی خالص وارد بر جسم ‏mرا به دست آورید فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ جفت یروهاییک شش -واکنشرا م شخصک نید. ن )a حل: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ست ر ) bن یرویوارد از د ب حل: جسم m فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ) cنیروی که جسم mبر Mوارد می کند ( ) dنیروی خالص وارد بر جسم mرا به دست آورید. حل: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ مثال -3جرم m=15kgتوسط ریسمان هایی آویخته شده است نیروی کشش در هر ریسمان را بدست آورید. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ حل :محیط اطراف جسم طناب و زمین است پس بر آن دو نیرو وارد می شود. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه حل: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه حل: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ مثال – 4جرم m=15kgتوسط ریسمانی ودر سطح شیبدار و بدون اصطحکاک نگه داشته شده است .اگر باشد ) aکشش ریسمان )bنیروی را که سطح بر جسم وارد می کند را بدست آ ورید )cاگر ریسمان قطع شود شتاب حرکت جسم چقد راست؟ فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ )aک666ششریسمان )bن66یرویی ک666ه 6س66طح ب666ر جسم 6وارد میک666ند را ب666دستآ ورید. حل :جسم ساکن است پس نیروهای وارد بر آن صفر است: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه حل: تصویر نیروها در امتداد xو : y فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ‏ 6ست )cا6گر ریسمانق66طع 6ش66ود ش66تابح6رک6تجسم 6چق6د را ؟ حل: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه حل: ‏ عالمت منفی شتاب به معنی این است که شتاب در خالف جهت مثبت محور xها است. مالحظه می کنیم که همانند مورد سقوط آزاد ،شتاب جسم مستقل از جرم آن است ‏ فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ مثال – 5دو جرم نامساوی به وسیله ریسمانی که از روی قرقره بدون اصطکاک و بدون جرمی گذشته است ،به هم وصل شده اند شتاب ونیروی کشش طناب را بدست آورید. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ حل: محیط اطراف هر یک از وزنه ها ریسمان و زمین است پس ب رهر یک دو نیروی وزن وکشش طناب وارد می شود. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه حل: جهت شتاب جسم بزرگتر به سمت پایین است: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ادامه حل: باجمع کردن دو رابطه قبل شتاب وکش ریسمان به دست می آید: فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ ‏ مثال – 6شخصی به جرم m=72.2kgروی ترازویی داخل آسانسوری که با شتاب aدر راستای قائم حرکت می کند ،ایستاده است عددی را که ترازو نشان می دهد ( وزن ظاهری ) را در هر یک از موارد )aشتاب صفر و آسانسور با سرعت ثابت به سمت باال یا پایین حرکت می کند در این حالت وزن ظاهری ( ) Nو وزن حقیقی( ) Wشخص یکسان است ) Bآسانسوریب ا ش تاب a=3.2m/s2ک ه جهتحرکتآنب ه س مت مت ا الی ا حرکت ند ش ونده ب ه س ب ت ست ی عنیآسانسور دارای ب ا ال ( مت ایین) د رحرکتاست )cآسانسور ب ا حرکتک ند ش ونده ب ه س پ است ی عنیآسانسور مت ایین ( ش تاب a=3.2m/s2ک ه جهتآنب ه س پ مت ایینو حرکتک ند ش ونده ب ه س مت حرکت ند ش ونده ب ه س پ ت دارای است است در حرکت . ب ا ال ) فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن ‏ )aشتاب صفر و آسانسور با سرعت ثابت به سمت باال یا پایین حرکت می کند. حل :در این حالت وزن ظاهری ( ) Nو وزن حقیقی( ) Wشخص یکسان است. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن )bآسانسوریب ا ش تاب a=3.2m/s2ک ه جهتحرکتآنب ه س مت مت ا الی ا حرکت ند ش ونده ب ه س ب ت ست ی عنیآسانسور دارای ب ا ال ( است مت ایین) د رحرکت . حرکتک ند ش ونده ب ه س پ حل :محیط اطراف شخص تنها ترازو زمین است پس دو نیروی Nو mgبر شخص وارد می شود و همان وزن ظاهری است. فصل - 5بعضی کاربردهای قوانین نیوتن مت اییناست )cآسانسور ب ا ش تاب a=3.2m/s2ک ه جهتآنب ه س پ ( یعنی آسانسور دارای حرکت تند شونده به سمت پایین و حرکت کند شونده به سمت باال است ) در حرکت است. حل: فصل - 6دینامیک ذره 2- فصل - 6دینامیک ذره 2- ‏ ‏ نیروهای اصطکاک دینامیک حرکت دورانی یکنواخت فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ ‏ نیرویی که از 6یک سطح بر 6سطح دیگر که ر6وی آن قرار دارد وارد می شود و با حر6کت آن مخالفت می کند نیروی اصطکاک نامند . جوش خوردگیهای موقت سطحی باعث نیروی اصطکاک می شود. فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ جهت نیروی اصطکاک موازی سطح و د رخالف جهت حرکت احتمالی جسم است. انواع نیروهای اصطکاک -1نیروی اصطکاک استاتیک که در حالت سکون بر جسم وارد می شود اکر جسم ساکن باشد نیروی اصطکاک استاتیک صفر است فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ ‏ نیروی وارد شده بر جسم به انداز6ه ای نیست که جسم را به حرکت وا دارد د ر6این حالت نیروی .fs=F با افزایش Fنیروی fsنیز افزایش می یابد فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ ‏N -2نیروی اصطکاک استاتیک ماکزیمم ( : ) fsmنیروی اصطکاکی است که بر جسم در آستانه حرکت وارد می گردد. :ضریب اصطکاک استاتیک است که به جنس سطوح درگیر بستگی دارد :ن66یرویعکسا66لعملس66طح فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ ‏N -3نیروی اصطکاک جنبشی ( : ) fkکه بر جسم در حال حرکت وارد می گردد و مقدار آن :ضریب اصطکاک جنبشی :ن66یرویعکسا66لعملس66طح6 با تغییر نیروی ، Fنیروی اصطکاک جنبشی تغی6یری نمی کند فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ نیروی اصطکاک جنبشی( ) fkو fsmبه نیر6وی جلو برنده ( ) Fبستگی ندارد تنها به نیر6وی فشارنده جسم بر سطح ( )Nو جنس سطوح بستگی دارد: فصل - 6نیروهای اصطکاک چند مثال : ‏ مثال -1ی6ک س6که روی کتاب6ی قرار دارد .زاوی6ه را می توان تغیی6ر داد مشاهده م6ی شود ک6ه س6که تح6ت زاویه s شروع ب6ه لغزش م6ی کن6د ضری6ب اص6طکاک استاتیک میان سکه و کتاب را بدست آور6ید. فصل - 6نیروهای اصطکاک حل: فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ مثال -2اتومبیل که با سر6عت v0در امتداد جاده مستقیمی حرکت می کند ناگهان ترمز می کند بطوری که چرخها قفل می شوند و اتومبیل می لغزد .گر ضریب اصطکاک جنبشی 6/0فر6ض شود و خط قرمز اتومبیل 290متر 6باشد ،سرعت اولیه چقدر بوده است؟ فصل - 6نیروهای اصطکاک حل: فصل - 6نیروهای اصطکاک مثال -3دو جرم m1= m2 = 14 kgتوسط ریسمانی که ا زیک قرقره بی وزن و بدون اصطکاک گذشته به یکدیگر وصل شده اند اگرزاویه شیب 30درجه باشد نیروی اصطکاک و ضریب اصطکاک جنبشی را بدست آورید. فصل - 6نیروهای اصطکاک حل: فصل - 6نیروهای اصطکاک ‏ از دو رابطه قبل: فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ شتاب حرکت ذره ای که با سرعت ثابت vروی دایره ای به شعاع rدر حرکت است به سمت مرکز دوران و مقدار آن ثابت و برابر: ‏ با توجه به قانون دوم نیوتن به هر جسم شتابدار باید نیرویی وارد شود پس بر ایند وارد بر جسم دوران کننده باید به سمت مرکز دوران باشد و اندازه آن : فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ چند نکته د رحل مسائل دینامیک حرکت دورانی یکنواخت: -1همانند قبل جرم mدر قانون دوم نیوتن ( موضوع) ،محیط اطراف آن و بنابراین نیروهای 6وارد بر موضوع را مشخص و رسم می کنیم . -2یک 6سیستم مختصات مناسب ، xyکه جهت xآن د رجهت شتاب جانب به مرکز است د رنظر 6گرفته و نیروها را تجزیه می کنیم . فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ از دو رابطه مولفه ای زیر برای بدست آوردن مجهول مورد نظر استفاده می کنیم.6 توجه شود 6که نیروهای جانب به مر6کز ازمحیط اطر6اف تآمین می گر6دد. فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ چند مثال: مثال -1آونگ مخرو طی عبارت است از جسم کوچکی به جرم mکه با سر6عت vدر انتهای نخی به طول L روی دایره افقی دوران می کند دوره تناوب آن را بدست آورید. فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ حل: فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ ادامه حل -با تقسم دو رابطه قبل: فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ مثال -2گردونه .ضر6یب اصطکاک الز6م بر6ای جلوگیر6ی از 6سقوط شخص د ر6گردونه شکل زیر که با سر6عت vمی چرخد را بدست آورید. اگر ضر6یب اصطکاک استاتیک میان لباس و گردونه 4/0باشد .سرعت دور6ان الزم چقدر است؟ فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ حل: با فرض اینکه شعاع دوران 1/2متر باشد: فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ مثال - -3اتومبیلی به جرم m=1600 kgبا سرعت ثابت v=20 m/sدر امتداد جاده دایروی مسطح به شعاع 190متر د رحال دور زدن است .مینیمم مقدارضریب اصطکاک استاتیک بین چرخها و جاده چقدر 6باشد تا اتومبیل به سمت خارج نلغزد؟ فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ حل: فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ مثال - 4 6همواره نمی توان به اصطکاک اعتماد کرد به همین دلیل د ر سر پیچها جاده ها را شیب عرضی می دهند .در این صورت زاویه شیب الزم چقدر باشد تا در نبود اصطکاک اتومبیل نلغزد فصل - 6دینامیک حرکت دورانی یکنواخت ‏ حل: فصل – 7کار و انرژی فصل – 7کار و انرژی ‏ ‏ ‏ ‏ کار نیروی ثابت کار نیروی متغییر – مورد یک بعدی انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی توان فصل – 7کار و انرژی ‏ مسئله اساسی دینامیک یافتن مکان ذره به صورت تابعی از زمان است. ‏ اگر نیروهای وارد بر ذره ثابت باشد ،براحتی می توان از قانون دوم نیوتن شتاب و با استفاده ا زمعادالت حرکت با شتاب ثابت ،مکان و سرعت را به صورت تابعی از زمان بدست آورد. ‏ اگر نیرو ها ی وارد بر ذره ثابت نباشد ،شتاب نیز ثابت نیست و فرمولهای حرکت با شتاب ثابت صادق نیست در این صورت باید از روشهای انتگرالگیری استفاده کنیم. فصل – 7کار نیروی ثابت ‏ ‏ اگر 6نیروهای وارد بر ذره تابع مکان ذر6ه باشد مانند نیروی گرانش و نیروی فنر از مفاهیم کار و انر6ژی می توان برای پیدا کردن سرعت ذره استفاده کرد. فرض می کنیم در امتداد خط ر6است و نیروی وارد بر ذر6ه د رهمان امتداد و ثابت باشد کار نیروی Fهنگامی که ذره تحت ناثیر آن به اندازه dجابجا می گردد عبارت است از: فصل – 7کار نیروی ثابت ‏ اگر نیروی ثابت وارد بر ذره در امتداد حرکت نباشد بلکه زاویه بسازد کار نیروی :F ‏ کار کمیتی نرده ای است که می تواند مثبت ،منفی و یا صفر باشد . هنگامی که جسمی را د رمقابل سطح زمین سطح زمین باال می بریم کار مثبت و هنگامی که جسمی را در مقابل سطح زمین پایین می آوریم کار منفی و هنگامی که جسمی را در مقابل سطح د رامتداد افق جابجا می کنیم کار صفر است. ‏ با امتداد جابجا فصل – 7کار نیروی ثابت ‏ مثال -می خواهیم جسمی به جرم 15کیلوگر6م را از 6سطح شیب دار بدون اصطکاکی به طول d=5/7متر 6تا ارتفاع 5/2متر6ی با نیروی مواز6ی سطح شیب دار با سرعت ثابت باال ببریم .کار نیروی وزن را محاسبه کنید. فصل – 7کار نیروی ثابت حل: فصل – 7کار نیروی متغییر – مورد یک بعدی ‏ فرض می کنیم که نیر6و تابعی از مکان باشد F(x)،کار این تیرو روی جسم هنگامی که جسم از نقطه xiبه نقطه xfجابجا می گردد برابر است با : ‏ کار نیرو ی متغییر 6بر6ابر سطح زیر منحنی ) F(xو دو خط x=xiو :x=xf فصل – 7کار نیروی متغییر – مورد یک بعدی ‏ به عنوان مثال از کار نیروی متغییر کار نیروی فنر 6ر6ا محاسبه می کنیم . ‏ طبق قانون هوک هر 6گاه هنتهای فنری ر6ا به انداز6ه xنسبت 6به وضعیت تعادلیش بکشیم ویا بفشاریم ،فنر بر عاملی که باعث تغییر طول آن نیرویی متناسب با تغییر طول وارد می کند: ‏ Kضریبیا6ستک666ه 6ث666ابتف666نر ن66امیده 6میش66ود فصل – 7کار نیروی متغییر – مورد یک بعدی ‏ وقتی فنر فشر6ده می شود x <0و ‏ وقتی فنر 6کشیده می شود x>0و Fمنفی است. ‏F مثبت است. فصل – 7کار نیروی متغییر – مورد یک بعدی ‏ وقتی فنر 6در 6حالت تعادل است x=0و F=0است L فصل – 7کار نیروی متغییر – مورد یک بعدی ‏ کار نیروی فنر درجابجایی انتهای آزاد آن از نقطه xiبه نقطه xf : ‏ اگر xi = 0و x =xf باشد .این کار برابر است 6با : فصل – 7کار نیروی متغییر – مورد دو بعدی ‏ اگر 6نیرو هم از لحاظ اندازه و هم جهت تغییر کند و اگر6 جابجایی جسم یک مسیر خمیده باشد در این صورت کار نیرو د رجابجایی جسم از نقطه riتا نقطه rfبرابر است با : فصل – 76انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ انرژی جنبشی یک جسم طبق تعریف برابر است با : ‏ بیان قضیه کار انرژی جنبشی : کار بر آیند نیروهای وارد بر یک جسم برابر است با تغییرات انرژی جنبشی آن فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ اثبات فضیه در حالتی که برآیند نیروها ثابت باشد: فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ اثبات قضیه کار – انرژ6ی جنبشی د رحالت کلی : فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ ‏ مثالی از قضیه کار – انرژی جنبشی آسانسور به جرم 500کیلوگرم با سرعت v0= 4متر بر ثانیه به سمت پایین در حرکت است .کابل آسانسو6ر ناگهان شل می شود و آسانسور با شتاب g5/1به سمت پایین حرکت می کند .در طی سقوط آن د رفاصله 12متری سقوط ،مطلوب است :الف) کار انجام شده روی آسانسور توسط نیروی و6زن ب) کار انجام شده توسط نیروی کابل ج) کار کل انجام شده روی آسانسور د)نشان دهید که کا ربر آیند نیرو ها برابر کار کل انجام شده روی آسانسور است. ه) انرژی جنبشی و سرعت آسانسور در پایان 12متر سقوط. فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ حل الف:6 فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ حل ب : فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ حل ج) : فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی ‏ حل د) : فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی حل ه) : فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی مثال -2جسمی به جرم 7/5کیلوگرم با سرعت ثابت 2/1متر بر ثانیه روی یک میز افقی بدون اصطکاکی می لغزد .این جسم با متراکم کر6دن یک فنر 6به حال سکون در می آید اگر 6ثابت نیروی فنر 4 6نیوتن بر متر باشد چقدر متراکم می شود؟ فصل – 7انرژی جنبشی و قضیه کار – انرژی حل : فصل – 7توان ‏ توان آهنگ زمانی انجام کار است و یک کمیت اسکالر است. توان متوسط :اگر کل کار انجام شده را تقسیم بر زمان انجام آن کنیم توان متوسط بدست می آید. ‏ توان لحظه ای :توان در هر لحظه را توان لحظه ای نامند. فصل – 7توان ‏ در دستگاه ( SIسسیتم بین المللی ) واحد توان وات است که برابر یک ژول بر یک ثانیه است گاهی از واحد اسب بخار استفاده می شود که ‏ کار بر حسب یکا های توان ضربدر زمان نیز می توان بیان کرد مثال کیلو و6ات ساعت: فصل – 7توان ‏ می توان توان لحظه ای را به صورت ضرب نقطه ای زیر نوشت: فصل – 8پایستگی انرژی فصل – 8پایستگی انرژی ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ نیروهای پایستار انرژی پتانسیل دستگاههای پایستار یک بعدی دستگاههای پایستار دو بعدی و سه بعدی پایستگی انرژی فصل – 8نیروهای پایستار ‏ یک نیرو هنگامی پایستار است که کار انجام شده توسط آن روی یک ذره در یک مسیر بسته صفر باشد .در6 غیر این صور6ت نیرو نا پایستار 6است. ‏ مثال نیروی فنر پایستار 6است .چون مطابق شکل با فرض نبود اصطکاک جسم هنگام بر 6گشت به نقطه شروع همان سرعت اولیه را دارد. فصل – 8نیروهای پایستار ‏ ‏ در شکل قبل ،بر 6طبق قضیه کار – 6انرژی جنبشی ، کار برآیند نیرو ها صفر است چون تغییر انرژی جنبشی ذره صفر 6است ،پس نیروی فنر 6پایستار است. طر6یقه دیگر بیان نیروی پایستار : کار نیر6وی پایستار به مسیر طی شده بستگی ندارد فصل – 8نیروهای پایستار ‏ اگر نیروی وارد بر ذره پایستار باشد کار آن در دو مسیر شکل زیر یکسان است. فصل – 8نیروهای پایستار ‏ یکی دیگر از نیروهای پایستار نیروی گرانشی است. چون مطابق شکل با فرض نبود اصطکاک ،جسم هنگام بر 6گشت به نقطه شر6وع همان سرعت اولیه ر6ا دارد. فصل – 8انرژی پتانسیل ‏ انر6ژی پتانسیل یک دستگاه معر6ف شکلی از انرژی ذخیره شده است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد و به انر6ژی جنبشی تبدیل شود. ‏ اگر در 6طول حرکت جسم فقط نیروی پایستار بر جسم وارد گردد ،مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی در 6حین حرکت ثابت است که آن را انرژی مکانیکی می نامند. فصل – 8انرژی پتانسیل ‏ چون کار انجام شده توسط یک نیروی پایستار فقط به نقاط ابتدایی و انتهایی حر6کت بستگی دار6د،کار این چنین نیرویی فقط به موضع ذره بستگی دارد پس : ‏ بر طبق قضیه کار –انر6ژی جنبشی : فصل – 8انرژی پتانسیل ‏ ‏ چون انرژی پتانسیل فقط به موضع ذره بستگی دارد پس : رابطه بین یک نیروی پایستار و انرژی پتانسیل منتسب به آن : فصل – 8دستگاههای پایستار یک بعدی محاسبه انرژی پتانسیل برای دو نمونه از نیروهای پایستار ، 6یعنی نیر6وی گر6انش و نیرو فنر: الف ) انرژی پتانسیل گرانشی: فصل – 8دستگاههای پایستار یک بعدی ب ) 6انرژ6ی پتانسیل کشسانی: توجه :در محاسبات فوق مبدا انرژی پتانسیل در مبدا مختصات فرض شده است . فصل – 8دستگاههای پایستار یک بعدی ‏ با توجه به قانون پایستگی انرژی مکانیکی مالحظه می شود مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل ذخیره شده در سیستم جرم +زمین ثابت است: فصل – 8دستگاههای پایستار دو بعدی و سه بعدی ‏ در 6این حالت انرژی پتانسیل تابعی از سه مختصه است ورابطه پایستگی انرژ6ی : ‏ بردار نیروی پایستار : فصل – 8پایستگی انرژی ‏ چند نکته در حل مسائل: - 1اگر درطی حرکت ذره فقط نیروهای پایستار بر ذره وارد گردد و یا اگر نیروهای ناپایستار نیز بر ذره وارد می شوند کار آنها در طول حرکت صفر باشد د راین صورت انرژی مکانیکی پایسته است یعنی د رکلیه نقاط حرکت انرژی مکانیکی یکسان است :: فصل – 8پایستگی انرژی ‏ چند نکته در حل مسائل: - 2اگر د رطی حرکت ذره از aتا bنیروی ناپاستار ،مثال نیروی اصطکاک ( ) fkنیز بر ذره وارد گردد در این صورت انرژی مکانیکی پایسته نیست و از فرمول زیر برای حل مسئله استفاده می کنیم: فصل – 8پایستگی انرژی ‏ مثال -1بچه ای مطابق شکل از ارتفاع 5/8متری به پایین می لغزد .با فرض اینکه اصطکاک نیست سرعت در 6انتهای مسیر چقدر است؟ فصل – 8پایستگی انرژی ‏ حل: فصل – 8پایستگی انرژی مثال-2گلوله ای به جرم 2/5کیلو گرم مطابق شکل از توپی د رارتفاع 18متری با سرعت اولیه 14متر بر ثانیه شلیک می شود و به اندازه 21سانتیمتر در شن فرو می رود .با صرف نظر کردن ا زنیروی مقاومت هوا کار نیروی مقاومت شن و اندازه نیروی مقاومت متوسط وارد بر جسم از طرف شن را تعیین کنید. فصل – 8پایستگی انرژی ‏ حل: فصل -9پایستگی تکانه خطی فصل -9پایستگی تکانه خطی ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ مرکز جرم حرکت مرکز جرم تکان خطی یک ذره تکانه خطی یک دستگاه ذرات پایستگی تکانه خطی بعضی کاربرد های اصل پایستگی تکانه Lم فصل – 9مرکز جر ‏ اگر جسم دار6ای حرکت دورانی و ارتعاشی همراه با انتقال باشد .نقطه ای در جسم وجود دار6د که حر6کت آن مانند حر6کت نقطه ای است که تحت تاثیر 6همان نیروهای خارجی وارد بر جسم قرار گیرد .این نقطه را مرکز جرم می نامند. Lم فصل – 9مرکز جر ‏ مکان مر6کز جرم در حالت ساده سیستم شامل دو ذره : Lم فصل – 9مرکز جر ‏ مکان مرکز جر6م اگر n 6ذره به جرمهای mn.....,m2 ,m1روی یک خط راست داشته باشیم : Lم فصل – 9مرکز جر ‏ اگر 6ذر6ات در 6سه بعد توزیع شده باشند .مرکز جر6م با سه مختصه تعیین می گر6دد: فصل – 9مرکز جرم ‏ با استفاده از نماد گذاری برداری ،بردار مکان ذرات 6و 6مرکز جرم : ‏ اگر مبداء چارچوب 6در مرکز جرم باشد ( یعنی : ) rcm= 0 فصل – 9مرکز جرم ‏ محل مرکز جرم مستقل ا زچارچوب مرجع به کار رفته است د رواقع : Lم فصل – 9مرکز جر ‏ یک جسم صلب را می توان به صورت توزیع پیوسته ای از ذرات به جرم بسیار کوچک dmدر نظر گرفت. مختصات مرکز جرم آن عبارت خواهد بود از : Lم فصل – 9مرکز جر ‏ مثال : 1سه ذره به جرمهای m3=3.4 kgدر گوشه های یک مثلث متساوی االضالع به ضلع 140سانتیمتر قرار دارند .اسکان مرکز جرم را تعیین کنید. ‏m2=2.5kg,m1=1.2 kg Lم فصل – 9مرکز جر ‏ حل: Lم فصل – 9مرکز جر ‏ مثال : 2از داخل صفحه فلزی دایروی به شعاع R2 دیسکی به شعاع Rبرداشته شده است .مکان مرکز6 جرم را تعین کنید . Lم فصل – 9مرکز جر ‏ حل: صفحه فلز6ی سوراخدار را جسم Xو دیسک دایر6وی برداشته شده به شعاع Rرا جسم Dمی نامیم. Lم فصل – 9مرکز جر ‏ ادامه حل: اگر جسم Cصفحه دایروی اولیه باشد که سوراخ شده است در این صورت 6مر کز جرم آن د رمبداء سیستم مختصات 6است. Lم فصل – 9مرکز جر ادامه حل: جسم Cشامل دو جسم D, Xاست بنابراین مرکز جرم آن: با توجه به اینکه Xc=0است : اگر ‏ چگالی جرمی صفحه و tضخامت آن باشد داریم : Lم فصل – 9حرکت مرکز جر ‏ برای دستگاهی از ذره می توان با استفاده از تعریف مرکز جر6م نوشت : ‏ با مشتق گیری زمانی از طرفین : Lم فصل – 9حرکت مرکز جر ‏ ‏ با مشتق گرفتن از معادله سر6عتها دار6یم: با استفاده از قانون دوم نیوتن Fi=miaiپس : Lم فصل – 9حرکت مرکز جر ‏ درمیان این نیروها نیروهای داخلی نیز وجود دار6ند که طبق قانون سوم نیوتن همدیگر را حذف می کنند . بنابراین جمع باال معرف تمام نیر6وهای خارجی وار6د بر6 ذر6ات است یعنی : Lم فصل – 9حرکت مرکز جر ‏ مثال :سه ذر6ه مطابق شکل تحت تاثیر 6نیروهای خارجی مختلف قرار 6دارند شتاب مرکز جر6م را بدست آور6ید فصل – 9حرکت مرکز جرم ‏ حل: فصل – 9تکان خطی یک ذره ‏ تکانه یک ذره بردار است که به صورت حاصلضرب جرم ذره د رسر6عتش تعریف می شود : ‏ نیوتن قانون دوم را بر حسب تکانه بیان کرد : Lدستگاه ذرات فصل – 9تکانه خطی یک ‏ تکانه کل یک دستگاه ذرات برابر است با جمع بردار ی تکانه های هر یک 6از ذرات: ‏ با مشتق گیری از رابطه فوق قانون دوم نیوتن را می توان به صورت زیر نوشت: فصل – 9پایستگی تکانه خطی ‏ اگر 6مجموع نیروهای خارجی وار6د بر 6سیستم ذرات صفر باشد ،تکانه برداری کل دستگاه ثابت می ماند هر چند که ممکن است تکانه تک تک ذرات تغییر کند. فصل – 9بعضی کاربرد های اصل پایستگی تکانه ‏ مثال -1دو جسم به وسیله به وسیله فنری به هم وصل شده وروی سطح میز بدون اصطکاکی قرار دارند .دو جسم را از هم دور و سپس ر6ها می کنیم نسبت انرژی جنبشی انها را به دستآور6ید. فصل – 9بعضی کاربرد های اصل پایستگی تکانه ‏ حل :چون بر دستگاه جسم و فنر نیروی خارجی خالصی وار6د نمی شود ،تکانه کل پایسته است فصل – 10بر خورد فصل – 10بر خورد ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ برخورد چیست ؟ ضربه و تکانه پایستکی تکانه د رحین بر خور6د بر خورد در یک بعد بر6خورد در دو یا سه بعد فصل – 10برخورد چیست ؟ ‏ در برخور6د نیروی نسبتا زیادی در زمان کوتاه به ذرات بر خور6د کننده وارد می شود و حرکت ذرات برخورد کننده بطور ناگهانی تغییر می کند. فصل – 10برخورد چیست؟ ‏ زمانهای قبل و بعد از 6بر6خورد کامال از 6هم متمایز است . فصل – 10ضربه و تکانه ‏ انتگر6ال نیرو را در 6باز6ه زمانی که نیرو اثر می کند را ضربه می نامند. ‏ ضربه باعث تغییر اندازه حرکت می گردد فصل – 10پایستکی تکانه د رحین بر خورد ‏ تغییر کل تکانه دستگاه در اثر بر خورد صفر است .یعنی تکانه قبل از برخورد و بعد از برخورد با یکدیگر برابر است.6 برآیند نیروهای وارد بر سیستم صفر است. فصل – 10پایستکی تکانه د رحین بر خورد ‏ پایستگی تکانه به این دلیل است .که در حین برخورد نیروهای خارجی در مقایسه با نیروهای داخلی صرف نظر کردنی است. فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ انواع برخورد: ‏ هر گاه در برخورد انرژی جنبشی پایسته بماند بر خورد را کشسان و در غیر این صورت نا کشسان نامند. ‏ اگر دو جسم بعد از برخورد به هم بچسبند برخورد را کامال ناکشسان نامند. ‏ د ربرخورد کشسان تکانه و انرژی جنبشی سیستم قبل از برخورد و بعد از برخورد مساوی است فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ اگر دو جسم بعد از برخورد به هم بچسبند برخورد را کامال ناکشسان نامند. فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ ابتدا مورد یک بعدی برخورد را که یکی از اجسام (ذره هدف) درحال سکون است را در نظر می گیریم . فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ باتوجه به اصول پایستگی سرعت های بعد از برخورد به دست می آید: فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ اگر جرمها مساوی باشند:) )m1=m2 یعنی ذره اول میخکوب و ذره دوم با سرعتی که ذره اول د ر ابتدا داشت به حرکت در می آید فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ اگر هدف بسیار سنگین تر از پرتابه باشد: ذره هدف با همان سرعت فرودی 6بر می گردد فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ اگر هدف بسیار سبک تر از پرتابه ب6اشد: سرعت ذره سنگین عمال تغییری نمی کند فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ اگر 6ذر6ه هدف قبل از برخورد در حرکت باشد از معادالت پایستگی داریم: فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ ‏ مثال -1الف) به چه نسبتی انرژی جنبشی یک فوتون ( به جرم ) m1 در برخورد کشسان رو دررو با یک هسته اتم ( به جرم ) m2که ابتدا ساکن است کاهش می یابد حل: فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ مثال -1ب) کاهش نسبی انرژ ی جنبشی نوترون را هنگامی که به این طریق با هسته سرب ،هسته کربن و هسته ئیدروژن برخورد می کند پیدا کنید. ‏ حل: فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ مثال -2آونگ با لیستیک – گلوله ای به جرم mبه قطعه چوب بزرگی مطابق شکل برخورد کامال االستیک می کند و در آن فرو می رود و مجموعه به اندازه hباال می رود سرعت گلوله را بدست آورید فصل – 10بر خورد در یک بعد ‏ حل: فصل – 10برخورد در دو یا سه بعد ‏ ‏ د ربرخور6د دو بعدی سرعت هر یک از ذرات قبل یا بعد از برخورد ممکن است دار6ای دومولفه باشد. در 6شکل زیر یک برخورد دو بعدی نشان داده شده است که در ذره هدف ساکن است. فصل – 10برخورد در دو یا سه بعد ‏ از اصل پایستگی تکانه دو معادله مولفه ای بدست می آید: ‏ اگر برخورد کشسان باشد از اصل پایستگی انرژی جنبشی داریم فصل – 10برخورد در دو یا سه بعد ‏ با استفاده از قوانین پایستگی تنها می توان سه مجهول را بدست آورد ‏ اگر شرایط اولیه ( )v1i, m2,m1رابدانیم ،چهار مجهول ( ) خواهیم داشت و سه معادله . ‏1 پس برای حل مسئله باید یکی از این کمیتها مثال را تعیین کنیم فصل – 10برخورد در دو یا سه بعد مثال :دو اسکیت باز 6مطابق شکل برخورد کر6ده و به هم می پیوندند .قبل از 6بر6خورد یکی از 6آنان که جر6مش 83کیلوگر6م با سرعت 2/6کیلومتر بر ساعت به سمت مشرق و دیگر6ی به جر6م 55کیلومتر 6با سرعت 8/7کیلومتر 6بر 6ساعت به سمت شمال در حر6کت است .الف) سرعت نهایی این دو نفر 6پس از برخورد چقدر است؟ فصل – 10برخورد در دو یا سه بعد ‏ حل-الف: فصل – 10برخورد در دو یا سه بعد ‏ ب) چه کسری از انرژی جنبشی اولیه اسکیت بازها در اثر برخور6د تلف6 می شود؟ حل: فصل – 11سینماتیک دورانی فصل – 11سینماتیک دورانی ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ حرکت دورانی سینماتیک دورانی – متغییرها دوران با شتاب زاویه ای ثابت کمیتهای دورانی به صورت بردار6ی رابطه میان سینماتیک خطی و ز6اویه ای فصل - 11حرکت دورانی ‏ در6این فصل حر6کت دورانی محض حول یک محور ثابت ،که در آن در هر ذر6ه جسم روی دایره ای به مر کز محور دوران حر کت می کند را مورد مطالعه قرار6 می دهیم. فصل - 11حرکت دورانی ‏ حرکت کلی یک جسم صلب ،تر6کیبی از حرکتهای انتقالی و دورانی است. فصل - 11سینماتیک دورانی – متغییرها ‏ اگر 6محل و مو قعیت هر ذره جسم صلب مانند pنسبت به چارجوب مر6جع معلوم باشد می توان وضعیت تمامی جسم صلب در 6حال دوران را تعیین کر6د فصل - 11سینماتیک دورانی – ‏Lها متغییر ‏ ‏ ز6اویه :θموضع زاویه ای ذره pاست که بر حسب رادیان اندازه گیری می شود: سرعت زاویه ای متوسط :اگر در زمان ∆t=t2-t1 زاویه طی= θ2- θ1 ∆ θمی شود سرعت زاویه متوسط بر6ابر است با : فصل - 11سینماتیک دورانی – ‏Lها متغییر ‏ ‏ سرعت زاویه ای لحظه ای :سرعت زاویه ای در یک لحظه است که بر حسب رادیان بر ثانیه اندازه گیری می شود: شتاب زاویه ای متوسط :اگر 1ωو 2ωسرعتهای زاویه ای در زمان های t2,t1باشد : فصل - 11سینماتیک دورانی – ‏Lها متغییر ‏ شتاب زاویه ای 6لحظه ای : 6شتاب زاویه ای 6د رهر لحظه از ز6مان است: ‏ واحد شتاب زاویه ای لحظه ای و متوسط رادیان بر مجذور ثانیه است فصل -11دوران با شتاب زاویه ای ثابت ‏ اگر 6شتاب ز6اویه ای ثابت باشند معادالت حرکت دورانی محض با شتاب ثابت : فصل -11دوران با شتاب زاویه ای ثابت ‏ د رجدول زیر 6معادالت حرکت با شتاب ثابت در حرکت دورانی و حرکت انتقالی با یکدیگر 6مقایسه شده است بر6ای سهولت x0=0و θ0 =0انتخاب شده است : فصل -11دوران با شتاب زاویه ای ثابت فصل -11دوران با شتاب زاویه ای ثابت ‏ حل: فصل -11دوران با شتاب زاویه ای ثابت ‏ حل: فصل -11دوران با شتاب زاویه ای ثابت ‏ مثال -2 ‏ حل: فصل - 11کمیتهای دورانی به صورت برداری ‏ ‏ آیا کمیتهای دورانی بر6دار6ند؟ جواب این پرسش را فقط می توان با تحقیق در اینکه آیا این کمیتها از قوانین جمع بر6داری پیر6وی می کنند یا نه داد. جابجایی های زاویه ای بردار نیستند ز6یرا مانند بردار ها از 6قانون جابجایی جمع برداری تبعیت نمی کنند فصل - 11کمیتهای دورانی به صورت برداری ‏ اگر جابجایی های زاویه ای بینهایت کوچک باشند، خاصیت جابجا پذیری در جمع حاصل می شود بنا براین بردارند. فصل - 11کمیتهای دورانی به صورت برداری ‏ ‏ کمیتهایی که بر حسب جابجاییهای بی نهایت کوچک، مانند سرعت وشتاب زاویه ای ،تعریف می شوند بردارند. جهت بردار 6سرعت زاویه ای عمود بر صفحه دور6ان است و با قاعده دست ر6است تعیین می گردد Lخطی فصل - 11رابطه میان سینماتیک و زاویه ای ‏ هر ذره جسم مانند تقطه pیک دایره ر6ا می پیماید که موقعی که جسم به اندازه زاویه θمی چرخد .ذره در امتداد کمان فاصله sرا طی می کند که : Lخطی فصل - 11رابطه میان سینماتیک و زاویه ای ‏ با مشتق گیری از دوطرف s=rθنسبت به ز6مان و با توجه به اینکه rثابت است رابطه سرعت خطی و زاویه ای به ست می آید : Lخطی فصل - 11رابطه میان سینماتیک و زاویه ای ‏ با مشتق گیری از رابطه v=rωنسبت به ز6مان رابطه شتاب خطی و زاویه ای به دست می آید: Lخطی فصل - 11رابطه میان سینماتیک و زاویه ای ‏ پس بزرگی مولفه مماسی شتاب خطی یک ذره در6 حرکت دایره ای برابر است با حاصلضرب بزرگی شتاب زاویه ای د ر6فاصله ذره از محور دوران. ‏ مولفه شعاعی شتاب ذره ای که روی دایر6ه حرکت میکند برابر است با : فصل -12دینامیک دورانی فصل -12دینامیک دورانی ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ گشتاور نیر6وی وار6د بر 6ذره تکانه زاویه ای یک ذره دستگاه ذر6ات انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی دینامیک دورانی جسم صلب تر6کیب حر6کتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب فصل -12دینامیک دورانی ‏ درا ین فصل علل دور6ان یعنی دینامیک دور6انی ر6ا مطالعه می کنیم ‏ نخست دینامیک دورانی یک ذره و سپس سیستم ذرات و در آخر دینامیک دورانی جسم صلب حول محور دوران ثابت را بررسی می کنیم فصل - 12گشتاور نیروی وارد بر ذره ‏ در حرکت انتقالی نیرو را به شتاب خطی جسم وابسته می کنیم .در حرکت دورانی چه کمیتی را به شتاب زاویه ای وابسته کنیم ؟ ‏ این کمیت تنها نیرو نیست ،مثال نیروی یکسان واقع بر نقاط مختلف یک درب شتاب های زاویه ای مختلفی به آن می دهد. ‏ در دوران کمیت متناظر نیرو را گشتاور نیرو می نامند فصل - 12گشتاور نیروی وارد بر ذره ‏ ابتدا به تعر6یف 6گشتاور نیر6و بر6ای حالت خاص یک ذر6ه منفر6د که از 6یک چارچوب مرجع لخت مالحظه می شود می پردازیم. ‏ اگر 6نیروی Fبه ذره منفردی که موضع آن نسبت به مبداء rاست ،اثر کند ،گشتاور نیروی τوارد بر ذره به صور6ت زیر تعریف می شود . فصل - 12گشتاور نیروی وارد بر ذره ‏ گشتاور نیر6و یک بردار 6است 6که بزر6گی آن : ‏ که درآن θزاویه بین د6و بردار r 6و Fاست ‏ ر6استای گشتاور بر صفحه rو Fعمود است 6و جهت 6آن از قاعده دست ر6است بدست 6می آید فصل - 12گشتاور نیروی وارد بر ذره ‏ بزر6گی گشتاور نیر6و ر6ا می توان از 6ضرب بازوی گشتاور دربز6رگی نیرو مطابق شکل زیر 6نیز 6بدست آورد. فصل - 12تکانه زاویه ای یک ذره ‏ اگر تکانه خطی ذره ای به جر6م mدر موضع rنسبت به یک چارچوب مرجع pباشد تکانه ز6اویه ای این ذره نسبت به نقطه oبه صور6ت زیر تعریف می شود : ‏ تکانه ز6اویه ای بردار است و بزر6گی آن : فصل - 12تکانه زاویه ای یک ذره ‏ جهت آن در 6راستای عمود بر صفحه p ,rاست و از قاعده دست راست تعیین می گردد: فصل - 12تکانه زاویه ای یک ذره ‏ به دست آور6دن رابطه بین گشتاور نیرو و تکانه زاویه ای : فصل - 12تکانه زاویه ای یک ذره ‏ ادامه رابطه بین گشتاور نیر6و و تکانه زاویه ای : فصل - 12تکانه زاویه ای یک ذره مثال: فصل - 12تکانه زاویه ای یک ذره ‏ حل: فصل - 12دستگاه ذرات ‏ تکانه ز6اویه ای کل یک دستگاه ذر6ات بر6ابر جمع تکانه زاویه ای هر یک از 6ذرات است: ‏ با گذشت زمان تکانه زاویه ای به علت گشتاور نیر6وهای خارجی وارد بر ذرات دستگاه تغییر 6می کند: فصل - 12دستگاه ذرات ‏ اگر قانون سوم نیوتن کامال صادق باشد مجموع گشتاورهای نیروهای داخلی صفر است پس می توان نوشت : ‏ رابطه فوق در صورتی صادق است 6که τو Lنسبت به یک مبداء چارچوب لخت اندازه گیری شود .در غیر این صورت صادق نیست. اگر نقطه مرجع ،مر کز جرم دستگاه انتخاب شود ،حتی اگر مر کز جرم در چار چوب مرجع ثابت نباشد معادله فوق باز هم صادق است.6 ‏ فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ مور6د جسم صلب که در آن محور دوران در چار6چوب مر جع لخت ثابت را نخست در نظر می گیریم. ‏ انرژی جنبشی کل جسم صلب دارای حرکت دورانی محض : فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ مجموع حاصلضربهای جرم ذر6ات در 6مجذور فاصله نسبی آنها از محور 6دور6ان ر6ا لختی دورانی نامند ‏ لختی دورانی دارای بعد ML2است . پس انرژی جنبشی بر حسب لختی دور6انی عبارت است از : ‏ فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ ‏ لختی دورانی هر جسم به محور دوران و شکل جسم و نحوه توزیع جرم آن بستگی دارد . در شکل فوق ωو mیکسان است ولی <Ib Icچرا؟ فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ چون جسم صلب دارای توزیع پیوسته جرم است عمل جمع به انتگرالگیری تبدیل می شود و لختی دورانی : dmعنصر جرم و rفاصله آن تا محور دوران است. فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ به عنوان مثال گشتاور لختی یک حلقه استوانه ای شکل به شعاع داخلی R1و شعاع خار6جی R2ر6ا محاسبه می کنیم: فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ حل: فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی حل: فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ اگر شعاع داخلی استوانه صفر باشد یک استوانه توپر خواهیم داشت که لختی دورانی آن: ‏ باشد حلقه استوانه ای داریم که لختی دورانی اگر آن: ‏R1≈R2≈R فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ لختی دورانی بعضی از اجسام جامد معمولی نسبت به محور 6های دور6ان درجدول ز6یر آمده است: فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ قضیه محور6های مواز6ی : لختی دورانی هر 6جسم حول یک محور برابر است لختی دورانی نسبت به محور6ی که از مر6کز 6جرم می گذرد و با محور مفروض مواز6ی است بعالوه حاصلضرب جرم جسم د رفاصله دومحور. فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ اثبات قضیه محورهای موازی: ‏ فرض می کنیم که مبداء بر مر کز جرم منطبق باشد و مطابق شکل x,yمختصات عنصر جرم dmباشد: فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ اثبات قضیه محورهای مواز6ی: لختی دورانی جسم حول نقطه : p با توجه به تعریف مرکز جرم انتگرالهای د6وم و سوم 6مختصات 6مرکز جرم است که صفر 6فرض شده بنابر6این قضیه اثبات است. فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ مثال :دو جسم با جر6م یکسان توسط میله سبکی به طول ( Lاز جرم میله صرف نظر می کنیم ) به هم وصل است مطلوب است گشتاور لختی جسم نسبت به محور دورانی که از مرکز 6جر6م و از 6یک انتهای میله می گذرد فصل - 12انرژی جنبشی دوران و لختی دورانی ‏ حل: فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ چون ذرات جسم صلب نسبت به یکدیگر ثابت اند بنابراین گشتاور نیروی وارد بر هر نقطه آن به تمام جسم صلب وارد می شود. ‏ گشتاور نیروی وارد بر جسم صلب هم به نقطه اثر نیرو ( ) rو جهت نیرو و مقدار 6نیر6و بستگی دار6د و با رابطه بر6داری ز6یر بیان می شود : فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ اندازه و جهت گشتاور 6نیر6وی وارد بر جسم صلب همانند گشتاور 6نیر6وی وارد بر ذره است که تعریف 6شد. ‏ رابطه گشتاور نیرو و شتاب ز6اویه ای به صورت زیر است . فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ کمیتها و ر6وابط سینماتیک و دینامیک در دو حرکت انتقالی و دورانی محض در 6جدول ز6یر 6آمده است .آنها ر6ا با یکدیگر مقایسه کنید. فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ مثال 5:قرص یکنواختی به شعاع R=20 cmو جرم M=2.5 kgر6وی محوری مطابق شکل توسط ر6یسمان سبکی به جر6م m=1.2kgوصل است .ریسمان به دور6 چرخ پیچیده شده است و شتاب زاویه ای چرخ و شتاب مماسی نقطه ای از کناره آن و کشش طناب را بدست آورید فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ حل: فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ مثال -2نشان دهید که اصل پابستگی انرژی بر6ای مثال 1برقرار است. فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ حل: فصل -12دینامیک دورانی جسم صلب ‏ مثال -3 ‏ حل: فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ حرکت یک جسم غلتان می توان به صورت ترکیبی از حرکت انتقالی مرکز جرم و دوران حول مرکز جر6م در نظر 6گرفت فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ در 6حرکت غلتشی انر6ژی جنبشی کل برابر است با انرژی جنبشی نسبت به مرکز جرم +انرژ6ی جنبشی مرکز جر6م فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ مثال :استوانه تو پری به جرم mوشعاع Rاز یک سطح شیب دار به پایین می غلتد سرعت مرکز جرم را در 6پایین سطح شیبدار پیدا کنید. فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ حل: فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ مثال قبل را با استفاده از روش انرژ6ی حل کردیم .اکنون آن را با استفاده از 6روش دینامیکی حل کنید. فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ حل: فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ حل: فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ ادامه حل: فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ مثال: فصل -12ترکیب حرکتهای انتقالی ودورانی یک جسم صلب ‏ حل: فصل -13دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای فصل -13دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای ‏ ‏ دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای پایستگی تکانه زاویه ای فصل -13دینامیک دورانی و پایستگی تکانه زاویه ای ‏ در این فصل دوران ذرات و اجسام صلب حول محور ثابت را مطالعه می کنیم . تکانه زاویه ای سیستم ذرات: ‏ تغییر در تکانه زاویه ای کل برابر برایند گشتاور نیروهای خارجی وارد بر سیستم است: ‏ فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ پایستگی تکانه زاویه ای : هرگاه گشتاور 6نیر6وی خارجی بر آیند وارد بر یک دستگاه صفر باشد تکانه زاویه کل دستگاه ثابت می ماند .این مطلب بیان پایستگی تکانه زاویه ای است فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ تکانه ز6اویه ای یک جسم صلب که حول محور 6ثابت z دوران می کند: ‏ هر6گاه گشتاور نیروی خارجی بر آیند وارد بر جسم صلب صفر باشد: فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ اگر هیچ گشتاور نیرویی خارجی خالصی بر جسم وارد نشود Lzباید ثابت بماند پس اگر Iتغییر کند ωباید طوری تغییر کند که تغییر Iجبران شود. ‏ معادله پایستکی Iωنه تنها در مورد دوران دوران حول یک محور ثابت صادق است بلکه در مورد دوران حول6 محوری که از مرکز جرم می گذرد و در حال حرکت جهت آن تغییر نمی کند نیز صدق می کند فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ شیرجه رو از اصل پایستگی تکانه استفاده می کند آیا می توانید توضیح دهید چرا در باالترین نقطه ωز6یاد می شود ؟ فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ مثال: فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ حل: فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ مثال: فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ حل :دو وضعیت نشان داده شده است: فصل -13پایستگی تکانه زاویه ای ‏ حل: فصل -14تعادل اجسام صلب فصل -14تعادل اجسام صلب ‏ ‏ ‏ تعادل اجسام صلب مرکز گرانی مثالهایی از 6تعادل فصل -14تعادل اجسام صلب ‏ ‏ ‏ ‏ هر جسم د رصورتی در حال تعادل مکانیکی است که دارای دو شرط زیر باشد: الف ) نسبت به یک چارچوب مرجع لخت شتاب خطی acmمرکز جرم آن صفر باشد. ب) شتاب زاویه ای آن ، α ،نسبت به هر محور ثابتی در این چارچوب مرجع صفر باشد در تعریف فوق الزم نیست که جسم نسبت به ناظر در حال سکون باشد بلکه باید شتاب نداشته باشد فصل -14تعادل اجسام صلب ‏ شر ط اول تعادل 6معادل با این است که جمع برداری تمام نیروهای خارجی وارد بر جسم صفر باشد ‏ شرط دوم تعادل معادل 6با این است که مجموع بردار ی تمام گشتاور نیروهای خارجی وارد بر جسم در حالت تعادل صفر باشد: فصل -14تعادل اجسام صلب ‏ در این فصل برای سادگی موارد دو بعدی را در نظر می گیر6یم یعنی فرض م6ی کنی6م ک6ه کلی6ه نیروهای وار6د بر جس6م در صفحه xy باش6د و همچنی6ن گشتاور نیرو فق6ط دارای مولف6ه zباشد پس سه رابطه نردهای بر6ای حل مسائل خواهیم داشت: فصل -14مرکز گرانی ‏ نقطه اثر برآیند نیروی گرانش معادل را مرکز گرانی نامند فصل -14مرکز گرانی ‏ اگ6ر 6میدان گر6ان6ی یکنواخ6ت باش6د جس6م م6ی توان6د ب6ا یک تک نیروی F=-mgک6ه رو ب6ه باال اس6ت و ب6ه مرک6ز جرم وارد می شود ،در حال تعادل دینامیک6ی باش6د و در 6ای6ن حالت مرکز جرم همان مرکز گرانی است. فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ مثال -1دو سر یک میله فوالدی به جرم روی دو تراز6و قرار دارد یک وزنه M=2kgدر فاصله L/4ر6وی آن قر6ار می دهیم ترازوها چه اعدادی را نشان می دهند ‏m=1.8kg فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ حل: فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ ادامه حل: فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ مثال -2نر6دبانی به طول 12متر و جرم 45 کیلوگرم در نقطه ای به ارتفاع 3/9متر 6از زمین ب دیوار 6تکیه دارد .مر6کز گرانی نردبان د رفاصله یک سوم طول آن ازسطح زمین واقع است .شخصی به جرم 72کیلوگرم تا وسط نردبان باال می ر6ود. فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ ‏ الف) با فر6ض اینکه دیوار( 6نه زمین ) بدون اصطکاک است نیروهای وارد ا ز زمین و دیوار بر نردبان را تعیین کنید. حل: فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ ‏ ب) اگر ضر6یب اصطکاک ایستایی میان زمین و نردبان 0.53باشد قبل از آنکه نر6دبان شروع به لغزیدن کند شخص تا چه ارتفاعی باال میرود حل :فرض کنید که qکسری از طول کل نردبان باشد که شخص می تواند قبل از لغزیدن نردبان ،باال برود .در شروع لغزش داریم . فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ ادامه حل: فصل -14مثالهایی از تعادل ‏ ادامه حل:
39,000 تومان