۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
جسم، نیرو، محور

نیرو و دینامیک؛
اول مرز جسم را بکش

در مسئلهٔ دینامیک، فرمول از نمودار نیرو می‌آید. جسم مورد بررسی را جدا کن، نیروهای وارد بر همان جسم را رسم کن و معادله را در محورهای مناسب بنویس.

F

جسم مورد بررسی را انتخاب کن

مشخص کن می‌خواهی حرکت کدام جسم یا مجموعه را تحلیل کنی و دور آن یک مرز ذهنی بکش. فقط نیروهایی را ثبت کن که اجسام بیرون این مرز بر جسم داخل وارد می‌کنند. نیروهای وارد بر جسم دیگر در نمودار این جسم جایی ندارند.

برای هر نیرو، عامل و گیرنده را نام ببر

به جای نوشتن نام کلی نیرو، بگو کدام جسم بر کدام جسم نیرو وارد می‌کند. محل تماس یا برهم‌کنش و جهت نیرو را مشخص کن. این جملهٔ کوتاه از جاافتادن یا دوباره‌شماری نیروها جلوگیری می‌کند.

کنش و واکنش روی یک نمودار قرار نمی‌گیرند

دو نیروی جفت بر دو جسم متفاوت وارد می‌شوند. نمودار نیرو فقط نیروهای وارد بر جسم انتخاب‌شده را نشان می‌دهد.

محورها را با حرکت یا سطح هماهنگ کن

جهت مثبت را طوری انتخاب کن که تجزیهٔ نیروها ساده شود و آن را روی شکل بنویس. در سطح شیبدار، محورهای موازی و عمود بر سطح معمولاً اجزای قابل تفسیرتری می‌سازند. علامت‌ها را تا پایان با همین انتخاب نگه دار.

بردارها را فقط در صورت نیاز تجزیه کن

نیروی مایل را به مؤلفه‌های روی محورهای انتخابی تبدیل و جهت هر مؤلفه را کنترل کن. نسبت مثلثاتی را از شکل زاویه تعیین کن، نه از حفظ. جمع مؤلفه‌ها باید دوباره جهت بردار اصلی را بسازد.

برای هر محور یک معادله بنویس

مجموع جبری مؤلفه‌های نیرو را در یک سمت و رابطهٔ جرم و شتاب همان محور را در سمت دیگر قرار بده. اگر شتاب در محوری صفر است، آن را نتیجهٔ وضعیت حرکت بنویس؛ وجود چند نیرو لزوماً به معنی شتاب نیست.

اصطکاک را با وضعیت تماس تعیین کن

جهت تمایل به لغزش یا حرکت نسبی را پیدا کن و اصطکاک را در خلاف آن در نظر بگیر. نوع اصطکاک و رابطهٔ مقدارش را براساس وضعیت مسئله انتخاب کن. مقدار را پیش از تشخیص حالت تماس، خودکار برابر یک حد قرار نده.

در چند جسم، راهبرد مرز را عوض کن

یک بار کل مجموعه را برای یافتن شتاب مشترک و بار دیگر هر جسم را برای نیروی داخلی مورد نظر بررسی کن. برای هر انتخاب مرز، نمودار نیرو و معادلهٔ جدا بنویس و نتیجهٔ مشترک را روشن منتقل کن.

علامت جواب را تفسیر کن

اگر مقدار شتاب یا نیروی مجهول منفی شد، ابتدا محاسبه را بررسی و سپس معنای آن را نسبت به جهت فرضی بنویس. واحد، مرتبه و سازگاری با داستان حرکت را کنترل کن. برای پیوند حرکت از راهنمای حرکت‌شناسی استفاده کن.