313 23 27MB
Pashto Pages [225]
فزﻳک
فزيک
د پﻮهن 3وزارت
يوولسم !ولگى
ﻳﻮولسم !ﻮلگﻰ د ﭼﺎپ ﮐﺎل ١٣٩٩ :ﻫـ .ش.
ملي سرود دا وطن افغانســـتـــان دى
دا عــــزت د هـــر افـغـان دى
کور د سول 3کور د تورې
هر بچی ي 3قهرمـــــان دى
دا وطن د !ولـــو کـور دى
د بـــــلـو'ـــــــو د ازبـکــــــــو
د پ+ـــتــون او هـــــزاره وو
د تـــرکـمنـــــــو د تـــاجـکــــــو
ورســـره عرب ،گوجــر دي
پــاميــريـــان ،نـورســـتانيــــان
براهوي دي ،قزلباش دي
هـــم ايمـــاق ،هم پشـه 4ان
دا ه5ــــــواد به تل $لي8ي
لـکـه لـمــر پـر شـــنـه آســـمـان
په ســـينــه ک 3د آســـيـــا به
لـکــــه زړه وي جـــاويــــــدان
نوم د حق مـــو دى رهبـــر
وايـــو اهلل اکبر وايو اهلل اکبر
د پﻮﻫﻨ 3وزارت
ﻓـزﻳــک P h y s i c s
ﻳﻮوﻟسﻢ !ﻮﻟگﻰ
د چاپ کال ١٣٩٩ :ه .ش.
الف
د تاب ان ت او
---------------------------------------------------مضمون فز
مؤلف ن د تعل مي نصاب د فز
د پار نت د در
تابونو مؤلف
ا يټ وون ي د پ تو ب د ا ډيټ ډ پار نټ غ ي ټول
دم
يوولسم
به پ تو
ان شاف ور وون
خ روون
د اپ ال
بر نال
د تعل مي نصاب د پراخت ا او در
تابونو د تأل ف لو ر است
د پوهن وزارت د اړ و او عامه پوهاوي ر است هجري شم ته [email protected]
---------------------------------------------------تابونو د چاپ و ش او پلورلو حق د افغانستان اس مي جمهور ت د د در پلورل او پ رودل منع دي له پوهن وزارت ه محفوظ د په بازار غ وون و
ه قانو ب
چلند
ي
د
ن د ز ر غام
اقرأ باسم رب مو ته ي وند راب ل او د لوست او لي ش ر ه ا وو د لو او ب ون خدا اله له نعمت خه ي برخمن ي يو او د الله تعال ر وروست غم محمد مصطف لوم ن غام ورته لوستل و درود وايو هجري ريز ال د وهن د ال ه نامه ونومول شو له د امله ولو ته اره ده رن ه تاب وون زده وون به د ران ه واد وونيز نظام د ورو بدلونونو شاهد وي وون د ه واد اداره او د والدينو شورا ان د ه واد د وهنيز نظام ش و بنس يز عنا بلل ي د وون او روزن ه راختيا او رمختيا مهم رول لري ه داس مهم وخت د افغانستان د وهن وزارت د م تابه مقام د ه واد ه وونيز نظام د ود او راخت ا ه لور بنس يزو بدلونونو ته من د له همد امله د وونيز نصاب اص ح او راختيا د وهن وزارت له مهمو لوم يتوبونو خه دي تابونو د در وونيزو تأسيساتو همدارن ه ه وون يو مدرسو او ولو دولت او خصو ا لري مو ه د باور يو محتوا يفيت او توز ع ته املرنه د وهن وزارت د ارو ه د با يفيته در تابونو له شتون رته د وون او روزن اسا اهدافو ته رس دل نشو ورتنيو موخو ته د رس دو او د اغ زنا وونيز نظام د رامن ته ولو ل اره د راتلون نسل د روزون و ه تو ه د ه واد له ولو ز ه سواندو وون و استادانو او مسل مديرانو خه ه درناوي هيله وم هي ول ه ه او تابونو ه تدريس او د محتوا ه ل دولو د ه واد ب يانو ته د د در زيار او هاند ونه س موي او د يوه فعال او ه دين م او انتقادي تف ر سمبال نسل ه روزنه ه ه د نيت لوست ل و ي هره ور د من ه نوي ولو او د مسؤوليت ه در و ران زده وون به سبا د يوه رمختل افغانستان مع ران او د ولن متمدن د نن ور ي او ور اوس دون وي د ه واد ارز تنا ه ان ه ده غو تنه لرم و له هر فرصت همدا راز له خو و زده وون و خه و او فعالو ونوالو ه تو ه او وون و ته ه روسه د خه ه ورته ي او د زده ه درناوي ه له تدر س خه ه او اغ زنا ه استفاده و ي د د وون او روزن له ولو وهانو او د وونيز نصاب له مسل هم ارانو خه ها دي مننه وم او د لو دون هل ل د تاب ه لي لو او متو ولو ي نه ست بريا غوا م له دربار خه دو ته ه د س ي ل او انسان جو وون ه خدا د معياري او رمختل وونيز نظام او د داس ودان افغانستان ه ه له و ي خ لوا وه او سو اله وي د وهن وزير د تور محمد م ويس بلخ
ج
ﻟﻮﻣ7ﻧ 9خبرې زموږ زمانه د ساينس او تکنالوژۍ د چټکو بدلونونو زمانه ده ،د پوهانو د اټکل له مخې به په راتلونکو کالونو کې هره مياشت د علمي اطالعاتو کچه دوه برابره شي .څرگنده ده چې له دغو بدلونو سره يو ځای به زموږ د ژوند الرې ،طريقې او هم زموږ د سبا ورځې د ځوان نسل اړتياوې هم بدلون ومومي .کيدای شي په دې ل 7کې د علومو زده ک7ې په بدلون کې شي .په دې الرو چارو ټينگار شوی دى ،چې زده کوونکي په أسان 9سره چټکې زده ک7ې وک7ي ،وکوالی شي ،چې الزم او اړين مهارتونه د زده ک7ې په پ7اوونو او د مسايلو په حل کې وکاروي .په دغه درسي کتاب کې هڅه شوېده ،چې محتوا يې د فعالې زده ک7ې په پام کې نيولو سره تأليف شي. په هر درسي کتاب کې درې بنسټيزې موخې (پوهه ،مهارت او ذهنيت) د مؤلفينو د پاملرنې وړ گرځيدلي دي ،سربيره پر هغه د سرليکونو حجم او د کتاب محتوا د دولت له ښوونيزې او روزنيزې ک7نالرې سره سم د وخت او ښوونيز پالن په پام کې نيولو سره يې مفردات طرح شوي دي ،د محتوا د عمومي معيارونو او منل شوې ليکنې پر بنسټ ،د افغانستان د ثانوي دورې درسې کتابونه تنظيم او چاپ شويدي ،هڅه شوېده ،چې موضوع گانې په ساده او روانه بڼه طرح شي ،چې د فعاليتونو ،بيلگو او پوښتنو په راوړلو سره د زده کوونکو لپاره اسانه وي .له درنو ښوونکو څخه هيله کې8ي ،چې د خپلې هغه پوهې او تجربو له مخې د نوښتگرو طرحو په وړاندې کولو سره ،چې کوالی شي ،په ښوونه او روزنه کې د زده کوونکو لپاره ممد (مرستندوی) واقع شي ،له موږ سره مرسته وک7ي. همدارنگه له خپلو رغنده وړانديزونو ،چې د کتاب د کيفيت په لوړولو کې اغيزې ولري، له هيڅ ډول هڅې او هاند څخه ډډه ونه ک7ئ .تاسو ته ډاډ درکوو ،چې انشاء اهلل ستاسو جوړوونکو او ارزښتمنو نظرياتو او وړانديزونو ته به د کتاب د نميگ7تياوو او تيروتنو د مخنيوي په موخه په راتلونکي چاپ کې په مينه هر کلي ووايو. په پای کې له هغو ښاغلو استادانو څخه چې ددغه کتاب په سمون او اصالح کې يې زيار ايستلی دی ،مننه کوو. همدارنگه د کمپيوټر له درنو کارکوونکو څخه چې ددغه کتاب په ټايپ ،ډيزاين او د پاڼو په ښکال کې يې نه ست7ي کيدونکي هلې ځلې ک7يدي ،هم مننه کوو. د تعﻠﻴﻤﻲ ﻧصاب د پراختﻴا او درسﻲ کتابﻮﻧﻮ د تاﻟﻴف عﻤﻮﻣﻲ رﻳاست
د ﻓزﻳک 'اﻧگﻪ
د
ﻟ7ﻟﻴک
ﻣخﻮﻧﻪ
ﻟﻮﻣ7ی 'پرکﻰ :ميخانيکي تعادل 1............................................................................ قﻮه۳............................................................................................................... قوه د وکتور په توگه 2 ....................................................................................... متالقي (غير موازي قوې 6 .............................................................................. د نقطه يي کتلې تعادل 14 .............................................................................. د قوې مومنت (تورک) 21................................................................................. موازي قوې 29................................................................................................ د قوې زوج ۳4............................................................................................... د تعادل عمومي شرطونه ۳6............................................................................... دوﻳﻢ 'پرکﻰ :يو بُعدي حرکت 51............................................................................... حرﻛت د ﻣستﻘﻴﻢ خط پﻪ اﻣتداد 52................................................................. د موقعيت او مکان بدلون 52............................................................................ منځنى (متوسط )سرعت 54............................................................................ د موقعيت – زمان گراف 58............................................................................. تعجيل 60..................................................................................................... يو نواخت يا يو ډوله (متشابه) حرکت 6۳............................................................... ازاد سقوط 66................................................................................................. درﻳﻢ 'پرکﻰ :دوه بُعدي حرکتونه 74............................................................................ د مکان بدلون او منځني سرعت 75..................................................................... منځن 9تعجيل او لحظه يي تعجيل 78................................................................... غورځوونکي (پرتابي) حرکتونه 81........................................................................ مايل غورځول (ويشتل) 8۳.................................................................................. دايروي حرکت 87.............................................................................................. دايروي يو ډوله حرکت 89................................................................................... تعجيل په دايروي يو ډوله (متشابه) حرکت کې 9۳....................................................
ﻫـ
ﻓﻬرست
ﻣخﻮﻧﻪ
'ﻠﻮرم 'پرکﻰ :د نيوټن د حرکت قوانين 100................................................................ د نيوټن لوم7ى قانون١٧١................................................................................... د نيوټن دويم قانون 102........................................................................................ د نيوټن دريم قانون 10۳...................................................................................... د نيوټن د قوانينو پلي کول 107............................................................................. د اصطکاک قوه 112........................................................................................... د نيوټن د جاذبې قانون 116................................................................................. لفت 122.......................................................................................................... د مصنوعي سپوږمکيو د حرکت دايروي مدارونه 124............................................. پﻨ%ﻢ 'پرکﻰ :کار ،ميخانيکي انرژي او طاقت 1۳0..................................................
کار او حرکي انرژي 1۳4.............................................................................. ﻫغﻪ کار چې د فنر لخوا پر کتلې ترسره کې8ي 1۳8............................................ تحفظي او غير تحفظي قوې 140.................................................................. د ميخانيکي انرژي ساتنه (تحفظ) 141........................................................... توان (طاقت) 14۳....................................................................................... شپ8م 'پرکﻰ :خطي مومنتم او امپولس 148........................................................... مستقيم الخط حرکت او امپولس 149............................................................ مومنتم 151................................................................................................ قوه او مومنتم 156........................................................................................ ضربه او د خطي مومنتم تحفظ 159............................................................... ارتجاعي تصادم 162................................................................................... غير ارتجاعي تصادم 164............................................................................. د ثقل مرکز 164.........................................................................................
و
ﻓﻬرست
ﻣخﻮﻧﻪ
اووم 'پرکﻰ :د سيالونو نسبي سکون 170............................................................. سيالونه 171................................................................................................ د سيالونو فشار 171................................................................................... د مايع د فشار اندازه کول 172....................................................................... د اتموسفير فشار 175................................................................................... په محصور شوو مايعاتو کې د فشار اندازه کول 178........................................... په سيالونو کې د فشار انتقال 180.................................................................... د اوبو شکنجه 180...................................................................................... د ارشميدس قانون 18۳................................................................................. اتﻢ 'پرکﻰ :متحرک 192.................................................................................... خيالي (ايډيال) سيالونه 192........................................................................ د متماديت معادله 195............................................................................... د برنولي معادله 196..................................................................................... د برنولي د قانون تطبيقات 200...................................................................... وينټوري ټيوب – د جريان د سرعت اندازه کول 202......................................... د الوتکې وزرونه او متحرکه اوچتوونکې قوه 204............................................. لزوجيت -د لزوجيت مفهوم205................................................................... د طوفاني جريان ښکارنده (پديده) 209............................................................
ز
ﻟﻮﻣ7ی 'پرکﻰ
ﻣﻴخاﻧﻴکﻲ تعادل (اﻧ6ول)
مﻴخانﻴکي تعادل د مﻴخانﻴک فزيک له خورا مهمو موضوعگانو 'خه دی .په دې بحث ک 3مطالعه کﻴدونک 3موضوعگان 3هم په نظري برخه ک 3او هم د اقتصاد په بﻴﻼبﻴلو ډگرونوک 3د اړتﻴا وړماشﻴن اﻻتو او تکنالوژۍ په پراختﻴا ک 3چ 3زموږ د !ولن 3په ور$ني ژوندانه ک 3په پراخه کچه استعمالﻴ8ي يو مهم بنس جوړوي$ .ﻴن 3مسايل ،لکه :د قوومطالعه ،په اجسامو باندې ي 3د اغ5زو 'رنگوالى ،د رافع 3او د ساختمان 9وسايطو ،لکه :تراکتورونو ،بلدوزرونو ،جرثقﻴلونو او همدا رنگه د کرن ،3صنايعو $مکني او هوايي ترانسپورت او د کانونو د استخراج په '5ر د ساده ماشﻴنونو په طراح 9او جوړولوک 3د قوو او د هغو د اړوندو پديدو د اغﻴزو کارول د ا!ول پر هغو قواعدو بنا شوي چ 3مﻴخانﻴک فزيک او له هغ 3جمل' 3خه د مﻴخانﻴکي تعادل پر بنس تﻴوري گان 3تر مطالع 3ﻻندې نﻴسي.مﻴخانﻴکي تعادل د انسانانو او حﻴواناتو په ژوندانه ک 3يو له خورا ژورو او طبﻴعي رمزونو 'خه دی چ 3د $مک 3د کُرې پرمخ ي 3هغوته د ثبات او ژوندي پات 3ک5دو مناسب شرايط برابر ک7ي .د $مک 3پرمخ د انسانانو له حرکت 'خه نﻴول 3د ب75يو او سﻴارو تر الوتلو او د $مک 3او بحرونو په ژوروک 3نفوذ دا !ول د علم او تکنالوژی ﻻسته راوړن 3دي چ3 د مﻴخانﻴک 3تعادل د بحث نقش پک* 3کاره اوغوره دی .ددې 'پرکي محتويات د هغو محتوياتو په ت7او جوړشوي چ 3تاسو په ت5رو کلونوک 3زده ک7ي دي .قوه چ 3د فزيک له پخوانﻴو درسونو 'خه يو بحث دى ،په دې 'پرکي ک 3هم تکرا ري8ي ،تر 'و چ 3يو شم5رنورو بحثونو لکه قوې يا متقابل 3اغﻴزې(عمل او عکس العمل) او د تعادل بحث ته د ورتلو بنس جوړ ک7ي .د قوو د 'رگنديدو (من%ته راتلو) مطالعه، که 'ه هم د متﻼقي او يا موازي قوو په '5ر ده ،همدارنگه د قوو د تجزيه ک5دو پوهه ،د قوې د مومنت او يا د دوران مومنت او د زوج قوې په '5ر د يو شم5ر نورو مفاهﻴمو د پﻴژندلو او زده کولو لپاره ﻻره هواروي. 1
دې ته بايد پام وک7و چ 3قوه د يومهم شاخص په توگه ددې 'پرکي په !ولو برخو ک 3کارول شوې .د دې 'پرکي د مندرجو بحثونو د *3 پوه 3لپاره کو*) شوی چ 3موضوعگان 3د مثالونو او تمرينونو په راوړلوسره د شاگردانو د مناقش 3او تفکر لپاره وړاندې شي. هﻴله ده چ 3زده کوونکي ددې 'پرکي په پاى ک 3د ډله يﻴزو کارونو په ترسره کولو او د سوالونو او تمرينو نو په حلولو سره ،ددې بحث فزيکي مفاهﻴم په خپلو ذهنونو ک 3ﻻژور او تحکﻴم ک7ي او په پايله ک 3ي 3ﻻندې پو*تنو او ددې په '5رنورو پو*تنو ته $واب ووايي:
په شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3د رافع 3د م لوری تل د تطبﻴق شوې قوې پر لوري عمود دی.
ول 3قوه وکتور ده؟ 'ه شی د يوه جسم د حرکت د گ7ندي ک5دو يا تعجﻴل سبب -ر$ي؟ کله چ 3د يوه '"ک (چکش) په مرسته پريو مﻴخ قوه وارده شي ،أيا مﻴخ هم په خپل وار ب5رته پر'"ک قوه واردوي؟ 'نگه او ول3؟ ،د يوه محور پرشاوخوا د يوجسم ددوران پﻴ+ه 'ه شى تمثﻴلوي؟ او ددې په '5ر نورو پو*تنو ته بايد په مناسبه توگه $واب ور ک7ئ.
:1-1قﻮه هغه قوه چ! 3ول ي 3پﻴژنو ،د $مک 3د جاذي 3قوه يا د جسم وزن دی .په ور$ني ژوندانه او هم تخنﻴک ک 3له گ 0شم5ر قوو سره بلدتﻴا لرو .همد ارنگه تاسو په ت5رو کلونو ک 3په دې پوه شوئ چ 3قوې د هغو د اغﻴزو له مخ 3کوﻻی شو وپﻴژنو .يوه قوه کوﻻی شي چ 3يو جسم په حرکت راولي .د يو جسم د سرعت د زياتﻴدو يا کم5دو سبب شي او يا د يو جسم د شکل او د حرکت د لوري د بدلون سبب شي. دا بدلونونه کله ناکله ډ4ر کم او واړه وي چ 3يوازې په ډ4رو دقﻴقو اندازه کولو سره تشخﻴص ک5دای شي. د يو جسم سرعت او د هغه د حرکت لوری دوه داس$ 3انگ7تﻴاوې دي چ 3د جسم د حرکت حالت !اکي او له دې $انگ7تﻴاوو 'خه په گ" 3اخﻴستن 3سره قوه داس 3تعريفوي :قوه هغه عامل دی چ 3د جسم د شکل او يا حالت د بدلون سبب گر$ي.
2
قﻮه د وکتﻮر پﻪ تﻮگﻪ يو جسم تل خپل $ان ته په يوه لوري حرکت ورکولی شي او يا د خپل سرعت يوه لوري ته بدلون ورکوي چ 3پرجسم باندې عامله قوه په همغه لوري اغﻴزه کوي .همدا رنگه د قوې د اغ5ز لوری کوﻻی شي د جسم د شکل د بدلون سبب شي .دا موضوع د اوسپن 3په يوه مﻴله ک 3په *ه توگه کتل کﻴدای شي، يعن 3کله چ 3مﻴله د يوې قوې تر اغ5ز ﻻندې واقع شي ،ک8ي8ي .له پورتنﻴو 'رگندونو 'خه دې پايل 3ته رسﻴ8و چ 3قوه يو وکتوري کمﻴت دی او د هغ 3د توضﻴح او بﻴانولو لپاره ي 3دکچ( 3اندازې) او لوري پﻴژندلو ته اړتﻴا ده .قوه د يوه وکتور په توگه د يو تﻴر په مرسته *ﻴي .د ( )1-1په شکل ک 3ﻻندې نوم کﻴ+ودلوته پام وک7ئ: D د Aنقطه د تاثﻴر يا اغﻴزې نقطه ،د ABد غشي اوږدوالی د B قوې مقدار يا کچه ،د ABغشي لوری د قوې لوری يا جهت او ( )1-1شکل A د Dمستقﻴم خط د قوې د اغﻴزې يا استقامت لوری را*ﻴي. پريوه جسم د يوې قوې اغﻴزه ،په عمومي توگه پرهمغه جسم باندې د قوې د اغﻴزې نقط 3په موقعﻴت پورې اړه لري .په ( )1-2شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3په جسم باندې دوې قوې F1و F2چ 3يوله بله سره مساوي دي عمل کوي .لکه 'نگه چ 3د F1قوه جسم د ﻻندين 9سطح 3پر لور تر فشار ﻻندې نﻴسي او د F2قوه هغه ،ﻻندې لوري ته ک8وي. برعکس د F3او F4مساوي قوې چ 3د دوی د اغﻴزې F F کر* 3په لور پرجسم عمل کوي ،مساوي اغﻴزې پر F F جسم باندې وارده وي چ 3په پايله ک 3ويﻼی شو :که چﻴرې د يوې قوې د اغ5ز د نقط 3موقعﻴت د هغ 3د اغ5ز پرکر*ه بدلون وک7ي ،د قوې اغ5ز بدلون نه کوي. ( )1-2شکل 1
2
4
3
اوس د بﻴﻼبﻴﻠﻮ قﻮو 'ﻮ بﻴﻠگ 3تر '75ﻧ 3ﻻﻧدې ﻧﻴسﻮ: له قوو 'خه يوه د عضلو قوه ده .ددې قوې په مرسته کوﻻی شو د اجسامو سرعت کم يا زيات ک7و او يا د هغوى شکل ته بدلون ورک7و .د عضلو قوه د فزيکي تجربو لپاره ل8ه مساعده ده$ ،که چ 3په سخت9 سره اندازه ک85ي .لکه 'نگه چ 3له پخوا 'خه پوهﻴ8ئ ،د وزن قوه له قوو 'خه يوه بله ده چ 3په يوه $ای ک 3د جسم له کتل 3او يا د هغه د مادې له اندازې سره چ 3په جسم ک 3شته ،مستقﻴما ً متناسبه ده .د جسم د وزن قوه تل په عمودي تو گه د $مک 3د ثقل په لوري عمل کوي .له يوه تار 'خه په گ"3 اخﻴستلو سره چ 3له يوه 'رخ 'خه ت5ر شوی دى ،د وزن د قوې اغﻴزه پرته له دې چ 3په مقدار (اندازه) ک 3بدلون را من #ته شي ،کوﻻی شو نورو لورو ته ي 3متوجه ک7و.
3
د اصطکاک قوه يوبل ډول قوه ده ،کله چ 3دوه جسمونه سره په تماس ک 3شي او د متقابل حرکت په حالت ک 3راشي ،ددوی ترمن #د اصطکاک قوه من%ته را $ي .موږ په کور* ،وون%ي ،بازار ،د سپورت په ډگرونو او نورو ډ4رو$ايونو ک 3په خپل ور$ني ژوند ک 3پر جسمونو باندې د ډول ډول قوو لکه د مقناطﻴس قوې، بري+نايي قوې او نورو اغﻴزې وينو .ددې لپاره چ 3د قوې اغﻴزې په *ه او 'رگند ډول ولﻴدﻻی شو او د قوې نورې بﻴلگ 3معرفي ک7ای شو ،د ﻻندې فعالﻴتونو په تر سره کولو پﻴل کوو. فعاﻟﻴت د ( )1-3شکلونوته نظروک7ئ' .ه به پﻴ) شي ،که چﻴرې فنر په ﻻس راوکاږو؟ (١حالت)او يا مقناطﻴس ورته نژدې ک7و؟ (2حالت) دغه کار عملي ک7ئ او د خپلو کتنو پايل 3په هره ډله ک 3وړاندې
3 2
ک7ئ .دا $ل فنر په عمودي ډول له غون6اري (-لول )3سره يو$ای د (3حالت) د شکل په '5ر و 7$وئ' ،ه بدلون به وگورئ؟ أيا بﻴا به هم فنر د غون6اري د وزن له امله وغ%ﻴ8ي؟ که چﻴرې تجربه مو په سمه توکه تر سره ک7ي وې ،وي 3گورئ چ 3مقناطﻴس او د غون6اري وزن هم د ﻻس د عضلو د قوې په '5ر د فنر د شکل د بدلون ﻻمل ک85ي ،نو پايل 3ته رسﻴ8و چ :3قوه کوﻻی شي د جسم د
1
شکل د بدلون ﻻمل و گر$ي او يا بر عکس د شکل هر ډول بدلون، د يوې قوې د اغ5ز معلول دی.
( )1-3شکل
يو شم5ر نور $ا يونه چ 3کوﻻی شو د عضلو قوه پک 3په اسان 9سره وگورو بﻴﻼبﻴل سپورتونه دي چ3 د دوی له ډل' 3خه د والﻴبال او باسکتبال لوب 3دي چ 3په ترڅ ک 3ي 3تاسو په خپله کوﻻی شئ په تجربوي توگه د خپل ﻻس د عضلو قوه احساس ک7ئ .په دې لوبو ک 3ستاسو د ﻻس د عضلو قوه توپ ته سرعت ورکوي او يا توپ چ 3د حرکت په حالت ک 3دی ،ي 3دروي او يا ي 3د حرکت لوري ته بدلون ورکوي .أيا هغه 'ه چ 3وويل شول ،د مقناطﻴس د قوې په هکله هم صدق کوي؟ ايا د مقناطﻴس قوه د يوه جسم د سرعت د زيات5دو ياکم5دو ﻻمل کﻴدای شي؟ د مقناطﻴس د قوې اغﻴزې د ﻻندې فعالﻴت د تر سره کولو په ترڅ ک 3کتلی شو:
4
فعاﻟﻴت هغو حالتونو ته چ 3په ( )1-4شکلونو ک 3وړاندې شوي دي .پام وک7ئ: ( 1حالت) پر يو واړه اوسپنﻴز غون6اري چ 3د م5ز پر سر پروت دی ،ضربه واردوو. گلول 3د واردې ضرب 3له امله د م5ز پر سر ورو رغ7ي .په عادي حالت ک 3گلول 3په ثابت سرعت حرکت کوي او که يوه مقناطﻴسي مﻴله د مخ 3لخوا گلول 3ته ورنژدې شي' ،ه پﻴ+ه به ولﻴدل شي؟ د گلول 3د حرکت په سرعت ک3 'ه بدلون لﻴدل ک85ي؟ ضربه
3
1 قوه
ضربه
2 قوه
قوه ضربه
( )1-4شکل
همدې حالت ته ورته گلول ،3يوه گلوله چ 3په ساکن حالت ک 3ده ،کوﻻی شي په حرکت راشي. ( 2حالت) .د اوسپن 3گلول 3يو$ل بﻴا د م5ز پرمخ د رغ7يدو په ب2ه خوش 3کوو ،خو دا $ل هغوی د (2حالت) که وينئ يي د مقناطﻴسي مﻴل 3په مرسته تعقﻴبوو يعن 3د گلول 3د حرکت په سرعت ک' 3ه بدلون و ينئ او ول3؟ په دريم حالت ک 3چ 3مقناطﻴسي مﻴله له يوه لوري ،رغ7يدونک 3د اوسپنﻴزې گلول 3د حرکت مخالف لوري له خوا مقناطﻴسي مﻴل 3ته ورنژدې ک85ي ،تا سو 'ه بدلون گورئ ؟ هغه پايل 3چ 3تا سو د تجرب 3پر مهال د پورتنﻴو پو*تنو د $واب په توگه تر ﻻسه ک7ى ،د يو ډله يﻴز کار په ترڅ ک 3ي 3په خپلو ک 3مطرح ک7ئ
دﻻندې تمرينونو په تر سره کولو سره ،په يوه جسم باندی د قوې د اغ5زو د 'رنگوالي په اړه د گروپ د غ7و تر من #بحث وک7ئ او پايل 3ي 3له نورو سره شريک 3ک7ئ: -aويل شوي چ 3قوه يو وکتوري کمﻴت دی ،أيا کوﻻی شئ د يو وکتوري کمﻴت $انگ7ن 3بﻴان ک7ئ؟ -bايا پرته له وکتوري کمﻴت 'خه ،بل کوم کمﻴت هم پ5ژنئ ؟ که $واب هو وي ،هغه کمﻴت کوم کمﻴت دی؟ هغه کمﻴت او $انگ7ن 3ي 3معرفي ک7ئ.
5
-cقوه يو جسم چ 3ساکن وي په حرکت راولي .کوﻻی شئ دا وينا په تجربه ثابته ک7ئ؟ -dقوه په 'ه ډول د يوه متحرک جسم د دريدو سبب گر$ي؟ -eيوجسم په يوه !اکلي لوري په حرکت ک 3دى ،يوه قوه له کﻴ 0لوري پرې اغﻴزه کوي' ،ه پ+5ﻴ8ي؟ د يوه شکل په واسطه ي 3و*ﻴئ .له دې عمل 'خه 'ه پايله ترﻻسه کوئ؟ -fپر يوه جسم د يوې قوې د اغ5ز له امله ،ممکنه ده چ 3د هغه جسم شکل بدلون وک7ي .ايا په جسم باندې دا بدلون د يوه شکل په مرسته *ودﻻی شئ؟ پﻮ*تﻨ3 د قوې د اندازه کولو د واحدونو په هکله مو په ت5رو کلونو ک 3لوستي دي ،ﻻندې پو*تنوته په $واب ورکولو خپل پخواني معلومات په لن 6ډول تکرار ک7ئ: .1د ( )SIپه ن7يوال سﻴستم ک 3بنس"ﻴز (اساسي) واحدونه کوم دي؟ بﻴان او تعريف ي 3ک7ئ. .2د ( )SIپه ن7يوال سﻴستم ک 3د قوې واحد'ه شی دی؟ تعريف ي 3ک7ئ. .3د ( )SIپه ن7يوال سﻴستم ک 3د قوې واحديو بنس"ﻴز واحددی که يو فرعي واحد ؟ او ول3؟
:1-2ﻣتﻼقﻲ (غﻴر ﻣﻮازي) قﻮې کله چ 3پر يوه جسم دوې يا تر دوو زيات 3قوې اغﻴز وک7ي ،داس 3چ 3د اغﻴزو خطونه ي 3سره موازي نه وي او په يوه نقطه ک 3يو بل قطع ک7ي ،دا قواوې د متﻼقي قوو په نامه يادوي. د بﻴلگ 3په توگه ،په ( )1-5شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3د F3 , F2 , F1او F4قوو د اغ5ز خطونه د Oپه نقطه ک 3يو بل قطع کوي ،نو د Oنقطه ددې قوو د اغﻴزو مشترکه نقطه ده F3 , F2 , F1 ،او F4قوې متﻼقي قوې بلل ک85ي .کله چه 'و متﻼقي قوې پر يوه جسم باندی عمل وک7ي ،يوه محصله قوه را من #ته کوي چ3 ددې قوې اندازه او لوري په هندسي توگه د وکتورونو له قواعدو 'خه په گ" 3اخﻴستلو او هم په حسابي توگه له الجبري قواعدو 'خه په گ" 3اخﻴستلو ﻻس ته را$ي.
F3
F4
F2
( )1-5شکل
F1
6
O
د قﻮو ﻣحصﻠﻪ کله چ 3په يوه وخت ک 3پر يوه جسم له يوې 'خه زيات 3قوې واردې شي ،په دې حالت ک 3د قوو يو سﻴستم پر جسم عمل کوي چ 3د جسم د حرکت پر حالت اغﻴزه اچوي او پر يوه جسم د اغ5ز کوونکو !ولو قوو وکتوري مجموعه د محصله قوې په نامه ياد ي8ي او هغه په * Rﻴي .پوهﻴ8و چ 3قوې د وکتورونو د قوانﻴنو پر بنس جمع ک85ي (ﻻندې شکلونه دې وکتل شي) بايد په ياد ولروچ 3محصله قوه تل پر جسم د عمل کوونکو قوو له مجموع 3سره معادله نه وي يعن 3دا مجموعه په هر حالت ک 3د هغوى له محصله قوې سره نشو بدلولی ،يوازې په هغه حالت ک 3دا کارشونی دی چ 3قوې سره موازي وي.
= Rمحصله قوه
a
c d ( )1-6شکل b د قوو محصله ،د هغو قوو وکتوري مجموعه ده چ 3پر يوه جسم عمل کوي .بايد وويل شي چ 3د سوالونو په حل ک 3د Rسمبول پر $ای) ( Fهم کاروي او هم د Rمحصله قوه په Fnetسره *ﻴو. پﻪ ﻫﻨدسﻲ تﻮگﻪ د ﻣتﻼقﻲ قﻮو ﻣحصﻠﻪ پﻴداکﻮل: د متﻼقي قوو د محصل 3د پﻴداکولو لپاره ﻻندې فعالﻴت تر سره کوو: فعاﻟﻴت په يوه تجربه ک 3له مخامخ شکل سره سم د F1او F2دوې قوې په مايله توگه ،په مختلفو لورو پورته خواته او د Frقوه په عمودي توگه *کته خواته عمل کوي .د قوو اندازه د هغو وزنونو په مرسته چ7$ 3ول شوي دي! ،اکل شوې ده .که چﻴرې قوې د غشو په توگه رسم ک7و ،يوه ساده هندسي هماهنگي په ﻻس را$ي. 'رنگه چ 3د Aنقطه د سکون په حالت ک 3ده ،نو بايد: Frچ 3د F1او F2محصله ده .د Frله قوې سره مساوي ،خو مخالف لوری به ولري .که چﻴرې په رسم ک Fr 3وکتور ته په مخالف لوري ک3 د هغه له خپل اوږدوالي سره مساوي دوام ورک7و Fr ،په ﻻس راکوي .له دې $ا يه 'خه لﻴدل ک85ي چ 3د F1او F2وکتورونه يوه داس 3متوازي اﻻضﻼع جوړوي چ Fr 3ي 3وتردی.
7
( )1-7شکل
د پورتني فعالﻴت له پايل' 3خه په گ" 3اخﻴستلو ،د دوو غﻴر موازي قوو محصله چ 3په هندسي توگه د قوو د متوازي اﻻضﻼع د قاعدې په نامه نومول شوې ده ،داس 3بﻴانوو: قاعده :د دوو نا موازي (متﻼقي) قوو محصله چ 3تر يوې زاوي 3ﻻندې پر يوه جسم باندې اغﻴز کوي د هغ 3متوازي اﻻضﻼع د وتر له مقدار او لوري 'خه په ﻻس را$ي چ 3د دې دوو قوو په مرسته رسمﻴ8ي .که چﻴرې موږ هغه زاويي ته چ 3د دې دوو قوو ترمن #شتون لري ،بدلون ورک7و ،د محصله قوې کچه هم بدلون مومي ،له دې وينا 'خه يوه بله قاعده ﻻس ته راوړو او دا رنگه ي 3بﻴا نوو: قاعده :د محصله قوې مقدار نه يوازې د دوو قوو په مقدار پورې ،بلک 3د هغ 3زاويی په پراخوالي پورې هم اړه لري ،کومه F R چ 3د دې دوو قوو داغ5ز د خطونو ترمن #شتون لري .د محصله O قوې د کچ 3اړيکه د هغ 3زاوي 3له پراخوالي سره چ 3د دوو قوو F ترمن #شتون لري ،په ﻻندې فعالﻴت ک 3تشريح او کتلی شو. ( )1-8شکل 1
2
فعاﻟﻴت وړاندې وويل شول چ 3پر يوه جسم باندې د اغ5ز کوونکو دوو قوو د محصل 3قوې کچه ،نه يوازې د دوو قوو په مقدار پورې اړونده ده ،بلک 3د هغ 3زاوي 3پر پراخوالي پورې هم اړه لري چ 3د دوو قوو ترمن #واقع ده .دا يوه قاعده ده چ 3موږ ي 3په دې فعالﻴت ک3 په ترسﻴمي ډول ثبوت او مشاهده کوو. په ( )1-10( ،)1-9او ( )1-11شکلونوک 3د F1او F2دوې قوې ،په دريو حالتونو ک 3د 2 ، 1او 3تر زاويو ﻻندې پر يو جسم باندې عمل کوي .د پورتنﻴو حالتونو د هر يوه حالت لپاره، په داس 3حال ک 3چ 3قوې په مساوي اندازه دي او د من #زاوي3 پراخوالي ي 3سره توپﻴر کوي ،يوه محصله قوه د متوازي اﻻضﻼع د بشپ7ولو په طريقه په ﻻس راوړو .د دې متوازي اﻻضﻼع وتر چ 3د محصل 3قوې کچه په ﻻس راکوي ،اندازه کوو چ 3دا وتر د F1او F2د قوې له وکتور سره شريکه مبدا لري او لوري ي 3له مبدا 'خه د انجام په لور دی .په شکلونو ک 3گورئ چ 3د Rد محصل 3قوې کچه نظر هغه زاوي 3ته چ 3قوې ي 3په خپلو ک ،3توپﻴر لري.لکه 'نگه چ 3وينو ،هر 'ومره چ 3د دوو قوو د وکتورونو ترمن #زاويه کوچن 9وي ،محصله ي 3لويه او 'ومره چ 3د دوی ترمن #زاويه لويه وي ،محصله ي 3کوچن 9وي .دا فعالﻴت دې هره ډله په جﻼ ډول ترسره ک7ي او دخپل کار پايل 3دې خپلو !ولگﻴوالوته وړاندې ک7ي.
8
1
(1-9 )1-9 شکل
2
1-10
( )1-10شکل
3
1-11
( )1-11شکل
بايد ووايو چ 3موږ کوﻻی شو همدا پايله د وکتورونو د جمع کولو (د وکتورنو د انتقال طريقه) له قاعدې 'خه په گ" 3اخﻴستلو هم ﻻسته راوړو .دادی په ( )1-12او ( )1-13شکلونو ک 3د هغو قوو محصله چ 3په متﻼقي ډول ي 3په يوه جسم عمل ک7ی دی ،د وکتور قوو د انتقال له طريق' 3خه په کار اخﻴستلو سره دا ډول ﻻسته راوړو .د F1د وکتور قوې انجام ته ،يو موازی خط د F2د قوې د اغﻴز د خط په لوري رسموو .بﻴا د دې خط پر مخ ،يو قطعه خط چ 3د F2قوې د وکتور له اوږدوالی سره مساوي وي ،جﻼ او په ن+ه کوو او بﻴا وروسته د F2له انجام 'خه يو خط چ 3د F3له قوې سره مساوي او موازي وي ،رسموو .که د F1قوې مبدا د F3قوې له انجام سره وصل ک7و ،کوم قطعه خط چ 3په ﻻس را$ي ،د F2 ، F1او F3قوو محصله ده ،د ( )1-13شکل .بايد په ياد ولروچ 3د متوازي اﻻضﻼع قاعده او د وکتورونو د جمع 3قاعده د محصله قوې د پﻴدا کولو لپاره عﻴن نتﻴجه لري. F3
F2 2
+F
F2
( )1-12شکل Fr
F1
1 =F
F2
( )1-13شکل
F1 = F2
F1
F3
که چﻴرې يو جسم د تعادل په حال ک 3وي ،د قوو محصله ي 3له صفر سره مساوي ده او د قوو د مضلع پايله ي 3يوه ت7ل 3مضلع ده ،د ( )1-14شکل په ت7ل 3مضلع ک 3د اخري قوې انجام د هغ 3قوې د اغﻴز له نقط 3سره منطبق ک85ي .يعن R = o :3او يا F = o
F3
F2 F1
F4
F2 F3
( )1-14شکل
9
F4
ﻣثال: د يوې پايي د پاسه F1 = 3600Nوزن پورته شوي دي .په همدې وخت ک 3په دې پايه ک ،3دوې قوې يوه ي F2 = 1200N 3د F1سره د 40o زاوي 3ﻻندې او بله قوه ي F3 = 1440N 3د F1سره د 55oزاوي 3ﻻندې فشار واردوي .د محصله قوې اندازه او لوری پﻴدا ک7ئ. حل :تر !ولو د مخه د قوې لپاره د اوږدوالي يو مقﻴاسي واحد !اکو. د بﻴلگ 3په توگه 1cm = 1000 N :قبلوو .وروسته د F2 , F1او F3قوې د قبول شوي مقﻴاسي واحد پر بنس ،د هغو د کچ 3او لوري په رعايتولو سره ،د قوو يوې مضلع ته ل85دوو .د قوو دمحصل 3اوږدوالی د شکل له مخ 3له 5.3cmسره مساوي دي ،نو د پورتني قبول شوي مقﻴاس 'خه په گ" 3اخﻴستلو ،سره لروچ:3
F1 o
o
55 F
40
F1
3
F2
F3 FR
F2
FR
( )1-15شکل
R :1000 N = 5.3cm :1cm , R = 5300 N
او هغه زاويه چ 3محصله ي 3له افق سره جوړوي له ' 86oخه عبارت ده.
د ﻣتﻼقﻲ قﻮو د ﻣحصﻠ 3د پﻴداکﻮﻟﻮ اﻟجبري طرﻳقﻪ
که چﻴرې د F1او F2دوې قوې پر يوه جسم باندې داس 3عمل وک7ي چ 3د اغﻴزو خطونه ي 3په خپلو ک 3د زاويه جوړه ک7ي ( )1-16شکل .په دې صورت ک 3د محصل 3د لوی والي يا کچ 3او لوري !اکلو لپاره ،د هغو دوو قوو د وکتورونو متوازي اﻻضﻼع بشپ7وو او له مخ 3ي 3محصله محاسبه کوو. A
C R
F2
α D
α B
F1
( )1-16شکل
د ODCپه قايم الزاويه مثلث ک 3لﻴدل ک85ي چ:3 OC 2 = R 2 = OD 2 + DC 2 ......................1 OB = F1 , OD = OB + BD = F1 + BD
10
O
اوس که چﻴرې د) (ODقﻴمت په 1رابطه ک 3وضعه ک7و ،نو: R 2 = ( F1 + BD) 2 + DC 2 2
R 2 = F1 + 2 F1 BD + BD 2 + DC 2 ................2
د BDCقايم الزاويه مثلث له مخ 3لﻴکﻼی شو چ:3 = BD + DC 2 2
2
2
BC = F 2
اوس د BD 2 + DC 2پر $ای د هغو مساوي اندازه يعن (F2 2 ) 3په 2رابطه ک 3وضع کوو: 2
2
2
R = F1 + 2 F1 BD + F2 ...................3
د BDCله مثلث 'خه د BDقﻴمت پﻴدا کوو او په 3رابطه ک 3ي 3وضع کوو: BD = F 2 cos 2
) + 2 F 1 F 2 cos + F 2
2 1
2
R = (F
2
F1 + F 2 2 + 2 F1 F2 cos
=R
موږ ويلي وو چ 3د محصله قوې کچه د هغ 3زاوي 3په لويوالي پورې اړه لري چ 3د دوو قوو ترمن #واقع ده .اوس د Rد محصل 3قﻴمت نظر د قﻴمت ته تر مناقش 3ﻻندې نﻴسو. .1که چﻴرې = 90 oوي ،نو cos 90 o = 0دی او لرو چ:3 + 2F 1 F 2 × 0
2 2 2 2
2
R= F 1+F
2 2
2
R= F 1+F 2 1
R2 = F + F
.2که چﻴرې = 180oوي ،نو cos180o = 1دی او کوﻻی شوچ 3و لﻴکو: )R = F 21 + F 2 2 + 2 F1 F2 ( 1 R = F 21 + F 2 2 2 F1 F2 R = ( F1 F2 ) 2 R = F1 F 2
11
.3که چﻴرې = 0oوي ،په دې صورت ک cos 0o = 1 3دی او: )R = F 21 + F 2 2 + 2 F1 F2 (+1 R = F 21 + F 2 2 + 2 F1 F2 2
) R = ( F1 + F2 R = F1 + F2
ﻣثال :ﻻندې شکل په نظر ک 3ونﻴسئ ،د قوو محصله د هغ 3رابط 3په مرسته چ 3تاس 3زده ک7يده محاسبه ک7ئ: حل: 4N F1 = 4N =
F 2 = 5N o
45
= 45o 2 2
F1
F2 = 5 N
= cos 45o = 1 / 2 2
R = F 21 + F2 + 2 F1 F2 cos
نو لرو چ:3 2 2
× = (4 2 ) + (52 ) + 2 × 4 × 5
R = 16 + 25 + 20 2 = 41 + 20 2 R = 41 + 20 ×1.414 = 41 + 28.28 = 69.28 = 8.32 N
4N
پﻮ*تﻨﻪ: ﻻندې شکلونه په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3په هغوی ک 3قوې په هغه اندازه چ 3ورک7ل شوي دي ،تر مختلفو زاويو ﻻندې په جسم باندې عمل کوي .د قوو د محصل 3اندازه او لوری په ﻻندې دووطريقو سره ﻻسته راوړئ: .1محاسبوي طريقه (له فورمول 'خه گ"ه اخﻴستل) .2د متوازي اﻻضﻼع د بشپ7ولوله ﻻرې 6N
60o
3N 30o
2N
90o 8N
12
120o
5N
2N
3N
ﻫغﻪ قﻮې چ 3د ﻳﻮه جسﻢ پﻪ ﻣختﻠفﻮ ﻧقطﻮ اغ5زه کﻮي: موږ په ت5ر لوست ک 3د متﻼق 3قوو اغﻴزه چ 3پر يوه جسم باندې په مختلفو وضﻴعتونوک 3عمل کوي، مطالعه ک .7همدا رنگه مو په ترسﻴمي او محاسبوى ﻻرو د محصل 3له پﻴدا کولو سره هم أشنايي ترﻻسه ک7ه. يوبل حالت چ 3ډ4ر $له په تخنﻴکي پﻴ+وک 3را من #ته ک85ي ،هغه حالت دی چ 3که چﻴرې دوې قوې د يو جسم په دوو نقطو عمل وک7ي' ،نگه کوﻻی شو چ 3محصله ي 3په هندسي توگه ﻻس ته راوړو؟ په ( )1-17شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3د F 1او F 2دوې قوې ديو جسم پر Aاو Bنقطو عمل کوي. دا دوې نقط 3مختلف موقعﻴتونه لري'.نگه کوﻻی شو چ 3د دې دوو قوو محصله ﻻس ته راوړو؟ په ت5رو درسو نوک 3مو ولوستل چ:3 کوﻻى شو يوې قوې ته د هغ 3د اغﻴزې پر خط د $ای بدلون ورک7و، داس 3چ 3په مقدار او لوري ک 3ي 3هﻴ& ډول بدلون رامن #ته نشي .د همدې قاعدې په مرسته ،د دواړو قوو د اغﻴزو خطونوته د Pتر نقط3 پورې امتداد ورکوو ،تر'و چ 3يو او بل قطع ک7ي .د Pله نقط' 3خه د هرې قوې د اغﻴز پر خـطونو ،له هغــو سره مساوي قــوې جﻼ کوو
( )1-17شکل
چ F 1 3او F 2دي .د محصله قوې د پﻴداکولو لپاره د متوازي اﻻضﻼع له قاعدې 'خه کار اخلو چ3 د F rمحصله قوه ﻻس ته را$ي .دا محصله د PCد اغﻴزې خط لرونک 3ده او د محصل 3د اغ5ز نقطه کوﻻی شو په کﻴفي ډول د هغ 3د اغ5ز پر خط د ب5ل 3/په ډول د cپه نقطه ک 3و!اکو .لکه 'نگه چ 3په شکل ک F r 3محصله *ﻴي. له دې عملﻴ' 3خه دا پايله هم ﻻس ته را$ي چ 3د محصل 3قوې اندازه او لورى به همدومره واى که چﻴرې پر يوه جسم د قوې اجزاوو (مرکبو) په عﻴن نقطه ک 3اغ5زه ک7ې وای.
13
تﻤرﻳﻨﻮﻧﻪ: .1د قوو محصله 'ه شی ده؟ د يوې محصلی قوې د تشکﻴل لپاره ل8ترل8ه د 'و قوو شتون اړين دي؟ او د رياضي له نظره ي 3محصله 'نگه په ن+ه ک7ې ده؟ .2د هغه شم5ر قوو لويوالی او لوري چ 3پر يوه جسم عمل کوي د ( b،aاو )cپه شکلونو ک 3ورک7ل شوي دي .د هر ورک 7شوي حالت لپاره محصله قوه پﻴدا ک7ئ.
.3د ( )dپه د ياگرام ک 3درې قوې پر يوه جسم عمل کوي .هغه محصله قوه چ 3پرجسم واردي8ي د متوازي اﻻضﻼع په طريق 3رسم ک7ئ. شمال
لويدي#
خﻴت#
جنوب
:1-3د ﻧقطﻪ ﻳﻲ کتﻠ 3تعادل مخک 3له دې چ 3د تعادل په اړه وغ8ي8و ،اړينه ده چ 3د نقطه يي کتل 3په هکله لن6ې 'رگندون3 وک7و .موږله ت5رو لوستونو 'خه ،د يوه جسم کتله پﻴژنو او پوهﻴ8و چ 3کتله د هغو موادو له اندازې 'خه عبارت ده چ 3په جسم ک$ 3ای شوي وي او د اندازه کولو واحدي 3کﻴلوگرام دی چ 3په عملي ډول ي3 يوکﻴلوگرام کتله د يولﻴتر خالصو اوبو په 4o Cتودوخه ک 3قبوله ک7ي ده .يوه بله اصطﻼح چ 3د فزيک د علم په !اکلو برخو ک 3پکاري8ي ،له نقطوي کتل' 3خه عبارت ده چ 3د أسانتﻴا راوستلو لپاره ،د فزيک د علم د پرا بلمونو او مسايلو په حل ک 3ور'خه گ"ه اخﻴستل ک85ي.
14
نقطوي کتله د يو اي6يال جسم له هغ 3کتل' 3خه عبارت دی چ- 3واک 3د نوموړي جسم د جوړ*ت لپاره !ول کاريدلي مواد ،په يوه نقطه ک 3متمرکز يا را !ول شوي وي .له دې تعريف 'خه معلومﻴ8ي چ3 نقطوي کتله واقعي شتون نه لري او يوازې د محاسبا تو د ترسره کولو او مسايلو د حل لپاره په فرضي توگه ﻼ 'نگه کوﻻی شو ،يوه نقطوي کتله مجسمه ک7و منل شوې ده ،اوس نو دا پو*تنه را پﻴدا ک85ي چ 3عم ً او د نقطوي کتل 3رول د فزيکي مسايلو (پرابلم) په حل ک' 3ه دی؟ هر حقﻴقي جسم چ 3جسامت (لويوالی) او شکل ي ،3د يوې مﻴخانﻴکي مسئل 3د مطالع 3پر مهال رول و نه لري او له نظره د غور$ﻴدو وړ وي ،کﻴدای شي د يوه جسم يا نقطوي کتل 3په توگه ومنل شي. ﻻندې بﻴلگ 3موضوع ته ﻻرو*انتﻴا بخ+ي: .1د لمر پرشاو خوا د سﻴارو د حرکت د محاسبه کولو پر مهال ،کوﻻی شو سﻴارې ،نقطوي کتل3 ومنو. .2د الوتلو د مدار د محاسب 3لپاره ،کوﻻی شو د تﻴنس يو توپ (پن6وسک )9د يوې نقطوي کتل 3په توگه ومنو. .3د هايدروجن د اتوم د ساده موډل ،الکترون او پروتون کوﻻی شو د نقطوي کتلو په توگه ومنو. بايدووايو چ 3موږ په عملي ډول د نقطوي کتلو له سﻴستمونو سره سر او کار لرو چ 3هر سﻴستم د گ0 شم5ر نقطوي کتلو لرونکي دي .د بﻴلگ 3په ډول :غازونه ،مايعات ،ارتجاعي (اﻻستﻴکي) اجسام، جامد اجسام ،اتومونه ،مالﻴکولونه ،د سﻴاراتو سﻴستم ،دا !ول په $انگ7و او !اکلو برخو ک 3د نقطوي کتل 3په توگه منل کﻴدای شي. د ﻳﻮې قﻮې د اغﻴزې پﻪ وړاﻧدې د ﻳﻮه جسﻢ د عکس اﻟعﻤل تعادل :موږ وړاندې له قوې او د هغ3 له اغ5ز و او ډولونو 'خه وغ8يدو او ومو ويل چ 3قوه هغه عامل دی چ 3کله پر يوه جسم اغ5ز وک7ي، کوﻻی شي ،د يوه جسم د حرکت په حالت ک 3بدلون راولي او يا د جسم د شکل د بدلون ﻻمل شي. موږ پر يوه جسم د قوې له اغ5ز و 'خه خبرې وک7ې ،خو د قوې د اغ5ز په وړاندې مود جسم د عکس العمل په هکله تر اوسه 'ه نه دي ويلي .موږ تر دې مهال په دې اړه 'ه نه دي ويلي چ 3که چﻴرې يوه قوه پر يوجسم عمل وک7ي ،أيا جسم د نوموړي قوې د اغ5ز په وړاندې 'ه ډول غبرگون *ﻴي؟ او يا کله چ 3يو جسم د سکون په حالت ک 3وي ،دا معنا لري چ 3هﻴ& قوې پرې اغﻴزه نه ده ک7ی؟ تاس3 پوهﻴ8ئ چ 3هر جسم وزن لري چ 3هغه ي 3د ثقل د قوې په نامه نومولى ،بله پو*تنه داده چ 3أيا کوﻻی شو د يوه جسم د وزن د قوې اغﻴز پر نوموړي جسم له من%ه يو سو؟ د دې پو*تن 3د $وابولو لپاره ﻻندې فعالﻴتونه ترسره کوو:
15
فعاﻟﻴت: .1يو جسم له يوه فنر 'خه 7$وو ،داس 3چ 3ﻻندې ترې خپل ﻻس ونﻴسو ،د جسم د وزن قوه حس ک7و ( 1حالت) .2ډ4ر ورو ورو خپل ﻻس مخ په ک+ته !ﻴ"وو ،د سپکوالی يو'ه احساس کوو او ورسره سم فنر د جسم د وزن د قوې له امله اوږدي8ي ( 2حالت). .3فنر يو !اکلي موقﻴعت ته په رسﻴدو ،نور نه اوږدي8ي او جسم په أزاد حالت په فنرک$ 3وړند پاته ک85ي ( 3حالت). خو جسم ،نورنشي کوﻻی فنر مخ ک+ته راوکاږي؟ د دې پو*تن 3د $وابولولپاره په ﻻندې توگه دويم فعالﻴت ترسره کوو.
( )1-19شکل
فعاﻟﻴت: يو جسم (کم وزنه) د تار په مرسته له يوه فنر 'خه 7$وو .لﻴدل ک85ي چ 3جسم د وزن له کبله کش او اوږدي8ي او بﻴا په يوه !اکلي موقعﻴت ک 3د أرامتﻴا او سکون حالت ته رسﻴ8ي. کله چ 3جسم د سکون حالت ته را$ي،سمدستي تار د قﻴچي په مرسته د شکل په '5ر قطع کوو' .ه پ+5ﻴ8ي؟ د قوې دوې اغﻴزې لﻴدل کﻴ8ي. .1کوچن 9وزن پر $مکه لو4ﻴ8ي .2فنر په چ"ک 9سره پورته خواته را!ولﻴ8ي او لوم7ني حالت ته ورگر$ي له دې وضعﻴت 'خه کوﻻی شو ،پايله تر ﻻسه ک7و چ3 دوې قوې بايد په کارک 3ورگ6ې وي. -aد وزن قوه ،کوچن 9وزنه چ 3په فنر پورې 7$يدل 3ده. -bهغه قوه چ 3وي 3کوﻻی شول فنر بﻴرته خپل لوم7ني حالت ته راوگر$وي چ 3دې قوې ته د ب5رته گر$وونک 3قوې نوم ورکوو. اوس پورتن 9پو*نت 3ته چ 3ول 3فنر د مخکﻴني فعالﻴت په أخره مرحله ک 3د وزن د اغﻴز له امله ،نور اوږد نه شو$ ،واب ورکولی شو او دې پايل 3ته رسﻴ8و چ' 3ومره چ 3د جسم د وزن له امله د فنر اوږدوالی زياتﻴ8ي ،هومره ،فنر د ب5رته گر$ﻴدو زياته قوه *ﻴي .چ 3دا بﻴرته گر$وونک 3قوه د کوچن 9وزن 3له وزن سره مخالف لوري لري .که چﻴرې دواړه قوې يعن 3د وزن 3وزن او دفنر ب5رته گر$ﻴدو قوه سره مساوي شي .په دې حالت ک 3فنر نور نه اوږدي8ي او د سکون حالت غوره کوي ،په دې وخت ک 3ويلی شو چ :3دجسم د وزن قوه د فنر له ب5رته گر$وونک3 قوې سره برابره ده او 'رنگه چ 3د فنر د بﻴرته گر$وونکي قوه د کوچن 9وزني وزن په مقابل لوري ک 3د متقابل 3قوې په توگه عمل کوي ،نو ويلی شو چي: د وزن قوه = متقابله قوه
16
( )1-20شکل
ﻣتقابﻠﻪ قﻮه تاسو د پورتنﻴو تجربو له مخ 3د متقابل عمل (عکس العمل) دقوې له مفهوم سره بلدشوئ او اوس پوهﻴ8ئ چ 3دا قوه د تعادل د حالت په رامن #ته کولو ک 3اغﻴز منه ده. که چﻴرې يو جسم د هغ 3قوې د اغﻴز په لور حرکت ونه ک7ي چ 3په هغه ي 3عمل ک7ی ،په دې حالت ک 3قوه يوازې په جسم ک 3د شکل د بدلون سبب گر$ي .وروسته له دې چ 3په جسم ک 3د شکل بدلون رامن #ته شو ،جسم ب5رته که 'ه هم دقوې اغﻴز دوام ولري ،لوم7ني يعن 3د أرامتﻴا حالت ته راگر$ي اوهغه قوې چ 3له بهر 'خه ي 3پر جسم عمل ک7ی دی ،نشي کوﻻی پر جسم د نوې اغﻴزه ﻻمل شي$ ،که چ 3بله قوه چ 3د مقابل جسم د اتصال له $ايه ،لکه د يوال ،م5ز او نور پر جسم عمل کوي ،د بهرن 9قوې اغﻴز خنث 9کوي ،يعن 3هغه په تعادل ک 3راولي. د متقابل (غبرگون) قوه (د فنرقوه)
تعادل ﻳا تﻮازن سبب گر$ﻲ ،د ﻣتقابﻠ 3قﻮې پﻪ ﻧاﻣﻪ ﻳادﻳ8ي .په شکل ک 3لﻴدل ک85ي هغه عامله قوه چ 3ﻻس ته راغل 3د فنرله متقابل 3قوې سره خنث 9ک85ي او فنر د تعادل حالت ته راولي .په دې نمايش او په راتلونک 3تجرب 3ک 3کوﻻی شو متقابل قوه په خپل ﻻس حس ک7و. عامله قوه او متقابله قوه پخپلوک 3سره مساوي دي ،خو جهتونه ي3 مخالف دي .عامله قوه يا هغه قوه چ 3له بهره پر جسم وارده شوې ،نور نشي کوﻻی د اغﻴز ﻻمل وگر$ي$ .که چ 3اغﻴز ي 3د متقابل 3قوې چ 3د کلک او غ+تلي جسم لخوا عمل کوي ،خنث 9او د هغ 3د تعادل سبب گر$ي.
د ﻻس قوه
ﻫغﻪ قﻮه چ 3پر جسﻢ د اغﻴز کﻮوﻧک 3قﻮې اغﻴزه خﻨث 9او د جسﻢ د
( )1-21شکل
بحث وک7ئ يوه د لرگي تخته چ 3له شکل سره سم ي 3دواړه سرونه پر يوه جسم تکﻴه شوي دي او دﻻس په واسطه ي 3پر من%ن 9برخه قوه وارده شوې ده .لﻴدل ک85ي چ 3تخته له کوږوالی سره چ 3دﻻس د قوې له امله ي 3ترﻻسه ک7ى ،مقابله کوي. تر'و ب5رته خپل لوم7ني حالت ته را وگر$ي.ول 3داسي پﻴ+ﻴ8ي؟په دې برخه ک 3د خپل گروپ له غ7و سره خبرې وک7ئ او د خپلو بحثونو پايل 3د !ولگي مخ 3ته وړاندې ک7ئ د تخت 3متقابله قوه
( )1-22شکل دﻻس قوه
17
متقابله قوه يا د مخالف عکس العمل قوه ( )Reaction forceتل د عمل له قوې ()Action force سره مساوي ده ،خو په مخالف لوري .بايد وويل شي که چ5رې يو جسم په يوې کلک 3نقط 3پورې وت7و ،د عکس العمل قوه د اتصال په نقطه ک ، 3په خپله رامن #ته ک85ي .په دې معنا چ 3ديوې قوې اغﻴز ،د عکس العمل دقوې له پﻴداک5دو پرته ناشون 3ده .د دې موضوع ﻻرو*انتﻴا دﻻندې تجربوپه لوم7يو اودويمو حالتونو ک 3په *ه توگه لﻴد ﻻی شئ.
( )1-23شکل
( )1-24شکل
لوم7ي حالت پر تار د را *کلوقوه د د7$يدلو وزنو پرم
دويم حالت پرتار د را *کلو قوه د يو 7$يدلي وزن پر م
په لوم7ني حالت ک 3هم د عمل قوه او هم د عکس العمل قوه F1او F2دواړه د دوو7$يدلو وزنونو په مرسته ،من #ته را$ي .په دويم حالت ک ،3هغه قوه چ 3له مﻴل 3سره د اتصال له امله من #ته را$ي ،د عکس العمل د هغ 3قوې له امله چ 3د (47$ )F2دلي وزن په واسطه رامن #ته شوې ده ،وزن ي 3په تعادل ک 3راوستی دی .د پورتنﻴو 'رگندونو په پايله ک 3د تعادل د مفهوم لن6يز دا رنگه وړاندې کوﻻی شو: کله چ 3يوه قوه پر يوه جسم چ 3په يوه نقطه ک 3کلک ت7ل شوی وي ،اغﻴزوک7ي ،دا جسم يوازې د همدې قوې تر اغﻴز ﻻندې نه وي ،بلک 3يوه بله قوه هم پرې اغﻴزه لري ،چ 3هغه عبارت د عکس العمل له قوې 'خه ده' ،رنگه چ 3دا دواړه قوې يو د بل اغﻴزې په متقابله توگه له من%ه وړي ،نو له دې کبله هﻴ& ډول حرکت من #ته نه را$ي او يوازې د متقابل عکس العمل قوې په من #ته را تلو سره په جسم ک 3بدلون من%ته را$ي .که چﻴرې عامله او متقابله قوه چ 3هغوى ته د عمل او عکس العمل قوه هم وايي چ 3د مساوي کچ 3لرونک 3او لوري ي 3مخالف وي ،دو اړه قوې کوﻻی شي د جسم د شکل د بدلون په حالت ک 3پات 3شي ،په بل عبارت سره داس 3وايو :قوې په تعادل ک 3دي .همدا ډول قانونمندي د دوو ياله دوو'خه د زياتو قوو د عمل کولو پرمهال هم صدق کوي .په دې معنا ،کله چ 3دوه يا له دوو 'خه زيات 3قوې پر يوه جسم اغﻴز وک7ي او د جسم د حرکت په حالت ک 3د بدلون ﻻمل نشي ،يا دا چ 3پر جسم عامل 3قوې ،يو دبل اغﻴزې خنثی ک7ي ،په دې صورت ک 3ويلی شو چ3 جسم يا قوې د تعادل په حالت ک 3دي. بايد پام وک7و ،هغه !ول شﻴان او اجسام چ 3زموږ په محﻴط او چاپﻴر يال ک 3دي ،تقريبا ً !ول د سکون په حالت ک 3دي .دسکون په حالت ک 3د هغو شتون ،له دې کبله ندی چ 3گواک 3هﻴ& ډول قوه پرې اغﻴز نه کوي ،بلک 3د سکون دلﻴل ي 3دادې چ! 3ول 3قوې يو دبل اغﻴز له من%ه وړي او اجسام ي 3د تعادل په حالت ک 3راوستي دي.
18
پﻪ جسﻤﻮﻧﻮ ک 3د تعادل حاﻟتﻮﻧﻪ او پاﻳ+ت (ثبات) مخک 3له دې چ 3د تعادل او پاي+ت د حاﻻتونو د ډولونو په هکله يو'ه و وايو ،اړينه ده چ 3دا په ياد راوړو چ 3په پخوانﻴو درسونوک 3مو په اجساموک 3د ثقل د مرکز په هکله يو شم5ر مطالب زده ک7ي وو .اوس د تعادل او د هغ 3د ډولونو د مفهوم د *ه درک او همدا رنگه د اجسامو د پاي+ت د حاﻻتو دپﻴژندن 3لپاره ،اړينه ده چ 3په لن6ه توگه د ثقل مرکز په هکله دويم $ل 3يادونه وک7و .که چﻴرې د ( )1-25شکل په '5ر يو جسم له مختلفو نقطو ( B،Aاو ' )Cخه و 7$وو ،و به گورئ چ 3جسم له يو نوساني لن 6حرکت 'خه وروسته يو !اکلي حالت غوره ک7ي .پام وک7ئ چ 3د جسم پر مخ يوه ثابته (د Sنقطه) شتون لري چ 3خپل موقعﻴت ته په هر حالت ک 3بدلون نه ورکوي .دا ثابته نقطه د جسم د!ولو ذرو دثقل د قوو دمحصل 3د اغ5ز نقطه ده$ ،که چ 3په جسم ک 3يوازې يوه نقطه په دې خاصﻴت شتون لري چ 3که جسم په هر موقعﻴت ک 3د ثقل دقوې د دوران مومنت ،په يو عمودي موقعﻴت ک3 د هغ 3قوې د اغ5ز تر نقط 3ﻻندې قرار نﻴسي چ 3ترې 7$يدلی دئ. دا چ 3د !ول جسم د ثقل مجموعي اغﻴز په دې نقطه ک 3دى دا نقطه د جسم د ثقل د مرکز په نامه يادوي او هغه خطونه چ3 له دې نقط' 3خه تﻴري8ي ،د ثقل د خطونو په نامه يادي8ي. کﻴدای شي داس 3فکر وک7و چ 3د جسم !وله کتله د دې جسم د ثقل په مرکز ک 3متمرکزه شوې ده. ()1-25شکل د يو جسم دثقل د مرکز !اکل
د تعادل حاﻟتﻮﻧﻪ: د ثقل د مرکز پﻴژندل له موږ سره مرسته کوي چ 3د تعادل حالتونه په أسانه توگه تر مطالع 3ﻻندې ونﻴسو .يو جسم هغه مهال د تعادل په حالت ک 3دی چ 3پرې د قوو د اغﻴزو له شتون سره سره بﻴاهم د سکون په حالت ک 3واقع وي' .رنگه چ 3په هر جسم ک 3د ثقل قوه ياد $مک 3د جاذب 3قوه د هغ3 د ثقل په مرکز عمل کوي او جسم *کته خواته راکاږي ،نو له دې امله د تعادل حالت هغه وخت رامن# ته کﻴدای شي چ 3د ثقل مرکز ونشي کوﻻی مخ په *کته حرکت وک7ي .که چﻴرې يو جسم په يوې نقط 3پورې نه وي ت7ل شوی ،بلک 3په خپله *کتن 9سطحه قرار ولري ،د دې جسم د ممکنه حرکتونو لپاره ،ﻻندې درې حالتونه مطالعه او يوله بله ي 3توپﻴر کوﻻی شو. ﻟﻮﻣ7ی حاﻟت :کله چ 3يو جسم د يوې قوې د اغﻴزې له امله د تعادل له حالت 'خه خارج ک7ای شي او وروسته له دې چ 3د قوې د اغﻴز له قﻴد 'خه أزاد ک7ل شي ،وکوﻻی شي ب5رته خپل لوم7ني حالت ته وگر$ي .يو مخروط چ 3پر خپل 3قاعدې د $مک 3او يا د م5ز پر مخ اي+ودل شوى دی ،يا يو کروي جسم چ 3د يو مقعر لو*ي په من #ک 3اي+ودل شوی وي ،د دې حالت بﻴلگ 3را*ﻴي ،دې ډول تعادل ته پايدار باثباته ( )stableتعادل واي .3دغه ډول تعادل په !ولو هغو حالتونو ک 3په کاري8ي چ3 ورته اړتﻴا ده چ 3شﻴان د سکون په ډاډمن حالت ک 3کﻴ+ودل شي. ( )1-26شکل پاي+ت لرونکي تعادل
19
S +
دوﻳﻢ حاﻟت :په !ولو هغو حرکتونو ک 3چ 3د جسم د ثقل مرکز لوړوالی د حرکت په وخت ک 3د قاعدې له سطح' 3خه بدلون S + ونک7ي او جسم پخپل نوي موقعﻴت ک 3بﻴاهم د تعادل په حالت ک3 راشي يعن 3خپل د تعادل حالت وساتي (لکه يو پن6وسکى او يا مخروط چ 3په خپل يوه اړخ پر م5ز کﻴ+ودل شي) ،دغه ډول تعادل ته بي توپﻴر ( )1-27شکل بی تو پﻴره تعادل يا ( )indifferentتعادل وايي .د تعادل له دې ډول حالت 'خه هغه مهال گ"ه اخﻴستل ک85ي چ 3د دې اړتﻴاوي چ 3شﻴان متحرکه وي .لکه په ترانسپورتي وسايطو او يا په دوراني محورونوک:3 درﻳﻢ حاﻟت :که چﻴرې جسم په ډ4ر کم حرکت ،د تعادل له حالته ب$ 3ايه شي او ونشي کوﻻی چ3 ب5رته خپل لوم7ني حالت ته راوگر$ي ،دې تعادل ته ب 3ثباته تعادل وايي .د بﻴلگ 3په ډول :که چﻴرې يوه کوچن 9کره د يوه جسم په ډ4ره لوړه نقطه او يا د محدب 3سطح 3په پورتن 9برخه ک 3کﻴ+ودل شي او يا يو مخروط چ 3د رآس لخوا پر $مکه تکﻴه شوی وي. دغه جسمونه د ( )1-28شکل په '5ر له ل'8ه !کان يا ل7زې سره د تعادل له حالت 'خه وزي ،له همدې امله د تعادل ناپايداره حالت له تخنﻴکي اړخه د استعمال $ای نلري. S +
( )1-28شکل پاي+ت نه لرونکي تعادل
پﻮ*تﻨﻪ: يو خط کش د b ،aاو cپه درو حالتونوک ، 3د شکل په '5ر له مختلفو نقطو 'خه پر يوې پاي7$ 3ول شوى دى، خط کش په پورتنﻴو وضعﻴتونوک 3په پايدار ،ب 3تو پﻴره او ناپايداره حالتونو ک 3لﻴدل ک85ي .دهر يوه حالت $انگ7ن3 بﻴان ک7ئ. S H
دوراني نقطه
H
د ثقل مرکز
دوراني نقطه = د ثقل مرکز S
S
H
بي توپﻴره تعادل
پاي+ت لرونکي تعادل
20
د ثقل مرکز دوراني نقطه
پاي+ت نه لرونکي تعادل
ثابتﻮاﻟی (پاﻳ+ت) هغه جسمونه چ 3د ثقل مرکزي 3د هغو د اتکاله ﻻندين 9سطح' 9خه پورته واقع وي او د ثقل له مرکز 'خه ي 3عمودي خط د هغو د اتکا له سطح' 3خه بهر نشي ،د تعادل په ثبات او داډمن حالت ک3 دي$ ،که چ 3د چپه ک5دو پر مهال ي 3د ثقل د مرکز موقعﻴت بدلون مومي او پورته $ي .په يوه جسم ک 3ثبات تل عﻴن قﻴمت نلري ،يو جسم (يو مکعب مستطﻴل) که پخپله لويه جانب 3سطحه اتکا ولري، د يو پايدار قﻴمت لرونکی دی ،په داس 3حال ک 3که په خپلی وړې جانبي سطح 3اتکاولري ،ثبات يي بل قﻴمت اخﻴستﻼی شي. 'ومره چ 3د يوه جسم د ثقل مرکز *کته ،د جسم وزن زيات او د اتکا سطحه يي لويه وي ،پايداري يي زياته وي. له ويل شوو دريو شرطونو 'خه ډ4ر $له د جسم د ثبات د ډ4رولو لپاره گ"ه اخلي .که چﻴرې ،لکه په شکل ک 3چ3 لﻴدل ک85ي ،د يوه جسم په ک+تن 9برخه ک 3يوه درنه او پلنه پايه ور زياته ک7و ،د جسم د ثقل مرکز موقعﻴت ﻻندې لو84ي، د جسم وزن زياتﻴ8ي او په پايله ک 3د جسم ثبات زياتﻴ8ي. ( )1-29شکل
:1-4د قﻮې ﻣﻮﻣﻨت (تﻮرک) موږ پوهﻴ8و چ 3قوې ،په مختلفو ب2وکوﻻی شي پر جسمونو اغﻴزه وک7ي ،د بﻴلگ 3په ډول :متﻼقی قوې چ 3مخک 3مو د هغ 3محصله هم په هندسي ډول او هم په محاسبوي توگه پﻴداک7ه او پوه شوو د دوو او يا له دوو 'خه د زياتو متﻼقي قوو د محصلي کچه د هغ 3زاوي 3پر اندازې پورې اړه لري چ3 د دې قوو د اغ5ز د خطونو تر من #جوړي8ي .موږ ولﻴدل چ 3که چﻴری يوه قوه پر جسم اغ5ز وک7ي، جسم د هغ 3په وړاندې عکس العمل *ﻴي ،له همدې $ايه د متقابل 3قوې په شتون وپوهﻴدو .د تعادل د حالت په پﻴدا ک5دو ک 3د متقابل 3قوې په نقش هم پوه شو .له ويل شوو مطالبو 'خه 'رگندي8ي چ3 قوه په پورتنﻴو بﻴلو حالتونو ک ،3پر جسم !اکل 3اغﻴزې واردوي .په اکثرو حالتونو ک 3چ 3قوه پر جسم اغ5ز کوي ،کوﻻی شي د يو اوږدوالي په امتداد ک 3د جسم د حرکت سبب شي .خو دقوې اغﻴزې کوﻻی شي ،پر جسم يوبل ډول حرکت هم ورزيات ک7ي .دبﻴلگی په توگه يو جسم په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3پر يوه محور تکﻴه ولري ،کله چ 3قوه پرې اغ5ز کوي ،په دې حالت ک ،3قوه جسم د يو محور پر شاو خوا په دورانی حرکت 'رخوي .هغه اغ5ز چ 3د قوې په واسطه په دوراني حرکت ک' 3رگندي8ي، دقوې د مومنت په نامه يادي8ي .د دوران مومنت د تورک په نامه هم ياد84ي .د قوې مومنت په Mاو تورک د ( ) په يوناني توري *ﻴي. د ﻻندې بﻴلگ 3په وړاندې کولو سره د قوې د مومنت مفهوم په هکله نوره ر1ا اچوو:
21
گرانه ده چ 3يو پﻴچ د ﻻس په مرسته *ه کلک ک7و .په داس3 حال ک 3چ 3کوﻻی شو هغه د يوه ر4نچ په مرسته په أسان9 سره کلک ک7و .ددې ﻻمل دادی چ 3ر4نچ يو لويه دوراني اغﻴزه جوړوي.
( )1-30شکل د پﻴچ !ﻴنگول د رنج په وسﻴله
هغه قوه چ 3يو جسم د يوې نقط 3پرشاو خوا په 'رخﻴدو راولي ،دغه نقطه د دوران د نقط 3په نامه يادي8ي .په شکل ک 3ر4نچ ،پﻴچ په دوران راولي .يوه قوه کوﻻی شي مختلف مومنتونه چ 3دقوې د اغ5ز نقط 3په موقعﻴت اولوري پورې اړه لري ،پر يوه جسم وارده ک7ي .موږ په ﻻندې شکل ک' 3لور حالتونه لﻴدل 3شو .د دې 'لور گونو حالتونو په هر يوه حالت ک 3مﻴله په ازاده توگه د ( )Oنقط 3پر شاو خوا دوران کوﻻی شي .هغه مومنت چ 3د aپه حالت عمل کوي ،لوی دی له هغه مومنت 'خه چ3 پر مﻴل 3د bپه حالت عمل کوي ،په داس 3حال ک 3چ 3په دواړو حالتونوک 3د قوو کچه مساوي ده.
( )1-31شکل
د aاو cپه شکلونو ک 3چ 3قوې په همغه يوه نقطه ک 3عمل کوي ' ،رنگه چ 3د قوو کچه يوله بل3 سره توپﻴر لري ،د دوران هم يوه له بل 3سره توپﻴر لري .هغه مومنت چ 3پرجسم د dپه حالت ک 3عمل کوي ،مساوي له ) (0سره دی $که چ 3په دې حالت ک 3قوه د صفر په فاصل 3او زاوي 3پر جسم عمل کوي او د پايل 3په توگه ويلی شو چ 3هغه اغ5ز يا مومنت چ 3قوه ي 3د دوران په پﻴ+ه ک 3تولﻴدوي ،په درو پارامترونو پورې اړه لري: .1د قوې کچه .2دقوې د اغ5ز دنقط 3او دوران د محور ترمن #وا!ن او يا هغه فاصله چ 3جسم ي 3پرشاو خوا 'رخي او د dپه تورې *ودل شوي دي. .3هغه زاويه چ 3د قوې د وکتور او هغه خط ترمن #چ 3محور د قوې د اغ5ز له نقط 3سره ن+لوي، شتون لري) (.
22
که چﻴرې يوه قوه د پورتني ()1-32شکل په '5ر په عمودي ډول د دوران د نقط 3پر ارتباطي خط او د اغ5ز پر نقط 3پر يوه جسم عمل وک7ي ،يعن F d 3وي ،په دې حالت ک 3هغه مومنت چ 3دا قوه ي3 تولﻴدوي ،اعظمي قﻴمت لرونکي وي چ 3دا مومنت په رياضي ک 3داس 3افاده کوي: )d
M = F d ..........(F ( )1-32شکل ،مومنت صفر دي$ ،که چ 3د قوې د اغﻴزې کر*ه د دوران له !ک3 'خه تﻴر84ي.
که چﻴرې قوه پر جسم له هغه خط سره چ 3د قوې د اغ5ز نقطه د دوران له نقط 3سره وصلوي موازي عمل وک7ي ،يعن (F // d )3وي ،په دی صورت ک 3هغه مومنت چ 3دا قوه ي 3تولﻴدوي ،مساوي له صفر سره ده ،يعنM = 0 :3 ( )1-33شکل
په عمومي توگه يوه قوه تل په خپلو دوو مرکبو تجزيه کﻴدای شي چ 3يوه ي 3موازي او بله ي 3پر هغه خط عمود دی چ 3د دوران نقطه دقوې د اغ5ز له نقط 3سره وصلوي. d O
F2 F1
( )1-34شکل کله چ 3قوه پر جسم باندې عمل کوي او د قوه د تاثﻴر خط د دوران پر محور عمود وي ،نو هغه مومنت چ 3قوه ي 3تولﻴد وي ،اعظمي دي.
F
لکه 'رنگه چ 3په ( )1-34شکل لﻴدل ک85ي ،هغه مومنت چ 3د Fقوې په واسطه تولﻴدي8ي ،له هغه مومنت سره مساوي دی چ 3همدې قوې د عمودي مرکب ( F1 ) 3په واسطه چ 3د دوران محور 'خه د قوې د اغﻴزې نقط 3په فاصله عموده ده رامن #ته ک85ي$ ،که چ 3دويمه مرکبه ) ( F2چ 3د اتصال له خط سره موازي وي ،صفردی يعن M 2 = F2 0 = 0 :3او M = M 1 = F1 d M = F d sinاو يا M = ( F sin ) d
په پورتن 9رابطه ک ،3د قوې اوهغه خط تر من #زاويه ده چ 3د دوران نقطه د قوې د اغ5ز له نقط 3سره وصلوي.
23
ﻣثال: قوه پر يوې مﻴل 3چ 0.2 3متره اوږدوالی لري ،د شکل په '5ر عمل کوي ،هغه مومنت چ 3نوموړې قوه ي 3تولﻴدوي ،پﻴداک7ئ (cos 37o = 0.8 sin 37o = 0.6) .دی. حل: Fxمرکبه قوه د مومنت د تولﻴد سبب نشي کﻴدای ،هغه مرکبه قوه چ 3د ( )Fyد محور په اوږدو چ 3په ر4نچ عموده او د ساعت د عقرب 3په لور دوراني حرکت من #ته راوړي ،دا رنگه په ﻻس راوړو: Fy = F sin 37 o
Fy = (15 N ) × 0.6 = 9 N
M = Fy d M = (9 N ) (0.2m) = 1.8 Nm y
0.2m 37 o
F = 15 N
د ( )1-35شکل
O
Fx
x 37 o
Fy
F
د ﻣحصﻠ 3تﻮرک (ﻣﻮﻣﻨت) او د دوران ﻟﻮری که چﻴرې يوشم5ر قوې پر يوه جسم عمل وک7ي ،د هغو مومنتونو د جمع 3حاصل چ 3د عﻴن دوراني نقط 3په نسبت د دوى د هرې يوې قوې تر اغ5زې ﻻندې من #ته را$ي ،د !ولومومنتونو مجموعه يا د د ساعت د ستن( 3عقرب )3مخالف لورې جمع 3حاصل دی.
( )1-36شکل د ساعت د ستن( 3عقرب )3موافق لورې
په ( )1-36شکل ک 3د F1او F2دوې قوې وينو چ 3پر يوې دروازې ي 3عمل ک7ی او په مخالف لوري ي 3د دوران سبب ک85ي .که چﻴرې د ساعت د ستن 3د حرکت مخالف لوری مثبت او د ساعت د ستن 3د حرکت لوری منفي و منو ،هغه مومنت چ 3دواړه قوې ي 3من #ته راوړي .پر دروازې له محصله مومنت 'خه عبارت دی چ 3داس 3حسابﻴ8ي. M 2 = F2 d 2او M 1 = F1 d1 ) M = M 1 + M 2 = F1d1 + ( F2 d 2
24
اوس يو ساکن جسم په نظر ک 3نﻴسو: که چ5ری د محصل 3مومنت پر جسم مثبت وي ،نو جسم د مثبت په لور په دوران پﻴل کوي او که چﻴرې پر جسم د محصل 3مومنت منفي وي،جسم د منفي په لور په دوران پﻴل کوي،په $انگ7ي حالت ک 3که چﻴرې مومنت د قوو د عمل ﻻمل صفر وي ،يعن 3د محصل 3مومنت د ساعت د ستن3 د گر$ﻴدو په لورک 3مساوي د ساعت د ستن 3له مخالف مومنت سره (د مقدار له نظره) وي ،په هغه حالت ک 3جسم په دوران پﻴل نه کوي. ﻣثال: د مقابل ( )1-37شکل سره سم درې قوې پريوې دروازې عمل کوي:
( )1-37شکل
الف :د محصل 3مومنت چ 3پر دروازې عمل کوي،پﻴداک7ئ. ب :د 'لورم 3قوې اصغري قﻴمت محاسبه ک7ئ چ 3وکوﻻی شي ،د دروازې له دوران 'خه مخنﻴوی وک7ي ،لوری او د اغﻴزې نقطه ي 3مشخصه ک7ئ. (cos 37 o = 0,8
)sin 37 o = 0,6
حل: الف :د F1قوې عمودي مرکبه د ساعت د ستن 3يو موافق دوران ( )-او د F2قوه د ساعت د ستن 3يو مخالف دوران ( )+من #ته راوړي .د F3قوه هﻴ& دوران من #ته نه راوړي$ ،که چ 3قوه د دوران په نقطه ک 3عمل کوي ،نو له دې سره سم لﻴکﻼى شو: M 1 = F1 y d1 = F1d1 sin M 1 = (10 N ) (1.5m) 0.6 M 1 = 9 Nm M 2 = F2 d 2 = (20 N ) (2m) = 40 Nm F1 sin 37 o
( )1-38شکل
25
Fy
نو د محصل 3مومنت د Oنقط 3پر شا وخوا عبارت دی له: M = M 1 + M 2 = 9 Nm + 40 Nm = 31Nm
'رنگه چ 3په دې $ای ک ،3د محصل 3مومنت ،مثبت په ﻻس راغلی ،نو له دې کبله دروازه د ساعت د ستن 3مخالف لوري ته 'رخي چ 3قﻴمت ي 31Nm 3دي. ب' :رنگه چ 3د محصل 3مومنت د ساعت د ستني مخالف دی او کچه ي 31Nm 3ده ،دا وينا داس3 معنا ورکوي .ددې لپاره چ 3دروازه دوران ونه ک7ای شي ،بايد د ساعت د ستن 3له لوری سره موافق يو مومنت د 31Nmپه کمﻴت پر هغ 3اغ5ز وک7ي .هغه اصغري قوه چ 3دا مومنت تولﻴدوﻻی شي ،د دوران له محور 'خه په لرې نقطه يعن 3د دوو مترو په وا!ن د اغ5ز له نقط' 3خه :لرې په عمودي توگه عمل وک7ي ،نو لرو چ:3 M 2 = Fmin d M 2 31N m = d 2m = 15.5 N
= Fmin = Fmin
د 'لورم 3قوې اصغري قﻴمت
دا قوه بايد د F2قوې په مخالف لوری اغﻴز وک7ي ( )1-39شکل
تجربﻪ: د ABيوه فلزي مﻴله داس 3په نظر ک 3نﻴسو چ 3يو لوری ي 3د Lد محور د Bپه نقطه ک 3د يو مارپﻴچ فنر په مرسته ت7ل شوى دى .په دې مﻴله ک 3د تار په مرسته و صل شوي چنگکونه چمتو شوى دى او د ا تار د يو ثابت 'رخ له مخ3 تﻴر ي8ي چ 3د Pپر پاي 3ت7ل شوى دی .د تار په بل انجام ک 3کوﻻی شو ،قوې (وزنونه) و 7$وو .په مقابل شکل ک3 چ 3مﻴله په 1حالت ک 3ده ،هﻴ& يوې قوې پرې اغ5ز نه دی ک7ی او دوران هم من #ته ندی را غلی. په 2حالت ک ، 3قوه په من%ني چنگک ک 3پر مﻴل 3اغ5ز کوي ،په دې حالت ک 3مﻴله په شکل ک 3يو دوران *ﻴي. له مﻴل 3سره د قوې د اتصال نقطه (د Cنقطه ) او د دوران تر مرکز ( د Bنقط ) 3ترمن #وا!ن ،د قوې له م 'خه عبارت دی. په 3حالت ک ،3هم قوه اوهم د قوو م زيات شوى دی ،دوران هم زيات شوى دی .دا تجربه همدا راز ثابتوي چ 3د قوې مومنت د قوې د م له طول او د قوې له مقدار سره مستقﻴما ً متناسب دی .نو دقوې د مومنت لپاره ﻻندې تعريف وړاندې کولی شو: که چﻴرې قوه پر هغه خط چ 3د هغ 3د اغ5ز نقطه د دوران له مرکز سره وصلوي ،په عمودي ډول عمل وک7ي ،د قوې د ضرب حاصل له هغه وا!ن سره چ 3د قوې د اغ5ز د نقط 3او د دوران د مرکز ترمن #واقع ده، دقوې د مومنت په نامه يادي8ي. ( )1-40شکل
26
تجربﻪ: اوس داس 3حالت په نظرک 3نﻴسو لکله په ( )1-41شکل ک 3چ* 3ودل شوى دی .په دې شکل ک 3وينو چ 3قوه په مايله توگه پر يوه خط اغ5ز کوي چ 3هغه خط ،د اغ5ز نقط Aد دوران له نقط D 3سره وصلوي ،په دې حالت ک 3قوه ،نشي کوﻻی چ 3خپل بشپ 7اغ5ز 'رگند ک7ي$ ،که چ 3د قوې د اغ5ز نقطه پر يوه د ايروي خط د دوران د نقط 3پرشاو خوا حرکت کوي ،نو په دې حالت ک ،3يوازې د Ftد مماس مرکبه (تانجانتي) قوه ،دوراني اغ5ز لري، او د Frشعاعي مرکبه پر محور د را*کلو د يوې قوې اغ5ز لري او د قوې مومنت عبارت دی لهFt × r : که چﻴرې قوې ته د هغ 3اغﻴزې خط په لور د Aتر نقط 3پورې د موقعﻴت بدلون ورک7و چ 3پر DAعمود واقع شي ،نو په دې صورت ک 3ي 3د قوې مومنت د ﻻندې رابط 3په واسطه افاده کﻴدﻻی شيM = F L : په وروست 9افاده ک ) l ( 3له هغه عمودي طول 'خه عبارت دی چ 3د دوران له نقط' 3خه د قوې د اغ5ز پر خط را ک+ل ک85ي' .رنگه چ 3دواړه مومنتونه يوله بل سره مساوي دي او هم د دوو ن+ه شوو مثلثونوله ورته والي 'خه په ﻻس را$ي چ:3 F l = Ft rيا F : Ft = r : l که چﻴرې د دوران د م پر$ای ،د lعمود وکاروو ،بﻴاهم هغه A تعريف چ 3د قوې د مومنت لپاره شوی و ،په دې حالت ک 3هم l په ﻻس راوړو. a Fr د قوې م (د دوران م) ،د هغه عمودي خط له اوږدوالي 'خه A D a عبارت دی چ 3د دوران له مرکز 'خه د قوې د اغ5ز پر خط r F راک+ل ک85ي .دا تعريف په !ولو حالتونوک 3صدق کوي. F a t
( )1-41شکل
د ﻣﻮﻣﻨت واحد که چﻴرې قوه په نﻴو!ن ( )Nاو وا!ن په متر ( )mاندازه ک7و ،د قوې مومنت د اندازه کولو واحد له نﻴو!ن متر 'خه عبارت دی چ 3داس* 3ودل ک85ي: ]L = [N m
[M ]= F
که چﻴرې قوه په ډاين ( )dyneاو وا!ن په سانتي متر ( )cmاندازه ک7و ،د قوې د مومنت د اندازه کولو واحد له ' dyne cmخه عبارت دی.
27
فعاﻟﻴت: ددې لپاره چ 3د قوې مومنت اغﻴزه مشاهده او هم دا ثابته ک7وچ 3د قوې مومنت ،د قوې او هغ 3فاصل( 3دوران م) د حاصل ضرب سره مساوي دی چ 3د قوې د اغﻴزې نقطه ي 3د دوران له مرکز 'خه لري .ﻻندې ساده تجربه په ډلو (-روپونو) ک 3عملي کوو چ 3د دروازې له يوې پل 3سره ترسره ک85ي.د دروازې يو'ه درنه پله چ 3له يوه چوکات سره !ﻴنگه شوي ده او له چوکاټ سره په تار وصل دی ،دا تار د يو ثابت 'رخ پول 3پرمخ ت5ري8ي ،داس 3چ 3د تار يو سر د تل 3له يوې پل 3سره اړيکه لري .د 'رخ مومنت داس! 3اکو چ 3تار د دروازې پر پل 3باندې عمود واقع شي .که چﻴرې 'رخ د Lپه نقطه ک 3وي او تار د اتصال نقطه د دروازې له من%ني چوکاټ سره په Oاو دهغه خط د تقاطع نقطه چ 3د Oنقطه د دروازې د جانبي چوکاټ (لخک)سره وصلوي ،په Nو*ودل شي ،د LON = 90oوي.اوس د تل 3په پله ک 3تر هغه وخته پورې وزن زياتوو چ 3دروازه په حرکت پﻴل وک7ي .کله چ 3دروازه په حرکت را$ي ،په دې معنا دی چ 3وزن (قوه) د يو مومنت د تولﻴد سبب شوى دی .تر دې وروسته وزن د تل 3له پل' 3خه را اخلو او د وزن کچه او د ONد وا!ن اوږدوالی نوټ او لﻴکو .په دې حال ک 3که چﻴرې قوې ته F1او د ONفاصل 3ته d1 ووايو ،د قوې مومنت په ﻻندې توگه افاده کووM 1 = F1 × d1...............1: دروازه ب5رته خپل لوم7ني حالت ته ورولو .دا $ل 3چنگک له خپل لوم7ني $ای 'خه را وباسو او د دروازی پر يوې بل3 نقط 3چ 3له چوکاټ او چﻴراس سره نژدې ده ،نصبوو. N 90 په دې حالت ک 3بﻴاهم 'رخ په داس 3موقﻴعت ک 3ږدو چ3 o 50cm N L تار پر دروازې عمود واقع شي .وروسته بﻴا دتل 3په پله ک3 وزن زياتوو ،تر هغه پورې چ 3دروازه په حرکت پﻴل وک7ي. F = 5kg M = 5000 × 60 بﻴا وزن د تل 3له پل' 3خه را اخلو .د F2وزن کچه د ONله M = 5000× 60 grcm )1-42( 5kgشکل طول سره چ 3دا $ل 3په * d2ودل ک85ي ،اندازه کوو. لﻴدل ک85ي چ 3دا $ل 3د دروازي په حرکت راوستلو ک( 3د قوې د مومنت تولﻴد) له لوم7ی $ل 'خه زيات وزن کاريدلی دی ،يعن:3 M 2 = F2 × d 2 ....................2 دا کار د دريم $ل لپاره په همدې شرايطو تکراروو او د Oد نقط 3موقعﻴت د دروازې له چپر اس سره ډ4ر نژدې !اکو او تجرب 3ته په هغه پخوان 9طريقه دوام ورکوو .بﻴاهم د F3وزن (قوې) او d3وا!ن له اندازه کولو 'خه پايله ﻻس ته را$ي چ 3په دريم $ل د دروازې په حرکت راوستلو ک ،3د دويم $ل په پر تله زيات 3قوې ته اړتﻴا وه: o
90o
M 3 = F3 × d 3 ..............3 د وروست 9پايل 3لپاره ،که چﻴرې د قوې او وا!ن د ضرب حاصل چ 3په هر $ل 3ﻻس ته راغلی دى ،يو له بله سره پرتله ک7و ،لﻴدل ک85ي چ 3مساوي قﻴمتونه لري ،يعن:3 F1 × d1 = F2 × d 2 = F3 × d 3 M1 = M 2 = M 3 *ايي چ 3د خپل ډله يﻴزکار پايل 3د ﻻ زيات بحث لپاره خپلو !ولگﻴوالوته وړاندې ک7ئ.
28
:1-5ﻣﻮازي قﻮې موږ په پخوانﻴو درسونو ک 3د متﻼقي قوو په اړه خبرې وک7ې او پوه شوو چ' 3ه ډول کوﻻی شو د دوو او يا له دوو 'خه د زياتو قوو محصله چ 3پر يوه جسم ي 3اغ5زه ک7ې وي او د اغﻴزې خطونه ي 3يو بل قطع ک7ي ،حساب ک7و. په دې لوست ک 3به مطالعه ک7و چ 3دوې موازي قوې پر يوه جسم 'ه ډول اغ5ز کوي او 'نگه کوﻻې شو چ 3محصله ي 3پﻴداک7و ،د دې موخ 3لپاره ﻻندې فعالﻴتونه تر سره کوو. د اﻟف فعاﻟﻴت:
د ب فعاﻟﻴت: د تجرب 3دستگاه ته د شکل په '5ر (ب )1-43،بدلون ورکوو ،داس 3چ 3د F1او F2قوې يوله بله سره په موازي او يوې لورې (واقع شی) .په دې حالت ک 3قوه سنجوونکی ،د Frمحصله قوه په ﻻندې ډول *ﻴي: Fr = F1 + F2 د ج فعاﻟﻴت: دوه جسمونه چ 3د W2 ,W1معلومو وزنونو لرونکي دي،د ( )1-44شکل په '5ر يو د بل له پاسه ږدو او دواړه ديو چنگک په مرسته په قوه سنجوونکي لورى 7$وو په قوه سنجوونکي ک 3د وزنونو د تعادل پر مهال ،لﻴدل ک85ي چ 3قوه سنجوونکی د دواړو جسمونو مجموعي وزن را*ﻴي يعن:3
Fr = W1 + W2
( )1-43شکل
د F1او F2دوې قوې په موازې او يو د بل خﻼف لوري ،د قوې سنجوونکي پر يو چنگک د ( )1-43شکل په '5ر 7$وو .د قوې سنجوونکی اوږدوالی د Frمجموعي قوې تر اغﻴزې ﻻندې اوږدي8ي او *ﻴي چFr = F1 F2 :3
100
F2
Fr = F1 F2
Fr = F1 + F2 F2
F2
F1 F2
F1 F1
F1
F1 F1
F2 100
200
200 F1
Fr = w1 + w2
w1
w2
( )1-44شکل
د پورتنﻴو تجربو مشاهداتو له کتلو سره کﻴدای شي ،دې پايل 3ته ورسﻴ8وچ 3کله چ 3موازي قوې د يوه جسم پر يوې نقط 3عمل وک7ي ،که چﻴرې دا قوې يولوري (هم جهت) وي ،محصله ي 3د نوموړو قوو د جمع 3له حاصل 'خه عبارت دی .که چﻴرې قوې مخالف لوري ولري،محصله قوه ي 3د هغو د تفريق له حاصل 'خه عبارت ده. له پورتنﻴو جملو 'خه کﻴدای شي داس 3پايله ترﻻسه ک7و چ 3دوې قوې ي 3هغه مهال د تعادل په حالت ک 3را تﻼی شي چ 3محصله ي 3مساوي له صفر يعن F = o 3سره شي ،دا هغه مهال شون 3ده چ3 د دواړو قوو کچه سره مساوي خو لورې ي 3سره مخالف 3وي.
29
نوموږ کوﻻی شو د يوې قوې د اغ5زې نقطه په کﻴفي ډول د نوموړې قوې د اغ5زې پرخط ولﻴ8دوو او دا قاعده د هغو !ولو موازي قوو لپاره چ 3په يوې نقط 3يا په عﻴن خط اغﻴزه کوی پل 3ک85ي ،نو کوﻻی شو ادعا وک7و چ:3 کله چ 3دوې قوې په همدې يوه نقطه يا په همدې يوه خط ک 3اغ5ز وک7ي ،هغه مهال د تعادل په حال ک 3را تﻼى شي چ 3کچ 3ي 3سره مساوي او لوري ي 3سره مخالف 3وي. د ﻳﻮې قﻮې تجزﻳﻪ لکه چ 3وړاندې مو ولوستل ،موږ له داس 3حالتونو سره مخامخ کﻴ8و چ' 3و قوې پر يوه جسم اغ5زکوي او موږ اړتﻴا لرو ،تر 'و د قوو محصله يا نتﻴجه وپ5ژنو او هم د هغو کچه پﻴدا ک7ای شو .له بل پلوه ويلی شو چ 3هره هغه قوه چ 3موږ ورسره سر او کار لرو ،کﻴدای شي په خپله يوه محصله قوه وي چ 3د دوو يا له هغو 'خه د زياتو قوو له ترکﻴب 'خه ﻻسته راغل 3وي. په فزيکي اوتخنﻴکي پﻴ+وک 3ډ4ر$له له داس 3مسايلو سره مخامخ کﻴ8و چ 3اړيو ،تر 'و د محاسبو د تر سره کولو لپاره د يوې قوې اجزاوې وپ5ژنو .يعن 3همغس 3چ 3د قوو د محصل 3د پﻴداکولو موضوع با اهمﻴته ده ،ديوې قوې د اجزاوو پﻴداکول يا په بل عبارت ،د قوې مرکب 3چ 3د قوې د ترکﻴب سبب شوي ،هم په همغه کچه ارز*ت لري .په دې حالتونوک 3معمو ًﻻ د جز(مرکبو) قوو لوري ورکول ک85ي او کچه (لويوالی) ي 3پﻴداک85ي .په هندسي طريقه د مرکبو د پﻴداکولو لپاره په دې ډول عمل ک85ي: د محصله قوې له انجام 'خه هغو خطونو ته موازې گان 3ک+ل ک85ي چ 3د مرکبه قوو لوری *ﻴي ،په پايله ک 3يوه متوازي اﻻضﻼع من #ته را$ي چ 3ضلع 3ي 3مرکب 3قوې را *ﻴي )1-45( ،شکل.
r
F
30
F2
( )1-45شکل
F
د قوو تجزيه په هغه صورت ک 3چ 3لوري ورک7ل شوي دي د ( )1-46شکل د قوې د تجزي 3يو بل مثال په يوه پ7ي د يوه جسم 47$دل را*ﻴي او په يو واټ ک 3د بر+4نا زينتي -روپونه کوﻻی شي د دې ډول يوه غوره بﻴلگه وي.
( )1-46شکل د يوی قوې تجزيه د يوجسم په 7$يدلي حالت ک3
د 'ﻮ قﻮو د ﻣحصﻠ 3اﻟجبري ﻣحاسبﻪ په محاسبوي طريقه د 'و قوو د محصل 3د ﻻس ته راوړلو لپاره ،لوم7ی !ول 3قوې د قايم مختصاتو په يوسﻴستم ک 3د) (x, yپه مرکبو تجزيه کوو ،د بﻴلگ 3په ډول :د ()1-47شکل قوه را *ﻴي چ 3د Fx = F cosاو Fy = F sinپه مرکبو تجزيه شوي دي.
Fy
( )1-47شکل
31
د پورتن 9قاعدې پربنس د F1او F2قوې په نظر ک 3نﻴسو ،مرکب 3ي 3دا رنگه لﻴکﻼی شو: 1
2
F1 y = F1 sin
1
F2 y = F2 sin
2
Fry = F1 y + F2 y + ... Fy
F1x = F1 cos F2
F2 x = F2 cos
Frx = F1 x + F2 x + ...
= Fry
y
= Frx
Fx
x
F1
1
F2 x
F2 y F1 y
2
F1x
( )1-48شکل په قايمو مرکبو د F1او F2قوو تجزيه
د قوو له مرکبو 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره کوﻻی شو ،محصله قوه او هغه زاويه چ 3د Xله محور سره جوړوي ،حساب ک7و: 2 2 = Fry Frx
r
tan
Fr = Frx + Fry
,
په هغه صورت ک 3چ 3تعادل برقراره وي ،نو محصله بايد له صفر سره مساوی وي ،دا موضوع هغه وخت شون 3ده چ 3د محصل 3قوې ،هره مرکبه له صفر سره مساوي شي يعن:3 Fx = F1x + F2 x + ............ = 0
Fy = F1 y + F2 y + ................... = 0
بايد پام وک7و چ 3د قوو د تجزي 3اړوند د يوې مسئل 3د حسابي حل لپاره ،هغه ﻻرې چ 3تر گ"3 اخ5ستلو ﻻندې نﻴول ک85ي چ 3د وړک7ل شوو کمﻴتونو پر بنس توپﻴرلري. ډ4ر $له کوﻻی شو مطلوب 3قوې د مثلثاتو له قاعدو 'خه په گ" 3اخﻴستلو د قوو د مضلع له مخ 3حساب ک7و .په نورو حاﻻتو ک 3کوﻻی شو د قوو د مضلع تشابه له يو معلوم مثلث سره او يا د قايم الزاويه شکلونو پر مهال د فﻴثاغورث له قانون 'خه گ"ه واخلو. ﻣثال: .1د يوه س7ک په گوﻻيي ک 3چ 3يو بر+4نايي مو!ر پرې حرکت کوي ،درې هوايي کﻴبلونه د بر+4نايي گاډي د پاسني کﻴبل سره د ن+لولو لپاره د يو عمارت د Aپه يوه نقطه ک7! 3ل شوي دي .د را*کلو(کشش) د قوو کچه او لوری په شکل ک* 3ودل شوی دی .د مجموعي قوې لوری او کچه محاسبه ک7ئ. sin 90o = 1 cos 90o = 0 sin 40o = 0.6428 cos 40o = 0.7660 sin 20o = 0.3420 cos 20o = 0.9397
= 90
1
F1 = 1050 N
= 40o
2
F2 = 1500 N
= 20
3
o
o
32
F3 = 1200 N
F1x = F1 cos 90o = 1050 × 0 = 0 F1 y = F1 sin 90o = 1050 × 1 = 1050 N o F = F1 cos o 1 = 1050 cos 90 = 1050 × 0 = 0 F = F sin = 1050 sin 90o = 1050 F2 x 1=x F2 cos 40 = 1500 × 0.766 = 1149 N F2 y = 1Fy 2 sin1 40o =11500 × 0.642 = 963 N F = 1500 × cos 40o = 1149 N F = 964 N = 1050 ×1 F3 x 2=x F3 cos 20o = 1200 × 0.9397 = 1127 N F3 y = F23 ysin 20o = 1200 × 0.342 = 410 N F3 y = 410 N = 1050 F3 x = 1200 × cos( 20o ) = 1127 N
Fry =F1603 N N = 1604
Frx = 2276 Frx = N 2276 N
ry
ددې پربنس: C
Fr = Frx + Fry = 2276 + 1604 N 2
y
x
o
2
او: = 35,2o
F2 = 1500 N F1 = 1050 N o 50 o 40 A 70o 20 F = 1200 N
2
2
Fr = 2786 N
= 1604 2276
tan
( )1-49شکل
3
D
دوﻳﻢ ﻣثال: د اوسپنﻴزو پ+و يوه زينه د يوې مﻴﻼن لرونک 3سطح 3پر مخ اي 3+ده .د يو تن د وزن قوه = 700 N چ 3د زينه پر يوې پورتن 9نقط 3وﻻړه ده ،په 'ه ډول د زينه پر دوو پ+و و4شل ک85ي؟
W
حل: له هغو زاويو 'خه چ 3د ترسﻴمونو په پايله ک 3ﻻس ته را$ي ،د قوو يوه مضلع په 30o ، 10oاو 140o زاويو تر ﻻسته ک85ي .د ساين له قاعدې 'خه په گ" 3اخﻴستلو لﻴکﻼی شو:
( )1-50شکل
F1 F2 700 N = = o o sin 140 sin 10 sin 30o 700 N × sin 10o 700 × 0.1736 121.52 = F1 = = = 189 N sin 140o 0.6428 0.6428 00 N × sin 30o 700 × 0.5 350 = F2 = = = 544.492 544 N o sin 140 0.6428 0.6428
33
:1-6د قﻮې زوج هره قوه چ 3پر يوه جسم اغ5ز وک7ي او جسم د دوران وړتﻴا ومومي ،دا قوه د راک+لو يا د فشار د قوې په توگه د جسم د دوران پر محور عمل کوي .له همدې امله ده چ 3دا قوه په هغو نقطو ک 3چ 3د دوران محور پر هغو تکﻴه لري ،د عکس العمل قوه را من #ته کوي ،په پايله ک 3دا قوه په عمومي توگه د دوران يو مومنت تولﻴدوي .که چﻴرې د محور موقعﻴت ته بدلون ورک7ای شي ،په عمومي ډول د قوې م او د دوران مومنت چ 3قوه ي 3من #ته راوړې هم بدلﻴ8ي .برعکس کله چ 3دوې موازي او مساوي قوې چ 3متقابل لوري ولري ،په عمودي توگه په يوه محور او د يوه جسم پر دوو ب5ﻼ ب5لو نقطو اغ5زه وک7ي دوی ته د قوې زوج وايي .د قوې په يوه زوج ک 3دواړه قوې يو د بل اغ5ز پر محور له من%ه وړي ،د قوې د يوه زوج د دوران مومنت ،صرف نظر له دې 'خه چ 3د دوران محور په کوم موقعﻴت ک 3دي ،تل همدا يو قﻴمت لري. د قوې په يو زوج ک 3د دوران مومنت د F1 = F2 = F قوو لپاره د هغود اغ5زو د خطونو ترمن #د ( )Lله متقابل وا!ن سره د ﻻندې قﻴمتونو لرونکي دي. = M = F lد يوې جوړه قوې د دوران مومنت ( )1-51شکل جوړه قوې په يوه چورې ک+ي دست/اه ک3
د شکل له مخ 3ويﻼی شو چ 3که د دوران محور د اغ5ز د دوو خطونو له يوه خط 'خه ت5ر شي ،خو چ 3د Dدوران نقطه له هغو 'خه بهر واقع وي ،په هغه صورت ک 3د دوران مومنت په ﻻندې ډول وړاندې ک5دای شيM = F1 (l + S1 ) F2 S 2 = F l : که چﻴرې د دوران محور د F1او F2ترمن #لکه 'نگه چ 3د D2په موقعﻴت ک 3واقع وي ،مومنت داس 3لﻴکو: M = F1S 2 + F2 (l S 2 ) = F l 'رن/ه چ ( F1 = F2 = F ) 3دي نو د شکل له مخ 3کله چ 3د دوران نقطه D1وي:
د F2عﻼمه $که منفی ده چ 3د D1چپ 3خواته او هم د
Fمخالف دیM = F1 ( L + S1 ) F2 S1
1
F2 S1 F ) S1 = FL + 0 = F L
او کله چ 3د دوران نقطه D2وي لرو چ:3
M = F1L + F1S1 M = FL + ( F
) M = F1 S 2 + F2 ( L S 2 = F1S 2 + F2 L F2 S 2 M = FS2 + FL FS2 = F L 34
( )1-52شکل د يوې جوړه قوې د دوران مومنت، د دوران مرکز له موقعﻴت سره اړيکه نه لري
د پورتنﻴو 'رگندونو په مرسته ،کوﻻی شو مومنت داس 3بﻴان ک7و: د قوې يو زوج پرته له دې چ 3د دوران د مرکز موقعﻴت (د دوران نقطه)ي 3په نظر ک 3ونﻴسو ،تل د يو شان دوران مومنت لرونکی دى. په تخنﻴک ک 3رافع 3د قوی د زوج پر بنس کارکوي او معموﻻًي 3د يوې مستقﻴم 3مﻴل 3يا يوې زاويه لرونکي مﻴل 3په توگه جوړوي. 30 N
( )1-53شکل
هغه رافعه چ 3د مﻴل 3په شکل ده،که چﻴرې د دوران مرکزي 3د مﻴل 3په يو سر ک 3واقع وي ،دې مﻴل3 ته يواړخﻴزه رافعه وايي او که چﻴرې د دوران مرکز په انجامونو ک 3واقع نه وي ،دا رافعه د دوه اړخﻴزې رافع 3په نامه يادي8ي او همدارنگه هغه رافعه چ 3ديوې زاوي 3شکل لري،هغه د زاويه لرونک 3رافع3 په نامه يادوي .په ( )1-54شکلونوک 3تا سو د رافعو مختلف ډولوته کتل 3شئ. دوه طرفه رافعه
يو طرفه رافعه زاويه داره رافعه
اطمﻴناني وال
( )1-54شکل
رافعﻴي بريک
د رافع 3قانون موږ ته دا أسانتﻴا راکوي چ 3د رافع 3په يوه اړخ يا لوري ک 3د ل8ې کچ 3قوې په کارولوسره چ 3پر يو اوږد م اغ5ز کوي ،د رافع 3په بل اړخ ک 3له يولن 6م سره په لويه کچه يوه قوه ﻻس ته راوړو .له همدې کبله دى چ 3رافع 3په ور$ني ژوندانه او تخنﻴک ک 3د کارولو گ 0او ډ4ر $ايونه لري .يعن 3د رافع 3په يو اړخ ک 3د کم 3کچ 3قوه کاروو او په هغه بل اړخ ک 3د ډ4رې کچ3 قوه ﻻس ته راوړو ،يعن 3په قوه ک 3گ"ه کوو .په همدې ډول د رافع 3په استعمال سره ،کولی شو په وا!ن ک 3هم گ"ه وک7و چ 3که چﻴرې د رافع 3په يوه اړخ ک 3يوه قوه د لن 6م سره عمل وک7ي ،د رافع 3په هغه بل اړخ ک 3چ 3کومه قوه عمل کوي ،د يو اوږد م لرونک 3ده .د انسان ﻻس او د !ايپ ماشﻴن د دې بحث نور اړوند مثالونه ک5دای شي. 35
:1-7د تعادل عﻤﻮﻣﻲ شرطﻮﻧﻪ که چﻴرې 'و قوې د يوه جسم په مختلفو نقطو عمل وک7ي او جسم د تعادل په حالت ک 3وي ،دا معنا ورکوي چ 3پر جسم د !ولو اغ5ز کوونکو قوو محصله له صفر سره مساوي ده ،برعکس که چﻴرې دا شرط تحقق ونه مومي ،محصله قوه په جسم ک 3د تعجﻴل سبب گر$ي او دا تعجﻴل ،جسم په يو انتقالي حرکت راولي ،هغه جسم چ 3د تعادل په حالت ک 3وي ،دوران بايد ونلري او د دغه مطلب د تحقق لپاره ﻻزمه ده چ 3د يوې کﻴف 3نقط 3پر شاوخوا د مومنتونو مجموعه هم له صفر سره مساوي شي ،که چ5رې دا شرط پلي نشي ،د محصل 3مومنت ،جسم يو دوراني حرکت ته اړباسي .پورتني دواړه شرطونه ي 3د تعادل د عمومي شرطونو په نامه منلي دي ،نو کله چ' 3و قوې د يوه جسم په مختلفو او کﻴفي نقطو عمل وک7ي ،دا جسم هغه مهال د تعادل په حالت ک 3راتﻼی شي چ 3ﻻندې دوه شرطونه ولري. ﻟﻮﻣ7ی شرط :د عمل کوونکو قوو محصله ي 3له صفر سره مساوي وي. دوﻳﻢ شرط :د دوران د !ولو مومنتونو مجموعه په يوه جسم ک 3د دوران د يوې کﻴفي نقط 3پرشاوخوا مساوي له صفر سره وي .په ډ4رو مسايلو او حاﻻتوک 3چ 3مخ 3ته را$ي ،قوې په يوې مستوي ک3 وي ،پرته له دې کوﻻی شو مسئل 3په داس 3گ2و اجزاو وو4شو چ! 3ول 3شته قوې په يوه مستوي ک3 واقع شي .د دې لپاره چ 3د تعادل شرايط په رياضﻴکي فورمولونو بﻴان ک7ای شو ،په همغه مستوي ک3 چ 3قوې واقع دي ،د وضعﻴه کمﻴاتو يو سﻴستم بر قراره وو ،واردې شوې قوې د F2 , F1په عﻼمو په ن+ه کوو ،د قوو مرکبي په F1 xاو F2 xاو همدا رنگه په F1 yاو F2 yاو * ....ﻴو او ....د دوران د او ..عﻼمو په ن+ه کوو .په پايله ک 3ﻻندې معادل3 يوې کﻴفي نقط 3په نسبت د قوې م"L23په L1 ,او L1 , L2 ﻻس ته را$ي: - 1هغه قوې چ 3افقي عمل کوي ،مجموعه يي له صفر سره مساوي ده يعن:3 Fx = 0
F1 x + F2 x + F3 x + ......... = 0
- 2هغه قوې چ 3په عمودي ډول عمل کوي مجموعه ي 3له صفر سره مساوي ده يعن:3 Fy = 0
F1 y + F2 y + F3 y + ............... = 0
- 3د دوران د مومنتونو مجموعه له صفر سره مساوي ده. M =0
F1l1 + F2l2 + F3l3 + ............... = 0
هغه 'ه موچ 3د تعادل د شرايطو په اړه وويل ،دا دی په پﻴل ک 3د تعادل د لوم7ي شرط په توگه بﻴانوو او مسايل او تمرينونه ي 3حلوو:
36
د تعادل ﻟﻮﻣ7ی شرط هرهغه جسم چ 3د تعادل په حالت ک 3دی ،پر جسم د قوو محصله (پرجسم د !ولو قوو وکتوری جمع) بايد له صفرسره مساوی وي: يعن:3 R = 0يا F = 0 که چﻴرې د nپه شم5ر قوې پرجسم عمل وک7ي ،لرو چ:3 F1 + F2 + F3 + ............... + Fn = 0 F1x + F2 x + F3 x + ............ + Fnx = 0 F1 y + F2 y + F3 y + ............ + Fny = 0
ﻣثال: د بر+4نا يو گروپ د 10Nپه وزن د يوسﻴم په مرسته د خون 3له چت 'خه 7$ول شوی او د سکون په حالت ک 3دی ،د سﻴم د راک+لو قوه ) (Tمحاسبه ک7ئ. ( )1-55شکل
حل: 'رنگه چ 3جسم د سکون په حال ک 3دی ،نو عامل 3قوې پرې د تعادل په حال ک 3دي يعن:3 T = 10 N
T = w,
T + ( W ) = 0,
T W = 0,
F =0
ﻣثال: يو جسم چ 3د تار په مرسته 7$ول شوى دى د 15 Nيوې قوې په واسطه چ 3په افقي توگه ي 3عمل ک7ی او د شکل په '5ر ي 3جسم په تعادل ک 3ساتلي ،راک+ل ک85ي د راک+لو قوه چ 3پر تارعمل کوي محاسبه اوهم د جسم وزن په ﻻس راوړئ په داس 3حال ک 3چ:3 cos 53o = 0.6او sin 53o = 0.8دي.
( )1-56شکل
37
حل: په دې $ای ک 3درې قوې چ 3د تعادل په حالت ک 3دي ،پرجسم اغ5ز کوي ،دا درې قوې عبارت دي له : -١د جسم د وزن قوه -٢ ،Wوارده قوه Fچ 3پرجسم اغ5ز کوي -٣د راک+لو قوه Tچ 3پرتار عمل کوي .لوم7ی دا درې قوې د قايمو مختصاتوسﻴستم ته انتقالوو .بﻴا د تعادل لوم7نی شرط د Xاو Yپه دواړو محورونوک 3پر جسم تطبﻴقوو. د Xپر محور باندې د تعادل د شرط تطبﻴق:Fx = 0 F Tx = 0, Tx = F T = 25 N
T cos 53o = 15 N
T × 0 6 = 15 N
( )1-57شکل
اوس د تعادل لوم7ی شرط د Yپر محور تطبﻴقوو:Fr = 0 Tr W = 0
Tr = W
W = T sin 53o = 25 N × 0.8
( )1-58شکل
W = 20 N
د تعادل دوﻳﻢ شرط: يو جسم سره له دې چ 3د تعادل لوم7ی شرط ي 3بشپ 7ک7ی دی ،له دې سره سره بﻴا هم ک5دای شي، د تعادل په حالت ک 3نه وي)1-59( .شکل ته نظر وک7ئ .پر جسم محصله قوه مساوي له صفر سره ده ،خو جسم د سکون په حالت ک 3نشي پات 3کﻴدای .له دې $ايه ويﻼی شو :د هغه جسم لپاره چ3 د تعادل په حالت ک 3واقع وي ،يوبل شرط ته هم اړتﻴا ده. F
+
( )1-59شکل
+
38
F
نو دويم شرط د دې لپاره چ 3يوجسم د تعادل په حالت ک 3وي ،دا دی چ 3بايد د مومنتونو محصله (دتورکونو مجموعه)چ 3پرجسم اغ5ز کوي ،مساوي له صفر سره وي .يعن:3 M =0 که چ5رې د ( )nپه شم5ر ،قوې پرجسم مومنت تولﻴد ک7ي ،نو: M 1 + M 2 + M 3 + .......... .. + Mn = 0 که چﻴرې F = 0خو M 0وي .په دې $ای ک 3جسم د انتقالي تعادل په حالت ک 3دي ،په وي. دې حال ک 3جسم تعجﻴل نه اخلي ،بلک 3په دوران پﻴل کوي .که F 0 خو M = 0
جسم د دوراني تعادل په حالت ک 3دي ،يعن 3دا چ 3جسم په دوران پﻴل نه کوي ،خو تعجﻴل لري. ﻣثال: د يو لرگي د ډ4ر سپک ﻻستي چ 3فرض کوو هﻴ& وزن نلري ،يو سر د Aپه نقطه او بل سر ي 3د يوې رس 9په مرسته له يوه ديوال سره ت7ل شوی دى .يو جسم د شکل په '5ر د 120Nپه وزن د ﻻستي له من%ن 9نقط' 3خه 7$ول شوی دی.
.1د Tد راک+لو قوه په رس 9ک 3پﻴداک7ئ. .2د Rعکس العمل قوه چ 3د يوال ي 3په ﻻست 3باندې د Aپه نقطه ک3 عمل کوي' ،ومره ده؟ په داس 3حال ک 3چsin 53o = cos 37o = 0.8)3 sin 53o = cos 3او (sin 37o = cos 53o = 0.6وي.
= cos 53o = 0.6
( )1-60شکل
o
(sin 37
حل: هغه قوې چ 3پر جسم عمل کوي ،په شکل ک* 3ودل شوي دي Rx .او Ryد هغو قوو مرکب 3دي چ 3ديوال ي 3د لرگي په ﻻستي واردوي .هغه مومنتونه (تورکونه) چ Rx 3او Ryي 3من #ته راوړي، له صفر سره مساوي دي$ ،که دا دوې قوې د دوران په نقطه ک 3په ﻻستي عمل کوي .پرﻻستي باندې د ( )Aنقط 3لپاره د تعادل د دويم شرط له تطبﻴق سره لرو چ: 3 MA = 0
= د هغه محصل 3مومنت چ 3د Tاو Wد قوو لخوا تولﻴدي8ي.
Ty × L w( L 2) = 0 (T sin 37 o ) L 120( L 2) = 0 T 0,6 60 = 0 T 0,6 = 60 T = 100 N
L 2
( )1-61شکل
39
Fx = 0
د تعادل ﻟﻪ ﻟﻮﻣ7ي شرط 'خﻪ ﻟروچ3
Rx Tx = 0 Rx = 100 × cos 37o = 100 × 0.8
Rx 100 cos 37 o = 0 Rx = 80 N Fy = 0
د عکس العمل قوه د فﻴثاغورث له قاعدې 'خه په دې ډول محاسبه ک85ي:
w=0
R y + Ty
R y + 100 sin 37 o 120 = 0 2
2
R 2 = Rx + R y
R y = 120 100 × 0.6 R y = 120 60 = 60 N
R 2 = 80 2 + 60 2 = 6400 + 3600 R = 100 N
( )1-62شکل
R = 10000 R = 100 N
د ﻣﻮﻣﻨت ﻟﻪ فارﻣﻮل 'خﻪ بل تعبﻴر ('ر-ﻨدوﻧﻪ) موږ لرو چ3 M = F.d sin پورتن 9افاده دا رنگه هم لﻴکﻼی شو ) M = F (d .sin پورنت 9افاده ک ، (d.sin ) 3د دوران د نقط 3او د قوې د اغ5ز د خط تر من #عمودي وا!ن دی. ﻣثال: يو بکس چ 3فرض کوو ب 3وزنه دی ،د Oنقط 3پر شاوخوا په أزاده توگه دوران کوي ،په نظر ک3 ونﻴسئ که چﻴرې F1 = 10 Nوي او د مربع هره ضلعه 1متر وي ،د F2قوې کچه چ 3صندوق په تعادل ک 3راولي محاسبه ک7ئ. حل :د تعادل د حالت لپاره لﻴکﻼی شوچ:3
M =0 F1d1 = 0
F2 d 2
F2 (1m) (10 N ) (3m) = 0 F2 = 30 N
( )1-63شکل
40
ﻣﻮﻣﻨت پﻪ ﻻﻧدې تعبﻴروﻧﻪ سره کﻮﻻی شﻮ دا رﻧگﻪ افاده ک7و:
که چﻴرې د دوران له محور 'خه فاصله په عمودي قوه ک 3ضرب شي يا د قوې د دوران محور 'خه د عمودي فاصل 3د ضرب حاصل د مومنت 'خه عبارت دی .په اکثرو عمومي حالتو نو ک 3هم د قوې له مرکب' 3خه او هم د وا!ن له مرکب' 3خه يعن 3د دواړو مرکبو 'خه چ 3سره جمع ک85ي ،د مومنت د مرکب 3د پﻴداکولو لپاره گ"ه اخ5ستل ک85ي. ﻣثال :په ﻻندې شکل ک 3هغه مومنت چ 3د Oنقط 3پرشاوخوا من #ته را$ي ،محاسبه ک7ئ.
F = 100 N
x
Fx
( )1-64شکل
حل :د تعادل د حالت لپاره لﻴکﻼی شو: )M = ( Fy ) (0,4) ( Fx) (0,8 )= ( F sin 37o ) (0,4) ( F cos 37o ) (0,8 )= (100 N × 0.6) (0.4m) (100 N × 0.8) (0.8m = 60 × 0.4 N m 80 × 0.8 N m = 24.0 N m 64.0 N m = 40 N m
41
M M M M M
د دوران د ﻧقط 3د ﻣﻮقعﻴت !اکل کله چ 3يو جسم د تعادل په حالت ک 3وي ،د نوموړي جسم مجموعي مومنت ،پرته له دې چ 3د دوران نقطه چﻴرته موقعﻴت لري ،له صفر سره مساوی دی ،نو د دوران دنقط 3موقعﻴت ،په هر $ای ک3 چ 3د پرابلم (اوستونزو) د حل لپاره مناسب وي! ،اکل ک5دای شي. ﻣثال: يو رنگمال چ 600 3نﻴو!نه وزن لري شکل سره سم په يوه !اکلي موقعﻴت ک 3د لرگي د خوازې له پاسه چ 3وزن ي 500 3نﻴو!نه دی او د يوې رس 9په مرسته 7$ول شوی وﻻړ دی او د يوال رنگوي .د راک+لود قوو کچه T1او T2چ 3په رس 9عمل کوي ،ﻻسته راوړئ (په سﻴستم ک 3له نورو وزنونو 'خه صرف نظر ک85ي).
( )1-66شکل
( )1-65شکل
حل: لوم7ی د هغو قوو سکﻴج چ 3په سﻴستم ک 3عمل کوي رسموو. 'رنگه چ 3سﻴستم د تعادل په حالت ک 3دی ،نوکوﻻی شو چ 3د مومنتونو د تعادل اصل وکاروو د T1 او T2قوو د محاسب 3لپاره لوم7ی د Aنقطه يعن 3د T2قوې د اغ5زې نقطه او بﻴا وروسته د T1قوې د اغ5زې نقطه يعن! B 3اکو. MA = 0
اويا
T2 x0 + T1 × 4 500 × 2 600 × 3 = 0 4T1 100 1800 = 0 2800 N m 4m
= T1
4T1 = 2800 T1 = 700 N
42
او يا
همدارنگه
MB = 0
T1 × 0 + T2 × 4 w2 ×1 w1 × 2 = 0 4T2 = 600 ×1 + 500 × 2 4T2 = 600 + 100 = 1600
نو
1600 = 400 N 4
= T2
بايد پام وک7و چ 3د FY = 0قوو تعادل ،د T1او T2 قوو د محاسب 3لپاره وکاروو .د دې ډول پرابلمونو د حل لپاره د مومنتونو د تعادل شرط عموما ً د نا معلومو قﻴمتونو لپاره کارول ک85ي. ﻣثال :تصور وک7ئ چ 3په يوه ي 3وزنه سﻴم په بﻴﻼبﻴلو نقطو ک 3درې موازي قوې عمل کوي.
( )1-67شکل
که چﻴرې دا درې قوې له يوې قوې سره داس 3تعويض شي چ 3پر دې جسم محصله قوه او محصله مومنت ،د دوران مرکز د موقعﻴت په نظر ک 3نﻴولو پرته ثابت پات 3شي .د دې محصله قوې کچه او د اغ5ز نقطه محاسبه ک7ئ. حل' :رنگه چ 3محصله قوې ثابت 3باقي پات 3ک85ي .نو لروچF = F1 + F2 + F3 :3
اوس د دوران د مرکز وا!ن د مومنت د تعادل له اصله ،دا رنگه په ﻻس راوړو: M = M1 + M 2 + M 3 ( F1 + F2 + F3 ) X = F1 X 1 + F2 X 2 + F3 X 3 X = ( F1 X 1 + F2 X 2 + F3 X 3 ) / F1 + F2 + F3
'رنگه چ 3د ثقل د قوې اغ5ز د جسم په !ولو برخو دی او لوری ي 3تل د $مک 3د کُرې د مرکز په لوردی ،نو لکه 'نگه چ 3په شکل ک 3لﻴدل ک85ي، !ول 3قوې په يوه لوري او په موازي ډول عمل کوي.
43
د دې قوو محصله د جسم وزن تشکﻴلوي او د دې قوو د اغ5ز نقطه د جسم د ثقل د مرکز په نامه يادوي او په CGي* 3ﻴي .د وزن يوه مﻴله په دواړو سرونو ک 3له دوو مختلفو وزنونو سره ،د قايمو مختصاتو په سﻴستم ک 3داس 3په نظرک 3نﻴسو چ- 3واک 3له درې برخو ،يعن 3په دوو انجامونو ک 3له دوو وزنونو اويوې مﻴل' 3خه جوړ شوی وي .د دې هرې يوې برخ 3وزن عبارت دی له: m2 g , m1 gاو m3 gد مﻴل 3مجموعي وزن عبارت دی لهmg = m1 g + m2 g + m3 g : د Oنقطه د mgقوې د اغ5ز نقطه ده. د مومنت معادله په دې ډول لﻴکﻼی شو:
( )1-68شکل
(m1 g + m2 g + m3 g ) X CG = mi g x1 + m2 g x2 + m3 g x3
'رنگه چ m3 + m2 + m1 3د جسم له مجموعي کتل' 3خه عبارت دی ،نو پورتن 9معادله داس3 ترتﻴبوﻻی شو: X = ( m x + m x + m x ) g /( m + m + m ) g 3
2
1
3
2
3
2
1 1
) (mx m
له ساده کولو وروسته لرو چ:3
CG
= YCG
د yمحور لپاره لرو چ: 3 YCG = (m1 y1 + m2 y2 + m3 y3 ) g /(m1 + m2 + m3 ) g ) (my m
= YCG
هغه نقطه چ 3فرض کﻴ8ي د جسم !وله کتله هلته متمرکزه شوې ده ،د نوموړي جسم د کتلو مرکز دی. X cmاو Ycmد جسم د مختصاتو له کتلوي مرکز 'خه عبارت دی ،په يوه محﻴط ک 3چ 3د ثقل ساحه متجانسه وي ،د ثقل مرکز او کتلوي مرکز همدا يوه نقطه وي او په هغه محﻴط ک 3چ 3ثقل يا (جاذبه) نه وي ،په هغه $ای ک 3وزن نشته او يوازې کتله شتون لري.
44
ﻣثال: د B , Aاو Cجسمونه لکه 'نگه چ 3په شکل ک3 لﻴدل ک85ي ،د مختصاتو دسﻴستم پرمخ موقعﻴت لري ،د دې جسمونوکتل 3په ترتﻴب سره 2kg , 3kgاو 1kg دي ،د هغه سﻴستم د کتلوي مرکز مختصات چ 3دې دريو جسمونو جوړ ک7ي دي ،پﻴداک7ئ. ( )1-69شکل
حل :د کتلو مختصات او د جسمونو موقعﻴتونه عبارت دي له: ) د 3kgکتل 3مختصات) )A (6cm,4cm ) ) B ( 3cm, 1cmد 2kgکتل 3مختصات)
)C (0cm, 4cm
) د 1kgکتل 3مختصات)
( )1-70شکل
د ) (cmد کتلوي مرکز مختصاتو مرکز عبارت دی له: ) m = (m A X A + mB X B + mC X C ) / (m A + mB + mC
(m X ) /
= X CM
) = (3kg ) (6cm) + (2kg ) ( 3cm) + (1kg ) (0cm) /(3kg + 2kg + 1kg له ساده کولو وروسته لروچ:3
18kgcm 6kgcm 12kg cm = = 2cm 6kg 6kg
) m = (m AYA + mBYB + mCYC ) / (m A + mB + mC
(m y ) /
= = YCM
) = (3kg ) (4cm) + (2kg ) ( 1cm) + (1kg ) ( 4cm) / (3kg + 2kg + 1kg 12kgcm 2kgcm 4kgcm 6kgcm = = له ساده کولو وروسته لروچ= 1cm :3 6kg 6kg
45
YCM
د ﻟﻮﻣ7ي 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز قوه هغه عامل دی چ 3په جسم ک 3د شکل او يا حالت د بدلون سبب گر$ي او په ن7يوال SIسﻴستم ک 3ي3 بنس"ﻴز واحدونه داين اونﻴو!ن دي. کله چ' 3و متﻼقي قوې پر يوه جسم عمل وک7ي ،يوه محصله قوه من #ته راوړي چ 3د دې قوې کچه او لوری په هندسي توگه د وکتورونوله قاعدې 'خه په گ" 3اخﻴستلو او هم په حسابي توگه له الجبري قاعدو په گ" 3اخﻴستلو سره په ﻻس را$ي. نقطه يي کتله د يو آيديال يا خﻴال 3جسم له کتل' 3خه عبارت ده چ! 3ول هغه مواد چ 3د نوموړي جسم د جوړ*ت لپاره کاريدلي ،په يوه نقطه ک 3متمرکز شوي وي. دوې قوې هغه مهال په تعادل ک 3واقع کﻴدای شي چ 3محصله ي 3له صفر سره يعن F = 0 3شي او دا په داس 3حالت ک 3شون 3ده چ 3د دواړو قوو کچه سره مساوي او لوري ي 3سره مخالف وي. د محاسب 3په طريقه د 'و قوو د محصل 3د پﻴداکولو لپاره لوم7ی !ول 3قوې د قايمو مختصاتو په سﻴستم ک 3د Xاو Yپه مرکبو تجزيه کوو ،بﻴا وروسته د قوو له مرکبو'خه په گ" 3اخﻴستلو ،محصله قوې او هغه زاوي 3چ3 د Xاو Yله محورونو سره ي 3جوړوي ،حسابﻴدای شي .کله چ 3د محصله قوې د هرې يوې مرکب 3مجموعه له صفر سره مساوي ک7و ،په دې صورت ک 3تعادل من #ته را$ي اود 'و قوو محصله په ﻻس را$ي. کله چ 3دوې مساوي او موازي قوې چ 3د متقابلو لورو لرونکي وي ،عموما ً پر يوه محور او د جسم په دوو بﻴﻼبﻴلو نقطو اغ5ز وک7ي ،دوی ته جوړه قوې (د قوو زوج) وايي. د قوې يو زوج د دوران موقعﻴت(د دوران نقط )3ته له نظر کولو پرته ،تل د دوران د همدې يوه مومنت لرونکي وي. يوجسم د سکون په حالت ک 3دی او يا دا چ 3د سکون په حالت ک 3پات 3ک85ي ،ويل ک85ي چ 3د ستاتﻴک تعادل په حالت ک 3دی ،خو هغه جسم چ 3په يوه ثابت سرعت د حرکت او يا د دوران په حال ک 3وي ،وايي چ 3دا جسم د دينامﻴک تعادل په حالت ک 3دی. د دې لپاره چ 3يو جسم د تعادل په حال ک 3وي ،دوه ﻻنديني شرطونه بايد ولري. - 1پرجسم د !ولو عمل کوونکو قوو محصله (وکتوري جمع) بايد له صفر سره مساوي وي ،يعن:3 F =0
- 2د محصله مومنت (د مومنتونوجمع چ 3پرجسم اغ5ز لري)بايد له صفر سره مساوي وي يعنM = 0 :3 د قوې دوراني اغ5زې ته مومنت (ترک) وايي چ 3موږ ي 3په * Mﻴو او د يوناني تورو په ) ( هم *ودل شوی دی چM = F d sin :3 مومنت د ساعت د ستن 3په لوري اويا دهغ 3په مخالف لوري عمل کوﻻی شي. يوجسم سره له دې چ 3د تعادل لوم7ی شرط ي 3بشپ 7ک7ی دی ،له دې سره بﻴاهم کوﻻی شي د تعادل په حالت ک 3نه وي ،يعن 3کﻴدای شي پر جسم د محصله قوې مقدارصفروي ،خو جسم د سکون په حالت ک 3نه دی. د يوه جسم د ثقل مرکز مختصات د وضعﻴه کمﻴتونه په قايم سﻴستم ک 3له ﻻندې معادلو 'خه ﻻسته را$ي:
m
(my ) /
= YCGاو m
46
(mx ) /
= X CG
د ﻟﻮﻣ7ي 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 - 1قوه تعريف ک7ئ او په ن7يوال ( )SIسﻴستم ک 3ي 3بنس"ﻴز (اساسي) واحدونه بﻴان ک7ئ. - 2ول 3قوه يو وکتوري مقدار ده؟ - 3دوې غﻴر موازي کﻴفي قوې انتخاب ک7ئ او محصله ي 3د قوو د متوازي اﻻضﻼع د قاعدې په طريقه رسم ک7ئ. - 4ﻻندې شکل په نظر ک 3ونﻴسئ د قوو محصله ي 3په الجبري طريقه محاسبه ک7ئ 4N
? 3N
F2
R
60 o
F1
- 5نقطه يي کتله تعريف ک7ئ او د نقطه يي کتل 3درې بﻴلگ 3بﻴان ک7ئ. - 6د عمل قوه تل د ...............له قوې سره مساوي ،خو د متقابل ..................لرونک 3وي - 7هغه جسمونه چ 3د هغو .........د هغو د اتکا له ' .......خه پورته واقع وي د ...... .......په حالت ک 3قرار لري. - 8هغه مومنت چ 3يوه قوه ي 3د دوران په پﻴ+ه ک 3تولﻴدوي ،له کومو دريو پارامترونو سره اړيک3 لري ،بﻴان ي 3ولﻴکئ. .9هغه مومنت چ 3د 25Nقوې په واسط پر هغه مﻴل 3چ 3اوږوالی ي 0,5m 3دی ،تولﻴدک85ي، محاسبه ک7ئ. - 10د ﻻندې هرې محصله قوې مرکب 3په هندسي طريقه ترسﻴم ک7ئ. a
45 o
30 o
.11په يوه جوړه قوه ک 3د دوران د مومنت د رياضي رابطه د F1 = F2 = Fقوو لپاره ،د هغو د اغ5ز د خطونو د Lله متقابل وا!ن سره ولﻴکئ .12که چﻴرې د دوران محور د اغ5ز د دوو خطونو له يوه 'خه ت5ر شوی وي ،خو له هغو 'خه خارج واقع وي ،په دې صورت ک 3د مومنت دوران 'نگه ارايه ک85ي؟ رياضي رابطه ي 3ولﻴکئ. .13د هغه تورک کچه چ 3د 3Nقوې د اغ5ز له امله پر يوې دروازې په 0.25mعمومي وا!ن د دوران له محور 'خه په ) (0.25mعمودي فاصله تولﻴدي8ي ،محاسبه ک7ئ. .14يوه ساده رقاصه له 3Kgنقطه يي کتل 3سره د يوه نري تار په سر ک 3چ 3اوږدوالی ي 2m 3دی، 7$ول شوې ،د محور له يوې نقط 3سره وصل شوې ده.
47
-aد محور ددې نقط 3په شاوخوا ک 3د $مک 3د جاذب 3قوې په مرسته تولﻴد شوی تُرک حساب ک7ئ، په داس 3حال ک 3چ 3د 5oزاويه په عمودې ډول له محور سره جوړه ک7ي. -bدا محاسبه د 15oزاوي 3لپاره ترسره ک7ئ. .15د يو مو!ر پر ويل د پﻴچ د خﻼصولو لپاره ﻻزم تورک 40 Nmدی ،هغه ډ4ره کمه قوه چ 3بايد يو مﻴخانﻴک ي 3د 3cmر4نچ پر سر باندې د پﻴچ د خﻼصولو لپاره واردوي' ،ومره ده؟ .16که د يوې خزان 3د پﻴداکولو لپاره په يوه نقشه ک 3د لورو تعقﻴبولو لپاره ،يو ﻻروی لوم7ی 45mد شمال په لور$ي ،بﻴا راگر$ي او 7.5mد خﻴت #په لور قدم وهي ،خزان 3ته د ﻻروي د رس5دو لپاره ،بايد نوموړی 'ومره وا!ن په مستقﻴم ډول ووهي؟ د خزان 3موقعﻴت د وضعﻴه کمﻴاتو په سﻴستم ک 3و*ﻴئ. .17يوه ﻻرۍ پر يوې غون6ۍ چ$ 15o 3وړوالی لري ،حرکت کوي،که چﻴرې ﻻرۍ 22 mثابت s سرعت ولري ،د ﻻرۍ د سرعت عمودي اوافقي مرکب 3پﻴداک7ئ. .18د يوې پﻴشو په واسطه د وهل شوي وا!ن عمودي او افقي مرکب 3چ 5m 3په عمودي ډول ون 3ته ختل 3ده ،پﻴداک7ئ. .19يوه الوتکه د $مک 3له سطح 3سره موازي ،لوم7ی 75Kmوا!ن له 30oزاوي 3سره دشمال لويدي #په لور او دويم وا!ن 155 Kmله 60oزاوي 3سره د شمال ختﻴ #په لور الوتنه کوي .دالوتک 3په واسطه !ول وهل شوی وا!ن 'ومره دی؟ .20د منتجه سرعت د وکتور کچه او لوری په ﻻندې سرعتونو ک 3چ 3په خپلو ک 3عمود دي پﻴدا ک7ئ. -aيوکب نسبت اوبو ته د يوه سﻴند په استقامت چ 3په 5 m sسرعت حرکت کوي ،د 3 m sپه سرعت ﻻمبو وهي. -bيوه ساحلي 'په نسبت اوبو ته د يوې بل' 3پ 3په لور چ 3په 6 m sسرعت حرکت کوي ،مخ په وړاندې $ي. .21درې هم شکله او هم وزنه کتابونه د Lپه اوږدوالي د شکل په '5ر يو دبل پرمخ اي+ودل شوي دي. د dمخ ته راوتلی اعظمي وا!ن چ 3کتابونه پک 3په تعادل ک 3وي او سقوط ونه ک7ي ،پﻴداک7ئ.
48
.22يوه متجانسه مﻴله د 4.25mپه اوږدوالي او 47 Kgکتل 3سره چ 3له يوه محور سره ي 3يو سر پرديوال اي+ى دى ،په افقي توگه د يوه سﻴم په مرسته له بل سر سره ت7ل شوې ده.سﻴم له افق سره 30oزاويه جوړوي او سﻴده د مﻴل 3پر محور نصب شوی دی .که چﻴرې سﻴم وکوﻻی شي د راک+لو 1400 Nقوې په وړاندې مخک 3له دې چ 3وشلﻴ8ي ،مقاومت وک7ي .له د يوال 'خه په 'ومره وا!ن يوتن له 68Kgکتل 3سره پر مﻴله باندې کﻴناستﻼی شي ،تر'و سﻴم وشک85ي؟ .23په يوې رس 9ک 3د Tراک+لوقوه 30Nده ،لکه چ 3په شکل ک 3وينئ جسم د تعادل په حالت ک 3دی. د کتل 3کچه په Kgحساب ک7ئ په داس 3حال ک 3چ:3 cos 53o = 0,6
sin 53o = 0,8 g = 10 N kg
.24يو جسم د mله کتل 3سره د 30 Nافقي قوې په مرسته له شکل سره سم د تعادل په حالت ک3 دی ،د جسم د کتل 3کچه په Kgمحاسبه ک7ئ .داس 3چ:3 cos 37 o = 0,8
sin 37 o = 0,6 g = 10 N kg
.25لکه 'نگه چ 3په شکل ک 3وينئ ،يو جسم له 80Nوزن سره د يوې رس 9په مرسته 7$ول شوى او د يوې افقي قوې Fپه واسطه راک+ل ک85ي. - aپه رس 9ک 3د راک+لو قوه پﻴداک7ئ. - bد Fقوه محاسبه ک7ئ. sin 53o = 0,8
cos 53o = 0,6
49
.26هغه سﻴستم چ 3تاسو ي 3په شکل ک 3گورئ ،دوه جسمونه پک 3د W1 = 20 Nاو W2 = 30 N
وزنونو سره د رس 9په مرسته له چت 'خه 7$ول شوي او د تعادل په حالت ک 3دي. که چﻴرې د ABرس 9افقي وي ،د T3 , T2 , T1د راک+لو قوې محاسبه ک7ئ او همدارنگه د زاوي3 قﻴمت پﻴداک7ئ. sin 53o = cos 37o = 0.8
sin 37o = cos 53o = 0.6
.27يو ډريور د Fيوه قوه ،لکه چ 3په شکل ک 3ي 3وينئ ،د خپلو ﻻسونو په مرسته د گاډي په شترنگ واردوي ،که چﻴرې د اشترنگ 'رخ د dشعاع ولري ،پﻴداک7ئ: -aمحصله قوه -bد محصل 3مومنت چ 3د شترنگ پر 'رخ عمل کوي.
.28درې !ﻴکلي (ډسکونه) ،لوم7نی د rپه شعاع ،دويم د 2rپه شعاع او دريم ي 3د 3rپه شعاع يوله بله سره داس 3ت7ل شوي دي چ! 3ول ي 3د Oنقط 3په شاوخوا د 200 N ,100 Nاو 250 Nقوو په اغ5ز کولو سره دوران کوي. که چﻴرې شعاع r = 0.1mوي ،د هغ 3محصل 3مومنت چ 3په دې سﻴستم باندې عمل کوي ،پﻴداک7ئ.
50
دوﻳﻢ 'پرکﻰ ﻳﻮ بعدي حرکت x
xi
xf
(لوم7نی موقعﻴت)
(وروستی موقعﻴت)
لکه 'نگه چ 3پوه85و ،ن7ۍ او هر 'ه چ 3پک 3دي ،حتی هغه جسمونه چ 3په ﻇاهره ک 3ساکن *کاري ،لکه س7ک ،ون 3او يا د ونو د پا1و غور5$دل !ول په حرکت ک 3دي .کله چ 3د *وون%ي په ﻻره ک 3خپل شاوخوا ته وگورئ ،د حرکتونو ډولونه گورئ؟ د دې حرکتونو د '75لو لپاره له کوم علم 'خه بايد گ"ه واخلو؟ لکه 'نگه چ 3پوهﻴ8ئ ،ډينامﻴک چ 3دمﻴخانﻴک يوه برخه جوړوي ،د اجسامو حرکت او د حرکت اړيک 3له يو شم5ر فزيکي مفاهﻴمو لکه قوه او کتله ترمطالع 3ﻻندې نﻴسي. مون 8په دې 'پرکي ک 3د اجسامو حرکت د موقعﻴت (مکان) او زمان د مفاهﻴمو 'خه په گ" 3اخﻴستلو، پرته له دې چ 3پر اجسامو وارده قوې په نظر ک 3ونﻴول شي ،مطالعه کوو چ 3د مﻴخانﻴک فزيک دا برخه د سﻴنماتﻴک په نامه يادوي. تاسو به د دې 'پرکي په پای ک 3د حرکتونو د ډولونو په هکله ډ4ر 'ه زده ک7ئ ،أيا د دې ډول حرکتونو بشپ 7تصوير به په خپلو ذهنونو ک 3تر سﻴم کوﻻی شئ؟ دې ډول پو*تنو ته چ 3د يوه مستقﻴم خط په امتداد حرکت 'ه شی دی؟ د يو متحرک جسم موقعﻴت او بدلون مکان 'ه شی دی؟ او د دې په '5ر نورو پو*تنو ته به $وابونه وواياست. همدا رنگه د دې 'پرکي په پای ک 3به د سﻴنماتﻴک من%نی سرعت او په يو بعدي حرکت ک 3دهغه اړيک ،3د موقعﻴت د موقعﻴت بدلون او د حرکت معادلو اصطﻼح/انو تشريح او د ) ( X tاو ) (V t گرافونو تحلﻴل ،د لحظه يي سرعت تعريف او تشريح ،من%نی تعجﻴل او لحظه يي تعجﻴل او د هغو د معادلو په ﻻس راوړل ،له ثابت تعجﻴل سره د يو بعدي حرکت تشريح ،د حرکت د معادلو ﻻس ته راوړل او د جسمونو د أزاد سقوط تحلﻴل او '75نه د ثابت تعجﻴل حرکت د يوې بﻴلگ 3په توگه او $ﻴنو نورو مفاهﻴمو سره بلدتﻴا ﻻسته راوړئ.
51
:2-1د ﻣستقﻴﻢ خﻂ پﻪ اﻣتداد حرکت د مستقﻴم خط په امتداد حرکت ته يو بعدي حرکت هم وايي چ 3په هغه ک 3د حرکت مسﻴر ،مستقﻴم خط دی .ﻻندې مثال د دې ډول حرکت د مفهوم د پ5ژندلو لپاره خورا *ه ب5لگه ده: د يوموتر په '5ر يو متحرک جسم په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3په يو مستقﻴم مسﻴر په حرکت ک 3دی)2-1( . شکل د دې مو!ر موقعﻴتونو ته د t3 , t 2 , t1او t 4په زماني لحظو ک 3په ترتﻴب سره د C ، B ، Aاو D په نقطو ک 3د يوه مستقﻴم مسﻴر پرمخ *ﻴي. t4 ( )2-1شکل، د مستقﻴم خط په امتداد حرکت
t3
C
D
t2
B
t1
A
د يومستقﻴم خط په اوږدو حرکت ک 3که چﻴرې مبدآ د مسﻴر پرمخ اختﻴار ک7و ،د موقعﻴت او مکان بدلون وکتورونه هم لوري دي ،دا د دې ﻻمل گر$ي چ 3محاسبه د دې وکتورونو پرمخ په أسان 9سره ترسره شي. بحث وک7ئ: د يوگ7ندي (ت5ز رفتار) په '5ر يو متحرک په نظرک 3ونﻴسئ چ 3په يو مستقﻴم س7ک په حرکت ک 3دی. د دې مو!ر د حرکت ډول په !ولگي ک 3له اړوندو ډلوسره تر بحث ﻻندې ونﻴسئ او پايله ي 3په !ولگي ک 3وړاندې ک7ئ.
که چﻴرې د وضعﻴه کمﻴتونو د مختصاتو يو محور ( OXاو يا )OYد حرکت د مسﻴر په توگه په پام ک3 ﻼدX ونﻴسئ ،کوﻻی شئ د متحرک جسم موقعﻴت په هره لحظه ک 3د هغه د مختصي په مرسته (مث ً مختصه) چ 3کﻴدای شي مثبت او يا منفي عدد وي ،تشخﻴص ک7ي .د ( )2-2په شکل ک 3د حرکت مسﻴر او د متحرک موقعﻴت د t2 ,t1او t3په لحظوک* 3ودل شويدی. t3
)x(m
x3
t2
x2
t1
0
x
x1
( )2-2شکل
لکه 'نگه چ 3په شکل ک 3لﻴدل کﻴ8ي t2 ,t1 ،او t3په لحظوک 3د متحرک جسم موقعﻴتونه په ترتﻴب سره x2 = +3m , x1 = 3mاو x3 = 9mدی.
:2-2ﻣﻮقعﻴت (ﻣکان) او د ﻣﻮقعﻴت بدﻟﻮن د اجسامو موقعﻴت او د مکان بدلون 'نگه '75لی شو؟ د يوه جسم د حرکت د وضﻴعت او '75لو لپاره 'ه بايد وک7و؟ د دې لپاره چ 3موقعﻴت او د مکان بدلون تعريف ک7ای شئ ،ﻻندې فعالﻴت ترسره ک7ئ:
52
فعاﻟﻴت: اړين مواد :د لوبو يا ﻻبراتواري مو!ر ،خط کش ،م5ز ک7ﻧﻼره: - 1مو!ر د م5ز پرمخ په يو !اکلي موقعﻴت ک 3کﻴ8دئ او فاصله ي 3د م5ز له يوې 'ن6ې (مبدآ) 'خه د خط کش په مرسته اندازه ک7ئ او د O Aپه وکتوري 3و*ﻴئ. - 2د شکل په '5ر مو!ر ک 3له لوم7ني موقعﻴت 'خه ب$ 3ايه او په يو بل موقعﻴت ک 3ي 3کﻴ8دئ او بﻴا وروسته د م5ز له همغه 'ن6ې 'خه چ 3په لوم7ۍ مرحله ک 3مو اندازه ک7ې ده (لوم7ن 9مبدآ) ،د مو!ر دويم موقعﻴت د خط کش په مرسته اندازه ک7ئ او د O Bپه وکتوري 3و*ﻴئ.
اوس ﻻندې پو*تنوته $واب ووايئ: .1أيا د مو!ر موقعﻴتونه په دواړو مرحلوک 3يوشی وو؟ .2مو!ر په کومه اندازه د موقعﻴت بدلون ک7ی؟ .3د دواړو حالتونو ترمن' #ه شی په مشترکه توگه وينئ؟ توضﻴح ي 3ک7ئ.
( )2-3شکل
په يقﻴن سره هغه مو!ر چ 3د م5ز پرمخ حرکت کوي ،د t1په لحظه ک 3د Aپه موقعﻴت ک 3او د t 2په لحظه ک3 د Bپه موقعﻴت ک 3دی. نو د مو!ر موقعﻴت په دواړو مرحلوک 3يوشی نه دی.
په پورتن 9فعالﻴت ک 3هغه مشترک عنصر چ 3د مو!ر Aاو Bدوو موقعﻴتونو ترمن #دي ،عبارت له پﻴل يا مبدآ 'خه دي .د OAاو OBوکتورونو ته په ترتﻴب د t1او t2وکتورونه وايو .له پورتني فعالﻴت 'خه ک5دای شي ﻻندې پايلوته ورسﻴ8و: - 1د موقعﻴت وکتور ،هغه وکتور دی چ 3په هره لحظه ک 3د جسم موقعﻴت !اکي چ 3د دې وکتور پﻴل ،د وضعﻴه کمﻴتونو مبدآ او انجام ي 3د جسم موقعﻴت دی او په معمول ډول ي 3د rپه توری *ﻴي. - 2د يوه متحرک د موقعﻴت بدلون د t1او t2په دوو لحظو ک 3هغه وکتور دی چ 3پﻴل ي 3د متحرک موقعﻴت د t1په لحظه ک 3او انجام ي 3د متحرک موقعﻴت د t2په لحظه ک 3دی. له پخوا 'خه پوه85و چ 3په ﻻندې شکل ک 3د ABوکتور ،د OBاو OAدوو وکتورونو له تفاضل y 'خه عبارت دی يعن:3 r1
r = r2
r
B x
53
A
r2
r1 o
( )2-4شکل
ﻣثال :د يوه متحرک موقعﻴت د t1او t2په دوو لحظو ک 3په ترتﻴب سره r1او r2دی .که چﻴرې د هر وکتور اندازه په ترتﻴب سره 6mاو 8mاو د هغو ترمن #زاويه 90°وي ،د مکان بدلون اندازه د y دې دوولحظو ترمن' #ومره ده؟ حل :د شکل په پام ک 3نﻴولو سره د موقعﻴت د بدلون وکتور r r1 6 m
) ( rد قايم الزاويه مثلث له وتر 'خه عبارت دی ،چ 3ضلع 3ي3 6mاو 8mدي ،له دې کبله د مکان د موقعﻴت بدلون برابر دی 2 2 2 لهr = 6 + 8 = 36 + 64 = 100m = 10m :
8m
x
:2-3ﻣﻨ%ﻨی (ﻣتﻮسﻂ) سرعت
r2
( )2-5شکل
)y (m B
تﻤرﻳﻦ :په ﻻندې شکل ک 3د يوه متحرک مسﻴر د ABد يوه منحني پر مخ *ودل شوی دی .د مکان بدلون وکتور د Aاو Bدوو نقطو ترمن #رسم ک7ئ اوقﻴمت ي 3ﻻس ته راوړئ. )x(m
o
7 6 5 4 3
A
2 1
7
6
5
4
3
2
1
لکه 'نگه چ 3د نهم !ولگي په فزيک ک 3مو ولوستل ،يو متحرک جسم د مختلفو عواملو له کبله نشي کوﻻی مساوي وا!نونه په مساوي وختونوک 3ووهي .په دې حالت ک 3په مستقﻴم مسﻴر باندې د جسم حرکت د $انگ7تﻴاوو د بﻴانولو لپاره ،دمن%ني سرعت له اصطﻼح 'خه گ"ه اخلو. د من%ني سرعت د اصطﻼح د *ه درک لپاره ﻻندې مثال ته پام وک7ئ: ﻣثال :د ( )2-6شکل د يو مو!ر موقعﻴت چ 3د حرکت په حال ک 3دی ،په ب5ﻼب5لو وختونوک3 را*ﻴي. t0 0 t t 1 10 s
2 60 s
)x(m
230 m
120 m
50 m
( )2-6شکل
الف) .د t1 t0او t 2 t1په زماني ش5بو ک 3د موقعﻴت د بدلون کچه پﻴداک7ئ. ب) .په هره زماني ش5به ک 3مو!ر په من%ن 9توگه په هره ثانﻴه ک 3د موقعﻴت 'ومره بدلون ک7ی دی؟ حل :الف) .د موقعﻴت بدلون په t = t1 t0 = 10 sزماني انتروال ک 3مساوی دی له: x = x1 x0 = 120 50 = 70mسره او د موقعﻴت بدلون په t = t2 t1 = 50sزماني انتروال ک 3مساوي دی له x = x2 x1 = 230 120 = 110mسره.
54
ب) .په هر !اکلي وخت باندې د هغو د اړوندې وهل شوې فاصل 3په و4شلو سره ،معلومﻴ8ې چ3 متحرک په هره ثانﻴه ک' 3ومره د موقعﻴت بدلون ک7ی دی. x 70 = = 7m s t 10 x 110 = = 2.2 m s t 50
په دې توگه په يو زماني انتروال ک 3د مکان د بدلون په معلومولوسره کوﻻى شو ،په انتروال ک 3د هرې ثانﻴ 3د مکان د بدلون اوسط پﻴدا ک7و چ 3هغه ته په زماني انتروال ک 3من%نی سرعت وايي.من%نی سرعت د Vپه عﻼم* 3ﻴو او لرو چ:3 x )...........(2 1
t
=V
چ 3د SIپه سﻴستم ک 3د من%نی سرعت د اندازه کولو واحد m sدی .من%نی سرعت وکتوري کمﻴت دی چ 3د مکان د بدلون له وکتور سره هم لوری دی. فعاﻟﻴت: اړﻳﻦ ﻣﻮاد :فﻴته يي متر ،زمان سنج (ستاپ واچ) ک7ﻧﻼره :له خپل يوه !ولگﻴوال 'خه وغواړئ چ 3په !ولگي ک 3په يو مستقﻴم خط په ﻻره وﻻړشي. وروسته تاسو په متر د xفاصله او د زمان سنج په مرسته د tوخت په ﻻس راوړئ او په پايله ک 3دهغه حرکت من%نی سرعت حساب ک7ئ.
ﻣثال :د ( )2-7په شکل ک 3د متحرک ) ( x tگراف چ 3د مستقﻴم مسﻴر پرمخ حرکت کوي* ،ودل شوی دی. )x(m -aپه يوه جدول ک 3هر زماني انتروال يعن 3له صفر 'خه تر ' 2s , 2sخه تر ' 4s , 4sخه 9 تر ' 6s , 6sخه تر 8sاو د هر انتروال د مکان بدلون و*ﻴئ. -bپه هر يو زماني انتروال ک 3د متحرک 4 من%نی سرعت 'ومره دی؟ 1.2 ) t (s ( )2-7شکل
55
t 4=8
t3=6
t 2= 4
t1= 2
1 0
د aجز حل :د t tاو xxقﻴمتونه په ﻻندې جدول ک 3محاسبه شوي دي. )x(m
) t (s
t1 t 2 = 2 0 = 2 t1 = 4 2 = 2
x0 = 1 0 = 1
t2
t3 t 2 = 6 4 = 2 t3 = 8 6 = 2
د bجزء حل:
x1 = x1
x1 = 1.2 1 = 0.2
x2
x2 = 4 1.2 = 2.8
x3
x3 = 9 4 = 5
t4
x4
x 1 V1 = 1 = m t1 2 s x 0.2 1 m = = V2 = 2 t2 2 10 s x3 2.8 = = 1.4 m s t3 2
= V3
x4 5 = = 2.5 m s t4 2
= V4
تﻤرﻳﻦ :د يوه جسم د حرکت معادله د SIپه سﻴستم ک 3د x = 2t 2 + 1له رابط 3سره ورک7شوې ده .من%نی سرعت ي 3په ﻻندې زماني انتروالونو ک،3 ) aله ' 1خه تر 2ثانﻴو، ) bله ' 1خه تر 1.1ثانﻴي، ) cله ' 1خه تر 1.01ثانﻴ 3او ) dله ' 1خه تر 1.001ثانﻴو پﻴداک7ئ.
56
ﻟحﻈﻮي سرعت لحظوي سرعت 'ه شى دی؟ د من%ني او لحظه يي سرعت ترمن #کوم توپﻴر شتون لري؟ کله چ 3يو مو!ر د حرکت په حال ک 3وي ،که سرعت سنج ته ي 3وگورو ،و به ل5دل شي چ 3د سرعت سنج ستن په هره لحظه ک 3يوه !اکل 3اندازه را *ﻴي .کله چ 3د مو!ر سرعت زيات شي ،ستن ډ4ره اندازه را*ﻴي. د من%ني سرعت او لحظه يي سرعت ترمن #اړيکه 'ه شى ده؟ دې پو*تن 3ته د $واب ورکولو لپاره ﻻندې مثال ته پام وک7ئ: ﻣثال :په ( )2-8شکل ک 3چ 3يو مو!ر په مستقﻴم مسﻴر ک 3د حرکت په حال ک 3دی ،په بﻴﻼبﻴلو وختونوک 3ي 3سرعت بدلون مومي .هغه موقعﻴت او فاصل 3چ 3د مو!ر سرعت سنج د 23s 20 s ,16 s ,12 s , 0 sپه لحظو ک* 3ﻴي ،په شکل ک* 3ودل شوي دي. 23 s
)x(m
t4
20 s
16 s
t3
t2
12 s
0
t1
150 m
x4
108 m
x3
x2 = 72m
40 m
x1
16 m s
v4
14 m s
v3
v2 = 10 m s
6m s
v1
( )2-8شکل
t x 0 v0 0
الف) په يوه جدول ک t3 t1 ، t 4 t1 3او t 2 t1زماني ان"روالونه ،د موقعﻴتونو بدلون او من%ني سرعتونه ولﻴکئ. ب ) په کوم زماني ان"روال ک ،3من%نی سرعت د هغه سرعت له کچ 3سره نژدې دى چ 3د مو!ر سرعت سنج ي 3د t1په لحظه ک* 3ﻴي. حل :الف) x m ) ( s t
=v
)x(m
) t (s
10
x1 = 150 40 = 110
8.5
x1 = 108 40 = 68
8
x1 = 72 40 = 32
57
x4 x3
x2
t 4 t1 = 23 12 =11 t3 t1 = 20 12 = 8
t 2 t1 =16 12 = 4
ب ) لکه چ 3په جدول ک 3لﻴدل کﻴ8ي د t 2 t1په زماني ان"روال ک 3من%نی سرعت ،د t3 t1او t 4 t1له ان"روالونو 'خه ل 8دی. د (الف) برخ 3د $وابونو له پرتله کولو 'خه کﻴدای شي دا پايله تر ﻻسه ک7و چ : 3هر 'ومره چ 3زماني ان"روالونه کوچني وي ،من%نی سرعت به له هغه سرعت سره نژدې وي چ 3د مو!ر سرعت سنج ي* 3ﻴي. من%نی سرعت په هغه حدک 3چ 3د وخت ان"روال ډ4ر کمﻴ8ي ،د لحظه يي سرعت په نامه يادي8ي ،په ډ4ره دقﻴقه توگه ويﻼی شو :کله چ t2 ، t1 3ته نژدې کﻴ8ي يعن 3د tقﻴمت صفر ته تقرب کوي ،د V = xنسبت ،د جسم لحظه يي سرعت د t1په زمان ک 3را*ﻴي ،لﻴکﻼى شو چ 3لحظه يي سرعت t د من%ني سرعت له لﻴمت 'خه عبارت دى ،کله چ t 3د صفر په لور تقرب وک7ي يعن:3 x
x )............(2 2 t
Vx = lim
0
t
'ﻴ7ﻧﻪ وک7ئ: په دې هکله چ' 3نگه کوﻻی شو د ) ( x tله گراف 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره ،د يوه متحرک لحظه يي سرعت په ﻻس راوړو ،د جﻼ او $انگ7و ډلو په توگه پل"نه وک7ئ او پايل 3ي 3وړاندې ک7ئ.
:2-4د ﻣﻮقعﻴت – زﻣان گراف
)(x t
هغه مو!ر په نظرک 3ونﻴسئ چ 3په ترتﻴب سره د t1 = 1s , t2 = 2s , t3 = 3s , t4 = 4sپه زماني ان"روالونوک 3د ﻻندې ( )2-9شکل په '5ر په x3 =15m, x2 =10m , x1 = 5mاو x4 = 20m موقعﻴتونه غوره کوي. ( )2-9شکل
د دې متحرک (مو!ر) د حرکت د موقعﻴت 'رگندولو لپاره له کوم ډول گراف 'خه بايد گ"ه واخلو ،تر 'و وکوﻻی شي په مختلفو وختونو ک 3د جسم موقعﻴت په *ه توگه و*ﻴي؟ د موقعﻴت -زمان ) ( x tله گراف 'خه کار اخﻴستل به د دې پو*تن$ 3واب وي .په ډ4رو مواردو ک 3د دې گراف رسم د حرکت د'75لو لپاره مناسب دی .د دې گراف د رسمولو لپاره معمو ًﻻ وخت ) (tد افقي محور پرمخ او موقعﻴت ) (xد قايم محور پرمخ !اکو.په پايله ک 3د نوموړي مو!ر لپاره به د ) ( x tگراف په ﻻندې توگه وي:
58
ﻓﺎﺻﻠه ()m 20 15
10 5
زﻣﺎن ()s 4
3
2
1
( )2-10شکل
0
لکه 'نگه چ 3په گراف ک 3لﻴدل کﻴ8ي ،متحرک (مو!ر) په هره ثانﻴه ک 3مساوي وا!نونه وهي.له دې گراف 'خه په گ" 3اخ5ستلو سره په أسان 9موندلی شو چ 3متحرک په هره لحظه ک 3په کوم موقعﻴت ک 3اوسي ،د مکان بدلون ي 3د دواړو لحظو ترمن' #ومره دی. د مثال په توگه :په گراف ک 3لﻴدل کﻴ8ي چ 3متحرک د t 2 = 2sپه لحظه ک 3د مبدآ په لس متري ک 3دی يا د t = 1sپه ان"روال ک 3ي 3د مکان بدلون x = 5mدی .ددې ډول گراف د * 3پ5ژندن3 لپاره ﻻندې فعالﻴت په ډله يﻴزه توگه په خپل !ولگي ک 3عملي ک7ئ. فعاﻟﻴت: ﻻندې جدول د يوه متحرک جسم وا!ن تر مبدآ پورې په ورک7ل شوو لحظو ک* 3ﻴي د متحرک د ) ( x tگراف رسم ک7ئ ) t (s 4 0 5 3 2 1 11.5
8
5.5
3
1.5
)x(m
0
) x( m 6
5.8 5.8
5 444 4
تﻤرﻳﻦ :د ﻻندې شکل د ) ( x tپه گراف ک 3يو متحرک چ 3د مستقﻴم خط پرمخ په حرکت ک 3دی* ،ودل شوی دی.
4 3 4
4
) t( s
7.4 5 66 787.4 8 9 t = 99.2s 10 tt 3 tt 4 5
4
3
44..44
tt2 2
3
2
1 t1 2 3 4 2
333 3 222 2
111 1 t0
3 موقعﻴت 1 بدلون 'ومره الف :د tt22 tt11 ,, tt11 tt00او tt55 tt22په زماني ان"روالونوک 3د متحرک د 1 2 دی؟ 1 ب :له مبدآ 'خه د متحرک تر !ولو لويه فاصله (اعظمي وا!ن) 'ومره دی او متحرک به د وخت په کومه لحظه ک 3اوسي؟ ج :د ' t4خه تر t5زماني لحظه ک 3د موقعﻴت بدلون 'ومره او په کوم لور دی؟
59
:2-5تعجﻴل ﻳا شتاب تعجﻴل 'ه شی دی؟ د من%ني تعجﻴل او لحظه يي يا وقفه يي تعجﻴل ترمن' #ه توپﻴر دی؟ لکه 'نگه چ 3تاسو پخوا د نهم !ولگي په فزيک ک 3لوستي دي ،کله چ 3يو متحرک مساوي وا!نونه په مساوي وختونوک 3ونه وهي ،دې ډول حرکت ته ،تعجﻴل 3حرکت وايي. کله چ 3يو مو!ر د سکون له حالت 'خه په حرکت پﻴل کوي ،د مو!ر سرعت سنج *ﻴي چ 3سرعت ي3 ورو ورو زياتﻴ8ي او برعکس د برک نﻴولو پرمهال ،سرعت ي 3په تدريج سره کمﻴ8ي ،دا چ 3په پورتنﻴو دواړو حالتونوک 3د متحرک سرعت بدلون مومي ،نو د متحرک حرکت يو تعجﻴلي حرکت دی ،نه يو ډوله (يونواخت) .من%نی تعجﻴل د وخت په يوه واحد ک 3د سرعت له بدلون 'خه عبارت دی ،که چﻴرې د سرعت بدلون د tپه زماني ان"روال ک 3له vسره مساوی وي ،نو: v2 v1 v = (........)2-3 t 2 t1 t
=a
له پورتن 9معادل' 3خه کوﻻی شو ،په أسان 9سره د تعجﻴل واحد چ 3له ) ' ( m2خه عبارت دی ،په s ﻻس راوړو. ﻣثال :د يوه متحرک سرعت د t1 = 20 sپه لحظه ک 3له 10 mسره مساوي دی او د t 2 = 45s s په لحظه ک 3له 20 mسره مساوي دی .من%نی تعجﻴل ي 3د t 2 , t1دوو لحظو ترمن' #ومره دی؟ s حل: 20 10 10 = = 0.4 m 2 s 45 20 25
=a
v t
=a
ﻟحﻀﻮي تعجﻴل (شتاب) په تعجﻴلي حرکت ک 3هم ويﻼی شوچ 3متحرک په هره لحظه ک 3يو تعجﻴل لري چ 3لحظوي تعجﻴل په نامه ي 3نوموو .لکه 'نگه موچ 3په لحظه يي سرعت ک 3ولﻴدل ،په دې $ای ک 3هم که د a = vپه t
رابطه ک t ،3ډ4ر کوچنی شي ،من%نی تعجﻴل له لحظه يي تعجﻴل سره ډ4ر نژدې کﻴ8ي ،اوس کوﻻی شو لحظه يي تعجﻴل د لحظه يي سرعت په '5ر په ډ4ر دقﻴق ډول تعريف ک7و: لحظه يي تعجﻴل د من%ني تعجﻴل له لﻴمت 'خه عبارت دی ،کله چ t 3د صفر په لور تقرب وک7ي. که چﻴرې لحظه يي تعجﻴل په a xو*ﻴو ،د پورتنﻴو تعريفونو پر بنس لﻴکﻼی شو: lim vx ).............(2 4 t 0 t
60
= ax
د سرعت -زﻣان گراف ) (v t
لکه چ 3تر مخه مو مطالعه ک ،7د مکان – زمان گراف ) ، ( x tپه مرسته کوﻻی شو ،د جسم د حرکت په هکله لکه سرعت يا د متحرک مکان او د هغه د من%ني (متوسط سرعت) په باب معلومات ترﻻسه ک7و ،په همدې ډول د سرعت – زمان ) (v tله گراف 'خه هم کوﻻی شو د جسم د حرکت په اړه معلومات ﻻس ته راوړو. د سرعت -زمان ) (v tگراف د ترسﻴم لپاره د وضعﻴه کمﻴتونو د مختصاتو په سﻴستم ک 3د yقايم محور د سرعت او د xافقي محور د زمان يا وخت لپاره و!اکو او په همغه ترتﻴب چ 3مو د زمان موقعﻴت ) ( x tگراف په هکله ک7نه ترسره ک7ې وه ،دا گراف هم هماغس 3رسموو. ﻣثال :يو متحرک له ثابت سرعت سره د يومستقﻴم مسﻴر پرمخ حرکت کوي .د t1 = 2sپه لحظه ک3 په 5متري وا!ن ک 3او د t 2 = 12 sپه لحظه ک 3له مبدآ 'خه په 25متري وا!ن ک 3موقعﻴت لري ،د ) (v tگراف ي 3رسم ک7ئ. x 25 5 20 =v = = حل :د ثابت سرعت په حرکت ک 3کوﻻى شو ولﻴکو= 2 m s : 12 2
10
t
'رنگه چ 3په يو ډوله (يوه نواخت) حرکت ک 3سرعت ثابت وي ،نو د سرعت – زمان گراف v t
د زمان يا وخت له محور سره موازي د يومستﻴقم خط شکل لري.
) v( m s
2 1
( )2-11شکل ) t( s
تﻤرﻳﻦ :په ﻻندې جدول ک 3د هغه متحرک سرعت چ 3د يو مستقﻴم خط پرمخ حرکت کوي ،په 'و زماني لحظو ک 3مشخص شوی دی .د ) (v tگراف ي 3رسم ک7ئ. 3
2
1.5
2.5
0.5
0
) t (s
4
3.75
3. 5
1
2
0
) v(m s
تﻤرﻳﻦ :ﻻندې شکل د يو متحرک ) (v tگراف را*ﻴي، توضﻴح ي 3ک7ئ: الف :د وخت په) (0(,0t,1t)1او ) (t(1t,1t,2t)2ان"روالونوک 3من%نی تعجﻴل 'ومره دی؟ ب :د t 2 , t1دوو لحظو 'خه په کوم 3يوې ک 3تعجﻴل ډ4ر دی؟ ) t ( s
61
) v( m s
14 8
12
5 t2
t1
v1
تﻤرﻳﻦ :د B , Aدوو متحرکو د ) (v tگراف په ﻻندې شکل ک 3ورک7ل شوی دی .د دې دوو v متحرکو تعجﻴل سره پر تله ک7ئ، B
A
t فعاﻟﻴت: داړتﻴاوړ وساﻳل: .1جريداره تخته د پردې لر-ﻴو له مﻴلوسره چ 3دوه متره اوږدوالی ولري .2د لرگﻴو مکعبونه چ 4cm 3پن6والی ولري * .3ﻴ+ه يي گلول 3يافلزي ساچم3 .4زمان سنج (کرونومتر) .5فﻴته يي متر
( )2-12شکل ک7ﻧﻼره: له ( )2-12شکل سره سم د پردې لرگي د مﻴل 3يو سر د لرگﻴو پر يوه مکعب ک85دئ .يوه *ﻴ+ه يي گلوله د مﻴل 3د هغه بل سر چ 3پر مکعب مو اي+ی ،له نﻴم مترۍ 'خه ي 3خوشي ک7ئ او په دې لحظه ک 3کرونومتر په کار واچوئ. کــوﻻی شــئ هغــه لحظه چ 3گلوله پرمکعب (د مســﻴر پر ياي) لگﻴــ8ي ،کرونومتر ودروئ .أزماي+ــت د 1.5m,1mاو 2m
فاصلولپاره تکرار ک7ئ .پايله په ﻻندې جدول ک 3ولﻴکئ او د ) ( x tله مخ 3گراف رسم ک7ئ ازمايل شوې پايله تجزيه او تحلﻴل ک7ئ. طول په tوخت په 'و$لي متر ثانﻴه
1
0.5
2
1
3
1.5
4
2
62
t2
x t2
:2-6ﻳﻮ ډوﻟﻪ (ﻣتﺸابﻪ) حرکت که چﻴرې د يوه متحرک جسم لحظه يي سرعت چ 3پرمستقﻴم مسﻴر حرکت کوي ،په !ولو لحظوک3 يو شان وي ،حرکت ي 3يو نواخته نومﻴ8ي ،په دې ډول حرکت ک 3د (موقعﻴت -زمان) گراف، يومستقﻴم خط دی او د دوو لحظو ترمن #د من%ني سرعت په پايله ک 3له لحظه يي سرعت سره مساوي x =v=v v ک85ي ،له دې امله کوﻻی شو ولﻴکو چx = v. t :3 t
که چﻴرې د متحرک جسم وا!ن ترمبدآ پورې د t = 0په لحظه ک 3له X 0او وا!ن ي 3تر مبدآ پورې د tپه لحظه ک 3له xسره برابر وي ،په هغه صورت ک x x0 = v(t 0) 3او يا )x = vt + x0 ........(2 5 پورتن 9معادله د يو نواخت حرکت له معادل' 3خه عبارت دی چ 3په هغ 3ک x 3تر مبدآ پورې وا!ن د متر پر بنس دی v ،لحظه يي سرعت دی د متر ثانﻴ 3پر بنس t , ( m ) ،وخت د ثانﻴ 3پربنس او s x0د صفر په لحظه ک 3ترمبدا پورې وا!ن د متر پربنس دی. هغه 'ه ته په پاملرن 3چ 3مخک 3وويل شو* ،ايي د جسم موقعﻴت مثبت او يا منفي وي .سرعت هم که چﻴرې د xيا yله محور سره هم لورى وي مثبت او له هغه پرته منفي دی .په يو نواخت حرکت ک3 د موقعﻴت -زمان گراف ) ( x tيومستقﻴم خط اوپه پايله ک 3د دوولحظو ترمن #من%نی سرعت ،له لحظه يي سرعت سره مساوی کﻴ8ي. ) x( m
ﻣثال: د ( )2-13شکل د ) ( x tد هغه متحرک گراف را*ﻴي چ 3د يومستقﻴم خط پرمخ حرکت کوي. ( )2-13شکل ) t ( s 4
15 10 5
1 1 21 21 32 32 43 43 4
الف :أيا د دې حرکت سرعت ثابت دی؟ د سرعت کچه 'ومره ده؟ ب :د صفر په لحظه ک 3ي 3له مبدآ 'خه وا!ن او د حرکت او مکان د بدلون معادله ي 3د t 2 = 5s t1 = 2 s t1 = 2 sاو t 2 = 5sدوو لحظو ترمن #په ﻻس راوړئ.
حل :الف' :رنگه چ 3د ) ( x tگراف يو مستقﻴم خط دی ،نو د جسم حرکت عبارت له يونواخت حرکت 'خه دی او د گراف مﻴل د متحرک له سرعت سره برابر دی .شکل ته په پام کولو سره ،د گراف مﻴل 15 = 5دی ،نو v = 5 mسره دی. 3
s
63
ب :د t = 0په لحظه ک xx==003او xx00 ==00دی ،په پايله ک :3د حرکت معادله، x = vt + x0 ، x1 = 5 × 2 = 10 mاو x2 = 5 × 5 = 25mد دوو لحظوترمن #د مکان بدلون، x = x2
x1 = 25m 10 m = 15m
تﻤرﻳﻦ :يوجسم د vله سرعت سره پر يومستقﻴم مسﻴر په حرکت ک 3دی ،که چﻴرې t1 = 5sپه لحظه ک 3ي 3له مبدآ 'خه 6mاو د t 2 = 20 sپه لحظه ک 3ي 3له مبدآ 'خه فاصله 24mوي ،سرعت او وا!ن ي 3تر مبدآ پورې د t = 0په لحظه ک' 3ومره دی؟ د x tمعادله په ﻻس راوړئ او د متحرک جسم د x tگراف رسم ک7ئ.
ﻟﻪ ثابت تعجﻴل سره ﻣستقﻴﻢ اﻟخﻂ حرکت که چﻴرې په يو حرکت ک 3تعجﻴل په مختلفو لحظوک 3يو شان وي ،دې ته د ثابت تعجﻴل حرکت وايي، په دې ډول حرکت ک 3د ) (v tگراف يو مستقﻴم خط دی .په دې ډول حرکت ک 3من%نی تعجﻴل د دوو اختﻴاري نقطو ترمن #د متحرک د هرې لحظ 3له تعجﻴل سره برابر دى يعن:3 v2 v1 t 2 t1
=a=a
که چﻴرې په پورتن 9رابطه ک tt11 ==00 3او tt22 ==ttوي ،په دې حالت ک 3د v1سرعت په v0او د v2 سرعت په (* )vودل کﻴ8ي او کوﻻی شو ولﻴکو: v0
)v = at + v0 .......... .( 2 6
v
t
=a
له ثابت تعجﻴل سره په يو حرکت ک 3د دوولحظو ترمن #من%نى سرعت ،د همغو دوولحظو د سرعتونو د مجموع 3نﻴمايي تعريف شوی دی .يعن:3 v1 + v2 2
=v
'ﻴ7ﻧﻪ وک7ئ: په بﻴﻼبﻴلو ډلو ک 3ﻻندې پو*ــتن 3ته $واب ورک7ئ او پايله ي! 3ولگي ته واوروئ .ول 3په مســتقﻴم الحﻆ حرکت ک 3له ثابت تعجﻴل سره ،د ) (v tگراف له يوه مستقﻴم خط 'خه عبارت دی؟
ﻣثال :يو متحرک د سکون له حالت 'خه په 2 m s 2ثابت تعجﻴل سره په حرکت پﻴل کوي .سرعت ي 3د t1 = 4sاو t 2 = 12 sپه لحظو ک 3پﻴداک7ئ ،د ) (v tگراف ي 3رسم ک7ئ. حل' :رنگه چ 3متحرک د سکون له حالت 'خه په حرکت پﻴل کوي ،نو: v0 = 0 s
v2 = 0 + 2 × 12 = 24m
s
64
v1 = 0 + 2 × 4 = 8m
v = v0 + at
'رنگه چ 3تعجﻴل ثابت دی ،د ) (v tگراف يو مستقﻴم خط دی .نو$که د رسمولو لپاره ي 3د گراف دوې نقط 3کافي دي. ) v( m s
8
1
4
0
) t (s
8
0
) v( m s
888
( )2-14شکل 8
) t (s
4 1
4
444 111
1
تﻤرﻳﻦ :د يوه متحرک سرعت د t1 = 4sپه لحظه ک 5m 3او د t 2 = 12 sپه لحظه ک3 s s دی .په هغه حالت ک 3چ 3تعجﻴل ثابت وي ،سرعت ي 3د t0 = 0په لحظه ک 3پﻴداک7ئ او د 11m
) (v tگراف ي 3رسم ک7ئ.
ﻟﻪ ثابت شتاب سره پﻪ ﻣستقﻴﻢ اﻟخﻂ حرکت ک 3د ) ( x tﻣعادﻟﻪ د vv== xxاو vv==vv11++vv22رابطو پر بنس د ثابت تعجﻴل په حرکت ک 3لﻴکﻼې شو چ:3 tt
22
x v1 + v2 =v = t 2
v1 + v2 . t 2 په دې رابطه ک x 3د موقعﻴت بدلون د 1 , tپهvزماني ان"روال tک v1 ,،3سرعت د t1پهv2لحظه t1ک v2 3سرعت =x
د t 2په لحظه ک 3دی .که چﻴرې t1 = 0او t 2 = tپه دې لحظو ک 3د متحرک سرعت په ترتﻴب سره v , v0
v0او v ,او د متحرک موقعﻴت په دې لحظو ک xx003او xxوي ،په دې صورت کt = t 2 t1 = t 0 = t :3 v + v0 = x x0 t = t 2 t1او x = x x0دی ،د قﻴمتونو په وضع کولو سره کوﻻی شو ،ولﻴکو چt :3 2 'رنگه چ:3 v = at + v0
at + v0 + v0 د vقﻴمت په وضع کولو سره لروt : 2
= x x0
1 2 په پا يله کat + v0t + x0 .......... .( 2 8) :3 2
=x
65
x = x x0
د ) ( x tمعادل 3وروست 9رابطه له ثابت تعجﻴل سره پر مستقﻴم خط حرکت افاده کوي .که چﻴرې د v = at + v0له رابط' 3خه وخت په ﻻس راوړو او د حرکت په ( )2-8معادله ک 3ي 3ک85دو ،په پايله ک 3به د موقعﻴت او سرعت ترمن #رابطه په ﻻس راوړو چ 3له وخت او زمان 'خه مستقله ده يعن:3 v v0 2 v v0 1 (a ( ) + v0 ) + x0 2 a a
=×
v v0 a
=t
ساده کولو سره لرو: 1 ﻣثال :يو متحرک له m s 2ثابت تعجﻴل سره د سکون له حالت 'خه د يومستقﻴم خط پرمخ په حرکت 2 پﻴل کوي ،د متحرک د موقعﻴت بدلون او د هغه سرعت وروسته له 25sثانﻴو 'خه په ﻻس راوړئ. )v 2 v02 = 2a ( x x0 )..........(2 9
a 2 t + v0t + x0 2 حل)a : a 2 x = t +0+0 2 1/ 2 1 =x (25) 2 = × 625 2 4 x = 156.25m (b
1m 2 s2 v0 = 0 , x0 = 0
=x
v 2 = 2ax
) x0
2
v0 = 2a ( x
=a
t = 25s ? = x0 = x
a) x = x ? = b) v
v2
1m m .25s + 0 = 12.5 2 2s s
1 m2 v 2 = 2 × × 156.25 = 156.25 2 2 s m m v = 156.25( ) 2 = 12.5 s s
= v = at + v0
) x( m
تﻤرﻳﻦ :ﻻندې شکل د هغه متحرک د ) ( x tگراف دی چ3 په ثابت تعجﻴل سره د مستقﻴم خط پرمخ حرکت کوي. فرض ک7ئ چ v0 = 2 m 3دی ،د ) ( x tگراف رسم ک7ئ. s
:2-7آزاد سقﻮط(د جاذب 3ساح 3ﻣفﻬﻮم)
42
10
) t (s
8
أيا تر اوسه مو له کوم 3ون 3م! 32ول 3ک7ي دي؟ ول 3کله چ 3م2ه ستاسوله ﻻسه خوش 3شي ،مخ په ک+ته ($مک 3ته) لوي8ي؟ ستاسو په نظر د $مک 3پر سطح 3د م 32د لويدلو ﻻمل 'ه شى دى؟ د اجسامو د أزاد سقوط *کارنده (پديده) د رياضي په ژبه 'نگه بﻴانولی شو؟ دا !ول 3هغه پو*تن 3دي چ 3تاسو به ورته ددې لوست په پای ک$ 3واب ورک7ئ. د دې لپاره چ 3د اجسامو د أزاد سقوط *کارنده په *ه ډول درک ک7ئ ،ﻻندې فعالﻴت تر سره ک7ئ.
66
فعاﻟﻴت:
په پای ک 3ﻻندې پو*تنوته $وابونه ووايئ: .١أيا د کاغﺬ پا1ه او سکه په يوه وخت $مک 3ته ورس5دل؟
( )2-15شکل
د کاغﺬ يوه پا1ه چ 3کلکه شوې نه وي (خﻼصه پا1ه) او يوه دانه سکه راواخلئ او په يوه وخت ک 3ي 3له !اکلي ارتفاع 'خه خوشــ 3ک7ئ ،په دويمه مرحله ک 3د کاغﺬ هماغه پا1ه کلکه (کلوله) ک7ئ او له ســک 3ســره ي 3يو$ای لــه همغ 3ارتفاع 'خه خوشــ 3ک7ئ او په دريمه پﻼ دوې ســک 3له همغه ارتفاع 'خه خوشــ 3ک7ئ او د $مک 3سطح 3ته ي 3د رس5دو پر 'رنگوالي د خپل 3ډل 3له غ7و سره بحث وک7ئ او پايله ي 3په !ولگي ک 3وړاندې ک7ئ.
.٢أيا د کاغﺬ دواړه !و! 3په يوه وخت $مک 3ته ورس5دل؟
.٣کوم ﻻمل د دی سبب شو چ 3د کاغﺬ پا1ه او سکه د $مک 3په لور لوي8ي؟
( )2-16شکل
أزاد سقوط ،له ثابت تعجﻴل سره د حرکت يوه طبﻴعي بﻴلگه ده .په دې ډول حرکت ک 3دحرکت مسﻴر مستقﻴم دی او د سقوط پرمهال پرجسم يوازين9 وارده قوه همغه د جسم وزن دی .که چ5رې يوه سکه يوه پا1ه په يوه وخت له يوې ارتفاع 'خه د $مک 3په لور خوش 3ک7و ،په يوه وخت $مک 3ته نه رسﻴ8ي، خو که چﻴرې همدا تجربه په خﻼ ک 3تر سره ک7و ،سکه او پا1ه په يوه وخت $مک 3ته رسﻴ8ي .د بﻴلگ 3په توگه :په خﻼ ک 3د يوجسم سقوط او يا د يوې وړې فلزي گلول 3سقوط په هواک( 3په يوه مناسب تقريب يا نژدې والي سره) کوﻻی شو سقوط فرض ک7و. ( )2-16شکل د يوې ساچمی حرکت د أزاد سقوط پر مهال را*ﻴي چ3 متوالي زمانو (وقفو) t = 1 30 sک 3ور'خه تصويرونه اخﻴستل شوي دي .نو که چﻴرې د هوا له مقاومت 'خه ورت5رشو! ،ول جسمونه د $مک 3سطح3 ته په نژديوالي ک 3له ثابت تعجﻴل سره سقوط کوي .چ 3دا همغه د $مک 3د جاذب 3تعجﻴل دی چ 3د gپه توري *ودل کﻴ8ي. د gله تعجﻴل سره حرکت ته أزاد سقوط وايي چ 3د دې تعجﻴل لوری تل مخ په ک+ته (د $مک 3مرکز) په لور دی. د جغرافﻴايي عرض البلد له مخ 3د gد تعجﻴل کچه ،يو 'ه بدلون کوي او د $مک 3له سطح' 3خه د ارتفاع په زياتﻴدو ،کمﻴ8ي .د دې تعجﻴل کچه د $مک 3د سطح 3په نژدې ک 9.8 m s 3دی ،نوکله ناکله د محاسب 3د أسانتﻴا لپاره g = 10 m s ،فرض کﻴ8ي. 2
2
67
په أزاد سقوط ک 3د حرکت او سرعت معادل ،3همغه له ثابت تعجﻴل سره د حرکت معادل 3دي .په أزاد سقوط ک ،3د مکان بدلون د قايم په اوږدوک 3دی ،د متحرک موقعﻴت معمو ًﻻ په yيا * hودل کﻴ8ي او د حرکت مبدا هغه نقطه ده چ 3سقوط ور'خه پﻴل کﻴ8ي. که چﻴرې مثبت لوری مخ په ک+ته و!اکو ،د حرکت او سرعت معادله به په ﻻندې ډول وي: 1 د حرکت معادله )y = gt 2 + v0t.............(2 10 2 د سرعت معادله )v = gt + v0 ..........(2 11 'رنگه چ 3په أزاد سقوط ک 3تل لوم7نی سرعت v0مساوي له صفر سره وي ،نو د ( )2-10او ( )2-11رابط 3په ﻻندې توگه لﻴکل کﻴ8ي: 1 2 )gt . . . .(2 12 2 )v = gt . . . . .(2 13 =y
د $مک 3په يوه !اکل 3نقطه ک 3د gقﻴمت د !ولو جسمونو لپاره يو شی ده ،خو دا قﻴمت د $مک 3د سطح 3په مختلفو نقطو ک 3توپﻴرلري. 2y =t اوس له ( )2-12معادل' 3خه tپه ﻻس )............... (2 14 g راوړو ،په ( )2-13رابطه ک 3ي 3ږدو. 2y 2y (× ) = g2 ) g g
(v = g
)v = 2 g . y ..............(2 15
له اخرن 9رابط' 3خه کوﻻی شو د سقوط کوونکي جسم سرعت له دې وروسته چ 3د yفاصله ووهي ،پﻴدا ک7و. ﻣثال :يوه کوچن 9تﻴ8ه د $مک 3له 4.9متري ارتفاع 'خه را خوش 3کﻴ8ي. y = 4.9m ? = a) t الف :پس له 'و ثانﻴو 'خه $مک 3ته رسﻴ8ي؟ ? = b) v ب$ :مک 3ته د رس5دو په وخت ک 3ي 3سرعت 'و مره دی؟ ) g = 9.8 m 2فرض شي) m s
s2
حل :الف) 1 g t2 2 t = 1s
9.8 9.8
= t2
تﻴ8ه پس له يوې ثانﻴ' 3خه $مک 3ته رسﻴ8ي. ب) v = 9.8 × 1 = 9.8 m s
v0 = 0
= v0 = 0 , y
1 × 9.8.t 2 2
g = 9.8
= 4.9
$ v = g.tمک 3ته د رس5دو پرمهال د تﻴ8ې سرعت 9.8 mدی. s
68
تﻤرﻳﻦ: د Aاو Bدوه جسمونه په ترتﻴب سره له 20متري او 45متري ارتفاع 'خه د $مک 3پر مخ پر ته له لوم7ن 9سرعت 'خه په أزاده توگه رالوي8ي .د هر يو د سقوط وخت 'ومره دی؟ او د Bجسم 'و ثانﻴ 3د Aله جسم 'خه مخک 3يا وروسته $مک 3ته رسﻴ8ي ،د هر يو سرعت $مک 3ته د رس5دو په لحظه ک' 3ومره دی؟ ) g = 10 m 2فرض شي) s
د دوﻳﻢ 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز د موقعﻴت وکتور ،هغه وکتور دی چ 3د جسم موقعﻴت په هره لحظه ک 3مشخص کوي .د دې وکتور پﻴل ،د وضعﻴه کمﻴتونو مبدآ او پاى (انجام) ي 3د جسم موقعﻴت دی او د rپه توري *ودل کﻴ8ي. د يو متحرک د موقعﻴت بدلون د t1او t 2دوو شــ5بو (لحظو) تر من #له هغه وکتور 'خه عبارت دی چــ 3پﻴــل ي 3د t1په لحظه ک 3د متحرک موقعﻴت او انجام يــ 3د t 2په لحظه ک 3د متحرک موقعﻴت را*ﻴي. د موقعﻴت او د موقعﻴت د بدلون د اندازه کولو واحد د SIپه سﻴستم ک 3عبارت له (' )mخه دی. x x2 x1 = Vav = من%نی سرعت ) (Vavپه يوه وخت ک 3د موقعﻴت له بدلون 'خه عبارت دي يا t t 2 t1 د ) ( x tپه گراف ک ،3د دوو نقطو ترمن #من%نی سرعت د مﻴل له دوو نقطو 'خه عبارت دی چ3 د يوه قطعه خط په مرسته يو له بل سره ن+لول شوې وي. د سرعت د اندازه کولو واحد په SIسﻴستم ک 3له ' m sخه عبارت دی. لحظه يي ســرعت د من%ني ســرعت له لﻴمت 'خه عبارت دی ،کله چ t 3د صفر خواته نژدې x شي ،يعن:3 V = lim t t 0 لحظه يي سرعت کﻴدای شي مثبت ،منفي او يا صفروي. د ) ( x tپــه گــراف ک 3لحظه يي ســرعت د tپه زمان کــ 3د قطعه خط له مﻴــل (تانجانت) 'خه عبارت دی. من%نی تعجﻴل (شــتاب) د وخت په يوه واحد ک 3د ســرعت له بدلون 'خه عبارت دی .که چﻴرې د سرعت بدلون د tپه زماني ان"روال ک 3له vسره برابر وي ،لرو چv v2 v1 :3 t 2 t1
69
=
t
=a
من%نی تعجﻴل په هغه صورت ک 3مثبت دی چ' v2 > v1 3خه او ک5دای شي منفي وي که چﻴرې ' v2 < v1خه وي اوصفرهغه وخت وي کله چ v2 = v1 3سره وي. لحظه يي تعجﻴل د من%ني تعجﻴل له لﻴمت 'خه عبارت دی ،کله چ t 3صفرته تقرب وک7ي يعن:3 vx t
a = lim 0
t
لحظوي سرعت کﻴدای شي مثبت ،منفي او يا صفر قﻴمتونه هم اختﻴار ک7ي. کله چ 3تعجﻴل ثابت وي ،په هغه صورت ک 3به لحظوي تعجﻴل له من%ني تعجﻴل سره مساوي وي. د ) (v tپه گراف ک ،3لحظوي تعجﻴل د tپه وخت ک 3د قطعه خط له مﻴل (تانجانت) 'خه عبارت دی. د تعجﻴل د اندازه کولو واحد د ( )SIپه ن7يوال سﻴستم ک 3له متر پرثانﻴه مربع ) ' (m 2خه عبارت s دى. د حرکت مختلف 3معادل 3شتون لري چ 3د اجسامو حرکت له ثابت تعجﻴل سره پرې '75لی شو .د حرکت هره معادله د مختلفو توپﻴرونو لرونک 3وي.لکه :سرعت د وخت د تابع په عنوان د v = v0 + atاو من%نی سرعت v = v0 + atدي
2 1 2 موقعﻴت ،د tوخت او د ( )aتعجﻴل د تابع په عنوان x = at + v0t + x0 2 کله چ 3سرعت د وخت له تابعﻴت 'خه أزاد ،خو د موقعﻴت تابع وي ،نوv02 = 2a x :
70
v2
د دوﻳﻢ 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 - 1د موقعﻴت (مکان) وکتور تعريف ک7ئ t 2 , t1 - 2دوو لحظو ترمن #د مکان د بدلون وکتور تعريف ک7ئ - 3په ﻻندې شکل ک 3د يوه جسم د حرکت مسﻴر مشاهده ک7ئ متحرک د 2 , t1پهtلحظه ک 3د Aپه مکان اوt1د t 2 ,په لحظه ک 3د Bپه مکان ک 3قرار لری. د 2t,1t1او t 2t,په لحظو ک 3د جســم د موقعﻴت وکتورونه رســم ک7ئ او د جســم د موقعﻴت د بدلون وکتور مشخص ک7ئ. B
A
: a - 4يو مو!ر په يو دايروي مســﻴر ک 3د 100مترو په شــعاع حرکت کوي .هغه وا!ن چ 3مو!ر نﻴمه دوره وهي' ،و متره دی؟ د مو!ر د مســﻴر شــکل رسم ک7ئ او د موقعﻴت د بدلون وکتور د شکل پرمخ مشخص ک7ئ او اندازه ي 3په ﻻس راوړئ. :bد مو!ر د موقعﻴت بدلون د دايروي مسﻴر په 'لورمه برخه ک 3ﻻسته راوړئ؟ :cد مو!ر د موقعﻴت بدلون په يوه بشپ7ه دوره ک' 3ومره دى؟ - 5په کوم صورت ک 3د موقعﻴت وکتورونه او د موقعﻴت د بدلون وکتورونه سره هم لوري دي؟ - 6يو متحرک چ 3د مستقﻴم خط پرمخ حرکت کوي ،د 2 , t1پهtلحظه ک 3د x1 = 6mپه مکان ک 3او t1د t 2 ,په لحظه ک 3د x2 = 7mپه مکان ک 3دي .د جســم د موقعﻴت کچه د 2t,1t1او t 2t,دوو لحظو تر من# محاسبه ک7ئ. - 7د x tد مکان -زمان گراف 'ه شی دی؟ - 8د من%ني ســرعت او لحظوي ســرعت ترمن #توپﻴر 'ه شی دی او په کوم حالت ک 3دواړه سرعتونه سره مساوي دي؟ - 9يو ډريور د دوو *ارونو ترمن #وا!ن په ﻻندې توگه وهي: په پﻴل ک 3د يو ســاعت لپاره له 15 m sمن%ني ســرعت ســره ي 3ډريوري ک7ې او ترهغ 3وروسته د 10 دقﻴقو لپاره دري8ي .بﻴا له 20 m sمن%ني سرعت سره د 30د قﻴقو لپاره ډريورۍ ته دوام ورکوي او پات3 وا!ن د ساعت په 'لورمه برخه ک 3په من%ني سرعت 12 m sډريوري کوي. -aد دوو *ارونو ترمن #وا!ن 'و کﻴلو متره دی؟ -bمن%نی سرعت ي 3په !ول مسﻴر ک' 3و کﻴلو متره پر ساعت دى؟ -cمن%نی سرعت ي 3د ډريورۍ د !ول 3مودې په اوږدوک' 3ومره دی؟
71
- 10د يوه مو!ر سرعت د 20ثانﻴو په موده ک 3د يوه مستقﻴم مسﻴر پر مخ له ' 10 m sخه تر پورې رسﻴ8ي. -aد مو!ر من%نی تعجﻴل په دې موده ک' 3ومره دی؟ -bکه چﻴرې د مو!ر سرعت له همدې تعجﻴل سره بدلون وک7ي ،وروسته له 'ومره مودې به ي3 سرعت 18 mته ورسﻴ8ی؟ s - 11د يوې فضايي ب75ۍ سرعت له 30ثانﻴ 3حرکت 'خه وروسته 1200 kmته رس85ي.من%نی h تعجﻴل ي' 3ومره دی؟ دا تعجﻴل د ' g = 9.8m s 2و برابره دی؟ - 12يو مو!ر په يوه مستقﻴم مسﻴرک 3له ثابت تعجﻴل سره په حرکت پﻴل کوي او پس له 20ثانﻴو 'خه ي 3سرعت 36 hmته رسﻴ8ي .بﻴا له همدې سرعت سره د 10ثانﻴو لپاره خپل حرکت ته دوام h ورکوي .له هغ 3وروسته ډريور بِرک نﻴسي او پس له 5ثانﻴو'خه دري8ي.که چﻴرې د بِرک کولو پر مهال تعجﻴل ثابت وي: s
-aد سرعت لوری او د حرکت تعجﻴل په هر پ7او ک3 معلوم ک7ئ. -bد ) ( x tگراف د حرکت پﻴل له لحظ' 3خه د مو!ر د در4دو تر لحظ 3پورې رسم ک7ئ. - 13ﻻندې شکل د يومتحرک د ) (v tگراف په 26 ثانﻴوک* 3ﻴي. -aد BC , AB , OAهر پ7او تعجﻴل 'و مره دی؟ -bپه زماني ان"روال ک 3ي 3له صفر 'خه تر 26ثانﻴو من%نی تعجﻴل 'ومره دی؟
) t( s
18 m
v( m s
9
6
26
20
8
0
- 14يوه ډبره په عمودي ډول مخ پورته خواته غور$ول شوې او 10ثانﻴ 3وخت ته اړتﻴا ده چ 3ب5رته $مک 3ته را وگر$ي .دا ډبره په 'ومره ارتفاع پورته $ي؟ - 15د x tله گراف 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره من%نی سرعت 'نگه !اکي ،د شکل په رسمولوسره ي 3بﻴان ک7ئ. - 16لحظوي سرعت تعريف او د SIپه سﻴستم ک 3ي 3د اندازه کولو واحد ذکر ک7ئ. - 17د يوه مستقﻴم خط پرمخ يو ډوله (متشابه) حرکت تعريف او ددې حرکت معادله پﻴدا ک7ئ - 18يو جسم چ 3پر مستقﻴم خط حرکت کوي ،د حرکت معادله ي 3د SIپه سﻴستم کx = 2t + 3 3 ده:
72
-aله مبدآ 'خه د متحرک وا!ن د t1 = 1sاو t2 = 4sپه لحظو ک 3پﻴدا ک7ئ. -bد جسم د موقعﻴت بدلون د دوو لحظو ترمن t1 = 1s #او t2 = 4sمحاسبه ک7ئ. -cد متحرک سرعت 'ومتره پر ثانﻴ 3دی؟ - 19يو جســم د vپه ثابت ســرعت د يوه مستقﻴم مسﻴر پر مخ حرکت کوي ،که چﻴرې د t1 = 2sپه لحظه ک 3ي 3وا!ن ترمبدآ پورې 11متره او t2 = 7 sپه لحظه ک 3ي 3وا!ن ترمبدآ پورې 38.5متره وي: -aد متحرک سرعت او تر مبدآ پورې ي 3وا!ن د صفر ثانﻴ 3په لحظه ک' 3ومره دی؟ -bد ( ) x tرابطه يا د حرکت معادله ولﻴکئ. - 20د ( ) v tگراف 'نگه رسمﻴ8ي؟ - 21من%نــی تعجﻴــل تعريف او رابطه يــ 3ولﻴکئ او د اندازه کولو واحد ي 3په SIسﻴســتم ک 3ذکر ک7ئ. - 22يو متحرک چ 3د يوه مســتقﻴم مســﻴر پر مخ حرکت کوي .ســرعت ي 3د t1 = 7 sپه لحظه ک3 20 m sاو د t 2 = 10 sپه لحظه ک 32 m s 3ســره مســاوي دي ،د متحرک من%نی تعجﻴل د t1او t 2 دوو لحظو ترمن #حساب ک7ئ. - 23لحظه يي تعجﻴل په 'ه ډول د v tگراف په مرسته !اکى؟ د شکل له مخ 3ي 3توضﻴح ک7ئ. - 24يوجســم د $مک 3د ســطح 3له 520متري ارتفاع 'خه په لوم7ني 2 m sسرعت په عمودي ډول د $مک 3پر مخ په *کته لور غور$ول کﻴ8ي. -aد $مک 3سطح 3ته د جسم د رس5دو وخت حساب ک7ئ. -bد جسم سرعت $مک 3ته د رس5دو په وخت ک 3حساب ک7ئ. - 25د Aاو Bدوه جســمونه په ترتﻴب ســره له 500متري او 320متري ارتفاع 'خه د $مک 3د سطح 3په لور پرته له لوم7ني سرعت 'خه په يوه وخت ک 3خوش 3کﻴ8ي. -aد Aجسم 'و ثانﻴ 3وروسته د Bله جسم 'خه د $مک 3سطح 3ته رسﻴ8ي؟ -bد هر يوه سرعت د $مک 3سطح 3ته د رس5دو په وخت ک 3محاسبه ک7ئ. - 26يوه کوچن 9گلوله له لوړې و دان' 9خه خوش 3کﻴ8ي ،کله چ 3د $مک 3پرمخ 40متري ارتفاع ته رسﻴ8ي ،سرعت ي 10 m s 3کﻴ8ي. -aد جسم سرعت $مک 3ته د رس5دو په لحظه ک 3حساب ک7ئ. -bد ودانى لوړوالی (ارتفاع) پﻴدا ک7ئ. -cد گلول 3د من%ني سرعت سقوط (په موده ک( )3د 40mلوړوالي 'خه تر $مک 3پورې) و!اکئ. -dد ( ) x tگراف ي 3رسم ک7ئ.
73
درﻳﻢ 'پرکﻰ دوه بعدي حرکتﻮﻧﻪ
په مخکﻴني 'پرکي ک 3مو تر يوې اندازې يوه بعدي حرکت مطالعه ک 7او د موقعﻴت ،د موقعﻴت بدلون، من%ني سرعت او ...کمﻴتونو سره بلد شوو او يو نواخت او له ثابت تعجﻴل سره حرکتونه مو د يوه مستقﻴم خط پر مخ و'75ل ،خو په دې بايد پوه شو چ 3په ور$ني ژوندانه ک 3تر هر 'ه ډ4ر له هغو حرکتونو سره مخامخ يو چ 3په دوو يا دريو بعدونو ک 3تر سره کﻴ8ي او د هغو '75ل موږ ته ډ4ر اهمﻴت لري. د لمر پر شاوخوا د يوې سﻴاري حرکت او يا د مو!ر حرکت د يوې جادې په گوﻻيي ک 3او د يو توپ د -لول 3حرکت چ 3کله ويشتل کﻴ8ي او ...د دوه بعدي حرکت مثالونه دي .په دوو بعدونو ک 3حرکت 'ه شی دی؟ 'نگه کوﻻی شو دوه بعدي حرکتونه تحلﻴل ک7و؟ دوه بعدي حرکتونه 'نگه د رياضي په ژبه بﻴانولی شو؟ له دوه بعدي حرکتونو 'خه په ور$ني ژوندانه ک' 3ه گ"ه اخ5ستﻼي شو؟ دا هغه پو*تن 3دي چ 3له تاسو 'خه ي 3د 'پرکى په پای ک 3د $وابونو توقع ک5داى شي .مخک 3مو ولﻴدل چ 3د جسم موقعﻴت په يوه سطحه ک 3د rپه وکتور *ودل کﻴ8ي .دا وکتور کوﻻی شو په ﻻندې ډول ولﻴکو: (r = x i + y j ........... )3-1 چ 3په دې ک i 3او jپه ترتﻴب سره د xاو yپه لورو د واحد وکتورونو 'خه عبارت دي. 'رنگه چ 3د جسم د حرکت پرمهال ،د مکان وکتور بدلون کوي ،د حرکت پر مهال د جسم د مکان د ) = f (tاو تشخﻴصولو لپاره کافي ده چ 3د xاو yمرکبي د زمان د تابع گانو په '5رولرو: ) = g (t )...........(3 2د ( )3-2رابط 3د يوه جسم د حرکت معادل 3په دوو بعدونوک* 3ﻴي او 'رگنده ده چ 3په هر دوه بعدي حرکت ک 3د مکان وکتور هم د زمان يوه تابع ده يعنr = f (t ) i + g (t ) j :3 په حقﻴقت ک 3ويﻼی شوچ 3په يوه مستوي (صفحه)ک 3حرکت د يو بعدي دوو حرکتونو ترکﻴب د xاو yپه اوږدوک 3دي چ 3د اړوندو معادلو په لرلوسره ي 3مکان (موقعﻴت) د جسم په !ولو لحظوک 3معلوم او په پايله ک 3د جسم د حرکت مسﻴر مشخص کﻴ8ي .لکه د ( )3-1شکل.
( )3-1شکل
74
'ﻴ7ﻧﻪ وک7ئ: فــرض کــ7ئ چ 3په يوه لن6ه موده ک ،3د کﻴشــپ (ســنگ پشــت) د حرکت معادلــ 3د SIپه سﻴســتم ک 3د x = 10tاو y = 5t 2په توگه دی .د دې کشپ د حرکت مسﻴر په ب5ﻼب5لو ډلوک 3د نقط 3پﻴداکولو له ﻻرې د ' 0خه تر 5ثانﻴو زماني ان"روال ک 3رسم ک7ئ.
:3-1د ﻣکان بدﻟﻮن او ﻣﻨ%ﻨی سرعت په دوه بعدي حرکتونو ک 3د مکان بدلون او من%نی سرعت 'نگه '75لی شو؟ کوم توپﻴرونه د مکان د بدلون او من%ني سرعت تر من #په يو بعدي او دوه بعدي حالتونو ک 3شتون لري؟ په دوه بعدي حرکتونوک 3د مکان د بدلون او من%ني سرعت د '75لو لپاره ،فرض ک7ئ چ 3متحرک له ()3-3شکل سره سم د t1په لحظه ک 3د r1مکان د Aپه نقطه ک 3او د t2په لحظه ک 3د r2مکان د Bپه نقطه ک 3دي .لکه 'نگه چ 3په دويم 'پرکي ک 3مو ولوستل ،هغه وکتور چ 3د Aله نقط3 'خه Bته رسمﻴ8ي ،د جسم د مکان بدلون په t = t 2 t1زماني ان"روال ک 3را*ﻴي. دا وکتور چ 3د ( )3-3په شکل ک 3هم رسم شوى دى ،له ﻻندې را بطو 'خه ﻻسته را$ي. y
A
y2
v r
r1
B
y1
y1 ) j
r2
xx
xx222
'رن/ه چ r = xi + yi :3دي
x1 )i + ( y2
xx111
( )3-2شکل، د من%ني سرعت او د مکان بدلون وکتورونه هم لوري دي.
)= r2 r1.....(3 4
r
) = ( x2 i + y2 j ) ( x1 i + y1 j
r
= x2 i + y2 j x1 i
r
= xi + y j
r
)= ( x)i + ( y ) j.....(3 5
r
y1 j = ( x2
د جسم من%ني سرعت په يو !اکلي زماني ان"روال ک 3د يو بعدي حالت په '5ر په ﻻندې ډول تعريف کﻴ8ي: )6
r ..........(3 t
=v
د ( )3-5له رابط' 3خه په گ" 3اخﻴستلو من%نی سرعت کوﻻی شو په ﻻندې ډول ولﻴکو: که چﻴرې x t
x y )) i + ( ) j ...........(3 7 t t په Vxاو yپه V yو*ﻴو ،په پايله ک 3د ( )3-7رابطه په ﻻندې ډول لﻴکﻼی شو: t
(=v
)............(3 8
v = (v ) i + (v ) j y
x
75
فعاﻟﻴت: د ( )3-2شــکل په بﻴﻼبﻴلو ډلوک 3تحلﻴل ک7ئ او ووايئ چ 3د من%نی ســرعت وکتور او د مکان د بدلون وکتور هم لوري دي؟ او بﻴا وروسته دې د هرې ډل 3استازی په !ولگي ک 3په جﻼ توگه 'رگندون 3وک7ي.
ﻣثال :د يوه جسم د حرکت معادل 3په دوو بعدونوک 3له ﻻندې رابطو سره د SIپه سﻴستم ک 3ورک7ل شويدي: = 2t , y = t 2 + 4t -aد جسم د مکان وکتور د t1 = 1sاو t 2 = 2sپه لحظوک 3پﻴداک7ئ. -bمن%ني سرعت ي 3د 1او 2ثانﻴ 3ترمن #په زماني ان"روال ک 3و!اکئ او اندازه ي 3حساب ک7ئ. حل )a :په t1 = 1s
y1 = 3mاو x1 = 2m
r1 = 2 i + 3 j په همدې ترتﻴب په t 2 = 2 s
y2 = 4mاو x2 = 4m = 4i +4j
)bد 1او 2ثانﻴ 3ترمن #په زماني ان"روال ک:3
r2
x1 = 4 2 = 2m
x = x2
y1 = 4 3 = 1m
y = y2
t = t 2 t1 = 2 1 = 1s x 2m m = = 2 = 2i t 1s s y 1m m = =1 = Vy t 1s s = Vx
V = V x + V y = 2i + j m s
2.23
V= 5
(V ) 2 = (V x ) 2 + (V y ) 2 = 2 2 + 12 = 5
تﻤرﻳﻦ :فرض ک7ئ چ 3په يو لن 6وخت ک 3د يوې سوي 3د حرکت معادل 3د SIپه سﻴستم ک 3د x = 10tاو y = 2t 2په توگه دي .د دې سوي 3من%ني سرعت د ' 0خه تر 2ثانﻴ 3زماني ان"روال ک 3پﻴداک7ئ.
76
ﻟحﻈﻮي سرعت په دوه بعدي حرکتونوک 3لحظوي سرعت 'رنگه تحلﻴل او ارزولی شو؟ لحظوي سرعت په دوه بعدي او يو بعدي حرکت ک 3کوم توپﻴرونه لري؟ په دوو بعدونوک 3د لحظوي سرعت د '75لو لپاره د ( )3-3شکل په نظر ک 3ونﻴسئ .دا شکل د جسم حرکت د ک8ې لﻴک( 3منحني) پر مسﻴر را*ﻴي. د جسم موقعﻴت د t1او t2په دوو لحظوک 3مشخص شوى دى .مخک 3مو يادونه ک7ې وه چ 3د من%ني د ﻣسﻴر باﻧدې د ﻣﻤاس غز4دل t1 t 1 سرعت وکتور په يوه !اکلي زماني ان"روال ک 3د هغ 3د اړوند موقعﻴت له بدلون سره ،هم لوري دي. t2 t 2 r1 لکه 'نگه چ 3په مخکﻴني 'پرکي ک 3د يو بعدي r2 حرکت په هکله هم وويل شول ،که چﻴرې د tزماني ان"روال کوچنى او تر !ولو کوچنی شي ،من%ني سرعت له لحظوي سرعت سره نژدې او ډ4ر نژدې کﻴ8ي .يعن3 د رياضي په ژبه ،د لحظوي سرعت وکتور د من%ن9 ( )3-3شکل سرعت له لﻴمت 'خه عبارت دی ،کله چ t 3د صفر په لور تقرب وک7ي .يعن:3 r )...............(3 9
v = lim (v) = lim
t
0
t
t
0
په بل عبارت ويﻼى شوچ( 3لحظوي سرعت ،د زمان له نظره د جسم د مکان وکتور له مشتق 'خه عبارت دی) يعن:3 )10
v = dr ...............(3 dt
نو له دې امله کله چ 3په يو لﻴمت ک t 3د صفر خوا ته تقرب وک7ي ،د ( )3-5له رابط' 3خه په گ"3 اخ5ستلو سره کوﻻی شو د جسم لحظوي سرعت د هغه د مرکبو پر بنس د xاو yپه دوو امتدادونوک3 ﻻسته راوړو ،يعن:3 dx dy
v = ( dt ) i + ( dt ) j
).............. (3 11
v = (v ) i + (v y ) j x
نوله دې امله گورو چ 3د من%ني سرعت وکتور د مکان د بدلون له وکتور سره هم لوري دي ،نو په يو لﻴمت ک 3چ t 3د صفر لوري ته تقرب کوي ،د لحظوي سرعت وکتور به د حرکت پر مسﻴر د Aپه نقطه ک 3مماس شي .په پايله ک 3کله چ 3يوجسم د ک8ې لﻴک( 3منحني) په مسﻴر ک 3حرکت کوي د سرعت د وکتور لوري ي 3چ 3تل د حرکت پرمسﻴر مماس دی ،په هره لحظه ک 3بدلون کوي .تر دې وروسته د لحظوي سرعت وکتور ته سرعت وايو.
77
ﻣثال :يو مو!ر چ 3د x o yپه افقي صفحه ک 3حرکت کوي ،د حرکت معادل 3ي 3د SIپه سﻴستم ک3 په ﻻندې ډول دي y = 4t 2 :او x = 6t + 5د مو!ر د سرعت کچه په t = 1sک 3ﻻس ته راوړئ: حل :د ( )3-4له رابط' 3خه په گ" 3اخﻴستلو سره د سرعت مرکب 3په ﻻس را$ي: dx dy = V = Vاو = 6 m s = 8t dt
y
dt
x
لکه چ 3لﻴدل کﻴ8ي د سرعت افقي مرکبه د زمان تابع نده او ثابته کچه لري ،خو د سرعت قايمه مرکبه، د زمان تابع ده اوکچه ي 3په t = 1sک 3برابره ده له ، Vy = 8 m s :نو د سرعت کچه په t = 1sک3 برابره ده له v = vx2 + v y2 = 6 2 + 82 = 10 m s :سره.
:3-2ﻣﻨ%ﻨﻰ تعجﻴل او ﻟحﻈﻮي تعجﻴل مخک 3مو ولوستل کله چ 3د جسم سرعت بدلون وک7ي ،حرکت تعجﻴلي دى .د سرعت بدلون ک5دای شي د سرعت په کچه ک 3د بدلون په معنا يا د سرعت په لوري ک 3بدلون او يا دواړه وي .ومولﻴدل کله چ 3د جسم حرکت د منحني مسﻴر پرمخ دي ،په داس 3حال ک 3چ 3د جسم سرعت بدلون نه کوي، خو د سرعت لوري ي 3هرومرو بدلون کوي ،نو له دې امله که چﻴرې د سرعت قﻴمت اندازه هم بدلون ونک7ي ،کﻴدای شي حرکت تعجﻴلي وي .لکه ،د منحني مسﻴر پرمخ حرکت چ 3په هغه ک 3يوازې د حرکت لوری بدلون کوي چ 3يو تعجﻴلي حرکت دی. 'ﻴ7ﻧﻪ وک7ئ: د تعجﻴلي حرکتونو د دوو مثالونو په هکله '75نه وک7ئ چ 3په هغوک 3دسرعت کچه بدلون ونه ک7ئ.
د ( )3-4-aپه شکل ک 3د سرعت وکتورونه د t1او t2په دوو لحظوک 3د مسﻴر پرمخ *ودل شوي دي. د سرعت د بدلون د محاسب 3لپاره د t = t 2 t1په زماني ان"روال ک 3په ( )3-4شکل ک 3د oله نقط' 3خه له v1او v2سره مساوي وکتورونه رسموو او vپه ﻻس راوړو .د يو بعدي حرکت په '5ر ،د من%ني تعجﻴل وکتور د tپه زماني ان"روال ک 3په ﻻندې توگه تعريفوو: )12
v2 v1 v a = t t = t ..............(3 2 1 78
د ( )3-11له رابط' 3خه په گ" 3اخ5ستلو سره لرو چ:3 او يا:
)..........(3 13
د ( )3-4شکل د من%ني تعجﻴل وکتور له سره هم لوري دي
j
)
vy
vx a=( t )i
( +
t
j
) ( a = (a x ) i + (a yمن%نی شتاب)
y
v1 v
v t1
v1
a
A
v2 v1
t2
o
B a
x
v2
V
o
) (a
v2
)(b
بحث وک7ئ: د !ولگي په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3په دې هکله چ 3ول 3د من%نى تعجﻴل وکتور له او پايله ي 3په !ولگي ک 3وړاندې ک7ئ.
سره هم لوري دي ،بحث وک7ئ
V
لکه 'نگه چ 3پوه85و لحظوي تعجﻴل د t1په لحظه ک 3کوﻻى شو د من%نى تعجﻴل د لﻴمت په شکل چ t 3د صفر لورته تقرب وک7ي ،لﻴکو .يعن:3 )14
a = lim (a) = lim ( vt )......(3 0
0
t
t
پورتن 9رابطه د مشتق مفهوم ته په پام کولو سره کوﻻی شو په ﻻندې توگه ولﻴکو: ) d 2(r )KKK (3 16 dt 2
)15
=a
د ( )3-13رابط 3په مرسته کوﻻى شو ولﻴکو چ:3
dv y dv x ()i+ )) j ..........(3 17 dt dt
79
(=a
K (3 a = dv dt
dv x چ 3په دې ک= a x 3 dt
او په پايله ک:3
او = a y
dv y dt
د لحظوي تعجﻴل له مرکبو 'خه عبارت دي. )............(3 18
j
) + (a y
a = (a ) i x
د ( )3-12رابطه دا *ﻴي چ a 3او vهم لوري دي ،خو لکه 'نگه چ 3د ( )3-4-bپه شکل ک3 *ودل شوي دي ،د منحني مسﻴر پرمخ حرکت ک 3هﻴ& کله د من%ن 9تعجﻴل وکتور ) ، (aد سرعت له وکتورونو ( v1يا ) v2سره هم لوري نه دي ،کله چ t 3د صفر لورته تقرب کوي او v2وکتور د v1 له وکتور سره ډ4ر نژدې ک85ي ،بﻴا هم تعجﻴل له لحظوي سرعت سره هم لورى نه دى. فعاﻟﻴت : د !ولگي په مختلفو ډلوک ،3د گراف پرمخ و*ــﻴئ چ 3د منحني مســﻴر پرمخ د ثابت سرعت د حرکت پر مهال،کله چt 3 صفر لوري ته تقرب وک7ي v ،پر vعمود دی.
ﻣثال :د يوه جسم د دوه بعدي حرکت معادله په SIسﻴستم ک 3په ﻻندې ډول ده:
x = 20 t 2 y = 5 t3
د سرعت او تعجﻴل وکتورونه ي 3په t = 1sک 3پﻴداک7ئ.أيا دا دواړه وکتورونه هم لوري دي؟ حل :د سرعت وکتور د !اکلو لپاره په لوم7ي پ7اوک 3د Vxاو V yمرکب 3په t = 1sک 3دا رنگ 3په ﻻس راوړو: t = 1s v x = 40 m s
v y = 15 m s
t = 1s
dx = 40t dt
= vx
dy = 15t 2 dt
= vy
په پايله ک 3دلحظوي سرعت وکتور به په t = 1sک 3په دې ډول وي:
j
15
v = 40 i
د تعجﻴل د وکتور د !اکلو لپاره هم د تعجﻴل مرکب 3يعن a x ،3او a yدارنگه پﻴداکوو: dv x = 40 m s 2 dt
= ax
m s2
= 30t
dv y dt
a y = 30.1 = 30
80
= ay t 1s
لکه 'نگه چ 3وينو a yد tزمان تابع دی او په t = 1sک 3برابر دی لهa y = 30 m s 2 :
په پايله ک 3د تعجﻴل وکتور به په t = 1sک 3په دې ډول وي:
j
30
a = 40 i
د aاو vوکتورونو له مقايس' 3خه د t = 1sپه زمان ک 3کوﻻی شو دا پايله ترﻻسه ک7و چ 3دا دوه وکتورونه سره موازي نه دي.
:3-3غﻮر$ﻮوﻧکﻲ (پرتابﻲ) حرکتﻮﻧﻪ غور$وونکي (پرتابي) حرکتونه 'ه ډول حرکتونه دي؟ غور$وونکي حرکتونه په فضا ک' 3ه ډول مسﻴر وهي؟ يو غور$ول شوی (وارشوي) جسم اوهغه مسﻴر چ 3په هوا (فضا)ک 3ي 3وهي ،د حرکت د مختلفو ډولونو يوه بﻴلگه ده چ 3هر انسان د ماشو متوب له پﻴل 'خه په عمل ک 3ورسره سر اوکار لري. د غور$وونکي حرکت د دوه بعدي حرکت يو ډول دی .د دوه بعدي حرکتونو د مطالع 3او تحلﻴل لپاره په لوم7ي پ7اوک 3بايد ﻻنديني درې فرضﻴ 3په پام ک 3ونﻴسو: .1جاذبه يي تعجﻴل ( ،)gد جسم د حرکت په سﻴمه (محدوده) ک 3ثابت او لورى ي 3مخ په *کته دي. .2د هوا د مقاومت له اغ5زې 'خه کوﻻی شو صرف نظروک7و. .3د $مک' 3رخ5دل په دې حرکت اغﻴزه نه لري. يوه له اصطﻼحاتو 'خه چ 3په غور$وونکو حرکتونوک 3ورسره ډ4ر مخامخ کﻴ8و عبارت له غور$ول شوي جسم 'خه دي ،غور$ول شوی جسم هغه جسم دی چ 3په پﻴل ک 3په لوم7ني سرعت سره غور$ول کﻴ8ي او يا د يوې ضرب 3له امله په يو لوري ک 3حرکت پﻴل ک7ي او بﻴا وروسته د جاذب 3د قوې تر اغ5ز ﻻندې تعجﻴلي حرکت (کم له کمه د وضعﻴه کمﻴتونو د يو محور په اوږدوک )3ولري .هغه مرم9 چ 3له !وپک 'خه راو$ي ،يوه تﻴ8ه چ 3په يوه زاويه غور$ول کﻴ8ي ،د اوبو بهﻴدل چ 3له يوه سوري 'خه فواره يا داره جوړوي ،دا !ول د غور$وونکي (پرتابي) حرکت بﻴلگ 3دي چ 3په فضا ک 3پارابول شکله مسﻴر وهي .وروسته به وگورو چ 3د دې مسئل 3ثابتول چ 3د غور$ول شوو حرکتو مسﻴر ،پارابول دي د رياضي له ﻻرې أسانه دي.
81
افقﻲ غﻮر$ﻮل (وﻳﺸتل) 'ه فکر کوئ که چﻴرې يو جسم د يو برج له سره په افقي امتداد ک 3د v0په لوم7ني سرعت سره وغور$وو' ،ه پ+5ه به رامن #ته شي؟ هغه مسﻴر چ 3غور$ول شوی جسم ي 3وهي' ،رنگه مسﻴر به وي؟ يو جسم د قايم مختصاتو ) ( x, yله مبدآ 'خه د v0له لوم7ني سرعت سره د xله محور سره په موازي ډول د ﻻندې شکل په '5ر غور$وو .لﻴدل کﻴ8ي چ 3غور$ول شوى جسم خپل حرکت ته په افقي توگه دوام نه ورکوي ،بلک 3ورو ورو په *کته لور راک+ل کﻴ8ي .يعن 3غور$ول شوی جسم ش5به په ش5به د $مک3 v0 o
x
( )3-5شکل
p vx v
vy
y
د جاذب 3لخوا مخ په *کته راک+ل کﻴ8ي چ 3په پای ک 3له $مک 3سره تصادم کوي .په دې ډول حرکت ک 3د غور$ول شوي جسم سرعت د vxاو v yدوو وکتورونو له ترکﻴب 'خه ترمطالع 3ﻻندې ونﻴسو .لکه 'نگه چ 3غور$ول شوی جسم منظم مستقﻴم الخط حرکت د xمحور په اوږدوک 3د v0 په لوم7ني سرعت تر سره کوي او د yد محور په اوږدوک 3د $مک 3د جاذب 3قوې تر اغ5ز ﻻندې وي، نو له دې امله د غور$ول شوي جسم معادل 3د xاو yمحورونو په لوروک 3عبارت دي له : )x = v0t. . . . . .(3 19 1 2 )gt . . . .(3 20 2
=y
که چﻴرې د tقﻴمت د ( )3-19رابط' 3خه پﻴداک7و او د ( )3-20په رابطه ک 3ي 3وضع ک7و ،وبه وينو چ:3 1 x2 ).............(3 21
'ر نگه چ3
g 2v02
2
v0
g
2
=y
يو ثابت کمﻴت دى ،هغه په * cﻴو ،د ( )3-21رابطه ﻻندې شکل نﻴسي: ) 22
y = cx 2 .......... (3
د ( )3-22له معادل 3پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3په افقي توگه غور$ول شوی جسم د حرکت مسﻴر عبارت له يو پا رابول 'خه دي .د ( )3-20له رابط' 3خه 'رگندي8ي چ 3په افقي ويشتلو ک 3هغه وخت چ3 غور$ول شوي جسم ي 3مخ په *کته د yد وا!ن په وهلو ک 3ترسره کوي ،برابر دی له هغه وخت سره چ 3نو موړي جسم په أزاده توگه سقوط وک7ي او همغه د yوا!ن په عمودي توگه ووهي.
82
:3-4ﻣاﻳل غﻮر$ﻮل (وﻳﺸتل) مايل غور$ول ( پرتاب) 'ه ډول غور$ول دي؟ د افقي غور$ون 3او مايل غور$ولو ترمن #کوم توپﻴر شته؟ د ( )3-3په برخه ک 3غور$ول د افق په امتداد ک 3تربحث ﻻندې ونﻴول شول .د افقي غور$ولو په حالت ک 3هغه زاويه چ 3د لوم7ني سرعت وکتوري 3د xمحور له مثبت لوري سره وي يعن= 0 ،3 وه ،خو د مايل غور$ولو پر مهال د غور$ولو زاويه د صفر خﻼف وي0 . غور$ولو ک 3د v0وکتور د xاو yد دوو په مايل . y محورونو پرمخ په دوو مرکبو تجزيه کوو .د دې حرکت د دقﻴق 3مطالع 3لپاره د وضعﻴه کمﻴتونو د مختصاتو د Tد اوج نقطه سﻴستم د ( )3-7شکل په '5ر په نظر ک 3نﻴسو چ3 مبدآ ي 3د غور$ولو لوم7ني محل ،د xمحور ي 3په v p v افقي لوري او د yمحوري 3په قايم لوري او مخ په v H v پورته وي.د محورونو په دې !اکلو ک 3لکه 'نگه چ3 v x تعجﻴل د yد محور په لوري ک 3له ) ( gسره او o v R د غور$ولو نقطه بُرد وا!ن د xد محور په لوري ک 3صفر دى ،نو کوﻻی شو ولﻴکوچ:3 )a y = g KKK (3 23 ( )3-6شکل 0
x
0y
y
0x
)a x = 0 KKKK (3 24
غور$ول شوى جسم د t = 0د زمان په مبدآ ک 3د مختصاتوله مبدآ (پﻴل) 'خه د v0په لوم7ني سرعت نسبت افق ته په زاوي 3غور$ول کﻴ8ي .په دې حالت ک 3د لوم7ني سرعت د xاو yمﺆلف3 عبارت دي له: )v0 y = v0 sin KKKK (3 25 )v0 x = v0 cos KKKK (3 26
a x = 0دي ،يعن 3د xافقي لوري ک 3د v0 cosله ثابت سرعت سره تر سره کﻴ8ي ،نو له دې امله د غور$ول شوي جسم د حرکت او سرعت معادل 3به د xد محور په لوري په ﻻندې ډول وي: )x = (v0 cos ) t KKKKKK (3 27 )= cons tan t KKKK (3 28
v x = v0 cos
او لکه 'نگه چ 3وويل شول د yپه قايم لوري ک 3حرکت ،د ) ( gله ثابت تعجﻴل سره دي. د اجسامو د أزاد سقوط له رابطو 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره د غور$ول شوي جسم د حرکت معادل3 به د yپه لوري هم په ﻻندې ډول وي. 1 2 ) gt + (v0 sin )t KKKK (3 29 2 ) v y = gt + v0 sin KKKKK (3 30 =y
83
له (' )3-27خه تر ( )3-30پورې 'لور معادل ،3د tپه هره ش5به ک 3د xاو yمحورونو په استقامت د غور$ول شوي جسم د حرکت او سرعت معادل 3دي. که چﻴرې د حرکت په معادلو ک 3د xاو yلپاره په دوه بعدي حرکتونوک 3زمان حﺬف شي ،د حرکت مسﻴر معادله ﻻس ته را$ي .له دې ﻻرې 'خه په گ" 3اخ5ستلو سره د xoyد صفح 3پرمخ د غور$ون 3د حرکت د مسﻴر معادله دا ډول په ﻻس را$ي: د tقﻴمت د ( )3-27له رابط' 3خه اخلو او په ( )3-29رابطه ک 3ي 3وضع کوو. x v0 cos x ) v0 cos
(
x 1 (g ) 2 + v0 sin 2 v0 cos
)+ x tan KKK (3 31
=t =y
gx 2 2v02 cos 2
= yاويا x 2
g 2 2v0 cos2
x
y = tg
د ( )3-31معادله را*ﻴي چ 3د غور$ون 3د حرکت مسﻴر ،له پا رابول 'خه عبارت دى( .ول3؟) هغه افقي وا!ن چ 3غور$ول شوى جسم ي 3وهي ،تر 'و ب5رته د غور$ون 3لوم7ن 9ارتفاع y = 0او يا $مک 3ته وگر$ي ،د غور$ول ک5دونکي جسم د ( )Rangeپه نامه يادوي او هغه د Rپه توري *ﻴي. لوم7ن 9ارتفاع ته د ب5رته گر5$دو د نقط 3مختصي شکل ته په پام کولو سره ،د X = Rپه توگه Y =0 دي. د ( )3-31په رابطه ک 3د دې قﻴمتونو په وضع کولو سره کوﻻی شو ولﻴکو چ: 3 = R tan
g ( R) 2 2v02 cos 2
g ( R) 2 + ( R ) tan 2v02 cos 2
=0
2v02 . cos 2 g
=R
sin cos
.
v02 2 sin cos =R g
$که چ:3 نو:
sin 2 = 2 sin cos
v02 sin 2 ).......(3 32 g
84
=R
بحث وک7ئ: د ( )3-31رابطــه د f ( x) = ax 2 + bx + cلــه معادل 3ســره پرتله ک7ئ او د حرکت د مســﻴر په اړه ي 3په خپلوک 3بحث وک7ئ او پايله ي! 3ولگي ته وړاندی ک7ئ.
فعاﻟﻴت: د اړتﻴا وړ ﻣﻮاد :نقاله ،خط کش يا متر ،د ماشومانو د لوبوتو تومانچه ،پﻼستﻴک 3گلول 3او م5ز. ک7ﻧﻼره :زده کوونکي دې په درې ډلو وو4شل شي .لوم7ۍ ډله دې د ) (oله نقط' 3خه د 25oزاوي 3ﻻندې، دويمــه ډلــه دې د ) (oله نقط' 3خــه د 45oزاوي 3ﻻندې ،دريمه ډله دې د ) (oلــه نقط' 3خه د 65oزاوي3 ﻻندې فﻴر وک7ي ،کله چ 3مرم 9پر$مکه ولگ5ده .د ) (oد ويشــتلو نقط 3او د لگ5دو د نقط ( xmax ) 3ترمن# وا!ن د خط کش يا متر په مرسته اندازه او نوټ ک7ئ .هره ډله دې د خپل کار پايل 3يوله بله سره پرتله ک7ي اوعمومي پايله دې د *وونکي په مخ ک! 3ولگي ته وړاندې ک7ي.
بحث وک7ئ: ويشتل ک5دونکی جسم ،تر 'و درجو زاوي 3ﻻندې وغور$ول شي ،تر'و اعظمي رنج (افقي وا!ن) ووهي؟ د اوج (تر !ولو لوړه) نقطه (اعظمي ارتفاع) د غور$ولو په حرکت ک ،3تر!ولو لوړه نقط ده چ 3غور$ول شوی جسم ورته رسﻴ8ي .د ( )3-6په شکل ک 3د اوج د نقط 3ارتفاع په * Hودل شوي ،د yپه لور د اوج په نقطه ک 3سرعت صفر دی ،ول3؟ د ( )3-30رابط' 3خه لرو چ:3 o = gt + v sin 0
v0 sin )........(3 33 g
=t
له دې فورمول 'خه په کار اخﻴستلو سره کوﻻی شو تر!ولو لوړه (اوج) نقط 3ته د غور$ول شوي جسم د رس5دو وخت ﻻس ته راوړو .په ()3-29معادله ک 3د نوموړي وخت tپه اي+ودلو سره د اوج د نقط3 ارتفاع په ﻻس را$ي. v0 sin 1 v0 sin 2 )
g
( ) ) + (v0 sin
g
+ 2v02 sin 2 2g )........(3 34
85
(g
2
v02 sin 2 v02 sin 2 2g
=H =H =H
ﻣثال :د فو!بال يو لوبغاړي ،يوه توپ نسبت افق ته تر 37oزاوي 3ﻻندې په 10 m sلوم7ني سرعت شوټ کوي .له دې فرضولو سره چ 3توپ د xoyپه صفحه ک 3حرکت وک7ي او د هوا مقاومت کم وي: -aد اوج نقط 3ته د توپ د رس5دو زمان په ﻻس راوړئ. x -bپس له 'ومره مودې به توپ ب5رته $مک 3ته راوگر$ي؟ )( sin 37° = 0.6 حل :الف) د مسﻴر د اوج په نقطه ک 3لرو چ: 3
y
v0 37o د سقوط نقطه
o
د غور$ولو نقطه
( )3-7شکل
ˆ v y = gt + v0 sin 0.6 s
6 9 .8
=t
0 = 9.8t + 10 × 0.6
ب :ب5رته $مک 3ته راگر5$دل y = 0دي ،يعن:3 4.9t 2 + 6 = 0 6 4.9 t 2 = 1.2 s
= t2
4.9t 2 = 6
1 2 gt (v0 sin )t 2
=y
0 = 4.9t 2 + (10 × 0.6)t
t1 = 0 , t 2 = 1.2244
t ( 4.9t + 6) = 0
چ 3په دې ک t1 = 0 3د توپ د غور$ولو د وخت اړوند او t = 1.2sپر $مک 3د پن6وسکي د لگ5دو د وخت اړوند(د !ول حرکت زمان) دى. تﻤرﻳﻦ :د غﻮر$ﻮﻟﻮ (وﻳﺸتﻠﻮ) پﻪ حرکت ک3 .1د غور$ول شوي جسم تر !ولو لرې وا!ن د ____________ له رابط' 3خه ﻻس ته را$ي. .2د اوج نقط 3ته د غور$ول شوي جسم د رس5دو زمان د ________________ له رابط' 3خه ﻻس ته را$ي.
86
:3-5داﻳروي حرکت دايروي حرکت 'ه شى دى؟ دايروي حرکتونه په ور$ني ژوندانه ک 3د کارولو کوم 3بﻴلگ 3لري؟ کله تاسو د ماشومانو د لوبو !الونه او مچنوغزه لﻴدلي دي چ' 3ه ډول حرکتونه تر سره کوي؟ په دايروي مسﻴر ک 3د يوه جسم حرکت ،په دوو بعدونو(مخونو) ک 3د حرکت يوه بله بﻴلگه ده .د دې حرکت ډ4رې بﻴلگ 3هره ورځ گورو .د $مک 3پر شاوخوا د سپوږم 9د حرکت مسﻴر ،د هست 3پر شاوخوا د الکترون حرکت او د $ﻴنو مصنوعي سپوږم 9حرکت د $مک 3پر شاوخوا د دايروي حرکت نسبي ډولونه دي .د کور په 5$نو وسايلو ،لکه :د جامو مﻴن%لو په ماشﻴن ک ،3له م5وو 'خه د اوبو ويستلو ماشﻴن او ....جسمونه د هغو په من #ک 3په دايروي مسﻴر حرکت کوي .په ﻻندې تصويرونوک3 په دايروي مسﻴر ک 3د اجسامو د حرکت بﻴلگ 3گورئ.
الف
( )3-8شکلونه
ج
87
ب
y
زاوﻳﻮي سرعت يوه ذره په نظرک 3ونﻴسئ چ 3په يو دايروي مسﻴرک3 د ساعت د ستن 3په خﻼف لوري ک 3د ﻻندې شکل په '5ر حرکت کوي .په دې $ای ک 3له ذرې 'خه موخه يو وړوکی جسم دى چ 3ابعاديx 3 د دايرې د شعاع په پرتله ډ4ر کم دی. ( )3-9شکل
د ذرې موقعﻴت د دايرې پرمخ هره گ7ۍ کوﻻی شو ،د و*ﻴو.
A
B 2
1
o
له زاوي 3سره د oxد محور په نسبت
کله چ 3ذره د Aپه نقطه ک 3وي ،موقعﻴت د 1له زاوي 3سره او کله چ 3د Bپه نقطه ک 3وي، موقعﻴت د 2په زاوي 3سره *ﻴو او ˆ = ˆ2 ˆ1د ذرې د زاويه يي موقعﻴت بدلون (وهل شوي وا!ن) بولو .طبﻴعي ده چ 3په اړوند وخت باندې د زاويوي موقعﻴت بدلون د غور$ولو 'خه په دايروي حرکت ک 3د ذرې زاويوي من%نی سرعت ﻻسته را$ي ،يعن:3 ) .......... .(3 35
t
=
د زاويوې سرعت د اندازه کولو واحد ،له راديان پر ثانﻴ' ) rad ( 3خه عبارت دي. sec
'75ﻧﻪ وک7ئ دلمر پرشــاوخوا د$مک 3د حرکت په هکله په بﻴﻼبﻴلو ډلوک75' 3نه وک7ئ او د لمر پرشــاوخوا د $مک 3من%نی زاويه ي 3سرعت محاسبه ک7ئ.
88
پﻮ*تﻨﻪ -aله دايروي حرکت 'خه په ور$ني ژوندانه ک' 3ه گ"ه اخﻴستل کﻴ8ي؟ -bد 'و وسﻴلو چ 3من%ن 9برخ 3ي( 3د من #اجزاوې) د دايروي حرکت لرونکي وي ،نومونه ي 3واخلئ.
ﻟحﻈﻮي زاوﻳﻮي سرعت زاويه يي لحظوي سرعت په هغه ډول چ 3د لحظوي سرعت په هکله مو په ( )2-3لوست ک 3ولوست، تعريفوو: ).............(2 34
او يا:
t
= lim 0
t
d ) .......... .( 3 35 dt
=
تﻤرﻳﻦ ديوې ذرې زاويه يي موقعﻴت چ 3د دايروي مسﻴر پرمخ حرکت کوي د = 2t + 6tرابط 3سره ورک7ل شوي t( .د ثانﻴ 3له مخ 3او د راديان له مخ)3 الف:د متحرک زاويه يي من%ني سرعت د t1 = 1sاو t 2 = 2sلحظو ترمن #حساب ک7ئ. ب :د متحرک لحظوي سرعت د t3 = 3sپه لحظه ک 3حساب ک7ئ. 2
بحث وک7ئ د من%ني ســرعت او لحظوی ســرعت د رابط 3د *ــه درک لپاره 'و مثالونه طرحه ک7ئ او له خپلو !ولگﻴوالوســره بحث اوخبرې پرې وک7ئ او پايله د خپل *وونکی ترمخ په !ولگي ک 3بﻴان ک7ئ.
:3-6داﻳروي ﻳﻮ ډوﻟﻪ (ﻣتﺸابﻪ) حرکت کله چ 3پر دايروي مسﻴر د حرکت کوونکي ذرې زاويوي سرعت ثابت باقي پات 3شي ،وايوچ 3ذره يو ډول دايروي حرکت لري.په دې ډول حرکت ک 3من%ني زاويوي سرعت په هره زماني وقفه ک 3د ذرې د زاويوي لحظوي سرعت سره برابر دی. =
=
t+
=
0
t 0
او يا:
) 36
.......... .( 3
89
0
د يو ډول دايروي حرکت د '75لو لپاره په لوم7ي پ7اوک 3بايد ﻻندې کمﻴتونه تعريف ک7و: پرﻳﻮد :هغه زماني موده چ 3ذره د يو دايروي مسﻴر پرمخ يوه بشپ7ه دوره وهي ،د پريود په نامه يادي8ي. پريود د Tپه توري *ﻴي او د اندازه کولو واحد ي 3ثانﻴه ده. فرﻳکﻮﻧسﻲ :په يوه ثانﻴه ک 3د ذرې د دورانونو شم5ر ته فريکونسي وايي .فريکونسي د نﻴو ) ( په ﻻتﻴن توري *ﻴي ،د فريکونسي د اندازه کولو واحد 1او يا هرتز HZدي. s
) 37
.......... (3
1
= T
'رنگه چ 3ذره په هره دوره ک 2 3راديان زاويه طي کوي،نوله دې امله زاويه يي سرعت ي 3برابر دى له: 2 ) .......... ..( 3 38
=
=2
t
=
فعاﻟﻴت: په خپلو ډلوک 3پريود او فريکونسي سره پرتله ک7ئ او ﻻندې جدول بشپ7ک7ئ. ﻣتحرک د هايدروجن د اتوم الکترون
پرﻳﻮد 17
فرﻳکﻮﻧسﻲ
10ثانﻴه
1017 Hzدوره په يوه ثانﻴه ک3
د بري+نا د تولﻴد لپاره د اوبوتوربﻴن
0.33
$مکه د هغ 3د محور په شاوخوا
86400 s
1.157 × 10 5 Hzدوره په يوه ثانﻴه ک3
29.7 = 2566080 sورځ
3.897 ×10 7 Hz
31536000 s
3.17 × 10 8 Hzدوره په يوه ورځ ک3
سپوږم 9د $مک 3پرشاوخوا $مکه د لمر په شاوخوا
ثانﻴه
3.03Hz
پﻪ داﻳروي حرکت ک 3خطﻲ سرعت مخک 3مو ولﻴدل چ 3د مکان وکتور کوﻻی شي ،د متحرک موقعﻴت په سطحه ک 3و!اکي)3-2( ، شکل .که چﻴرې د يوې ذرې د مکان وکتور د 1 , t1پهrوخت t1 ک r 1 ,3او د , tپهrش5به , t ک r 3وي ،د ذرې موقعﻴت به د t = t2 t1په زماني ش5به ک 3برابر له r = r2 r1سره وي .ذره د tپه وخت ک 3د sقوس وهي.که چﻴرې دا زماني ش5به ډ4ره کوچن 9وي ،د sقوس کوچني کﻴ8ي او کوﻻی شو د sقوس اوږدوالى د هغه د مقابل وتر يعن ( r ) 3له اوږدوالي سره تقربﻴا ً برابر ونﻴسو. 2
90
2
2
2
r همدارنگه مخک 3مو ولﻴدل چ 3د متحرک من%ني سرعت کوﻻی شو له )K (3 32 t
رابط' 3خه ﻻسته راوړو او د لحظوي سرعت کچه هم د ﻻندې رابط 3په مرسته تعريفﻴ8ي:
=v
r t
او له هغه $ايه چ 3د لﻴمت په حالت کr = s 3
!اکل کﻴدای شي،نو لروچ:3
s ds = t dt
) . . . . . . . . . .( 3 39
v = lim
= lim t
0
0
t
v
په رياضي ک 3مو لوستي دي چ 3د زاويه د راديان له مخ 3برابر ده ،د هغ 3زاوي 3د مقابل قوس د طول له نسبت سره پر شعاع د دايرې باندې ،يعن:3 s r
او يا ) s = r .......... .( 3 40
=
نو له دې امله د sد قﻴمت په وضع کولوسره د ( )3-39رابطه کوﻻی شو په ﻻندې ډول ولﻴکو: ) d (r dt
'75ﻧﻪ وک7ئ:
=
v = lim r
t
)..........(3 41
0
t
d dt
v=r v=r
په دايروي حرکت ک 3له خطي ســرعت 'خه گ"ه اخ5ســتونکي کوم خلک دي؟ او له هغه 'خه په کومو برخو ک 3گ"ه اخلي؟ په دې هکله په خپلو ډلوک 3بحث وک7ئ او خپلو !ولگﻴوالوته راپور ورک7ئ.
ﻣثال :د ماشومانو د لوبو يو'رخ خلک په يوه افقي سطحه او دايروي مسﻴرک 3گر$وي ،داس 3چ3 هرفرد دايروي يو ډوله حرکت لري .که چﻴرې دوران کوونکي په هرو 10ثانﻴو ک 3يو دور ووهي او د هر کس لپاره د 'رخ5دو شعاع 5متره وي ،د هر شخص زاويه يي او خطي سرعت په دې دوره ک3 حساب ک7ئ. حل :د 'رخ5دو د دورې زمان T = 10sدي ،پس زاويه يي سرعت برابر دى له: 2 2 = = rad s T 10 5
=
او خطي سرعت به ي 3برابروي له: = 3.14 m s
5
91
v=r =5
T = 10 s r = 5m ?= ?=v
پﻮ*تﻨ:3 - 1د يوه ديوالي 7-ۍ د ساعت ،دقﻴقو او ثانﻴو د عقربو اوږدوالي په ترتﻴب 10cm ، 8cmاو 12cmدي د هرې عقرب 3د 'وک 3خطي سرعت محاسبه ک7ئ. - 2يو متحرک پر دايروي شکله مسﻴر د 4دقﻴقو په موده ک 600 3دورې وهي .د متحرک زاويه يي سرعت پريود او فريکونسي حساب ک7ئ.
فکروک7ئ: د $مک 3د وضع 3حرکت زاويه يي سرعت ،د $مک 3په !ولو نقطو ک 3يوشان دی که نه ؟ (ول3؟)
ﻣثال :د فﻴض أباد *ار په 30°شمالي جغرافﻴايي مدارک 3واقع دی .د هغه تن زاويوي او خطي سرعتونه چ 3په دې *ار ک 3اوسﻴ8ي پﻴداک7ئ .د $مک 3شعاع Re = 6.4 10 6 mپه نظرک 3ونﻴسئ. حل:دې ته په پام کولو سره چ 3د $مک 3په شاوخوا په خپله د $مک 3د 'رخ5دو يوه بشپ7ه دوره 24 ساعته ده ،کوﻻی شو ،د $مک 3د مخ د هرې نقط 3زاويه يي سرعت محاسبه ک7و. y 2 T T = 24 60 60 = 86400 s
فﻴض آباد
=
2 = 7.27 10 5 rsd s 86400
x
A 30o Re
o
= ( )3-10شکل
د فﻴض أباد وا!ن د $مک 3د 'رخ5دو له محور'خه (د )3-10شکل ته په پام کولو سره برابردي له: cos 30° = 3
r = Re cos 30°
3 = 5.53 ×10 6 m 2
× r = 6.4 ×10 6
2
او د فﻴض أباد په *ارک 3خطي سرعت برابر دى له:
s
= 402 .03 m
5
= 5.53 × 10 6 × 7.27 × 10
92
v=r
:3-7پﻪ داﻳروي ﻳﻮ ډوﻟﻪ حرکت ک 3تعجﻴل يو ذره په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3دايروي يو ډوله حرکت لري ( .)3-11-aشکل مخ ک 3مو ولﻴدل چ3 د سرعت وکتور په هره لحظه ک 3پرمسﻴر مماس دى .که چ5رې د ذرې مکان د tپه لحظه , t1 ک r1،3او 1 ک r2 3وي ،د متحرک د سرعت وکتورونه په دې نقطوک 3په ترتﻴب پر r1او r2عمود د t2په لحظه, t 2 2 1 دي .د v = v2 v1وکتور د ( )3-11-bپه شکل ک 3رسم شوى دى او کتل کﻴ8ي .سره له دې چ3 د سرعت د وکتور کچه ثابته ده ،خو د سرعت د وکتور د لوري د بدلون له امله v 0دى.
v
= aرابط' 3خه په ﻻس راوړو .کله چ3 په دې حالت ک 3د حرکت د تعجﻴل کچه کوﻻی شو له t tصفر لوري ته تقرب کوي ،د حرکت تعجﻴل له ﻻندې رابط' 3خه په ﻻس را$ي. ( )3-11شکل v2 )............(3 42 r )a = r 2 .......... ..(3 43
r1 V1
=a
r2
v
V1
)(b
V2 V2
) (a
چ 3دې تعجﻴل ته مرکز د جﺬب تعجﻴل ( )Centripetal Accelerationوايي چ 3د دې تعجﻴل لوری د شعاع په بريد د مرکز په لوروي. ﻣثال :سپوږم 9تقريباً د 29.7ور$و په موده ک 3يو $ل په دايروي مسﻴر ک 3په يو ډوله (يونواخت) حرکت د $مکي په شاوخوا گر$ي .د سپوږم 9مرکز ته د جﺬب تعجﻴل په ﻻس راوړئ .په داس 3حال ک 3چ 3د $مک 3د مرکز او سپوږم 9ترمن #وا!ن r = 3.84 × 108 mوي. 2 حل :د T rad s
6
=
له رابط' 3خه په گ" 3اخﻴستلو سره د سپوږم 9زاويه يي سرعت عبارت دي له:
2 2 × 3.14 6.28rad = = = 0.0000024473 = 2.44 ×10 29.7 × 24 × 3600 2566080 s T
=
په دې ډول د سپوږم 9مرکز ته د جﺬب چ"کتﻴا مساوي ده له: rad s2
12
rad 2 ) = 3.84 ×108 m × 5.9536 × 10 s m m = 2.28 ×10 3 2 2 s s 6
93
= 3.84 ×108 m × (2.44 ×10 4
2
a=r
a = 22.861824 × 10
فعاﻟﻴت: د خپل 3ډل 3له غ7و ســره يوه تﻴ8ه په يوه کلک تار ســره وت7ئ او په يوه قايمه ســطحه ک 3د خپل ﻻس پرشاوخوا ي 3و'رخوئ او$مک 3ته ي 3د نه لو4دو په هکله بحث وک7ئ او پايله ي 3په خپل !ولگي ک 3وړاندې ک7ئ .کله چ 3د mيوه کتله له ثابت سرعت سره د يوې دايرې په مخ حرکت کوي ،تعجﻴل پﻴداکوي چ 3لوری ي 3د دايرې مرکز ته متوجه وي.
پﻮ*تﻨ:3 په پورتني فعالﻴت ک 3که چﻴرې د وزن له دروندوالي او د هوا له مقاومت 'خه ورت5رشو 'ه پ+5ﻴ8ي؟ د فعالﻴت د تر سره کولو پر مهال ،که چﻴرې تار يو نا'اپ 3وشلﻴ8ي ،کومه پ+5ه به رامن #ته شي؟ د $مک 3کُره په هرو 24ستاعتونوک 3يو$ل د خپل محور پرشاوخوا را'رخي .خطي سرعت او مرکزته جﺬب5دونک 3شعاعد $مک 3د سطح 3په کومو نقطوک 3ډ4ره کچه لري؟ که چﻴرې د $مک 3د کُرې شعاع 6400kmپه پام ک 3ونﻴسو ،د کُرې
خطي سرعت او مرکز ته د جﺬب تعجﻴل حساب ک7ئ.
د ﻳﻮ ډوﻟﻪ داﻳروي حرکت ډﻳﻨاﻣﻴﮏ په مخک5ن 9برخه ک 3مو ولﻴدل چ 3په يو ډوله دايروي حرکت ک 3د جسم تعجﻴل د دايرې د شعاع په لوري ک 3او لوری ي 3د مرکز خواته دي .د نﻴو!ن د دويم قانون له مخ 3قوه اوتعجﻴل هم لوري دي، له دې امله په يو نواخت دايروي حرکت ک ،3پرجسم د وارد4دونکو قوو محصله د شعاع په استقامت او دمرکز په لوردی چ 3په دايروي حرکت ک 3پرجسم دغ 3واردې شوې قوې ته مرکزته دجﺬب قوه ( )Centifugle forceوايي.د نﻴو!ن د دويم قانون رابطو ته په پام کولوسره دغه قوه په يو نواخته دايروي حرکت ک 3د خطي سرعت پربنس ﻻندې ب2ه نﻴسي. mv 2 ).............(3 44 r او د زاويه يي سرعت پربنس )F = mr 2 .............(3 45 =F
په دې رابطه ک 3پرجسم د وارد شوو قوو کچه د دايرې د شعاع په لوري ده. فعاﻟﻴت: مچنوغزه په خپل ﻻس ک 3ونﻴسئ او په کاسه ک 3ي 3يوه وړه تﻴ8ه د 4نه تر 8گرامه په کتل 3ک85دئ او د خپل ﻻس په شــاوخوا (د *ــوون%ي په انگ7ک )3دورې ورک7ئ .بﻴا د دوران پرمهال د مچنوغزې يوسر خوش 3ک7ئ او د خپل 3ډل3 له غ7وسره ددې تﻴ8ې د تﻴ+ت 3د ﻻمل په هکله بحث وک7ئ او پايله ي 3د *وونکي ترمخ بﻴان ک7ئ.
94
ﻣثال :يوه مرۍ له 20gکتل 3سره په يوه تار ت7و او د تار له بل سر سره يوه کوچن 9ک7ۍ ت7و .بﻴا ک7ۍ د ( )3-12-aشکل په '5ر له يوه لن 6م5خ سره د يوه م5ز د من #په برخه ک 3نصبوو(.له م5ز سره د مهرې د اصطکاک له قوې ت5ر شوي يو) .د مهري وا!ن له م5خ 'خه 25cmدى .په يوې ضرب 3چ3 پر مرۍ ي 3واردوو ،هغه د دايروي مسﻴر پرمخ په حرکت راولو .پر مرۍ وارد شوې قوې د يوه شکل په رسمولو سره مشخص ک7ئ. که چﻴرې مرۍ په هره ثانﻴه ک 3يوه دوره ووهي ،د تار د را*کلو (کشش) قوه حساب ک7ئ. حل :د ( )3-12-bپه شکل ک 3د وزن قوه او پراتکا باندې عمودي قوه په قايم لوري ک 3پرجسم اغ5زه کوي چ 3د دې دوو قوو محصله صفر ده يعن:3 N mg = 0 N = mg
N
T
mg
( )3-12شکل
a
b
mv 2 يوازې د تار د را*کلو قوه پات 3کﻴ8ي چ 3په دې $ای ک 3همغه مرکزته د جﺬب قوه يعن:3 r ده. m = 20 gr = 20 × 10 3 kg
= F =T
زاويه يي سرعت برابر دى له:
s
= 2 rad
= 1.57 m
او خطي سرعت هم برابر دى له:
s
د تار د را*کلو قوه برابره ده له:
0.2 N
2
=2
= v = r = 0.25 2
1 0.25
2
4
پﻮ*تﻨ:3 په ﻻندې هره برخه ک 3د جﺬب قوه مشخصه ک7ئ. .1د جامو په حرکت ک 3چ 3د جامو مﻴن%لو په ماشﻴن ک' 3رخي. .2د هست 3پرشاوخوا د الکترون د گر5$دو په صورت ک.3 .3د لمر پرشاوخوا د سﻴارو په گر5$دو په صورت ک.3
95
3
r = 25cm = 0.25m 1rev = = 1Hz s 2
v = 20 10 r
T =m
د درﻳﻢ 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز په دوه بعدي حرکت ک 3د جسم موقعﻴت په * rودل کﻴ8ي چ 3په ﻻندې توگه ي 3لﻴکﻼی شو: r = f (t ) i + g (t ) jله رابط' 3خه *کاري چ 3د موقعﻴت وکتور د tد زمان يوه تابع ده. -د جسم من%نى سرعت په دوه بعدي حرکت ک 3په ﻻندې ډول وي) j :
y
v = (v ) i + (v x
لحظوي سرعت د من%ني سرعت له لﻴمت 'خه عبارت دي ،کله چ t 3د صفر لورته تقربوک7ي ،يا په بل عبارت ،لحظه يي سرعت ،د جسم د مکان د وکتور مشتق نسبت زمان ته دي. v = dr dt
r
اويا
v = lim (v) = lim
t
t
0
j
t
0
)
y
v = (v ) i + (v x
-د من%ني تعجﻴل وکتور د tپه زماني ان"روال ک 3په ﻻندې ډول تعريفوو:
a = (a ) i + (a ) j x
y
-د aد من%ني تعجﻴل وکتور له vسره هم لوري دى.
لحظوي تعجﻴل د t1په لحظه ک 3کوﻻی شو د من%ني تعجﻴل د لﻴمت په توگه ولﻴکو.کله چt 3
د صفر په لور تقرب و ک7ي يعنa = lim (a) = lim ( vt :3 0
0
t
t
-لحظه يي تعجﻴل د مشتق له مفهوم 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره هم لﻴکﻼی شو:
a = (a ) i + (a ) j y
x
a = dv dt
د غور$ولو په حرکتونوک 3د غور5$دونکي جسم د حرکت مسﻴر په فضا ک 3عبارت له يو پارابول'خه دى. په افقي غور$ولوک 3د حرکت معادل 3عبارت دي لهx = v0t :او y = 12 gt 2 په مايل غور$ولو ک 3د تعجﻴل مرکب 3په ﻻندې ډول دي a y = g .او ax = 0 د xاو yمعادل 3د tزمان د تابع په نامه د غور$ولو په حرکتونوک 3عبارت دي له:1 2 gt + (v0 sin ) t 2
= yاو x = (v0 cos ) t
96
هغه افقي وا!ن چ 3غور$ول شوى جسم ي 3د ب5رته يا د دويم $ل لپاره د غور$ولو لوم7ن 9ارتفاع تهد گر5$دو لپاره وهي ،عبارت د غور$ول شوي جسم له ' Rangeخه دى او د ارنگه افاده کﻴ8ي: 2
v sin 2 R= 0 g
د غور$ون 3په حرکت ک 3لوړه يا د اوج نقطه (اعظمي ارتفاع) ،تر!ولو هغه لوړه نقطه ده چ 3غور$ولک5دونکى جسم هغ 3ته رسﻴ8ي ،د Hپه توري *ودل کﻴ8ي:
v02 sin 2 2g
-د اوج نقط 3ته د غور$ول شوي جسم د رسﻴد و زمان عبارت دی له:
= H v0 sin g
=t
په دايره يي حرکت ک 3د ذرې زاويه يي من%ني سرعت د زاويه يي موقعﻴت د بدلون د نسبت په توگهد هغ 3پر زمان تعريفﻴ8ي. =
t -زاويوي لحظوي سرعت کوﻻی شو د لﻴمت او مشتق له مفهوم 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره په ﻻندې
ډول ولﻴکو: = dاويا
dt
t
= lim 0
t
په دايره يي يو نواخته حرکت ک 3د يوې ذرې زاويه يي سرعت چ 3پريو دايره يي مسﻴر حرکت کوي،ثابت پات 3کﻴ8ي. پريود عبارت له هغه وخت 'خه دی چ 3يوه ذره د دايره يي مسﻴر پرمخ يوه بشپ7ه دوره وهي او د Tپه توري *ودل کﻴ8ي. فريکونسي عبارت دى د ذرې د دورانونو له شم5ر 'خه چ 3په يوه ثانﻴه ک 3سرته رسﻴ8ي د نﻴو ( )په ﻻتﻴن توري *ودل کﻴ8ي او د اندازه کولو واحدي 1 3او يا ( Hهرتز)دی. s 1 -د پريود رابطه Tاود ) ( فريکونسي په ﻻندې ډول دي. T = :
97
د درﻳﻢ 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 - 1د يوه جسم د حرکت معادله د SIپه سﻴستم ک 3د x = t 3 3t 2په ب2ه دي ،مطلوب دي: -aله ' 1خه تر 2ثانﻴو زماني ان"روال ک 3د جسم د من%ني سرعت کچه. -bد t = 4sپه لحظه ک 3د متحرک د سرعت کچه. -cد ' 2خه تر 5ثانﻴو زماني ان"روال ک 3د متحرک د من%ني تعجﻴل کچه. -dد t = 4sپه لحظه ک 3د متحرک د تعجﻴل کچه. - 2يو مو!ر د سره 'راغ په وړاندې وﻻړ دى ،د 'راغ په شنه ک5دو ،مو!رله 2 m 2تعجﻴل سره په s حرکت پﻴل کوي .په همدې (ش5به) ک 3يوه ﻻرۍ له 36kmثابت سرعت سره د هغه له 'نگ 'خه h ت5ري8ي. -aد ) ( x tاو ) - (v tرافونه د مو!ر او ﻻرۍ لپاره رسم ک7ئ. -bوروسته له 'ومره مودې 'خه به مو!ر ﻻرۍ ته ورسﻴ8ي؟ - 3د يو متحرک د موقعﻴت (مکان)وکتورونه د t1 = 5sاو t 2 = 25sپه لحظوک 3په ترتﻴب سره r1 = 2 i + 14 jاو r2 = 8 i + 6 jدى .د ذرې د من%ني سرعت کچه د t1او t2په دوولحظوک3 پﻴداک7ئ او د گراف په رسمولو ،د vلورى و*ﻴئ. - 4د يوه جسم د حرکت معادله د دوو ﻻند4نﻴو رابطو په مرسته په SIک 3ورک7ل شوې ده. x = 6tاو y = 2t 2 + 1
-aد سرعت معادله ي 3ولﻴکئ او د سرعت کچه ي 3په t = 2sک 3ﻻس ته راوړئ. -bد حرکت د مسﻴر معادله ي 3ﻻس ته راوړئ.
98
o
- 5گالﻴله په خپل يو کتاب ک 3لﻴکي «که د 45درجو زاوي' 3خه په مساوی کچه زياتو او يا کمو زاويو سره جسمونه په مايل ډول وغور$ول شي ،رنجونه يا فاصل 3ي 3سره مساوي دي »...په ﻻندې شکل ک 3د دې وينا سموالی لﻴدل کﻴ8ي؟
15o
- 6پريوه رود د يو پل له پاسه له 20متري ارتفاع 'خه د اوبو پر سطح 3يو جسم په افقي ډول په 30mسرعت غور$وو. s
' -aومره موده وروسته به جسم د اوبو پرمخ ولگﻴ8ي؟ -bله اوبو سره د لگ5دو د نقط 3افقي وا!ن ،د غور$ولو تر نقط 3پورې 'ومره دى؟ -cله اوبو سره د لگ5دو د سرعت کچه 'ومره ده؟ - 7په ﻻندې شکل ک 3د توپ لوم7نى سرعت داس 3محاسبه ک7ئ چ 3توپ د !وکرۍ په من #ک3 ولو84ي( g = 10m 2 ) . s
45o
3m 2m
1 1m
99
'ﻠﻮرم 'پرکﻰ د ﻧﻴﻮ!ﻦ د حرکت قﻮاﻧﻴﻦ
F1 ma
F2
F
په دويم 'پرکى ک 3له $ﻴنو کمﻴتونو لکه موقعﻴت ،د موقعﻴت بدلون ،سرعت ،تعجﻴل او ...سره أشنا شو او د دې کمﻴتونو په تعريفولو سره مو حرکت توصﻴف ک.7ومو لوستل چ 3شون 3ده چ 3حرکت له ثابت سرعت سره تر سره شي ،يا شون 3ده چ 3د جسم حرکت تعجﻴلي وي او په پايله ک 3سرعت بدلون وک7ي؟ خو د پو*تنو طرحه کولو او هغو ته د $واب ورکولو 'خه مو ډډه وک7ه لکه :په کوم حالت ک 3يوجسم ساکن پات 3کﻴ8ي؟ 'نگه کوﻻی شو يو ساکن جسم په حرکت راولو؟ کوم ﻻمل د جسم د سرعت د بدلون سبب گر$ي؟ کوم عامل د حرکت د بدلون او په !وله ک 3کوم ﻻمل د جسم د وضﻴعت د بدلون سبب گر$ي؟ او ...په دې 'پرکي ک 3يادې شوې پو*تن75' 3و ،د همدې موخ 3لپاره د نﻴو!ن د حرکت قوانﻴن تر مطالع 3ﻻندې نﻴسو ،وروسته بﻴا په ور$ني ژوندانه ک 3د دې قوانﻴنو د پلي کﻴدو ساح 3تر'75ن 3ﻻندې نﻴسو .هﻴله کﻴ8ي چ 3تاسو به د دې 'پرکي په پای ک 3د ﻻندې موضوعگانو په اړه معلومات په ﻻس راوړئ. د نﻴو!ن دري گوني قوانﻴن، د اصطکاک د قوې ډولونه او په ور$ني ژوندانه ک 3ي 3کارونه، د نﻴو!ن د جاذب 3قانون، د لفت د حرکت 'ر نگوالی، -د مصنوعي سپوږمﻴو د حرکت دايروي مدار،
100
:4-1د ﻧﻴﻮ!ﻦ ﻟﻮﻣ7ى قاﻧﻮن عطاﻟت (اﻧرشﻴا): له پخوا 'خه پوهﻴ8و کله چ 3په يو ساکن مو!ر ک 3ناست يئ او مو!ر يو نا'اپه په حرکت پﻴل کوي ،د شا په لور ديکه کﻴ8ئ ،که چﻴرې په يو روان مو!ر ک 3ناست اوسئ ،په يو نا'اپي دريدو سره به د مخ لورته ديکه شئ .أيا تراوسه موله $انه پو*تلي چ 3د دې پﻴ 3+د رامن #ته کﻴدو ﻻمل 'ه دى؟ تاسو هغه مهال کوﻻی شئ دې پو*تن 3ته $واب ورک7ئ چ 3قبوله ک7ئ چ 3هر جسم د عطالت (انرشﻴا)لرونکى دى .عطالت له هغه مقاومت 'خه عبارت دى چ 3يوجسم ي 3د هر حرکت په وړاندې د سکون د حالت په گ6ون له $انه *ﻴي او يا په بل عبارت ،هﻴ& يوجسم دې ته مايل نه دى چ 3خپل د سکون او يا حرکت حالت ته بدلون ورک7ي.که چﻴرې پر يوه جسم هﻴ& بهرن 9قوه اغﻴز ونه ک7ي، نوموړى جسم خپل حالت ساتي ،يعن 3که جسم د حرکت په حالت ک 3وي خپل مستقﻴم الخط منظم حرکت ته دوام ورکوي او که چﻴرې د سکون په حالت ک 3وي ،د خپل سکون حالت ساتي .اوس د عطالت د مفهوم په پوهﻴدلوسره ،د هغ 3پو*تن75' 3لو ته مخه کوو چ 3د دې لوست په پﻴل ک 3وشوه. کله چ 3يو شخص په داس 3يو مو!ر ک 3چ 3د حرکت په حال ک 3نه دى ،وﻻړ وي او مو!ر يو نا'اپه په حرکت پﻴل وک7ي ،نو موړي شخص د شا په خوا لو84ي$ ،که چ 3د نوموړي شخص پ 3+له مو!ر سره په حرکت پﻴل کوي ،خو بدن ي 3چ 3پر مو!ر تکﻴه نلري ،د عطالت د خاصﻴت له مخ 3غواړي، خپل د سکون حالت وساتي .د تعادل د حالت تر را من #ته کﻴدو وروسته يعن 3هغه مهال چ 3مو!ر يو ډوله مستقﻴم الخط حرکت $ان ته غوره ک7ي ،نور نو شخص په مو!ر ک 3د حرکت احساس نه کوي، $که چ 3مايل نه دى ،يا نه غواړي چ 3خپل حرکت ودروي .که چﻴرې مو!ر يو نا 'اپه برک ونﻴسي، وبه لﻴدل شي چ 3شخص د مخ په لور غور$ﻴ8ي او ﻻمل ي 3دا دی چ 3د شخص پ 3+د مو!ر په تابﻴعت ساکن او بدن ي 3د عطالت له خاصﻴت سره سم غواړي خپل حرکت ته دوام ورک7ي.
فعاﻟﻴت: اړﻳﻦ تﻮکﻲ :کاغﺬ (مقوا) ،سکه* ،ﻴ+ه يي لو*ی يا گﻴﻼس ک7ﻧﻼره :کاغﺬ پر*ﻴ+ه يي لو*ي ک85دئ او د کاغﺬ پرمخ سکه ک85دئ ،تردې وروسته ﻻندې پ7اوونه تر سره ک7ئ: .1کاغﺬ د هغه له مستوي سره موازي په ډ4ر سرعت را وکاږئ. .2کاغﺬ د هغه له مستوي سره موازي په ل 8سرعت را وکاږئ. په دواړو پ7اوونوک 3هغه 'ه چ 3پﻴ) شــوی دی ،هغه نوټ ک7ئ او د !ولگي په بﻴﻼبﻴلو ډلوک 3پرې بحث و ک7ئ او پايله ي3 خپلو !ولگﻴوالو ته وړاندې ک7ئ.
101
اوس چ 3د عطاﻟت (اﻧرشﻴا) پﻪ ﻣفﻬﻮم *ﻪ پﻮه شﻮو ،د ﻧﻴﻮ!ﻦ د ﻟﻮﻣ7ي قاﻧﻮن پﻪ ﻣطاﻟعﻪ پﻴل کﻮو: نﻴو!ن ،انگلﻴسي پوه او عالم د خپلو پخوانﻴو پوهانو له نظرونو 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره په دې بريالی شو چ 3د حرکت قوانﻴن چ 3نن په خپله د هغه په نوم (د حرکت په هکله د نﻴو!ن قوانﻴن) يا دي8ي ،په خپل کتاب ک 3بﻴان ک7ي .هغه لوم7ى قانون داس 3بﻴان ک7ى دى: »يوجسم خپل د سکون حالت او يا د مستقﻴم خط پرمخ خپل يو ډوله (يونواخت) حرکت ساتي ،خو دا چ 3د يوې قوې تر اغﻴز ﻻندې د خپل حالت بدلون ته اړک7ای شي«. له لوم7ي قانون 'خه پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3که پر يوه جسم قوه وارده نه شي،که چ5رې ساکن وي، ساکن پات 3کﻴ8ي او که چﻴرې په حرکت ک 3وي ،خپل حرکت ته په ثابت سرعت سره دوام ورکوي. د هغه 'ه په پام ک 3نﻴولو سره چ 3تراوسه وويل شول ،د نﻴو!ن لوم7ي قانون ته د عطالت(انرشﻴا) قانون هم وايي .خپلو شاوخوا جسمونو ته وگورئ ،أيا کوﻻى شئ داس 3يو جسم پﻴداک7ئ چ 3قوه پرې وارده نشي؟ تر'و و کوﻻی شي ،د نﻴو!ن لوم7ى قانون په بشپ7ه توگه پلی ک7و.لکه 'رنگه چ 3په !ولو جسمونو د وزن قوه واردي8ي،په پايله ک 3نشو کوﻻى داس 3يو جسم پﻴداک7وچ 3قوه پرې وارده نشي. نن پوهان د نﻴو!ن له لوم7ي قانون 'خه د $مک 3بهر ته د سپوږمکﻴو او فضايي ب75يو د لﻴ8لو لپاره گ"ه اخلي .کله چ 3ب75ۍ په پوره اندازه له $مک' 3خه لﻴرې ،په ارام (گل) ماشﻴن او په ثابت سرعت سره خپل حرکت ته دوام ورکوي(.ول3؟)
:4-2د ﻧﻴﻮ!ﻦ دوﻳﻢ قاﻧﻮن د نﻴو!ن په لوم7ي قانون ک 3مو ولوستل چ 3جسم خپل د سکون حالت ساتي ،په هغه صورت ک 3چ3 کومه قوه پرې عمل ونه ک7ي او يا برعکس ،که چﻴرې جسم په حرکت ک 3وي او قوه پرې عمل ونه ک7ي ،جسم خپل د ثابت حرکت حالت د مستقﻴم خط پرمخ ساتي. خو پر جسم د وارده قوې ،کتل 3او د حرکت د تعجﻴل ترمن #کومه رابطه شتون لري؟ موږ په ور$ني ژوندانه ک 3گوروچ 3د يوه غ جسم د حرکت لپاره نسبت يو وړوکي جسم ته ،ډ4رې قوې ته اړتﻴا ده .همدارنگه پوهﻴ8و چ 3په همدې عﻴن قوې کوﻻى شو وړوکي جسم ته د لوی جسم په پرتله ډ4ر چ"ک حرکت ورک7و .له دې $ای 'خه پايله تر ﻻسه کﻴ8ي چ 3د جسمونو د تعجﻴل ،کتل 3او هغه قوې ترمن #چ 3پر جسمونو تطبﻴق کﻴ8ي ،اړيکه شته .پرجسم باندې د وارده قوې ،کتل 3او د جسم د حرکت د تعجﻴل ترمن #اړيکه ،د نﻴو!ن د دويم قانون موضوع ده .د نﻴو!ن دويم قانون دا بﻴانوي چ« 3که پر يوجسم قوې واردې شي ،جسم داس 3تعجﻴل اخلي چ 3پرجسم د واردو شوو قوو له محصل 3سره مستقﻴم نسبت لري ،له هغ 3سره هم لوري دي او دجسم له کتل 3سره معکوس نسبت لري». که چﻴرې د جسم کتله mاو پرې وارده قوه Fوي ،د نﻴو!ن دويم قانون د ﻻندې رابط 3له مخ3 بﻴانﻴ8ي: F F = m aاو يا =a m
102
د قوې د اندازه کولو واحد ،نﻴو!ن ( )Nدى ،چ 3د پورته رابط 3له مخ 3تعريفﻴ8ي .که چﻴرې په دې رابطه ک ،3کتله د کﻴلوگرام Kgپربنس او تعجﻴل د متر پر ثانﻴه مربع ) (m s 2پربنس وي ،قوه د kg.m / s 2 پربنس حسابﻴ8ي چ 3دا د نﻴو!ن ( )Nپه نامه يادوو .له دې امله «يونﻴو!ن ،د هغ 3قوې کچه ده چ 3که پريوه جسم چ 1kg 3کتله لري وارده شي ،هغ 3ته د يو متر في ثانﻴ 3مربع برابر تعجﻴل ورکوي». ﻣثال :يو جسم چ 20kg 3کتله لري ،له قوو محصله 'ونﻴو!ن ده؟ حل:
s2
1.5 mتعجﻴل سره په حرکت ک 3دى .پرجسم د وارده F 20
F = 1.5 × 20 = 30 N
= 1.5
F m
=a
ﻣثال:د m1 = 5 kgاو m2 = 12 kgپر هرې کتل 3باندې 15 Nقوه واردوو ،د هرې کتل 3تعجﻴل حساب ک7ئ. F a= m حل:
15 15 3 m a2 = = 1.25 m s 2او = 2 12 s 5
= a1
پﻮ*تﻨﻪ: 'ومره قوه په کارده تر'و يو مو!ر د 1500 kgکتل 3په لرلو سره چ 3له د 55mوا!ن له وهلو 'خه وروسته ودروي؟
:4-3د ﻧﻴﻮ!ﻦ درﻳﻢ قاﻧﻮن د نﻴو!ن لوم7ي قانون د جسم وضعﻴت د قوې د نه شتون پر مهال او د نﻴو!ن دويم قانون ،د جسم وضعﻴت هغه مهال چ 3د قوې تراغﻴز ﻻندې وي ،بﻴانوي ،خو دا قوانﻴن دا نه رو*انه کوي چ 3پرجسم وارده قوه له کومه $ايه پرهغ3 واردي8ي؟ د نﻴو!ن دريم قانون همدا مسئله '75ي چ3 پرجسم وارده شوې قوه له کوم $ايه واردي8ي .که چﻴرې خپلو ور$نﻴو ک7نو ته $ﻴر شو .و به لﻴدل شي چ 3يو جسم تل پر بل جسم قوه واردوي. ( )4-1شکل"' ،ک يوه قوه پرمﻴخ واردوي اومﻴخ هم د '"ک د قوې په خﻼف لوري ،پرخ"ک قوه واردوي.
103
h
100 kmسرعت سره په حرکت ک 3دى،
د فو!بال لوبغاړى په خپله پ+ه توپ وهي .يعن 3د پ 3+په مرسته پر توپ قوه واردوي .کله چ 3يو شخص يو جسم د $مک 3پرمخ راکاږي ،پر هغه قوه واردوي او يا هغه '"ک چ 3پرم5خ وهل کﻴ8ي ،پر م5خ قوه واردوي ،د نﻴو!ن د دريم قانون په بﻴانولو سره دا 'رگندوي چ 3قوه پر يوه جسم تل د بل جسم لخوا واردي8ي او پردې سرب5ره دا 'ر-ندوي چ 3د قوې واردول يو اړخﻴز عمل نه ،بلک 3دا په خپله يو دوه اړخﻴزه (دوه لوري) عمل دي. د نﻴو!ن دريم قانون بﻴانوي چ« 3کله چ 3يو جسم پربل جسم قوه واردوي ،دويم جسم هم پر لوم7ني جسم برابره (مساوي) قوه،خو هغه ته په مخالف لوري واردوي»که چﻴرې هغه قوه چ 3لوم7نى جسم ي 3پر دويم جسم واردوي ،د (عمل) قوه وبولو ،د دويم جسم قوه چ 3پر لوم7ي جسم واردي8ي د (عکس العمل) قوه ده. ( )4-2شکل ،که چﻴری ستاسو ﻻس د م5ز پر $ن6ې قوه وارده ک7ي ،م5ز هم په همغه کچه ،خو ستاسو د ﻻس دلوري خﻼف قوه واردوي.
په ( )4-3شکل ک 3د ( F 1.2هغه قوه چ 3لوم7نى جسم ي 3پر دويم جسم واردوي) د عمل قوه اود ( F 2.1هغه قوه چ 3دويم جسم ي 3پر لوم7ني جسم واردوي) د هغ 3د عکس العمل قوه ده): F1.2 = F2.1 F1.2
دويم جسم
2.1
F
=
1.2
F
F2.1
لوم7ى جسم
( )4-3شکل
د عمل او عکس العمل قوو د پ5ژندلو لپاره پام وک7ئ :دا قوې تل يو له بل سره په يوه کچه او اندازه يو د بل په مخالف لوري وي.
104
ﻧﻮر ﻫﻢ وپﻮﻫ85ئ: د نﻴو!ن له دريم قانون 'خه په عمل ک 3د کار اخ5ستلو يومهم $ای د $مک 3له سطح' 3خه فضا ته د هوايي ب75يو (سفﻴنو) توغول يا ويشتل دي .فضايي ب75ۍ د هغه گاز په مرسته چ 3له ماشﻴن 'خه ي 3خارجﻴ8ي ،په عمودي توگه د $مک 3پرسطحه قوه واردوي او د نﻴو!ن د دريم قانون له مخ ،3د ب75ۍ له ماشﻴن 'خه خارج شوی گاز هم په همغه کچه قوه ،خو په مخالف لوري (په پورته لوری) پر فضايي ب75ۍ واردوي
( )4-4شکل
بحث وک7ئ: د !ولگي په بﻴﻼبﻴلو ډلوک 3په دې هکله چ« 3کوم دلﻴل د دی ﻻمل گر$ي چ 3مو!ر د مخ لورته حرکت وک7ي» بحث وک7ئ او د خپلو بحثونو پايله خپلو !ولگﻴوالو ته وړاندې ک7ئ.
ﻣثال :د ) (4-5شکل په '5ر د يوه طناب يو سر په ديوال ک 3کلک ک7ئ او بل سري 3د خپل $ان خوا ته را کاږئ.که چ5رې طناب له ديوال 'خه جﻼ نه شي ،د عمل او عکس العمل قوې (دﻻس او طناب) او (ديوال او طناب) ترمن #مشخص 3ک7ئ. د ( )4-5شکل
حل: د شکل په مختلفو برخوک 3قوې د ﻻس ،طناب او ديوال ترمن* #ودل شوي دي .په دې شکلونو ک3 موﻻس د 1جسم ،طناب 2جسم او ديوال 3جسم په نومونو نومولي: F1.2 = F2.1
عمل و عکس العمل
F2.3 = F3.2
عمل و عکس العمل
F2.1
2.1
F
=
3.2
F
=
F 3.2 F1.2
( )4-6شکل
105
F2.3
1.2
F
2.3
F
فعاﻟﻴت: يو جســم د فنر په يوه ســر ن+ــلوئ او فنرله بل ســر 'خــه و7$وئ ،که چﻴرې سﻴســتم (جسم – فنر) د سکون په حال ک 3وي: -aپر جسم واردې شوې قوې مشخص 3ک7ئ. -bد دې قوو غبر-ون (عکس العمل) مشخص ک7ئ او 'ر گنده ک7ئ چ 3هره يوه په کوم جسم واردي8ي؟
( )4-7شکل
د اتکا عﻤﻮدي قﻮه يوجسم په نظرک 3ونﻴسئ چ 3د ()4-8شکل په '5ر د م5ز پر افقي سطح 3د سکون په حالت ک 3وي، په دې وضعﻴت ک 3کوم 3قوې پرجسم واردي8ي؟ که چﻴرې د جسم کتله له mسره برابره وي .د جسم د وزن قوه w = mgد $مک 3له خوا پرجسم واردي8ي او هغه مخ *کته را کاږي ،نو ول 3مخ *کته حرکت نه کوي؟ ( )4-8شکل لکه 'نگه چ 3جسم ساکن دى ،د حرکت تعجﻴل ي 3صفردى يعن .) a = 0 ( 3د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3پر جسم د وارد شوو قوو محصله صفر ده ) ( F = m a = 0په پايله ک3 بايد د جسم له وزن سره مساوي يوه قوه ،خو په مخالف لوري پرې عمل وک7ي ،تر 'و د وزن د قوې په خنثی کولو سره د جسم له تعجﻴل اخﻴستلو 'خه مخنﻴوي وک7ي .په ( )4-9شکل ک 3پر جسم واردې شوې قوې *ودل شوي دي .د Nقوه چ 3د م5ز لخوا پر جسم واردي8ي د »اتکاء عمودي قوه« بولو. چ 3د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه په گ" 3اخﻴستلو سره کوﻻی شو ولﻴکو: F = ma = 0 N W =0 N =W
( )4-9شکل
اوس فرض ک7ئ چ 3د ( )4-10شکل په '5ر يوه قوه د Fپه کچه په عمودي ډول اومخ په *کته پر جسم واردوو .أيا م5ز د اتکاء عمودي قوه چ 3پر جسم واردوي ،بدلون کوي؟
106
پر جسم واردې شوې قوې مو په ( )4-11شکل ک* 3ودل 3ده ،لکه 'نگه چ 3د جسم تعجﻴل صفر دى ) ، (a = oپه پايله ک 3د نﻴو!ن د دويم قانون پر بنس کوﻻی شو ولﻴکو: F = ma = 0 N F W=0 N = F +W
( )4-11شکل
( )4-10شکل
نو له دې امله د اتکاء عمودي قوه ،د ) ( Fپه کچه زياته شوې ده. فعاﻟﻴت: د يوې فنري تل 3پرمخ ودري8ئ او هغه عدد چ 3تله ي 3په ﻻندې حالتونوک 3را*ﻴي ولولئ -aد تل 3پرمخ ساکن وﻻړي3؟ -bپه داس 3حال ک 3چ 3د تل 3پرمخ وﻻړيئ ،په خپل ﻻس باندې پر هغه م5ز چ 3ستاسو تر 'نگ دی تکﻴه وک7ئ.
:4-4د ﻧﻴﻮ!ﻦ د قﻮاﻧﻴﻨﻮ پﻠﻲ (تطبﻴﻖ) کﻮل
په تصوير ک 3يوتن چ 3په رس 9ک7$ 3يدلى دى* .ايي ه(5کله د نﻴو!ن د قوانﻴنو په هکله فکر ونه ک7ي ،خو نوموړي قوانﻴن پرې په هره گ7ۍ ک 3چ 3هغه د خپل $ان د تعادل ساتلو لپاره کو*+ونه کوي ،دخﻴل او اغﻴز کوي .هغه پر هغه قوو چ 3په رس 9باندې د هغه د وزن په وړاندې د مقاومت کولو لپاره عمل کوي او همدارنگه پرهغه قوو چ 3د 'رخونو له امله مطلوبه لوروته موجه شوي دي ،باوري دى هغه کوﻻى شي خپل ذهن ته د اصطکاک د ذاتي قوې چ 3د هغه د ﻻسونو او رس 9ترمن #عمل کوي ،پراختﻴا (انکشاف) ورک7ي.
107
موږ له !ولوپ+5و سره په ور$ني ژوندانه ک ،3که چﻴرې پوهﻴ8و يا نه پوهﻴ8و د نﻴو!ن د قوانﻴنو تابع يو. تاسو نشئ کوﻻی چ 3ددې قوانﻴنو له اصولو 'خه په سرغ7ون 3د خپل بدن غ7وته حرکت ورک7ئ، يو مو!ر وچلوئ او يا يو توپ پورته واچوئ او ....لن6ه دا چ! 3ول قوانﻴن زموږ د هست 9لپاره د همدې درې بنس"ﻴزو بﻴانونو چ 3د نﻴو!ن د درې قوانﻴنو 'رگندونکي اود مادې او دهغ 3د حرکت اړوند دي، محصور شوي دي .د نﻴو!ن قوانﻴن په حﻴرانوونکي ډول په کهکشانونو ،سﻴارو او ان له يوې ون' 3خه د يوې م 32په لويدلو چ 3په ﻇاهره ک 3يوه ډ4ره ساده او طبﻴعي پﻴ+ه گ2ل کﻴ8ي ،په داس 3حال ک 3چ 3دا قوانﻴن زموږ د ور$ني ژوندانه په !ولو پ+5وک 3د تطبﻴق وړ او دحرکت د ﻻملونو مطالعه کول ،د هست9 د عالم ډير مغلق اسرار موږ ته راپ5ژني. نن ورځ موږ تراوسه د نﻴو!ن قوانﻴن د فزيک په !ولو برخوک ،3بنس"ﻴز او اړين گ2و .غوره ده چ 3ووايو دا قوانﻴن کوﻻی شي د حرکت دعلم د تحلﻴل او توضﻴح لپاره د سم+ت ډ4ر غوره مهر ولگوي ،خو نه ډ4ر بشپ .7که 'ه هم د شلم 3پ75ۍ په لوم7يو ک 3فزيک پوهانو کشف ک7ه چ 3د نﻴو!ن قوانﻴن يوازې دهغو جسمونو لپاره چ 3سرعت ي 3د نور له سرعت 'خه ل 8او يا د نور سرعت ته نژدې وي او همدارنگه د هغو جسمونو لپاره چ 3کتل 3ي 3د اندازې له مخ 3لوي 3او يا له اتومونو سره برابرې وي ،د تطبﻴق وړ دى ،خو د انسانانو په ور$نﻴو تجربوک 3تراوسه هم د نﻴو!ن قوانﻴن د تطبﻴق ډ4ره ستره او پراخه ون6ه لري. د نﻴو!ن د حرکت قوانﻴن پر ډيرو او بﻴﻼ بﻴلو سﻴستمونو لکه چ 3په پخوانﻴو بحثونوک 3مومطالعه ک7ل، تطبﻴق کﻴدای شي ،په دې بحث ک 3به د نوو قوو ډولونه په نوو سﻴستمونوک 3چ 3د نﻴو!ن قوانﻴن کوﻻى شي ،په مختلفو مسﻴرونو د حرکت په حال ک 3په جسمونو باندې د تطبﻴق وړ وي ،مطالعه ک7ئ. هغه 'ه چ 3وويل شول ،په ن7ۍ ک 3د نﻴو!ن د قوانﻴنو د تطبﻴق د ب 3شم5ره مواردو ډيرې محدودې بﻴلگ 3وې.
د جسﻤﻮﻧﻮ پﻪ اﻧتقاﻟﻲ تعادل ک 3د ﻧﻴﻮ!ﻦ د قاﻧﻮن تطبﻴﻖ کله چ 3وايو چ 3يو جسم په انتقالي تعادل ک 3دى ،د دې معنا ورکوي چ 3پر هغه جسم د وارده قوو محصله صفر ده ،يعن . F = 0 3د نﻴو!ن د دويم قانون له مخ 3پورتنى بﻴان له دې سره معادل دى چ 3ووايو د جسم تعجﻴل صفر دی .په دوه بعدي سﻴستمونو ک 3انتقالي تعادل په دوو بعدونو ک 3په مستقل ډول تطبﻴق کﻴ8ي .يعن Fx = 0 3او Fy = 0لکه 'نگه چ 3پوه85ئ ،هغه اجسام چ3 دوه ډوله حرکتونه (خطي او دوراني) لري ،په هغو ک 3دوراني تعادل په همغه کچه مهم دى چ 3انتقالي تعادل پک 3د اهمﻴت وړگ2ل کﻴ8ي .اوس کله چ 3له تعادل 'خه نوم اخلو ،زموږ موخه انتقالي تعادل دى .ﻻندې شکلونه د انتقالي تعادل مختلف 3بﻴلگ 3را *ﻴي.
108
T2 sin T1
w
T2
T1
T2
T2 cos )(b
y x
) (a
w
( )4-12شکل
) (d
)(c
په ( )4-13شکل ک 3د نﻴو!ن د قانون تطبﻴق د انتقالي تعادل بحث د يوې مايل 3سطح 3پرمخ د يوې عمومي بﻴلگ 3په توگه مطالعه کوو .په دې شکل ک 3لﻴدل کﻴ8ي چ 3دوه بلوکه د يو تار په مرسته سره وصل شوي او د تار يو سر له ديوال سره ت7ل شوى دى. اوس په دې شکل ک 3د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه په گ"3 اخﻴستلو او د انتقالي تعادل د شرط له مخ ،3که چﻴرې د ﻻند4ني ( )4-13شکل بلوک کتله 1.0 Kgاو د پورتني بلوک کتله 2.0 Kgاو د مﻴﻼن kg 2.0 سطح 3ورک7ل شوي زاويه 31oوي ،د تار د را*کلو قوه په kg 1 .0 ﻻندې وضعﻴتونونو ک 3پﻴداک7ئ. 31 -aد هغه تار را*کل چ 3له دواړو بلوکونو سره وصل دى. -bدهغه تار را*کل چ 3له ديوال سره ت7لی دى. o
پﻪ داﻳره ﻳﻲ حرکت ک 3د ﻧﻴﻮ!ﻦ د دوﻳﻢ قاﻧﻮن پﻠ 3کﻮل د نﻴو!ن د دويم قانون پر بنس ،که چﻴر ې پر يوه متحرک جسم کومه قوه عمل و نه ک7ي ،جسم په ثابت سرعت او لوري خپل حرکت ته دوام ورکوي ،يعن 3د يوه جسم د سرعت او حرکت د لوري د بدلون لپاره يوې قوې ته اړتﻴا ده .د بﻴلگ 3په توگه :که چﻴرې يو مو!ر د يو دايروي مسﻴر پرمخ له ثابت سرعت سره چلوئ ،د مو!ر د حرکت لوری په دومداره توگه په هره گ7ۍ ک 3بدلون کوي .د دې لوري د بدلون لپاره يوه قوه بايد پر مو!ر عمل وک7ي ،موږ غواړو هغه دوه شﻴان د هغ 3قوې په هکله چ 3د دايروي حرکت ﻻمل کﻴ8ي ،مطالعه ک7و.
109
يو د دې قوې لوری او بل ي 3مقدار .لوم7ى را$ئ چ 3د دې قوي لورى مطالعه ک7و. فرض کوو يو توپ چ 3د ( )4-14شکل په '5ر له يوه تار سره ت7ل شوى دى زموږ د سرله پاسه په دايره يي حرکت 'رخﻴ8ي .کله چ 3تاسو توپ ته دوره ورکوئ ،د را*کلو يوه قوه په تار ک 3محسوسوئ چ 3ستاسو ﻻس بهر لوري ته راکاږي .په 'رگند ډول د تار په بل سر ک 3چ 3له توپ سره وصل دى، د را*کلو دا قوه مخالف لوري يعن 3د دايرې د مرکز په لور عمل کوي چ 3په لن6ه توگه داس 3ويﻼی شو: (ددې لپاره چ 3يو جسم وکوﻻی شي ،په ثابت سرعت د يوې دايرې پرمخ حرکت وک7ي ،يوه قوه چ 3لورى ي3 د دايرې د مرکز په لور وي ،بايد پرې عمل وک7ي ،تر 'و نوموړى جسم د دايرې د مرکز په لور راوکاږي). لکه 'نگه چ 3توپ د دايرې مرکز لوري ته راک+ل کﻴ8ي ،په لوم7يوک 3دا نا أشنا او غﻴر عادي معلومﻴ8ي .چ' 3رنگه يو توپ چ 3په ثابت سرعت حرکت کوي ،د تعجﻴل لرونکى دى$ .واب دا دى چ 3تعجﻴل هغه مهال من #ته را$ي چ3 سرعت او يا د حرکت لوری بدلون ومومي. ( )4-14شکل
په دايروي حرکت ک 3د حرکت لوري هره گ7ۍ بدلون مومي .د مرکز په لور د تعجﻴل پايله د تعجﻴل الي المرکز (د مرکز لور متمايل تعجﻴل) ( )Centripetal accelerationپه نامه يادوي چ 3له دې وروسته هغه په * acpﻴو .را$ئ چ 3د a cpکچه د هغه جسم لپاره چ 3د vپه ثابت سرعت د يوې y دايرې پر مخ د rپه شعاع را'رخي ،محاسبه ک7و. P
2
v1
v2
r
( )4-15شکل يوه ذره د يوې دايرې پر مسﻴر چ 3مرکزي )o( 3دی ،په حرکت ک 3دی. ذره ثابته ده ،خو سرعت ي 3په ثابت ډول د بدلون په حال ک 3دی.
110
x
r o
1
د ( )4-15شکل يو دايره يي مسﻴر د دايرې له oمرکز سره د وضعﻴه کمﻴتونو په مبدآ ک* 3ﻴي .پر دايرې باندې د Pپه نقطه ک 3د تعجﻴل د حسابولو لپاره لوم7ى من%نى تعجﻴل aد 1نقط' 3خه تر 2 نقط 3پوري په دې ډول ﻻسته راوړو. v v 2 v1 av
=
t
t
= a av
v
لحظه يي تعجﻴل د Pپه نقطه ک 3د tله لﻴمت 'خه عبارت دى ،کله چ 1 3او 2نقط 3يو له بل سره ډيرې نژدې شي .يو $ل بﻴا پورتني شکل ته وگورئ ،لﻴدل کﻴ8ي چ v1 3د زاوي 3د افقي خط له پاسه او v 2د همدې زاوي 3د افقي خط ﻻندې واقع دي .دواړه v1او v 2د هغه کچ 3لرونکي دي چ 3په ﻻندې توگه دواړه وکتورونه کوﻻی شو ولﻴکو: V 1 = (v cos ) x + (v sin ) y V 2 = (v cos ) x + ( v sin ) y
د پورتنﻴو اړيکو د پايل 3له تفريق 'خه a avدا ډول ﻻس ته راوړو: y
2v sin t
v1 v 2 = t
= a av
په ياد ولرئ چ 3د a avلوري د Pپه نقطه ک 3د دايرې د مرکز په لوري دى .د محاسب 3د بشپ7ولو لپاره ( tهغه زمان چ 3جسم د 1نقط' 3خه 2نقط 3ته $ي) ته اړتﻴا لرو. لکه 'نگه چ 3د جسم سرعت v ،او ) = d = r (2ده ،وهل شوې فاصله د 1له نقط' 3خه تر 2 نقط 3پورې دى .په نوموړې رابطه ک 3په راديان اندازه کﻴ8ي ،په پورتن 9رابطه ک 3د dپه وضع کولو سره د tقﻴمت دا رنگه په ﻻس راوړو: d 2r = v v دt
=t
او a avقﻴمتونو د پرتله کولو 'خه چ 3پورته حاصل شوى ،لرو: v 2 sin ( )y r
= y
2v sin )v
= a av
( 2r
د Pپه نقطه ک 3د aد پﻴدا کولو لپاره را$ئ چ 1 3او 2نقط 3د Pنقط 3ته تردې حده نژدې ک7و چ3 صفر ته تقرب وک7ي( .تاسو پوهﻴ8ئ کله چ 3زاويه صفر ته تقرب وک7ي ،نو په هغه صورت ک3 sin lim =1 sin /نسبت د 1په لور تقرب کوي) يعن:3 0
2
V په پای ک 3لحظه يي تعجﻴل د Pپه نقطه ک 3عبارت دي لهy = acp y : r
111
=a
لکه 'نگه چ 3وويل شول ،د تعجﻴل لورى د دايرې د مرکز په لوري دی او لﻴدل کﻴ8ي چ 3مقدار ي3 2 acp = Vدى .اوس پورتن 9پايل 3داس 3خﻼصه کوو: r
کله چ 3يو جسم د ) (vپه سرعت په دايره يي مسﻴر د ) (rپه شعاع حرکت کوي ،الي المرکز تعجﻴل ي 3عبارت له ' a = Vخه دى .يوه قوه بايد پر جسم عمل وک7ي ،تر 'و نوموړي جسم ته دايره يي r حرکت ورک7ي .د mپه کتل 3د يوه جسم لپاره د محصله عامل 3قوې کچه د ﻻندې رابط 3له مخ3 !اکل کﻴ8ي: V2 2
cp
r
Fcp = macp = m
د دې قوې لوری د دايرې د مرکز په لور مواجه دى .بايد پوه شو چ 3ال 3المرکز قوه Fcpکوﻻی شي، په يو شم5ر ډيرو ﻻرو من #ته راشي .د بﻴلگ 3په توگه Fcp :شون 3ده چ 3په پورته توگه د يوه تار را*کل وي* ،ايي د اصطکاک له امله د سرک او مو!ر د !ايرونو ترمن #رامن #ته شي (کله چ 3مو!ر په يوه سرک ک 3دوره وهي) Fcpکﻴدای شي د جاذب 3داس 3قوه وي چ 3د مصنوعي سپوږم 9د 'رخ5دو او يا د $مک 3په شاوخوا د سپوږم 9د دوران ﻻمل وي ،نو Fcpله هغ 3قوې 'خه عبارت دى چ 3بايد شتون ولري تر 'و د دايره يي حرکت سبب وگر$ي.
:4-5د ا請طکاک قﻮه په پخوانﻴو !ولگﻴو ک 3د اصطکاک سره په لن 6ډول أشنا شوئ .ور$ن 9تجرب* 3ﻴي چ 3که چﻴرې يوه گلوله د افقي سطح 3پرمخ په حرکت راشي ،نوموړې گلوله د يو 'ه وا!ن له وهلو 'خه وروسته ودري8ي ،په داس 3حال ک 3چ 3د نﻴو!ن د لوم7ي قانون پر بنس دغه گلوله بايد خپل مستقﻴم الخط منظم حرکت ته د تل لپاره دوام ورک7ي او که چﻴرې يوه رقاصه په اهتزاز راوستل شي ،کتل کﻴ8ي چ3 د زمان په ت5ريدو د رقاصي وا!ن له عمودي خط 'خه ورو وروکمﻴ8ي او په پايله ک 3رقاصه دري8ي ،خو د مﻴخانﻴکي انرژي د تحفﻆ د قانون له مخ ، 3د پتانسﻴل انرژي د بدل5دو دلﻴل په حرکي انرژي باندې او د هغ 3برعکس ،بايد د نوموړې رقاص 3اهتزاز له عمودي خط 'خه په عﻴن وا!ن په متناوبه توگه د تل لپاره تکرار شي او کموالى په دې وا!ن ک 3ه(5کله ونه کتل شي .په افقي سطح 3باندې د گلول3 له ساکن کﻴدو او له عمودي خط 'خه د رقاصي د وا!ن د کم5دو 'خه پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3حتما ً د هغو د حرکت د لوري په خﻼف يوې قوې عمل ک7ى دى چ 3دې قوې ته د اصطکاک قوه وايي. د اصطکاک قوه هغه مهال من #ته را$ي چ 3يو جامد جسم پر بل جامد جسم د مايع او يا گاز په من# ک 3حرکت وک7ي .د اصطکاک قوه په دوو حالتونوک75' 3و. .1جسم نسبت هغ 3سطح 3ته چ 3پرې اي+ى دى ،را*کل کﻴ8ي ،خو ساکن پات 3کﻴ8ي ،په دې حالت ک 3د اصطکاک قوه د ستاتﻴکي (سکون) اصطکاک قوې په نامه يادوي.
112
.2جسم نسبت هغه سطح 3ته چ 3ورباندې دى ،په حرکت ک 3وي ،په دې حالت ک 3د اصطکاک قوه ډينامﻴکي (حرکي) اصطکاک قوه نوموي .په ﻻندې ډول هر يو تر مطالع 3ﻻندې نﻴسو: - 1د سکﻮن (ستاتﻴکﻲ) ا請طکاک قﻮه :د جامداتو ترمن #اصطکاک چ 3يوله بل سره په تماس ک 3دي، د دې له امله من #ته را$ي چ 3د اجسامو د تماس سطحه ه(5کله هواره او مسطحه نه وي .له دې امله کله چ 3يو جامد جسم د بل جامد جسم پرمخ را*کل کﻴ8ي ،په دې حالت ک 3د نوموړو اجسامو سطح 3يو د بل له پاسه اصطکاک تولﻴدوي. اوس فرض ک7ئ يو جسم د ( )aد شکل په '5ر ،د يوې افقي سطح3 پرمخ د سکون په حالت ک 3دی .په جسم د Fقوه واردوو. ) (a
په پﻴل ک 3د دې قوې کچه کوچن 9او له Fسره برابره نﻴسو.هغس3 چ 3جسم ساکن پات 3شي .د ( )bشکل' ،رنگه چ 3جسم ساکن
F1
Fs
دى ،د نﻴو!ن د دويم قانون له مخ 3بايد پر جسم د وارده قوو محصله صفر وي ،نو له دې کبله بايد د شوي وي ،تر'و
د F1
fs
په '5ر افقي قوه پر جسم وارده
قوې د اغ5ز په خنثی کولو سره ،د جسم د
)(b F2
Fs
)(c
حرکت د تعجﻴل نﻴولو مخه نﻴول شوې وي. د f sقوه د اتکاء سطحه پر جسم واردوي .دې قوې ته« ،د ستاتﻴکي اصطکاک قوه» وايو.
F =a m a=0 F1 f S = 0
f s = F1
که په همدې ترتﻴب سره
د F1
قوې کچه ور زياته شي او د
F2
F3
F s max
) (d
( )4-16شکلونه
کچ 3ته ي 3ورسوو .په دې حالت ک،3
که چﻴرې جسم همدارنگه ساکن پات 3شي ،د پورتني ورته استدﻻل له مخ 3دې پايل 3ته رسﻴ8و چ 3د اصطکاک ستاتﻴکي قوه هم زياته شوې او له
F2
سره برابره شوې ده ،له دې امله د Fد قوې په زياتولو
سره د ستاتﻴکي اصطکاک قوه هم زيات85ي.
113
که چﻴرې په همدې ترتﻴب د F2قوې کچه ورزياته ک7و او په F3ي 3و*ﻴو ،جسم د حرکت په بهﻴرک3 واقع کﻴ8ي .دا په دې معنا ده چ 3که چﻴرې د F3کچه د Fsد قوې له کچ' 3خه ل'8ه زياته شي ،جسم ساکن نه پات 3کﻴ8ي او په حرکت پﻴل کوي .په دې حالت ک 3د اصطکاک قوې ته »د حرکت په حال د اصطکاک قوه« ويل کﻴ8ي او په * f S maxودل ک85ي .د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه پايله ترﻻسه ک85ي چ 3په وروستي حالت ک f s max = F3 3دي او همدارنگه د اصطکاک کچه د حرکت پرمهال کوﻻی شو له ﻻندې رابط' 3خه ﻻس ته راوړوf s max = s N . . . .( a ) : په دې رابطه ک N 3د اتکاء عمودي قوه ده s ،د ستاتﻴکي اصطکاک ضريب نومﻴ8ي چ 3د هغو سطحو چ 3يو له بله سره په تماس ک 3دي ،د هغو د نوعﻴت او طبﻴعت تابع دي s .پرته له واحده يو فزيکي کمﻴت دی .ول3؟ ﻳادوﻧﻪ :د aرابطه يوازې په هغه حالت ک 3سمه ده چ 3جسم د حرکت په حال ک 3وي .له دې کبله د ستاتﻴکي اصطکاک قوه تل » « Nله کچ' 3خه کوچن 9او زيات حد ( )Maximumي 3د N f sدى. برابر دی ،يعنs N :3 ﻣثال :يو جسم له 10kgکتل 3سره د افقي سطح 3پرمخ د s = 0.4ستاتﻴکي اصطکاک له ضريب سره په 25نﻴو!ن قوې سره راکاږو ،خو په خو$ولو ي 3قادر نه يو .د اصطکاک قوه به د نﻴو!ن په حساب 'ومره وي؟ m =10kg s
s
F
f
= 0 .4
s
F = 25 N V =0
( )4-17شکل
? = fs
حل' :رنگه چ 3د Fقوې په واردولو سره ،جسم حرکت نه کوي او ساکن پات 3کﻴ8ي ،په دې معنا چ3 د جسم د ستاتﻴکي اصطکاک قوې مقدار ددې وارده قوې له مقدار 'خه زيات دی .يعن:3 m = 40 N > F s2
m g = 0.4 × 10kg × 10
s
=N
s
= Fs
پﻮ*تﻨﻪ:
په شکل ک 3يو جسم له 2kgکتل 3سره د افقي سطح 3پرمخ شتون لري او د F1او F2قوې چ 3د هرې يوې کچه 5نﻴو!ن ده ،پرجسم عمل کوي ،جسم د يو ډوله (يونواخت) حرکت په حال ک 3دى .د جسم او افقي سطح 3ترمن# د ستاتﻴکي اصطکاک ضريب پﻴداک7ئ. F = w = (10 × 2) N F2
F1
114
( )4-18شکل
-2د حرکﻲ (ډﻳﻨاﻣﻴکﻲ) ا請طکاک قﻮه :فرض ک7ئ چ 3يو صندوق د يوې افقي سطح 3پرمخ راکاږئ .که چﻴرې صندوق نور نه راکاږئ ،گورئ به چ 3سرعت ي 3ورو ،ورو کم85ي او 'و ش5ب3 وروسته دري8ي .که چﻴري مو!ر چ 3د افقي سطح 3پرمخ د حرکت په حال ک 3دى ،بِرک نﻴسي ،له ل8ې مودې وروسته مو!ر دري8ي .دې ته په پام کولو سره چ 3قوه ،د سرعت د بدلون ﻻمل دى ،بايد يوه قوه د جسم د حرکت په خﻼف لوري ،په جسم وارده شوې وي .دا قوه د اصطکاک له حرک(3دينامﻴکي) قوې 'خه عبارت ده .کله چ 3يو جامد جسم د بل جامد جسم پرمخ حرکت وک7ي ،د هر جسم د تماس له سطح 3سره موازي يوه قوه ،د يوه جسم 'خه پربل جسم واردي8ي چ 3د اصطکاک ډينامﻴکي(حرکي) قوه نومﻴ8ي .په دې $اى ک 3هم د پورته رابط 3په '5ر ﻻندې معادله صدق کوي: N k
k
= Fk
د دينامﻴکي (حرکي) اصطکاک له ضريب 'خه عبارت دى.
( )4-19شکل بحث وک7ئ: د !ولگــي په بﻴﻼبﻴلو ډلوک» 3د ســتاتﻴکي اصطکاک او حرکي اصطکاک د قوو ترمنــ #توپﻴر« په هکله په خپلو ک 3بحث وک7ئ او پايله ي! 3ولگﻴوالوته واوروئ.
ﻣثال :يو جسم په 12kgکتل 3سره د يوه تناب په مرسته چ 3ورسره وصل شوى دى ،د افقي سطح3 پرمخ راکاږو ،که چﻴرې د تناب لوری افقي او د دواړوجسمونو د تماس د سطح 3ترمن #د حرکي اصطکاک ضريب مساوي له 0.25سره وي .پرجسم وارده شوې د حرکي اصطکاک قوه 'و نﻴو!نه ده؟ ( g = 10 m s 2سره فرض ک7ئ). حل :پر جسم واردې شوې قوې په ﻻندې شکل ک* 3ودل شوي دي' .رنگه چ 3جسم د افقي سطح 3په امتداد حرکت کوي ،د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3پر جسم د وارده قوو محصله په عمودي لوري ک 3صفر دى:
( )4-20شکل
N W =0 N = W = mg ) N = 120 ( N fk = k N
f k = 0.25 × 120 ) f k = 30 ( N
115
ﻣثال :په مخکﻴني مثال ک ،3که چﻴرې تناب په F = 36 Nقوې سره کش ک7و ،د حرکت تعجﻴل به 'ومره وي؟ حل :د تعجﻴل د محاسب 3لپاره د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه گ"ه اخلو .پرجسم د واردو شوو قوو محصله برابره ده له: FK = m a F
F
Fk 36 30 = 12 m 6 1m m = =a 2 = 0.5 2 12 2 s s
=a
تﻤرﻳﻦ: په مخامخ شکل ک ،3جسم له 4 m 2تعجﻴل سره د حرکت په حال ک 3دى .که چﻴرې د جسم کتله s 20kgوي ،د حرکي اصطکاک ضريب ي 3پﻴداک7ئF 100 N .
:4-6د ﻧﻴﻮ!ﻦ د جاذب 3قاﻧﻮن أيا تر اوسه مو له خپله $انه پو*تلي چ 3ول 3کله چ 3يو جسم پورته خواته غور$وو ،پس له يوې مودې 'خه ب5رته *کته لو84ي؟ او يا ول 3اوبه په ويالو ک 3مخ *کته حرکت کوي؟ له پخوا زمانو 'خه بشر پوهﻴده چ$ 3مکه ،خپل نژدې جسمونه د $ان په لور راکاږي ،دې قوې ته د جاذب 3قوه وايي .نﻴو!ن انگلﻴسي پوه (عالم) د جاذب 3د قانون په بﻴانولو سره و*ودله چ 3قوه د دواړو جسمونو ترمن #شتون لري .د نﻴو!ن د جاذب 3د قانون له مخ 3دواړه کتل ،3په يوه وخت يوبل جﺬبوي .نﻴو!ن د جاذب 3قانون په ﻻندې توگه بﻴان ک» :7د دوو کتلو ترمن #د جاذب 3قوه د دواړو کتلو د ضرب له حاصل سره مستقﻴم نسبت او د هغو ترمن #د وا!ن له مربع سره معکوس نسبت لري« که چﻴرې د m1او m2دوو کتلو ترمن #وا!ن له ﻻندې تماس سره سم له rسره برابروي ،د جاذبي قوې ( )Fکچه د دوو کتلو ترمن #له ﻻندې رابط' 3خه په ﻻس را$ي. عمل او غبرگون (عکس العمل) F1.2 = F2.1 = F m1 m2 F =G ). . . . . (1 r2
2.1
r m1
m2
F 1.2
F 2.1
( )4-21شکل
116
F
=
1 .2
F
په دې رابطه ک G 3د جاذب 3ن7يوال ثابت نوم85ي ،په SIسﻴستم ک 3د کتل 3د اندازه کولو واحد، کﻴلوگرام ( ،)Kgد قوې د اندازه کولو واحد ،نﻴو!ن ( .)Nد وا!ن د اندازه کولو واحد ،متر ( )mدى، 2 نو Gمساوي دى له: 11 N m G = 6.67 ×10
kg 2 ﻣثال :دوه جسمونه له 5kgاو 12kgکتلو سره په يو متري وا!ن ک 3يوله بله واقع دي ،د هغو ترمن #د
جاذب 3قوه محاسبه ک7ئ. حل:
F = 4 ×10 9 N
5 × 12 12
×
F = 6.67 ×10
11
m1 m2 r2
F =G
لکه 'نگه چ 3پورتنى مثال را*ﻴي ،د جاذب 3قوه د دووجسمونو ترمن #له وړوکتلو سره د صرف نظر وړ ده. پﻮ*تﻨﻪ: د $مک 3کتله تقريبا ً 6×10 kgاو د $مک 3شعاع تقريباً 6.4 ×10 mدي ،د $مک 3د جاذب 3قوه چ 3پر تاسو واردي8ي' ،و نﻴو!نه ده؟ (ددې قوې د محاسبي لپاره د $مک 3کتله د $مک 3پرمرکز متمرکزه فرض ک7ئ. 6
24
د وزن قﻮه – د جاذب 3تعجﻴل په دويم 'پرکي ک 3د اجسامو د أزاد سقوط په بحث ک 3پوه شوئ چ 3د أزاد سقوط په حرکت ک3 تعجﻴل ،د !ولو جسمونو لپاره يو شان او له gسره برابر دى ،هغه قوه چ 3د دې تعجﻴل د من #ته را تلو ﻻمل کﻴ8ي ،د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه ي 3په دې توگه محاسبه کوو.
)
2
(
F = ma , a = g
F = mg . . . .
له بل 3خوا پوهﻴ8و چ 3د وزن قوه د جسم د سقوط سبب گر$ي .که چﻴرې د وزن قوه په wو*ﻴو)2( ، رابط 3ته په پام کولو به ولرو: ) F = W w = mg . . . . ( 3 د وزن قوه عبارت له جاذبوي قوې 'خه ده چ$ 3مکه ي 3پرجسم واردوي .که چ5رې د $مک 3کتله او شعاع په ترتﻴب سره په Meاو Reو*ﻴو ،د ( )1رابط' 3خه په گ" 3اخ5ستلو کوﻻی شو د جسم وزن، يعن 3پرجسم د $مک 3د جاذب 3قوه دا ډول حساب ک7و. m Me ) . . . (4 Re2
W =G
W =F
د ( )3او ( )4روا بطو له پر تله کولو دا پايله ﻻس ته را$ي:
)
5
(
Me .... Re2
g =G
117
m Me Re2
m.g = G
ﻧﻮټ' :و مره چ 3د $مک 3له سطح' 3خه لﻴرې شو ،د gکچه کمﻴ8ي .که چﻴرې د $مک 3له سطح' 3خه د hپه کﻴفي ارتفاع ک g ،3او gسره برابر فرض ک7و ،نو و به لروM e :
(Re + h )2
g =G
'ﻴ17ﻪ وک7ئ: '75نه وک7ئ چ 3د جاذب 3ن7يوال ضريب Gد لوم7ي $ل لپاره د چا لخوا محاســبه شــو؟ د هغه د کار طريق 3په لن6ه توگه !ولگي ته رپورت ورک7ی.
پﻮ*تﻨﻪ: دې ته په پام کولو سره چ 3د gمن%ن 9کچه د $مک 3په سطحه ک 3د 6.4 ×106 mدي .د $مک 3کتله محاسبه ک7ئ.
s2
9.8 mپه شاوخوا او د $مک 3شعاع
پراشﻮټ د پراشوټ حرکت د مطالعه کولو لپاره پکار دي چ 3د يوه جسم أزاد سقوط چ 3د سقوط پر مهال ي 3تعجﻴل د $مک 3په فضاک 3د هوا مقاومت د شتون له امله په بدلون ک 3دی ،مطالعه ک7و. يو هوا باز له پراشوت 'خه په دې موخه گ"ه اخلي چ 3د هوا د مقاومت يوه ستره قوه ي 3گتل 3وي ،تر'و وکوﻻى شي د خپل وزن له قوې سره موازنه من #ته راوړي اوهغه پورته خواته راوکاږي( .د را*کلود دې قوې کچه حتی که پراشوټ خﻼص هم نه وي ،د صرف نظر وړ نه ده ،په دې ډول حالت ک 3به هوا باز له ډ4ر سرعت سره سقوط وک7ي) .پورته خواته د مقاومت د را*کلو قوه چ 3پر يوه جسم د سقوط په حال ک 3په هوا ک 3واردي8ي(له دې وروسته به دا قوه په Fdو*ﻴو) ،د جسم د سرعت له زياتﻴدوسره په اتوماتﻴک ډول زياتﻴ8ي اوکچه ي 3د جسم د سرعت له مربع سره متناسبه ده ( )4-22شکل يعنFd = bV 2 :3 د bقﻴمت ثابت دى ،د جسم د اندازې او شکل سره اړه لري او د مقاومت د قوې لورى د حرکت د لوري مخالف وي' .رنگه چ 3د سرعت له زياتﻴدو سره د مقاومت قوه زياتﻴ8ي ،نوکله چ 3د را*کلو د مقاومت قوه ،د جسم له وزن سره د مقدار له پلوه مساوي شي ،په دې حالت ک 3به خامخا سقوط کوونکي جسم د تعادل په وضعﻴت کي واقع شي .هغه سرعت چ 3د مقاومت د قوې کچه په ک 3د جسم له وزن سره مساوي کﻴ8ي ،د جسم د حدي سرعت په نامه يادي8ي .کله چ 3د جسم سرعت حدي سرعت ته نژدې کﻴ8ي ،تعجﻴل کوچن 9او تر!ولو کمﻴ8ي .کله چ 3جسم حدي سرعت ته رسﻴ8ي ،تعجﻴل ي 3صفر کﻴ8ي. 118
که حدي سرعت په Vtو*ﻴو ،لکه 'نگه چ 3د مقاومت د قوې کچه په دې سرعت ک 3د جسم له 2 2 F = mg = bV وزن سره مساوي ده ،نو له دې کبله کوﻻى شو ولﻴکوb = mg V : t
نو له دې امله د د هر اختﻴاري سرعت لپاره لﻴکﻼی شو:
t
2
V 2 Vt
d
Fd = mg
د جسم حدي سرعت د هغه د کچ 3شکل اوکتل 3سره اړه لري .ﻻندې جدول د 'وجسمونو حدي سرعتونه د بﻴلگ 3په ډول *ﻴي. جسﻢ
حدي سرعت ) (m s
د چرگ ب2که
0.5
د واورې دانه
1
د باران 'ا'کي
7
هوا باز(له واز پراشوت سره)
5 9
الوتونکي عقاب
50 60
هوا باز (له الوتونکي پراشوت سره)
80
مرم9
100 62.0 Kgاو 82.0 Kg
ﻣثال :دوه هوا بازان چ 3يو ډول پراشو!ونه لري او کتل 3ي( 3د پراشو!ونو په گ6ون) دي .کوم هوا باز حدي زيات سرعت لري او د حدي سرعتونو نسبت ي' 3ودی؟ د ﻣثال حل ﻟپاره ﻻر*ﻮوﻧ:3 'رنگه چ 3پراشوتونه يو ډول دي ،نوهﻴله دا ده چ 3په يوه !اکلي سرعت بايد د مقاومت را*کوونکي قوې کچه پر دواړو پراشوتونو يو ډول عمل وک7ي. هغه هوا باز چ 3وزن ي 3زيات دى ،د دې لپاره چ 3د مقاومت قوه ي 3د هغه له وزن سره برابره وي، بايد ژر سقوط وک7ي .له دې امله د 82.0 Kgهوا باز بايد ډ4ر حدي سرعت ولري .د حدي سرعتونو نسبت د !اکلو لپاره په پﻴل ک 3بﻴامومو چ' 3رنگه حدي سرعتونه د کتل 3مربوط کﻴ8ي ،وروسته به په دې سرعتونو کار وک7و. حل :د Vtپه حدي سرعت ک 3د مقاومت قوه بايد د جسم له وزن سره مساوي وي يعن:3 2
mg = Fd = bVt
119
'رنگه چ 3پراشوتو نه يو ډول دي ،گورو به چ 3د bثابت قﻴمت د دواړو پراشوتونو لپاره مساوي وي، ، Vtنو دروند هواباز حدي ډ4ر سرعت لري او هغه د دې لپاره چ 3د مقاومت قوه له دې امله m له خپل وزن سره په توازن ک 3راوړي ،بايد چ"ک حرکت وک7ي ،نو د حدي سرعتونو نسبت به ي 3په دې ډول وي: Vt 2 m2 82,0 Kg = 1,15
62,0 Kg
=
m1
=
Vt 1
د 82.0 Kgوزن لرونکي هواباز حدي سرعت د کم وزنه هواباز له 1,15چنده حدي سرعت سره برابردى يعن 15% 3ي 3چ"ک حرکت ک7يدى. 82,0 Kg ﻣباحثﻪ :د 82.0 Kgهواباز 32%دروند دى$ ،که= 1,32 : خو حدي سرعت فقط 15% 62,0 Kg ډ4ردى او ﻻمل ي 3دا دى چ 3د مقاومت قوه د سرعت له مربع سره مستقﻴما ً متناسبه ده يعن 3همدا 15%ډ4ر سرعت د مقاومت قوه 32%زياتوي ،يعن(1 15) 2 = 1 32 :3 تﻤرﻳﻦ يو پﻴلوټ خپل $ان له پراشوت سره د $مک 3د سطح 3له يوه لوړوالي 'خه له خپل 3الوتک3 غور$وي .که چﻴرې د پﻴلوټ مجموعي کتله له پراشوت سره 112Kgوي ،د هوا د مقاومت قوه هغه مهال چ 3پﻴلوټ حدي سرعت ته رسﻴ8ي' ،ومره ده؟ ﻣثال -د باسک"بال يو توپ له يولوړ تعمﻴر 'خه را خوش 3کﻴ8ي. -aد توپ لوم7نى تعجﻴل د سقوط په موده کي 'ومره دى؟ -bد توپ تعجﻴل په هغه وخت ک 3چ 3توپ خپل حدي سرعت ته رسﻴ8ي حساب ک7ئ. -cد توپ تعجﻴل په هغه وخت ک 3چ 3سرعت ي 3د حدي سرعت نﻴمايي ته رسﻴ8ي پﻴداک7ئ. د ﻣثال د حل ﻟپاره ﻻر*ﻮوﻧﻪ: د yمثبت محور انتخابوو ،تر 'و د معمول په شان ي 3نقط 3په پورته لور پرمخ په ن+ه ک7و' .رنگه چ 3توپ د سکون له حالت 'خه غور$ول کﻴ8ي ،نو له دې امله هغه يوازين 9قوه چ 3د غور$ولو په لوم7ۍ ش5به ک 3پرې عمل کوي ،د $مک 3د جاذب 3قوه ده په دې ش5به ک 3چ 3سرعت صفر دى، د هوا د مقاومت قوه هم صفر ده .کله چ 3توپ په حرکت ک 3دى ،د مقاومت قوه پر جسم په وارده منتجه قوه ک 3ون6ه لري. حل: '.aرنگه چ 3د مقاومت قوه صفر ده .لومرنى تعجﻴل د أزاد سقوط له تعجﻴل سره مساوي دى، يعن( a = g ) :3 .bکله چ 3توپ خپل حدي سرعت ته رسﻴ8ي ،د مقاومت د قوې کچه مساوي د توپ له وزن سره وي ،خو په مخالف لوري ک 3عمل کوي او 'رنگه چ 3په دې حالت ک 3پر توپ منتجه قوه صفر ده .نو تعجﻴل په حدي سرعت ک 3صفر وي ،يعنa = O :3 120
.cکله چ 3توپ په نﻴم حدي سرعت ک 3د غور5$دو په حال وي ،د مقاومت قوه مهمه ده ،خو دا قوه د توپ له وزن 'خه کمه ده .محصله قوه په *کته لور او د دې له مخ 3تعجﻴل هم ('ومره چ3 په کمه کچه) مخ په *کته عمل کوي .پوهﻴ8و چ 3د مقاومت قوه په هر سرعت ک 3د ﻻندې رابط 3په مرسته !اکل کﻴ8ي. V2 2
Vt
Fd = mg
او همدارنگه پوهﻴ8و چ 3دا قوه د وزن د لوري خﻼف په پورته لوري عمل کوي ،نو منتجه عمودي قوه په دې ډول لﻴکو: V2 V2 )1
2
Vt
( mg =mg
د نﻴو!ن د دويم قانون په تطبﻴقولو سره لرو:
2
Fy = Fd mg = mg
Vt Fy = ma y
ترﻻسه شوى تعجﻴل د قﻴمت د ﻻسته راوړلو لپاره کوﻻی شو چ 3ولﻴکو: )1
V2 2 Vt
( ay = g
)1
V2 2 Vt
( ma y = mg
په هغه وخت ک 3چ 3سرعت له نﻴم حدي سرعت سره مساوي دى ،يعن:3
V2 1 = 2 4 Vt
1 1) = 3 4 × g 4
1 V = Vt 2 ( ay = g
نو د توپ تعجﻴل a = 3 4 g .او د aاو gدواړه لوري مخ په *کته دي. ﻣباحثﻪ' :نگه کوﻻی شو پوه شو چ 3د هوا مقاومت د صرف نظر وړ دى؟ که چﻴرې موږ د جسم په حدي سرعت په ا!کلي ډول پوه شو په هغه وخت ک 3به پوه شو چ' 3ومره د جسم سرعت د هغه د حدي سرعت په پرتله ل 8وي ،په همغه کچه د هوا مقاومت تر ډ4ره د صرف نظر وړ وي.
فعاﻟﻴت: يو لوړ يا يو اوچت محل ته وخ5ژئ ،او يا پر يوې زين 3پورته شــئ او له هغه $ايه يو !وک7ۍ شــکله کاغﺬ لکه د کﻴک کاغﺬې جامگی او يوه پن%ه افغانﻴگ 9سکه په يوه وخت خوش 3ک7ئ .د هوا مقاومت د سک 3په وړاندې د صرف نظر وړ دی ،خو دا چ 3له ډيرې لوړې ارتفاع 'خه خوش 3شي .په داس 3حال ک 3چ 3د هوا مقاومت د کاغﺬي !وک7ۍ په وړاندې ډ4ر د پام وړدی او !وک7ۍ تقريباً يو نا 'اپه خپل حدي ســرعت ته رســﻴ8ي' .و کاغﺬي !وک7ۍ (له دوونه تر'لورو دا نو) ســره يو$ای ک7ئ او هغوى له لوم7ني !وک7ۍ سره يو$ای خوش 3ک7ئ' .ه به وگورئ؟ أيا د کاغﺬي توک7يو حدي سرعت زيات دى؟ ول3؟
121
اوس يوه !وک7ۍ کاغﺬ کلوله ک7ئ او بﻴا هغه په يو وخت له ســک 3ســره خوشــ3 ک7ئ .و به گورئ په داســ 3حال ک 3چ 3د هوا مقاومت اوس بدلون موندلی ،خو اوس هم د پاملرن 3وړ دی .ول3؟ په دې هکله په ډلوک 3بحث وک7ئ او ﻻندې شــکل ته چ 3يو ســتروبو سکوپﻴک تصوير دی او د دوو جســمونو ســقوط په هواک 3له ډ4ر توپﻴري حدي سرعتونوسره *ــﻴي ،وگورئ او په مرســته ي 3د هغه فعالﻴت په هکله چ 3ترســره ک7ی مو دی، په ډلوک 3بحث او مناقشــه وک7ئ (تصويرونه په زماني وقفو 1,15 sک 3عکاسي شوي دي)
( )4-23شکل
:4-7ﻟف لف 'ه شى دى؟ أيا تراوسه موله $انه پو*تنه ک7ې ده چ 3لفت د فزيک له نظره 'نگه کار کوي؟ کله چ 3د لفت د ننه ياست او لفت د vپه ثابت سرعت پورته او يا *کته حرکت کوي' ،ه پﻴ+ﻴ8ي؟ او که چﻴرې لفت د aپه ثابت تعجﻴل په حرکت پﻴل وک7ي' ،ه پﻴ+ﻴ8ي؟ او .....دا !ول 3هغه پو*تن 3دي چ 3تاسو به د دې لوست په پای ک 3هغو ته د $واب ورکولو وړتﻴا ترﻻسه ک7ئ. پورتنﻴو پو*تنوته د $واب ورکولو لپاره ﻻندې مثال ته پام وک7ئ: فرض ک7ئ چ 3يوتن د mله کتل 3سره د لفت د ننه پر يوه فنري تله وﻻړ دى .پرفنري تل 3د واردې قوې کچه په ﻻندې دريو حالتونو ک 3تر مطالع 3ﻻندې نﻴسو: ( )4-24شکل
- 1که چﻴرې لفت ساکن وي :په دې حالت ک' 3رنگه چ 3لفت ساکن دى ،په پايله ک 3د حرکت تعجﻴل به صفر وي .پر شخص واردې قوې په ( )4-24شکل ک* 3ودل شوي دي ،نو د نﻴو!ن د دويم قانون له مخ 3لﻴکﻼی شو: a=0 F =N W =0 )N = W = mg..............(1
په دې حالت ک 3داس 3پايله ترﻻسه کوﻻی شوچ :3کله چ 3يوتن د لفت د ننه دى او د لفت تعجﻴل صفر دى ،فنري تله يوازې د جسم د وزن قوه يعن W = mg 3را*ﻴي.
122
- 2لفت د aپه ثابت تعجﻴل پورته لوري ته په حرکت پﻴل کوي :په دې حالت د حرکت تعجﻴل د a په اندازه مخ په پورته دى او د نﻴو!ن دويم قانون ته په پام کولو سره کوﻻى شو ولﻴکو چ: 3 F = ma N W = ma
)
2
(
N mg = ma N = ma + mg
N = m ( a + g ). . . .
- 3لفت د aثابت تعجﻴل په لرلو *کته لور په حرکت پﻴل کوي :په دې حالت ک 3هم د حرکت تعجﻴل د aپه کچه مخ په *کته دى (د حرکت مخ *کته لوري مثبت په نظرک 3نﻴسو) او د نﻴو!ن دويم قانون ته په پام کولو سره کوﻻی شو ولﻴکو چ:3 F = ma W N = ma
)
3
(
mg N = ma N = mg ma
N = m ( g a ). . . . .
ﻧﻮټ :پورتنﻴو دريو حالتونو ته په پام کولو سره کوﻻی شو پايله ترﻻسه ک7و» :کله چ 3لفت ساکن دى او يا له ثابت سرعت سره حرکت کوي ،هغه عدد چ 3فنري تله ي* 3ﻴي ،د شخص له ري+تني وزن سره برابردى ،يعن . ( N = W ):3کله چ 3لفت له ثابت تعجﻴل سره مخ پورته حرکت کوي ،هغه عدد چ3 فنري تله ي* 3ﻴي ،د شخص له واقعي وزن 'خه ډ4ر دى ،يعن (N W ) 3کله چ 3لفت د مثبت تعجﻴل په لرلو سره مخ په *کته حرکت کوي ،هغه عدد چ 3فنري تله ي* 3ﻴي د شخص له ري+تني وزن 'خه کم دى ،يعن( N W ):3 ﻣثال :يوتن له 70 kgکتل 3سره د لفت د ننه وﻻړدى ،هغه عمودي قوه چ 3د لفت قاعده ي 3پرشخص واردوي په ﻻندې حاﻻتو ک 3ي 3محاسبه ک7ئ. -aلفت ساکن دی -bلفت په ثابت سرعت مخ پورته حرکت کوي. 2 -cلفت په 2m / s 2ثابت تعجﻴل پورته خواته په حرکت پﻴل کوي g =10 m / s (،دې فرض شي) حل' )a :رنگه چ 3لفت ساکن دى د حرکت تعجﻴل صفر دى او په پايله ک:3 a=0 F = N W = mg N = W = mg N = 70 ×10 = 700 N
123
)bپه دې حالت ک 3چ 3لفت له ثابت سرعت سره مخ پورته خواته په حرکت ک 3دى ،په پايله ک 3د حرکت تعجﻴل صفر دى او د aد محاسب 3په 5$ر پايله تر ﻻسه کﻴ8ي چ N = 700 N 3دي. )cپه دې حالت ک 3د حرکت تعجﻴل 12m / s 2او مخ په پورته خواته دی او د نﻴو!ن دويم قانون ته په پام کولو سره لرو چ:3 F = m.a N W = ma N 700 = 70 × 2 N = 840 N
پﻮ*تﻨﻪ: يو تن په لفت ک 3د يوې فنري تل 3د پاسه وﻻړ دى .د نوموړي شخص کتله تله کوم عدد *ﻴي؟
50 kg
ده ،په ﻻندې حالتونوک 3فنري
-aلفت له 2m / s 2تعجﻴل سره مخ پورته خواته حرکت کوي. -bلفت له 2m / s 2تعجﻴل سره مخ *کته خواته حرکت کوي. -cلفت په ثابت سرعت حرکت کوي.
د ﻣصﻨﻮعﻲ سپﻮږﻣﻴﻮ د حرکت داﻳروي ﻣداروﻧﻪ لکه 'نگه چ 3پوهﻴ8و ،مصنوعي سپوږم 9د $مک 3په شاوخوا ک 3تقريباً د يوه دايره يي مسﻴر پرمخ حرکت کوي .اوس فرض ک7ئ چ 3يو س7ى د مصنوعي سپوږم 9په من #ک 3دى ستاسوله نظره نوموړی س7ى خپل حرکت نسبت $مک 3ته 'نگه ويني؟ کوم 3قوې په مصنوعي سپوږم 9عمل کوي؟ هغه س7ى چ 3په مصنوعي سپوږم 9ک 3دى- ،وري چ3 مصنوعي سپوږم 9تل له $مک' 3خه همدا يو وا!ن لري (د دايروي مسﻴر له امله ي .)3يا په بل عبارت ،د غه س7ی گورئ چ 3مصنوعي سپوږم 9نسبت $مک 3ته ساکنه ده.
( )4-25شکل
124
نوله دې امله نوموړی س7ى دې پايل 3ته رسﻴ8ي چ 3ه &5يوه قوه پر مصنوعي سپوږم 9عمل نه کوي ،خو هغه 'ه ته په پاملرن 3چ 3د دايروي حرکتونو په هکله مو ولوستل ،کوﻻی شو ووايو چ 3پر مصنوعي سپوږم 9دوې قوې عمل کوي .يوه د جاذب 3قوه mgاو بله له مرکز 'خه د ت+5ت 3قوه mR 2چ3 دواړه قوې يوه له بل' 3خه په مخالفو لوروک 3دي' .رنگه چ 3مصنوعي سپوږم 9د هغه س7ي له نظره چ 3په مصنوعي سپوږم 9ک 3دی ،ساکنه ده ،نوله دې امله ويﻼی شو چ 3دوې پورتن 9قوې يوه له بل3 سره د توازن په حال ک 3دي او يا په بل عبارت ،دا دوې قوې يوه له بل 3سره مساوي دي.يعن:3
)
. . . . . (1
2
m g = mR 2
g =R
بﻴضوي حرکت په 30000 Km hسرعت
پرته له جاذب3
دايروي حرکت په 27000 Km hسرعت
له $مک' 3خه دت+ت 3سرعت
40000 Km h د جاذب 3په شتون ک3
( )4-26شکل
( )4-27شکل
V 'رنگه چ3 R
لرو چ:3
= دى او Vد مصنوعي سپوږم 9خطي سرعت دى ،نو ددې قﻴمت په وضع کولوسره
)
2
(
V2 ... . . R
=g
له دې 'خه پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3هغه س7ى او نور شﻴان د مصنوعي سپوږم 9په من #ک 3دحرکت پرمهال ب 3وزنه کﻴ8ي$ ،که د ( )1معادل 3په اساس د مصنوعي سپوږم 9وزن مساوي دى ،له مرکز 'خه ت+5ت 3قوې سره او د هغو محصله صفر ده.
125
د 'ﻠﻮرم 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز د نﻴو!ن د حرکت قوانﻴن ،په کﻼسﻴک فزيک ک 3د حرکت پﻴژندن 3ډير مهم قوانﻴن دي. د نﻴو!ن لوم7ى قانون (دعطالت يا انرشﻴا قانون) بﻴا نوي چ :3يو جسم د سکون او يا د مستقﻴم خطپرمخ خپل يو ډوله (يونواخت) حرکت ساتي ،خو کله چ 3د يوې قوې تراغﻴزې ﻻندې د خپل حالت بدلون ته اړ ک7اى شي. مصنوعي سپوږم 9چ 3د بشر لخوا هوا ته توغول کﻴ8ي ،د هغوی د حرکتونو د محاسب 3لپاره د نﻴو!ن له دريمقانون 'خه گ"ه اخ5ستل کﻴ8ي. د نﻴو!ن دويم قانون بﻴانوي چ :3که چﻴرې پر يوه جسم قوې واردې شي ،جسم داس 3تعجﻴل اخليچ 3پر جسم د وارده قوو له محصل 3سره مستقﻴم نسبت او ورسره عﻴن لوري لري او د جسم له کتل3 سره معکوس نسبت لري چ 3په ﻻندې ډول بﻴانﻴ8ي. = ma
F
يا
F m
=a
د نﻴو!ن دريم قانون بﻴا نوي چ :3هر کله چ 3يو جسم پر بل جسم قوه وارده ک7ي ،دويم جسم هم پهلوم7ي جسم برابره قوه په مخالف لوري واردوي چ 3په ﻻندې توگه لﻴکل کﻴ8ي. له وکتوري پلوه ............
2.1
F
=
1.2
F
له سکالري پلوه F 1.2 = F 2.1...........
د اتکاء عمودي قوه ،يو له هغو قوو 'خه ده چ$ 3انگ7ى قانون ورته نشته ،يعن 3داس 3رابطه نه شتهچ 3په مرسته ي 3وکوﻻی شو ،د دې قوو کچه محاسبه ک7و ،لکه 'نگه چ 3مو ولوستل ،د دې قوو کچه د نﻴو!ن د دويم قانون په مرسته محاسبه کوو. د ستاتﻴکي اصطکاک قوه :جسم نسبت هغ 3سطح 3ته چ 3پرې اي+ي ،راک+ل کﻴ8ي ،خو ساکنباقي پات 3کﻴ8ي ،په دې حالت ک 3د اصطکاک قوې ته د ستاتﻴکي اصطکاک قوه وايي .د ستاتﻴکي اصطکاک قوه د ﻻندې رابط 3له مخ 3ﻻس ته را$يFS max = S N : کله چ 3جسم پر يوې سطح 3قرار لري حرکت کوي ،په دې حالت ک 3د اصطکاک قوې ته دحرکي (د ينامﻴکي) اصطکاک قوه وايي چ 3په ﻻندې ډول لﻴکل کﻴ8يf k = k N :
126
Sاو Kپه ترتﻴب سره د ستاتﻴکي او د ينامﻴکي اصطکاک له ضريبونو 'خه عبارت دي چ 3د اندازه کولو واحدونه نلري. که چﻴرې دوې کتل m1 3او m2وي او د دوى تر من #وا!ن rوي .د دوو کتلو ترمن #د Fجاذبوي قوې کچه له ﻻندې رابط' 3خه په ﻻس را$ي F = G m1 2m2 :پورتن 9رابطه د نﻴو!ن د جاذب 3له r قانون 'خه عبارت ده چ 3د m1او m2دوو کتلو له حاصل ضرب سره مستقﻴمه رابطه او د دې دوو کتلو ترمن #د وا!ن له مربع سره معکوسه رابطه لري: د وزن قوه عبارت له جاذبوي قوې 'خه ده چ$ 3مکه ي 3پرجسم واردوي. د $مک 3د جاذب 3د قوې کچه چ 3پرجسم واردي8ي ،له ﻻندې رابط' 3خه ﻻس ته را$ي:m.M e Re2
W =G
M
د $مک 3د جاذب 3د تعجﻴل ( )gمقدار د g = G 2eله پورتن 9رابط' 3خه ﻻسته را$ي.Re که چﻴرې جسم د $مک 3له سطح' 3خه د hپه ار تفاع ک 3وي ،په پايله ک 3پورتن 9رابطه په ﻻندېشکل لﻴکل کﻴ8ي: Me ( Re + h )2
g =G
کله چ 3لفت په ثابت سرعت حرکت کوي N = W ،که چﻴرې لِفت له ثابت تعجﻴل سره مخ په پورتهحرکت وک7ي ،هغه مهال ' N Wخه او که چﻴرې لِفت له ثابت تعجﻴل سره مخ په *کته حرکت وک7ي ،په پايله ک' N w 3خه وي. پر مصنوعي سپوږمﻴو دوې قوې عمل کوي ،يوه ي 3د جاذب 3قوه (مرکزته د جﺬب قوه) او دويمه ي3له مرکز 'خه د تﻴ+ت 3قوه.
127
د 'ﻠﻮرم 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 .1د نﻴو!ن د حرکت قوانﻴن کوم شﻴان بﻴا نوي؟ .2د نﻴو!ن لوم7ى قانون تعريف ک7ئ او له دې قانون 'خه 'ه پايله تر ﻻسه کوﻻى شو؟ .3عطالت يا انرشﻴا تعريف ک7ئ. .4د نﻴو!ن دويم قانون بﻴان ک7ئ او د کمﻴتونو اړيکه ي 3د اندازه کولو له واحدونو سره ذکرک7ئ .5د نﻴو!ن دريم قانون تعريف ک7ئ. .6يو مو!ر ول 3په يو افقي س7ک چ 3سطحه ي 3کنگل ده ،نشي کوﻻی د س7ک له گوﻻيي 'خه تابعﻴت وک7ئ او د مستقﻴم خط په امتداد له س7ک 'خه منحرف کﻴ8ي؟ .7د نﻴو!ن له لوم7ي قانون 'خه درې مثالونه بﻴان ک7ئ. .8پر يوه جسم چ 2Kg 3کتله لري 20 ،نﻴو!نه قوه واردي8ي: -aد جسم د حرکت تعجﻴل محاسبه ک7ئ. -bکه چﻴرې قوه 30،نﻴو!نه شي ،د حرکت په تعجﻴل ک' 3ه ډول بدلون رامن #ته کﻴ8ي؟ .9دوه جسمونه له m1او m2کتلو سره چ 3پر يوې افقي سطح 3د سکون په حالت ک 3دي ،د يو ډول قوو تر اغﻴز ﻻندې په حرکت پﻴل کوي .که چﻴرې د tزمان له ت5ريدو 'خه وروسته ي 3سرعت په ترتﻴب سره v1او v2شي ،د Vنسبت محاسبه ک7ئ. V .10يو جسم د سقوط په حال ک 3دى (د هوا له مقاومت 'خه ت5رشئ) کوم 3قوې پرې واردي8ي؟ د دې قوو غبر-ون (عکس العمل) مشخص ک7ئ. .11د نﻴو!ن د جاذب 3قانون بﻴان ک7ئ او رابطه ي 3ولﻴکئ. .12دوه جسمونه له 2Kgاو 5Kgکتلو سره يو له بل 'خه په 6.67متري وا!ن ک 3شتون لري، د هغو ترمن #جاذبوي قوه حساب ک7ئ. .13په ﻻندې شکلونوک 3د اتکاء عمودي قوه حساب ک7ئ( g = 10 m 2دې فرض شي) 2
1
s
50 N 6 kg
F m
) (a
50 N
F
6 kg
m
)(b
.14له شکل سره سم يو جسم له تناب سره ت7لى او هغه مو په عمودي استقامت ک 3ساتلى دى. -aکه چﻴرې د ستگاه له 2 m / s 2تعجﻴل سره مخ پورته حرکت وک7ي ،د تناب د را*کلو(کشش) قوه معلومه ک7ئ. 2 -bکه چﻴرې د ستگاه له 2 m / sتعجﻴل سره مخ په ﻻندې حرکت وک7ي ،د تناب د را*کلو قوه به 'و نﻴو!نه وي؟
m 10kg
128
-cکه چﻴرې د ستگاه په ثابت سرعت حرکت وک7ي ،د تناب د را*کلو قوه به 'ومره وي؟ .15د اصطکاک قوې د ډولونو نومونه واخلئ او 'رگنده ک7ئ چ 3دا قوې 'ه وخت 'رگندي8ي؟ .16يو جسم له 20Kgکتل 3سره د يوې افقي سطح 3پرمخ چ 3ستاتﻴکي ضريب ي= 0.5 3
s
دی اي+ى او هغه د ( )Fقوې سره را کاږو ،خو په *ور ولو ي 3قادر نه يو .د Fقوه به د نﻴو!ن پر حساب 'ومره وي؟ .17يو جسم د يوه فنر له 'وکي سره په يو لف ک7$ 3ول شوى دى ،د جسم کتله 5Kgاو د فنر ثابت 1000N / mدي .د فنر د اوږدوالي بدلون په ﻻندې حالتونوک 3حساب ک7ئ. -aلفت له 3m / s 2تعجﻴل سره مخ پورته په حرکت پﻴل کوي. -bلفت له 3m / s 2تعجﻴل سره مخ *کته په حرکت پﻴل کوي. -cلفت له ثابت سرعت سره حرکت کوي. .18غواړو يو جسم ته چ 10Kg 3کتله لري 3m / s ،تعجﻴل ورک7و ،د هغ 3قوې کچه چ 3بايد پرې وارده ي 3ک7و ،په ﻻندې حالتونوک 3حساب ک7ئ: -aجسم د افقي سطح 3پرمخ پرته له اصطکاک 'خه حرکت کوي. -bجسم پرافقي سطحه له 0.1حرک 3اصطکاک ضريب سره ،په حرکت ک 3دى. -cجسم په قايم مسﻴرک 3مخ پورته حرکت کوي. -dجسم په قايم مسﻴر ک 3مخ *کته حرکت کوي. .19د m1او m2دوه جسمونه د يوې هوارې اوصفا افقي سطح 3پرمخ شتون لري ،د m1کتل 3کچه 10Kgاو د m2کتل 3کچه 5Kgده ،د Fافقي قوه چ 3کچه ي 30N 3ده ،د شکل په '5ر ،په m1واردي8ي ،هغه په حرکت راولي ،پﻴداک7ئ چ 3د m2کتل 3لخوا 'ومره قوه په m1کتل 3باندې واردي8ي؟ د دواړو کتل 3مشترک شتاب حساب ک7ئ. 2
m1 m 2
30 N
F
.20د$مک 3د کُرې کتله 6×10 24 kgاو د سپوږم 9د کُرې کتله تقريباً 7.4 ×1022 kgاو د $مک3 د کُرې د مرکز وا!ن د سپوږم 9د کُرې له مرکز 'خه تقريباً 4×105 kmدی. -aد جاذب 3قوه چ$ 3مکه ي 3پرسپوږم 9واردوي محاسبه ک7ئ او ووايئ چ 3دا قوه سپوږم 9ته 'ومره تعجﻴل ورکوي؟ -bد سپوږم 9دجاذب 3قوه پر$مک' 3ومره ده ؟ دا قوه $مک 3ته په کومه کچه تعجﻴل ورکوي؟
129
پﻨ%ﻢ 'پرکﻰ کار ،ﻣﻴخاﻧﻴکﻲ اﻧرژي او طاقت
ورزش کوونکي د بﻴس بال په توپ د يوې قوې په تطبﻴقولو سره ،په يو لوړ او چ"ک سرعت سره تعجﻴل اخ5ستلو ته چمتو کوي .هغه د يوې داس 3قوې په تطبﻴقولو سره چ3 پرم به يي *ايي توپ ته په مترونو د موقعﻴت بدلون ورک7ي ،يو داس 3کار به ترسره ک7ي چ 3مجموعه به ي 3له ( ) 12 mVحرکي انرژي سره چ 3د توپ د سرعت ورکولو لپاره اړينه ده ،مساوي وي .همدې ﻻسته راغل 3پايل 3ته د (کار -انرژي) قانون وايي. 2
تر اوسه پورې موږ د يوه جسم انتقالي حرکت د نﻴو!ن د دريو قوانﻴنوله نظره مطالعه ک ،7د پورتﻴنو قوانﻴنو پر بنس ،قوې د حرکت !اکوونکي کمﻴت په توگه مرکزي رول لوباوه .په دې 'پرکي او تردې وروستي 'پرکي ک 3به موږ له مختلفو تحلﻴلونو سره د انرژي او مومنتم کمﻴتونو له نظره د اجسامو د انتقالي حرکت په هکله بحث وک7و. د انرژي او مومنتم بنس" 85اهمﻴت د هغو د تحفﻆ په $ان7/تﻴا ک 3دى .يعن 3هغوى په عمومي حالتونو ک 3ثابت پات 3ک85ي .د تحفظي مقادير و شتون نه يوازې دا چ 3موږ ته د ن7ۍ په طبﻴعت ک 3د ژور لﻴدلو قدرت راکوي ،بلک 3د عملي مسايلو حل ته د رس5دو بله ﻻر را*ﻴي .د انرژي او مومنتم د تحفﻆ قوانﻴن په $انگ7ي ډول د اجسامو له مختلفو سﻴستمونو سره چ 3له ب5ﻼب5لو قوو سره سراوکار لري او د هغو اړوندو مسايلو حل چ 3ډ4ر گران او يا ناشونى *کاري ،ډ4ر د اهﻴمت وړ دى .دا قوانﻴن په پراخ طﻴف ک ،3پديدې او پﻴ 3+د اتوم او هستوي ذرو د ن7ۍ د پديدو په گ6ون چ 3نور پک 3د نﻴو!ن قوانﻴن عملي ندي ،د تطبﻴق وړ دي .په دې 'پرکي ک 3به تاسو د دوو ډ4رو مهمو مفاهﻴمو يعن 3کار او انرژي د ب5ﻼب5لو ډولونو په هکله چ 3له مﻴخانﻴک سره ت7او لري معلومات ترﻻسه ک7ئ .دغه دوه کمﻴتونه سکالري دي او 'رنگه چ 3د جهت لرونکي نه دي ،مطالعه ي 3نسبت وکتوري مقدارونو ته أسانه ده .حرکي انرژي چ 3له حرکت سره اړيک 3لري او ذخﻴره وي انرژي چ 3د يوه جسم له موقعﻴت سره ت7او لري ،د انرژي دوه ډولونه دي چ 3په دې 'پرکي ک 3به ي 3مطالعه ک7ئ .کار ،انرژي او طاقت يو له بل سره اړيک3 لري .د ماشﻴنونو ډولونه چ 3په ور$ني ژوندانه ک 3ورسره سراوکار لرو ،معمو ًﻻ د هغ 3کاري کچ 3له مخ 3چ 3د هغو په مرسته ترسره کﻴداى شي او هغه طاقت چ 3تولﻴدوي ي 3تشريح کﻴداى شي چ3 ددې 'پرکي په پاى ک 3به د نوموړو مفاهﻴمو په هکله اړين معلومات او بلدتﻴا ترﻻسه ک7ئ.
130
ﻫغﻪ کار چ 3د ثابت 3قﻮې پﻪ ﻣ ترسره ک85ي د کار مفهوم 'ه شى دى؟ هغه کار چ 3د يوې ثابت 3قوې پرم ترسره ک85ي' ،ه ډول دى؟ 'نگه کوﻻى شو کار د فزيک له مخ 3و'75و؟ د اووم !ولگي په فزيک ک 3تريوې اندازې د کار له مفهوم سره بلد شوئ ،د هغو موضوعاتو د يادولو لپاره چ 3د اووم !ولگي په فزيک ک 3مو مطالعه ک7ل ،ﻻندې فعالﻴت ترسره ک7ئ. فعاﻟﻴت: هغه شم5ر کارونه چ 3په خپل چاپﻴريال ک 3ي 3وينئ او يا له هغو سره مخامخ ک85ئ وي 3لﻴکئ او خپل تولگي ته ي 3وړاندې ک7ئ. ددې کارونو په ترسره کولو ک 3کوم$ 3انگ7ن 3او گ 6عناصر شته؟ دا پو*ته په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3تر بحث ﻻندې ونﻴسئ او بﻴاي! 3ولگي ته وړاندې ک7ئ.
پورتني ذکر شوي فعالﻴت ته په پام کولو سره په کارونو ک 3چ 3ترسره ک85ي ،دوه گ 6عنصرونه شتون لري. .1پر اجسامو قوه وارد84ي. .2پر اجسامو د قوې د اعمال له امله ،هغوی د حالت او موقعﻴت له بدلون سره مخامخ ک85ي. لکه 'نگه چ 3په ( )5-1شکل ک 3ي 3وينئ .يو س7ى پر جسم قوه واردوي او په پايله ک 3د جسم د مکان د بدلون سبب گر$ي .هغه 'ه ته په پاملرن3 چ 3وويل شول .کوﻻى شو ووايو چ 3د جسم د مکان د بدلون په لور د قوې مرکب 3او د جسم په واسطه د وهل شوې فاصل 3د ضرب حاصل پر ب اﻟﻒ متحرک جسم د عامل 3قوې له کار 'خه عبارت دی. ج يعن 3که چ5رې د ( )5-2شکل په '5ر ،پر جسم د Fپه کچه قوه وارده شي ،هغه د dپه اندازه له ( )5-1شکل $ايه ب$ 3ايه ک7ي ،د تعريف له مخ 3د Fثابت3 قوې کار عبارت دى لهW f = F d ........(1) : ( )5-2شکل
131
د کار د اندازه کولو واحد د SIپه سﻴستم ک 3عبارت له ' N mخه دى چ 3ژول نوم85ي او د Jپه ن* 3+ودل ک85ي ،يعن3 )1N m = 1J .........( 2
د cgsپه سﻴستم ک 3د کار د اندازه کولو واحد له ارگ ( ' ) ergخه عبارت دی چ 3په ﻻندې توگه وړاندې ک85ي: )1 erg = 1 dyne 1cm .......... ...( 3
په انگلﻴسي سﻴستم ک 3کار په فوت پون ( foot pound ) 6سره اندازه ک85ي چ 3په دې ډول وړاندې ک85ي1J = 107 erg = 0.7376 Lb ft ...........(4) : پﻮ*تﻨﻪ :د !ولگي په مختلو ډلو ک )4( 3رابطه د ډلو د غ7و په مرسته ثابته ک7ئ. ﻼ که چ5رې په ( )5-2شکل ک 3کار د $اى او موقعﻴت له 'و پرله کار له يو سکالري کمﻴت 'خه عبارت دى .مث ً پس( 3متوالي) بدلون سره ترسره ک7و! ،ول کار کوﻻى شو د ترسره شوو کارونو له جبري جمع' 3خه د $ايونو په هر بدلون ک 3ﻻس ته راوړو.
ﻣثال :يو تن 70 Nافقي قوه پر يوه جسم وارد وي او هغه د 10mپه اندازه ب$ 3ايه کوي ،هغه تن 'ومره کار ک7ى دى؟ حل :له ( )1رابط' 3خه لرو چ:3 w=F d w = (70 N )(10m) = 700 J پﻮ*تﻨﻪ :که چ5رې يو تن له 30 Nسره برابره قوه پر يوه جسم وارده ک7ي او هغه د 0.5mپه اندازه پورته بو$ي ،نوموړي تن 'ومره کار ترسره ک7ى دى؟ شکل ته په پام کولو سره که چ5رې د Fد وارده قوې او د $ dاى د بدلون ترمن #د زاويه شتون ولري .کار 'رنگه تعريفوﻻى شو؟ ددې موخ 3لپاره په ﻻندې ډول عمل کوو :فرض ک7ئ چ 3پر جسم وارده قوه د ( )5-3شکل په '5ر د $اى د بدلون له وکتور سره د زاويه جوړوي .په دې حالت ک 3د Fثابت 3قوې کار په ﻻندې ډول وړاندې ک85ي: w f = F1 × d = F cos dاو يا )w f = F d cos ˆ..........(5 F2 F1
( )5-3شکل
132
ﻧﻮت :که چ5رې په ( )5رابطه ک ˆ = 0 ،3شي ،په پايله ک 3به ( )1رابطه په ﻻس راشي. ﻣثال 10N :قوه په يوه جسم د 60°زاوي 3ﻻندې واردوو د ( )Fقوې کار د $اى په شپ 8متري بدلون ک 3حساب ک7ئ: ˆ W f = F d cos
حل:د ( )5رابط 3له مخ 3لرو چ:3 1 60 = = 30 J 2 2
W f = (10 N ) (6m) cos 60 ° = 10 6
قوه کوﻻى شي چ 3پر يوه جسم عمل وک7ي ،خو ه &5کار ترسره نشي .د مثال په ډول ،تاسو د *وون%ي خپل بکس په ﻻس ک 3ونﻴسئ او ودر84ئ ،په دې حالت ک 3کار نه ترسره کوئ ول3؟ ﻣثال :يو تن له Fp = 100 Nثابت 3قوې سره50Kg ،جسم د 40mپه اندازه ب$ 3ايه کوي. که چ5رې د قوې وکتور او د $اى بدلون وکتور ترمن #زاويه 37°وي او د اصطکاک قوه 50 Nوي. .aد هرې قوې کار چ 3پر جسم عمل کوي ،ﻻس ته راوړئ. .bپر جسم د ترسره شوي کار مجموعه حساب ک7ئ. F
Fp
حل :شکل ته په پام کولو سره لروچ:3
N
o
37 F fr
( )5-4شکل
40m
w mg
)aد Wاو FNقوو په واسطه ترسره شوی کار له صفر سره مساوي دی$ ،که چ:3 Wg = m g d cos 90 ° = mgd × 0 = 0 WN = FN d cos 90 ° = FN d × 0 = 0
هغه کار چ 3د Fpقوې په مرسته ترسره ک85ي ،مساوي دى له:
W p = Fp d cos ˆ = (100 N ) (40 m) cos 37° = 3200 J = 100 N × 40 m × 0.8 = 3200 J
هغه کار چ 3د اصطکاک له قوې سره ترسره ک85ي: W fr = F fr d cos 180 ° = (50 N ) (40 m) ( 1) = 2000 J )bد ترسره شوي کار مجموعه ) (Wnetعبارت ده لهWnet = Wg + WN + W p + W fr : 2000 J = 1200 J
133
Wnet = 0 + 0 + 3200 J
ﻣثال :يو جسم د mله کتل 3سره د ( )5-5شکل سره سم د hپه اندازه پورته وړو ،د وزن د قوې کار 'ومره دى؟ o حل :په دې حالت ک 3د وزن او د $اى بدلون وکتور ترمن #زاويه 180ده. په پايله ک:3 )Wmg = m g h cos 180° = mgh ( 1 mgh h
= Wmg
h
F
h
h F
الف
mg
ب
180 o
ج ( )5-5شکل
mg
mg
F
د
تﻤرﻳﻦ :په شکل ک 3د Fثابته قوه په (افقي امتداد ک 3په يوه جسم د mپه کتله وارد84ي او هغه د يوې سطح 3پرمخ له kحرکي اصطکاک له ضريب سره ب$ 3ايه کوي مطلوب دى. )cد عکس العمل قوې کار )bد اصطکاک قوې کار )aد Fقوې کار )eد قوو د محصل 3کار )dد وزن قوې کار F1
d
:5-2کار او حرکﻲ اﻧرژي
د پخوانﻴو معلوماتو له مخ 3پوه85و چ 3د يوه جسم حرکي انرژي د mکتل 3او vسرعت سره له K E = 1 mv 2رابط 3سره *ودل ک85ي. 2 کله چ 3يو توپ لوم7ی په عمودي ډول هوا ته غور$وو ،د توپ سرعت په تدريجي توگه کم85ي .په دې معنا دی چ 3د توپ حرکي انرژي د پورته تللو پر مهال کم85ي ،ددې پر خﻼف که چ5رې توپ د سکون له حالت 'خه له يو لوړ $ايه را خوشي ک7و ،په پايله ک 3د توپ حرکي انرژي د *کته راتلو پرمهال زيات85ي. موږ په ور$ني ژوندانه ک 3په خپل چاپ5ريال او شاوخوا ک 3د اجسامو د انرژي د بدلون شاهدان يو ،يو مو!ر چ 3بِرک شويدی حرکي انرژي ي 3کم85ي او.... فعاﻟﻴت: نورې ب5لگ 3چ 3د حرکي انرژي د بدلون په هکله په خپل چاپﻴريال ک 3وينئ ،وي 3لﻴکئ او !ولگي ته ي 3وړاندې ک7ئ.
134
د کار او حرکي انرژي د رابط 3د *75' 3ن 3لپاره يو جسم د mپه کتله ( )5-6شکل سره سم په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3د وارده قوو محصله پرې ثابته او له Fسره برابره ده او جسم ددې قوې تر اغ5ز ﻻندې د dپه اندازې پر يوه افق 3سطحه د مکان بدلون کوي. ( )5-6شکل
لکه 'نگه چ 3پوه85و د Fد قوې کار له ﻻندې رابط 3سره حساب85ي W = F d .له بل 3خوا د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه په گ" 3اخ5ستلو کوﻻى شو ولﻴکو چ F = m a 3د Fد قوې د اعمال له امله ،د جسم سرعت د v1له کچ' 3خه په ( )1نقطه ک 3د v2په کچه په ( )2نقطه ک 3بدلون کوي او دا چ3 له پخوا 'خه پوه85و: 2 2اويا v22 v12 )v2 v1 = 2ad . . . .(1 =a 2d
د w = F dپه رابطه ک 3ددې رابط 3په اي+ودلو سره لرو چ:3 v22 v12 ) 2
() d =m
v22
v12 2d
( W =F d =m a d =m
1 )m v12 . . . . (2 2
1 W = m v22 2
ددې رابط 3د *ي اړخ لوم7ی حد ،د جسم حرکي انرژي په ( )2نقطه ک 3او دويم حد ي 3د جسم حرکي انرژي په ( )1نقطه ک 3دي. په پايله ک 3که چ5رې دوې حرکي انرژي په ترتﻴب سره په K2او K1و*ﻴو ﻻندې رابطه په ﻻس را$ي: W = k 2 k1او ياW = k . . . . (3) : ( )3رابطه د کار او انرژي قضﻴ 3په نامه ياد84ي ،ددې قضﻴ 3له »د مکان په يوه بدلون ک 3پر يوه جسم د واردو شوو د محصل 3کار په همغه د مکان بدلون ک 3د حرکي انرژی د بدلون سره برابر دی .ددې قضﻴ3 پر بنس که چ5رې د محصله ثابتو قوو کار وي k 2 k1 ،دى او حرکي انرژي کم85ي او همدارنگه که چ5رې د محصلو قوو کار صفر وي k 2 = k1 ،دى او د جسم حرکي انرژي بدلون نه کوي.
135
ﻣفﻬﻮﻣﻲ پﻮ*تﻨﻪ:
د اجسامو په حرکي انرژي ک3
.aکه چ5رې د جسم کتله دوه برابره شي ،حرکي انرژي به په 'ومره کچه بدلون وک7ي؟ .bکه چ5رې د جسم سرعت دوه برابره شي ،د جسم حرکي انرژي به په 'ومره کچه بدلون وک7ي؟ (په !ولگي ک 3پرې بحث وک7ئ)
ﻣثال :يو جسم له 1Kgکتل 3سره له 10mلوړوالي 'خه خوش 3کوو ،د کار او انرژي له قضﻴ' 3خه په گ" 3اخ5ستلو ،و!اکئ ،کله چ 3جسم $مک 3ته رس85ي ،حرکي انرژي ي' 3ومره ده؟ ( g = 10m s 2فرض شي). حل :په دې مثال ک 3پر جسم يوازين 9وارده قوه ،د وزن قوه ده او ددې قوو کار برابر دى له: ) (10m) (1) =100 J
s2
W = F d cos ˆ = m g h cos 0° = (1kg ) (10 m
دا چ 3د جسم لوم7ن 9حرکي انرژي صفر ده ،نو کوﻻى شو ولﻴکو: k 2 = 100 J
k1
W = k2
100 = k 2 0
ﻣثال :يو مو!ر په 1500kgکتل 3او 72 Km hسرعت په حرکت ک 3دى ،که چ5رې ډريور برک ونﻴسي، مو!ر له يو 'ه وا!ن 'خه وروسته در84ي .د اصطکاک د قوې اويا په مو!ر باندې د برک قوې کار پﻴداک7ئ. حل :د مو!ر سرعت له برک کولو 'خه تر مخه برابر دى له: 72.1000 20m = s مساوي دي له3600 : او حرکي انرژي ي 3مخک 3له برک کولو 'خه
= V1
1 1 m v12 = (1500kg ) (20m ) 2 = 300000 J s 2 2 دا چ 3مو!ر له برک کولو 'خه وروسته در84ي k 2 = 0دى .له بل 3خوا د اصطکاک قوه ،د اتکا = k1
عمودي قوه او د وزن قوه هغه قوې دي چ 3پر جسم اغ5ز کوي او په پايله ک:3 Wnet = W f + WN + Wmg
خو د اتکا د عمودي قوې کار او د وزن قوه له صفر سره برابر ده (ول3؟) په پايله ک:3 Wnet = W f = k 2 k1 = 0 300000 = 300000 J
تﻤرﻳﻦ :يو مو!ر چ 3له يو !ن کتل 3او له 36 Km hسرعت سره په حرکت ک 3دى .د مو!ر ډريور نا'اپه برک کوي .که چ5رې د س7ک او د مو!ر د !ايرونو ترمن #د اصطکاک ضريب 0.5وي ،مو!ر به د 'ومره وا!ن له وهلو وروسته ودر84ي؟ ( g = 10m s 2فرض شي). تﻤرﻳﻦ :يو جسم د hله لوړوالي 'خه خوش 3کوو ،د کار او انرژي له قضﻴ' 3خه په گ" 3اخ5ستلو سره ي 3سرعت د لوړوالي په 3 4 hبرخه ک 3پﻴداک7ئ( .د هوا له مقاومت 'خه ت5ر شي). تﻤرﻳﻦ' :ومره کار په کار دى ،تر 'و يو مو!ر له 1000Kgکتل 3سره د 20m sسرعت په لرلو سره 30m sته ورس85ي؟
136
کار او د پﻮتﻨﺸﻴل اﻧرژي په پخواني لوست ک 3مو د کار او حرکي انرژي په هکله موضوعات زده ک7ل او د کار او حرکي انرژي ترمن #رابطه مو په ﻻس راوړه .اوس ددې پو*تن75' 3ن 3ته مخه کوو چ 3د کار او پوتنشﻴل انرژي ترمن #رابطه 'نگه ده؟ لکه 'نگه چ 3پوه85و د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي هغه انرژي ده چ 3يو جسم ي 3د $مک 3له سطح' 3خه د خپل لوړوالي له امله لري .يعن 3که چ5رې يو جسم د ( )5-7شکل په '5ر د $مک 3له سطح' 3خه د hپه لوړوالي ک 3واقع وي ،د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي لرونکى دى. د $مک 3له سطح' 3خه د جسم د پورته کولو لپاره بايد کار ترسره ک7و ،نو ددې کار د ترسره کﻴدو له امله جسم د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي ﻻس ته راوړې ده ،نو ويﻼى شو چ 3د پوتنشﻴل د انرژي په توگه ترسره شوى کار په جسم ک 3ذخﻴره ک85ي. په دې لوست ک 3به bانرژي په کمي ډول تعريف او له کار سره به ي3 رابطه ﻻس ته راوړو. ( )5-7شکل ته په پام کولو سره هغه کار چ 3د Fقوې په مرسته ترسره ک85ي ،تر'و د mکتله د hتر لوړوالي پورته شي ،عبارت دي له: ) WP = F d cos ˆ = m g h cos 0° = mg (h2 h1
په پايله ک 3کوﻻى شو ولﻴکو چWP = mgh2 mgh1 = p :3
يعن 3هغه کار چ 3د Fقوې لخوا د mد کتل 3د پورته کولو لپاره د h1 له لوړوالي 'خه د h2ارتفاع ته مصرف85ي ،په هغ 3ک 3د پوتنشﻴل د انرژي له تفاضل 'خه عبارت دى ،يعنu = WP = p :3 پورتنﻴو !کو ته په کتو کوﻻى شو ،د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي په ﻻندې توگه تعريف ک7و: د يوه جسم د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي د $مک 3په نسبت په يوه نقطه ک3 له هغه کار سره برابره ده چ 3موږ ي 3ترسره کوو ،تر'و جسم په ثابت سرعت د $مک 3له سطح' 3خه تر يادې شوې نقط 3پورې ول85دوو.
( )5-7شکل y2
Fext
d
h
F G = mg
( )5-8شکل
بحث وک7ئ:
y1
د !ولگي په ب5ﻼب5لو ډلو ک)5-8(3شکل ته په پام کولو ،د جاذب 3قوه ﻻس ته راوړئ .په ډلو ک 3بحث وک7ئ او پايله يي !ولگي ته وړاندې ک7ئ.
137
فعاﻟﻴت: د !ولگي په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3ﻻندې جدول ديادو شوو لوړوالو لپاره ،بشپ 7ک7ئ .او پايله يي !ولگي ته وړاندې ک7ئ. د حرکﻲ او پﻮتاﻧسﻴل اﻧرژﻳﻮ ﻣجﻤﻮع د پﻮتاﻧسﻴل اﻧرژي
حرکﻲ اﻧرژي
ارتفاع
h 1 ×h 2
1 ×h 4
0
ﻧﻮت:د يادولو وړ ده چ 3که چ5رې له ثابت سرعت سره شرط د پوتانشﻴل د انرژي په تعريف ک 3نه وای ذکر شوى ،د ب5لگ 3په توگه :د جسم سرعت زيات5ده او د کار يوه کچه د جسم د حرکي انرژۍ د زيات5دو لپاره مصرفﻴده. ﻣثال )5-9( :شکل *ﻴي چ 3يو متحرک له 1000kgکتل 3سره له 1نقط' 3خه په حرکت پﻴل کوي او د 3 ،2له نقطو 'خه ت5ر84ي. .aد پوتنشﻴل جاذبوي انرژي په 1او 2 نقطو ک 3ﻻس ته راوړئ. .bد 2او 3نقطو ترمن #د پوتنشﻴل د ( )5-9شکل انرژۍ توپﻴر حساب ک7ئ :5-3ﻫغﻪ کار چ 3د فﻨر ﻟخﻮا پر کتﻠ 3ترسره ک85ي 'نگه کوﻻى شو هغه کار چ 3د يو فنر لخوا پر يوې کتل 3ترسره ک85ي، اندازه ک7و؟ ددې موضوع د '75لو لپاره يو فنر د ﻻندې شکل په '5ر په نظر ک3 ونﻴسئ. که چ5رې فنر د عضلو د قوې په مرسته د d xپه اندازه راکاږو ،په دې حالت ک 3د عضلو قوې د ) (dw = F d xکار ترسره ک7ى دى. که چﻴرې د خپل ﻻس په مرسته په فنر د Fقوه وارده ک7و او فنر د Xپه اندازه راکاږو او ياي 3ک5+کاږو ،ددې قوې کچه د فنر د Xله وا!ن سره مستقﻴمه رابطه لري ،نو له دې امله: ) Fp = KX ........( 1
X
Fp
138
( )5-10شکل
په دې رابطه ک k 3د فنر ثابت ضريب دى ،را*کل شوى او ک5+کاږل شوى فنر هم يوه قوه د Fpقوې پر مخالف لوري په ﻻس واردوي .ول3؟ (بﻴان ي 3ک7ئ) نو کوﻻى شو ولﻴکو چ( Fs = KX . . . . . ( 2 ) :3د فنر ارتجاعي قوه) په دې رابطه ک 3د منفي ن+ه *ﻴي چ Fs 3د Xد لوري په خﻼف عمل کوي او د Fpاو Fsدوې قوې، يو دبل پر خﻼف لوري ک 3دي .لکه 'نگه چ 3پوه85و ( )2رابطه د هوک قانون 'رگندوي او په پايله ک 3لﻴکﻼى شو: ) Fp = Fs . . . . ( 3 هغه کار چ 3د Fp = KX
د قوې پرم ترسره ک85ي ،عبارت دى لهdw = Fp d x :
د ( )2رابط' 3خه لرو چdx :3
dw = kx
'رنگه چ FP 3د X 1 = 0له موقعﻴت 'خه تر هر وروستن X 3موقعﻴت پورې خطي تحول لري ،نو 1 2
1 2 کار ) (W = F X = 1 KX × X = 1 KX 2وي چ 3دا کار د فنر د پوتانشﻴلي انرژي په نوم هم ياد84ي. 2 2 N ﻣثال :د يو فنر ثابت ضريب 405 mدى' ،ومره کچه کار په کار دی ،تر'و فنر 3cmاوږد
$که متوسطه قوه ) (Fعبارت له ) ' ( F = (0 + KX ) = KXخه او مجموعي سرته رسﻴدلي
شي؟
حل:
1 w = (405 N ) (0.03m) 2 = 0.182 J m 2
ﻫغﻪ کار چ 3د گاز پﻪ ﻣرستﻪ ﻟﻪ ثابت فﺸار سره پر پستﻮن ترسره ک85ي هغه کار چ 3د گاز لخوا پر پستون ترسره ک85ي ،د '75لو لپاره ي 3يو گاز د (الف )5-11 ،شکل په '5ر د يو پستون په من #ک 3چ 3د تودوخ 3له سرچﻴني سره په تماس ک 3دی ،په نظر ک 3ونﻴسئ .گاز په پﻴل ک 3د Pپه فشار او v1حجم ک 3د تعادل په حالت ک 3دي( .فرض ک7ئ چ 3د پستون او استواني ترمن# اصطکاک د صرف نظر وړ وي) په دې صورت ک 3د گاز فشار د چاپ5ريال له فشار سره برابر دی ،ول3؟ د سرچﻴن 3او سﻴستم ترمن #د تودوخ 3د توپﻴر له کبله د تودوخ 3کمه کچه گاز ته ل85دول کﻴ8ي چ 3په پايله ک 3گاز ل 8منبسط ک85ي او پستون يو'ه *ی لور يا د شا پلو ته ل85دوي.
( )5-11شکل الف
ب
د تودوخ 3سرچﻴنه
139
که چ5رې په همدې ترتﻴب د گاز تودوخ 3ورکولو ته ورو ،ورو دوام ورک7و .گاز په 'ن 6سره منبسط ک85ي او پستون ډ4ر ورو *ي لورته حرکت کوي .په دې حالت ک 3به د پستون تعجﻴل ډ4ر کوچنى وي. په پايله ک 3هغه قوه چ 3گاز ي 3پر پستون واردوي ،بايد له هغه قوې سره چ 3چاپﻴريال ي 3په پستون واردوي برابره وي ،نو له دې امله ويلی شو چ 3د تودوخ 3ورکولو په بهﻴر ک 3د گاز فشار د محﻴط له فشار سره يو شان دى ،يعن 3ددې عمل پر مهال د گاز فشار ثابت پاته ک85ي .د حجم او فشار گراف ) ( p vپه دې عملﻴه ک 3د (ب )5-11 ،په شکل ک* 3ودل شوی دی. په دې عمل ک 3هم حرارت او هم کار سره مبادله ک85ي ،لوم7ۍ کار محاسبه کوو. که چ5رې د گاز فشار Pوي ،گاز د عملﻴ 3پر مهال د F = P Aقوه په پستون واردوي چ 3په هغ 3ک A 3د پستون سر له مساحت 'خه عبارت دي .که چ5رې د پستون د $اى بدلون له dسره برابر وي .د wکار چ 3سﻴستم ي 3د چاپﻴريال پرمخ ترسره کوي ،له ﻻندې رابط' 3خه ﻻس ته را$ي W = F d = ( P A) d :خو Adد استوان 3له حجم 'خه عبارت دي چ 3برابر دي له: V = V2 V1د حجمونو توپﻴر په پايله کW = P V ..................(4) :3 ( )4رابطه له هغه کار 'خه عبارت دى چ 3پستون ي 3د چاپﻴريال پرمخ ترسره کوي.
:5-4تحفﻈﻲ او غﻴر تحفﻈﻲ قﻮې تحفظي او غﻴرتحفظي قوې 'نگه قوې دي؟ ددې دوو قوو ترمن #کوم توپﻴر شتون لري؟ لکه 'نگه چ 3پوه85و که يو جسم د h1له ارتفاع 'خه د h2ارتفاع ته پورته ک7و .بايد انرژي مصرف ک7و او کار ترسره ک7و .په دې حالت ک 3ترسره شوى کار د ﻻرې له مسﻴر سره ت7او نه لري ،بلک 3يوازې د پﻴل او پاى له نقط 3سره ت7او لري .دې ډول قوو ته تحفظي قوې وايي .د $مک 3د جاذب 3قوه د تحفظي قوو يوه *ه ب5لگه ده .په هغه صورت ک 3چ 3د Fقوې پرم ترسره شوي کار د ﻻرې له مسﻴر سره ت7او لري .په دې صورت ک 3دې ډول قوو ته ،غﻴر تحفظي قوې وايي .ددې ډول قوو *ه ب5لگه له اصطکاک قوې 'خه عبارت ده .په همغه ډول چ 3په ( )5-12شکل ک 3وينئ ،کله چ 3يو جسم ته له يوې نقط' 3خه بل 3نقطي ته حرکت ورکول ک85ي ،هغه کار چ 3ترسره شو ،د جسم پرم له وهل شوي مسﻴر سره ت7او لري .لکه چ 3په شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3جسم له 1موقعﻴت 'خه تر 2 موقعﻴت پورې د دوو مسﻴرونو له ﻻرې حرکت کوﻻى شي. 1مستقﻴم مسﻴر 2منحني مسﻴر، که چﻴرې جسم له 1موقعﻴت 'خه ( )5-12شکل تر 2موقعﻴت پورې له منحني مسﻴر 'خه حرکت وک7ي ،د اصطکاک د قوې کار د هغه د اصطکاک قوې له کار'خه زيات دى چ3 همغه جسم له مستقﻴم مسﻴر 'خه حرکت کوي. 140
:5-5د ﻣﻴخاﻧﻴکﻲ اﻧرژى ساتﻨﻪ (تحفﻆ)
!وله د پوتنشﻴل انرژي
د مﻴخانﻴکي انرژي تحفﻆ 'ه شى دى؟ کله چ3 يو جسم د mله کتل 3سره د hله ارتفاع 'خه نﻴمه حرکي انرژي نﻴمه پوتنشﻴل انرژي خوش 3کوو ،د جسم د پوتانسﻴل انرژي او حرکي انرژي به بدلون وک7ي؟ ول3؟ د حرکي او پوتانسﻴل انرژي ترمن #کوم ډول رابطه شته؟ !وله حرکي انرژي په هغه صورت ک 3چ 3يوازې تحفظي قوې پر جسم عمل وک7ي ،موږ يوې أسان 3او *کل3 ( )5-13شکل پايل 3ته رس85و. ددې پايل 3د توضﻴح او پورتنﻴو پو*تنوته د $واب ورکولو لپاره هغه جسم چ 3د mکتله لري ،په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3د $مک 3له سطح' 3خه د yله لوړوالي 'خه خوش 3شوى دى. په مخامخ شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3د سقوط پر پايله ک 3د جسم حرکي او پوتانسﻴل انرژي د ﻻندې شکل د گراف له مخ 3بدلون کوي. Uو Kو Eلکه 'نگه چ 3لﻴدل ک85ي ،د سقوط پر مهال ،د مﻴخانﻴکی انرژی 3 mghجسم د پوتانسﻴل انرژي کم85ي او حرکي انرژي ي3 پوتانشﻴل انرژی mgh حرکی انرژی 41 mghزيات85ي ،خو د دې دوو انرژي گانو مجموعه د حرکت 21 mghپرمهال په هره لحﻆ ک 3ثابته پات 3ک85ي. 4
لوړوالي h
3 h 4
1 h 2
1 h 4
( )5-14شکل
د پورتنﻴو مفاهﻴمو په پوه5دو سره اوس يو نوې کمﻴت چ 3مﻴخانﻴکي انرژي ( )Eنوم85ي75' ،و چ 3د حرکي او پوتنشﻴل انرژي له مجموع' 3خه عبارت ده او په هغه ډول چ 3په پورته مثال ک 3مو ولﻴدل، د دې کمﻴت کچه د جسم د أزاد سقوط پر مهال تل ثابت پات 3ک85ي ،يعن 3د پوتانسﻴل انرژي له زياتﻴدو سره د حرکي انرژي کچه کم85ي او برعکس ،يعن K E + PE = const = M E :3که 'ه هم په پورته مثال ک 3د مﻴخانﻴکي انرژۍ تحفﻆ *ودل شوى دى ،خو کوﻻى شو و*ﻴو چ 3له يو شم5ر قوو که د فنر را*کلو بر+4نايي قوې او ....سره هم مﻴخانﻴکي انرژي ثابته پات 3ک85ي .له پورتن 9معادل' 3خه پايله ترﻻسه ک85ي چ 3په يوه سﻴستم ک 3چ 3بهرن 9قوې پرې عمل ونه ک7ي ،د پوتنشﻴل او حرکي انرژي مجموعه ثابته وي چ 3دا قانون د مﻴخانﻴکي انرژۍ د تحفﻆ د قانون په نامه ياد84ي. ﻣثال :يو جسم له 0.5Kgکتل 3سره د 2mله ارتفاع 'خه د غور$وو .دا جسم تر ډ4ره حده تر کوم 3ارتفاع پورې پورته $ي؟
s
10 mله سرعت سره مخ پورته
g = 10m s 2فرض ک85ي او د هوا له مقاومت 'خه دې صرف نظر وشي.
141
1 1 2 حل :د جسم حرکي انرژي د غور$ولو په نقطه ک 3برابره ده لهmV1 = (0.5) (10 ) 2 = 25 J : 2 2
= K1
او د پوتنشﻴل انرژي ي 3په همدې نقطه ک 3برابره ده لهPE1 = u1 = mgh1 = 0.5 ×10 × 2 = 10 J :
همدارنگه د جسم حرکي انرژي تر !ولو په لوړه نقطه ک3 دې نقطه ک 3برابر ه ده لهPE = u2 = mgh2 = 0.5 ×10 × h2 = 5h2 : د مﻴخانﻴکي انرژي د تحفﻆ پر بنس لﻴکﻼى شو چ:3 K2 = 0
او د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي ي 3په 2
U 1 + K1 = U 2 + K 2 10 + 25 = 5h2 + 0 h2 = 7 m
د غﻴر تحفﻈﻲ قﻮو پرﻣ ترسره شﻮی کار
35 = 5h2
په ت5رو لوستونو ک 3له تحفظي او غﻴر تحفظي قوو سره أشنا شوئ او همدارنگه د تحفظي قوو پرم له ترسره شوي کار سره هم بلد شوئ ،خو تر اوسه مو له خپله $ان 'خه پو*تنه ک7ې ده چ 3د غﻴر تحفظي قوو کار 'نگه دى؟ أيا هغه کار چ 3د تحفظي او غﻴر تحفظي قوو پرم ترسره ک85ي ،يو شان دى؟ ول3؟ ﻣثال :مخکﻴنو زده ک7و ته په پاملرن ،3د غﻴر تحفظي قوو يو مثال راوړئ او په هکله ي 3بحث وک7ئ. حل :د غﻴر تحفظي قوو پرم ترسره شوى کار د ﻻرې له مسﻴر سره ت7او لري ،ددې ډول قوو *ه ب5لگه ﻼ که چﻴرې تاسو د يوه جسم چ 3د $مک 3پرمخ اي+ى دى، د اصطکاک له قوې 'خه عبارت ده .مث ً $اى بدل ک7ئ( ،په منحني ډول ،په مستقﻴم ،په منکسر يا زيگزاکي ډول) په دې ډول هر يوه د $ای بدلون ک 3کار د اصطکاک د قوو پرم ترسره شوي او يو له بله توپﻴر لري. بحث وک7ئ: د !ولگي په مختلفو ډلو ک 3په دې هکله چ 3ول 3د پوتانســﻴل انرژي د تحفظي قوو لپاره تعريف کﻴداى شــي بحث وک7ئ او پايله ي! 3ولگي ته وړاندې ک7ئ.
اوس د کار او انرژۍ له قضﻴ' 3خه په گ" 3اخ5ستلو ( ) wnet = kد غﻴر تحفظي قوو پرم د ترسره شوي کار په اړه دقﻴق75' 3ن 3پﻴل کوو چ 3د پوتانسﻴل انرژي هم رانغاړي. فرض ک7ئ چ 3په يوه جسم 'و قوې عمل کوي او جسم ددې قوو تر اغ5زې ﻻندې د مکان بدلون کوي او فرض ک7ئ چ 3ددې قوو يو شم5ر تحفظي او نورې ي 3غﻴر تحفظي قوې دي .په دې حالت ک 3ددې دوو ډولو قوو پرم !ول ترسره شوی کار کوﻻى شو داس 3ولﻴکو: )Wnet = Wc + WNc .......... .(1
Wcهغه کار دى چ 3د تحفظي او WNcهغه کار دي چ 3د غﻴرتحفظي قوو پرم ترسره ک85ي. اوس د کار او انرژۍ له قضﻴ' 3خه په گ"ه اخ5ستلو داس 3لﻴکﻼى شو: k k = k 2 k1
,
k
= Wc + WNc
)k Wc .......... .( 2
142
= Wnet
= WNc
هغه کار چ 3د تحفظي قوو پرم ترسره ک85ي ،کوﻻى شو چ 3د پوتانسﻴل د انرژۍ په ب2ه ي 3ولﻴکو، = Wc لکه 'نگه چ 3له پخوانﻴو لوستونو 'خه مو زده ک7يu.......(3) : اوس له ( )3رابط' 3خه ( )2رابط 3ته د Wcپه تعويضولو سره لﻴکﻼى شو چ:3 )u
( WNc = k
)(WNc = k + u ).......(4
( )4رابطه د غﻴر تحفظي قوو پرم د ترسره شوي کار لپاره يوه کلي رابطه ده.
:5-6طاقت ( تﻮان) توان 'ه شى دى؟ توان ،کار او زمان يو له بله سره 'ه ډول رابطه لري؟ د اووم !ولگي په فزيک ک 3مو د توان په هکله معلومات ﻻس ته راوړل ،همدارنگه په پخوانﻴو لوستونو ک 3مو د ترسره شوي کار په هکله بحث وک ،7خو د هغه زمان په هکله چ 3دا کار پک 3ترسره ک85ي، خبرې نه دي شوي .کار کﻴداى شي پ& (ورو) او يا ډ4ر چ"ک ترسره شي ،يو جسم کوﻻى شو په 10يا 15ثانﻴو ک 3يوې !اکلي ارتفاع ته پورته ک7و .په دواړو حالتونو ک 3ترسره شوى کار يو ډول دى ،خو په لوم7ي حالت ک 3کار ډ4ر چ"ک ترسره شوى دى .د کار د ترسره کولو د وخت په نظر ک 3نﻴولو لپاره ،يو مناسب کمﻴت د توان په نامه تعريفوو .په همغه ډول چ 3د اووم !ولگي په فزيک ک 3مو هم ولوستل، د wکار چ 3د tپه زمانه ک 3ترسره ک85ي ،د pد توان پرم ترسره شوي کار د زمان په واحد ک3 w تعريف85ي .يعنP = . . . . (5 18) :3 t
په SIسﻴستم ک 3د توان د اندازه کولو واحد ژول پر ثانﻴه ) ( J sدى .چ 3د جﻴمز واټ د علمي کارونو په وياړ په واټ ( )Wنومول ک85ي او همدارن/ه د قوې او سرعت له جنسه توان ( )Pله ﻻندې رابط3 'خه هم ﻻسته را$ي: w F d =F v
t
=
فعاﻟﻴت: د !ولگي په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3د کار ،زمان او توان ترمن #د اړيکو په اړه مخامخ جدول ډک او پايله ي 3تولگي ته وړاندې ک7ئ.
t
=P
w ) (watt t
)t(s
) W (J
?
2
10
?
1
10
?
1
20
1
80
?
=P
2
4
ﻣثال :يو غر مزلى (کوهنوردى) له 60 kgکتل 3سره د 4ثانﻴو په موده ک 4.5m 3ارتفاع وهي .د غرمزلي توان ﻻس ته راوړئ g = 9.8 m s 2 ( ،فرض ک7شي).
143
حل :لوم7ی د غر مزلي لخوا ترسره شوى کار ﻻس ته راوړو: w = m g h = (60 kg ) (9 8 m 2 ) ( 4 5 m) = 2646 J s w mgh 2646 J = =P = = 661.5 w t t 4s
د مو!ر ،بر+4نايي جارو ،لِفت او نورو په '5ر هره وسﻴله چ 3کار ترسره کوي ،انرژي مصرفوي .له دې وسﻴلو 'خه د گ" 3اخ5ستلو لپاره بايد هغو ته انرژي ورک7و ،دې انرژي ته ورودي يا مصرفي انرژي وايي. 'رنگه چ 3ددې انرژۍ يوه برخه د اصطکاک له امله او يا د وسﻴل 3د اجزاوو د حرکت ورکولو لپاره مصرف85ي ،نو له دې امله د وسﻴل 3کار يا گ"وره خروجي انرژي د هغ 3له ورودي انرژي سره برابره نه ده .په پايله ک 3د ورودي انرژۍ يوازې يو 'ه کچه د گ" 3اخ5ستلو وړ ده .دغه کچه معمو ًﻻ د فﻴصدي په ډول بﻴان85ي او د ب5رته ورک7ې يا اغ5زمنتﻴا (موثريت) په نامه ياد84ي. ×100
خروجي کار ورودی کار
= اغ5زمنتﻴا(مﺆثريت)
د پﻨ%ﻢ 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز د جسم د مکان بدلون په لور د قوې مرکب 3او د جسم په واسطه د وهل شوي وا!ن د ضرب حاصلپر متحرک جسم د عامل 3قوې له کار 'خه عبارت دی .يعنW = F d :3 که چ5رې يوه قوه د ( ) تريوې !اکل 3زاوي 3ﻻندې پر جسم وارده شي او جسم د dپه اندازه ب$ 3ايهک7ي ،د Fد قوې پرم ترسره شوي کار به عبارت وي لهw = ( F cos ˆ) d = Fd cos ˆ : د Fد قوې پرم ترسره شوى کار به منفي وي ،په هغه صورت ک 3چ > 90o :3وي. په هغه وخت ک 3چ 3پر جسم له يوې 'خه زيات 3قوې عمل وک7ي ،مجموع 3کار د !ولو هغو کارونو دجمع 3له حاصل 'خه عبارت دی چ 3د هرې قوې په واسطه په جﻼ،جﻼ تو-ه ترسره کﻴ8ي ،يعن:3 Wtotal = W1 + W2 + W3 + . . . .
او يا مجموعي کار کوﻻى شو په ﻻندې توگه ولﻴکو: ˆ Wtotal = ( Ftotal cos ˆ) d = Ftotal d cos
-د کار د اندازه کولو واحد د ( )SIپه سﻴستم ک 3له ژول (' )Jخه عبارت دى1 J = 1 N m ،
هغه کار چ 3د بﻴﻼبﻴلو قوو په واسطه ترسره کﻴ8ي د xمحور پرمخ د قوې او بدلون مکان د منحنيترمن #مساحت دی. د يو فنر پرم ترسره شوى کار چ 3د xپه اندازه ک5+کاږل شوى او يا را*کل شوى عبارت دی له:1 2 kx 2
144
= W
که چﻴرې د Fقوې پرم ترسره شوى کار د ﻻرې پر مسﻴر پورې ت7او ونه لري ،بلک 3يوازې د پﻴل اوپاى له نقط 3سره اړيک 3ولري ،دې ډول قوو ته تحفظي قوې وايي او برعکس په هغه وخت ک 3چ3 ترسره شوي کار له مسﻴر سره ت7او ولري ،دې ډول قوو ته غﻴرتحفظي قوې وايي. د 1او 2موقعﻴتونو يا دوو نقطو ترمن #مجموعي کار د حرکي انرژی له تفاضل 'خه عبارت دی،يعن:3 1 1 Wtotal = k = m V22 m V12 2 2
ﻧﻮټ :حرکي انرژي تل يا مثبت وي او يا صفر. د انرژۍ د تحفﻆ قانون بﻴانوي چ :3انرژي کوﻻى شي ،له يوه حالت 'خه بل حالت ته واوړي (بدلهشي) ،خو مجموعي انرژي تل ثابته پات 3ک85يK + U = cos tan t = E . -هغه کار چ 3د گاز پرم پر پستون ترسره ک85ي عبارت دى لهW = p (V2 V1 ) = p V :
طاقت عبارت دى له ترسره شوي کار 'خه ،د هغه کار د ترسره کولو لپاره د مصرف شوي زمان پهکچ 3باندې او يا په بل عبارت ،د وخت په يوه واحد ک 3تر سره شوی کار د طاقت 'خه عبارت دی. يعن:3 w t
=p
F d او همدارنگه کوﻻى شو طاقت داس 3ولﻴکو= F V : t
=P
په SIسﻴستم ک 3د طاقت د اندازه کولو واحد له واټ (' )wخه عبارت دى.1 W =1 J
s 736 W =1 hp
145
د پﻨ%ﻢ 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 )1کار تعريف ک7ئ ،د اندازه کولو واحد ي 3د SIپه سﻴستم ک 3ووايئ او ددې کمﻴت (وکتوري يا سکالري) ډول مشخص ک7ئ. )2پر يوه جسم د F =100 Nقوه وارد84ي او هغ 3ته په افق 3لوري د 20mپه اندازه د مکان بدلون ورکوي .ددې قوو په مرسته ترسره شوى کار په ﻻندې حالتونو ک 3ﻻس ته راوړئ. .aقوه په افقي توگه پر جسم وارد84ي. اﻟﻒ F .bقوه د افق په نسبت تر = 60°زاوي 3ﻻندې پر جسم وارد84ي. F o 60 o 60
ب
)3پر يوه جسم له m = 3kgکتل 3سره ،د Fقوه د ﻻندې شکل په '5ر وارد84ي او هغه په قايم (عمودي) لوري پورته وړي ،د هوا له مقاومت 'خه په صرف نظر کولو: .aد جسم د حرکت تعجﻴل ﻻس ته راوړئ. F 40 N .bد Fقوې کار د جسم په 10mاوچتولو په صورت ک 3حساب ک7ئ. .cد wوزن د قوې کار د جسم په پورته کولو ک 3و!اکئ. .dد محصله قوې کار مشخص ک7ئ. )4يو جسم د mله کتل 3سره د $مک 3له سطح' 3خه مخ پورته په قايمه توگه غور$ول ک85ي او د hتر ارتفاع پورې پورته $ي .د وزن د قوې کار په دې ارتفاع (عمودي وا!ن) ک 3پﻴداک7ئ. )5بﻴان ک7ئ چ 3ﻻندې دوو حالتونو 'خه په کوم يو حالت ک 3کار له صفر سره مساوي دى؟ ول3؟ .aکه چ5رې يو تن يو جسم په ﻻس ک 3ونﻴسي (په داس 3حال ک 3چ 3شخص ستومانه ک85ي). .bکه چﻴرې يو تن يو جسم په ﻻس ک 3وساتي او هغه ته په ثابت سرعت په افقي استقامت ک 3د موقعﻴت بدلون ورک7ي. )6له شکل سره سم پر يوه جسم له m = 10kgکتل 3سره د F = 200 Nافقي قوه وارد84ي او جسم ته د 20mپه اندازه په افقي لوري د موقعﻴت بدلون ورکوي( .د حرکي اصطکاک قوه 20N ده): F 200 N .aپه يوه رسم ک 3پر جسم باندې !ول 3وارده قوې و*ﻴئ. .bد هرې قوې کار په جﻼ ډول حساب ک7ئ. .cد !ولو کارونو الجبري جمع ﻻس ته راوړئ. )7د يوې قوې پرم د ترسره شوي کار ن+ه (عﻼمه) په ب5ﻼب5لو زاويو ک 3و'75ئ. )8حرکي انرژي تعريف او رابطه ي 3ثبوت ک7ئ.
146
)9د کار او انرژي قضﻴه بﻴان او رابطه ي 3ولﻴکئ. )10د کار او انرژي قضﻴ 3ته په پاملرن 3بﻴان ک7ئ. .aکله د جسم حرکي انرژي زيات85ي؟ .bکله د جسم حرکي انرژي کم85ي؟ .cکله د جسم حرکي انرژي بدلون نه کوي؟ )11يو جسم له 20Kgکتل 3سره د $مک 3له سطح' 3خه له 45mلوړوالي خوش 3کوو ،د هوا له مقاومت 'خه په صرف نظر کولو او د کار او انرژي له قضﻴ' 3خه په گ" 3اخ5ستلو ،د جسم حرکي انرژي او سرعت ي$ 3مک 3ته د رسﻴدو په لحظه ک 3حساب ک7ئ. )12په مخامخ شکل ک 3پر جسم د واردو شوو قوو د محصل 3د کار ن+ه د حرکت په هره مرحله ) v( m s ک 3د دلﻴل له ذکر کولو سره مشخصه ک7ئ. B ) t( s
A
C
O
)13د پوتنشﻴل انرژي تعريف او د درې ډولو نومونه ي 3واخلئ. )14د پوتنشﻴل جاذبوي انرژي تعريف او رابطه ي 3ولﻴکئ. )15د فنر د پوتنشﻴل انرژي له کوم 3ﻻرې رامن #ته شوې او پک 3ذخﻴره شوې ده؟ )16د مﻴخانﻴکي انرژۍ د تحفﻆ قانون بﻴان ک7ئ. )17يو جسم د ( )Aله نقط' 3خه له لوم7ني سرعت پرته د يوې سطح 3پرمخ چ 3اصطکاک نلري خوش 3ک85ي ،د مﻴخانﻴکي انرژۍ د تحفﻆ له قانون 'خه په گ" 3اخ5ستلو سره د Bاو Cپه نقطو ک 3دجسم سرعت پﻴداک7ئ. A
C 20 m
15 m
B
)18يو جسم له 2Kgکتل 3او ثابت سرعت سره د 1mپه وا!ن د 0.2ثانﻴ 3په موده ک 3پورته وړو، دا کار په 'ومره طاقت ترسره ک85ي؟ )19ورودي يا مصرفي انرژي 'ه شى دى؟ بﻴان ي 3ک7ئ. )20اغ5زمنتﻴا (مﺆثريت) تعريف او رابطه ي 3ولﻴکئ.
147
شپ8م 'پرکﻰ خطﻲ ﻣﻮﻣﻨتﻢ او اﻣپﻮﻟس
پــه دې 'پرکــي کــ 3د مﻴخانﻴــک علــم د ﻻپراختﻴــا لپــاره ،د ضربــ )Impulse( 3او مومنتــم ( )Momentumپه نومونو د دوو نوو کمﻴتونو په پﻴژندلو سره به خپل بحث ته دوام ورک7و. کله چ 3يوه قوه پر يوه جسم په يوه !اکلي وخت ک 3عمل کوي ،نوموړې قوه په جسم ک 3د سرعت يو بدلون رامن #ته کوي .د دې قوې امپولس (د ثابت 3قوې لپاره) د قوې او هغه زمان چ 3قوه په ک 3عمل کوي د ضرب حاصل 'خه عبارت دی او يا په بل عبارت کوﻻى شو ووايو چ 3د (قوې – زمان)( ،د هغه زمان لپاره چ 3قوه د بدلون په درشل ک 3ده) د منحني ﻻندې مساحت له امپولس 'خه دى .همدا ډول د جسم په سرعت ک 3بدلون هم د هغه قوې د امپولس په تو-ه تعريف شوى دى چ 3پر جسم عمل کوي .او همدارنگه د جسم د کتل 3او سرعت حاصل ضرب ي 3د مومنتم په نامه چ 3يو مهم فزيکي کمﻴت دی او د Mپه توري *ودل ک85ي ،ياد84ي. امپولس او مومنتم دواړه فزيکي وکتوري کﻴمتونه دي ،په دې 'پرکي ک 3به موږ دوه مهم اصلونه مطالعه ک7و .يو د امپولس – مومنتم اصل او دويم د خطي مومنتم د تحفط اصل .ددې 'پرکي د محتوياتو په ارايه کولو ک 3اړينه ده پوه شو چ 3دواړه ذکر شوي اصلونه (چ 3کله ناکله د قوانﻴنو او يا بنس"5زو قواعدو په نامه ياد شوي) ،په حقﻴقت ک 3د نﻴو!ن د قوانﻴنو د بحث دوام دی چ 3په ت5ر 'پرکي ک 3مو مطالعه ک7ل .په دې معنا چ 3دا دوه اساسي قاعدې د نﻴو!ن د قوانﻴنو پراختﻴا ده چ 3په واقعﻴت ک 3د امپولس او مومنتم فزيکي مقدارونو په پﻴژندلو سره بشپ7ې شوې دي. په دې 'پرکي ک 3به ﻻندې مطلبونه ددې مبحث په باب مطالعه ک7و: د يوه جسم موقعﻴت او سرعت کﻴداى شي د يوې قوې په تطبﻴق بدلون ومومي. د هغ 3قوې چ 3د جسم پر !اکل 3کتل 3عمل کوي او د نوموړي جسم د سرعت د درج 3د بدلونترمن #د رابط 3بﻴانول (د نﻴو!ن دويم قانون). د يوې قوې د امپولس او مومنتم تعريفول. د مومنتم د تحفﻆ شرحه د دوو جسمو په تصادم ک 3چ 3د يوه مستقﻴم خط پرمخ حرکت کوي. د خطي مومنتم د تحفﻆ طبﻴعت د مثالونو بﻴانول. د ارتجاعي او غﻴرارتجاعي !کرونو (تصادمونو) د مفاهﻴمو تعريف او توضﻴح کول.148
ﻣستقﻴﻢ اﻟخﻂ حرکت او اﻣپﻮﻟس (ﺿربﻪ) ) (6-1اﻣپﻮﻟس (ﺿربﻪ) أيا تر اوسه مو له $ان 'خه پو*تنه ک7ې ده چ 3ضربه 'ه شى دى؟ کله چ 3پر يوه جسم ضربه ورکوئ، 'ه پﻴ85+ي؟ د تعريف له مخ 3ضربه يا امپولس د Fقوې او tزمان د ضرب له حاصل 'خه عبارت ده ،يعنI = F t :3 لکه 'نگه چ 3له پورتن 9رابط' 3خه لﻴدل ک85ي .امپولس د Iپه توري *ﻴي چ 3له قوې او زمان سره مستقﻴم 3اړيک 3لري .امپولس او مومنتم د اندازه کولو د يو ډول واحد لرونکي دي .ول3؟ په ډ4رو حالتونو ک 3په يو نقطه يي جسم د قوې د اغ5ز زمان هومره لن 6وي چ 3موږ اړ کﻴ8و ،د مشتق او انتﻴگرال له مفاهﻴمو 'خه گ"ه پورته ک7و چ 3تاسو به ي 3د دولسم !ولگي په رياضي ک 3زده ک7ئ .اوس فرضوو چ 3د Fقوه د tپه زمانه ک 3پر يوه جسم عمل کوي .په دې صورت ک 3د Fقوې ضربه د Iپه زمان ک 3په tداس* 3ﻴوI = F t : په ور$ني ژوندانه ک 3گورو چ 3موږ د يوه جسم د موقعﻴت او يا سرعت د بدلولو لپاره بايد پر نوموړي جسم قوه وارده ک7و .په پخوانﻴو بحثونو ک 3د نﻴو!ن د حرکت د قوانﻴنو په پﻴل ک 3د قوې او د هغ3 د اغ5زو او همدارنگه د قوې د واحدونو (داين او نﻴو!ن) د تعريف په هکله مو معلومات ترﻻسه ک7ل. په ( )6-1شکل ک 3جسم د mله کتل 3سره د x1په موقعﻴت او v1په سرعت په t1زمانه ک 3د x محور پرمخ د Fثابت 3قوې پرم په حرکت ک 3دي .موږ دا ډول حرکت پخوا لوستی و ،خو د پخوانﻴو معلوماتو د تکرار او پراختﻴا لپاره بﻴاله هغ' 3خه يادونه کوو .د کار د أسانتﻴا لپاره خپل مطالعات د xپر محور په حرکت او يا له هغه سره موازي محدود ساتو .د t2په زمان ک 3جسم د x2په موقعﻴت ک 3د v2سرعت لرونکی دی ،نو کوﻻى شو ولﻴکو: = x = ( x2 x1 ) mپه موقعﻴت ک 3بدلون = v = (V V ) m sپه سرعت ک 3بدلون = t = (t2 t1 ) sزماني وا!ن د حرکت تعجﻴل د tپه زماني وا!ن ک 3د aله ثابت تعجﻴل سره په دې ډول افاده ک85ي. 1
2
v m s2 t
=a
د نﻴو!ن په دويم قانون ک 3تعجﻴل همغه د قوې او کتل 3نسبت تعريف شوى دى چ 3عبارت دى له: a = Fپه پورتن 9رابطه ک 3د د تعجﻴل له قﻴمتونو 'خه کوﻻى شو ﻻندې تناسب ولﻴکو: m
او يا
F t=m v
F v = m t
149
وروستي افاده په دې 'پرکي ک 3زموږ د بحث کُلي بنس جوړوي او لکه 'نگه چ 3د دې 'پرکي په مقدمه ک 3ذکر شول ،اوس کوﻻى شو ،امپولس په ﻻندې ډول تعريف ک7و: د يوې ثابت 3قوې امپولس د نوموړې قوې او زماني وا!ن له حاصل ضرب 'خه عبارت دي چ 3قوه په ک 3عمل کوي. t =t t 1
m v 1
2
v1
v = v2
x1
x = x2
F
x1 د t1په شﻴبه کa) 3
( )6-1شکل ،د يوې قوې د تطبﻴق په پايله ک 3د يوه جسم د سرعت او موقعﻴت بدلون
v21
F x2
د t 2په شﻴبه کb) 3
فعاﻟﻴت:
) v(m / s
(ﺷﺘﺎب) = v / t = aﻣﻴﻞ
د (ســرعت -زمان) گراف د ( )6-1شــکل د جســم لپاره په ( )6-2aشــکل ک* 3ــودل شــوی دی .بايد پام وک7و چ 3د (ســرعت – زمــان) منحني مﻴــل عبارت له ثابــت تعجﻴل او ددې منحني او د زمان محور ترمن #مســاحت د xله بدلون مــکان 'خه عبارت دي .په دې فعالﻴــت ک 3زده کوونکي په خپلو اړندو ډلو ک 3د *ــوونکي په مرســته د ( )6-2aشکل پــه تفصﻴﻼتــو او خصوصﻴاتو بحث وکــ7ئ او پايل 3يي خپلو ) t (s !ولگﻴوالوته واوروئ.
v2
v t
= x2 x1 = xﻣﺴﺎﺣﺖ t2
v1
t1
( )6-2aشکل
فعاﻟﻴت: زده کوونکي دې په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3د (سرعت – زمان) د گراف په مرسته چ 3د يوې فضايي ب75ۍ (سفﻴن )3د حرکت لپاره په ( )6-2bشکل ک* 3ودل شوې ده .ﻻندې پو*تنو ته دې $واب برابر ک7ي او د !ولگي په وړاندې دې بﻴان ک7ي: .1ب75ۍ په لوم7يو 100ثانﻴو تعجﻴلي حرکت ک' 3ومره وا!ن وهي؟ هغه په شکل ک 3و*ﻴئ. ) v( m s .2د ب75ۍ سرعت د t = 150sپه زمان ک' 3ومره دی؟ 4000 .3د ب75ۍ تعجﻴل حساب ک7ئ. 3000 ?
( )6-2bشکل، د فضايي ب75ۍ د (سرعت – زمان) گراف
? ) t( s
150
150
100
a
2000
1000
x
50
تﻤرﻳﻨﻮﻧﻪ: ﻻندې پو*تنو ته $وابونه ووايئ. .1د 3,7 Nيوه ثابته قوه په 100sزماني وا!ن ک 3عمل کوي .ددې قوې امپولس حساب ک7ئ. .2په مخامخ شکل ک 3د Ft = 2,2 Nقوه ورک7ل شوې ده، ددې قوې امپولس له ' t = 0خه تر t = 30 sزماني ان"روال ک 3پﻴداک7ئ. ) t( s
) F( N Ft
1 2 Ft t
ﻣﺴﺎﺣﺖ
t
ک t1 = 10 s ، F0 = 55 dyne 3او t 2 = 18 s
دي ،ددې قوې امپولس
.3په ورک7ل شوي پورته شکل و!اکئ. .4د F1 = 5 Nثابته قوه د ( ' t = 1sخه تر ) t = 3sزماني ان"روال ک 3او د F2 = 2 Nدويمه ثابته قوه د ( ' t = 5sخه تر ) t = 10 sزماني ان"روال ک 3عمل کوي .ددې دوو قوو امپولسونه حساب او سره پرتله ک7ئ.
:6-2ﻣﻮﻣﻨتﻢ مومنتم 'ه شى دى؟ د يوې ﻻرۍ مو!ر او يو گ7ندي ورکو!ي مو!ر ترمن #د حرکت په حال ک 3د مومنتم له نظره 'ه توپﻴر شتون لري؟ د نﻴو!ن د حرکت دويم قانون د مومنتم له نقط 3نظره 'نگه کوﻻى شو تعريف ک7و؟ او يا په ساده توگه، د مومنتم او د نﻴو!ن د حرکت د دويم قانون ترمن #کوم 3اړيک 3شته؟ بحث وک7ئ: دوو توپونو ته چ 3دواړه يو شــان کتل 3لري ،يو له بله ســره تصادم ورک7ئ' ،ه به پﻴ) شــي .په غور ســره ددې مسئل 3په هکله د !ولگي په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3بحث وک7ئ او پايله ي! 3ولگي ته وړاندې ک7ئ.
په پخواني بحث ک 3مو د نﻴو!ن د قانون په مرسته پﻴداک7ل چ F t = m v :3او د معادل 3د کﻴ0 اړخ مقدار مو د امپولس په نامه ياد ک .7اوس خپل پام د معادل* 3ي اړخ ته راگر$وو .پوه85و چ3 v = v2 v1لکه 'نگه چ v1 3د جسم لوم7ن 9سرعت د t1په زمانه او v2دويم سرعت د t 2په زمان ک 3دي ،نو کوﻻى شو ولﻴکوm v = mv 2 mv1 : د معادل 3د *ي اړخ دواړه مقدارونه د جسم د کتل 3او سرعت حاصل ضرب افاده کوي .دغه حاصل ضرب د فزيکي مهمو کمﻴتونو 'خه دی چ 3د مومنتم په نامه ياد شوى دى.
151
د تعريف پربنس د mيوه کتله چ 3د vپه سرعت په حرکت ک 3ده ،د Pمومنتم لرونکی دی چ 3د P = mVله مخ 3افاده ک85ي .د مومنتم واحدونه په SIاو cgsسﻴستمونو ک 3عبارت دي له Kg m / s او gr cm / sاو بعدي (ډايمنشن) معادله ي 3له ' MT L = M L Tخه عبارت دی. همدارنگه بايد ووايو چ 3د امپولس او مومنتم ابعاد او واحدونه دواړه يو ډول دي .د مومنتم مثالونه په ( )6-3شکل ک 3ورک7ل شوي دي .په دې شکل ک 3هر يو له مومنتمونو حساب شوي چ 3په 'رگنده توگه لﻴدل ک85ي .ددې لپاره چ 3د مومنتم په مفهوم *ه پوه شئ ،کو*) وک7ئ په $ﻴر سره د شکل پر مهمو برخو له خپلو !ولگﻴوالو سره بحث وک7ئ. V 3 10 5 m s 5 m V 3 10 m s )aپروتون P = 5.0 × 10 22 kg 1
s
m 1 ,67 10 27 kg m 1 ,67 10 27 kg 3 V 1 10 3 m s
)bمرم9
1 kg m s
)cﻻرۍ
m s
P
33 kg
1 10 kg
V 20 m s V 20 m s
P = 2 ×105 kg m 1 10 4 kg m 1 10 4 kg
P = 9 × 107 kg
V 3 10 2 m s V 3 10 2 m s
m 3 10 5 kg m 3 10 5 kg 1 10 4 m s
)eفضايي ب75ۍ(سفﻴنه) اپولو
m $ )fمکه s
)gستوری
P = 5×107 kg m s
V
1 10 4 m s m 5 10 3 kg
V
m 5 10 3 kg V 3 10 4 m s V 3 10 4 m s
P = 18 × 1028 = 1.8 × 1029 = 2 × 1029 kg
10 24 kg 10 24 kg 10 44 m m ss 10
6 6 11
m m V V
P = 3×1034 kg m s 30 10 30 kg 33 10 kg
152
m m
( )6-3شکل په مختلفو اجسامو ک 3د مومنتم مطالعه
)dبووينگ
m s
m
ﻣثاﻟﻮﻧﻪ - 1د يوه اوښ کتله د هغه له بار سره 500 Kgده او په 2m sحرکت کوي ،مومن"م ي 3حساب ک7ئ. حلP = mV = 5 ×102 kg × 2m s = 103 kg m s :
v
p=m
له ( )6-4شکل سره سم 'رنگه چ 3سرعت يو وکتوري مقدار او کتله يو سکالر دی ،نو له دې امله مومنتم وکتوري مقدار دى .په شکل ک 3د mکتله د vسرعت لرونک 3ده او مومنتم په P = mvارايه شوى دى.
v ( )6-4شکل د مومنتم وکتوري خاصﻴت *وونه
m
لکه 'نگه چ 3د وضعﻴه کمﻴتونو په هر سﻴستم ک 3ورک 7شوي دي ،يو وکتور د وضعﻴه کمﻴتونو د محورونو پرمخ د هغه په اجزاوو تجزيه ک5داى شي ،ددې له مخ 3د Pمومنتم وکتور هم د محورونو پرمخ تجزيه کﻴداى شي چ 3په ( )6-5شکل ک* 3ودل شوی دی .بايد په ياد ولرو که چ5رې مومنتم د xمحور د مثبت لوري په نسبت د زاويه جوړه ک7ي ،په هغه صورت ک:3 = Px = P cosد Pد مومنتم د xمرکبه = Py = P sinد Pمومنتم د yمرکبه y 2 2 او د فﻴثاغورث له قضﻴ' 3خهP 2 = Px + Py : p
( )6-5شکل، په اجزاوو د مومنتم د وکتور تجزيه
py v
x
px
vy
m
vx
پﻪ خپﻠﻮ ﻣﻨ%ﻮﻧﻮ ک 3بحث وک7ئ او د تﻤرﻳﻦ پﻪ حﻠﻮﻟﻮ پﻴل وک7ئ .aيوه ﻻرۍ له 3000 Kgکتل 3سره په 30oزاويه د شمال ختﻴ #په لور په 72 Km hسرعت په حرکت ک 3ده ،يو واگون چ 3د 1000 Kgکتل 3لرونکى دى ،له $انه سره راکاږي د xمحور د ختﻴ# په لور او د yمحور د شمال په لور په نظر ک 3ونﻴسئ .د ﻻرۍ مومنت د xاو yمرکب 3پﻴداک7ئ. .bد أريانا مسافر وړونک 3يوه الوتکه په !ولﻴزه توگه د 50000 Kgکتل 3لرونک 3ده او په 900 Km h سرعت الوتنه کوي .که چ5رې د الوتلو مسﻴر ي 135o 3د شمال لو4دي #په لور وي ،د مومنتم د ( xاو )yمرکب 3ي 3و!اکئ.
153
حل :aلرو چ:3
= 30o
P = m × V = (3000 + 1000 ) kg × 72 km h
او
72000 m m = 4000 kg × 20 3600 s s 4 P = 80000 kg m s = 8 ×10 kg m s × = 4000 kg
پس
Px = P cos = 8 ×10 4 kg m s × cos 30o = 8 ×10 × 0.866kg m s 4
Px = 6.928 ×10 4 kg m s Py = P sin = 8 ×10 4 × 0.5kg m s
او
Py = 4 ×10 4 kg m s حل :bلرو چ( = 45o :3د جنوب شرق په لوري) = 135o
او
P = 50000kg × 900 km h 900 × 103 m × = 5 × 10 kg 3600 s 4 = 5 × 10 × 2.5 × 10 2 kg m s = 1.2 × 105 × 10 2 kg m s 4
P = 1.25 ×10 7 kg m s
پس
Px = P cos = 1.25 ×10 cos 45 kg m s o
7
= 1.25 ×107 × 0.707 kg m s
او
Px = 8.84 ×106 kg m s Py = P sin = 1.25 ×107 sin 45o kg m s = 1.25 ×107 × 0.707 kg m s Py = 8.84 ×106 kg m s
د پو*تن 3له حل 'خه پايله ترﻻسه ک85ي چ 3مومنت په دقﻴقه توگه يو وکتوري کمﻴت دى .ددې لپاره چ 3د يوه جسم مومنتم په بشپ7ه توگه مشخص ک7و ،موږ بايد د کتل 3او سرعت حاصل ضرب او همدا راز د هغ 3د حرکت لوري و پ5ژنو .په ت5رو 'پرکو ک 3مو د مکان د بدلون وکتورونه ،د سرعت وکتورونه د تعجﻴل او قوې وکتورونه وپﻴژندل او پوه شو چ' 3نگه کوﻻى شو ،دوه يا 'و يو ډول وکتورونه سره جمع ک7و او د محصل 3د وکتور په توگه ي 3و*ﻴو؟
154
په همدې توگه موږ کوﻻى شو د مومن"م دوه يا 'و وکتورونه د ساده محصل 3د يو وکتور ﻻسته راوړلو لپاره سره جمع ک7و ،د ( )6-6شکل ته پام وک7ئ ،په شکل ک 3د m1کتله د v1سرعت لرونک 3ده او ددې له مخ 3د P = m Vمومنت لرونک 3او همدارنگه د m2کتل 3مومن"م P = m Vاو د دواړو کتلو د سﻴستم د مومنت محصله له ' P = P1 + P2خه عبارت دي. 1 1
2
1
v1
P1 = m1 v1
( )6-6شکل، د دوو مومنتمو وکتوري جمع
1
2
2
m1 1
P
2
2
m2
P2 = m2 v2 P = P1 + P2
v2
د محصل 3مومنت د پﻴداکولو لپاره کوﻻى شو د متوازي اﻻضﻼع او يا د مرکبو د جمع کولو به دوو طريقو له يوې 'خه گ"ه واخلو .په ياد ولري چ:3 1
= m1V1 cosد P1
مومن"م د xمرکبه
P1
مومن"م د yمرکبه
1
= m1V1 sin
د
2
= m2V2 cos
د Pمومن"م د xمرکبه
2
= m2V2 sinد P2
2
مومن"م د yمرکبه
'رنگه چ 3د محصل 3وکتور د xاو yمرکب 3په ترتﻴب سره د جمع شوو وکتورونو د xاو yمرکبو له مجموع 3سره مساوي دي ،نو ددې له مخ:3 2
او:
2
+ m2V2 cos
1
= Px = m1V1 cos
د Pمومنت د xمرکبه
1
= Py = m1V1 sin
د Pمومنت د yمرکبه
+ m2V2 sin
اوس له هغو معلوماتو سره چ 3ترﻻسه ک7ي مو دي ،کوﻻى شو په ﻻندې درې گونو ادعا-انو باور ولرو: .1د يوه جسم مومنتم د هغه د کتل 3او سرعت له حاصل ضرب 'خه عبارت دى. .2مومنتم يو وکتوري مقدار دى. .3د جسمونو د يوه سﻴستم د مومنتم مجموعه د هر مومنت له وکتوري جمع' 3خه عبارت ده.
155
بحث وک7ئ: د !ولگي په ب5ﻼب5لو ډلو ک 3په دې هکله چ 3ول 3کله چ 3يوه ﻻرۍ او يو گ7ندى مو!ر په يو ډول ســرعت حرکت وک7ي ،په دې حالت ک 3د ﻻرۍ مو!ر چ 3کتله ي 3ډ4ره ده ،د زيات مومنتم لرونک 3وي؟ پايله ي! 3ولگي ته واوروئ.
تﻮﺿﻴﺢ ک7ئ :د Aاو Bدوه جسمونه په نظر ک 3ونﻴسئ .که چﻴرې ( ) m A = 3mBوي ،په دې حالت ک 3د Aاو Bدوه جسمونه کوﻻى شي ،د يو ډول مومنتم لرونکي وي .يعن PA = PB :3ول3؟ اوس د مومنتم د مفهوم په پوهﻴدو سره ددې پو*تن 3په '75لو پﻴل کوو چ 3د ( )Fد قوې او ( )Pمومنتم ترمن #کوم ډول اړيکه شته؟ أيا قوه کوﻻى شي د يوه جسم مومنتم ته بدلون ورک7ي؟ ددې موضوع د پوه5دو لپاره ﻻندې فعالﻴت ترسره ک7ئ. فعاﻟﻴت: هغه 'ه ته په پاملرن 3چ 3په مخکﻴن 3فعالﻴت ک 3مو ترسره ک7ل .کو*) وک7ئ چ 3همغه دوو توپونوته له ډ4رې قوې سره يو له بله تصادم ورک7ئ' .ه به پﻴ) شــي؟ توضﻴح ي 3ک7ئ .د پورتني فعالﻴت په ترســره کولو به دې پايل 3ته ورس85ئ چ 3قوه کوﻻى شي چ 3د يوه جسم مومنتم کم او يا زيات ک7ي او يا د مومنتم په لوري ک 3بدلون من #ته راوړي.
:6-3قﻮه او ﻣﻮﻣﻨتﻢ ددې 'پرکي په پﻴل ک 3مو د نﻴو!ن قانون د F t = m Vپه ب2ه افاده ک 7چ 3په بنس"5ز ډول د نﻴو!ن د دويم قانون ( ' ) F = maخه استخراج شوى و .نﻴو!ن د حرکت په باب د خپلو دري گونو قوانﻴنو په بنس"ﻴزه ويناک ،3قوه د کتل 3او تعجﻴل له جنسه نه ،بلک 3د مومنتم د زمان 3بدلونونو د درج 3له جنسه افاده ک7ې ده .په ياد ولرئ چ m V = mV2 mV1 = P :3دا رابطه *ﻴي چ 3د ثابت 3کتل 3لپاره ،د کتل 3او د هغ 3د سرعت د بدلونونو حاصل ضرب مساوي دى د جسم په مومنتم ک 3له بدلونونو سره د m vد قﻴمت په تعويضولو سره په لوم7ۍ رابطه ک 3پايله ترﻻسه ک85ي چ F t = P 3په tباندې د P معادل 3د دواړو خواوو له تقسﻴمولو 'خه = Fﻻس ته را$ي .په ياد ولرئ چ P 3په مومنتم ک3 t بدلون له Kg m sواحد سره او tد زمان ان"روال دی .کله چ 3د Fقوه عمل کوي او د Pد تولﻴد سبب گر$ي .نو د مومنتم بدلون او د زمان ان"روال نسبت د مومنتم بدلونونو د زماني من%ن 9درج3 'خه عبارت دی ور 'خه پايله تر ﻻسه کوو چ 3هغه قوه چ 3پر جسم عمل کوي ،له نظري پلوه د يوه جسم د مومنتم د بدلونونو له زماني درج 3سره مساوي ده.
156
وروستن 9ادعا تقريباً همغه د نﻴو!ن د دويم قانون اصلي بﻴان دى چ 3په خپله د هغه لخوا ارايه شوى دى( .د نﻴو!ن د حرکت د قوانﻴنو اصلي بﻴان په ﻻتﻴني ژبه ک 3ارايه شوى دى) .همدارنگه په اسان 9سره کوﻻى شو ،د نﻴو!ن دويم قانون ( ) F = maله وروست 9رابط' 3خه په گ" 3اخ5ستلو هم د ثابت3 کتل ) m = Cons tan t ( 3په نظر ک 3نﻴولو سره په دې توگه ﻻس ته راوړو. فرض ک7ئ چ V 3د جسم لوم7ن 9سرعت Vد جسم نهايي سرعت د tپه زماني ان"روال ک 3وي، نو: p mV mV ) m(V V 1
2
1
=
2
t
1
=
2
t
V )= m a........(3 t
t
=F
=m
له هغه $ايه چ Vt 3عبارت دي د جسم له تعجﻴل ( ' ) aخه نو په ( )3رابطه ک 3د قﻴمت په وضع کولو سره کوﻻى شو ولﻴکوF = m a ................ (m = Cons tan t ) : وروست 9ﻻس ته راغل 3رابطه ،د نﻴو!ن له دويم قانون 'خه عبارت ده.
د اﻣپﻮﻟس – ﻣﻮﻣﻨتﻢ قاﻧﻮن موږ په پخوانﻴو بحثونو ک 3امپولس او مومنتم تعريف ک7ل .اوس *ﻴو چ 3هغوى 'ه ډول په أسان 9د نﻴو!ن له دويم قانون سره ت7لي دي .موږ پورته و*و ده چ 3قوه د مومنتم د بدلونونو له زماني درج 3سره مساوی ده ،يعن F = P :3او يا کوﻻى شو داس 3ولﻴکوF t = P : t = I = F tامپولس Fد tپه زماني ان"روال ک 3قوه د او = Pد Fقوې پرم د تولﻴد شوي مومنتم بدلون ،نو کوﻻى شو چ 3ولﻴکوI = P : وروست 9رابطه بﻴانوي چ :3د يوې قوې امپولس چ 3پر يوه جسم عمل کوي برابره ده ،د نوموړي جسم په مومنتم ک 3له منتجه بدلونونو 'خه چ 3بﻴان شوې جمله د (امپولس – مومنتم) د قانون په نامه ياد84ي .د ( )6-7شکل دا قانون د لوم7ني صفر مومنتم لپاره *ﻴي. V =0 P = mV = I V
m
c) m
m
)a
I
)b
( )6-7شکل، د لوم7ني صفر مومنتم لپاره د (امپولس – مومنتم) د قانون *وونه
157
د mکتله په پﻴل ک 3د سکﻮن په حالت ک 3وه او د Iامپﻮلس د mvپه وروستنﻲ مﻮمنتم ک 3چ 3په عددي ډول مساوي له Iسره دي ،په ک 3اعمال85ي .د ( )6-8په شکل ک 3د mﻳﻮه کتله د P1 = mV1 لﻮم7ن 9مﻮمنتم لرونک 3ده.په همدې ډول د Iﻳﻮ امپﻮلس د P2 = mV2وروستنﻲ مﻮمنتم په پاﻳله ک 3پر کتل 3اعمال85ي ،نﻮ ددې له مخ 3کﻮﻻى شﻮ ولﻴکﻮI = P2 P1 = mV2 mV1 : د امپﻮلس – مﻮمنتم قانﻮن د نﻴﻮ!ن د دوﻳم قانﻮن *ه تفصﻴل او تﻮسعه ده ،ﻻندې شکل لﻮم7ن 9د خﻮ*ﻲ مﻮمنتم د (امپﻮلس – مﻮمنتم) د قانﻮن پربنس *ﻴﻲ. P1 = m1V1
( )6-8شکل
V
V1 P2 = m2V2 V2
m
)a
m S
m
)b
I = mV2 mV1 P
)c
I
ﻣثال: د ﻳﻮې فضاﻳﻲ ب75ۍ(سفﻴن )3کن"رولﻮنکﻲ انجنﻮنه چ 15000 Kg 3کتله لري ،د مخ 3په لﻮر د خپل 3بدن3 د غﻮر$ﻮلﻮ لپاره 3×105 Nقﻮه تﻮلﻴد وي .د سفﻴن 3د مﻮمنتم بدلﻮنﻮنه په هغه حالت ک 3چ 3انجنﻮنه ﻳ 3د 10sلپاره اور واخلﻲ حساب ک7ئ .په سرعت ک 3به منتجه بدلﻮنﻮنه 'ﻮمره وي؟ او د 'ﻮمره مﻮدې لپاره باﻳد ماشﻴنﻮنه فعالﻴت وک7ي ،تر'ﻮ په سفﻴنه ک 4×104 m s 3د سرعت بدلﻮن رامن #ته شﻲ. حﻞ: 5 P = I = F t = 3 × 10 N × 10s
= 3 × 106 Kg m s P 3 × 106 Kg m s = = 200 m s 1,5 × 104 Kg m
=V
P m V 1,5 × 104 × 4 × 104 = = = 2 × 103 s 3 × 105 F F = 2000s
=t
نﻮ په دې مثال ک 3کله چ 3انجن د 10ثانﻴﻮ لپاره اور واخلﻲ (فعال شﻲ) په مﻮمنتم ک 3منتجه بدلﻮنﻮنه 3×106 Kgاو په سرعت ک 3منتجه بدلﻮنﻮنه 200m sدي .انجنﻮنه باﻳد د 2000sلپاره (تقرﻳبا ً 33 دقﻴق )3فعالﻴت وک7ي ،تر'ﻮ 40,000m / sد سرعت بدلﻮن تﻮلﻴد ک7ي .په ﻳاد ولرئ چ 3پﻮرتنی سرعت 4 ×10 4 ×10 3 km 3600 km km × = 40 = 144 ×103 ) = 144.000 Km hr 1 1 h h h 3600
= (4 ×10 4 m s
ﻳﻮ خﻮرا ډ4ر لﻮړ سرعت دی .پﻮرتنی مثال مﻮږ ته د امپﻮلس – مﻮمنتم د قانﻮن د گ" 3اخ5ستن 3ﻳﻮ مﻮرد را په گﻮته ک.7 158
:6-4ﺿربﻪ او د خطﻲ ﻣﻮﻣﻨتﻢ ساتل (تحفﻆ) په پخواني 'پرکي ک 3مو د نﻴو!ن د دريم قانون په اړه چ 3د هر عمل لپاره هغه ته يو مساوي عکس العمل شتون لري ،په تفصﻴل سره مطالعه ک .7د نﻴو!ن دريم قانون په حقﻴقت ک 3په طبﻴعت ک 3د قوو د بنس"ﻴزې $ان7/تﻴا پايله ده چ 3تل ي 3په خپلو ک 3په جوړه يي ډول (عمل او عکس العمل) واقع ک85ي. کله چ 3يو جسم پر بل جسم قوه وارده ک7ي ،دويم جسم يوه مساوي او مخالف الجهته قوه پر لوم7ي جسم واردوي .اوس ددې حقﻴقت يو $اى کول د نﻴو!ن له دويم قانون سره د مومنتم پر بنس ،موږ ته د مومنتم د تحفﻆ قانون ﻻر*وونه کوي .که چ5رې پر يوه سﻴستم هﻴ& قوه وارده نشي ،په دې حالت ک 3د يو سﻴستم مومنتم پرته له هر رنگه متقابلو اغ5زو د هغه سﻴستم د اجزاو ترمن #ثابت دی .پورتن 9جمله د مومنتم د تحفﻆ قانون په بشپ7ه توگه بﻴانوي .له پورتني تعريف 'خه د نﻴو!ن دويم قانون دارنگه لﻴکو: P t
=F
او يا
P=F t
په وروست 9رابطه ک F 3پر جسم (يا د اجسامو په سﻴستم) باندې عامله محصله قوه t ،هغه زماني ان"روال دی چ 3د Fقوه په ک 3عمل کوي او Pد مومنتم منتجه بدلون دي .په 'رگنده توگه که چ5رې Fصفر وي ،يعن 3که چ5رې کومه منتجه قوه پر جسم (يا سﻴستم) عمل ونک7ي ،په هغه صورت ک3 Pهم صفر وي او دا معنا ورکوي چ 3مومنتم ثابت دی .که چﻴرې د يوه کمﻴت بدلون د tپه زماني ان"روال ک 3صفر وي ،په دې صورت ک 3نوموړی کمﻴت د tپه زمان ک 3ثابت وي. د مومنتم د تحفﻆ قانون د اجسامو په تصادم ک 3ډ4ر مهم دی .فرض کوو دوه جسمونه سره تصادم کوي، را$ئ چ 3په لن 6ډول د هغو تصادم بﻴان ک7و. کله چ 3دوه جسمونه د تصادم د پﻴل په لحظ ᄀک 3په خپلو ک 3سره لگ85ي ،هر يو پربل باندې يوه قوه واردوي چ 3ددې قوو کچه سره مساوي او لوري ي 3مخالف 3وي .لکه 'نگه چ 3دغه ادعا د تصادم په کوچن 9ش5به ک 3صحت لري ،نو ددې له مخ 3د (قوې -زمان) منحني د هرې قوې لپاره په بشپ7ه توگه يو شان وي .له دې 'خه دې پايل 3ته رس85و چ 3د هرې قوې امپولس د مقدار له اړخه يو له بله سره مساوي دي ،نو د هر جسم د مومنتم بدلونونه مساوي او لوري ي 3مخالف دي .په داس 3حال ک 3چ3 د دوو جسمونو په سﻴستم ک 3د مومنتم !ولﻴز بدلونونه د متقابلو اغ5زو (د تصادم عمل) په پايله ک 3له صفر سره مساوي دي .په دې معنا چ 3د دوو جسمونو په مومنتم ک 3د بدلونو مجموعه له !کر 'خه تر مخه او له !کر 'خه وروسته په دقﻴقه توگه له صفر سره مساوي دي .دا بﻴان 'رگندوي چ 3مومنتم د يوه تصادم په متقابلو اغ5زو ک 3د دوو جسمونو ترمن #ثابت وي او پرته له بدلون 'خه پات 3ک85ي.
159
$اﻧ7/ی حاﻟت :په ( )6-9شکل ک 3د دوو جسمونو ترمن #د تصادم $انگ7ى ډول *ودل شوى دى. PP VV00 0 0==m
-aله تصادم 'خه تر مخه
m
M
m V0 -bله تصادم 'خه وروسته m+M V
V0
=V m M
( )6-9شکل، د مومنتم تحفﻆ د دوو کتلو په خطي تصادم ک3
لوم7نی جسم د mپه کتل 3او voسرعت له دويم جسم سره چ 3د Mکتل 3لرونکی دی !کر کوي او په پايله ک 3دواړه کتل 3يو له بله سره يو $اى ک85ي او د vپه سرعت خپل حرکت ته دوام ورکوي. اوس له تعريف سره سم کوﻻى شو ولﻴکو: = P0 = mV 0له تصادم 'خه ترمخه مومنتم = P = (m + M )Vله تصادم 'خه وروسته مومنتم د مومنتم د تحفﻆ له قانون 'خه P0 = P او ياmV 0 = (m + M )V : m =V ددې له مخ 3له تصادم 'خه وروسته سرعت لپاره کوﻻى شو ولﻴکوV0 : m+M بايد يادونه وک7و چ 3د M ، mاو v0د قﻴمتونوپه لرلو سره له تصادم 'خه وروسته د دواړو يو $اى شوو کتلو د Vحاصل شوی سرعت محاسبه ک7و. د ( )6-10شکل د mيوه کتله د v0له سرعت سره د Mله دويم 3ساکن 3کتل 3سره تصادم (!کر) ک7ى او له تصادم 'خه وروسته m ،د vپه سرعت او Mد Vپه سرعت يو دبل په مخالف لوري ک3 په حرکت را$ي' .رنگه چ 3په دې !کر ک 3مومنتم محفوظ دی ،نو له مخ 3ي:3 mV0 = MV + ( mv) = MV mv + ( mv) = MV mv mV0 = MV V0 M m V0 M-aمخک 3له !کر 'خه m v V m M v V m M
-bله !کر 'خه وروسته ( )6-10شکل، په خطي !کر ک 3د مومنتم تحفﻆ (!کر کوونکي کتله له ساکن 3کتل' 3خه کوچن)9
160
پورتن 9رابطه په 'رگند ډول بﻴانوي چ 3له تصادم 'خه د مخه مومنتم مساوي دى له تصادم 'خه وروسته مومنتم سره ،که چﻴرې تصادم کوونک 3کتله د مستقﻴم خط پرمخ په يو تصادم ک 3له ساکن3 کتل' 3خه لويه وي ،په دې صورت ک 3دواړه کتل 3له تصادم 'خه وروسته يو له بله 'خه لﻴرې ک85ي او په همدې يوه لوري ک 3په حرکت را$ي .په ( )6-11شکل ک* 3ودل شوي دي). V0
m
( )6-11شکل، په خطي تصادم ک 3د مومنتم تحفﻆ (!کر کوونک 3کتله له ساکن 3کتل' 3خه لويه)
M
-aله تصادم 'خه مخ ک3 m
V
M
-bله تصادم 'خه وروسته ددې $انگ7ي حالت لپاره د مومنتم د تحفﻆ قانون ﻻندې شکل اختﻴاروي: MV 0 = MV + mv
په ( )6-12شکل ک 3د مستقﻴم خط پرمخ د دوو کتلو تصادم د مستقﻴم خط پرمخ *ودل شوى دى. په دې حالت ک:3 = Pb = m1v1 + m2 v2له تصادم 'خه د مخه مومنتم Pbefor = Pa = m1V1 + m2V2له تصادم 'خه وروسته مومنتم Pafter د مومنتم د تحفﻆ له قانون 'خهPb = Pa :
نو ددې له مخ:3
m1v1 + m2 v2 = m1V1 + m2V2
د m1او m2ورک 7شوو کتلو او v1او ! v2اکلو سرعتونو لپاره بﻴا هم وروستني سرعتونه به له تصادم 'خه وروسته v1او v2وي .د لوم7ني قﻴمت د ورک7ل شوو !اکلو قﻴمتونو لپاره v1 ، m2 ، m1او v2 د نهايي سرعت د ب 3شم5ره ترکﻴبونو لپاره رامن #ته کﻴداى شي ،خو د کتلو او سرعتونو د !ولو اندازه شوو قﻴمتونو لپاره د پورتن 9معادل 3صحت او د مومنتم د تحفﻆ د قانون د صحت په پايله ک 3په هغو ک 3تحقق مومي. v2
v1
m2
m1
-aله !کر 'خه ترمخه V2
m2
V1
m1
-bله !کر 'خه وروسته
161
( )6-12شکل، د مستقﻴم خط پرمخ !کر د مومنتم د تحفﻆ عمومي حالت
د مومنتم د تحفﻆ يوبل په زړه پورې مثال په ( )6-13شکل ک* 3ودل شوی دی .د Mاو mله کتلو سره دوه جسمونه د يوه فنر په دواړو خواوو ک 3تر فشار ﻻندې نﻴول شوي ،يو له بل سره کلک نﻴول شوي دي .په هغه گ7ۍ ک 3چ 3جسمونه خوش 3شي ،د فنر قوه ي 3په دوو اړخونو ضربه واردوي .په هر يو جسم باندې د واردې شوې قوې اندازه په هره شﻴبه ک 3چ 3قوه عمل کوي ،په بشپ 7ډول يو له بل سره مساوي او پرکتلو د وارد شوو قوو لوري يو د بل په خﻼف دي .ددې له مخ 3د هغ 3قوې امپولس چ 3په Mعمل کوي ،په کچه ک 3مساوي ،خو د هغه قوې له امپولس سره په مخالف لوري ک 3دي چ 3د mپرکتل 3عمل کوي .هره کتله د شوټ کﻴدلو په پايله ک 3عﻴن مقدار مومنتم ﻻس ته راوړي او ددې مومنتمونو لوري سره مخالف او مجموعه ي 3صفر ده .يعن' 3رنگه چ 3مومنتم له خوش 3کﻴدو ترمخه صفر وو ،اوس هم مومنتم په هماغه ډول له خوش 3کﻴدو وروسته صفر دى .له پورتنﻴو بحثونو 'خه که چ5رې د مومنتم سکالري اندازو ته پام وک7و ،وبه مومو چ 3هغوی بايد يو له بل سره مساوي وي .نو شکل ته په دويم $لي پاملرن 3سره کوﻻى شو ولﻴکوmv = MV : کﻴکاږل شوى فنر m
.a mv .b
v
( )6-13شکل، د هغو کتلو د مومنتم تحفﻆ چ 3د فنر په واسطه دواړو خواوته شوټ شوي دي.
M
MV
m
M
V
دا پايله همدا راز د مومنتم د تحفﻆ د قانون له مستقﻴم تطبﻴق (پرته له پورتنﻴو 'رگندونو) 'خه کﻴداى شي ﻻس ته راشي چ 3له مخ 3ي 3لوم7نى مومنتم بايد له نهايي مومنتم سره مساوي وي او په دې مثال ک 3د دواړو مومنتمونو برخ 3په بشپ7ه توگه صفر دي.
:6-5ارتجاعﻲ !کر (تصادم) ارتجاعي تصادم 'ه شى دى؟ او د فزيک له اړخه 'نگه '75ل ک85ي؟ ارتجاعي تصادم عبارت له هغه تصادم 'خه دى چ 3په ک 3د مومنتم او مﻴخانﻴکي انرژۍ د تحفﻆ قوانﻴن دواړه صدق وک7ي .ددې ډول !کر د *ه درک لپاره د Aاو Bدوه واړه جسمونه په نظر ک 3نﻴسو، داس 3چ 3دواړه جسمونه د ( )xمحور په يوه مستقﻴم خط حرکت کوي. اوس دا دواړه جسمونه له !کر 'خه ترمخه او له هغه 'خه وروسته تر مطالع 3ﻻندې نﻴسو: فرض کوو چ 3له ( )6-14شکل سره سم د Aاو Bدوه جسمونه له !کر 'خه د مخه په ترتﻴب سره د vAاو vBسرعتونه او له تصادم 'خه وروسته د VAاو VBسرعتونه لري.
162
y
y
mA
mB B
v
A
mB
)(b
v
vB
x
mA vA
) (a
x
( )6-14شکل
کله چ V > o 3وي ،جسم د xپر محور *ي لوري ته او کله چ V < o 3وي ،جسم د xپر محور کﻴ0 لوري ته حرکت کوي. د مومنتم د تحفﻆ له قانون سره سم ،په دې ډول !کر ک 3د سﻴستم مجموعي مومنتم له !کر 'خه مخک 3او وروسته ثابت پات 3ک85ي ،نو کوﻻى شو ولﻴکو چ:3 )m AVA + mBVB = m AVA + mBVB .................. (1
په همدې ډول د مﻴخانﻴکي انرژي د تحفﻆ د قانون له مخ ،3د !کر کوونکو جسمونو د حرکي انرژي مجموعه له !کر 'خه ترمخه او له !کر 'خه وروسته مساوي ده ،يعن:3 1 1 1 1 2 2 2 2 )m AVA + mBVB = m AVA + mBVB ..................(2 2 2 2 2
په هغه صورت ک 3د دواړو جسمونو کتله او سرعت له تصادم 'خه د مخه معلوم دي ،د ( )1رابط3 'خه په گ" 3اخ5ستلو کوﻻى شو ،د Aاو Bدواړو جسمونو کتله او سرعت له تصادم 'خه وروسته داس 3په ﻻس راوړو: )m A (VA VA ) = mB (VB VB )...................(3
په همدې ترتﻴب له ( )2رابط' 3خه په گ" 3اخ5ستلو سره د حرکي انرژۍ لپاره لﻴکو چ:3 2
)VB ) ................(4
2
2
VA ) = mB (VB
2
m A (VA
له الجبري ) ، a 2 b 2 = (a b) (a + bپورتن 9رابطه په ﻻندې ډول لﻴکﻼى شو: )m A (VA VA ) (VA + VA ) = mB (VB VB ) (VB + VB ) ..............(5 اوس په ( )3رابط 3باندې د ( )5رابط 3په و4شلو او د VB
اويا
VAاو VB
VA + VA = VB + VB VA VB = VB VA
)VA VB = (VA VB ) ....................(6
163
VBپه فرضولو سره لرو چ:3
( )6وروست 9رابطه يوه ډ4ره مهمه او په زړه پورې رابطه ده ،د تصادم دا رابطه ددې بﻴانوونک 3ده چ 3په يوه ارتجاعي تصادم ک 3د دوو !کر کوونکو جسمونو د سرعتونو تفاضل له !کر 'خه د مخه او وروسته يو له بله سره برابر ،خو يو له بل 'خه په خﻼف لوري دي.
:6-6غﻴر ارتجاعﻲ !کر غﻴر ارتجاعي تصادم يا !کر 'ه شى دى؟ د ارتجاعي او غﻴر ارتجاعي تصادم ترمن' #ه ډول توپﻴر شته؟ غﻴر ارتجاعي تصادم عبارت له هغه تصادم 'خه دى چ 3په هغه ک 3د مومنتم د تحفﻆ قانون صدق وک7ي .خو د مﻴخانﻴکي انرژۍ د تحفﻆ قانون صدق ونه ک7ي .په دې ډول تصادم ک 3د مﻴخانﻴکي انرژي د تحفﻆ د قانون صدق نه کول په دې دلﻴل دی چ 3د سﻴستم د حرکي او پوتانسﻴل انرژي مجموعه ثابته نه پات 3ک85ي .يعن 3په دې ډول تصادم ک 3شون 3ده چ 3مﻴخانﻴکي انرژي په حرارتي انرژي ،صوتي انرژي او يا کار ته د شکل بدلون ورک7ي. نو ددې له مخ 3د غﻴر ارتجاعي تصادمونو لپاره ،يوازې کﻴداى شي د مومنتم د تحفﻆ قانون تر مطالع 3ﻻندې ونﻴسو .په غﻴر ارتجاعي تصادمونو ک 3معمو ًﻻ تصادم ( )6-15شکل کوونکي جسمونه له تصادم 'خه وروسته يو له بله سره ن+تي او په عﻴن سرعت حرکت کوي. د غﻴرارتجاعي تصادم د پﻴژندلو لپاره يو *ه مثال له بالستﻴکي رقاص)Ballistic Pendulum( 3 'خه عبارت دى چ 3په مرسته ي 3کوﻻى شو د مرم 9سرعت اندازه ک7و. '75ﻧﻪ وک7ئ: د !ولگي په مختلفو ډلو ک 3د مرم 9د ســرعت د پﻴدا کولو طريقه د بالســتﻴک رقاص 3پرم و'75ئ او پايله ي! 3ولگي ته وړاندې ک7ئ.
:6-7د ثقل ﻣرکز په پخوانﻴو !ولگﻴو ک 3د ثقل مرکز له مفهوم او دا چ' 3نگه کوﻻى شو د منظمو هندسي جسمونو د ثقل مرکز پﻴداک7و ،بلدتﻴا ترﻻسه ک7ه ،خو أيا تراوسه مو له $انه پو*تنه ک7ې ده چ' 3رنگه کوﻻى شو د اجسامو د يو سﻴستم او يا د هغو ذرو د ثقل مرکز چ 3د يو مستقﻴم خط پرمخ قرار لري .ﻻس ته راوړو؟ او يا دا چ 3په کومو حالتونو ک 3کوﻻى شو د ذرو د سﻴستم او يا اجسامو د ثقل مرکز مطالعه ک7و؟ د پورتنﻴو پو*تنو د $وابولو لپاره د ( )6-16شکل په نظر ک 3ونﻴسئ ،په دې شکل ک 3دوه جسمونه د m Aاو mBپه کتلو شتون لري چ 3د هر يو وا!ن د xد محور له مرکز (د دوران محور) 'خه له x Aاو ' x Bخه عبارت دي. 164
ددې سﻴستم د ثقل د مرکز د ﻻس ته راوړلو لپاره چ 3له دوو جسمونو (له دوو ذرو 'خه نمايندگي کوي) جوړ شوي دي له ﻻندې رابط' 3خه گ"ه ترﻻسه ک85ي ،نو له دوران 3تعادل 'خه پوهﻴ8و چ:3 m A xcm + mB xcm = m A x A + mB xB
اويا
m1 x1 + m2 x2 m1 x1 + m2 x2 = m1 + m2 M
XB
= X cm
XA
A
B
( )6-16شکل
په دې رابطه ک X cm 3د سﻴستم د ثقل مرکز فاصله د xمحور له مرکز 'خه دی .د رابط 3د ساده کولو لپاره د m Aاو mBد کتلو مجموعه د Mپه ن+ه *ﻴو ،يعنM = m A + mB :3 د Mد قﻴمت په وضع کولو ( )1رابطه ﻻندې شکل $انته نﻴسي: m1 x1 + m2 x2 M
= X cm
( )6-17شکل
اوس مختلف حالتونه تر مطالع 3ﻻندې نﻴسو: - 1په هغه صورت ک 3چ 3يو ه کتله له بل' 3خه لويه مثﻼ m1 > m2وي ،په دې حالت ک 3ددې دوه جسمي (دوه ذره يي) سﻴستم د ثقل مرکز هغه جسم ته نژدې دى چ 3د لوي 3کتل 3لرونکى وي. ﻼ د m2يا ( )Bپه نقطه ک 3وي ،په دې صورت ک 3به - 2که چﻴرې د سﻴستم !وله کتله په يوه نقطه مث ً m1 = 0وي او کوﻻى شو ولﻴکو چ:3 0 × X A + mB X B mB X B = = XB 0 + mB mB
= X cm
- 3که چﻴرې سﻴستم له دوو جسمونو (ذرو) زيات تر nذرو پورې وي ،په داس 3حالت ک 3د ()1 رابط 3پر بنس کوﻻى شو ولﻴکو چ:3 m1 X 1 + m2 X 2 + m3 X 3 + .... .......... .........( 2 m1 + m2 + m3 + .... mi X i M
M = m1 + m2 + m3 + ....
n i 1
= X cm
m1 X 1 + m2 X 2 + m3 X 3 + .... M
= X cm
= X cm
وروستن 9رابطه د اجسامو يا د ذرو سﻴستم د ثقل مرکز د ﻻسته راوړلو لپاره يوه کلي رابطه ده .همدارنگه د yمحور لپاره په أسان 9کوﻻى شو ،په اثبات ورسوو چ:3 n
miYi
i 1
M
165
= Ycm
د شپ8م 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز د خطي مومنتم او امپولس په مبحث ک 3دوه اصله (امپولس – مومنتم) او (د خطي مومنتم تحفﻆ)د بنس"5زو قوانﻴنو او قاعدو په نامه ياد شوي دي. امپولس يا ضربه يو وکتوري کمﻴت دى چ 3د قوې او وخت له حاصل ضرب 'خه عبارت دي.I = Fav t -امپولس د نﻴو!ن د دويم قانون په نظر ک 3نﻴولو سره په حقﻴقت ک 3له P
t= P
'خه عبارت دى ،يعن:3
I = Fav
د يوه جسم خطي مومنتم د mله کتل 3او vسرعت سره له ' P = mVخه عبارت دی. مومنتم يو وکتوري کمﻴت او د vله وکتور سره هم لورى دی. د 'و جسمونو 'خه په جوړ شوي سﻴستم ک 3د !ول سﻴستم خطي مومنتم په جﻼ تو-ه د هر يوهجسم د مومنتونو له مجموع' 3خه عبارت دی ،يعن:3 Pi
n
=P = P1 + P2 + P3 + ..........
i 1
مومنتم د نﻴو!ن د دويم قانون په نظر ک 3نﻴولو سره له' F = Pt :خه عبارت دى ،يعن 3پر يوه جسمد واردو شوو قوو مجموعه د زمان له نظره د مومنتم له بدلون سره مساوي دی. د يوه جسم لپاره د مومنتم تحفﻆ هغه مهال بر قراره کﻴداى شي چ 3پر جسم د واردو شوو قوومجموعه له صفر سره مساوي وي. د جسمونو په سﻴستم ک 3هغه وخت د مومنتم د تحفﻆ قانون برقرار کﻴدای شي چ 3په سﻴستم ک3د بهرينو قوو مجموعه له صفر سره مساوي وي. ارتجاعي تصادم له هغه تصادم 'خه عبارت دى چ 3په هغه ک 3د مومنتم او مﻴخانﻴکي انرژۍ دتحفﻆ قوانﻴن دواړه صدق کوي. په ارتجاعي تصادم ک 3د تصادم کوونکو دواړو جسمونو د سرعتونو تفاضل له تصادم 'خه مخک3او له تصادم 'خه وروسته يوه اندازه ،خو يو دبل په خﻼف لوري دي. غﻴر ارتجاعي تصادم له هغه تصادم 'خه عبارت دى چ 3په هغه ک 3د مومنتم د تحفﻆ قانون صدقوک7ي ،خو د مﻴخانﻴکي انرژي د تحفﻆ قانون په ک 3صدق نه کوي. د اجسامو يا ذرو سﻴستم د ثقل مرکز د ﻻس ته راوړلو لپاره له ﻻندې رابطو 'خه گ"ه اخ5ستل ک85ي.mi X i
n i 1
M
= X cm
د xمحور په نسبت
166
n
miYi
i 1
M
= Ycm
د yمحور په نسبت
د شپ8م 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 .1د يوه جسم مومنتم عبارت دی د جسم د .....................او ....................له حاصل ضرب 'خه. .2د نﻴو!ن د دويم قانون له مخ 3پر يوه جسم د وارده قوو مجموعه د ..................پر .....................له نسبت 'خه عبارت دی. .3امپولس په ............................بدلونونو 'خه عبارت دی. .4په ارتجاعي تصادمونو ک 3د دوو تصادم کوونکو جسمونو د سرعت تفاضل له تصادم 'خه مخک3 او وروسته يو له بله سره ....................خو د يو نل په .........................لوري دي. .5له ﻻندې $وابونو 'خه کوم يو د امپولس د اندازه کولو واحد دي. الف) N د) N s ب) N m ج) N s .6له ﻻندې $وابونو 'خه کوم يو پر جسم د عمل کوونک 3قوې له مجموع 3سره مساوي دی. ب) w P الف) د) E ج) m v t
t
.7که چﻴرې د دوو جسمونو مومنتم يوشان وي ،په پايله ک 3حرکي انرژي له کتل 3سره له ﻻند4نﻴو رابطو 'خه کومه يوه لري؟ ج) هﻴ& اړيکه نه لري د) يو له بل سره متناسب الف) مستقﻴم ب) معکوس .8ﻻندې تصوير د دوو ﻻبراتواري مو!ر گﻴو تصادم *ﻴي چ 3په ترتﻴب سره د 4Kgاو 8Kgکتل 3لري. له تصادم 'خه وروسته د Aمو!ر له 1m sسرعت سره د شا په لور او د Bمو!ر له 2m sسرعت سره د مخ 3په لور حرکت کوي .ددې معلوماتو پربنس له ﻻندې $وابونو 'خه کوم يو د مومنتم او حرکي انرژي په هکله صدق کوي؟ له تصادم 'خه مخک3 له تصادم 'خه وروسته
vt = 2.0m.s
vc = 1.0m.s
حرکﻲ اﻧرژي
الف: ب: ج: د:
mt = 8.0kg
mc = 4.0kg
vt = 0 m.s
vc = 3.0m.s
ﻣﻮﻣﻨتﻢ
تحفﻆ صورت موندلى
تحفﻆ صورت موندلى
تحفﻆ صورت نه دې موندلى
تحفﻆ صورت موندلى تحفﻆ صورت نه دې موندلى
تحفﻆ صورت موندلى
تحفﻆ صورت نه دې موندلى تحفﻆ صورت نه دې موندلى
167
.9په ﻻندې شکل ک 3که چﻴرې د اصطکاک قوه د هر کﻴلو گرام په وړاندې 0.25نﻴو!ن وي او جسم د سکون له حالت 'خه په حرکت ک 3راشي ،له 'و ثانﻴو وروسته به ي 3مومنتم 5Kg m sته ورس85ي؟ د) 3.2ثانﻴ3 ج) 1.6ثانﻴ3 ب) 2.5ثانﻴ3 الف) 1.25ثانﻴ3 4N
F
8 kg
.10د يوې فضايي ب75ۍ لپاره د ﻻندې -راف د yعمودي محور د Pمومنتم او د xافقي محور د t زمان را*ﻴي .له ﻻندې $وابونو 'خه کوم يو د خط له مﻴل 'خه عبارت دي؟ p
الف)د سفﻴن 3کتله ج) هغه مجموع 3قوه چ 3د سفﻴن 3پرمخ عمل کوي. t
ب) د سفﻴن 3سرعت د) د سفﻴن 3پرمخ ترسره شوي کار
. 11يو جسم د 5 Nثابت 3قوې ﻻندې د سکون له حاله په 1.5 m s 2تعجﻴل سره په حرکت را$ي، له 6ثانﻴو 'خه وروسته د جسم مومنتم 'و Kg m sک85ي؟ د) 45 ج) 22.5 ب) 30 الف) 20 ' .12ه شى بايد په يوه جسم تطبﻴق شي ،تر 'و د هغه سرعت او يا حالت ته بدلون ورک7ي؟ .13د قوې امپولس تعريف ک7ئ. .14د mد کتل 3لرونک 3جسم مومنتم چ 3د vپه سرعت په حرکت ک 3دي ،تعريف ک7ئ. .15د خطي مومنتم د تحفﻆ قانون بﻴان ک7ئ. ' .16ه ډول د (امپولس – مومنتم) او (د مومنتم تحفﻆ) قوانﻴن د نﻴو!ن قوانﻴن تعقﻴبوي؟ بﻴان ي 3ک7ئ. V = 2 cmاو v1 = 25 m s
.17په شکل ک، m1 = 5 gr ، m2 = 10 gr 3 دي ،د Mکتله او د دويم 3لوم7ن 9سرعت v2حساب ک7ئ. s
m2
V0
v1
m1
V
m M
.18په لن 6ډول د دوو جسمونو په تصادم ک 3د مومنتم تحفﻆ چ 3نوموړي جسمونه د مستقﻴم خط پرمخ حرکت کوي ،تشريح ک7ئ. .19د 300 N sيو امپولس پر يو جسم چ 3کتله ي 2 Kg 3ده وارد84ي ،ددې کتل 3په سرعت ک3 بدلون و!اکئ. .20يو جسم چ 10 gr 3کتله لري ،د 10m sسرعت لرونکى دى .که چﻴرې 1000dyne sامپولس پر دې کتل 3وارد شي ،د کتل 3وروستنی سرعت حساب ک7ئ.
168
.21يو ماشوم له 21Kgکتل 3سره پر يو وړوکي بايسکل چ 5.9 Kg 3کتله لري ،سپور او په 4.5m sسرعت د شمال ختﻴ #په لور په حرکت ک 3دى. .aد ماشوم او بايسکل مجموعي مومنتم 'ومره دی؟ .bد ماشوم مومنتم 'ومره دى؟ .cد بايسکل مومنتم حساب ک7ئ. .22د فوټ بال يو توپ له 0.5Kgکتل 3او 15 m sسرعت سره د شمال په لور شوټ ک85ي ،يوساکن شخص په 0.02s زمان ک 3هغه نﻴسي او دروي ي .3کومه قوه د نﻴوونکي لخوا په توپ وارده شوې ده؟ .23د کرک د هر توپ کتله 0.5Kgده ،که چﻴرې شﻴن رنگه توپ په 12 m sسرعت له أبي رنگه توپ سره چ 3ساکن دى ،تصادم وک7ي( .فرض کوو چ 3د لوب 3دوخت په اوږدوک ،3توپونه له اصطکاک پرته پر يوې سطح 3حرکت کوي). د أب 3رنگه توپ نهايي سرعت په ﻻندې حالتونو ک 3پﻴداک7ئ. .aشﻴن رنگه توپ له أب 3توپ سره له !کر 'خه وروسته دري8ي. m s 2 mدوام m v ورکوي. .bشﻴن توپ له تصادم 'خه وروسته خپل حرکت ته له v1 = 5سرعت سره پهMعﻴن لوري ک3 s .24د ﻻندې تمرينونو لپاره مناسب شکلونه رسم او هغه حل ک7ئ. V a 2m s v m M -aفرض ک7ئ چ 3د mکتله د ( )aپه شکل ک 3يو واگون دى له 600 Kg m M V کتل 3سره او د Mبل واگون له 900 Kgکتل 3سره دي .د واگونونو سرعت له a تصادم 'خه وروسته چ 3په خپلو ک 3سره يو $اى ک85ي .محاسبه ک7ئ. m M ($واب 0.8 m s :دي). v 1 20 m s -bفرض ک7ئ د ( )bپه شکل ک m 3د تﻴنس توپ له 20 grکتل 3سره او M m Mد والﻴبال توپ له 500 grکتل 3سره وي .که چ5رې د تﻴنس د توپ لوم7ن9 v 1 20 m s M m سرعت 20 m sاو نهايي سرعت ي 3له تصادم 'خه 10 m sپه هغه لوري کV 3 v 2 10 m s M m چ 3په شکل ک 3لﻴدل ک85ي ،وي .د والﻴبال د توپ سرعت پﻴداکرئ. b ($واب 120cm / s :دي). V v 2 10 m s M m -cد ( )bپه پورتني شکل ک 3فرض ک7ئ چ M 3يوه 10گرامي سکه او mيوه 5گرامي سکه وي .په هغه صورت b ک 3چ V1 = 2 m s 3او V2 = 1 m sوي .د vقﻴمت و!اکئ$( .واب) 50 cm : s
.25يوه تشله له 0.015kgکتل 3سره *ي لورته له 22.5 cm sسرعت سره له اصطکاک 'خه پرته پر يوې سطح3 رغ7ي ،له يوې بل 3تشل 3سره چ 3له 0.015kgکتل 3او 18 cm sسرعت سره کﻴ 0لورته حرکت کوي ،يو ارتجاعي تصادم کوي .له !کر 'خه وروسته لوم7ن 9تشله له 18 cm sسرعت سره په حرکت را$ي .د دويم 3تشل 3سرعت له تصادم 'خه وروسته پﻴداک7ئ. .26يو مو!ر له 500 Kgکتل 3سره په 15 m sسرعت د جنوب په لور له يوې 4500 Kgﻻرۍ سره چ 3د !رافﻴکي اشارې لپاره دريدل 3ده! ،کر کوي .مو!ر او ﻻرۍ يو له بله سره ن+تي او له !کر 'خه وروسته يو له بل سره يو $اى په حرکت را$ي د مو!رونو د مجموعي کتلو نهايي سرعت پﻴداک7ئ.
169
اووم 'پرکﻰ
د سﻴاﻟﻮﻧﻮ ﻧسبﻲ سکﻮن ()Static Fluids
ول 3د اوبو د بندونو قاعدې د هغو له پورتنﻴو برخو 'خه پر( 74ضخﻴم)3 جوړ وي؟ په يو مو!ر ک 3د مايع برک د هغه په مصونﻴت ک' 3ه اهمﻴت لري؟ دا 'پرکى به له تاسو سره مرسته وک7ي ،تر'و سﻴالونه د سکون په حال او هغه قوې چ 3د هغو پرم من%ته را$ي ،زده ک7ئ .همدارنگه د فشار صعودي قوو او نور مفاهﻴم به د تجربو او هغو فعالﻴتونو په ترسره کولو چ 3کوﻻى شي د سﻴالونو د خواصو په هکله تاسو ته علمي مهارتونه او گ"وره پوهه چمتو ک7ي ،زده ک7ئ او په پايله ک 3به تاسو وکوﻻى شئ مطرح شوو او نورو پو*تنو ته $واب ورک7ئ او د مباحث 3يا خبرو اترو پربنس به په دې 'پرکي ک 3پردې بريالي شئ ،چ:3 سﻴال تعريف ک7اى شئ. د سﻴالونو پرم وارده فشار بﻴان ک7اى شئ. په يوه نقطه ک 3د مايع فشار د هغ 3کثافت ،ديوې مايع نقط 3ژوروالياو د جاذب 3تعجﻴل ترمن #رابطه پﻴداک7اى شئ. تحلﻴل ک7اى شئ چ 3په 'ه ډول د اتموسفﻴر فشار نظر ژوروالي تهبدلون مومي. د پاسکال قانون بﻴان ک7اى شئ. دا و*ودﻻى شئ چ 3په 'ه ډول له مونو متر 'خه په ت7لو محفظوک 3د سﻴالونو د فشار د اندازه کولو لپاره گ"ه اخ5ستل ک85ي. د سﻴالونو د فشار او صعودې قوې ترمن #رابطه بﻴان ک7اى شئ. د رياضي مسئل ،3د فشار ،پاسکال او ارشمﻴدس له قوانﻴنو 'خه پهگ" 3اخ5ستلو حل ک7اى شئ. په سﻴالونو ک 3د يو جسم د ډوبﻴدو يا ﻻمبووهلو په هکله وړاندوينهوک7اى شی.
170
:7-1سﻴاﻟﻮﻧﻪ
په مايع حالت ک 3د اجسامو مالﻴکولونه د اتصاق (ن+تلو) له کمزورو قوو سره يو له بله سره ت7ل شوي دي .هغوى ثابتو موقعﻴتونو ته مقﻴد نه دي ،بلک 3يو د بل پرمخ په *ويدلو په أزاده توگه له يو موقعﻴت بناء مايعات !اکلى حجم لري او کوﻻى شي روان اوسي او په 'خه بل موقعﻴت ته د مکان بدلون کويً . هغه لو*ي ک 3چ 3اچول ک85ي ،د هغه شکل $انته اختﻴاروي. همدا راز د مايعاتو مالﻴکولونه يو له بله سره نژدې دي او د فشار ورکوونکو قوو په وړاندې مقاوم دي. ﻼ د تراکم وړنه دي. لکه 'نگه چ 3مايعات عم ً د گاز په حالت ک 3ذرې يو له بله 'خه ډ4ره فاصله لري او اتصاق يا ن+تلو او لگﻴدلو قوې ي 3ترمن #هومره کوچن 9دي چ 3د صرف نظر وړدي. له دې امله هغوى د مايعاتو مالﻴکولونو په پرتله ډ4ر په أزاده توگه يو له بل 'خه په لﻴرې وا!ن ک 3حرکت کوﻻى شي او !اکلى حجم او !اکلى شکل نلري ،هرې خواته خپر84ي او په أسان 9سره متراکم ک85ي. 'رنگه چ 3هم مايعات او هم غازات له خپل ل 8مقاومت سره د فشار په وړاندې د شکل بدلون کوي او د سﻴالتﻴا وړتﻴا لري ،له همدې امله دی چ 3هغوی د سﻴالونو 1په نامه يادوي.
د سﻴاﻟﻮﻧﻮ فﺸار لکه 'نگه چ 3تاسو پوه85ئ فشار په ﻇرف ک 3د سﻴال په هره نقطه ک 3د سطح 3پر واحد باندې د عمودي وارده قوې له مقدار 'خه عبارت دى چ 3کﻴداى شي داس 3ولﻴکل شي :قوه = فشار سطح او يا د سمبول په لﻴکلو P = F :دی. A
د SIد اندازه کولو په سﻴستم ک 3د فشار واحد عبارت له پاسکال (' )Paخه دى او مساوي دى له: نﻴو!ن يا N 2 مترمربع
m
ﻣثال: د يوه کتاب لخوا وارده فشار چ 0.16m 2 3مساحت او 8Nوزن لري' ،ومره دى؟ حساب ي 3ک7ئ. حل: ﻟﻮﻣ7ۍ ﻣرحﻠﻪ :ﻻندې معلومات ورک7ل شوي دي: F دوﻳﻤﻪ ﻣرحﻠﻪ :د فشار معادله ولﻴکئ. A
A = 0.16m 2 F = 8N ?=P
=P
1د سﻴال کلمه د بهﻴدلو يا جريان پﻴداکولو د وړتﻴا مفهوم رسوي او له همدې امله دا کلمه په يوه وخت ک 3د مايعاتو او غازاتو لپاره کاريدلي ده.
171
درﻳﻤﻪ ﻣرحﻠﻪ :د مساحت او قوې د ورک7ل شوو قﻴمتونو په وضع کولو سره د pفشار حساب ک7ئ (مرسته :وزن د جاذب 3قوې له اندازې 'خه عبارت دى). 8 N = 50Pa
m2
= 50
0.16
=P
پﻮ*تﻨ:3 .1د يو کانتﻴنر لخوا وارده فشار چ 3وزن ي 6000N 3او د قاعدې مساحت ي 3m 3دى' ،ومره دي؟ پﻴداي3 ک7ئ. .2د يوې ډبرين 3تخت 3وزن پﻴداک7ئ چ 3مساحت 12m 2دی او 25Paفشار پر $مک 3واردوي؟ 2
:7-2د ﻣاﻳﻊ فﺸار اﻧدازه کﻮل کله چ 3د ﻻمبلو په يوه ډن 6ک 3تراوبو ﻻندې ﻻمبئ ،د اوبو فشار د خپلو غوږونو په پردو ک 3حس کوﻻى شئ' .ه شى ددې فشار سبب ک85ي؟ په أسان 9سره ويﻼى شو چ 3ددې فشار ﻻمل ،د اوبو وزن ستاسو پر بدن دی چ 3تاسو مقابل لوري ته ډيکه کوي. د ( )7-1شکل د اوبو په يو ،ډک لو*ي ک 3يو غو!ه شوی جسم *ﻴي. ( )7-1شکل مايع په جسم او د لو*ي پر جدارونو قوې واردوي ،قوې د جسم د سطح 3او د لو*ي جدارونو پر هره نقطه ک 3په عمودي ډول وارد84ي. فعاﻟﻴت: اوبه 'رنگه پر اجسامو فشار واردوي؟ اړﻳﻦ تﻮکﻲ :پﻼستﻴکي ک(وړه ،سنجاق او اوبه
ک7ﻧﻼره: -1ک(وړه له اوبو 'خه ډکه ک7ئ. -2ک(وړې ته په سخت 9فشار ورک7ئ او په چ"ک 9سره ي 3په 'و نقطو ک 3په سنجاق سورۍ ک7ئ. -3خپل مشاهدات ولﻴکئ. -4له خپل 3ډل 3سره پر لﻴکل شوو مشاهداتو بحث وک7ئ. ( )7-2شکل -5ستاسو پايله ترﻻسه کول له دې فعالﻴت 'خه 'ه شى دی؟ تاسو ولﻴدل چ 3اوبو د ک(وړې د سطح 3له سوريو 'خه په !ولو لوروک3 په عمودي توگه فواره کوله .دا ددې معنا ورکوي چ 3فشار په !ولو لوروک 3د سطح 3په هره نقطه ک 3عمود دى.
172
په 'ه ډول د اوبو د فشار کچه د اوبو د ژوروالي په نسبت توپﻴر کوي؟ ددې پو*تن$ 3واب د ﻻندې فعالﻴت په ترسره کولو ﻻس ته راوړﻻى شئ. فعاﻟﻴت :فشار او ژوروالي اړﻳﻦ تﻮکﻲ :اوږده حلبي قط ،9موم ،يا خمﻴره سوري کوونکي او اوبه
ک7ﻧﻼره: -1د قط 9يوه خوا درې $ايه په مساوي ډول سورۍ ک7ئ. -2سوري په موم يا خمﻴرې بند ک7ئ. -3حلبي قط 9له اوبو 'خه ډکه ک7ئ. -4سوري پرانﻴزئ. -5خپل مشاهدات نوټ ک7ئ. ﻻندې پو*تنو ته له خپل 3ډل 3سره $واب ووايئ. له کوم سوري 'خه اوبه په ت5زۍ او ډ4ر شدت فواره کوي؟ په کوم سوري ک 3فشار ډ4ر دى؟
( )7-3شکل
له ﻻندې فعالﻴت 'خه کوﻻى شو پايله ترﻻسه ک7و چ 3د اوبو فشار د ژوروالي په زيات5دو سره ډ4ري8ي. د ﻣاﻳﻊ پﻪ ﻳﻮه !اکﻠ 3ﻧقطﻪ ک 3د فﺸار او ژورواﻟﻲ F2 P0 A ترﻣﻨ #رابطﻪ د ) ( کثافت لرونک 3ساکنه مايع د يو سرخﻼصي لو*ي په من #ک 3له ( )7-4شکل سره سم په نظر ک 3نﻴسو .کله چ3 وغواړو د مايع فشار د مايع په من #د cپه نقطه ک 3چ5رې چ3 w mg د مايع ارتفاع يا ژوروالى hدى ،ﻻس ته راوړو. PA
F1
C
( )7-4شکل
له مايع 'خه ډک لو*ى په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3د hپه ارتفاع او د Aپه قاعدې يو مکعب په ک 3غو!3 وهي .ددې ب5لگه يﻴز مکعب لوړوالي برابره ده ،د cنقط 3له ژوروالي 'خه د اوبو تر سطح)h( 3 پورې .را$ئ چ 3ددې فرضي مکعب پورتنﻴو او ﻻند4نﻴو سطحو باندې عامل 3قوې مطالعه ک7و .دغه قوې درې ډوله دي: - 1د ب5لگه يﻴز سلن6ر وزن (w = mg = Vg = ghA ،)w - 2د ( ) F1صعودي قوه چ 3د مايع د فشار له امله د مکعب پر قاعدې وارد84يF1 = PA . 173
د ( ) F2قوه چ 3د اتموسفﻴر د فشار له امله د مکعب پر پورتن 9سطحه له پاسه عمل کوي .پردې ب5لگه يﻴز معکب د نﻴو!ن د دويم قانون په تطبﻴقولو سره (مايع ساکن او د تعادل په حالت ک 3دي): نو ددې له مخPA ( P0 A + ghA ) = 0 :3
نو:
F =0
P = p0 + gh
p0 = gh = pG
p
اويا Pمطلقه فشار دى PG ،نظر ژوروالي ته د سﻴال د داخلي فشار په نامه ياد84ي .د Pمطلقه فشار د hپه ژوروالي ک 3د مايع د سرخﻼصي لو*ي په *کتن 9سطحه ک 3د اتموسفﻴر له فشار 'خه ډ4ر دى او کچه ي ) gh ( 3ده .له هغه 'ه مو چ 3په رابطه ک 3مطالعه ک7ل ،ﻻندې پايل 3ﻻسته راوړﻻی شو: - 1د مايع د دننه په هره نقطه ک 3فشار ،په خطي توگه عمل کوي او د مايع له عمق او کثافت سره متناسب دى. - 2فشار د مايع د عﻴن ژوروالي په !ولو نقطو ک 3يو ډول وي. - 3د لو*ي شکل پر فشار اغ5زه نه لري. ﻣثال يو ﻻمبووهونکى په 400mژوروالي په سمندر ک 3په افقي توگه ﻻمبووهي .که چﻴرې د بحر د اوبو کثافت P0 = 1.01 × 10 5 Pa ، 1.025 ×103 kg3او g = 9.8 m 2وي ،حساب ک7ئ. sec
m
- 1د PGداخلي فشار په دې ژوروالي ک.3 - 2من%ن 9فشار په دې ژوروالي ک.3 - 3پر ﻻمبووهونکي جسم د اوبو لخوا د واردو قوو مجموعه په هغه صورت ک 3چ 3د ﻻمبووهونکي جسم مساحت 0.8m 2وي.
PG = gh
حل: -1
PG = 1.025 ×10 3 × 9.8 × 400 PG = 4.018 ×10 6 Pa
174
P = P0 + PG
-2
P = 1.01× 10 5 Pa + 4.018 × 10 6 Pa P = 4.119 × 10 6 Pa -3
:7-3د اتﻤﻮسفﻴر فﺸار
F F = P× A A F = 4.119 ×106 × 0.8 =P
F = 3.2952 ×106 N
$مکه د نايتروجن ،اکسﻴجن او نورو غازاتو د يو قشر په واسطه احاطه شوې ده چ 3د اتموسفﻴر په نامه ياد84ي .د اتموسفﻴر د قشر پن6والى له $مک' 3خه د هغه تر پورتن 3برخ 3پورې تقريبا ً 150kmته رس85ي .د اتموسفﻴر شاوخوا 80%غازونه د $مک 3د سطح 3په 10کﻴلومتري ارتفاع ک 3دي .فشار د اتموسفﻴر په پورتن 9برخه ک 3صفر ته نژدې ک85ي .لکه چ 3پوه85و فشار د اتموسفﻴر په هره نقطه ک 3د هوا د هغه ستون له وزن سره مساوي دی چ 3اوږدوالي ک 3له همغه نقط' 3خه د اتموسفﻴر تر پورتن 9برخ 3پورې وي او د سطح 3پر واحد باندې په همغه نقطه ک 3وارد84ي ،نو له دې امله فشار له $مک' 3خه د ارتفاع په زيات5دو سره تناقص پﻴداکوي .اوس گورو چ' 3نگه کوﻻى شو ،د اتموسفﻴر فشار اندازه ک7و؟ په دې غرض موږ د توريچلي ( )Torricelliله بارومتر (فشار سنج) 'خه چ 3په 1643زي8ديز کال اختراع شوی دی گ"ه اخلو. په ( )7-5شکل ک+5* 3ه يي اوږد !ﻴوب تقريباً د يو متر په اوږدوالي او د 1cm 2قاعدې مساحت سره وينئ چ 3يو سر ي 3بند دى .کله چ 3هغه له سﻴمابو (' )Hgخه ډک ک7و او بﻴاي 3په معکوس ډول له سﻴمابو 'خه په ډک لو*ي ک 3ک85دو ،په دې صورت ک Pa = Pb 3دی (ول)3؟ $که نوP0 = Hg gh : د بحر په سطح او تر معﻴاري شرايطو ﻻندې د $مک 3د جاذب 3تعجﻴل او د سلسﻴوس صفر درج 3تودوخ 3په صورت ک ، 3د سﻴمابو د ستون ارتفاع 76cm دي او د سﻴمابو په دې ستون باندې د اتموسفﻴر فشار يو اتموسفﻴر ( ) 1atmدى.
0
P
د سﻴمابو بخار
*ﻴ+ه يي تﻴوب
B
A
Hg
( )7-5شکل
د سﻴمابو د ستون ارتفاع په g ،او اتموسفﻴر له فشار سره تعلق لري ،نو له دې کبله د کثافت د تودوخ 3او د $مک 3د جاذبوي تعجﻴل ( )gله بدلونونو سره د بحر له سطح' 3خه د ارتفاع له بدلوناتو سره بدلون مومي. !ول دقﻴق فشار سنجوونکی يا بارومﻴترونه ( )Barometersله ترمامﻴتر او معلوماتي دقﻴقو جدولونو يا چارتونو سره يو $اى جوړ84ي. 175
اﺿافﻲ ﻣعﻠﻮﻣات: $ﻴن 3موضوعات چ 3بايد پرې پوه شو: هر'ومره چ 3غواص (ﻻمبووهونکى) د بحر د اوبو په ژورو ک* 3کته $ي ،فشاري 3پر بدن زيات85ي ،تنفس ورته گرانﻴ8ي ،نو له همدې امله ﻻمبووهونکی ددې ستونزې د رفع کولو لپاره له فشار تنظﻴموونکو 'خه گ"ه اخلي. د ( )7-6شکل د غواصانو $انگ7ي لباسونه د اوبو لخوا خارجي فشار تر 610mژوروالي پورې په تعادل ک3 ساتي او د تنفس عمل أسانه کوي.
( )7-6شکل
أيا د سﻴال د جاري کﻴدو لوري !اکلى شئ؟ ددې پو*تن 3د $وابولو لپاره ﻻندې فعالﻴت په عملي توگه تجربه ک7ئ. فعاﻟﻴت: د فشارونو توپﻴر او د سﻴالونو به5دل. اړﻳﻦ تﻮکﻲ :قطره '(وونکى ،پﻴاله او اوبه ک7ﻧﻼره: - 1هرو دوو زده کوونکو ته يوه دانه پﻼســتﻴکي قطره '(وونکى او د اوبو يوه کوچن 9پﻴاله ورک7ئ. - 2لــه هغو 'خه وغــواړئ چ 3د قطره '(وونکــي د کار د 'رنگوالي په هکله يو پاراگراف ولﻴکئ. - 3توضﻴــح ک7ئ چ 3ول 3اوبه په قطره '(وونکي ک 3پورته $ي؟ او ول3 کوﻻى شــو اوبه په فشــار له قطره '(وونکي 'خه بهر ک7و؟ دواړه پو*تن3 ددې حقﻴقت پر بنســ چ 3ســﻴالونه د جگ فشار له ســاح' 3خه د !ﻴ فشار لوري ته به85ي ،تشريح شي.
176
( )7-7شکل
ستاسﻮ پر جسﻢ باﻧدې د فﺸار بدﻟﻮن ستاسو په جسم 'ه پﻴ85+ي کله چ 3د اتموسفﻴر په فشار ک 3بدلون رامن #ته شي؟ کله چ 3په يوه سفر لوړو او يا !ﻴ"و نقطو ته وﻻړ شئ ،بايد $ان د اتموسفﻴر له فشار سره عﻴار ک7ئ ،تر'و د بدن د داخلي او بهرني فشار تعادل رامن #ته شي* .ايي تجربه ک7ي مو وي چ 3لوړو او !ﻴ"و منطقو ته د سفر پر مهال مو غوږونه أواز کوي او سبب ي 3دا دی چ 3ستاسو د غ8ونو د شاوخوا هوا په فضايي ک(وړو ک 3د فشار بدلونونه رامن #ته کﻴ8ي او د غوږ پرده مو اغ5زمنه کوي. ﻣثال: -aد اتموسفﻴر فشار د سلسﻴوس په صفر درجه او د $مک 3د جاذب 3په معﻴاري تعجﻴل ک 3د بحر په سطحه ک 3حساب ک7ئ .په هغه صورت ک 3چ:3 kg g = 9.80666 m او Hg = 13595 kg 3 sec 2 m 13595 = Hg 3 m حل: g h
= P0
P0 = 13595 × 9.8066 × 0.76 kg m m m3 s 2 P0 = 1.013 × 105 Pa P0 = 101324.372 = 1atm
m s2 h = 76cm = 0.76m g = 9.80666
? = P0
0
-bد بحر په سطح ک 3پر 2m 2مساحت وارده قوه حساب ک7ئ. ! 20نه وزن P0 = F F = 1.013 ×105 × 2 = 2.026 ×105 Nولﻴدل شوه چ 3دا قوه يوه A ستره قوه ده. پﻮ*تﻨ:3 .1ول 3تاسو دومره ستر او $پونکى فشار نشئ حس کوﻻى؟ .2ول 3د الوتکو کابﻴنونه بايد د تنظﻴم شوې هوا فشار ولري؟ ' .3ه پ85+5ي کله چ 3په يوې نﻴچ 3د م5وو اوبه '+ئ؟ تشريح ي 3ک7ئ. .4ول 3فشار د يو ژور ډن 6په قاعده ک 3د يو لوی او کم ژورجهﻴل د قاعدې له فشار 'خه زيات دى؟
177
د اتموسفﻴر فشار
:7-4پﻪ ﻣحصﻮر شﻮو ﻣاﻳعاتﻮ ک 3د فﺸار اﻧدازه کﻮل په محصور شوو مايعاتو ک 3د فشار د اندازه کولو لپاره کوﻻى شو ،له يوې أل' 3خه چ 3د فشار سنج په سرخﻼصی نل چ 3هغه ته Uشکله نامه ياد84ي کار واخلو .دوه ډوله فشار سنج شتون لري .يو د U مونومتر ( )U shape monometerاو دويم ډول ي 3د بورډن مونومتر( )Bourdon- typeپه نامه ياد84ي. - 1خﻮﻟﻪ خﻼ請ﻰ ﻣﻮﻧﻮﻣتر دا ډول مونومتر له Uډوله *+5ه يي نل 'خه جوړ شوی دی چ 3په من #ک 3ي 3مايع وي .يو سر ي3 خﻼص او بل سر ي 3له يوه سﻴستم (!انک) سره چ 3د ( ) Pفشاري 3اندازه کوو وصل شوی دی .د کﻴ0 اړخ د ستون په قاعده ک 3د مايع فشار مساوي دى له P + gy1سره ،په داس 3حال ک 3چ 3د *ي اړخ په قاعده ک 3د مايع فشار P0 + gy 2دى. د مونومتر د مايع له کثافت 'خه عبارت دى .له هغه $ايه چ 3دواړه تعريف شوي فشارونه له همغه نقط 3سره اړيکه لري ،نو ددې له مخ 3لﻴکﻼى شو: P2 P0 P + gy1 = p0 + gy 2 ) y1
P0 = g ( y2
P
P0 = gh
P
y2
( )7-8شکل
د گاز د Pفشار
h
P
P1
y1
لکه 'نگه چ 3پوه85ئ چ ) P P0 ( 3نظر ژوروالي ته ،د فشار د توپﻴر په نامه دي او دا فشار د مايع د ستونونو د ارتفاع له توپﻴر سره متناسب دی. ﻣثال: يو Uډولي *+5ه يي نل له اوبو 'خه يو'ه ډک شوى دى ،يوه بله مايع چ 3له اوبو سره نه ده مخلوط شوې ،د نل په يو انجام ک 3اچول شوې ده ،تر'و دا مايع د dپه فاصله ک 3د اوبو په پورتن 9سطحه په P بل ستون ک 3وساتل شي ،د ( )7-9شکل. d P پﻴداک7ئ: l+d =h Pمايع l P - 1د مايع د کثافت او اوبو د کثافت ترمن #نسبت. A B - 2که چﻴرې د مايع د ستون ارتفاع 20cmاو اوبه اوبه d = 8cmوي ،د مايع کثافت پﻴداک7ئ. a
a
h
( )7-9شکل
178
a
حل: $ Pa = Ph - 1که چ 3په عﻴن افقي سطحه ک 3واقع دي .نو P0 + g (d + l ) = P0 + w gl :په رابطه ک L 3د مايع کثافت او wد اوبو کثافت را*ﻴي ،د پورتن 9رابط 3له ساده کولو وروسته ل رو: l g L L )L g ( d + L L
l+d
=
=
)g (d + L
w
kg m3
12 20
)g ( d + L
' - 2نگه چ:3 ﻣثال: يو خوله خﻼصى مونومتر د گاز له يوه !انک سره ت7ل شوى دى. د *ي اړخ په ستون ک 3د سﻴمابو سطحه د ( )7-10شکل په '5ر 0,39m ،نسبت د مونومتر د کﻴ 0اړخ سطح 3ته لوړه واقع ده .که چﻴرې يو مونومتر د سﻴمابو د ستون ارتفاع 0.75m Hgو*ﻴي. -aد گاز مطلقه فشار 'ومره دى؟ $وابونه په نﻴو!ن پر متر مربع ( ) N2او اتموسفﻴر ( ) atmوړاندې ک7ئ. m -bد ژوروالي په نسبت د -از داخلي فشار ( )PGمحاسبه ک7ئ. حل: -aد گاز مطلقه فشار ( ) Pgasعبارت له هغه فشار 'خه دي چ 3د سﻴمابو د کﻴ 0اړخ ستون پر پورتن 9سطح 3وارد84ي او دا فشار مساوي دى د سﻴمابو د *ي اړخ ستون په عﻴن افقي ارتفاع ک 3له وارده فشار سره ،نو ددې له مخ:3 = 600
L
=
L
1000
Pgas = P0 + PHg = 0.75 + 0.39 = 1.14m Hg 1atm 0.76
= m Hg
1.14 نو ددې له مخ= 1.5atm :3 o.76
N او m2
1atm = 0.76mHg
P0
= Pgas
( )7-10شکل
Pgas = 1.5 ×1.013 ×105 Pa = 1.5195 ×105 0.39 m
h
-bد گاز داخلي فشار ( )PGداس 3په ﻻس را$ي: 0.39 N = 0.513 = 0.538 ×105 2 0.76 m
=P
Hg
د فشارونو توپﻴر د سﻴمابو ستون ×1atmد يو اتموسفﻴر د سﻴمابو ستون = ( PGد -از داخلي فشار)
N m2
0.39mHg × 1atm 0.76mHg
= × 1atm
PHg Patm
= PG
PG = 0.513 ×1.013 ×105 Pa = 0.519669 ×105 Pa = 5.2 ×10 4 179
د گاز فشار
)2د ﺑﻮردن ډوﻟﻪ ﻓﺸار ﺳﻨﺞ أﻟﻪ له دې أل' 3خه د ماﻳﻊ مﻮنﻮمتر ( uډوله مﻮنﻮ متر) په نسبت د گ2ﻮ مقا請دو لپاره په أسان 9او أرام 9ډ4ر کار اخ5ستل ک85ي .دغه مﻮنﻮمتر له ﻳﻮه برنجﻲ هﻮار !ﻴﻮب 'خه ﺟﻮړ شﻮى دى چ 3ﻳﻮ سر ﻳ 3ت7ل شﻮی او په داﻳره ﻳﻲ ډول کﻮږ شﻮى دى .ت7ل شﻮى سرﻳ 3له ﻳﻮې گﻴرا او کﻮچنﻲ غاښ لرونکﻲ 'رخ چ 3د ﻳﻮې مندرﺟ請 3فﺤ 3پرمﺦ حرکت کﻮي له ﻳﻮې عقرب 3سره و請ل شﻮی دی )7-11( .شکل .دغه مﻮنﻮمتر په 'ه ډول کار کﻮي؟ د !ﻴﻮب خﻼص انجام له هغ 3أل 3سره چ 3فﺸار په ک 3اندازه ک85ي، و請ل شﻮى دى .کله چ 3فﺸار د هﻮار !ﻴﻮب په سر راوړل ک85ي! ،ﻴﻮب ورو ورو$ان سﻴخﻮي او د نل د خﻼص انجام (چ 3له عقرب 3سره و請ل دى) د حرکت په پاﻳله ک 3عقربه حرکت کﻮي. پر درجه لرونک 3صفح3 د عقرب 3حرکت
هوار برنجي !ﻴوب
محور
( )7-11شکل د گاز فشار
گﻴرا گانﻲ د بوردن مونومتر
:7-5ﭘﻪ ﺳﻴاﻟﻮﻧﻮ ﮐ 3د ﻓﺸار اﻧﺘﻘال )د ﭘاﺳﮑال ﻗاﻧﻮن( د ( )7-12شکل يو سﻴال په يو سلن6ر ک* 3ﻴي چ 3له مايع 'خه ډک شوى دى او يو پستون لري .ددې پستون په مرسته کوﻻى شو د سلن6ر داخلي فشار ته بدلون ورک7و .فشار د مايع دننه په هره نقطه ک 3د مثال په ډول د ( )Bپه نقطه ک 3د P = P0 + ghمعادل 3په مرسته حسابﻴداى شي. را$ئ چ 3داخلي فشار د P0په اندازه زيات ک7و .په دې حالت ک 3د Pقﻴمت هم د پورتن 9رابط3 پر بنس زيات85ي .دا پايله د پاسکال لخوا ( )Blaise Pascal 1623-1662اعﻼن شوه: چ 3د پاسکال د قاعدې په نامه ياد84ي .هغه فشار چ 3پر يوې محصور شوې مايع تطبﻴق ک85ي ،پرته له دې چ 3په کچه ک 3ي 3کموالي راشي د مايع !ولو برخو او د لو*ي جدارونو ته انتقالﻴ8ي. پاسکال د قوې مضاعف کوونک 3أله اختراع ک7ه چ3 د پاسکال د أبي شکنجي په نامه ياده شوې او په مودرنه تکنالوژي ک 3د تطبﻴق مهم $ايونه لري.
( )7-12شکل
180
F
P0
پستﻮن
سلن6ر
h h
B B
ماﻳﻊ
د اوبﻮ شکﻨجﻪ ()Hydraulic press په بنس"5زه توگه د اوبو شکنجه له دوو سلن6رونو 'خه جوړه شوې ده چ 3له غلﻴظ 3مايع 'خه ډکه شوې ده او د متحرکو پستونونو په مرسته ي 3پورتن 9سطح 3بندې شوي چ 3په ( )7-13شکل ک* 3ودل شوي دي .لوى پستون د ( )Aاو کوچن 9پستون د ( )aمساحت لرونکي دي. د اوبو شکنجه 'نگه کار کوي؟ - 1کله چ 3تاسو د ( )fيوه کوچن 9قوه په يوه واړه پستون وارده ک7ئ .د مايع (ت5ل) پر سطح 3وارد شوى فشار ، P = fد ارتباطي نل له ﻻرې لوی پستون ته انتقال85ي. a
F
f
( )7-13شکل د ( )aکوچنی پستون مساحت
Pa
تﻴل
PA
A a
د ( )Aلوي پستون مساحت
f F = a A
' - 2رنگه چ 3فشار د دواړو پستونو پر سطح 3مساوي دى ،نو: وروست 9رابطه را*ﻴي چ 3د اوبو شکنجه ،د قوې مضاعف کوونک 3أله ده چ 3مﻴخانﻴکي خﻴالي گ"ه ي 3له aAسره مساوي ده .د سلماني 'وک ،9د غا*ونو د ډاکتر 'وک ،9د مو!رو جکونه او هايدرولﻴکي برکونه دا !ول هغه وسايل دي چ 3د پاسکال له قاعدې 'خه په گ" 3اخ5ستلو جوړ شوي دي. تاسو کوﻻى شئ د پاسکال د قاعدې په تطبﻴقولو سره ﻻندې حﻴرانوونکي فعالﻴت ترسره ک7ئ. ×F= f
=P
فعاﻟﻴت :د يو أب بازک (کوچني بوتل) حﻴرانونکی حرکت د اوبو په لو*ي ک.3 اړﻳﻦ تﻮکﻲ :اســتوانه يي ورکو! 3بوتل له 8تر 10ســانت 3متره اوږد+5* ،ه يي اوږد مرتبان او د رب 7ارتجاعي پرده (د قﻴچ 3شوې پوکا 91يوه برخه) ،اوبه او يوه دانه تشله. ک7ﻧﻼره: - 1مرتبان له اوبو *ه ډک ک7ئ. - 2پــه ورکو!ــي بوتــل ک 3ترهغ 3پورې اوبه واچوئ ،تر'و د اوبو په ســطحه ک 3پات 3شــي او په مرتبان ک 3په غو!ه کﻴدو سره ﻻمبو ووهي. - 3تشله په رب7ي پرده د شکل په 'ﻴر وت7ئ ،او پرده د مرتبان له پاسن' 9ن6ې سره کلکه ک7ئ. - 4پرده له تشل 3سره ونﻴسئ او فشار ورک7ئ او دويم $ل ي 3پورته راکاږئ، خپل 3مشاهدې نوټ ک7ئ او هغه تشريح ک7ئ. ( )7-14شکل
181
د مرتبان په پورتن 9سطحه ک 3د هوا د فشار ډ4روالى د مايع له ﻻرې انتقالﻴ8ي او ددې ﻻمل گر$ي. چ 3د اوبو يوه ډ4ره اندازه د أب بازک په من #ک 3ورننه و$ي .صعودي قوه پک 3کم85ي او ددې ﻻمل گر$ي چ 3د أب بازک بوتل پک 3لمبا وک7ي .د فشار په دويم $لي کم5دو سره بوتل خپله صعودي قوه بﻴامومي او پورتن 9سطح 3ته پورته $ي. ﻣثال په يوه اوبو شکنجه ک 3که چﻴرې کوچن 9پستون 5cmقطر او لوى پستون 40cmقطر ولري ،په کوچني پستون بايد کومه وزنه ک85دو ،تر'و هغه مو!ر چ 2×10 4 N 3وزن لري ،د لوى پستون له پاسه په توازن ک 3وساتي؟ d d = 5cm r = = 2.5cm = 0.025m حل :لرو چ:3 2 2 2 a = r = × (0.025) = 0.000625
R = 20cm = 0.2m
D = 40cm
A = R 2 = × (0.2) 2 = 0.04
F = 2 × 104 N
F = 2 ×10 4 N
?= f
a A 0 . 025 × 0.025 × f = 2 ×10 4 0.2 × 0.2 ×f = F
f = 312.5 N
f F = a A
أيا کوﻻى شئ يوه د اوبو شکنجه ديزاين ک7ئ؟ اﺿافﻲ فعاﻟﻴت :هايدرولﻴکي ماشﻴن اړين توکي :وړوکی سرنج ،لوى سرنج ،نرى رب7ي نل او يوه مايع (اوبه ،ت5ل يا)..... ک7ﻧﻼره: - 1د دياگرام د شکل په '5ر دواړه سرنجونه يو له بله سره وصل ک7ئ. - 2سرنجونه له مايع 'خه ډک ک7ئ. - 3د Aکوچن 9پستون ته فشار ورک7ئ. - 4خپل مشاهدات ثبت او تشريح ک7ئ. يادونه :د Bپستون يو 'ه شاته را*کل ک85ي ول 3قوه د Bپه پستون ډ4ره شوې ده. د Bپر پستون قوه د Bمساحت
او يا
=
د Aپر پستون قوه د Aمساحت
A B
( )7-15شکل
FA FB = A B
182
:7-6د ارشﻤﻴدس قاﻧﻮن ()Archimedes Law ول 3اجسام په اوبو ک 3سپک او کم وزنه ک85ي؟ تاسو مخک 3ولوستل چ 3سﻴالونه پر اجسامو يوه صعودي قوه واردوي چ 3په پايله ک 3اجسام يو 'ه او يا په بشپ 7ډول په سﻴال ک 3ډوب85ي .دغه قوه د ﻻمبلو ( )buoyancyقوې په نامه نومول شوې ده .د ﻻمبلو صعودي قوه د جسم د وزن (د $مک 3د جاذب3 قوه) په وړاندې عمل کوي او 'رنگه چ 3د جسم وزن له صعودي قوې 'خه ډ4ر دی ،جسم په اوبو ک3 *کته $ي .په دې حالت جسم سپک *کاري او د هغه وزن د ﻇاهري وزن په نامه ياد84ي( ،په ياد ولرئ چ 3صعودي قوه ددې سبب گر$ي چ 3اجسام په مايعاتو ک 3ډوب شي او يا لمبا وک7ي) .فکر وک7ئ چ3 يو مکعب شکله جسم په يوه سﻴال ک 3بشپ 7ډوب شوى دى ،په ( )7-16شکل ک* 3ودل شوی دی. سﻴال د جسم پر !ولو سطحو عمودي قوه واردوي .هغه قوه چ 3د مکعب د قاعدې پر سطح 3وارد84ي عبارت ده له = Fup = ( P0 + f gh2 ) A :صعودي قوه چ 3په هغ 3ک f 3د سﻴال کثافت دى .هغه قوه چ 3د مکعب پر پورتن 9سطح 3وارد84ي عبارت ده له: gh1 ) A
f
= Fdown = ( P0 +نزولي قوه
'رنگه چh2 > h1 3 به له Fup Fdownسره برابره وي.
دي ،نو > Fdown
Fupاو منتجه صعودي قوه F
منتجه صعودي قوه په * FBﻴو لﻴکوg (h2 h1 ) A :
'رنگه چh1 ) 3 ) h1
P0
= FB
f
(h2د جسم ارتفاع ده ،نو له مخ 3ي:3
= V = A(h2د جسم حجم
نو په هغه حالت ک 3چ 3جسم ډوب شي× V × g :
f
= FB
F
F
F
( )7-16شکل
په وروست 9رابطه ک f 3او Vپه ترتﻴب د سﻴال کثافت او د ډوب شوي جسم حجم دى. منتجه صعودي قوه ( )buoyant forceبرابره ده ،د جسم لخوا دب$ 3ايه شوي سﻴال له وزن سره، دا حقﻴقت په فزيک ک 3يو له پخوانﻴو کشفﻴاتو 'خه دی چ 3شاوخوا 250کاله مخک 3له مﻴﻼده د ارشمﻴدس ( )Archimedesيوناني فﻴلسوف لخوا استنباط شو. د ارشمﻴدس قانون په ﻻندې توگه تشريح کﻴداى شي: هر جسم چ 3يو 'ه او يا بشپ 7په يو سﻴال ک 3ډوب شي ،په مقابل ک 3ي 3يوه صعودي قوه عمل کوي چ 3په پايله ک 3ي 3وزن کم85ي چ 3ددې بايللي وزن کچه په جسم ک 3مساوي ده.
183
( )7-17شکل
FT
) (a
)(b
w
د نوموړي جسم لخوا د بي $ايه شوو اوبو له وزن سره ،يعن :3د ب$ 3ايه شوي سﻴال وزن مساوي دی له FBسره .د جسم د واقعي وزن ( )Wد اندازه کولو لپاره ،هغه په عمودي ډول د يوې فنري تل 3له انجام 'خه 7$وو او د فنر د مقابل 3درجه لرونک 3صفح 3له مخ 3ي 3ري+تن 3وزن لولو .که چﻴرې همدا 7$يدلى جسم !ول په مايع (سﻴال) ک 3ډوب ک7و ،لﻴدل ک85ي چ 3د ارشمﻴدس د صعودي قوې له امله ي 3وزن کم85ي ،په دې حالت کT = W FB :3 د جسم ﻇاهري وزن ( ) Wعبارت دي لهW = W FB : = FB = W Wد ب$ 3ايه شوي سﻴال وزن نو: دياگرام *ﻴي چ :3واقعي وزن = = T = Wد فنر د را*کلو قوه ﻇاهري وزن = T = W FB کﻠﻪ ﻳﻮ جسﻢ ﻻﻣبﻮ وﻫﻲ او ﻳا ډوب85ي؟ ددې پو*تن 3د $وابولو لپاره را$ئ درې ﻻنديني حالتونه تر مباحث 3ﻻندې ونﻴسو: - 1کله چ 3د ارشمﻴدس صعودي قوه د جسم له ر*تنﻴي وزن 'خه کمه وي« FB < W :د منتجه قوې لوری مخ په *کته ،نو جسم په سﻴال ک* 3کته $ي او په بشپ 7ډول دوب85ي» ،يعن:3 ( f × v × g < × v × gد سﻴال کثافت د جسم له کثافت 'خه کم دى). < f - 2که چﻴرې د ارشمﻴدس قوه مساوي د جسم له ري+تن 3وزن سره وي: FB = W
184
»منتجه قوه مساوي له صفر سره ده او جسم د تعادل په حالت ک 3دى ،يعن 3نه *کته $ي او نه صعود کوي« f × v × g = × v × g .او يا = fد سﻴال کثافت مساوي دى ،د جسم له کثافت سره (د جسم د ﻇاهرې وزن کچه په دې حالت ک' 3ومره ده؟) - 3که چ5رې صعودي قوه د جسم له ر*تنﻴي وزن 'خه ډ4ره وي او !ول جسم تر سﻴال ﻻندې شي: ( Fg > wد منتجه قوې لورى مخ پورته وي او جسم پورته خوا ته ت5له کوي) او په پايله ک 3جسم په تدريجي توگه د اوبو سطح 3ته پورته $ي او لمبا کوي ،تر'و پورې چ 3د تعادل $اى (يوه برخه ي 3تر اوبو ﻻندې وي) ونﻴسي او په دې حالت ک 3د ب$ 3ايه شوي سﻴال وزن مساوي دی د جسم له وزن سره. f × v × g > × v × gاو يا > f دلته د سﻴال کثافت د جسم له کثافت 'خه زيات دى ،خو کله چ 3جسم د مايع په سطحه ک 3لمبا کوي ،يوه برخه ي 3ترمايع ﻻندې وي او د سکون حالت لري ،يعن 3په تعادل ک 3دى ،نو له دې امله:
FB > W g =V 0 g
او:
f
Vf
( V fمساوي دى د جسم د ډوب 3شوې برخ 3له حجم سره په مايع ک.)3
0 f
=
Vf V
نو د کثافتونو نسبت مساوي دى ،د جسم د ډوب شوي حجم له کسر سره. ﻣثال :د يخ کثافت 920 Kg m 3دى ،په داس 3حال ک 3چ 3د بحر د اوبو کثافت 1025Kg m 3
دى .د ﻻمبووهونکي يخ !و! 3کوم کسر: :aپه اوبو ک* 3کته $ي؟ :bله اوبو 'خه بهر پاته ک85ي؟ حل-a: -b
920 1025
=
= f
Vf V
په اوبو ک 3د ډوب شوي حجم کسر
= 0.89 = 89% = 100% 89%له اوبو 'خه د بهر حجم کسر = 11%
د ارشمﻴدس د صعودي قوې پر کچ 3باندې د مايع د کثافت د اغ5زې مشاهده کولو لپاره ﻻندې فعالﻴت ترسره کوﻻى شئ.
185
فعاﻟﻴت :د يوې هگ 9ﻻمبو اړﻳﻦ تﻮکﻲ( :تازه هگ ،9يو *+5ه يي لو*ى ،اوبه ،د خوړومالگه ( ) Naclکاچوغه او ل7ونکى سﻴخ). ک7ﻧﻼره: 2 - 1د لو*ي دوه ثلثه ( ) له اوبو 'خه ډک ک7ئ. 3
- 2هگ 9ورو د اوبو په من #ک* 3کته ک7ئ ،و به گورئ، چ 3هگ 9په اوبو ک 3ډوب85ي ،بﻴان ک7ئ چ 3ول3؟ ( )7-18شکل
د خوړو مالگه ()NaCl هگ9
- 3يوه ډکه چاى خوري کاچوغه مالگه په اوبو ک 3واچوئ او وي 3ل7ئ او هگ 9مشاهده ک7ئ. - 4مالگه ډ4روئ ،تر'و هگ 9د اوبو سرته راشي او يو 'ه په اوبو ک 3ﻻمبو وک7ي. - 5د صعودي قوې په کچه په هر پ7او ک 3له خپل 3ډل 3سره خبرې وک7ئ.
ب 3له شکه پايل 3ته به ورس85ئ چ 3د مالگ 3په زياتولو سره په تدريج د مالگﻴنو اوبو کثافت زيات85ي او صعودي قوه هم په تدريج سره زيات85ي ،يعن 3کوﻻى شو ووايو :صعودي قوه د مايع له کثافت سره مستقﻴما ً متناسبه ده. ﻣثال يو س7ی د سروزرو يو سﻴ له يوه مارکﻴ 'خه په ډ4ر جنجال اخلي .کله چ 3کور ته را$ي سره زر تلي 7.84 Nک85ي .په دويم پ7او ک 3د همدې سروزرو وزن په اوبو ک 3پﻴداکوي ،تله دا $لي 6.86 N *ﻴي .أيا سره زر چ 3اخ5ستل شوي دي ،سوچه سره زر دي که جو!ه يا گ6؟ تشريح ي 3ک7ئ. حل: - 1هغه معلومات چ 3ورک7ل شوي دي. T2 T1 F = Fg = 7.84 Nد زرو وزن 6.8 6N 7.84 N = 6.86 Nﻇاهري وزن Fg Fg = w = 1.00 ×103 Kg m3د اوبو کثافت ? = = gد سروزرو کثافت B
زر
186
( )7-19شکل
-2
FB = 7.84 6.86 = 0.98 N
W = mg = 7.84 N = Fg FBﻇاهري وزن
FB = V0 g 0.98 = V0 ×1.0 ×10 3 × 9.8 m3 w v0 g
=
g
0
0
4
V0 = 1×10
Fg = w = m0 g = V0
7.84 = 8 ×10 3 Kg 3 4 m 1×10 × 9.8
=
0
خو د سروزرو کثافت 19.3 × 103 Kg m3دى .نو اخﻴستل شوي سره زر سوچه يا خالص نه دي. پﻮ*تﻨ:3 - 1د سﻴالونو فشار تل موجه پرکوم لوري وي: ! :dولو خواوته * :cکته :bاړخونو ته :aپورته - 2کومه يوه له ﻻندې معادلو 'خه د منتجه قوې ( )Fnetسمه معادله ده چ 3په ډوب شوي جسم Fnet = 0 :a عمل کوي؟ :b
جسم) gV
( = Fnet
جسم
:c
) gA(h2 h1
:d
+ ) gV0
f
f
= Fnet ( = Fnet
- 3په 'ه ډول ﻻمبووهوونکى جسم د صعودي قوې لخوا اغ5زمن ک85ي؟ بﻴان ي 3ک7ئ. - 4په اوبو ک 3د هر ډوب شوي جسم لپاره د ارشمﻴدس صعودي قوه مساوي له 'ه شي سره ده؟ - 5فوﻻد د اوبو په پرتله ډ4ر کثافت لري ،نو 'رنگه فوﻻدي ک+ت 9د اوبو پر مخ ﻻمبووهي؟ - 6له ﻻندې جسمونو 'خه کوم ي 3له سﻴمابو 'خه په يو ډک !ﻴوب ک 3ﻻمبووهي؟ -aد سروزرو يوه جامده گوته مواد کثافت به Kg m 3 -bد يخ يو مکعب يخ 0.917 × 103 -cد اوسپن 3يو پﻴچ اوسپنه 7.86 × 103 5ml -dاوبه سره زر
19.3 × 103
سﻴماب
13.6 × 103
187
داﻳروي ﻫاﻳدروﻟﻴﮏ برﻳکﻮﻧﻪ د يوه مو!ر پر 'لورو !ايرونو د قوو د مساوي تطبﻴق او پر بريک باندې د قوې د کچ 3د زياتولو لپاره د پاسکال له قانون 'خه گ"ه اخ5ستل شوې ده .دا کار 'نگه ترسره ک85ي؟ - 1د ډريور پ+ه پستون ته فشار ورکوي ،تر'و د بريک پر مايع فشار راشي. - 2فشار د مايع له ﻻرې په پستونونو ک 3د دايروي لويو قرصونو يا صفحو دواړو خواوته چ 3د مو!ر له اکسل سره کلک شوي انتقال کوي. - 3دا فشار ،پستونونه له قرصونو سره لگوي ،تر'و د مو!ر حرکت وروشي .فشار د مايع په !ولو برخو ک 3وارد84ي.
فشار د مايع په !ولو برخو ک 3وارد84ي
لوی سلندر
د بريک سلندر
د !ﻴر بريکونه اکسل
لوی قرص
188
( )7-20شکل
پاډل
د اووم 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز - 1سﻴال د هغو موادو 'خه عبارت دی چ 3جريان کوﻻى شي (بهﻴ8ي) ،له دې امله !اکلی شکل نه لري .غازات او مايعات دواړه سﻴالونه دي. - 2د سطح 3پر واحد د وارده قوې کچه له فشار 'خه عبارت ده. - 3فشار د ژوروالي له زيات5دو سره زيات85ي. - 4د اتموسفﻴر وزن د فشار د من%ته راتلو سبب گر$ي چ 3د اتموسفﻴر فشار په نامه ياد84ي. - 5سﻴالونه د لوړ فشار له سﻴم' 3خه د !ﻴ فشار سﻴم 3ته بهﻴ8ي. - 6پر يو محصور شوي سﻴال تطبﻴق شوى فشار د سﻴال په هره نقطه او د لو*ي په جدارونو ک 3په مساوي توگه انتقال کوي( ،د پاسکال قاعده). - 7صعودي قوه د هغ 3قوې 'خه عبارت ده چ 3د سﻴال لخوا مخ په پورته لور پر يوه جسم چ3 يو 'ه او يا په بشپ 7ډول ډوب شوى وي ،عمل کوي. - 8صعودي قوه په مايع ک 3د فشار د اختﻼف له امله من%ته را$ي. - 9د ارشمﻴدس قاعده بﻴانوي چ(( 3پر يوه جسم صعودي قوه مساوي ده ،د نوموړي جسم په واسطه د ب$ 3ايه شوي سﻴال له وزن سره)). - 10په يوه ﻻمبووهونکي جسم د صعودي قوې کچه مساوي ده د جسم له وزن سره (سﻴستم په تعادل ک 3دى) او يا په بل عبارت :د سﻴال يوه سﻴستم د تعادل په صورت ک 3په يوه ﻻمبوهونکی جسم د صعودي قوې مقدار د جسم له وزن سره مساوي دی.
189
د اووم 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 - 1ﻻندې مفاهﻴم او کلم 3په خپله ژبه تعريف ک7ئ: سﻴال ،د اتموسفﻴر فشار ،د ارشمﻴدس صعودي قوه. - 2له ﻻندې بﻴانﻴو 'خه کومه يوه ي 3د سﻴالونو په هکله سمه ده؟ .aډير کم سﻴالونه (په ندرت سره) د هغو لو*و شکل $انته نﻴسي چ 3په ک 3وي. .bسﻴالونه مايعات او غازات رانغاړي. .cسﻴالونه له !ﻴ فشار 'خه د لوړ فشار په لوري جريان پﻴداکوي. .dسﻴالونه ډ4ر فشار په *کته لوري واردوي. - 3ول 3تاسو د اتموسفﻴر د فشار له امله نه شکنجه ک85ئ؟ ﻣساﻳل: - 4د لمبلو د يو ډن 6د قاعدې فشار چ 3m 3ژور دى' ،ومره دى؟ ( = 1.013 ×105 Paد اتموسفﻴر فشار) - 5د يوې !و! 3فلز وزن په هوا ک ، 50 N 3په اوبو ک 36 N 3او په نا'رگنده مايع ک 41N 3دى .د فلز او نا'رگندې مايع کثافتونه پﻴداک7ئ؟ - 6ډ4ري ک+ت 9له پﻼستﻴک او نورو ترکﻴبي موادو 'خه جوړې شوې دي چ 3کثافت ي 3د اوبو له کثافت 'خه زيات دى' ،رنگه دا ک+ت 9کوﻻى شي په اوبو ک 3ﻻمبوووهي؟ - 7يو رب7ي تش بالون د (0.012) Kgکتل 3لرونکى دى .دا بالون د ، 0o cپه 1atmفشار او 3 (0.179) Kg mکثافت د هﻴلﻴوم له گاز 'خه ډک شوى دى .بالون کروي شکل لري او د 0.5m شعاع لرونکى دى. .aپر بالون د صعودي عامل 3قوې کچه 'ومره ده؟ .bپر بالون منتجه عامله قوه حساب ک7ئ. په ياد ولري چ1.29 Kg m3 :3
air
او g = 9.8 m s 2دى.
250m - 8لوړوالي ته د اوبو د پمپ کولو لپاره د تعمﻴر په ډ4ره لوړه نقطه ک 3کوم داخلي فشار ()PG ته اړتﻴا ده ،تر'و اوبه د تعمﻴر له قاعدې 'خه نوموړې ارتفاع ته ورسوي؟ د اوبو کثافت 103 kg / m 2 او g = 9.8 m s 2دى.
190
- 9يو ساده يو ( )uډوله *+5ه يي !ﻴوب د سﻴمابو لرونکى دى ،د !ﻴوب *ي اړخ ستون ته يو 'ه اوبه واچوئ ،تر'و د ستون ارتفاع 0,68mته ورس85ي ،سﻴماب به په کﻴ2ه خوا ستون ک 3له خپل 3اصلي سطح' 3خه تر کوم 3ارتفاع پورې پورته ﻻړشي؟ 3 W = 1×103 Kg m3او Hg = 13600 Kg m - 10تاسو به لﻴدلي وي چ 3د بندونو قاعدې د هغو د پورتنﻴو برخو په نسبت ضخﻴم 3جوړوي. ول3؟ تشريح ي 3ک7ئ. - 11ﻻندې گراف د اوبو فشار چ 3د يو ساينس پوه لخوا د بحر په بﻴﻼبﻴلو ژوروالو ک 3اندازه شوى دى *ﻴي .له دې گراف 'خه په گ" 3اخ5ستلو ،ﻻندې پو*تنو ته $وابونه ووايي. ) (×106 Paفشار په 2 2 2 1 1 1
ژوروالی په ()m
250
200
150
.1فشار پر يوه جسم کله چ 3د اوبو په 100m
0 50 100 0 ژوروالي ک0 3وي' ،ومره دى؟
(a
1.0 ×106 Pa
(b
1.5 ×106 Pa
(c
2.0 ×106 Pa
(d
1.1×106 Pa
.2په گراف ک 3د ثبت شوو ارقامو پربنس له ﻻندې فشارونو 'خه به کوم يو تر بحر ﻻندې د اوبو په 250mژوروالي ک 3د فشار لپاره ډ4ر *ه تخمﻴن وي؟ (a
1.7 × 106 Pa
(b
2.6 × 106 Pa
(c
2.2 × 106 Pa
(d
5.0 × 106 Pa
- 12دوه استوانه يي لو*ي په نظر ک 3ونﻴسئ چ 3دواړه د Aپه مساحت د همدې يوې قاعدې لرونکي وي او په يوه سطحه ک 3واقع دي .سلن6رونه د ( ) په کثافت د يوې مايع لرونکي دي ،خو په يوه سلن6ر ک 3د مايع ارتفاع ( ) h1او په دويم سلن6ر ک ) h2 ( 3ده .د جاذب 3قوې لخوا 'ومره کار ترسره شي ،تر'و د دواړو سلن6رونو سطح 3په تعادل ک 3راولي ،يعن 3د عﻴن ارتفاع لرونکي شي؟ (البته هغه وخت چ 3دواړه سلن6رونه سره وصل شي).
191
اتﻢ 'پرکﻰ ﻣتحرک ﻳا خﻮ$ﻨده سﻴاﻟﻮﻧﻪ :8-1خﻴاﻟﻲ (اﻳ6ﻳال) سﻴاﻟﻮﻧﻪ په خو$نده مايعاتو او گازاتو ک 3د تشابه او يا توپﻴرونو اړخونه او$انگ7تﻴاوې:
پوهﻴ8ئ چ 3سﻴال د موادو هغه حالت ته وايي چ 3د مايع او -از په حالت ک 3وي ،سﻴال د مايعاتو او -ازاتو شريک نوم دی .د هغو ترمن #مشابه $ان7/تﻴاوې او هم د $ان7/تﻴا توپﻴرونه شته دي .مايعات که د سکون په حالت ک 3وي او يا د حرکت په حال ک 3متراکم ک85ي نه ،يعن 3د مايع جسم د فشار له امله بدلون نه کوي .برعکس د يوی کچ- 3ازو جسم چ 3په يوه ت7لي محفظه ک$ 3ای پر $ای شوي او د سکون په حالت ک 3وي ،د فشار له امله بدلون کوي ،خو کله چ- 3از د جريان په حالت ک 3وي ،هغه کوﻻی شو غﻴر متراکم ومنو. کله چ 3د -از د حرکت سرعت ،د صوت له سرعت 'خه ل 8وي ،د متحرکو -ازاتو پر جسم د فشار د بدلونونو اغ5زه تر هغه حده کمه ده چ 3کوﻻی شو تری صرف نظر وک7و .هغه قوانﻴن چ 3د متحرکو -ازاتو لپاره تطبﻴق ک85ي ،د متحرکو مايعاتو لپاره هم د تطبﻴق وړتﻴا لري ،خو بﻴا هم که چ5رې د سﻴال ﻼ د انفجار په '5ر حالتونو ک 3او يا د ذرو د حرکت سرعت د صوت له سرعت 'خه زيات شي ،مث ً په هغو حالتونو ک 3چ 3د -از غلظت په ډ4ره !ﻴ"ه سطحه ک 3واقع وي .د مثال په تو-ه :که چﻴرې له ( )0.7mbarملی بار 'خه په کم فشار په هغو نلونو ک 3چ 3قطر ي 3له ( )7mmملي متر 'خه زياد وي .د مايعاتو او -ازاتو مطالعه تر6-و او يو شان قواعدو ﻻندې شون 3نه ده.
192
يو سﻴال (مايع- ،از) ته هغه مهال خﻴالي (اي6يال) ويﻼی شو چ 3پرته له اصطکاکه وي او د تراکم وړتﻴا ونه لري. د سرعت وکتور د وخت د تابع ( )tپه تو-ه !اکل شوی دی ،د ( )vد وکتورونو مجموعه چ 3د نوموړو !ولو فضايي نقطو رانغاړوونکي ده ،د سرعت د وکتور ساحه تشکﻴلوي. v v
v
v
v
( )8-1شکل
په متحرکو مايعاتو ک 3خطونه داس 3ت5ري8ي چ 3د ( )vسرعت له وکتور سره په هره نقطه ک 3مماس وي او دا خطونه د جريان د خطونو په نامه يادوي.
193
تجربﻪ تجربه :ذرې له يوې متحرکي مايع سره چ 3له يوه نل 'خه تﻴر84ي ،مخلوط کوو ،داس 3چ 3ددې ذرو کثافت په خپلو ک 3ډ4ر کم توپﻴر ولري .اوس د مايع د جريان حالت د مايع په من #ک 3د ذرو له حرکت 'خه په گت 3اخ5ستلو ،د عکاس 9د يوې دستگاه پرم چ 3وکوﻻى شي د ډ4رو لن6و وختونو لپاره عکاسي وک7ي ،تر مطالع 3ﻻندې نﻴسو ،په عکسونو ک 3مخلوط شوي ذرات هر يو د خپل سرعت له کچ 3سره سم يو اوږد يا لن 6خط *ﻴي ،چ 3په حقﻴقت ک 3همغه د جريانونو خطونه دي .همدارنگه په عکسونو ک 3لﻴدل ک85ي چ' 3ومره چ 3ديوې مايع د جريان مسﻴر کوچنى ک85ي ،يعن 3د هغه نل قطر چ 3مايع تري تﻴر84ي ،کوچنى ک85ي ،په همغه تناسب د جريان خطونه يو له بله سره نژدې واقع ک85ي او که چﻴرې قطر لوي شي ،د خطونو ترمن #وا!ن زيات85ي. په ډ4رو جريانونو ک 3د جريان د خطونو تصوير په مختلفو وختونو ک 3يو شان پات 3ک85ي .داس 3چ3 د مايع هره ذره ،د فضا يوه مطلوبه نقطه په عﻴن سرعت سره عبور کوي .په دې جريانونو ک 3د ذرو د سرعت کمﻴت او لوري چ 3له مايع 'خه تﻴر84ي ،مساوي دي او هغه شخص چ 3لﻴدونکی دى ،تل له جريان 'خه عﻴن تصوير په خپلو سترگو گوري چ 3دې ډول جريان ته مستقر جريان وايي. په دې ډول جريانونو ک 3د مايعاتو د جريان هﻴ& يو کمﻴت لکه (فشار ،سرعت ،اصطکاک ،د عبوري مايع کچه) د وخت تابع نه دي .که چﻴرې دا کمﻴتونه د مايع په يو جريان ک 3د وخت په تﻴريدو سره بدلون ومومي ،دې مايع ته غﻴر مستقره مايع وايي .د مايع هغه برخه چ 3د جريان د خطونو لخوا محدود84ي، د جريان د لول 3په نامه ياد84ي .د مايع سرعت وکتور ( )vچ 3په هره نقطه ک 3د جريان پر خط مماس دى ،د جريان د لولو پر سطح 3هم مماس وي او دا ددې ﻻمل ک85ي چ 3د مايع ذرې د خپل حرکت پر مهال د جريان د لول 3ديوالونه قطع نه ک7ي.
194
:8-2د ﻣتﻤادﻳت ﻣعادﻟﻪ که چ5رې يو مايع چ 3د تراکم وړ نه ده ،کثافت او حجم ي 3ثابت دی .له يو نله 'خه چA 2 , A1 ( 3 او )....د مختلفو مقاطعو لرونکی وي ،ت5ر شي د جريان سرعت ( V2 , V1او )....بدلون کوي لکه 'ن/ه چ 3د ) (A.Vکمﻴت حاصل ضرب د جريان په هره مقطع ک 3ثابته پات 3ک85ي يعن:3 A1V1 = A 2 V2 .....
او
A.V = Cost
له وروست 9رابط' 3خه دا پايله ترﻻسه کﻴ8ي چ 3د ( )Aد نل مقطع غ"والی د مايع د ( )Vجريان له سرعت سره معکوس نسبت لري که چﻴرې وروستن 9رابط 3ته بدلون ورک7و V1 A 2 = V2 A1
پورتن 9رابطه د متماديت يا پﻴوست( 9/تسلسل) معادل 3په نامه يادوي ،چ 3د اي"الوي عالم برنولی ثابته ک7ل چ:3 په يو داس 3نل ک 3چ 3د ب5ﻼب5لو مقطعو لرونکی دي ،د مايع د جريان سرعت معکوسا ً د نل له مقطع سره تناسب دی. يعن 3په لويه مقطع ک 3د جريان سرعت کم او په کوچن 9مقطع ک 3د جريان سرعت ډير دي. د متماديت قضﻴه د واقعي مايعاتو په جريان ک 3او حتي په -ازونو ک 3په هغه حالتونو ک 3د تطبﻴق وړ ده چ 3د تراکم له قابلﻴتو 'خه ي 3تﻴر شو.
( ) 8-2شکل
195
:8-3د برﻧﻮﻟﻲ ﻣعادﻟﻪ د يوې مايع جريان د سرعت اړيک 3مو له فشار او مقطع سره د تسلسل (پﻴوستگ )9او متماديت په قضﻴه ک 3ولﻴدل ،3اوس دا رابطه د برنولي په قانون ک 3مطالعه کوو. په يو سﻴال ک 3چ 3له اصطکاک 'خه په ک 3صرف نظر شوى وي ،د انرژي د تحفﻆ له قانون 'خه په گ" 3اخ5ستلو سره کوﻻى شو د هغو کمﻴتونو ترمن #چ 3د سﻴال جريان مشخص کوي ،بنس"ﻴزه رابطه ﻻس ته راوړو .ددې مطلب د ﻻ توضﻴح کولو لپاره يوه خﻴالي مايع په نظر ک 3نﻴسو .چ 3په ثابت او يو ډول په يو نل ک 3جريان لري .په دې مايع ک 3د يو جريان يوه لوله چ 3کوچن 9مقطع لري ،مطالعه کوو. د ( )8-4شکل ته پام وک7ئ .هغه حجمونه چ 3مايع په ک 3جريان لري ،له يوې خوا د جريان د لول 3د ديوالونو او له بل 3خوا د A1او A2مقطعو لخوا چ 3د جريان په خطونو عمود دی ،محدود شوي دي. ددې نل په !ولو برخو ک 3چ 3مايع ي 3له من' #خه ت5ر84ي ،فشار شتون لري .د ب5لگي په توگه :د A1 په موقعﻴت ک 3د P1فشار او د A2په موقعﻴت ک 3د P2فشار عمل کوي .که د هغ 3مايع د جريان له کبله چ 3له شا 'خه را$ي د A1مقطع د A1موقعﻴت ته يو وړل شي ،هغه کار چ 3ددې موخ 3لپاره اړين دى په ﻻندې ډول افاده ک85ي: W = F1 l1 سر
عت
W = P1 A1l1 = P1 A1v1t
د ماي ع حجم د 'رنگه چ A1v1t = V 3دي ،نو کوﻻى شو ولﻴکوW = P1 V .......(1) :
مايع
= h2
= h1
( ) 8-4شکل
که چﻴرې د يوې مايع کچه چ 3د A1او A2په مقطعو ک 3جريان لري ،په پام ک 3ونﻴسو ،د ( ) Wکار د نسب 3يا جزيي کارونو د رامن #ته کﻴدو سبب گر$ي داس 3چ:3 - 1د A2مقطع د P2د فشار له کبله د A2موقعﻴت ته داس 3رغ7ول ک85ي چ 3هغه حجم چ 3د A2او A2مقاطعو ترمن #شتون لري ،عﻴن همغه د Vقﻴمت لري چ 3د A1او A1د مقاطعو ترمن #ي 3درلود او د اړتﻴا وړ کار عبارت له ' W1خه دى: )W1 = F2 L2 = P2 A2 v2 t = P2 A2 L2 = P2 V ......( 2
196
- 2د Vپه حجم يوه اندازه مايع د h1له ارتفاع 'خه داس 3موقعﻴت ته راوړل ک85ي چ 3د h2ارتفاع لري .نو هغه کار چ 3ددې موخ 3لپاره اړين دى ،عبارت له ' W2خه دى: m = Vاو ) W2 = mg (h2 h1 )W2 = V g (h2 h1 ) .......(3
- 3هغه اندازه مايع چ 3په ﻻندين 9سطحه ک 3ده ،د v1سرعت لري او حرکي انرژي ي 3عبارت دى 2 له: E = mv / 2 1
K1
'رنگه چ 3دا اندازه مايع په ﻻندين 9سطحه ک 3زب+5ل(فشرده) ک85ي ،هغ 3ته مساوي اندازه مايع په 2 پورتني حجم ک 3د v2له سرعت او EK 2 = mv 2 / 2حرکي انرژي سره نفوذ کوي .د حرکي انرژي 2 2 د کچ 3د زياتولو لپاره د اړتﻴا وړ کار عبارت دى لهW3 = ½ mv 2 + ½ mv1 .......(4) : که چﻴرې د انرژي له هغ 3کچ' 3خه چ 3د نل د جدار او مايع د ذرو ترمن #د اصطکاک د ب 3اغ5زې کولو لپاره د نل په اوږدو ک 3اړينه ده صرف نظرو شي ،د برنولي قانون W = W1 + W2 + W3له رابط' 3خه 2 2 په دې ډول په ﻻس را$يP1V = ( p2V ) + (V g h2 V g h1 ) + (1 2m V2 1 2 mV1 ) : که چ5رې د m = Vپر$اى تعويض شي او !وله معادله په vسره اختصار شي لرو چ:3 2
1 2 V1
2
g h1 + 1 2 V2
g h2
p1 = p2 +
موږ کوﻻى شو پورتن 9افاده ترتﻴب او أسانه ک7و ،د برنولي قانون د جريان په هکله په دې ډول ﻻسته 2 2 راوړوP1 + gh1 + 1 2 V1 = P2 + gh2 + 1 2 V2 : دا قانون نه يوازې دا چ 3د يوې مايع په هکله چ 3د يوه نل په من #ک 3جريان لري صدق کوي ،بلک3 د هغو مايعاتو په هکله چ 3په أزاده توگه او يا هم د يوې مايع د ذرو په هکله چ 3د ري+و په ب2ه د نلولونو ترمن #يو دبل تر'نگ پرته له دې چ 3يو له بل سره مخلوط شي جريان ولري ،د تطبﻴق وړتﻴا لري. که چﻴرې په يو جريان ک 3د h1او h2ارتفاع سره مساوي او يا يو له بله 'خه ډ4ر کم توپﻴر ولري ،د gh1
او gh2اجزاء په معادله ک 3يو اوبل افنا کوي او له اغ5زو 'خه ي 3کوﻻى شو صرف نظر وک7و. بايد وويل شي چ 3له وروستن 9ساده افادې 'خه تر!ولو دمخه په گازاتو ک 3گ"ه اخ5ستل ک85ي$ ،که چ 3د گازاتو کثافت کوچنى دى .د برنولي د قانون په ساده رابطه ک 3دا شکل $انته نﻴسي: 2
2
v v P1 + 1 = P2 + 2 2 2
197
پورتن 9افاده دا بﻴانوي چ 3فشار په هغه نقطو ک 3کم دى چ5رته چ 3سرعت ډ4روي .د A1او A2مقطع -ان 3په کﻴفي ډول انتخاب شوي دي او ويﻼی شو ،د لول 3په هره مقطع ک 3د ) ( v 2 2 + gh + p د جريان افاده د عﻴن قﻴمت لرونک 3ده. ددې لپاره چ 3په پورته معادله ک 3ډ4ر دقت رامن #ته شي ،د Aعرضاني مقطع صفر ته تقرب ورکوو چ3 په دې صورت ک 3د جريان لوله د جريان يو خط ته تقرب کوي او د V , Pاو hکمﻴتونه چ 3د معادل3 دواړو خواوو ته شتون لري ،کﻴداى شي داس 3تلقي شي چ 3د جريان همدا عﻴن خط له دوو کﻴفي نقطو سره تعلق لري ،په پايله ک* 3ﻴي چ 3د جريان د هر خط په اوږدو ک 3په يوه خﻴالي مايع ک 3دغه شرط صدق کوي v 2 2 + gh + p = ct .وروستن 9رابطه د برنولي د معادل 3بل شکل دی. موږ دغه معادله د يوې خﻴالي مايع لپاره ﻻس ته راوړه چ 3د حقﻴق 3مايعاتو لپاره چ 3داخلي اصطکاک ي 3ډ4ر زيات نه دی هم د تطبﻴق قابلﻴت لري. دواړوپﻪ قاعده ک3 فﺸار د اوبﻮ د بﻨد يو بل حالت چ 3موږ د سﻴال جريان د سرعت اړيک 3له فشار او د مقطع له مساحت سره مشاهده کوو، د اوبو بند دي. فرض کوو چ 3د يوې مايع په وړاندې چ 3په افقي ډول جريان لري ،يو بند جوړ شي .په هغه صورت ک 3طبﻴعي ده چ 3د هغه زيات فشار له کبله چ 3د بند په کاسه ک 3من #ته را$ي .مايع د سکون حالت ته ورگر$ي .دغه د ډ4ر فشار تولﻴديدل د بند د فشار په نامه ياد84ي او په * Psودل ک85ي چ 3عبارت دي له p2 p1 = ps :دا فشار هغه مهال کوﻻى شو محاسبه ک7و چ 3د برنولي په معادله ک v2 = 0 3سره 2 تعويض شي .په هغه صورت ک 3به ولرو چps = p2 p1 = 1 2 v1 :3 د ( ) 1 2 v 2د بند د فشار قﻴمت ورکوي چ 3کوﻻى شو هغه په يوه نقطه ک 3چ 3د Vسرعت لري ،د جريان په ودرولو سره ﻻس ته راوړو .دا فشار د بند په !ولو نورو نقطو ک 3د بند د فشار مشخص کوونکى دى ،نو ددې له مخ 3به په افقي جريان ک 3کوﻻی شو د برنولي قانون داس 3بﻴان ک7و: د ﻳﻮ افقﻲ جرﻳان پﻪ !ﻮل بﻬﻴر ک 3د Pد فﺸار ﻣجﻤﻮعﻪ او د ( ) 1 2 v 2بﻨد فﺸار ثابت دي.
د بند د فشار د مفهوم په درک کولو سره ،اوس کوﻻى شو چ 3په عددي توگه حساب ک7و چ 3په متحرکو گازونو ک 3د فشار توپﻴرونه ترکومه حده پورته $ي. ﻣثال د هوا کثافت له ' = 0,125 kg m3خه عبارت دي او په لوړو سرعتونو کv = 40 m sec 3 = 100 N m 2
2
m2
= 100kgm / s
2 2
s
Ps = 1 2 v 2 = 1 2 0,125kg m3 1600 m = 100 Pa = 0.001bar
198
په هغه صورت ک 3چ 3د جريان سرعت په دې توگه يو لوړ قﻴمت ولري .فشار د هوا د نورمال فشار يوازې 1%دي .د حجم توپﻴر هم په همدې تناسب کوچن 9وي .له همدې کبله متحرک گازونه د تراکم کﻴدو وړنه گ2ل ک85ي. ﻣثال :يو رب7ي پﻴپ چ 3په باغچه ک 3ترې گ"ه اخ5ستل ک85ي ،د d1 = 12,7mmقطر لرونکی دی. ددې پﻴپ په اخره برخه ک 3يوه بله وصلﻴه !و!ه شتون لري چ 3دننه قطري 3د نل (اخري سوري) ترخول3 پورې d 2 = 5mmورو ورو تنگ85ي .کله چ 3اوبه دې وصل شوي !و! 3ته ورس85ي .فشار ي 3د شاوخوا چاپ5ر په وړاندې 1,8barدى .د اوبو د وتلو سرعت محاسبه ک7ئ( ،په هغه صورت ک 3چ 3له اصطکاک 'خه صرف نظر وشي). اوبه د xپه کومه فاصله ک$ 3مک 3ته رس85ي؟ په هغه صورت ک 3چ 3د پﻴپ خوله له افقي محور سره د y = 1mپه ارتفاع د $مک 3له سطح' 3خه واقع شي( ،د اوبو کثافت 1000kg m3په نظر ک 3ونﻴسئ). حل :د برنولي او متماديت قانون پربنس چ 3د پﻴپ د v2 A2 = v1 A1 پﻴل او پاى په نقطو (ج باندې) تطبﻴق ک85ي ،لرو چ:3 2 v2 A2 r2 = v1 = v2 p1 + 1 2 v12 = p2 + 1 2 v2 2يا 2 ) p2
( p1
2
v1 = 2
2
v2
2
2
v1 ) = p1
p2
1 2 (v2
له بله پلوه د متماديت له معادل' 3خه لرو:
A1
r1
2
d2 2 2 d1
2
d2 / 2 d1 / 2
= v2
2
2
v1 = v2
d v1 = v2 2 d1
2
د دواړو اړخونو د مربع کولو په صورت ک 3لرو چV1 = V2 (d 2 d1 ) 4 :3 که چ5رې د v12قﻴمت چ 3پورته مو په ﻻس راوړى دى ،په وروست 9معادله ک 3ي 3پر$اى وضع ک7و،
لرو چ:3
) p2
= 2m3 1000kg = 0,002 m3 kg
2
( p1
[
]
2
V2 1 (d 2 d1 ) 4 = 2
d 2 d1 = 5mm 12,7 mm = 0,394 , p2 = 1,8bar = 1,8 105 N m 2
p1
په پورتنﻴو معادلو ک 3ددې قﻴمتونو له $اى پر$اى کولو 'خه د v2قﻴمت ﻻس ته راوړو: 2
v2 = (0,002 m 3 kg 1,8 105 N m 2 ) /(1 0,3944 ) = (360m 2 s 2 ) / 0,976 = 368,852 m 2 s 2 v2 = 19,205 m s
له افقي غور$ون' 3خه پوه85و چ:3 t = 2/ g
t2 = 2/ s
y = 1 g t 2 = 1m 2
x = 19.205m / s × 0.45s = 8,64m
199
= 0,45s
X = v2 t s2
t = 2m 9,81m
پﻮ*تﻨ3 2
.1د فشــار توپﻴر پﻴداک7ئ ،په هغه صورت ک 3چ 3د يو نل د دوو ســرونو ترمن #د نل د مقطع مســاحت له ' 15cmخه 5cm 2ته تنقﻴص ک7اى شي او په هره ثانﻴه ک 1,8liter 3بنزين له 0,7 kg dm3کثافت سره ترې ت5ر شي. .2د يو قﻴف ډولي لو*ي قطر له 20cmارتفاع سره ،له پورتني d1 = 12cmقﻴمت 'خه ک+تني قﻴمت d 2 = 2cm ته کم85ي ،په کومه کچه د فشار توپﻴر د پورتنﻴو او *کتنﻴو مقطعو ترمن #رامن #ته ک85ي؟ که چ5رې: .aلو*ي په بشپ 7ډول له ساکنو اوبو 'خه ډک وي. .bپه هره ثانﻴه ک 0.3 3لﻴتره اوبه له لو*ي 'خه ت5رې شي.
:8-4د برﻧﻮﻟﻲ د قاﻧﻮن تطبﻴقات په اوسني لوست ک 3د برنولي د قانون دکارون' 3و مورده مطالعه کوو چ 3لوم7نی ي 3د $بﻴ+لو(چوشش) د اغ5ز من #ته راتلل دي. له وروست 9افادې 'خه چ 3د برنولي قانون ته ورک7ل شوه ،داس 3پايله ترﻻسه شوې ده چ 3په هغه !ولو حاﻻتو ک 3چ 3لوړ فشار لري ،د جريان سرعت د !ﻴ قﻴمت لرونکى دى او برعکس د !ﻴ فشار په شتون سره د جريان سرعت لوړ قﻴمت ( )8-5شکل لري .د متماديت د قانون پربنس د جريان سرعت په تنگو موقعﻴتونو ک 3ډ4ر دى. په دې موقعﻴتونو ک 3برعکس ،هغه 'ه چ 3ت5روتن 3ي 3منل شوي دي ،د فشار يو تناقص موجود دی. دغه وينا کوﻻى شو په ( )8-5شکل ک 3د لﻴدلو وړ وگر$و .که چﻴرې له يو نل سره چ 3د تنگ محل يا معبر لرونکى وي' ،و نري نور نلونه د مايعاتو د فشار سنج په توگه برابر ک7و ،د هغ 3ارتفاع اندازه چ 3مايع په هر نل ک 3پورته تللی ،د هغه فشار د کچ* 3ودونک 3ده چ 3په نوموړو نلونو ک 3شتون لري .لکه چ 3لﻴدل ک85ي ،په هغو موقعﻴتونو ک 3چ 3نلونه نري دي ،د مايع سطحه په نل ک! 3ﻴ"ه ده او په پايله ک 3ويﻼي شو چ 3په نوموړو موقعﻴتونو ک 3فشار !ﻴ دى .دا واقعﻴت هغه سوال ته چ 3ول 3په $ﻴنو مايعاتو ک 3د $بﻴ+لو (چوشش) اغ5زه شتون لري؟ $واب ورکوي.
200
دې ﻣﻮﺿﻮع تﻪ ﻟﻪ ﻳﻮه بل ﻣثال سره دوام ورکﻮو:
د باد يو طوفان پر يو تعمﻴر الو$ي ،لکه چ 3په ( )8-6شکل ک3 په 'رگنده توگه لﻴدل ک85ي ،کله چ 3د هوا کتل 3د تعمﻴر په هغو برخو ک 3چ$ 3مک 3ته نژدې دي لگ85ي ،برک ک85ي يا دا چ3 سرعت ي 3کم85ي .يعن 3د Aد موقعﻴت په ساحو ک 3د سرعت قﻴمت کم دى ،خو د فشار قﻴمت لوړ دى .له دې امله د هوا کتل3 اړمندې (مجبورې) دي چ 3پورته خواته حرکت وک7ي او د تعمﻴر له بام 'خه ت5ر84ي.د Bد موقعﻴت په ساحو ک 3د هوا د بهﻴر په مسﻴر ک 3د هوا د بهﻴر د مقطع يو تنقﻴص او د بهﻴر د سرعت تزايد من%ته را$ي ...له همدې امله دي چ 3د $واکمنو طوفانونو د الوتلو پرمهال نه يوازې د تعمﻴرونو بامونه نه فشرده ک85ي ،بلک3 پورته خواته غور$ول کﻴ8ي.
( )8-6شکل
ﻣثال د $بﻴ+لو(چوشش) اغ5ز د يو بل اثر په ارايه کولو چ 3د «هايدروډينامﻴک پارادوکس» *کارندې په نامه ياد84ي ،تر بحث ﻻندې نﻴسو چ 3د $بﻴ+لو يا رودلو اغ5ز په سﻴالونو ک 3په 'رگنده توگه د لﻴدلو وړ گر$وي. له يو ډ4ر نري نل (ج) 'خه د هوا بهﻴر ت5ر84ي او له يوې تنگي فضا 'خه چ 3د دوو پلﻴ"ونو چ 3يو د بل پرمخ اي+ي دي ،ت5ر84ي .لکه 'نگه چ 3په شکل ک 3لﻴدل ک85ي' ،رنگه چ 3د A1 A2ساحه ک3 د پلﻴ"ونو ترمن #د هوا فشار شتون لري ،له همدې کبله ده چ 3فشار په ډ4ره تنگه ساحه ک 3د هغه سوري په شاوخوا ک 3چ 3هوا ترې د Bساح 3ته داخل85ي او هوا په شدت په ک 3بهﻴر لري ،د هوا د فشار په پرتله کم دي .لکه چ 3لﻴدل ک85ي* ،کتن 9پلﻴ لکه 'نگه چ 3هﻴله ک85ي ،د هوا د بهﻴر له امله نه يوازې دا چ 3نه !ﻴله کﻴ8ي ،بلک 3له يوې قوې سره د پورتن 9پلﻴ لورته را*کل ک85ي ان تردې چ 3يو وزن چ 3له هغه سره 7$يدلی دى ،له $انه سره راکاږي.
( )8-7شکل
201
:8-5وﻳﻨتﻮري !ﻴﻮب – د جرﻳان د سرعت اﻧدازه کﻮل
د برنولي قانون دا آسانتﻴا رامن #ته کوي چ 3کوﻻى شو د مايعاتو او متحرکو گازاتو د حرکت سرعت اندازه ک7و .ددې مقصد لپاره د مايعاتو د بهﻴر پر مهال له نلونو 'خه په عمومي ډول له وينتوري !ﻴوب 'خه گ"ه اخ5ستل ک85ي. لکه چ 3په شکل ک 3لﻴدل ک85ي ،دغه !ﻴوب له نري نل (ج) 'خه جوړ شوى دى .چ 3په هغه ک 3د ډ4رو پراخو او ډ4رو تنگو (نريو) برخو ترمن #د فشار توپﻴر ،د يو فشار سنج (د مايع مانومتر) پرم اندازه کﻴداى شي .د برنولي د قانون پربنس په وينتوري !ﻴوب ک 3دغه رابطه صدق کوي. 2
2
p1 + 1 2 v1 = p2 + 1 2 v2
همدارنگه د متماديت د معادل 3له مخ 3لرو چv2 = v1 A1 A2 :3 که چﻴرې د) (A1 A2سطحو نسبت په qو*ﻴو ،لرو چv2 = q v1 :3
او د برنولي په معادله ک 3ددې افادې په تعويضولو سره ﻻندې معادله ﻻس ته را$ي:
( )8-8شکل
}
1 2 2 ) (v2 v1 2
2
= 1 2 v1
{
2
p 2 = 1 2 v2
p1
1 2 (v1 A1 A2 ) 2 v1 2 1 2 2 (v1 q 2 ) v1 = p1 p2 2 1 2 = p1 p2 )v1 (q 2 1 2 2 v = 1 (q 2 1) = P1 P2 2 2 ( ) P1 P2 2 = v1 )(q 2 1
}
= p2
p1
{
}
{
) 2( P1 P2 )(q 2 1
= v1
د v1له دې قﻴمت سره همدا راز کوﻻى شو د جريان حجم ( ) Vاو يا په يوه ثانﻴه ک 3ت5ره شوې مايع په ﻻندې توگه محاسبه ک7و( V = A1 v1 :په يوه ثانﻴه ک 3د هغ 3مايع حجم چ 3د A1له مقطع 'خه )v1په سرعت ت5ري8ي.
202
اتﻮﻣاﻳزر (عطرشﻴﻨدوﻧکﻰ) په ت5رو بحثونو ک 3په سﻴالونو ک 3د فشار او سرعت ترمن #له اړيکو سره بلد شوئ او همدارنگه د فشار توپﻴر مو د سﻴال په دوو برخو ک 3په طبﻴعي شرايطو او حاﻻتو ک 3زده ک .7ممکنه ده د سرعت او فشار د اړيکو د *ودلو أسانه ﻻر له پورته خوا 'خه د کاغﺬ پر يوې !ران( 3/ري )3+باندې پوکول دي .که چﻴرې تاسو کاغﺬ د ( )8-9شکل په '5ر کلک ونﻴسئ او بﻴاي 3په پورتن 9سطح 3پوک 3وک7ئ ،کاغﺬ له لوم7ني 7$يدلي حالت 'خه مخ په پورته ک85ي چ 3دلﻴل ي 3د هوا د سرعت له توپﻴر 'خه عبارت دى .د کاغﺬ د !ران 3/د پورتنﻴو او *کتنﻴو برخو ترمن #په پايله ک 3همدا محصله پورته کوونک 3قوه د لفت په '5ر عمل کوي او د کاغﺬ ت7انگه تقريباً د افق تر سطح 3پورته ک85ي. دې ته ورته اغ5زې په يو اتومايزر (عطرشﻴندونکي) ک3 هغه مهال چ 3ستاسو پر جامو عطر شﻴندي تر سترگو ک85ي .کله چ 3د مخزن پوکا 91د ( )8-10شکل په '5ر د هوا يو ت5ز باد شوټ کوي ،د هوا دغه تند باد مدخل له نري سوري 'خه چ 3د هوا د سرعت د زيات5دو سبب گر$ي ت5ر84ي.
د برنولي د قانون اغ5ز د کاغﺬ پر لوی !ران3/
( )8-9شکل عطر شﻴندونکي
سﻴال
يو اتومايزر
( )8-10شکل
په پايله ک 3فشار کم85ي او عطر له متفاوت فشار او د هوا له سﻴﻼن سره مخ پورته !ﻴله ک85ي .په بل عبارت 'رنگه چ3 د هوا فشار چ 3په ډ4ر سرعت د عطرو د اتومايزر د عمودي !ﻴوب په پورته لوري لگﻴدلي دي ،د هغ 3هوا د عادي فشار په نسبت چ 3د لو*ي د داخلي مايع په سطح 3عمل کوي، ل 8دی ،نو د اتموسفﻴر فشار د !ﻴوب پورتن 9برخ 3ته چ3 فشار په هغه برخه کم دی عطر !ﻴله کوي .د يو اتومايزر د کار ک7نﻼره د برنولي د معادل' 3خه په گ" 3اخ5ستلو هم توضﻴح کﻴداى شي .د هوايي ستون لوړ سرعت چ 3د پوکا 91په فشار ورکولو سره من #ته را$ي ،د عمودي !ﻴوب په پورتن 9برخه ک 3يو !ﻴ فشار من #ته راوړي .دا کار ددې ﻻمل گر$ي چ 3مايع له !ﻴوب 'خه د باندې ډيکه يا وغور$ول شي او د هوا له بهﻴر سره د يوه نري شاور په شان بهر ته شﻴندل کﻴ8ي.
203
:8-6د اﻟﻮتک 3وزروﻧﻪ او ﻣحرکﻪ او چتﻮوﻧک 3قﻮه ()Dynamic Lift د الوتک 3په وزرونو ک 3يوه اوچتوونک 3قوه عمل کوي چ 3ددې سبب گر$ي چ 3هغه په هوا ک3 اوچتي وساتي او دا هغه مهال واقع ک85ي چ 3الوتکه د هوا په پرتله په کافي توگه په لوړ سرعت حرکت وک7ي ،لکه 'نگه چ 3په ( )8-11شکل ک 3د هوا د بهﻴر يو قوې بهﻴر *ودل شوى چ 3د الوتک3 له وزره سره لگ85ي او د هغ 3لخوا په شدت سره دفع ک85ي( .د الوتک 3سپرل 9د الوتک 3په عطالتي نظام ک 3وي او ددې په '5ر دي لکه د الوتک 3په وزرونو چ 3ناست 3وي) .پورته خواته وزره ته مﻴﻼن ورکول همغه د پورتن 9سطح 3گولوالى دى چ 3ددې سبب گر$ي ،تر 'و د الوتکي تر وزره ﻻندې د هوا د بهﻴر جريان د يوې قوې په مرسته پورته خواته فشرده شي او د وزره د پورتن 9برخ 3هوا متراکمه شي او د فشار !ﻴ"ه ساحه من #ته راشي. د سﻴﻼن د دوو خطونو د هوا جريان مساحت په هره برخه ک 3د خطونو يو بل ته په نژدې کﻴدو سره کم85ي ،نو ددې له مخ 3د متماديت له ( ) A1V1 = A2V2معادل' 3خه د هوا سرعت د وزره په پورتن 9برخه ک 3چ 3هلته د سﻴﻼن خطونه يو بل ته نژدې ک85ي ،زيات85ي. ( )8-11شکل ،د الوتکي د وزره د پورته تلو پر مهال موږ د وزره په عطالتي نظام ک 3يو او د هوا جريان په ک 3نظاره کوو.
همدارنگه له پخوا 'خه په ياد لرئ چ 3سﻴﻼن د خطونو 'خه د تراکم له امله د پﻴپ په نري مقطع ک 3د هوا سرعت په فشرده شوې برخه ک 3ډ4روي ،په ()8-12 شکل ک 3په 'رگنده توگه لﻴدل ک85ي. له دې امله چ 3د هوا سرعت د وزره په پورتن 9برخه ک3 د هغه له ﻻندين 9برخ' 3خه ډ4ر دى ،نو ددې له مخ3 ( )8-12شکل، فشارپه پورتن 9لوړه برخه ک 3د هغ 3تر *کتن 9برخ 3ل8 د سﻴال جريان په هغه نل ک 3چ3 متفاوت قطرونه لري دى (د برنولي قانون). د پورته دلﻴل پربنس يوه محصله قوه په پورته لوري د الوتک 3پر وزرونو عمل کوي چ 3د اوچتوونکي ( )Dynamic Liftمحصله قوې په نامه ياد84ي. تجرب* 3ﻴي د وزره د پورتن 9برخ 3د هوا سرعت حتی د وزره د ﻻندين 9برخ 3د هوا د سرعت دوه چنده هم کﻴداى شي( .د هوا او وزرونو ترمن #اصطکاک ،شاته د را*کلو قوه تولﻴد وي چ 3د الوتک3 د انجنونو قوه بايد پرې غالبه شي).
204
يو هوار وزر او يا يو وزر له متناﻇرې مقطع سره تر هغ 3پورې چ 3مخکن 9برخه ي 3پورته لورته انحنا لري( ،د انحنا صعودي زاوي 3لرونکي دي) .د پورته کﻴدو خپل عمل ته دوام ورکوي .د ( )8-11شکل حتی هغه مهال چ 3د صعودي انحنا زاويه له صفر سره مساوي هم وي وزر بﻴاهم د پورته کﻴدو په حالت ک* 3ﻴي$ ،که چ 3گول شوي پورتن 9برخه ،هوا پورته خوا ته !ﻴله کوي مسﻴر ته ي 3انحنا ورکوي او د سﻴﻼن د خطونو يو له بل سره د تراکم سبب گر$ي .که چﻴرې د انحنا صعودي زاويه کافي حد ته ورسﻴ8ي چ 3و کوﻻى شي د سﻴﻼن خطونه په پورته لورو را کاږي يا تر فشار ﻻندې ونﻴسي ،تر'و يو بل ته *ه نژدې شي ،په هغه صورت ک 3الوتکه سر کون6ي ('رخي) وهي (په وزرو را 'رخي .).... که چﻴرې د انحنا صعودي زاويه د 15oدرجو په شاوخوا ک 3وي ،د 'رخ5دو توپان ()Turbulence واقع ک85ي .لکه 'نگه چ 3په ( )8-11شکل ک 3ډ4ر را*کل د شا په لور او د وزره ل 8صعود رامن%ته شوى ،ددې سبب ک85ي چ 3وزر له حرکت 'خه ولو84ي او الوتکه سقوط وک7ي .په بل تحلﻴل ،پورته لورته د وزره انحنا دا معنا ورکوي چ 3هغه هوا چ 3په افقي توگه د وزره په وړاندې په حرکت کي ده په *کته لور او د هوا د هغو مالﻴکولونو په مومنتم ک 3د بدلون ﻻمل -ر$ي چ 3د شا په لورې 'رخﻴ8ي او په وزره ک 3د صعودي قوې د تولﻴد سبب ک85ي( ،د نﻴوتن دريم قانون).
:8-7ﻟزوجﻴت د ﻟزوجﻴت ﻣفﻬﻮم د داخﻠﻲ ا請طکاک قﻮې (پﻴداﻳ+ت او ﻣحاسبﻪ):
موږ په ت5رو درسونو ک 3وويل چ 3خﻴالي (اي6يال) مايع هغ 3مايع ته وايي چ 3د تراکم وړتﻴا او اصطکاک ونه لري .همدارنگه زياته موک7ه چ 3خﻴالي مايع په حقﻴقت ک 3شتون نه لري$ ،که چ! 3ول سﻴالونه د گازاتو او يا مايعاتو په گ6ون چ 3ري+تﻴنی شتون لري ،د اصطکاک لرونکي دي او هم تر يوه حده د تراکم وړتﻴا لري ،يعن 3په حقﻴقت ک 3خﻴالي مايع يوه مجرده افاده ده .کله چ 3په مايعاتو ک 3له اصطکاک 'خه غ8ي8و ،موخه مو د هغو 'خه داخلي اصطکاک دى .دغه داخلي اصطکاک په يو بل نوم هم يادوي چ 3په مايع او يا گاز ک 3عبارت له لزوجﻴت (ن+تل) 'خه دي .هره حقﻴقي مايع او گاز يو 'ه داخلي لزوجﻴت لري او دا هغه مهال 'رگندي8ي چ 3په مايع او گاز ک 3حرکت رامن #ته شي او د هغه ﻻمل د اغ5ز له قطع کﻴدو 'خه وروسته چ 3هغه د حرکت د من%ته راتلو سبب شي ،ورو ورو قطع ک85ي .داخلي اصطکاک نه يوازې دا چ 3له نلونو او د بﻴرل او نورو په '5ر لو*و سره د مايع د سطحو د تماس او يا په مايع ک 3د شﻴانو د حرکت پر مهال د هغو د تماس له امله رامن #ته ک85ي ،بلک 3په خپله د مايع په من #ک 3هم کله چ 3د مايع قشرونه چ 3د جريان بﻴﻼبﻴل سرعتونه ولري او يو دبل پرمخ به85ي، هم من%ته را$ي .له همدې امله دي چ 3برعکس جامد اجسام چ 3خارجي اصطکاک لري ،دې اصطکاک ته داخلي اصطکاک وايي .د داخلي اصطکاک شتون په مايعاتو ک 3حتي په خپلو ﻻسونو هغه مهال حس کوو چ 3کله يو جسم د مايع په من #ک 3په خپل ﻻس سره په حرکت راولو .موږ په دې حالت ک 3يو مقاومت حس کوو چ 3په مايع ک 3د داخلي اصطکاک له امله رامن #ته ک85ي.
205
تجربﻪ: له دې تجرب 3سره د داخلي اصطکاک اړيک 3له مايع سره د جسم د تماس د سطح 3له لويوالي ،د هغ 3مايع له $انگ7نو سره چ 3جريان لري او د مايع د حرکت له سرعت سره کﻴداى شي تر مطالع 3ﻻندې ونﻴول شي. په شکل ک 3لﻴدل ک85ي چ 3يوه تجربوي عراده گ 9چ3 يو پلﻴ ورسره ت7ل شوی دی ،په نظر ک 3نﻴسو. دغه عراده 9-د يو وزن پرم د اوسپن 3پر يو خط را*کل ک85ي .د اوسپن 3ددې خط ﻻندې يو کم عرضه لو*ي (!پ) چ 3له ت5لو سره کک 7شوى اي+ودل شوى دى .دغه پر ت5لو کک 7لو*ی تر يوه حده پورته خواته را*کل ک85ي ( )8-13شکل چ 3پلﻴ يو 'ه او يا په بشپ 7ډول په ک 3ډوب85ي. د !پ جوړ*ت داس 3دى چ 3يوه نﻴمايي ي ) 12mm ( 3سور او بله نﻴمه برخه ي 6mm 3سور لري .په يو نواخت حرکت ک 3د را*کلو هغه قوه چ 3د 7$ول شوي وزن له امله من #ته را$ي ،د اصطکاک قوې د عﻴن قﻴمت لرونک 3ده چ 3د پلﻴ لخوا من #ته راغلی .که چﻴرې وزنه ډ4ره شي ،سرعت زيات85ي او کله چ 3پلﻴ په مايع ک3 ژور *کته $ي ،سرعت کم85ي او هم هله سرعت کم85ي چ 3پﻴل د !پ له سور ورې برخ' 3خه د !پ نري برخ 3ته رس85ي.
پورتن 9تجربه هغه تﻴوري تايﻴدوي چ 3له امله ي 3د داخلي اصطکاک د قوې اړيک 3له ﻻندې کمﻴتونو سره 'رگند84ي. - 1د مايع د لزوجﻴت ضريب ( ) - 2له مايع سره د جسم د تماس سطح 3لويوالي. - 3د v dنسبت چ 3دغه نسبت د vسرعت د تناقص او dد ضخامت د کچ' 3خه ﻻس ته را$ي d .د هغ 3سطح 3ضخامت دى چ 3په يوه وخت حرکت کوي او د مايع د يو گاون6ي قشر سره اړه لري چ 3د هغ 3په تعقﻴب د سرعت کمﻴدل من #ته را$ي. د مايع هغه شم5ر ذرې چ 3په مستقﻴمه توگه د سطح 3په گاون 6ک 3دي ،د ديفوژن (د جسمونو د ذرو أزاد خپريدل( له امله له سطح 3سره ن+لي او خپل سرعت اخلي او له وروستي قشر 'خه يو 'ه شاته پات 3ک85ي .د تماس په هغو سطحو ک 3چ 3هوارې دي ،د مايع د ذراتو سرعت د dد !اکلي ضخامت په اندازه د vله بشپ7 قﻴمت 'خه په منظم ډول د صفر تر قﻴمت پورې کم85ي چ 3په پايله ک 3د v dنسبت د v dله کسر سره تعويض ک85ي او له دې $ايه 'خه کوﻻى شو د داخلي اصطکاک قوې فارمول په ﻻندې ډول ولﻴکو: A v d
Ri d A v
v
= Ri
يا d
=
( )8-14شکل، د متحرک 3سطح 3د خطي سرعت تنقﻴص په مايع ک* 3ﻴي.
A v
= Ri
206
متحرکه سطحه
په پورتني فارمول ک 3چ 3د لزوجﻴت د ضريب په نامه ياد84ي ،د هرې مادې لپاره !اکل شوی دی او يو مهم ثابت دى .دغه ثابت په هغو مايعاتو ک 3چ 3په أساني سره جريان کوي لکه( :ايتر ،بنزين او هم په اوبو ک )3د کم قﻴمت لرونکی او په هغو مايعاتو ک 3چ 3اسان (سهل) جريان نه لري ،لکه( :گلﻴسﻴرين، گريس او قﻴر) لوړ قﻴمت لري .دغه ضريب په عﻴن وخت ک 3د اندازه کولو يو مقﻴاس دى .د هغه کوهﻴژن د اندازه کولو لپاره چ 3د مايعاتو د هر مالﻴکول په من #ک 3موجو دی. لزوجﻴت د تودوخ 3د درج 3له لوړيدو سره په شدت کمﻴ8ي او د اندازه کولو واحديي د واحدونو په ن7يواله کچه عبارت دى له: 2 2 2 2 [ ]= [Ri d Av ]= Nm m m s = Ns m = kg m s s m = kg ms ﻻندې جدول د $ﻴنو جسمونو د لزوجﻴت ضريب د واحدونو د SIپه سﻴستم د ) ( kgپه واحد را*ﻴي: m s
هوا د تودوخي په 20o cک3
0.000017
اوبه د تودوخي په o o cک3 اوبه د تودوخي په 20o cک3 اوبه د تودوخي په 50o cک3
0.00101
هوا د تودوخي په o o cک3
0.000018
0.00055
الکول د تودوخي په o o cک3
0.0018
اوبه د تودوخي په 100o cک3
0.00029
الکول د تودوخي په o o cک3
0.0012
ايتر د تودوخي په 20o cک3
0.00024
گلﻴسﻴرين د تودوخي په 20o cک3
1.50
0.00179
گريس د تودوخي په 20o cک3 گريس د تودوخي په 80o cک3 قﻴر د تودوخي په 20o cک3
1.2...0.1 0.25...0.02 تقريباً 100
هغه فارمولونه چ 3د داخلي اصطکاک او بهرني اصطکاک د محاسب 3لپاره ترې گ"ه اخ5ستل ک85ي، په ﻻندې توگه يو له بل سره توپﻴر لري. = Ri = A v dداخلي اصطکاک او FN
= = Roخارجي اصطکاک
بهرنی اصطکاک د نورمال 3قوې په زياتﻴدو سره زيات85ي چ 3پر داخلي اصطکاک هﻴ& اغ5زه نه لري. ددې پرعکس داخلي اصطکاک د سطح 3د مساحت او سرعت په لو4ﻴدو زيات85ي ،په داس 3حال ک3 چ 3بهرنی اصطکاک له دې دوو سره هﻴ& ډول اړيک 3نه لري.
207
د ﻟزوجﻴت د ﺿرﻳب اﻧدازه کﻮل د يوې مايع د لزوجﻴت د ضريب د اندازه کولو لپاره اکثرا ً له يوې أل' 3خه چ 3د هويپل ويسکو زيمتر ( )Hoeppl – Viskosimeterپه نامه ياد84ي او په شکل ک* 3ودل شوى ،کار اخلي$ ،که چ3 له دې أل 3او ددې په '5ر نوروألو سره کار کول چ 3د عﻴن پرنسﻴپ پربنس کار کوي ،په اندازه کولو ک 3ساده توب او ﻻزم دقت تﺂمﻴنوي. لکه چ 3په شکل ک 3لﻴدل ک85ي ،په يوه نل ک 3چ 3يو کمزورى کوږوالى لري ،يوه کره مخ *کته سقوط کوي .د تودوخ 3د درج3 د ثابت ساتلو لپاره دغه دستگاه له اوبو 'خه په يوه ډک لو*ي ک3 $اى پر$اى شوې ده چ 3د تودوخ 3درجه ي 3د يو ترموستات په مرسته په يو ثابت قﻴمت کن"رول ک85ي. د کرې د سقوط زمان له محاسبه کولو 'خه کوﻻى شو لزوجﻴت ﻻسته راوړو .له هغو کرو 'خه په گ" 3اخ5ستلو سره چ 3مختلف قطرونه لري ،له همدې أل 3سره د گازونو او هغو موادو لزوجﻴت په ﻻس راوړي چ 3د ډ4ر لوړ لزوجﻴت لرونکي وي. ( )8-15شکل ﻣثال د گريسو د لزوجﻴت ضريب محاسبه ک7ئ ،په داس 3حال ک 3چ 3کثافت ي 1 = (0.9 g cm3 ) 3او يوه المونﻴمي کره (-لوله) له ( ) 2 = 2.8 g cm3کثافت او 2mmقطر سره ،له h = 24cmارتفاع 'خه د 18ثانﻴو په مودې ک 3ي 3په من #ک 3سقوط وک7ي. حل: يوه کره د -ريسو په من #ک 3د يوې لن6ې فاصل 3تر وهلو وروسته ،يونواخت حرکت کوي ،پوه85و چ3 داخلي مقاومت عبارت دى د وزن ( ) Wاو صعودي قوې ( )bouncyد کچ 3له حاصل تفريق 'خه، d d W = mg = 1 h g , Fb = 2 h g , Ri = 6 r v=6 يعنr h t :3 2 2 همدارنگه لرو چEi = W Fb :3 d 2 h g d 2 h g) t 2 6 d 2 h
د قﻴمتونو له وضع کولو 'خه وروسته:
= 7 g cm s
208
1
Ri t ( ( w Fb ) t = = 6 r h 6 d 2 h
=
پﻮ*تﻨ:3 - 1په يو !پ ک 3چ 3له ت5لو 'خه ډک شوى ،يو نرى پلﻴ چ8 3 s ملي متره سور او 55سانت 3متره مربع مساحت لري ،له 0.1نﻴو!ن قوې سره د طول په لوري ک 3را*کل ک85ي .د لزوجﻴت کچه ي 3محاسبه ک7ئ ،په هغه صورت ک 3چ 3کوم سرعت رامن #ته ک85ي12 cm s ، قﻴمت ولري. ( )8-16شکل 3 - 2د يوه مو!ر په بريک ک 3له - 20cmلﻴسرينو 'خه کار اخﻴستل شويدی او د لزوجﻴت ضريب ي= 1.5 Kg ms 3
دى ،د يو نل په واسطه چ 12.5cm 3طول او 2.5mmقطر لري تر 18.106 barيو من%ن 9توپﻴري فشار ﻻندې پرس (کﻴکاږل) ک85ي .هغه زماني موده چ 3ددې عملﻴ 3لپاره په کار ده ،محاسبه ک7ئ.
:8-8د طﻮفاﻧﻲ جرﻳان *کارﻧده (پدﻳده) پﻪ ﻣختﻠفﻮ سرعتﻮﻧﻮک 3د ﻳﻮه جرﻳان د واقﻊ ک5دو 'رﻧگﻮاﻟی:
داخلي اصطکاک هغه مهال من #ته را$ي چ 3د مايع قشرونه چ 3له مختلفو سرعتونو سره په جريان ک 3دي ،يو د بل له 'نگ 'خه ت5ري8ي. دا پ+5ه ،تر !ولو د مخه د مايعاتو او جامدو اجسامو ترمن #په هم سرحدو قشرونو ک' 3رگندي8ي .پر دې داخلي اصطکاک د غلب 3لپاره ياي 3د اغ5زو د لﻴرې کولو لپاره ،د انرژۍ يوه برخه چ 3د مايع په جريان ک 3شتون لري ،مصرف85ي. په کوچنﻴو سرعتونو ک 3داخلي اصطکاک هم کوچنی دی .نو له دې امله د فشار بدلون او د انرژي ضﻴاع چ 3د سرعت له کموالي 'خه را پﻴدا شوې ،هم تر هغه حده کوچن9 دی چ 3د مايع هغه قشرونه چ 3يو دبل له 'نگ 'خه ت5ر84ي ،نه 'ﻴرې 'ﻴرې ک85ي، بلک 3يو د بل له اړخه په صاف ډول ت5ر84ي او جريان ته ﻻمﻴنار ( )Laminarوايي.
( )8-17شکل، له چخکوري (شﻴردهن) 'خه د ﻻمﻴنار او توربلنت بهﻴرونه
209
خو د ډ4رو سرعتونو په حالت ک 3چ 3اصطکاک ډ4ر قوي دی ،د جريان تصوير به د پام وړ ډول $انته بدلون ورکوي چ 3په دې حالت ک 3د اوبو 'رخﻴدل (گرداب) من%ته را$ي. رامن%ته شوى جريان د توربولﻴنت ( )Turbulentپه نامه ياد84ي. که چﻴرې د اوبو شﻴردان ل' 8ه خﻼص ک7و ،اوبه په کراره او نرم 9له شﻴردان 'خه خارج85ي او که چﻴرې شﻴردان نور هم خﻼص ک7و ،د اوبو بهﻴر يو !اکلي سرعت ته تر رس5دو وروسته په نا کرارۍ پﻴل کوي او د اوبو 'رخ5دل تولﻴد وي .په ( )8-18شکل ک 3هم دا *کارنده په ډ4ر *ه ډول په هغه أله ک 3چ 3د »جريان د ﻻرو ر-ونو أل «3په نامه ياد84ي ،لﻴدﻻى شئ .ددې أل 3د کار طريقه داس 3ده چ 3ب 3رنگه شفاف 3اوبه او سور رنگ 3اوبه له دوو لو*و 'خه په يوه فضاک 3چ3 د دوو *+5ه يي پلﻴ"ونو ترمن #وي ،له پورته لوري 'خه له يو شم5ر نريو سوريو 'خه چ 3تﻴار شوي دي ،بهﻴر پﻴداکوي .د اوبو جريان له
( )8-18شکل
سوريو 'خه په دې ډول دی چ 3صفا او ر 31اوبه له لوم7ي او دريم سوري او سرې رنگه اوبه له دويم او 'لورم سوري 'خه ت5ر84ي. د دواړو مايعاتو د بهﻴر خروجي سرعت له هغه قﻴد سره چ 3په پﻴپونو ک 3پکار وړل شويدی ،کوﻻى شو تنظﻴم ک7و .که چﻴرې په لو*ي ک 3مانع نه وي ،د جريان ري 3+د سور رنگه موازې خطونو په '5ر تر سترگو ک85ي .او که چ5رې کومه مانع هم وي .د دوو رنگو اختﻼط بﻴاهم نه تر سترگو ک85ي .هغه 'ه چ 3لﻴدل ک85ي د جريان د متجانسو رشتو له يو عبور 'خه عبارت دی چ 3په دواړه خواو ک3 ي 3صورت موندلي دي .که چﻴرې قﻴد خﻼص ک7و ،يعن 3د مايع د بهﻴر سرعت لوړ ک7و ،لﻴدل کﻴ8ي چ 3يو !اکلي قﻴمت ته د سرعت په رسﻴدو سره نا'اپه د اوبو 'رخ5دل (-رداب) *کاره کﻴ8ي او دواړه رن/ونه په بشپ7ه تو-ه له يوه بل سره مخلوط کﻴ8ي.
210
د گردابﻮﻧﻮ پﻴداکﻴدل د گردابو پﻴداي+ت کوﻻى شو په أسان 9له يوې مﻴخانﻴکي عملﻴ 3سره په پرتله کولو د پوه5دو وړ وگر$و .که چ5رې يوه کره د يو بلول په من #ک 3د جريان په مسﻴر ک 3راشي، دغه کره د رغ7يدو پر مهال خپله پوتانسﻴلي انرژي له ﻻسه ( )8-19شکل ورکوي او ورسره يو $ای ي 3په سرعت ک 3زياتوالی من%ته را$ي ،شکل ته پام وک7ئ. کله چ 3کره منحني مخ په پورته وهي ،له سرعت 'خه ي 3کم85ي .ددې سرعت قﻴمت که له اصطکاک 'خه ت5ر شو د Cپه نقطه ک 3عﻴن همغه قﻴمت لري چ 3په پﻴل ک 3يي د Aپه نقطه ک 3درلود .که چﻴرې د اصطکاک قﻴمت کم هم وي ،کره يو 'ه پورته $ي ،خو د سرعت قﻴمت د Cپه نقطه ک 3د Aنقط3 د سرعت په نسبت کم دی. که چ5رې انرژي د اصطکاک له امله ډ4ره ضايع شي ،هغه حرکي انرژي چ 3بايد د Bپه نقطه ک 3وي ،تر'و کُره پورته يوسي او هغه Cنقط 3ته ورسوي ،کفايت نه کوي او کره تر Dنقط 3رسﻴ8ي او سرعت ي 3په هغه نقطه ک 3مساوي له صفر سره ک85ي او ناچاره ب5رته گر$ي. عﻴن مناسبتونه په هغه حالت ک 3شته ،کله چ 3يوه مايع ﻼ که چﻴرې يوه مايع له يوې له يوې مانع سره مخ شي ،مث ً استوان 3سره ولگﻴ8ي او له بهرني سطح' 3خه ي 3ت5ر شي )8-20( ،شکل. ( )8-20شکل لﻴدل ک85ي چ 3د B1او B2ساح 3محدودې او تنگ3 دي ،نو د متماديت د معادل 3له نظره د سرعت قﻴمت زيات85ي او د فشار قﻴمت کم85ي. که چ5رې اصطکاک شتون ونه لري ،د سرعتونو او فشار قﻴمت د Cپه نقطه ک 3يو $ل بﻴا په همغه اندازه وي چ 3د Aپه نقطه ک 3وو. په ل8و اصطکاکونو ک 3لوم7ی غﻴر مهم بدلونونه من #ته را$ي ،خو کله چ 3د سرعت قﻴمت ډ4روي،
211
داخلي اصطکاک پورته $ي او په پای ک 3داس 3حالت من #ته را$ي چ 3د مايع ذرې د B1او B2په ساحو ک 3نور هغه حرکي کافي انرژي نه لري ،تر'و د لوړ فشار په وړاندې د Cپه ساحه ک 3حرکت ته دوام ورک7ي ،خو سرعت ي 3کم85ي او په پای ک 3د D1او D2په '5ر ساحو ک 3صفر ته تقرب کوي او په پايله ک 3د مايع ذرې بﻴرته راگر$ي او شاته جريان پﻴداک7ي .د ب5رته راگر5$دو پر مهال په دوران پﻴل کوي او گرداب تشکﻴلوي .يعن 3هغه مايع چ 3مخک 3يوه ﻻمﻴنار مايع وه ،دادې په يوه توربولﻴن مايع تبديله شوې ده .هغه -ردابونه چ 3له دواړو خواو 'خه په پرله پس 3تو-ه من #ته را$ي او د مانع شاته اصطﻼحا ً يوه گردابي ﻻره جوړوي.
212
د اتﻢ 'پرکﻲ ﻟﻨ6ﻳز کله چ 3د گاز د حرکت سرعت د صوت له سرعت 'خه کم وي ،د متحرکو گازونو پر حجم د فشار د تغﻴﻴرونو اغ5زه هومره کمه ده چ 3کوﻻى شي ترې ت5ر شو. يو سﻴال (مايع يا گاز) ته هغه مهال خﻴالي (اي6يال) ويلى شوچ 3د تراکم وړتﻴا او اصطکاک ونلري. د متماديت معادله بﻴانوي چ 3په يو نل ک 3چ 3د متغﻴرو مقطعو لرونکی وي ،د مايع د بهﻴر سرعت د نل له مقطع سره معکوسا ً متناسب دى .يعن 3په لويه مقطع ک 3د بهﻴر سرعت کم او په کوچن 9مقطع ک 3د بهﻴر سرعت زيات وي. د ( v12 2) + P1 = ( v2 2 2) + P2مساوات عبارت دي د برنولي له ساده رابط' 3خه او بﻴانوي چ 3فشار په هغه نقطو ک 3چ 3سرعت ډ4روي ل 8دى. د v 2 2 + gh + P = ctهم د برنولي د معادل 3بل شکل دى چ 3د يوې خﻴالي مايع لپاره ﻻس ته راغلي او د حقﻴقي مايعاتو لپاره چ 3داخلي اصطکاک ي 3ډ4ر نه دى ،هم د تطبﻴق وړتﻴا لري. په افقي جريانونو ک 3کوﻻى شو ،د برنولي قانون په دې ډول بﻴان ک7و چ 3د افقي بهﻴر په !ول بهﻴر ک 3د Pفشار او د بند فشار ( ) 1 Vمجموعه ثابته ده. 2
2
وينتوري !ﻴوب له يو نري نل (جﻴ) 'خه جوړ شوى دى چ 3په هغه ک 3د فشار توپﻴر په ډ4رو پلنو برخو او ډ4رو تنگو (کم سوره) برخو ک 3په يوه فشار سنجوونکي د مايع (مانومتر) پرم اندازه کﻴداى شي ،او د برنولي د قانون پربنس د ( ) p1 + 1 2 V12 = p2 + 1 2 V2 2رابطه په وينتوري !ﻴوب ک 3صدق کوي. د الوتک 3په وزرونو ک 3يوه اوچتوونک 3قوه عمل کوي او هغه ددې ﻻمل گر$ي (کله چ 3په کافي توگه د هوا په پرتله په ډ4ر لوړ سرعت حرکت وک7ي) چ 3الوتکه په هوا ک 3اوچته وساتي. د مايعاتو لزوجﻴت يا چسپﻴدل (ن+تل) د هغو له داخلي اصطکاک 'خه عبارت دي ،او لزوجﻴت هغه مهال تبارز کوي چ 3په مايع يا گاز ک 3داخلي حرکت من%ته راشي ،او د هغو اغ5زو له قطع کﻴدو 'خه وروسته چ 3د حرکت ﻻمل گر$ﻴدلي ورو ورو قطع ک85ئ. د داخلي اصطکاک فورمول ) ( Ri = A v / dدی .د لزوجﻴت د ضريب په نامه ياد84ي چ3 يو مهم ثابت دى او د هرې مادې لپاره مشخص دى.
213
د هوپﻴل ويسکو زيمتر له ال' 3خه د يوې مايع د لزوجﻴت ضريب د اندازه کولو لپاره کار اخلي. که چ5رې يوه کره د يو بلول په من #ک 3د جريان په مسﻴر ک 3واقع شي ،دغه کره د رغ7يدو پرمهال خپله د پوتنسﻴل انرژي له ﻻسه ورکوي او په سرعت ک 3يي ډ4روالي را$ي .د سرعت په زياتﻴدو سره داخلي اصطکاک لوړ$ي او باﻻخره داس 3حالت رامن%ته ک85ي ،چ 3د مايع ذرې ،کافي حرکي انرژي له ﻻسه ورک7ي او نور د لوړ فشار په وړاندې خپل حرکت ته دوام نشي ورکولی او سرعت يي صفر ته تقرب کوي. په پايله ک 3ذرې بﻴرته راگر$ي او شاته جاري ک85ي او د بﻴرته راگر$ﻴدو په مهال په 'رخﻴدو يا دوران پﻴل کوي او گرداب جوړوي چ 3وايي نوره نو نوموړې مايع په يو توربولﻴن مايع بدله شوې ده.
214
د اتﻢ 'پرکﻲ پﻮ*تﻨ3 - 1يو سﻴال (مايع – گاز) تعريف ک7ئ. - 2د متماديت يا پﻴوستوالي معادله 'ه شى بﻴانوي؟ 3د A1V1 = A2V2رابطه د ...............او ...............هرې جوړه مقاطعو مقطع لپاره د تطبﻴق وړ ده. - 4که چﻴرې مايعات او گازات د صوت له سرعت 'خه په کم سرعت حرکت وک7ي ...........ورته ويل ک85ي. - 5د يوې خﻴالي مايع لپاره د برنولي عمومي معادله عبارت له ' ...................خه ده. - 6د P = P P = 12 Vفشار د .....................فشار په نامه ياد84ي. - 7د .......................د قانون پربنس په وينتوري !ﻴوب ک ............... 3رابطه صدق کوي. - 8د لزوجﻴت د اندازه کولو واحد ،د واحدونو په ن7يوال سﻴستم ک 3د ] [ ]= [Ri d AVله رابط' 3خه ترﻻسه ک7ي. - 9ايا په ډ4ره کچه فشار تل د ډ4رې قوې پرم من%ته را$ي؟ خپل $واب توضﻴح ک7ئ. - 10کله چ 3د يوې نﻴچ 3له ﻻرې اوبه '+ئ د هوا په تخلﻴه کولو سره فشار په خپله خوله ک 3کموئ او مايع په حرکت را$ي او ستاسو خول 3ته ورننو$ي .آيا کوﻻى شئ ددې موخ 3لپاره په سپوږم 9ک3 هم له نﻴچ' 3خه د اوبو د '+لو لپاره کار واخلئ؟ ول ،3توضﻴح ي 3ک7ئ. - 11له ﻻندې معادلو 'خه کومه يوه د اوبو سرعت د Aپه نقطه Aک (VA ) 3او د اوبو سرعت د Bپه نقطه Bک (VB ) 3ترمن #اړيکه توضﻴح کوي؟ 2 2 الف) d AVA = d BVBب) d A 2VA = d B 2VBج) d A d B = VAVB د) 1 2 d AVA = 1 2 d BVB 2
1
2
s
2 مساحت - 12که چﻴرې د نل د مقطع مساحت د Aپه نقطه ک 2,5cm 2 3او د Bپه نقطه ک 3د مقطع5cm 5cm 2وي ،د اوبو جريان د Aپه نقطه ک' 3و $لي د Bله نقط' 3خه تﻴز (7-ندی) دى؟
- 13په يوه افقي نل ک 3اوبه په ) (1 mسرعت بهﻴ8ي .که چﻴرې ددې نل شعاع د هغه د ) ( 1برخ3 4 s په اندازه کوچن 9شي ،د نل پدې نرۍ برخه ک 3د اوبو سرعت ﻻسته راوړی. - 14د يو نل د شﻴردان د سوري قطر 2cmدى او په هره ثانﻴه ک3 خارج85ي ،اوبه په کوم سرعت له نل 'خه خارج85ي ،پﻴداک7ئ.
215
په 2,5 × 10 2 m 3
کچه اوبه ترې
مأخذ 1. PHYSICS (PRINCIPLES WITH APPLICATIONS), by Douglas C. Gain coli, Published by Pearson Education Inc, 2005. 2. PHYSICS by James S. Walker, Pearson Education Inc. USA, New Jersey, 2004. 3. PHYSICS by R.A. Serwey and J.S. Faughn, 2006 by Holt, Rinehart and Winston. 4. PHYSICS, A Text book, published by Surat Publishing Company, printed in TURKEY, 1996. 5. Fundamentals of Physics, published by University of the Philippines, College of Education, Manila, 1976.
ادارة المناهج والکتب، و زارة التربﻴﺔ و التعلﻴم،) الفرع العلمي/ الفﻴزياء (للمرحلﺔ الثانويﺔ.6 .م٢٠٠٥ ، الکتاب في مدارس المملکﺔ اﻻردنﻴﺔ الهاشمﻴه،المدرسﻴﺔ د پﻼن جوړولو3 او ازموين3ن7 وزارت د 'ﻴ3 او روزن3 د *وون،«) و ازمايشگاه2( د »فزيک.7 . ش. هـ1385 ، د ايران د درسي کتابونو د چاپ او خپريدو شرکت،سازمان
216