علوم تجربی نهم صفحه 98 - آزمایش کنید
هدف: بررسی عوامل مؤثر بر گشتاور نیرو
وسایل و مواد لازم: حلقه، تعدادی وزنه کوچک شکافدار، خطکش، وزنهگیر
روش اجرا:
۱- خطکش را درون حلقه قرار دهید و وزنهگیر را آویزان کنید.
۲- انتهای خطکش را با دست خود بگیرید و به صورت افقی نگه دارید.
۳- در وزنهگیر، وزنه قرار دهید و به تدریج وزنهها را زیاد کنید.
۴- اکنون وزنهها را ثابت نگه دارید و فاصلهٔ حلقهٔ فلزی تا دستتان را کم و زیاد کنید.
از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟
پاسخ تشریحی و گام به گام علوم تجربی نهم صفحه 98 - آزمایش کنید
سلام به دوستان عزیز و کاوشگران جوان! در این آزمایش جذاب میخواهیم با مفهوم **گشتاور نیرو** و عواملی که باعث چرخش یک جسم حول یک محور میشوند، آشنا شویم.
در این فعالیت، دست شما به عنوان **محور دوران** (نقطه ثابت) عمل میکند و خطکش جسمی است که تحت تأثیر نیرو قرار میگیرد.
بیایید مشاهدات حاصل از مراحل آزمایش را تحلیل کنیم:
**تحلیل مرحله ۳ (تغییر مقدار نیرو):**
وقتی فاصله حلقه تا دست شما ثابت است، با اضافه کردن وزنهها متوجه میشوید که نگه داشتن خطکش به صورت افقی دشوارتر میشود.
این یعنی با افزایش **مقدار نیرو**، اثر چرخشی آن (گشتاور) نیز بیشتر شده است.
**تحلیل مرحله ۴ (تغییر فاصله):**
وقتی تعداد وزنهها ثابت است اما حلقه را به دستتان نزدیک یا از آن دور میکنید، متوجه میشوید که در فاصلههای دورتر، فشار بسیار بیشتری به دست شما وارد میشود.
این یعنی با افزایش **فاصله نیرو تا محور دوران** (بازوی گشتاور)، اثر چرخشی نیرو افزایش مییابد.
**نتیجهگیری نهایی آزمایش:**
از این آزمایش نتیجه میگیریم که **گشتاور نیرو** (تمایل نیرو برای چرخاندن یک جسم) به دو عامل اصلی بستگی دارد:
۱- **اندازه نیرو**: هرچه نیرو بزرگتر باشد، گشتاور آن نیز بیشتر است.
۲- **فاصله نیرو تا محور دوران (بازوی گشتاور)**: هرچه نیرو در فاصله دورتری از محور وارد شود، گشتاور بیشتری ایجاد میکند.
رابطه گشتاور نیرو را در فیزیک با نماد $\tau$ (تاو) نشان میدهیم که طبق این آزمایش به صورت زیر محاسبه میشود:
$$\tau = F \times d$$
در این فرمول، $F$ مقدار نیرو بر حسب نیوتون و $d$ فاصله عمودی نیرو تا محور دوران بر حسب متر است.
