۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
جسم، نیرو، محور

نمودار جسم آزاد؛
فقط نیروهایی را بکش که بر جسم انتخابی وارد می‌شوند

پیش از نوشتن رابطه، مرز جسم را مشخص کن. هر پیکان باید یک برهم‌کنش واقعی با عامل معلوم باشد؛ حرکت، سرعت یا نیروی واردشده بر جسم دیگر جای پیکان نیرو را نمی‌گیرد.

یک جسم یا سامانه را انتخاب کن

نام جسم مورد بررسی را بالای شکل بنویس و آن را از محیط جدا تصور کن. اگر چند جسم وجود دارد، تصمیم بگیر هرکدام جدا تحلیل می‌شوند یا کل مجموعه یک سامانه است. این انتخاب نیروهای داخلی و خارجی را تغییر می‌دهد.

محیط تماس و برهم‌کنش دوربرد را فهرست کن

برای هر تماس بپرس چه جسمی اثر می‌گذارد؛ سپس برهم‌کنش‌هایی را که بدون تماس مطرح‌اند بررسی کن. فهرست نیروها را پیش از رسم بساز تا پیکان‌های تکراری یا فراموش‌شده کمتر شوند.

شناسنامهٔ هر پیکان

نام نیرو | عامل واردکننده | جسم گیرنده | جهت | نقطهٔ آغاز مشترک در نمودار

جسم را به یک نقطهٔ ساده تبدیل کن

جزئیات شکل واقعی را حذف کن و همهٔ پیکان‌ها را از نقطهٔ نمایندهٔ جسم آغاز کن، مگر اینکه سؤال تحلیل دورانی و محل اثر بخواهد. طول پیکان‌ها را فقط وقتی برابر بکش که شواهد فیزیکی برابری نیروها را نشان دهد.

جهت وزن را با سطح اشتباه نگیر

جهت وزن به سوی پایین است و لزوماً عمود بر سطح شیبدار نیست. نیروی عمودی سطح با سطح تماس ارتباط دارد. این دو نیرو ممکن است در بعضی وضعیت‌ها خلاف جهت هم دیده شوند، اما از دو برهم‌کنش متفاوت می‌آیند.

اصطکاک را مخالف تمایل لغزش تعیین کن

جهت اصطکاک را فقط از جهت حرکت جسم حدس نزن. ابتدا بررسی کن در نبود اصطکاک، دو سطح نسبت به هم چه تمایلی به لغزش دارند؛ سپس اصطکاک را مخالف همان تمایل رسم کن.

کشش را در امتداد نخ یا اتصال بکش

نیروی کشش وارد بر جسم در راستای نخ و به سوی بخش متصل قرار می‌گیرد. اگر چند قطعه نخ یا چند جسم وجود دارد، برای هر جسم جداگانه عامل نیرو و جهت را تعیین کن و برابری مقدارها را بدون شرایط لازم فرض نکن.

حرکت را به‌عنوان نیرو رسم نکن

سرعت و شتاب ویژگی حرکت‌اند، نه نیروی تازه. می‌توانی جهت شتاب را کنار نمودار یادداشت کنی، اما آن را با پیکان نیرو در فهرست جمع نیروها وارد نکن. «نیروی حرکت» نام یک برهم‌کنش مشخص نیست.

محورها را بعد از نیروها انتخاب کن

محورها را طوری بگیر که تجزیهٔ کم‌تری لازم شود؛ برای سطح شیبدار معمولاً یک محور موازی و یک محور عمود بر سطح مفید است. علامت مثبت را روشن کن و مؤلفه‌ها را فقط در معادله یا شکل کمکی نشان بده.

خود نیرو و مؤلفه‌هایش را دوبار نشمار

اگر یک نیرو را به دو مؤلفه شکسته‌ای، در جمع همان محور فقط مؤلفهٔ مربوط را وارد کن. رسم نیروی اصلی و سپس جمع‌کردن دوبارهٔ آن با مؤلفه‌ها مقدار نیرو را دو بار حساب می‌کند.

هر محور را به یک معادله تبدیل کن

پس از تکمیل شکل، برای هر محور جمع نیروها را با علامت بنویس و آن را به شتاب همان محور وصل کن. نتیجه را با جهت شتاب و وضعیت جسم کنترل کن. برای ادامهٔ محاسبه از راهنمای نیرو و دینامیک و برای سطح شیبدار از اصطکاک روی سطح شیبدار استفاده کن.