سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
یك مسأله دینامیكی مسأله‏‌ای است كه به تحلیل یك سیستم و حركت آن از نقطه نظر نیروهای وارد بر جسم می‌‏پردازد. ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : مجید محسنی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

روش حل مسائل دینامیك

یك مسأله دینامیكی مسأله‏‌ای است كه به تحلیل یك سیستم و حركت آن از نقطه نظر نیروهای وارد بر جسم می‌‏پردازد. برای حل مسائل دینامیكی از روش رسم "نمودار جسم آزاد" یا Free Body Diagram استفاده می‏كنیم كه از این به بعد با عنوان FBD از آن یاد می‌‏كنیم.

 

قدم‏های 2 گانه ‏ی زیر در تحلیل سیستم‏های دینامیكی بسیار مفید می‌‏باشند.

 

قدم اول: رسم نمودار

1ـ جسمی كه می‏خواهیم مورد مطالعه قرار دهیم را مشخص می‏ كنیم. جسم مورد مطالعه بخشی از سیستم مسأله (یا تمام آن) است كه با توجّه به داده ‏ها و خواسته ‏های مسأله انتخاب می‌‏شود. بهتر است با این نكته ضمن حل مسائل آشنا شوید.

 

2ـ شكل ساده‏ای از جسم رسم می‌‏نماییم و نیروهای خارجی وارد بر آن را رسم می‏ كنیم. یادتان باشد كه كاری به نیروهای عمل و عكس‏ العمل داخلی نداریم. نكته‏‌ی جالب آن كه توجّه كنید كه به جز نیروی وزن، بقیه نیروها باید توسط اجسامی كه با جسم مورد مطالعه تماس دارند، به آن وارد شوند. ضمناً از واسطه تراشی بپرهیزید، یعنی فقط نیروهایی كه مستقیماً به جسم مورد نظر وارد می‌‏شوند را رسم می‌‏نماییم. با كنار هم قرار دادن كلمات كلیدی عبارات فوق رسم FBD را به صورت زیر خلاصه می‌‏كنیم.

 

رسم تمام نیروهای خارجی كه مستقیماً بر جسم مورد نظر وارد می‏ شوند.

در تصویر زیر مطالب بیان شده در بالا خلاصه شده است.

 

 
در فیلم زیر این دو مورد به نمایش در آمده است.
 

برای مشاهده فیلم  کلیک کنید.

 

قدم دوّم: استفاده از قوانین نیوتن

 

1-1 استفاده از قانون اوّل جناب آقای نیوتن:

اگر جسمی ساكن باشد یا با تندی ثابت حركت كند، خلاصه اگر شتاب نداشته باشد، برآیند نیروهای وارد بر آن صفر است.

 

هم در راستای قائم (محور Y ) و هم در راستای افقی (محور x ).

 

البته ممكن است در یك مسأله فقط در یك راستا از قانون اوّل استفاده نماییم.

به عنوان نمونه در مسائل حركت جسم روی سطح افقی، جسم در راستای قائم حركتی نخواهد داشت، پس رابطه ‏ی  كماكان برقرار است.

 

1-2  استفاده از قانون دوّم اسحاق نیوتن:

اگر جسمی در راستایی حركت شتابدار داشت (مثلاً محور xها) در همان راستا قانون دوّم را می‌‏نویسیم .

به عنوان مثال:

توجّه كنید كه به طور كلی در حركت‏های تند شونده، نیروی و در نتیجه شتاب a در جهت حركت بوده و در حركت‏های كند شونده، نیروی  و در نتیجه شتاب a در خلاف جهت حركت خواهد بود. توجّه داشته باشید كه در حل یك مسأله ممكن است در یك راستا از قانون اوّل نیوتن استفاده كنیم (راستای تعادل) و در راستای دیگر از قانون دوّم نیوتن بهره ‏گیری نماییم. (راستای شتابدار).

نمودار زیر روند به كار گیری روش FBD را نشان می‌دهد.

 

 
در فیلم زیر استفاده از روش نمودار جسم آزاد (FBD) در تحلیل یك مسأله نمونه آمده است.
 

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

 

به مورد دیگری از استفاده از روش نمودار جسم آزاد (FBD) در تحلیل مسأله توجّه كنید.

 

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

 


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین