Elementary fifth grade science

1. Anahita khademhosini
1
Anahita khadem hosini
مدرسه راهنمايي دخترانه بنت الهدا صدر

2. Anahita khadem hosini
2
Anahita khadem hosini

3. •
Anahita khadem hosini
3
Anahita khadem hosini

4. • گاهی ممکن است نیروی وارد شده و جابه جایی در یک راستا نباشند. در این
صورت مولفه ای از نیرو کار انجام می دهد که در راستای جابه جایی باشد
تتا( مي سازد جسم ( Θ • در شكل مقابل فرد به وسیله طنابي كه با سطح افق زاویه
را روي سطح افقي مي كشد.
نسبت به راستای F زاویه بین نیروی Θ نیروی فرد و F • در این شکل نیروی
جابه جایی است.
Anahita khadem hosini
4
Anahita khadem hosini

5. W= F cosΘ . D
W= F . d . cosΘ •
Anahita khadem hosini
5
Anahita khadem hosini

6. •
•
Anahita khadem hosini
0 30 45 60 90 180 زاويه )بر حسب درجه(ا
Sin 0 1 0
1 0 1-
Cos
6
Anahita khadem hosini

7. •
•
•
•
•
Anahita khadem hosini
7
Anahita khadem hosini

8. 3( گاهی نیرویی بر یک جسم وارد می شود اما جسم در جهت وارد شدن نیرو حرکت نمی کند در •
نیروی وارد شده کار انجام )Cos90= این صورت اگر نیرو بر راستای جا به جایی عمود باشد ( 0
نمی دهد.
•
• به طور مثال: فردی جعبه ای را در دست دارد و آن را در جهت افقی حرکت می دهد. در این
حالت فرد دو نیرو وارد می کند.
Anahita khadem hosini
8
Anahita khadem hosini

9. •
• مثال 1: شخصی روی دسته یک جاروبرقی نیروی 25 نیوتن در امتدادی که با افق زاویه
60 درجه می سازد, وارد می کند و آن را در سطح افقی 10 متر جا به جا می کند. کار
چقدر است؟ F نیروی
Anahita khadem hosini
9
Anahita khadem hosini

10. از سطح زمین بالا Cm را به اندازه ۵۰ kg • مثال 2 : جسمی به جرم ۵
می بریم.
• کار نیروی وزن چقدر است ؟
Anahita khadem hosini
d= ۵۰ cm= ۰/۵ m
W= mg= ۵×۱۰=۵۰ N وزن جسم
W= F . d . cosΘ W= ۵۰×۰/۵×(-۱) = -۲۵ j
.نکته: هرگاه نیرو و جابه جایی هم راستا و در خلاف جهت باشند ) ( کار انجام شده منفی است
W = -F . D
10
Anahita khadem hosini

11. •
• کار و انرژی:
• انرژی و کار کاملا به هم مربوطند, به طوریکه می توان گفت: هرگاه کاری انجام شود
ممکن است حالت های زیر برای انرژی پیش آید:
1(هنگام انجام کار, انرژی از صورت یا نوعی به صورت یا نوع دیگر تبدیل می شود. •
•
2( هنگام انجام کار, انرژی از یک جسم به جسم دیگر انتقال یابد. •
•
Anahita khadem hosini
11
Anahita khadem hosini

12. •
• انرژی:
• توانایی انجام کار است.
•
• نکته: انرژی و کار ارتباط بسیار نزدیکی به یکدیگر دارند. به طوریکه می توان گفت هرگاه کاری انجام
می شود. حتما انجام کار با تبدیل انرژی همراه است و یا انرژی از جسمی به جسم دیگر انتقال یافته
است. هم چنین, هرگاه جسمی دارای انرژی باشد می توان در صورت ایجاد شرایط مناسب به کمک آن
انرژی جسمی را به حرکت درآورد.
•
• توان
• سرعت انجام کار یا سرعت مصرف انرژی است.
• به عبارت دیگر, توان نشان دهنده ی میزان کار انجام شده یا انرژی مصرف شده در واحد زمان است.
•
• مقدار توان به دو عامل بستگی دارد:
-1 مقدار کار انجام شده )یا مقدار انرژی مصرف شده( •
• در یک زمان مشخص, هر چه مقدار کار انجام شده بیش تر باشد, مقدار توان بیش تر است. یعنی توان با
مقدار کار انجام شده رابطه ی مستقیم دارد.
Anahita khadem hosini
12
Anahita khadem hosini

13. -2 مدت زمان انجام کار: •
• توان با مدت زمان انجام کار رابطه عکس دارد. یعنی هر چه مدت زمان
مصرف شده برای انجام کاری کم تر باشد. توان بیش تر است.
Anahita khadem hosini
سرعت انجام کار به وسیله دونده ای که مسابقه را زودتر طی کند, بیش تر است. به عبارت دیگر توان
این دونده از دونده ی دیگر بیش تر است.
برای محاسبه توان از رابطه ی زیر استفاده می کنیم:
13
Anahita khadem hosini

14. و مقدار زمان (Jj) بر حسب ژول (w) • در این معادله مقدار کار انجام شده
است. ( W) برحسب وات )P) و توان )S) برحسب ثانیه (t) انجام کار
• نکته 1: یک وات توان ماشینی است که در مدت یک ثانیه, یک ژول کار انجام می دهد.
kw ا 1 w= • نکته 2: هر کیلو وات برابر هزار وات است 1000
hp=746W • نكته 3: هر قوه ي اسب بخار برابر 746 وات است. 1
معادله هاي ديگری نیز برای محاسبه توان وجود دارد؛ که از معادله اصلی به دست می آيد.
14
Anahita khadem hosini
Anahita khadem hosini

15. •
نکته: وقتی می گويیم توان يک لامپ برقی 100 وات است يعنی در هر ثانیه 100 ژول انرژی الکتريکی توسط لامپ
مصرف شده و مطابق قانون پا بستگی انرژی 100 ژول انرژی تابشی )نور( و گرمايی به وسیله آن تولید می شود.
مثال: ماشیني در مدت 3 دقیقه باری به وزن 1800 نیوتن را تا ارتفاع 20 متری انتقال می دهد. توان ماشین چند
کیلووات است؟
15
F = ۱۸۰۰N
d = ۲۰m
t = ۳min = ۸۰s
P = ?
Anahita khadem hosini
برای تبديل وات به کیلو وات عدد مورد نظر را بر 1000 تقسیم می کنیم.پس

16. •
• هر اسبابی که به طریقی سبب آسان شدن کار گردد ماشین نامیده می شود.
• ماشین ها به صورت های گوناگون در انجام کارها به ما کمک می کنند.
•
1( ماشین ها گاهی باعث تغییر محل وارد شدن نیرو به جسم و گاهی نیز باعث تغییر جهت •
نیرو می شوند.
• قرقره ی بالای پرچم, دوچرخه, قیچی همه از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کنند.
16
Anahita khadem hosini
2( ماشین ها گاهی با افزايش مقدار نیرو به ما کمک می کنند. )مانند ديلم, انبردست, در قوطی بازکن(

17. •
• )جارو فراشی, انبر, موچین, یخ گیرو...(
17
Anahita khadem hosini

18. • کارداده شده و کارگرفته شده از ماشین
•
• برای آنکه یک ماشین کار انجام دهد, باید نخست بر روی آن کار انجام دهیم, نیرویی که به این منظور
به ماشین وارد می شود, نیروي محرک و کار این نیرو را کار نیروی محرک )کار داده شده( می نامند.
• برای اندازه گیری این کار, کافی است نیرویی که به ماشین وارد می شود در طولی که طی می کند
ضرب شود.
WE = E . dE ) نیروی محرک=کار نیروی محرک )کار داده شده × جابه جايی نیروی محرک
نیرویی را که ماشین باید بر آن غلبه کند, نیروی مقاوم و کار این نیرو, کار نیروی مقاوم )کار مفید(
نامیده می شود برای محاسبه کار مفید, نیروی مقاومی که بر آن غلبه شده است در جابه جایی آن
ضرب می کنیم.
WR = R . dR ) نیروی مقاوم=کار نیروی مقاوم)کار مفید × جابه جايی نیروی مقاوم
18
Anahita khadem hosini

19. • معمولا کار غیرمفید ماشین را نمی توان به طور مستقیم اندازه گرفت و
برای تعیین آن کار مفیدی را که از ماشین گرفته ایم از کاری که به ماشین
داده ایم, کم می کنیم.
• کارمفید-کار داده شده=کار غیر مفید
برای مطالعه ماشین آن ها را به دو دسته تقسیم می کنند
Anahita khadem hosini
19

20. مطابق قانون پابستگی انرژی, انرژی هنگام تبدیل شدن از یک صورت به صورت دیگر و یا انتقال از یک جسم به جسم دیگر
خلق و نابود نمی شود.
بنابراین مقدار انرژی داده شده به یک ماشین نیز همواره با مقدار انرژیی که از ماشین گرفته می شود برابر است.
Anahita khadem hosini
20

21. • مزيت مکانیکی
• مزیت مکانیکی نشان می دهد که ماشین, نیروی وارده را چند برابر می کند.
• برای بررسی طرز کار ماشین ها از دو نوع مزیت مکانیکی استفاده می شود.
1( مزیت مکانیکی ایده آل:
نسب را مزیت مکانیکی ایده آل )کامل( می گویند.
عددی که معرف سرعت حرکت نقطه اثر نیروی محرک به سرعت حرکت نقطه اثر نیروی مقاوم است
را ضریب سرعت ها )نسبت سرعت ها( می نامند. ضریب سرعت برابر است با:
Anahita khadem hosini
21
= كامل
2( مزیت واقعی )عملی(:
نسب را مزیت مکانیکی واقعی می گویند.
= واقعی
نکته: مزیت مکانیکی کمیتی نسبی بوده و بدون واحد بیان می شود.
انرژی گرفته شده از ماشین= انرژِ یِِ داده شده به ماشین

22. • انرژی تلف شده + انرژی )یا کار( مفید گرفته شده از ماشین=کل انرژی
داده شده به ماشین
نکته: در يک ماشین واقعی چون کار خروجی از کار يا انرژی ورودی کمتر است, بازده ماشین
همیشه کوچکتر از يک است.
Anahita khadem hosini
بازده را می توان از راه های ديگر نیز به دست آورد:
22

23. 8 است, چند ثانیه / • مثال: توان يک ماشین ساده 200 وات و بازده آن 0
طول می کشد تا باری به وزن 400 نیوتن را با اين ماشین 10 متر بالا
ببريم؟
مزیت مکانیکی نشان می دهد ماشین چگونه به ما کمک می کند.
اگر مزیت مکانیکی بزرگتر از یک باشد, ماشین مقدار نیرو را افزایش می دهد.
اگر مزیت مکانیکی کوچکتر از یک باشد, ماشین مسافت اثر نیرو را زیاد می کند.
اگر مزیت مکانیکی برابر یک باشد, ماشین فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.
مثال: در یک ماشین, با وارد کردن نیروی 30 نیوتنی می توان یک وزنه 600 نیوتنی را بلند کرد. مزیت
مکانیکی واقعی چقدر است و ماشین از چه راهی به ما کمک می کند.
Anahita khadem hosini
23

24. • انواع ماشین ها
-1 ماشین های ساده: •
• گروهی از ماشین ها که پایه و اساس ساخت ماشین های دیگر را تشکیل می
دهند, ماشین ساده نامیده می شوند. ماشین های ساده در شش نوع اهرم, قرقره,
چرخ محور, سطح شیب دار گوه و پیچ دسته بندی می شوند.
•
-2 ماشین های مرکب يا پیچیده •
• گاهی دو یا چند ماشین ساده با هم ترکیب می شوند و ماشین جدیدی را به وجود
می آورند به چنین ماشین هایی, ماشین های مرکب یا پیچیده می گویند.
• این ماشین ها تغییر شکل یافته ی ماشین ساده یا ترکیبی از چند ماشین ساده با
یک دیگر هستند.
•
Anahita khadem hosini
24

25. • انواع ماشین های ساده:
1. اهرم : •
• اهرم میله ای است که می تواند حول یک تکیه گاه دوران کند.
• در هر اهرم یک تکیه گاه, یک بازوی محرک و یک بازوی مقاوم وجود دارد.
•
در یک اهرم فاصله ی نقطه اثر نیروی محرک تا تکیه گاه را بازوی محرک می گویند. (LE): • بازوی محرک
در یک اهرم فاصله ی نقطه اثر نیروی مقاوم تا تکیه گاه را بازوی مقاوم می گویند. (LR): • بازوی مقاوم
نقطه ای است که اهرم حول آن دوران می کند. (F): • تکیه گاه
•
• اهرم بر اساس قرار گرفتن محل تکیه گاه, نیروی محرک و نیروی مقاوم به چند نوع تقسیم می شوند:
• الف( اهرم نوع اول
• در صورتیکه تکیه گاه بین نقطه اثر نیروی مقاوم و نیروی محرک باشد, اهرم از نوع اول است.
• اهرم از نوع اول به سه حالت دیده می شود:
حالت اول a) •
Anahita khadem hosini
25

26. • زمانیکه تکیه گاه درست در وسط نیروی محرک و نیروی مقاوم قرار
گرفته باشد, در این صورت بازوی محرک و بازوی مقاوم با هم برابرند.
• در این حالت, اهرم نقطه از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.
• نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همیشه یک است.
Anahita khadem hosini
26

27. حالت دوم : b) •
زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم ولی نزدیک به نیروی مقاوم باشد, در این حالت, اهرم از راه های
زیر به ما کمک می کند.
حالت سوم : c)
زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد, در این حالت اهرم از راه
های زیر به ما کمک می کند.
Anahita khadem hosini
1(تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار دارد.
)LR>LE) . 2( افزایش نیرو: زیرا بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است
نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک بیش تر است.
1(تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است.
)LE >LR) . 2( افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است
نکته: مزيت مکانیکی اين اهرم همواره از يک کم تر است.
27

28. حالت سوم : c) •
زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد, در این
حالت اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.
1(تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است.
)LE >LR) . 2( افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است
نکته: مزيت مکانیکی اين اهرم همواره از يک کم تر است.
ب( اهرم نوع دوم
در این نوع اهرم نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد. مانند فندق شکن – فرغون این
نوع اهرم فقط از راه افزایش نیرو به ما کمک می کند. زیرا در این اهرم همواره بازوی محرک بزرگتر از
بازوی مقاوم است.
مزیت مکانیکی این اهرم همیشه از یک بیشتر است.
Anahita khadem hosini
نکته: در این نوع اهرم, هر چه نیروی مقاوم بر
تکیه گاه نزدیک تر باشد, مزیت مکانیکی بیش تر
می شود
28

29. Anahita khadem hosini
• ج( اهرم نوع سوم
29
در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد.
مانند جاروی فراشی این نوع اهرم, فقط از راه افزایش مسافت اثر نیرو به
ما کمک می کند. زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است.
مزیت مکانیکی این اهرم همیشه کمتر است.

30. • قانون اهرم ها
• چنانچه اهرم در حال تعادل باشد, فرمول زیر صادق است:
نیروی محرک × نیروی مقاوم=بازوی محرک × • بازوی مقاوم
E.L • E=R.LR
•
•
• نکته: در صورتیکه از اصطکاک صرف نظر کنیم, مزیت مکانیکی اهرم
را می توان از رابطه ی زیر نیز به دست آورد.
Anahita khadem hosini
30

31. چرخی شیاردار است که حول یک محور می چرخد
Anahita khadem hosini
2. قرقره:
قرقره ثابت:
مزیت مکانیکی این قرقره همواره برابر یک است و از راه تغییر جهت نیرو به
ما کمک می کند.
توجه: این قرقره نظیر اهرم نوع اول حالت اول است
31

32. • قرقره متحرک:
• این قرقره آزادانه بر روی ریسمان )طناب( جا به جا می شود.
• این قرقره از راه افزایش نیرو به ما کمک می کند.
• مزیت مکانیکی کامل این قرقره برابر 2 است. زیرا بازوی محرک )قطر
چرخ( همواره در برابر بازوی مقاوم )شعاع چرخ( است.
Anahita khadem hosini
نکته: قرقره متحرک مانند اهرم نوع دوم است, با اين تفاوت
که مزيت مکانیکی اهرم )با تغییر دادن محل نیروی مقاوم(
قابل تغییر است در حالیکه مزيت مکانیکی اين قرقره تغییر
نمی کند.
(A=2)
32

33. دستگاه قرقره مرکب:
برای آنکه به مزيت های مکانیکی بالاتری دست يافت می توان دو يا چند قرقره ثابت و متحرک را با
هم ترکیب کرد و يک قرقره مرکب به وجود آورد. در اين حالت قرقره ها را به شکل های مختلفی با
يکديگر ترکیب می کنیم.
Anahita khadem hosini
33

34. Anahita khadem hosini
ب( قرقره های ارشمیدسی: 
برای اتصال این قرقره ها به یکدیگر از چند رشته نخ استفاده می شود.
برای بدست آوردن مزیت مکانیکی کامل این دستگاه از دو راه استفاده می شود:
الف( نیروی کشش نخ )T) . را مشخص می کنیم
34

35. توجه: وجود قرقره ثابت در مزیت مکانیکی کامل دستگاه هیچ تاثیری ندارد ولی چون
کشیدن ریسمان به سمت پایین آسانتر از کشیدن به سمت بالاست گاهی برای آسانتر
شدن کار از قرقره ثابت استفاده می شود.
ج( ممکن است قرقره به صورت زیر به یکدیگر وصل شده باشند, در این صورت برای به
.دست آوردن مزیت مکانیکی کامل
تذکر: قرقره ها را به شکل های گوناگون می توان با هم ترکیب کرد. در هر مورد
برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل می توان از نیروی کشش نخ استفاده کنیم.
Anahita khadem hosini
-2 برای به دست آوردن مزيت مکانیکی می توان از فرمول .
زير استفاده كرد
تعداد قرقره متحرک است) .=n)
مثال : در دستگاه بالا از دو قرقره متحرک استفاده شده است پس
1_ از راه کشش نخ استفاده می کنیم
از فرمول زیر به دست آوریم (A=2n-1)
تعداد قرقره های ثابت و متحرک است = n
مثال: در دستگاه مقابل از 3 قرقره استفاده کردیم:
35

36. -3 چرخ محور: •
• چرخ و محور چرخی است که به مرکز آن یک میله وصل شده است. با چرخاندن چرخ, میله نیز می
چرخد.
• فرمان اتومبیل-آچار پیچ گوشتی- کلید درب-مداد تراش رومیزی-چرخ چاه-چرخ گوشت دستی نمونه
هایی از ماشین چرخ و محور هستند.
نکته 1: در چرخ و محور اگر نیروی محرک را به چرخ و نیروی مقاوم را به محور وارد کنند در این
حالت چرخ و محور از طریق افزایش نیرو به ما کمک می کند..
بزرگتر خواهد شد و مزیت (rR = از بازوی مقاوم )شعاع محور (rE = زیرا بازوی محرک )شعاع چرخ
مکانیکی آن از یک بیش تر خواهد شد.
Anahita khadem hosini
36

37. در چرخ و محور بین شعاع )قطر( چرخ )قطر( و شعاع )قطر( محور و نیروهایی که به چرخ و )محور
وارد می شود. رابطه ی زیر برقرار است. )در صورت صرف نظر از اصطکاک
توجه: چون چرخ و محور به هم چسبیده اند تعداد دورهایی که چرخ و محور در یک مدت می چرخند باید مساوی
باشند. اگر چرخ یک دور بچرخد نقطه اثر نیروی محرک به اندازه محیط چرخ (rE ا 2 R) جابه جا می شود ونقطه
Anahita khadem hosini
اثر نیروی مقاوم به اندازه محیط محور rR )תا 2( جابه جا خواهد شد
37

38. Anahita khadem hosini
38

39. Anahita khadem hosini
39