جواب پرسش و فعالیت صفحه ۳۱ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

جواب پرسش و فعالیت صفحه ۳۱ فیزیک پایه دوازدهم رشته ریاضی و فیزیک از فصل ۲ دینامیک و حرکت دایره ای قسمت ۲-۱ قوانین حرکت نیوتون ؛ برای مشاهده گام به گام این بخش در ادامه با آموزش و پرورش ماگرتا همراه باشید.

پاسخ صفحه بعد : جواب پرسش صفحه ۳۲ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

جواب پرسش ۲-۱ صفحه ۳۱ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

در شکل روبه رو یک کشتی در حال حرکت را می‌بینید که نیروهای وارد بر آن متوازن‌اند. کدام نیروها اثر یکدیگر را خنثی کرده‌اند؟

پاسخ: نیروی شناوری و نیروی وزن، با برابری مقدار و جهت متفاوت، تاثیر خنثی کننده ای بر یکدیگر دارند. همچنین، نیروی مقاومت و پیشران، با اندازه و جهت مشابه، تاثیر خنثی کننده ای بر یکدیگر دارند.

جواب پرسش ۲-۲ صفحه ۳۱ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

در فیلمی علمی تخیلی، موتور یک کشتی فضایی که در فضای تهی خارج از جو زمین و دور از هر سیاره و خورشید در حرکت است، از کار می‌افتد. در نتیجه حرکت کشتی فضایی کُند می‌شود و می‌ایستد. آیا امکان وقوع چنین رویدادی وجود دارد؟ توضیح دهید.

پاسخ: خیر، با توجه به قانون اول نیوتون، این کشتی فضایی برای بقا و حرکت خود در فضای خالی به نیروی موتور نیاز ندارد، زیرا اشیا در حالت حرکت همواره به طور مستمر روی مسیر خود حرکت می کنند و تا زمانی که نیروی خالص صفر است، همچنان به طور یکنواخت حرکت می کند.

جواب فعالیت ۲-۱ صفحه ۳۱ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

آیا تا به حال فکر کرده‌اید اگر جسمی را روی سطح کاملا صاف افقی و بدون اصطکاک پرتاب کنیم و مقاومت هوا نداشته باشیم چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا جسم پس از مدتی می‌ایستد یا برای همیشه به حرکتش ادامه می‌دهد؟ گالیله بدون انجام آزمایش واقعی و فقط با تفکر و تخیل علمی (آزمایش ذهنی) به این پرسش پاسخ داد. دربارهٔ آزمایش ذهنی گالیله تحقیق کنید و به کلاس گزارش دهید.

پاسخ کوتاه: اگر جسمی را روی یک سطح کاملاً صاف، افقی و بدون اصطکاک پرتاب کنیم و اثر مقاومت هوا را نادیده بگیریم، جسم هرگز نمی‌ایستد و تا ابد با همان سرعت اولیه و روی خط مستقیم به حرکت خود ادامه می‌دهد.

پاسخ بلند: پیش از گالیله، ارسطو معتقد بود که برای ادامهٔ حرکت یک جسم، حتماً باید «نیرویی» پیوسته به آن وارد شود؛ یعنی اگر نیرو قطع شود، جسم پس از مدتی می‌ایستد. اما گالیله گالیله با یک آزمایش ذهنی (Gedankenexperiment) این باور چندصدساله را باطل کرد.

شرح آزمایش ذهنی گالیله:

گالیله دو سطح شیب‌دارِ کاملاً صیقلی را روبروی هم تصور کرد که به یکدیگر متصل شده‌اند:

1. حالت اول: اگر گلوله‌ای را از ارتفاع $h$h روی سطح شیب‌دار اول رها کنیم، گلوله پایین آمده و روی سطح شیب‌دار مقابل بالا می‌رود تا دقیقاً به همان ارتفاع $h$h برسد.
2. حالت دوم: اگر زاویهٔ شیب سطح دوم را کمتر و طول آن را زیاد کنیم، گلوله برای رسیدن به همان ارتفاع اولیه $h$h، مسافت بیشتری را طی می‌کند.
3. حالت سوم (حالت حدی): اگر زاویهٔ شیب سطح دوم را صفر کنیم (یعنی سطح کاملاً افقی شود)، گلوله برای رسیدن به ارتفاع $h$h باید تا ابد حرکت کند!

$$h_1 = h_2 \quad \Rightarrow \quad \theta \to 0 \quad \Rightarrow \quad d \to \infty$$

نتیجه‌گیری گالیله:

از این آزمایش ذهنی نتیجه گرفته می‌شود که:

• توقف اجسام در دنیای واقعی ناشی از نیروی اصطکاک و مقاومت هوا است، نه ویژگی ذاتی حرکت.
• در غیاب اصطکاک و نیروهای ناخواسته، جسم برای حفظ حرکت خود به هیچ نیرویی نیاز ندارد.

ارتباط با قانون اول نیوتون (لختی یا اینرسی):

آزمایش ذهنی گالیله اساس قانون اول نیوتون را شکل داد. نیوتون سال‌ها بعد این مفهوم را به عنوان قانون اول خود مطرح کرد:

قانون اول نیوتون: اگر بر جسمی هیچ نیروی خالص برآیندی وارد نشود ($\sum \vec{F} = 0$∑F=0)، اگر ساکن باشد ساکن می‌ماند و اگر در حال حرکت باشد، به حرکت خود روی خط مستقیم با سرعت ثابت ادامه می‌دهد.

$$\sum \vec{F} = 0 \quad \Rightarrow \quad \vec{v} = \text{ثابت}$$

مطلب پیشنهادی : جواب تمرین صفحه ۲۴ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

⭕️ تذکر: دانش‌آموز عزیز، لطفاً توجه کنید که مطالب درسی در این وب‌سایت صرفاً به منظور کمک و آموزش قرار داده شده‌اند و نباید از آن ها به‌طور نادرست استفاده کنید. لذا، پیش از مشاهده پاسخ‌ها، لطفاً یکبار دیگر خودتان به سوالات پاسخ دهید و در صورت بروز مشکلات، از این پاسخ‌ها کمک بگیرید.

پاسخ صفحه قبل : جواب پرسش ها و مسئله های فصل ۱ فیزیک پایه دوازدهم ریاضی

✅ به پایان جواب پرسش و فعالیت صفحه 31 فیزیک ۳ پایه دوازدهم ریاضی رسیدیم، جهت مشاهده گام به گام سایر کتاب های درسی‌تان کافیست آن را به همراه عبارت «ماگرتا» در گوگل جست و جو فرمایید. همچنین اگر سوالی داشتید حتما آن را از بخش دیدگاه بپرسید.