نیرویی که باعث جذب آهن به آهنربا می شود؛ چیست؟ درس علوم پایه ششم

آهنربا توانایی جذب اجسام آهنی مانند آهن، فولاد، نیکل و کبالت را دارد، امروزه می‌توان آهنربا را به صورت مصنوعی ساخت و به اشکال و اندازه‌های مختلفی دست یافت، نوع دیگر آهنربای دست ساز آهن ربای الکتریکی است. 

بعضی از آهن رباهای ساخته شده توسط انسان خاصیت مغناطیسی خود را برای همیشه حفظ می‌کنند، از این آهن رباها به عنوان آهنربای دائمی یاد می‌شود. ویژگی دیگر آهنرباهای دائمی این است که با گرم شدن تا دمای کوری قدرت مغناطیسی خود را از دست می‌دهد.

نیروی مغناطیسی چیست؟

نیروی مغناطیسی نیرویی است که توسط الکترون‌ها ایجاد می‌شود و بین ذرات باردار الکتریکی برقرار است، این نیرو که توسط آهن ربا بر روی اجسام مغناطیسی اعمال می‌شود نیروی مغناطیسی و برق را ایجاد و کنترل می‌کند. 

همانطور که گفتیم این نیروها امواج الکترومغناطیس هستند و با چشم انسان قابل مشاهده نیستند. با این حال هنگام انجام آزمایش نیروها می‌توانیم تأثیرات آن‌ها را بر روی اشیا مختلف مشاهده کنیم. منطقه‌ای که یک ماده مغناطیسی نیروی مغناطیسی را تجربه می‌کند میدان مغناطیسی نامیده می‌شود.

نیروهای مغناطیسی احتمالاً اولین نوع نیروی غیرتماسی است که تجربه می‌شود، در حقیقت نیروهای مغناطیسی غیرتماسی هستند زیرا برخلاف اکثر نیروها این نیروها می‌توانند از راه دور اثر کنند و بنابراین توانایی کشیدن یا دفع اجسام مختلف را بدون لمس آن‌ها دارند.

آهن ربا چگونه و از چه چیزی ساخته می‌شود؟

همان طور که می‌دانید آهن ربا ویژگی‌های شگفت انگیزی دارد، از آهنرباها در موتورهای اتومبیل تا رایانه استفاده می‌شود؛ آهنربا از چه چیز ساخته شده و چه چیز در آن وجود دارد که موجب این ویژگی‌ها در آهن ربا می‌شود. مگنتیت یک سنگ در طبیعت است که آهن را جذب می‌کند و در حقیقت یک آهنربای طبیعی است و از نظر فنی یک آهنربا است.

سایر آهنرباهایی که امروز می‌بینیم ساخته دست بشر هستند، در بین این آهنرباها گروهی وجود دارند که به عنوان مواد فرومغناطیس شناخته می‌شوند.

این گروه شامل آهن، کبالت، نیکل و برخی از آلیاژهای عناصر کمیاب خاکی (عمدتاً نئودیمیم و ساماریوم) هستند، مواد فرومغناطیسی را می‌توان با قرار دادن در معرض یک میدان مغناطیسی با استفاده از جریان الکتریکی، مغناطیسی کرد.

در این مواد و در این فرآیند با استفاده از یک وسیله مغناطیسی که جریان را از قسمت غیرمغناطیسی هدایت می‌کند، الکترون‌های موجود در این فلزات به صورت ردیف و در یک راستا قرار می‌گیرند و یا قطبی می‌شوند و در نتیجه این ماده خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کند.

قطب آهن ربا چیست؟

قطب مغناطیسی، منطقه‌ای در هر انتهای آهنربا است که در آن میدان مغناطیسی نسبت به نقاط دیگر روی آهنربا قوی‌تر است. یک آهنربا میله‌ای معلق در میدان مغناطیسی زمین، پس از مدتی در جهت شمال به جنوب میدان مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد.

قطبی که به دنبال قطب شمال زمین می‌گردد و در نهایت در راستا و خلاف جهت آن قرار می‌گیرد را قطب شمال مغناطیسی می‌نامند. همچنین قطب یا انتهایی از آهنربا که در راستای قطب جنوب جغرافیایی و خلاف جهت آن قرار می‌گیرد را قطب مغناطیسی جنوب آهنربا می‌نامند.

تجربه نشان داده است که قطب‌های همنام آهنربا یکدیگر را دفع و قطب‌های غیرهمنام یکدیگر را جذب می‌کنند، شکستن آهنربا باعث نمی‌شود که قطب‌های شمال و جنوب از یکدیگر جدا شوند، در حقیقت پس از شکستن آهنربا هر نیمه قطب شمال و جنوب خود را دارد.

چرا قطب آهن ربا یکدیگر را جذب و دفع می‌کنند؟

آهن ربا دو قطب دارد، قطب شمال آهنربا همیشه به قطب جنوب آهنربای دیگر جذب خواهد شد، اگر دو قطب شمال یا دو قطب جنوب کنار هم قرار بگیرند یکدیگر را دفع می‌کنند، وقتی این اتفاق می افتد آهن ربا از یکدیگر دور می‌شوند، این ویژگی به دلیل نیروی مغناطیسی اتفاق می‌افتد.

چرا قطب آهن ربای همنام یکدیگر را دفع می‌کنند؟

اگر دو قطب همنام آهن ربا را به سمت یکدیگر نگه دارید این دو قطب یکدیگر را دفع می‌کنند و از هم دور می‌شوند، به عبارت دیگر اگر دو قطب آهن ربا را به هم نزدیک کنید تا قطب‌های مشابه روبروی هم قرار گیرند (دو قطب شمال یا دو قطب جنوب)، یکدیگر را دفع می‌کنند.

در این حالت به نظر می‌رسد که آهنرباها توسط یک لایه لاستیکی نامرئی احاطه شده‌اند که آن ها را از هم جدا می‌کند. آن لایه نامرئی را میدان مغناطیسی می‌نامند.

سوالات درس علوم پایه ششم

آیا موقعیت هایی را می شناسید که دو جسم بدون تماس با هم، به یکدیگر نیرو وارد کنند؟
- نیروی جاذبه ی زمین اجسام را به سمت خود می کشد.

- وقتی قطب های هم نام دو آهن ربا نزدیک هم باشند بر هم نیرو دافعه وارد می کنند.

- وقتی دو بادکند را به موی سرمان مالش دهیم و آن ها را در فاصله ی نزدیک به هم نگه داریم بر هم نیروی الکتریکی وارد می کنند.

چرا اجسام به سمت زمین سقوط می کنند؟
به دلیل نیرویی که از طرف زمین بر هر جسم وارد می شود.

نیروی گرانشی چیست؟
نیروی جاذبه ای است که از طرف مین بر همه ی اجسام وارد شده و آن را به طرف زمین می کشد.

چرا وقتی شیر آب را باز می کنیم، آب بلافاصله به سمت زمین جریان پیدا می کند؟
نیروی گرانش زمین آب را به پایین می کشد.

چرا زمین و سیاره ها به دور خورشید می چرخند؟
در اثر نیروی گرانش.

چرا وقتی لیوان آب را کج می کنیم آب به سمت پایین می ریزد؟
به دلیل نیروی گرانش زمین.

منظور از نیروی مغناطیسی چیست؟
نیرویی که یک آهن ربا به آهن ربای دیگر وارد می کند، نیروی مغناطیسی نامیده می شود.

چه موقع نیروی بین دو آهن ربا، رانشی (دافعه) است؟
هرگاه قطب های همنام دو آهنربا را به هم نزدیک کنیم.

نیروی الکتریکی چیست؟ مثال بزنید.
نیرویی را که بین دوجسم پس از مالش باعث جذب یا دفع آن ها می شود، نیروی الکتریکی می گویند. مثلاً وقتی دو بادکنک را به طور جداگانه به پارچه ی پشمی مالش دهیم و آن ها را به هم نزدیک کنیم، از هم دور می شوند یعنی نیروی الکتریکی آن ها رانشی است.

وقتی با شانه ی پلاستیکی موهای خود را شانه می کنید، شانه موهای شما را می کشد. چرا؟
بین آن ها نیروی الکتریکی از نوع ربایشی وجود دارد.

اگر همان شانه ی باردار را به جریان آب شیر نزدیک کنیم چه مشاهده می کنیم؟
مسیر آب به سمت شانه منحرف می شود.

چرا ترمز کردن سبب کند شدن و توقف سریع وسیله نقلیه می شود؟
در اثر نیرو اصطکاکی که بین چرخ ها و لنت های ترمز و هم چنین نیروی اصطکاکی که بین چرخ ها با سطح زمین وجود دارد.

نیروی اصطکاک چیست؟
نیرویی که سبب کند شدن حرکت یک جسم می شود. این نیرو همیشه بر خلاف جهت حرکت جسم است.

با توجه به حرکت جسم در شکل مقابل، جهت نیروی اصطکاک کدام سمت است؟
چون جسم به سمت راست حرکت می کند، جهت نیروی اصطکاک به سمت چپ است.

اگر نیروی اصطکاک نبود و در حرکت بودیم، چه اتفاقی می افتاد؟
نمی توانستیم در یک جا ساکن شویم.

کف دو دست خود را به هم مالش دهید. چه احساسی می کنید، چرا؟
دستمان گرم می شود. نیروی اصطکاک باعث ایجاد گرما می شود.

نیروی اصطکاک در کدام حالت بیش تر است؟
هرچه سطح تماس بین دو جسم، ناهمواری و پستی و بلندی بیش تری داشته باشد اصطکاک بیش تر است.

سه مورد از فواید نیروی اصطکاک را بیان کنید.
- نیروی اصطکاک بین کف پا و سطح زمین به ما کمک می کند راه برویم.
- هنگام ترمز کردن اتومبیل نیروی اصطکاک بین چرخ و زمین باعث توقف اتومبیل می شود.
- وقتی چوب کبریت را به بدنه ی قوطی کبریت می کشیم نیروی اصطکاک باعث گرما و روشن شدن چوب کبریت می کشیم نیروی اصطکاک باعث گرما و روشن شدن چوب کبریت می شود.

آیا اصطکاک می تواند مضر نیز باشد؟
بله، در  چرخ های فلزی نیروی اصطکاک بین دو فلز باعث ساییده شدن آن ها می شود.

دو نیروی غیر تماسی را نام ببرید.
- مد جاذبه (گرانش)
- نیروی مغناطیسی

شباهت و تفاوت نیروی مغناطیسی و گرانش را بنویسید.
شباهت: هر دو جسم را به سوی خود می کشند.
تفاوت: آهن ربا فقط اجسام آهنی را به سوی خود می کشد اما گرانش همه اجسام را نیروی مغناطیسی دافعه نیز دارد. اما گرانشی فقط جاذبه است. نیروی مقاومت هوا چیست؟
نیروی مقاومی است که از حرکت یک جسم در هوا جلوگیری می کند.

---