آموزش فیزیک پایه 1 از مفاهیم پایه و اصلی کتاب هالیدی

هرآنچه در پیرامون خود مشاهده میکنید، ریشه در فیزیک دارد و همه دروس فیزیک در تمامی مقاطع به هم مرتبط هستند. هدف از یادگیری درس فیزیک پایه 1 یادگیری مفاهیم حرکت، انرژی، دینامیک و … است. شما با فرا گرفتن آموزش فیزیک پایه 1 خواهید توانست دیگر مسائل مربوط به فیزیک هالیدی را به خوبی حل کنید. همچنین، کتاب فیزیک هالیدی که مفاهیم این درس را بطور جامع و عالی در خود جای داده است مورد استفاده رشته های علوم مهندسی و علوم پایه در سال های متمادی قرار گرفته شده است. اگر شما درس فیزیک پایه 1 را به خوبی یاد بگیرید برای درس فیزیک پایه 2 دیگر مشکلی نخواهید داشت. زیرا ادامه ی همین مباحث و در حقیقت پیش نیازی برای مطالب جدید خواهد بود و این یکی از ضرورت های یادگیری این آموزش و درسواره میباشد.

علاوه براین، سنگ بنای بسیاری از علوم پیشرفته در جهان قوانین مکانیک می باشند. قوانینی که با استفاده از آن ها قادر خواهیم بود در مورد بسیاری از پدیده های موجود در طبیعت از مقیاس های بزرگی چون حرکت سیارات و اجرام آسمانی گرفته تا حرکت یک الکترون در لامپ پرتو کاتدی صحبت کرد. مجموعه این قوانین در قالب مطالب فیزیک پایه ۱ تدریس می شود و قابل استفاده خواهد بود. دانش فیزیک بر مبنای اندازه گیری کمیت های فیزیکی بوده و پایه دانش و مهندسی اندازه گیری و مقایسه است که با این مفاهیم آشنا خواهیم شد

در ادام به توضیحات بسیار مختصری از این مباحث میپردازیم.

بردار:

بردار از ابتدایی ترین مباحث مریوط به آموزش فیزیک پایه 1 بوده و بردار در فیزیک، کمیتی است که هم اندازه دارد و هم جهت. این به طور معمول با یک پیکان نشان داده می شود که جهت آن همان جهت مقدار است و طول آن متناسب با اندازه مقدار است. اگرچه یک بردار دارای اندازه و جهت است، اما موقعیت ندارد. یعنی تا زمانی که طول آن تغییر نکند، بردار تغییر نمیکند اگر به موازات خودش جابجا شود. برخلاف بردارها، مقادیر معمولی که دارای بزرگی هستند اما جهت ندارند، مقیاس پذیر نامیده می شوند. به عنوان مثال، جابجایی، سرعت و شتاب مقادیر بردار هستند، در حالی که سرعت (مقدار سرعت)، زمان و جرم مقیاس پذیر هستند. تمامی قوانین و روابط برای بردارها در سرفصل ذکر شده برای مسائل گوناگون بحث و ارائه خواهند داده شد.

سینماتیک (حرکت شناسی)

Kinematics، شاخه ای از فیزیک و زیر مجموعه مکانیک کلاسیک، مربوط به حرکت احتمالی هندسی یک جسم یا سیستم اجسام بدون در نظر گرفتن نیروهای درگیر (به عنوان مثال، علت حرکت و یا اثرات ناشی از حرکات).

حرکت شناسی با هدف ارائه توصیفی از موقعیت مکانی اجسام یا سیستم های ذرات مواد، سرعت حرکت ذرات (سرعت) و سرعت تغییر سرعت آنها (شتاب) است. وقتی نیروهای علت نادیده گرفته می شوند، توصیف حرکت فقط برای ذراتی که دارای حرکت محدود هستند امکان پذیر است. یعنی حرکت در مسیرهای مشخص. در حرکت غیر محدود یا آزاد، نیروها شکل مسیر را تعیین می کنند. برای ذره ای که در مسیری مستقیم حرکت می کند، لیستی از موقعیت ها و زمان های مربوطه یک طرح مناسب برای توصیف حرکت ذره تشکیل می دهد. توصیف مداوم نیاز به یک فرمول ریاضی دارد که موقعیت را از نظر زمان بیان کند.

مرکز جرم و سیستم های ذرات

نکته جالب در مورد مرکز جرم یک جسم یا سیستم این است که این همان نقطه ای است که هر نیروی یکنواختی روی جسم وارد می کند. و دانستن این موقعیت مرکز جرم  حل مسائل و مشکلات مکانیک را آسان می کند، جایی که باید حرکت اجسام به شکل عجیب و غریب و سیستم های پیچیده را توصیف کنیم.
برای اهداف محاسبه، ما می توانیم با یک جسم که شکل عجیب و غریب دارد طوری رفتار کنیم که گویی تمام جرم آن در یک جسم کوچک واقع در مرکز جرم متمرکز شده است. ما گاهی اوقات این شی (object) خیالی را جرم نقطه ای می نامیم.

اگر ما یک جسم صلب را در مرکز جرم آن فشار دهیم، آنگاه جسم همیشه حرکت می کند مثل اینکه یک جرم نقطه ای باشد. صرف نظر از شکل واقعی آن، درمورد هیچ محوری نمی چرخد. اگر جسم در نقطه دیگری تحت نیروی نامتعادل قرار بگیرد، آنگاه چرخش در مورد مرکز جرم شروع می شود.

تکانه

مومنتم یا تکانه اصطلاحی است که معمولاً در ورزش مورد استفاده قرار می گیرد. تیمی که شتاب دارد در حال حرکت است و برای متوقف کردن باید تلاش زیادی انجام دهد. تیمی که حرکت زیادی دارد واقعاً در حال حرکت است و متوقف کردنش سخت است. حرکت یک اصطلاح فیزیک است. این به مقدار حرکتی که یک جسم دارد اشاره دارد. یک تیم ورزشی که در حال حرکت است حرکت و شتابی دارد. اگر جسمی در حال حرکت باشد، آنگاه به اصطلاح میگوییم آن جسم دارای مومنتم است.

حرکت را می توان به عنوان “جرم در حال حرکت” تعریف کرد. همه اشیا دارای جرم هستند. بنابراین اگر یک جسم در حال حرکت است، آنگاه حرکت دارد و جرم آن در حال حرکت است. میزان حرکت یک جسم به دو متغیر بستگی دارد: میزان حرکت جسم و سرعت حرکت آن ها. مومنتم به متغیرهای جرم و سرعت بستگی دارد. از نظر معادله، تکانه یک جسم برابر است با جرم جسم در سرعت جسم.

در آموزش فیزیک پایه 1، تمامی مباحث و سرفصل های مربوطه، مفاهیم اساسی و پیش نیاز، حل مثال ها و مسائل کاربردی تألیفی و کتابی (هالیدی) بصورت مرحله به مرحله و گام به گام ارائه و پوشش داده شده اند.