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.
[h=2]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.
[h=2]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 .
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.
مرکز یادگیری سایت تبیان -
قدمهای 2 گانه ی زیر در تحلیل سیستمهای دینامیكی بسیار مفید میباشند.
[h=2]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.
[h=2]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
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
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
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.
به مورد دیگری از استفاده از روش نمودار جسم آزاد (FBD) در تحلیل مسأله توجّه كنید.
مرکز یادگیری سایت تبیان -