نمونه سوال قوانین نیوتن در فیزیک ( قانون اول + قانون دوم + قانون سوم)

برای دانلود تست از قوانین نیوتن اینجا کلیک کنید

وقتی جسمی را می­کشیم یا آن را هل می­دهیم، به آن نیرو وارد می­کنیم. نیرو، حاصل برهم کنش یا اثر متقابل دو جسم بر یکدیگر است.

نیرو کمیتی برداری است که علاوه بر اندازه، جهت نیز دارد در رسم نیرو از یک پاره­خط جهت دار با مقیاس مناسب استفاده می­کنیم (یعنی نیروی بزرگتر را  توسط فلش و بردار بلندتر نشان میدهیم و نیروی ضعیف­تر را با فلش و بردار کوتاه تر نشان میدهیم)، همچنین نیرو را به کمک نیروسنج اندازه گیری می­کنیم و یکای آن، نیوتون است. اثر نیرو بر یک جسم به شکلهای مختلف مانند شروع به حرکت کردن، توقف، کم و زیاد شدن اندازه­ی سرعت )تندی(، تغییر جهت سرعت و تغییر شکل آن جسم، خود را نشان می دهد به طور خلاصه نشان داد که نیروی وارد بر یک جسم می تواند سبب تغییر سرعت جسم یا تغییر شکل آن شود. ایزاک نیوتون  نخستین کسی بود که به رابطه میان نیرو و شتاب پی برد.

ما در ادامه به بررسی سه قانون مهم نیوتن در حرکت خواهیم پرداخت.

بچه ها اگه نیوتن نبود الان این فصل فیزیک هم نبود!!!   در واقع دینامیک رو شاخ قوانین نیوتن میچرخه!( به نیوتن بیچاره فحش ندید! کلی خدمت کرده به بشریت!   )  اگر دانشمندانی همچون نیوتن و ادیسون و فارادی و… نبودند الان باید   با یه    الاغ   صبح ها میومدیم  مدرسه ! شبه ها هم باید مثل مرغ  ساعت 7 شب میخوابیدیم!) .  خلاصه اینکه    از قانون یک و سه ممکنه سوالات مفهومی طرح بشه ولی از قانون دوم حتما در کنکور مساله خواهیم داشت. اول یه تعریف کلی از سه تا قانون براتون بگم بعدش بریم برای تست و مسایل…..

  قانون اول نیوتن ( اینرسی یا لختی یا  ماند)

یک جسم، حالت سکون یا حرکت با سرعت ثابت خود را حفظ میکند مگر آنکه نیروی خالص غیرصفری به آن وارد شود

  به زبون خودمونی یعنی اگر یه جسم ساکن داشته باشیم و شما هم انگولک نکنی بدبختو! اون دوست داره همون حالت سکون خودشو حفظ کنه!   اگر هم جسمی با سرعت ثابت داره میره اگر انگولکش نکنی!  دوست داره با همون سرعت ثابت به مسیر خودش ادامه بده!!

  تست:

اتومبیلی در یک جاده افقی رو به جلو در حال حرکت است، شیشه­ها بالا و کولر و بخاری خاموش است. مگسی در هوای داخل کابین قرار دارد، کدام گزینه صحیح است؟

• مگس ناچارا به طرف شیشه جلو میرود.
• مگس ناچارا به طرف شیشه عقب میرود.
• مگس همانند زمانی که اتومبیل ایستاده است،آزادانه در هوای ماشین پرواز می­کند.
• بسته به شرایط هر سه گزینه می­تواند صحیح باشد.

 تست: کدام­یک از مثال های زیررا نمی­توانیم  با قانون اول نیوتون توجیه کنیم؟

1) گلوله ای که با سرعت ثابت سقوط می­کند.

2) اتومبیلی که از حالت سکون شروع به حرکت کرده است.

3) یک سفینه فضایی (در جایی که ازتمام سیارات و ستاره ها خیلی دور است) و موتور آن خاموش است.

4) کامیونی که روی یک جاده شیب دار در آستانة حرکت قرار دارد

پاسخ: گزینه 1 صحیح است  مطابق قانون اول اگر برایند نیروها صفر باشد،جسم حالت سکون یا حالت حرکت با تندی ثابت خود را حفط میکند،در گزینه 2 چون از حال سکون حرکت کرده یعنی سرعت از صفر به یک عدد جدید میرسد بنابراین شتاب و نیرو صفر نیستند و قابل توجیه با قانون اول نمیباشد(تو بقیه گزینه ها شتاب و نیرو صفر هست!)

تست: چند مورد از موارد زیر غلط است؟

الف) اتومبیلی که روی مسیر افقی، مستقیم جلو میرود ، درهنگام ترمز ، سرنشینان  و اشیای داخل به سمت جلو پرتاب می­شوند.

ب) اتومبیلی که روی سطح افقی اصطکاک دار، با سرعت ثابت حرکت می­کند، از قانون اول نیوتون پیروی می­کند.

ج) اگر نیروی خالص وارد بر جسمی صفر باشد، قطعا جسم با سرعت ثابت حرکت می­کند.

د) نیروی خالص وارد بر جسمی که در راستای قائم و شرایط خلا به طرف بالا پرتاب شده و در نقطة اوج خود است، مخالف صفر است.

1) 1 مورد      2)2 مورد     3) 3 مورد    4) صفر مورد

گزینه ج غلط است، اگر نیروی خالص وارد بر جسمی صفر باشد، جسم ساکن ، ساکن میماند و جسم در حال حرکت با سرعت ثابت به مسیر خود ادامه می­دهد

تست: در مورد دو آزمایش روبه­رو در شکل 1 سکه ای روی مقوای بالای لیوان قرار دارد و در شکل 2 گلوله ای از دوطرف به نخ متصل است چند مورد از موارد زیر درست هستند؟

الف) در شکل 1 اگر خیلی سریع کاغذ را بکشیم، سکه داخل لیوان می­افتد.و اگر آنرا آرام بکشیم سکه با مقوا حرکت می­کند

ب) در شکل 1 اگر خیلی سریع کاغذ را بکشیم، سکه داخل لیوان می­افتد  و این آزمایش  بیانگر این است که اجسام  طبق قانون لختی تمایل به حفظ وضعیت اولیة خود دارند.

پ) در شکل 2 اگر به آرامی نیروی وارد بر نخ را افزایش دهیم، نخ بالایی پاره می­شود چون نیرو فرصت انتقال یافتن پیدا می­کند و اگر نخ را سریع بکشیم از پایین پاره میشود زیرا نیرو فرصت انتقال یافتن را نخواهد یافت

1) یک مورد    2)دو مورد     3) سه مورد     4) صفر مورد

هرسه مورد صحیح است

تست:در یک تصادف، به یک خودرو از پشت ضربه شدیدی وارد میشود. در این حالت به دلیل تفاوت در حرکت تنه و سر راننده به گردن راننده آسیبی جدی وارد می شود که به آن آسیب ………… گفته می شود و می توان این موضوع را با استفاده از قانون ………… نیوتون توجیه کرد. (متن کتاب درسی)

۱) تازیانه ای – اول                 ۲) متازفامی – دوم

۳) تازیانه ای – دوم                ۴) متازفامی – اول

گزینه 1

 قانون دوم نیوتن

قانون اول نیوتون به بررسی حرکت جسمی می پردازد که برایند نیروهای وارد بر آن صفر است حال اگر نیروهای وارد بر جسم صفر نباشد چه اتفاقی می­افتد قانون دوم نیوتون به این سوال پاسخ می­دهد:

وقتی برایند نیروهای وارد برجسم صفر نباشد، سرعت آن تغییر می­کند و جسم تحت تأثیر آن نیرو، شتابی در جهت نیروی خالص پیدا می کند  یعنی:

 آقا، خانم    خلاصه بگم: هر وقت برایند نیرو ها صفر نباشه جسم شتاب میگیره!   و شتابش از این فرمول محاسه میشه F=maخالص

    به این میگیم قانون دوم نیوتن!

گزینه ۲ پاسخ صحیح است. قانون دوم نیوتون را در دو حالت اولیه نوشته و مقادیر  و  را بر حسب F به دست می آوریم:

در ادامه قانون دوم نیوتون را برای حالتی می نویسیم که نیروی خالص    به جسمی به جرم  وارد شود.

تست: نمودار سرعت – زمان  به جرم m  به صورت زیر است، در t1  ثانیه اول حرکت کدام گزینه تمام موارد همواره و قطعا صحیح  را نشان می­دهد ؟

الف: حرکت ابتدا کند شونده سپس تند شونده است

ب: برایند نیروهای وارد بر آن  جسم پیوسته مقداری ثابت است

ج: جابه­جایی صفر و مسافت مخالف صفر است

د: مسافت صفر و جابه­جایی مخالف صفر است

ه: شتاب همواره در خلاف جهت محور x  ها است

1)الف – ب – ه    2) الف – ج – ه      3) الف – ج     4)الف – ب – ج -ه

گزینه اول صحیح است

بررسی موارداز نگاه بهترین معلم فیزیک ایران :

الف صحیح است زیرا با توجه به نمودار ابتدا سرعت کم شده و صفر شده ولی مجدد افزایش یافته

ب: صحیح است، زیرا وقتی نمودار سرعت زمان درجه یک است یعنی حرکت شتاب ثابت است پس طبق قانون دوم نیوتن F=ma   مقدار F  نیز ثابت است

ج و د:  غلط است زیرا در نمودار سرعت زمان برای محاسبه جابه­جایی باید مساحت بالا را از مساحت پایین کم کنیم و چون اعداد دقیقی روی نمودار نداریم نمیتوانیم قضاوت کنیم پس این دو گزینه غلط هستند

ه: صحیح است چون شیب نمودار سرعت زمان منفی است بنابراین شتاب منفی است(خلاف جهت محور X ها )

قانون سوم نیوتن ( کنش و واکنش )

برای هر عملی عکس العملی است. هم راستا و هم اندازه و مختلف الجهت. مفهوم اساس قانون سوم نیوتن آن است که تک نیرو در طبیعت وجود ندارد یعنی نیروهای موجود در طبیعت همواره دوتایی هستند، به صورت عمل و عکس العمل.

مغلطه‌ای از قانون سوم نیوتن

به یه اسب میگن کالسکه‌ای رو بکشه!  اسب میشینه کف زمین و میگه  طبق قانون سوم نیوتن اگر به کالسکه نیرو وارد کنم، کالسکه نیز طبق قانون سوم نیوتن نیز با همان نیرو اسب را در جهت مخالف می‌کشد، و این نیروها چون مساوی و خلاف هم هستند پس همدیگر رو خنثی می­کنند پس من نمی‌تونم کالسکه را به حرکت درآورم !!!!!

آیا اسب درست میگه؟

قطعا نه!!! چون اگه درست بگه، تو دنیا هیچکس دیگه هیچ کاری انجام نمیده!!!!

اما داستان این مغلطه چیه؟

حواستون باشه که در قانون سوم، نیروهای عمل و عکس العمل به یک جسم اثر نمی کند و به دوجسم مختلف اثر میکنه یعنی نیروی عمل به یک جسم و عکس العمل به جسم دیگر اثر می کند پس این دو تا نیرو همدیگه رو خنثی نمیکنند ( یعنی عمل و عکس العمل برآیند پذیر نیستند)

اینها رو به اسب بگید! اگر قانع شد که هیچی! ولی اگر اصرار کرد روی حرفش! با مشت بکوبید پای چشمهاش! اگه اعتراض کرد بهش بگید عمل و عکس العمل همدیگرو خنثی میکنن! و تو نباید دردت بیاد!!!!!!

تست: چند مورد از موارد زیر صحیح است؟

1) یک                 2) دو                        3) سه                         4) چهار

الف : ماه و زمین برهم نیروی جاذبه وارد میکنند اما علت عدم سقوط ماه روی زمین آنست که نیروهای عمل و عکس العمل همدیگر را خنثی میکنند

ب: اگر نمودار مکان زمان یک متحرک منحنی شکل باشد،الزاما حرکت شتاب ثابت است

ج:اگر در فضای خارج از سطح زمین، موتور یک سفینه فضایی خاموش شود، پس از مدتی متوقف میشود.

د: مطابق قانون اول نیوتن، پس از آنکه یک ماشین به صورت ناگهانی ترمز میکند اجسام و افراد به سمت جلو پرتاب میشوند که کمربند ایمنی از پرتاب و شلیک شدن افراد به بیرون ماشین جلوگیری میکند

 بچه ها بیایید تک تک گزینه ها رو بررسی کنیم:

گزینه الف که چرت میگه! نیروهای عمل و عکس العمل (در قانون سوم) چون به یک جسم وارد نمیشوند وبه دو جسم متفاوت وارد می­شوند بنابراین هیچگاه همدیگر را خنثی نمیکنند

اما گزینه ب  یه اشکال کوچولو داره! نمودار مکان زمان  در حرکت های شتاب ثابت منحنی درجه دو است!! و نه هر منحنی دلخواهی، پس گزینه 2 هم غلطه

گزینه ج هم غلطه! چرا؟  چون طبق قانون اول اگر در فضای خارج از سطح زمین، موتور یک سفینه فضایی خاموش شود، سفینه تمایل داره با همون سرعت ثابت به مسیرش ادامه بده

و  نهایتا رسیدیم به گزینه د  که کاملا درسته ما میدونیم که : مطابق قانون اول نیوتن، پس از آنکه یک ماشین به صورت ناگهانی ترمز میکند اجسام و افراد به سمت جلو پرتاب میشوند که کمربند ایمنی از پرتاب و شلیک شدن افراد به بیرون ماشین جلوگیری میکند پس کلا یک مورد درست بود و جواب گزینه1 میشه.

 برای هماهنگی تدریس خصوصی فیزیک با استاد مهدی باباخانی اینجا کلیک کنید