۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
نیرو · شتاب · خوانده

وزن ظاهری؛
خواندهٔ ترازو نیروی تکیه‌گاه است، نه همیشه mg

در مسئلهٔ آسانسور، جهت حرکت را با جهت شتاب یکی ندان. نمودار جسم آزاد شخص یا جسم را جدا رسم کن، محور مثبت را انتخاب کن و خواندهٔ ترازو را از نیروی عمودی سطح به دست آور.

N

جسم مورد بررسی را جدا کن

اگر سؤال خواندهٔ ترازو را می‌خواهد، شخص یا جسم روی ترازو را سامانه بگیر. نیروهای وارد بر آسانسور یا کابل را وارد نمودار این جسم نکن.

وزن و نیروی عمودی سطح را رسم کن

وزن رو به مرکز زمین و نیروی سطح از ترازو بر جسم وارد می‌شود. این دو همیشه زوج کنش و واکنش نیستند و فقط در برخی حالت‌ها اندازهٔ برابر دارند.

جدول حل آسانسور

جسم | جهت مثبت | سرعت و جهت حرکت | شتاب و جهت آن | نیروها | معادلهٔ برآیند | نیروی سطح | تفسیر خوانده

جهت حرکت و شتاب را جدا بنویس

آسانسور رو به بالا می‌تواند تندشونده یا کندشونده باشد؛ در حالت دوم شتاب رو به پایین است. معادله را بر اساس شتاب بنویس، نه صرفاً جهت سرعت.

محور مثبت را پیش از علامت‌گذاری انتخاب کن

اگر بالا را مثبت بگیری، مؤلفهٔ نیرو و شتاب را با همان قرارداد وارد کن. تغییر قرارداد مجاز است، اما نباید در میانهٔ حل علامت‌ها را عوض کنی.

سرعت ثابت را با سکون هم‌معادله بدان

در هر دو حالت شتاب صفر است و برآیند نیروها صفر می‌شود. تفاوت در حرکت سینماتیکی است، اما خواندهٔ ترازو در مدل ساده از تعادل نیروها پیروی می‌کند.

شتاب رو به بالا را درست تفسیر کن

در این حالت برآیند باید رو به بالا باشد، پس نیروی سطح از وزن بیشتر می‌شود. این وضعیت ممکن است هنگام بالا رفتن تندشونده یا پایین آمدن کندشونده رخ دهد.

شتاب رو به پایین را با سقوط آزاد یکی ندان

اگر اندازهٔ شتاب رو به پایین کمتر از شتاب گرانشی باشد، هنوز نیروی سطح وجود دارد. تنها در مدل سقوط آزاد، نیروی تکیه‌گاه به صفر می‌رسد.

بی‌وزنی را نبود گرانش معنا نکن

در سقوط آزاد، وزن گرانشی همچنان وارد می‌شود، اما تکیه‌گاه نیرویی وارد نمی‌کند و ترازو صفر می‌خواند. تفاوت «وزن واقعی» و «وزن ظاهری» را صریح بنویس.

جرم نمایش‌داده‌شده را به نیرو برگردان

برخی ترازوها عدد را به واحد جرم نشان می‌دهند، اما سازوکار آن‌ها بر نیروی سطح تکیه دارد. ابتدا واحد نمایش را تشخیص بده و در صورت نیاز تبدیل مناسب را انجام بده.

نتیجه را با جهت برآیند کنترل کن

اگر شتاب رو به بالا است، نیروی رو به بالا باید بزرگ‌تر باشد؛ اگر نتیجه خلاف این شد، علامت‌ها یا جهت شتاب را بررسی کن. برای پایهٔ حل از نمودار جسم آزاد و نیرو و دینامیک استفاده کن.