حركت

به اطراف خود نگاه كنيد . حركت هاي بسياري وجود دارد .

حركت هايي نيز وجود دارند كه ديده نمي شوند. مانند حركت ذرات سازنده مواد، حركت ستارگان و سيارات و يا صدايي كه شنيده مي شود.
همه تغييرات و همه پديده ها حاصل حركت اند. براي انجام هر كاري حركت انجام مي شود. به عبارت ديگر، انجام كار بدون حركت غير ممكن است.

مسافت:

كوتاه ترين فاصله بين دو نقطه، خط راستي است كه آن دو نقطه را به يكديگر وصل مي كند.
براي رفتن از يك محل به محل ديگر ، معمولاً مسيري را مي پيماييم كه خط راست نيست. در اين حركت ها، مجبوريم مانع ها را دور بزنيم . در نتيجه مسيري طولاني تر را مي پيماييم.

در حركت از يك شهر به شهر ديگر نيز وجود مانع هاي طبيعي ، مانند تپه، رودخانه و درياچه باعث مي شود كه انسان مسيرهاي طولاني تري از فاصله مستقيم ميان ميان دو محل را بپيمايد.

توجه:

نقشه ساختمان يا يك شهر را نمي توان به همان اندازه خودش رسم كرد. بنا براين تمام فاصله ها را به يك نسبت كوچك مي كنند تا بتوانند نقشه مورد نظر را روي يك كاغذ كوچك رسم كنند. به اين نسبت (مقياس) گفته مي شود كه آن را در گوشه نقشه مي نويسند.

جابه جايي:

فرض كنيد قرار است به مسافرت برويد. ابتدا مقصد خود را مشخص مي كنيد. سپس از منزل خود كه مبدأ يا نقطه شروع است ، حركت مي كنيد تا به مقصد برسيد. در اين مسير بايد موانعي مانند، كوه، رودخانه، ... را دور بزنيد تا به نقطه پايان يا مقصد برسيد.
اگر نقطه شروع حركت (مبدأ) را به نقطه پايان (مقصد) وصل كنيد، در واقع جابه جايي مشخص شده است.
نكته:

به فاصله مستقيم ميان مبدا و مقصد «جابه جايي» مي گويند يا به عبارت ديگر برداري است كه نقطه شروع را به پايان وصل مي كند.
نكته:

مجموع طولهايي كه متحرك براي رفتن از مبدا به مقصد مي پيمايد، مسافت طي شده گفته مي شود.

مثال:

شخصي از نقطه A شروع به حركت كرده و از نقاط Bو C گذشته تا به نقطه D (نقطه پايان) رسيده است.
جابه جايي و مسافت طي شده توسط اين متحرك را محاسبه كنيد.

متر 15=6+5+4 = مسافت طي شده

6m = جابجايي طي شده

جابه جايي و مسافت ، هر دو از جنس طول هستند و هر دو را با واحد متر (m) اندازه گيري مي كنيم.
اما واحد هاي ديگري نيز براي اندازه گيري طول وجود دارد كه مهم ترين آنها در جدول مقابل آورده شده است.

براي اندازه گيري فاصله هاي بسيار دور مانند فاصله بين ستارگان و كهكشان ها واحدي به نام سال نوري به كار برده مي شود.
يك سال نوري برابر است با مسافتي كه نور در طول يك سال مي پيمايد.

سرعت

سرعت: مسافتي است كه متحرك در واحد زمان (يعني در يك ثانيه) مي پيمايد.

سرعت به دو عامل بستگي دارد:
1) مسافت طي شده (X) كه معمولاً با دو واحد (m) و كيلومتر(km) مي باشد. سرعت با مسافت طي شده رابطه مستقيم دارد. يعني در يك زمان معين ، هر چه مسافت طي شده توسط يك متحرك بيشتر از متحرك ديگر باشد سرعت آن جسم بيشتر است.
2) مدت زمان(t) كه معمولا با واحدهاي ثانيه (s) ، دقيقه(min) و ساعت(h) قابل اندازه گيري است. سرعت با زمان رابطه عكس دارد، يعني براي طي يك مسافت مشخصي، هر چه مدت زمان طي شده توسط يك متحرك كمتر از متحرك ديگر باشد. سرعت آن بيشتر است.

با توجه به عوامل ذكر شده ، سرعت (v) را به صورت زير محاسبه مي كنند.

يك راه ساده:

مثلث سرعت
براي به دست آوردن هر يك از كميت ها ، كافي است انگشت خود را بر روي مورد خواسته شده بگذاريد و عمليات رياضي باقي مانده را به دست آوريد.

- اگر واحد اندازه گيري مسافت، متر(m) و واحد اندازه گيري زمان، ثانيه(s) باشد، واحد اندازه گيري سرعت متر بر ثانيه است.

- اگر واحد اندازه گيري مسافت، كيلومتر(km) و واحد اندازه گيري زمان، ساعت(h) باشد، واحد اندازه گيري سرعت كيلومتر بر ساعت است.
براي تبديل كيلومتر بر ساعت به متر بر ثانيه عدد مورد نظر را بر 6/3 تقسيم مي كنيم.

- هرگاه سرعت متحركي كه بر روي خط راست حركت مي كند، در تمام لحظه ها يكسان باشد حركت آن يكنواخت است و نمودار مكان- زمان به صورت يك خط راست است.

- چون در حركت يكنواخت سرعت ثابت است ، نمودار سرعت - زمان به صورت يك خط راست موازي محور زمان است.

امروزه بشر، با استفاده از علم و فناوري پيشرفته خود وسايل نقليه اي مي سازد كه فاصله هاي بسيار طولاني را با سرعت هاي بسيار زياد در زماني كوتاه مي پيمايد . مثل هواپيماهاي مسافربري كنكورد با حمل صدها مسافر با سرعتي بيشتر از سرعت صوت(حدود 2000 كيلومتر بر ساعت) پرواز مي كند.

براي اندازه گيري فاصله هاي بسيار دوري كه امكان اندازه گيري با ابزارهاي معمولي وجود ندارد از راههاي مختلفي استفاده مي شود. به طور مثال براي اندازه گيري فاصله زمين تا ماه از روش زير استفاده مي شود.

فضانورداني كه به كره ي ماه سفر كرده اند ، در سطح ماه آينه اي كار گذاشته اند. از زمين پرتوهاي نور ليزر بر اين آينه تابيده مي شود تا پس از بازتاب به زمين برگردد. آن گاه زمان رفت و برگشت نور را با زمان سنج هاي بسيار دقيق اندازه گرفته و آن را نصف مي كنند و در عدد 000/300 (سرعت نور بر حسب كيلومتر بر ثانيه) ضرب مي كنند. دانشمندان با استفاده از اين روش، فاصله زمين تا ماه را 000/380 كيلومتر اندازه گرفته اند.

براي اندازه گيري عمق آب اقيانوس ها از روش زير استفاده مي شود.
يك موج فراصوتي از سطح آب به اعماق آب فرستاده مي شود. اين موج با برخورد به كف اقيانوس به سطح آب بازمي گردد زمان رفت و برگشت موج اندازه گيري شده و بر 2 تقسيم مي شود. سپس در عدد 1450 (سرعت انتشار صوت در آب) ضرب مي شود و به اين صورت عمق آب اقيانوس محاسبه مي شود.

شتاب:
به اين اتومبيل در حال حركت دقت كنيد. عقربه سرعت سنج در هر لحظه عددي را نشان مي دهد يعني سرعت اتومبيل هميشه ثابت نيست.

معمولاً سرعت يك متحرك در تمام مدت حركتش ثابت نيست. راننده ، سرعت اتومبيل را بر حسب شرايط جاده و آب و هوا به طور مناسب و مطمئن تنظيم مي كند.
هنگامي كه سرعت يك متحرك در حال تغيير است مي گوييم داراي شتاب است.
شتاب (a) نشان دهنده ي تغييرات سرعت در واحد زمان(در يك ثانيه) است.
شتاب از رابطه ي زير بدست مي آيد.

يكاي اندازه گيري شتاب، متر بر مجذور ثانيه ( ) مي باشد.

وقتي اتومبيل مسير مستقيمي را مي پيمايد و عقربه سرعت سنج آن عدد ثابتي را نشان مي دهد، يعني سرعت حركت اتومبيل ثابت است و تغيير نمي كند. در اين حالت شتاب حركت صفر است.
وقتي عقربه سرعت سنج از عددي به عدد ديگر تغيير مي كند. يعني سرعت حركت اتومبيل تغيير مي كند و حركت شتابدار است. در اين صورت اگر سرعت حركت مرتبا در حال افزايش باشد، حركت شتابدار از نوع تند شونده است وشتاب مثبت است. و اگر سرعت اتومبيل مرتبا در حال كاهش باشد، حركت اتومبيل شتابدار از نوع كند شونده بوده و شتاب منفي است.


نمودار سرعت – زمان را براي حركت اين اتومبيل رسم مي كنيم.

در مسير OA سرعت در حال افزايش است. پس حركت شتابدار از نوع تند شونده است.
در مسير AB سرعت ثابت است پس حركت يكنواخت بوده، يعني شتاب صفر است.
در مسير BC سرعت در حال كاهش است. پس حركت شتابدار از نوع كند شونده است.

مثال: اتومبيلي از حال سكون شروع به حركت كرده و در مدت 10 ثانيه سرعت آن 30 متر بر ثانيه مي رسد.
الف) شتاب حركت اتومبيل چند متر بر مجذور ثانيه است؟
ب) شتاب حركت از چه نوعي است؟

شتاب از نوع تند شونده است.

عامل ايجاد شتاب:
قانون اول نيوتون بيان مي كند.
اجسام تمايل دارند حالت اوليه خود را حفظ كنند يعني اگر ساكن هستند در حالت سكون باقي بمانند و اگر در حال حركت هستند به حركت خود به طور يكنواخت با سرعت ثابت ادامه دهند. حال اگر بخواهيم جسم ساكني را به حركت در آوريم يا سرعت متحرك را كاهش يا افزايش دهيم بايد به آن نيرو وارد كنيم. نيرو با ايجاد شتاب باعث تغيير سرعت مي شود.
قانون دوم نيوتون بيان مي كند.

اگر به جسمي نيرو وارد شود آن جسم شتاب مي گيرد. شتاب با مقدار نيرو رابطه ي مستقيم و با جرم جسم رابطه عكس دارد.
يعني

نكته:

نيرو عامل تغيير سرعت حركت اجسام است.
- اگر نيرويي كه بر جسم در حال حركت وارد مي شود با جهت حركت جسم هم جهت باشد ، سرعت آن را افزايش مي دهد.
- اگر نيرويي كه بر جسم در حال حركت وارد مي شود با جهت حركت جسم مخالف باشد، سرعت آن را كاهش مي دهد.

شما هنگامي كه در اتومبيل نشسته ايد، شتاب افزاينده يا كاهنده را به خوبي حس مي كند. در هنگام شتاب افزاينده يعني وقتي راننده گاز مي دهد، احساس مي كنيد كه بدن شما به پشتي صندلي فشرده مي شود. اما در هنگام شتاب كاهنده يعني در هنگام ترمز كردن، احساس مي كنيد كه به جلو پرتاب مي شود.

كارخانه هاي سازنده اتومبيل هاي سواري، گاهي براي نشان دادن قدرت اتومبيل و ميزان شتاب آن از عددي به نام (صفر تا صد) استفاده مي كنند . هر چه صفر تا صد اتومبيل كم تر باشد يعني قدرت و شتاب اتومبيل بيشتر است.

مثال:

صفر تا صد اتومبيل 10 ثانيه است. يعني اين اتومبيل 10 ثانيه وقت لازم دارد تا بتواند از حالت سكون (سرعت صفر) به سرعت 100 كيلومتر بر ساعت برسد.