آزمایش کنید
وسایل و مواد: نیروسنج، متر، خطکش و $\text{2}$ قطعه چوب (با آجر)
روش آزمایش:
۱. نیروسنج را به قطعه چوبی وصل کنید که روی سطح افقی یک میز قرار دارد (شکل الف).
۲. چوب را به آرامی توسط نیروسنج بکشید تا قطعه چوب به مقدار دلخواه (مثلاً $\text{30}$ سانتیمتر) جابهجا شود.
۳. هنگام حرکت چوب به نیروسنج نگاه کنید و مقدار نیروی وارد شده بر قطعه چوب را بخوانید و در جدول زیر وارد کنید.
حاصل ضرب نیرو در جابهجایی را محاسبه کنید و در جدول بنویسید.
| آزمایش | جابهجایی ($ ext{m}$) | نیرو ($ ext{N}$) | جابهجایی $\times$ نیرو |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| آزمایش اول (با یک قطعه چوب) | $\text{0.30}$ | | |
| | $\text{0.50}$ | | |
| آزمایش دوم (با دو قطعه چوب) | $\text{0.30}$ | | |
| | $\text{0.50}$ | | |
۴. مرحلههای $\text{2}$ و $\text{3}$ را برای حالتی که چوب $\text{50}$ سانتیمتر جابهجا میشود، تکرار کنید.
۵. اکنون دو قطعه چوب را مطابق شکل (ب) روی یکدیگر قرار دهید و مرحلههای $\text{2}$ و $\text{3}$ را برای آن تکرار کنید. در این آزمایش نیز باید بکوشید که جسمها به آرامی و با سرعت ثابتی جابهجا شوند.
پاسخ و توضیح آزمایش کنید صفحه 67 علوم هفتم
این آزمایش برای درک مفهوم **کار ($W$)** و تأثیر عوامل مختلف بهویژه **نیروی اصطکاک** (که در اینجا با تغییر وزن جسم تغییر میکند) بر میزان کار انجام شده طراحی شده است. 🏋️
***
## ۱. مراحل و مشاهدات مورد انتظار
**نکته کلیدی:** در این آزمایش، نیرویی که نیروسنج نشان میدهد، تقریباً برابر با **نیروی اصطکاک** است. چون جسم با سرعت ثابت حرکت میکند، نیروی کشش و نیروی اصطکاک با هم برابرند.
| آزمایش | جابهجایی ($d$) ($ ext{m}$) | نیروی مورد انتظار ($F$) ($ ext{N}$) | کار ($W$) ($F \times d$) ($ ext{J}$) |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **آزمایش اول** (یک قطعه چوب) | $\text{0.30}$ | $\text{2.0}$ | $\text{0.60}$ |
| | $\text{0.50}$ | $\text{2.0}$ | $\text{1.00}$ |
| **آزمایش دوم** (دو قطعه چوب) | $\text{0.30}$ | $\text{4.0}$ | $\text{1.20}$ |
| | $\text{0.50}$ | $\text{4.0}$ | $\text{2.00}$ |
*توجه: مقادیر نیرو و کار تقریبی هستند و به سطح میز و چوب شما بستگی دارند.*
***
## ۲. نتیجهگیری از آزمایش
### الف) تأثیر جابهجایی بر کار
* **مقایسه ردیفهای اول و دوم (یا سوم و چهارم):** در هر دو آزمایش، مشاهده میشود که با **افزایش جابهجایی ($d$)** (از $\text{0.30 m}$ به $\text{0.50 m}$)، **مقدار کار انجام شده ($W$) افزایش مییابد.** این نتیجه مستقیماً از فرمول کار ($ ext{W} = ext{F} imes ext{d}$) به دست میآید؛ اگر نیرو ثابت باشد، کار با جابهجایی نسبت مستقیم دارد.
### ب) تأثیر وزن بر کار
* **مقایسه آزمایش اول و دوم:** در جابهجایی یکسان ($ ext{0.30 m}$ یا $\text{0.50 m}$)، مشاهده میشود که در آزمایش دوم (دو قطعه چوب)، **نیروی بیشتری ($F$)** لازم است و در نتیجه **کار بیشتری ($W$)** انجام میشود.
* **دلیل:** افزایش وزن (از یک قطعه به دو قطعه) باعث **افزایش نیروی اصطکاک** بین چوب و میز میشود. برای غلبه بر اصطکاک بیشتر و حرکت دادن جسم با سرعت ثابت، باید نیروی بزرگتری وارد کنیم. این افزایش نیرو، کار انجام شده را افزایش میدهد.