حل مسأله (كار نیروی وزن)

راهنمایی:

با رسم FBD برای قوطی و توجّه به آن كه تندی اش ثابت است، نیروی دست برابر نیروی وزن، یعنی همان 3N می‌گردد.

حال جهت نیرو رو به بالا و جا به جایی نیز رو به بالا است،‌ پس در قسمت (الف) زاویه   برابر صفر درجه می‌گردد.  مقدار كار نیروی دست با جاگذاری در رابطه كار، به دست می‌آید.

ضمناً قسمت (ب) نیز عیناً مشابه قسمت (الف) است با این تفاوت كه، در اینجا نیروی وزن دقیقاً مخالف جهت جا به جایی است. به عبارت دیگر   .

به نظر شما در چه زمانی كار نیروی وزن مثبت است و در چه هنگام منفی؟

در شكل زیر، بالون در حال حركت رو به بالاست. اما نیروی وزن آن رو به پایین است.

یعنی  چنانچه تغییر ارتفاع بالونی را h در نظر گرفته و وزن آن را mg در نظر بگیریم، خواهیم داشت، :

حال پس از یك سفر ٦٠روزه بالون در حال حركت به سمت زمین است. در اینجا نیروی وزن (mg) رو به پایین بوده (مثل همیشه!) و تغییر ارتفاع h (یا همان جا به جایی) نیز رو به پایین است، یعنی  ، حال خواهیم داشت:

دو رابطه فوق، یك فرمول كلی برای محاسبه‌ی كار نیروی وزن به ما ارایه می‌دهد.

شما بگویید چه موقع علامت ( + ) و چه موقع علامت( - ) به كار می‌روند؟

بلی هنگام حركت جسم رو به بالا علامت منفی ظاهر می‌شود.

(در این حالت نیروی وزن یك نیروی مقاوم است و با بالا رفتن جسم مخالفت می‌كند) و زمانی كه جسم رو به پایین حركت می‌كند علامت مثبت استفاده می‌گردد. (در این حالت نیروی وزن یك نیروی محرك بوده و خود موافق حركت جسم رو به پایین است.)

به حركت این بالون توجّه كنید. به نظر شما در این حالت كار نیروی وزن چقدر است؟

از تعریف اصلی كار استفاده می‌كنیم، نیروی مورد بررسی ما (یا همان نیروی وزن) در راستای قائم است. میزان جا به جایی در راستای نیرو (راستای قائم) برابر است با:

مشاهده می‌كنید كه باز هم h ظاهر شد، یعنی برای كار نیروی وزن تنها تغییر ارتفاع (جابجایی عمودی) مهم است.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

به تصویر زیر دقت کنید در كدام حالت كار نیروی وزن بالون بیشتر است؟ (بر روی عبارت (شروع) کلیک کنید)

اگر پاسخ این سۆال را درست گفته باشید، معلوم است كه مغز مطلب را فهمیده‌اید.

بلی در هر حالت كار نیروی وزن یكسان است، چرا كه تغییر ارتفاع ثابت است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا