نیرو (Force) در علم فیزیک به هر اثری که باعث شود در یک شی تمایل به تغییر چه در جنبش، جهت حرکت و یا ساختار آن ایجاد شود گفته می شود. واحد نیرو در سیستم SI نیوتن است و با F نشان می دهند. به عبارت دیگر نیرو می تواند سرعت جرم یک توده ماده را از حالت سکون به حرکت وادارد. یا اینکه می تواند یک جسم انعطاف پذیر را تغییر فرم دهد. مفاهیمی همچون فشار و کشش را می توان با نیرو توصیف کرد. نیرو یک کمیت برداری لست یعنی دارای جهت و بزرگی می باشد.

قانون دوم نیوتن بیان می کند که کل نیروی خالص وارد شده به یک ماده برابر تغییر اندازه حرکت آن ماده. به این معنی که شتاب جسم نسبت مستقیم با نیروی وارد به آن و نسبت معکوس با جرم ماده دارد.

F=ma

نیروها چند دسته اند: نیروهای رانشی باعث افزایش سرعت جسم می گردند، نیروهای بازدارنده که سرعت جسم را می گیرند، نیروی گشتاور که باعث چرخش در جسم می شوند و نیروهایی که باعث به وجود آمدن تنش های مکانیکی در جسم می شود و حرکتی ایجاد نمی کنند و در اصطلاح فنی موجب تغییر شکل ماده می شوند.

در یک جسم جامد تنش مکانیکی در زمان باعث تغییر شکل ماده شده و در سیال باعث تغییر در حجم و فشار آن می گردد.

 

نیروی عمودی تکیه گاه به دلیل وجود نیروهای دافعه میان اتم هایی که در تماس با یکدیگرند به وجود می آید. هنگامی که ابر الکترونی شان با هم تداخل پیدا می کنند نیروی دافعه الکترونی در یک مسیر طبیعی میان دو جسم و در سطح تماس میان دو جسم به وجود می آید. مانند وقتی به یک جسم نیرو وارد کنیم آن جسم طبیعتا همان نبرو را به ما و در خلاف جهت وارد می کند.

 
 

اصطکاک یک نیروی سطحی است که با حرکت جسم مخالفت می کند. نیروی اصطکاکی به طور مستقیم به نیروی عمودی تکیه گاه مرتبط است. دو نوع نیروی اصطکاکی وجود دارد: اصطکاک ایستایی و اصطکاک جنبشی.

نیروی اصطکاک ایستایی

این نیرو (Fsf) دقیقا خلاف نیرویی است که به جسم روی سطح وارد می شود و تا زمانی حاصلضرب اصطکاک در نیروی عمودی تکیه گاه کوچکتر از نیروی عمودی تکیه گاه باشد این نیرو وجود دارد.

نیروی اصطکاک جنبشی

 

این نیرو مستقل از هر دو نوع نیرو اصطکاک ایستایی و عمودی تکیه گاه است. یعنی در حین حرکت به جسم وارد می شود و مقدار آن از رابطه زیر به دست می آید:

که در آن μضریب اصطکاک جنبشی است. در بسیاری از سطوح ضریب اصطکاک جنبشی کوچکتر از ضریب اصطکاک ایستایی می باشد.

 
 

نیروی الاستیک یک نیروی بازگشتی است، مانند فنر که پس از کشیده شدن به طول اولیه خود باز می گردد. فنر ایده آل بدون جرم، بدون اصطکاک، نشکن و دارای کشش نامحدود در نظر گرفته می شود. نیروی الاستیک زمانی که فنر کشیده یا جمع می شود به بازگشت فنر به حالت طبیعی خود کمک می کند. این رابطه خطی توسط  هوک در سال 1676 بیان شد.

F=-kx

K: ثاب فنر

X: تغییر طول فنر




نیرو و انواع آن

نیرو و انواع آن

 

انواع نیرو

یک نیرو کشیدن و یا هل دادن یک جسم است که حاصل برهمکنش آن با جسم دیگری می باشد. نیرو انواع مختلفی دارد. قبلا در این درس بر اساس دو جسم در برهمکنش با هم در تماسند یا خیر، در دو گروه اصلی قرار گرفتند.

نیروهای موثر از راه دور

  • نیروی گرانشی
  • نیروی الکتریکی
  • نیروی مغناطیسی

 

نیروهای تماسی

  • نیروی اصطکاک
  •  نیروی کشش
  •  نیروی نرمال
  • نیروی مقاومت هوا
  • نیروی اعمالی
  • نیروی ارتجاعی

 

شرح نیرو

 

نیروی اعمالی ( Fapp نیروی اعمالی)

نیرویی است که توسط با یک جسم به جسم دیگر وارد می شود. اگر کسی میزی را در طول اتاق هل دهد، یک نیروی اعمالی وجود دارد که به جسم وارد می شود، نیروی اعمالی نیرویی است که توسط شخص به میز اعمال می شود.

 

نیروی گرانش ( تحت عنوان وزن ) Fgrav

نیروی گرانش نیرویی است که زمین، ماه و یا هر جسم که جرم زیادی دارد، جسم دیگر را توسط آن به سوی خود می کشد. با این تعریف، این وزن جسم می باشد. همه ی اجسام روی زمین تحت تاثیر نیروی گرانش هستند که جهت آن " رو به پایین " به سمت مرکز زمین است. نیروی جاذبه ی زمین برابر وزن جسم و معادل رابطه ی زیر است.

 

Fgrav = m g

 

در حالی که g= 9.8 m/s2 ( روی زمین ) و m = جرم ( در واحد )

( توجه: وزن و جرم را اشتباه نگیرند )

 

نیروی نرمالFnrom

نیروی نرمال، نیروی نگهدارنده ای است که به یک جسم در تماس با جسم ثابت دیگر وارد می شود. برای مثال اگر کتابی روی یک سطح باشد، سطح نیرویی رو به بالا به کتاب وارد می کند تا وزن آن را تحمل کند. در برخی موارد، یک نیروی نرمال افقی بین دو جسم که با هم در تماسند وجود دارد. برای مثال شخصی که به دیوار تکیه داده است. دیوار به صورت افقی فرد را هل می دهد.

نیروی اصطکاک Ffric

نیروی اصطکاک نیرویی است که توسط سطح به جسم در حال حرکت روی آن و یا به جسمی که سعی دارد روی آن وارد می شود. حداقل دو نوع نیروی اصطکاک وجود دارد – نیروی اصطکاک ایستایی و لغزشی. این دو نیرو همیشه برابر نیستند، نیروی اصطکاک معمولا مانع حرکت جسم است. برای مثال اگر یک کتاب روی سطح یک میز سر بخورد، میز نیروی اصطکاکی در خلاف جهت حرکت به آن وارد می کند. نیروی اصطکاک ناشی از دو سطحی است که به هم فشرده شده اند و نتیجه نیروهای جاذبه ی بین مولکولی، بین مولکول های دو سطح متفاوت است. بیشترین نیروی اصطکاکی که یک سطح می تواند به یک جسم وارد کند با فرمول زیر محاسبه می شود:

Ffric ≤ µ × Fnormµ= ضریب اصطکاکی

 

نیروی اصطکاک بعدا در درس های بعدی با جزئیات بیشتری شرح داده می شود.

 

نیرو و انواع آن

 

نیروی مقاومت هوا Fair

نیروی مقاومت هوا، نوع خاصی از نیروی اصطکاک است که وقتی اشیا در هوا در حرکتند بر آن ها اعمال می شود. نیروی مقاومت هوا معمولا مانع حرکت اجسام است. این نیرو در بسیاری از موارد به دلیل مقدار ناچیزش نادیده گرفته می شود ( و به این دلیل که از نظر ریاضی محاسبه ی مقدار آن مشکل است.) این نیرو بیشتر در مواردی قابل توجه است که اشیا با سرعت زیاد حرکت می کنند ( یعنی راکت ها یا اسکی سرعت ) یا اشیایی با سطح مقطع بزرگ.

 

نیروی کشش Ften

نیروی کشش نیرویی است که از یک سر ریسمان، طناب، کابل یا سیم زمانی که توسط نیروی اعمالی شدیدا کشیده است، به سر دیگرش شده است، به سر دیگرش منتقل می شود. جهت نیرو در جهت طول طناب و مقدار آن برابر نیرویی است که ازسر دیگر طناب به آن اعمال شده است.

 

نیرو و انواع آن

نیروی ارتجاعی Fspring

نیروی ارتجاعی نیرویی است که فنر کشیده شده یا فشرده شده ی متصل به یک به آن جسم وارد می کند. جسمی که فنر را می کشد یا آن را فشرده می کند، تحت تاثیر نیرویی قرار می گیرد که آن را به حالت تعادلش بر می گرداند . برای بیشتر فنرها (خصوصا آن هایی که از قانون " هوک " تبعیت می کنند ) مقدار نیرو با میزان کشیدگی یا فشردگی فنر نسبت مستقیم دارد.

 


منبع: تبیان و      http://scipost.wikipg.com