نیروی غیر تماسی چیست؟ — به زبان ساده و با مثال

آخرین به‌روزرسانی: ۱۳ آذر ۱۴۰۱
زمان مطالعه: ۱۴ دقیقه
نیروی غیر تماسی

در این مطلب در مورد نیروی غیر تماسی یا «Non-contact Force» صحبت می‌کنیم. به صورت کلی نیروی غیر تماسی همان طور که از اسمش بر می‌آید به نیرویی گفته می‌شود که بدون برخورد اجسام با یکدیگر اعمال می‌شود. در این مطلب در مورد نیروهای غیر تماسی، انواع آن و مثال‌هایی از نیروی غیر تماسی در زندگی روزمره صحبت می‌کنیم.

نیروی تماسی و غیر تماسی چیست؟

نیروهای تماسی و غیر تماسی در ماهیت اصلی خود تفاوت دارند، در حقیقت نیرویی که بین دو جسم در تماس با یکدیگر وارد می‌شود، نیروی تماسی نامیده می‌شود. به عنوان مثال، فشار دادن میز به دیوار یک نیروی تماسی است یا زمانی که چیزی را به سمت بالا می‌کشید نیز نیروی تماسی است زیرا تماس مستقیمی بین شما و جسمی که می‌کشید وجود دارد. یک نیروی غیر تماسی بین اجسامی که در تماس مستقیم با یکدیگر نیستند عمل می‌کند. به عنوان مثال، در تجربه مشهور نیوتن یک سیب به دلیل نیروی نامرئی به نام گرانش روی سر نیوتن افتاد.

انواع نیروها
تصویر ۱: انواع نیروها

تعریف نیروی تماسی چیست؟

نیروی تماسی نیرویی است که فقط در صورت تماس فیزیکی بین دو جسم عمل می‌کند. همان طور که از قانون دوم حرکت نیوتن نشان دادیم، با اعمال نیرو به جسمی به جرم $$m$$ جسم شروع به شتاب گرفتن می‌کند. در حقیقت اگر جرم جسمی $$m$$ باشد و شتابی که پس از اعمال نیرو به آن می‌رسد $$a$$ باشد، معادله نیرو به صورت زیر خواهد بود:

$$\large F=ma$$

با این حال، یک اتفاق دیگر این است که وقتی به یک جسم نیرو وارد می‌کنیم، آن جسم دارای تکانه می‌شود، بنابراین سرعت تغییر تکانه برابر با نیروی وارد شده است. در این حالت معادله به صورت زیر است:

$$\large F=\frac{\Delta P}{\Delta t}$$

که $$\frac{\Delta P}{\Delta t}$$ برابر با تغییرات تکانه در واحد زمان است و واحد آن نیز برابر با $$kg-m/s$$ است. انواع نیروهای تماسی به شرح زیر هستند:

  • نیروی کشش سطح
  • نیروی مقاومت هوا
  • نیروی اصطکاک
  • نیروی رانش یا شناوری
  • نیروی درگ
  • نیروی محرک
  • نیروی نرمال یا عمود بر سطح
  • نیروی عضلانی ماهیچه

از نمونه‌های نیروهای تماسی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

یک توپ فوتبال را به بالا پرتاب می‌کنید، این توپ در آسمان حرکت می‌کند و سپس به زمین می‌رسد. در این مثال می‌توان دو نوع نیرو را مشاهده کرد. ابتدا توپ تحت نیروی تماس ضربه ما یک حرکت عمودی انجام می‌دهد، سپس حرکت پرتابی یا پرتابه انجام می‌شود. در این حالت تحت تاثیر مقاومت هوا یا صرفاً اصطکاک، سرعت توپ کاهش می‌یابد و در نهایت روی زمین می‌افتد.

نمونه‌ای دیگر از نیروی تماسی به این صورت است که فنر را از حالت سکون خود بکشید، این فنر از موقعیت سکون خود شروع به نوسان می‌کند. با این حال، پس از مدتی، تحت اثر نیروی بازگردانندگی فنر، فنر به حالت اولیه خود باز می‌گردد. همچنین برای مثال ورزش‌های هیجان انگیزی مانند پاراگلایدر، بانجی جامپینگ، و فعالیت‌های ماجراجویانه‌تر همه تحت تأثیر نیروهای تماسی کار می‌کنند.

نیروهای غیرتماسی چه هستند؟

از انواع نیروهای غیر تماسی یعنی نیروهایی که در هنگام اعمال، برخوردی بین اجسام وجود ندارد می‌توان به سه نیروی زیر اشاره کرد:

  • نیروی گرانش
  • نیروی الکترومغناطیسی (نیروی الکتریکی + نیروی مغناطیسی)
  • نیروی هسته ای

مثال‌هایی از نیروهای غیر تماسی که در زندگی روزمره می‌توان به آن‌ها اشاره کرد شامل موارد زیر هستند.

نیروهای غیر تماسی
تصویر ۲: انواع نیروهای غیر تماسی

به عنوان اولین مثال، برقی که در خانه‌های خود دریافت می‌کنید به دلیل نیروی غیر تماسی، به نوعی یک نیروی نامرئی است که بر روی الکترون‌هایی که در سیم‌های وسایل برقی شما جریان می‌یابند اثر می‌گذارد. در حقیقت یک سیم حاوی میلیون‌ها الکترون است که حرکت تصادفی دارند، جریان و شارش آن‌ها به دلیل نیروی الکتریکی رخ می‌دهد.

احتمالاً نام قانون کولمب یا کولن را شنیده‌اید. نیروی الکتریکی متقابل بین دو بار با اندازه یکسان اما قطبیت مخالف توسط قانون کولن به دست می‌آید. به عنوان سومین مثال، فرض کنید سیمی را به دور میخ آهنی پیچانده‌اید. با تامین جریان، میدان مغناطیسی در اطراف میخ ایجاد می‌شود. آیا می‌دانید چرا این اتفاق می‌افتد؟ این اتفاق به این دلیل رخ می‌دهد که یک سیم حاوی میلیون‌ها الکترون است که حرکت‌های تصادفی انجام می‌دهند، وقتی جریان از سیم عبور می‌کند این الکترون‌های تصادفی در جهت مشخصی قرار می‌گیرند که به دلیل آن میدان مغناطیسی در اطراف میخ ایجاد می‌شود. اکنون تحت تأثیر نیروی مغناطیسی یا نیروی جاذبه، براده‌های آهن به میخ آهنی (یا آهنربا) جذب می‌شوند.

به عنوان مثالی دیگر از نیروی غیر تماسی، می‌توان به این موضوع اشاره کرد که در طول رانش موشک، نیروی بیشتری برای غلبه بر نیروی گرانشی اعمال می‌شود، زیرا گرانش همه چیز را به سمت خود جذب می‌کند. ما می توانیم اثر گرانش را در منظومه شمسی خود مشاهده کنیم. بر اثر این نیروی گرانشی که غیر تماسی است، تمام سیارات به دور خورشید می‌چرخند.

معرفی فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک

آموزش علوم تجربی پایه هشتم - بخش فیزیک

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک کرده است. این مجموعه آموزشی از چهار درس تشکیل شده و برای دانش آموزان پایه هشتم مفید است.

درس اول این مجموعه به الکتریسیته اختصاص دارد که فصل نهم کتاب درسی علوم پایه هشتم را پوشش می‌دهد و مطالبی مانند الکتریسیته ساکن و رساناها، اختلاف پتانسیل الکتریکی، جریان الکتریکی، مقاومت الکتریکی و قانون اهم را توضیح می‌دهد. درس دوم مباحث مربوط به مغناطیس را که در فصل دهم کتاب درسی علوم تجربی پایه هشتم بیان شده است را توضیح می‌دهد. درس سوم این مجموعه به فصل چهاردهم کتاب علوم پایه هشتم اختصاص دارد و نور و ویژگی‌های آن را بیان می‌کند. در نهایت و در درس چهارم این مجموعه مباحث مربوط به شکست نور پوشش داده شده است.

تفاوت بین نیروی تماسی و نیروی غیر تماسی چیست؟

در جدول زیر می‌توانید تفاوت عمده بین نیروی تماسی و غیر تماسی را مشاهده کنید.

نیروی تماسی نیروی غیر تماسی
این نیروها فقط زمانی می‌توانند عمل کنند که یک تلاش فیزیکی (فشار یا کشیدن) روی جسم وجود داشته باشد. این نیروها می‌توانند بدون نیاز به هیچ تلاش فیزیکی عمل کنند و طبیعتاً نامرئی هستند.
می‌توانیم نیروهای تماسی را با میدان‌های برداری نمایش دهیم. امکان نمایش نیروهای غیر تماسی با میدان‌های برداری وجود ندارد.
هیچ میدانی مرتبط با نیروی تماسی وجود ندارد. با نیروی غیر تماسی یک میدان مرتبط است.
بهترین مثال برای نیروی تماسی، نیروی اصطکاک است. نیروی اصطکاک بین دو جسم در تماس با یکدیگر مانند مالیدن کف دست‌ها به هم به دلیل اصطکاک بین دو کف دست گرما ایجاد می‌کند. بهترین مثال برای نیروی غیر تماسی، توپی است که در آسمان حرکت می‌کند در نهایت به دلیل اثر گرانش به زمین برمی‌گردد.
یک فرد که در اتوبوس خوابید است با ترمز ناگهانی راننده، از خواب می‌پرد. دو قطب شمال دو آهنربا را به هم نزدیک کنید، متوجه خواهید شد که یکدیگر را دفع می‌کنند. حال، جهت یک آهنربا را برعکس کنید، می‌بینید که هر دو آهنربا یکدیگر را جذب می‌کنند.

در ادامه به صورت مختصر جزئیاتی در مورد انواع نیروهای غیر تماسی ارائه می‌دهیم. همان طور که گفتیم انواع  نیروهای غیر تماسی شناخته شده به چهار دسته نیروی گرانشی، نیروی الکتریکی، نیروی مغناطیسی و نیروی هسته‌ای تقسیم می‌شوند که جزئیات آن‌ها را در ادامه شرح می‌دهیم.

نیروی گرانشی چیست؟

نیروی غیر تماسی گرانش
تصویر ۳: نیروی غیر تماسی گرانش

همان طور که بارها در زندگی روزمره تجربه کرده‌اید، این نوع نیرو وظیفه بازگرداندن وسایل پرتاب شده به هوا را بر عهده دارد. هنگامی که هر جسمی بر روی سطح در حال سکون است، نیرویی به سمت پایین بر جسم وارد می‌شود که برابر با وزن آن است و این نیروی رو به پایین به عنوان نیروی گرانش شناخته می‌شود. نیروی گرانشی نوعی نیروی جاذبه است که بین تمام اجسام دارای جرم وجود دارد. نیروی گرانشی خورشید، خورشید و سایر سیارات منظومه شمسی را در مداری ثابت نگه می‌دارد. برای استخراج نیروی رو به پایین گرانش نیازی به تماس بین اجسام نیست. نیروی گرانشی غیر تماسی مزایای زیادی دارد، این نیرو یک نوع نیروی ثابت است که اشیا را در جای خود نگه می‌دارد. گرانش، ماهیچه‌ها و استخوان‌های ما را در جای خود نگه داشته و سبب انجام کار می‌شود. همچنین این نیرو به زمین اجازه می‌دهد تا جو خود را حفظ کند. نیروی گرانش قادر است مقداری انرژی را به عنوان انرژی پتانسیل ذخیره کند. این نوع نیرو را می‌توان مهار کرد که مثال آن یک سد آبی است. مثال‌هایی از نیروی غیر تماسی گرانش عبارتند از:

  • زمین و سایر سیارات که در مدار ثابتی به دور خورشید قرار دارند.
  • توپ یا جسم دیگری که به بالا پرتاب می‌شود به سمت زمین می‌افتد.
  • میوه‌ای که روی درخت می‌روید، وقتی جدا می‌شود به زمین می‌افتد.
  • جزر و مد اقیانوسی که در نتیجه نیروی گرانشی ماه رخ می‌دهد.
  • سواری‌های هیجان انگیز ترن هوایی که برای حرکت رو به پایین به نیروی گرانشی متکی هستند.

نیروی الکترواستاتیک چیست؟

نیروی غیر تماسی الکترو استاتیک
تصویر 4: نیروی غیر تماسی الکترو استاتیک

این نیرو بسیار شبیه به نیروی گرانشی است، تنها تفاوت اصلی در این است که نیروی گرانشی بین جرم‌ها و نیروی الکترواستاتیکی بین دو جسم باردار اعمال می‌شود.
این نیرو را می توان با مالیدن شانه روی لباس ایجاد کرد و سپس با نگه داشتن آن در نزدیکی تکه‌های کوچک کاغذ، می‌توانید تکه‌های کاغذ را به صورت ایستاده مشاهده کنید که جذب شانه می‌شوند. در این نوع نیرو همه چیز از ذرات ریز مثبت، منفی و خنثی ساخته شده است، بارهای مخالف یکدیگر را جذب می‌کنند و بارهای مشابه یکدیگر را دفع می‌کنند و این نتیجه نیروهای الکترواستاتیک است. مثال‌هایی از نیروی غیر تماسی الکترواستاتیک عبارتند از:

  • لباس هایی که به هم می‌چسبند و از خشک کن لباس خارج می‌شوند.
  • شکر داخل ظرف پلاستیکی با تکان دادن آن به دیواره‌های ظرف می‌چسبد.
  • شوک کوچکی که زمانی رخ می‌دهد که پاهای خود را روی فرش می‌مالید و بلافاصله به شخص یا شی فلزی دست می‌زنید.
  • موهای خود را سریع شانه کنید و سپس فوراً آن را روی تکه‌های کاغذ نگه دارید، مشاهده می‌کنید که تکه‌های کوچک کاغذ جذب شانه می‌شوند.

نیروی مغناطیسی چیست؟

نیروی غیر تماسی مغناطیسی
تصویر 5: نیروی غیر تماسی مغناطیسی

در نظر بگیرید که اگر انتهای دو آهنربا را به هم فشار دهید، آهنربای دوم برعکس می‌شود، این نتیجه نیروی مغناطیسی است. همچنین این نیرو مسئول جذب اجسام آهنی توسط نیروی آهنربا است. نیروی مغناطیسی آهنربا با افزایش فاصله آهنرباها کاهش می‌یابد. انواع مختلف جاذبه در مغناطیس‌های مختلف عبارتند از:

مثال‌هایی از نیروی غیر تماسی مغناطیسی عبارتند از:

  • ترن‌های هوایی جدید که به نیروی مغناطیسی برای نگه داشتن خودروها در مسیرها متکی هستند.
  • قطب نما که به دلیل جاذبه بین آهنربای داخل دستگاه با قطب جنوب زمین شمال جغرافیایی را نشان می‌دهد.
  • موتوری که به دلیل برهمکنش آهنرباها در دو طرف مرکز می‌چرخد.
  • یک گیره دری که در را به دلیل نیروی مغناطیسی بسته نگه می‌دارد و عملکرد آن با یک قفل سنتی متفاوت  است.
  • قطارهای سریع السیر به نام قطارهای «مگلو» (maglev) که برای نگه داشتن واگن‌های قطار در بالای ریل به حرکت در می‌آیند، به خاصیت مغناطیسی متکی هستند.

نیروی هسته ای قوی چیست؟

این نوع نیرو، نیرویی کوتاه بُرد است که بین ذرات بنیادی درون هسته اتفاق می‌افتد. یک نیروی هسته‌ای قوی مستقل از بار است و بین یک جفت پروتون، یک جفت نوترون و یک پروتون و یک نوترون به طور مساوی عمل می‌کند. در حقیقت نیروی هسته ای قوی، قوی‌ترین نیرو در طبیعت است. از طرفی از آنجایی که بُرد این نیرو کوچک است، نیروی هسته ای قوی واسطه هر دو نوع واکنش‌های شکافت هسته ای و همجوشی هسته ای است.

نیروی هسته ای قوی و ضعیف
تصویر ۶: نیروی غیر تماسی هسته‌ای ضعیف و قوی

نیروی هسته ای ضعیف چیست؟

این نیرو عامل واپاشی بتا یک نوترون است که در آن نوترون به یک پروتون تجزیه می‌شود. در این فرآیند یک ذره بتا و یک ذره بدون بار به نام نوترینو ساطع می‌شود. این نیرو نقش کلیدی و مهمی در ابرنواختر ایفا می‌کند. همچنین نیروهای هسته ای قوی و ضعیف بخش مهمی از مکانیک کوانتومی را تشکیل می‌دهند.

معرفی فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک

آموزش علوم تجربی پایه نهم - بخش فیزیک

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک برای دانش آموزان مقطع نهم کرده است. این مجموعه آموزشی از چهار درس تشکیل شده و برای دانش‌آموزان پایه نهم علوم تجربی مفید است.

درس اول این مجموعه به مفاهیم حرکت و انواع حرکت، تندی متوسط و لحظه‌ای و شتاب اختصاص دارد. درس دوم در مورد نیرو، انواع نیرو و قوانین نیوتن صحبت خواهد کرد و درس سوم به بررسی فشار و آثار آن می‌پردازد. در نهایت و در درس چهارم ماشین‌های ساده، ماشین‌های پیچیده، قرقره‌ها، گوه، سطوح شیبدار، پیچ، اهرم‌ها و مزیت مکانیکی آموزش داده می‌شود.

مثال‌هایی از نیروهای غیر تماسی

پرسش: سه بار الکتریکی در شکل زیر نمایش داده شده است. نیروی الکتریکی که بر بار B وارد می‌شود چه قدر است؟

($$k=9 \times 10^9\ Nm^2C^{-2}$$ و $$1 \mu C=10^{-6} C$$)

مثال نیروی غیر تماسی

پاسخ: همان طور که در مطلب نیرو نیز گفتیم، این کمیت برداری است و در محاسبات مربوط به آن از قوانین مربوط به بردارها استفاده می‌شود. از طرف بار A و بار C به بار B نیرو وارد می‌شود. چون بارها همنام هستند نیروی الکتریکی بین بار B و بار C به سمت بار C و جهت نیروی الکتریکی بین بار A و B به سمت بار A خواهد بود. همچنین چون دو نیرو در خلاف جهت یکدیگر هستند پس تفاضل بین این دو نیرو برابر با نیروی وارد بر بار B خواهد بود. بدین ترتیب $$F_{AB}$$ برابر است با:

$$\begin{aligned}
&F_{A B}=k \frac{q_{A} q_{B}}{r_{A B}^{2}} \\
&F_{A B}=\frac{\left(9 \times 10^{9}\right)\left(10^{-10}\right)}{10^{-2}} \\
&F_{A B}=90 N
\end{aligned}$$

و $$F_{BC}$$ نیز برابر است با:

$$\begin{aligned}
&F_{\mathrm{BC}}=k \frac{q_{B} q_{C}}{r_{B C}{ }^{2}} \\
&F_{B C}=\frac{\left(9 \times 10^{9}\right)\left(2 \times 10^{-10}\right)}{10^{-2}} \\
&F_{\mathrm{BC}}=180 \mathrm{~N}
\end{aligned}$$

بدین ترتیب نیروی وارد بر بار B برابر است با ۹۰ نیوتن و جهت آن به سمت بار A است. همان طور که مشخص است این نیروی یک نیروی غیر تماسی بین بارها است.

پرسش: یک میدان مغناطیسی که برابر با $$B=0.5\ \hat{i}$$ است در صفحه xy با سرعت $$\overrightarrow{v}=10^5 \hat{i}+10^5 \hat{j} (m/s)$$ حرکت می‌کند. نیروی وارد بر پروتون را به دست آورید.

پاسخ: نیروی مغناطیسی وارد بر بار الکتریکی از قانون لورنتس قابل محاسبه است. طبق قانون لورنتس داریم:

$$\large F=qv \times B$$

در این حالت بار الکتریکی بار یک پروتون است و میدان مغناطیسی  و سرعت باید در یکدیگر ضرب خارجی شوند. بدین ترتیب داریم:

$$\begin{aligned}
\vec{F} &=\left(1.6 \times 10^{-19}\right)\left(10^{5} \hat{i}+10^{5} \hat{j}\right) \times(0.5 \hat{i}) \\
&=8 \times 10^{-15}((\hat{i} \times \hat{j})+(\hat{j} \times \hat{i})) \\
&=8 \times 10^{-15} \mathrm{~N}(-\hat{\mathrm{k}})
\end{aligned}$$

که جهت نیرو با استفاده از بردار یکه نمایش داده شده است.

پرسش: نیروی گرانشی بین دو کره فلزی را محاسبه کنید که جرم هر کدام 90 کیلوگرم و فاصله مرکز این دو گلوله 40 سانتی متر است. این محاسبه را با توجه به این که ثابت گرانشی برابر با $$\mathrm{G}=6.67 \times 10^{-11} \mathrm{~N} \mathrm{~m}^{2} / \mathrm{kg}^{2}$$ است، انجام دهید. همچنین بررسی کنید که اگر همین سیستم ذرات را به صورت ثابت با ماه در نظر بگیریم و جدایی بین دو جسم ثابت بماند، مقدار نیروی گرانش بین دو جسم متفاوت خواهد بود؟

پاسخ: با توجه به این که جرم گلوله ها ۹۰ کیلوگرم است و رابطه نیروی گرانش بین دو جسم داریم:

$$\large F=\frac{G m_1 m_2}{r^2}=\frac{6.67 \times 10^{-11} \times 90 \times 90}{0.4^2}$$

$$F=3.377 \times 10^{-6}\ N$$

اگر همین اجسام را با در نظر گرفتن ماه بررسی کنیم، مقدار نیروی گرانش تفاوتی نخواهد کرد زیرا نیروی گرانشی بین دو جسم، تحت تاثیر وجود یا عدم وجود جرم سومی نیست. نیروی گرانشی همواره جاذبه است و نمونه دیگری از نیروهای غیر تماسی است.

پرسش: چند نمونه از نیروی غیر تماسی هسته ای قوی را بیان کنید؟

پاسخ: نیروی هسته ای قوی پروتون‌ها و نوترون‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند تا هسته‌های اتمی سنگین‌تر از هیدروژن را تشکیل دهند. این انرژی که به عنوان انرژی پیوند کار می‌کند به عنوان کسر جرم نیز شناخته می‌شود. به عنوان مثال یک هسته هلیوم 4 دارای دو پروتون و دو نوترون است. جرم هسته هلیوم 4 کمتر از جرم دو پروتون آزاد و دو نوترون آزاد است. در واقع نیروی هسته ای قوی یک نیروی اساسی نیست، بلکه یک اثر باقیمانده از نیروی رنگ است که کوارک‌ها را به پروتون و نوترون متصل می‌کند. نیروی رنگ می‌تواند یک کوارک در یک پروتون را با یک کوارک در یک نوترون مجاور متصل کند. این بیان یک نیروی هسته ای قوی است.

نیروی هسته ای قوی همچنین توضیح می‌دهد که در خورشید چگونه گداخت هیدروژن به هلیم رخ می‌دهد. در این فرآیند پروتون‌ها بار مثبت دارند و یکدیگر را دفع می‌کنند. در دماها و فشارهای موجود در هسته خورشید، دو پروتون می‌توانند به اندازه‌ای به یکدیگر نزدیک شوند که نیروی قوی بر دافعه الکترواستاتیکی غلبه کند و دو پروتون را به هلیوم-2 که بسیار ناپایدار هستند، متصل کند. گاهی اوقات یکی از پروتون‌ها به نوترونی تجزیه می‌شود که دوتریوم را تشکیل می‌دهد. واکنش‌های بیشتر تا زمانی که هلیوم-4 تولید شده و انرژی اتصال آزاد شود، انجام می‌شود.

نیروی هسته ای قوی برد بسیار کوتاهی دارد و فقط می‌تواند پروتون‌ها و نوترون‌های مجاور را به هم متصل کند. نیروی الکترومغناطیسی برد طولانی دارد، به این معنی که هر پروتون در یک هسته، هر پروتون دیگری را دفع می‌کند. این موضوع توضیح می‌دهد که چرا همه عناصر بسیار سنگین ناپایدار هستند. همچنین نیروی هسته ای قوی آنقدر قوی نیست که بتواند بر دافعه الکترواستاتیکی غلبه کند.

پرسش: همان طور که می دانید میدان گرانشی در سطح زمین g است، بدین ترتیب اگر $$R$$ شعاع زمین باشد، میدان گرانشی در ارتفاع 1٫5R از سطح زمین چقدر است.

پاسخ: نیروی گرانش (F) با میدان گرانشی (g) نسبت مستقیم دارد. هر چه نیروی گرانش بیشتر باشد، میدان گرانش نیز بیشتر است. همچنین نیروی گرانشی (F) با $$\frac{1}{r^2}$$ نیز نسبت مستقیم دارد که r فاصله یک جسم از مرکز زمین است. در نتیجه اگر فاصله جسم از مرکز زمین ۱٫۵R باشد میدان گرانشی برابر با $$\frac{g}{2.25}$$ می‌شود.

پرسش: سه بار الکتریکی $$Q_1$$، $$Q_2$$ و $$Q_3$$ در شکل زیر نمایش داده شده‌اند. فاصله بین بار A و ‌B سی سانتی متر است. همین فاصله بین بار B و C وجود دارد. نیروی وارد بر بار $$Q_1$$ چه قدر است؟

نیروی غیر تماسی

پاسخ: با استفاده از قانون کولن می‌توان نیروی بین بار B و بار C را به دست آورد، بدین ترتیب داریم:

$$\begin{aligned}
&\mathrm{F_{BC}}=\mathrm{k}(\mathrm{qB})(\mathrm{qC}) / \mathrm{r_{BC}}^{2} \\
&\mathrm{F_{BC}}=\left(9 \times 10^{9}\right)\left(10 \times 10^{-6}\right)\left(4 \times 10^{-6}\right) /\left(3 \times 10^{-1}\right)^{2} \\
&\mathrm{F_{BC}}=\left(9 \times 10^{9}\right)\left(40 \times 10^{-12}\right) /\left(9 \times 10^{-2}\right) \\
&\mathrm{F_{BC}}=\left(360 \times 10^{-3}\right) /\left(9 \times 10^{-2}\right) \\
&\mathrm{F_{BC}}=40 \times 10^{-1} \\
&\mathrm{F_{BC}}=4 \mathrm{Newton}
\end{aligned}$$

همچنین نیروی بین بار B و بار A نیز برابر است با:

$$\begin{aligned}
&\text { F_{BA} }=\mathrm{k}(\mathrm{qB})(\mathrm{qA}) / \mathrm{r_{BA}}^{2} \\
&\text { F_{BA} }=\left(9 \times 10^{9}\right)\left(10 \times 10^{-6}\right)\left(3 \times 10^{-6}\right) /\left(3 \times 10^{-1}\right)^{2} \\
&\text { F_{BA} }=\left(9 \times 10^{9}\right)\left(30 \times 10^{-12}\right) /\left(9 \times 10^{-2}\right) \\
&\text { F_{BA} }=\left(270 \times 10^{-3}\right) /\left(9 \times 10^{-2}\right) \\
&\text { F_{BA} }=30 \times 10^{-1} \\
&\text { F_{BA} }=3 \text { Newton }
\end{aligned}$$

دو نیرو بر یکدیگر عمود هستند و نیروی برآیند از طریق رابطه فیثاغورس قابل محاسبه است و بدین ترتیب داریم:

$$\begin{aligned}
&F_{B}=\sqrt{F_{B C}{ }^{2}+F_{B A}}^{2}=\sqrt{4^{2}+3^{2}} \\
&F_{B}=\sqrt{16+9}=\sqrt{25} \\
&F_{B}=5 \text { Newton }
\end{aligned}$$

معرفی فیلم آموزش فیزیک پایه 1

آموزش فیزیک پایه ۱

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش فیزیک پایه ۱ کرده است. این مجموعه آموزشی از سیزده درس تشکیل شده و برای دانشجویان رشته‌های علوم پایه و فنی و مهندسی مفید است. پیش‌نیاز این درس آموزش ریاضی عمومی ۱ است. این آموزش جزو اولین دروس دانشگاهی است که شامل مفاهیم مربوط به فیزیک عمومی است و اگر شما در مفاهیم ابتدایی فیزیک دچار مشکل هستید، پیشنهاد می‌کنیم از این آموزش شروع کنید و سپس مجموعه‌های دیگر مربوط به فیزیک را مشاهده کنید.

درس اول این مجموعه به اندازه گیری و یکاها و درس دوم به قوانین بردارها می‌پردازد. درس سوم به حرکت در یک بُعد و درس چهارم به حرکت در دو و سه بُعد اختصاص دارد. در درس پنجم و ششم به ترتیب دینامیک حرکت و کاربرد قوانین نیوتن و کار و انرژی را خواهید آموخت و در درس هفتم مفاهیم مربوط به پایستگی انرژی و انرژی پتانسیل بررسی می‌شود. در درس هشتم درباره تکانه و برخورد خواهید آموخت و درس نهم به مرکز جرم و سیستم‌های ذرات اختصاص دارد. درس دهم و یازدهم مباحث مربوط به سینماتیک و دینامیک دورانی را پوشش می‌دهد و درس دوازدهم و سیزدهم به مفاهیم مربوط به تکانه زاویه‌ای و تعادل اختصاص دارد.

آموزش فیزیک پایه ۱ (مرور و حل تست)

آموزش فیزیک پایه ۱ (مرور و حل تست)

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش فیزیک پایه ۱ (مرور و حل تست)
برای دانشجویان علوم پایه و فنی و مهندسی کرده است. این مجموعه آموزشی از بیست و سه درس تشکیل شده و برای دانشجویان رشته علوم پایه و فنی مهندسی مفید است. پیش‌نیاز این درس آموزش فیزیک پایه ۱، ریاضی ۱ و معادلات دیفرانسیل است.

درس اول، دوم و سوم این مجموعه به ترتیب به مقدمه ای بر فیزیک پایه ۱ که شامل اندازه‌گیری و محاسبه خطا در اندازه‌گیری است و حرکت شناسی اختصاص دارد. درس چهارم، پنجم، ششم و هفتم در چهار بخش در مورد دینامیک سیستم‌های تک ‌ذره‌‌ای صحبت خواهد کرد و درس هشتم، نهم و دهم به مفهوم دینامیک سیستم‌های بس ‌ذره‌ای می‌پردازد. درس یازدهم، دوزادهم، سیزدهم و چهاردهم به حرکت دورانی اختصاص دارد. درس پانزدهم و شانردهم به آموزش تعادل دینامیکی می‌پردازد. در درس‌های هفدهم، هجدهم، نوزدهم و بیستم مفهوم کار و انرژی را خواهید آموخت. در نهایت پایان بخش این مجموعه آموزشی سه درس مربوط به آموزش نوسان است.

معرفی فیلم آموزش فیزیک ۱ دانشگاهی با رویکرد حل مساله

آموزش فیزیک ۱ دانشگاهی با رویکرد حل مساله

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش فیزیک ۱ دانشگاهی با رویکرد حل مساله کرده است. این مجموعه آموزشی از هفت درس تشکیل شده و برای دانشجویان رشته‌های علوم پایه و مهندسی است.

درس اول این مجموعه به اندازه گیری و درس دوم به محاسبات برداری می‌پردازد. درس سوم حرکت یک بعدی و درس چهارم حرکت در دو بعد را بررسی می‌کند. در درس پنجم و ششم به ترتیب دینامیک و کار و انرژی را خواهید آموخت و در درس هفتم مفاهیم مربوط به گرما و دما (ترمودینامیک) بررسی می‌شود.

جمع‌بندی

در این مطلب در مورد نیروی غیر تماسی صحبت کردیم. این نیرو بدون برخورد اجسام با یکدیگر رخ می‌دهد. در این مطلب انواع این نیروها را معرفی کردیم و ویژگی‌های هر یک را بیان کردیم. همچنین سعی کردیم برای هر یک از نیروهای غیر تماسی نمونه‌ای را توضیح دهیم و مثال‌های مختلف از نحوه عملکرد نیروهای غیر تماسی را بررسی کردیم.

بر اساس رای ۱۵ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.
منابع:
Topper TheFactFactor Vedantu Examples
One thought on “نیروی غیر تماسی چیست؟ — به زبان ساده و با مثال

سلام،
ممنون لذت بردم.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *