بخش اول

                                    فیزیک و اندازه گیری

      در این فصل، به تشریح موضوع علم فیزیک می پردازیم. پس با زمینه هایی که فیزیک در آنها کاربرد دارد و شاخه های مختلف علم فیزیک آشنا می شویم. سرانجام به اهمیت اندازه گیری در فیزیک و کمیتهای اصلی و فرعی و کمیتهای نرده ای و بُرداری و عملیات جبری آنها می پردازیم.

تاریخچه پیدایش و گسترش فیزیک

      علم مطالعه حرکت، نیرو، انرژی و اثرات آنها بر ماده را علم فیزیک گویند. واژه فیزیک از واژه باستانی یونانی physis  به معنای طبیعت و ماهیت گرفته شده است. فیلسوفان آسیای صغیر، نخستین کسانی بودند که پرسشهایی درباره طبیعت و ماهیت بنیادی (physis) دنیای مادی مطرح ساختند (در سده هفتم قبل از میلاد مسیح).

       ارشمیدس بر روی مبحث ایستاشناسی (استاتیک) و هیدوراستاتیک کار کرد که به روشهای امروزی بسیار نزدیک بود. پس از ظهور و گسترش اسلام، دانشمندان کشورهای اسلامی از قبیل ابوریحان بیرونی، ابن هیثم، خواجه نصیرالدین طوسی و بسیاری دیگر، علم فیزیک را در زمینه های نجوم و اپتیک گسترش دادند.

     گالیله دستگاههای ساده را با توجه به اصول «اندازه گیری تجربی» و «تجزیه ریاضی» توصیف کرد. گالیه نشان داد که قانونهای طبیعت از معادله های ریاضی ساده ای پیروی می کنند. از آن زمان تاکنون فیزیکدانان در جستجوی روابط ریاضی ای هستند که نتایج اندازه گیریها را به هم مربوط می کنند. مفاهیم اساسی در فیزیک بر حسب اندازه گیریها بیان می شوند و هدف هر نظریه فیزیکی بیان ارتباط نتیجه چند اندازه گیری به همدیگر است.

ارکان علم فیزیک

      روش فیزیک روش گالیله است که بعداً توسط نیوتون تکمیل شد. یعنی موضوع مورد نظر توسط تجربه (انجام آزمایش) و تجریه و تحلیل ریاضی بررسی می شود. برای انجام آزمایش در فیزیک ،معمولاً ابتدا یک رشته اندازه گیری انجام می شود. مجموعه فعالیتهای تجربی را مشاهده می گویند. نتیجه مشاهده ها و اندازه گیریها، شالوده کار دو مرحله تجزیه و تحلیل ریاضی را فراهم می سازد.

        فیزیکدانانی که بیشتر در زمینه طرح ریزی و انجام آزمایشها و جمع آوری اطلاعات از طریق اندازه گیری پژوهش می کنند فیزیکدانان تجربی هستند. مجموعه ای از مدلها و رابطه هایی که از طریق تجربه ها به دست می آیند، یک نظریه (تئوری) را می سازند. فیزیکدانانی که با تجریه و تحلیل داده های تجربی (مشاهده ها) نظریه می سازند. فیزیکدانان نظری یا نظریه پرداز هستند.

کاربردهای فیزیک

        مطالعه هر بخش از جهان پیرامون ما بدون دانش فیزیک میسر نیست. شما با فراگیری فیزیک می آموزید که چگونه: مشاهده کنید، بررسی کنید، آزمایش کنید و نتایج آزمایشها را به صورت مناسب ثبت کنید. برای آموختن فیزیک باید با کسب مهارت ریاضی لازم بتوانید نتایج و مفاهیم را با جملات دقیق بیان کنید.

         شاخه های مختلف فیزیک شامل فیزیک ماده چگال، اختر فیزیک، فیزیک هسته ای، فیزیک اتمی و مولکولی و لیزر، فیزیک ذره های بنیادی، فیزیک بنیادی و ... می باشد. فیزیک در زمینه های زیادی از قبیل پزشکی، رایانه ای، هواشناسی، مواد، مخابرات، صنعت و ... کاربرد دارد.

اندازه گیری

         اهمیت اندازه گیری در فیزیک آنقدر زیاد است که می توان گفت «فیزیک علم اندازه گیری است.» دانشمندان برای آن که رقمهای حاصل از اندازه گیریهای مختلف یک کمیت با هم مقایسه پذیر باشند در نشستهای بین المللی توافق کرده اند که برای هر کمیت مکانی معین تعریف کنند.

         یکای (واحد) هر کمیت باید به گونه ای باشد که در شرایط فیزیکی تعیین شده تغییر نکند و در دسترس باشد. مجموعه یکاهای مورد توافق بین المللی را به اختصار یکاهای SI می نامند.

یکاهای اصلی و فرعی

       بعضی کمیتهای اصلی فیزیک عبارتند از طول، جرم و زمان و یکاهای اصلی، یکاهای این کمیتهای اصلی اند.

        کمیتهای فرعی مثل مساحت، حجم، سرعت و ... با استفاده یا رابطه هایی با کمیتهای اصلی به دست می آیند. یکای کمیتهای فرعی هم با استفاده از این روابط تعریف می شود. مثلاً مسافت که از حاصل ضرب دو طول به دست می آید m^{2  =} m×m (متر مربع) می باشد.

یکای مناسب برای کمیتهای خیلی بزرگ یا خیلی کوچک

یکاهای کوچکتر و یا بزرگتر را توسط پیشوندی که به یکای مربوط اضافه می شود.

 را به صد قسمت مساوی تقسیم کنیم هر قسمت یک سانتیمتر است. جدول زیر مربوط به این پیشوندها است.

نماد گذاری علمی

          در نماد گذاری علمی هر مقدار را به صورت حاصل ضرب عددی بین ۱ و ۱۰ و توان صحیحی از ۱۰ می نویسند. مثال:

10⁶ × 63/5= 5630000

%820 = 8/2 * 10^-2

وسایل اندازه گیری

         وسایل اندازه گیری با توجه به کمیت مورد اندازه گیری انتخاب و طراحی می شوند. مثلاً برای اندازه گیری طول و عرض یک اتاق از متر نواری و برای اندازه گیری طول و عرض یک کتاب از یک خط کش استفاده می شود. برای اندازه گیری جرم جسم از ترازو، برای اندازه گیری زمان از ساعت و برای اندازه گیری حجم مایعها از پیمانه ها یا ظرفهای مدرج استفاده می شود.

دقت اندازه گیری

       کمترین مقداری را که یک وسیله می تواند اندازه بگیرد دقت اندازه گیری با آن وسیله می نامند. به عنوان مثال دقت اندازه گیری یک خط کش معمولی در حد میلی متر است و برای اندازه گیری طول کمتر از میلی متر باید از وسیله ای که دقت آن بیشتر باشد مثل کولین یا ریز سنج استفاده کرد.

کمیتهای فیزیکی

کمیتهای فیزیکی دو دسته اند: نرده ای و برداری

کمیتهای نرده ای: این کمیتها با معلوم شدن مقدارشان معرفی و مشخص می شوند مثل حجم سطح، جرم، زمان، طول، انرژی، چگالی و ... این کمیتها از قاعده های متداول در حساب پیروی می کنند.

کمیتهای برداری: این کمیتها علاوه بر بزرگی (مقدار)، جهت (راستا و سو) دارند و از قاعده جمع برداری پیروی می کنند.

          بردارهایی که اندازه جهت آنها یکسان است و راستاهای موازی دارند و بردارهای هم سنگ یا مساوی گویند.

جابه جایی:

             جابه جایی یک جسم، پاره خط جهت داری است که ابتدای آن مکان آغازی و انتهای آن مکان پایانی جسم و طول آن مقدار تغییر مکان است. دو جابه جایی را وقتی برابر می گویند که به یک اندازه و در یک جهت (هم راستا و هم سو) باشند. 

جمع بردارهای جابه جایی

                حاصل جمع دو یا چند برادر را برآیند آن بردارها (یا بردار برآیند) می نامند. برای یافتن برآیند دو بردارa  و  bمی توانیم از یک نقطه دو بردار برابرa  و  bرسم کنیم. بردار برآیند قطر متوازی الاضلاعی است که نقطه شروع دو بردار را به رأس مقابل وصل می کند. (قاعده متوازی الاضلاع برای جمع بردارها)

نکته: بردار برآیند از رابطه ی زیر نیز به دست می آید.

R = √(a2 + b2 + 2abcos)

                 جمع برداری خاصیت جابه جایی دارد یعنی به ترتیب بردارها بستگی ندارد. یک روش دیگر برای جمع دو یا چند بردار این است که از انتهای بردار اول برداری مساوی بردار دوم و از انتهای بردار دوم برداری مساوی بردار سوم و همین طور تا آخر رسم کنیم. بردار برآیند برداری است که ابتدای آن ابتدای بردار اول و انتهای آن انتهای بردار آخر باشد.

مثال: بردار برآیند بردارهای a و  bو c را به دست آورید.

پاسخ: بردارهای مساویa  و  bو c را پشت هم رسم می کنیم و ابتدای بردار اول را به انتهای بردار آخر وصل می کنیم.

نکته: اگر دو بردار a  و  b بر هم عمود باشند. بزرگی بردار برآیند (R) از رابطه زیر به دست می آید:

R = √(a² + b²)

حاصل ضرب یک عدد در یک بردار

هر گاه عدد m را در یک بردار ضرب کنیم، بزرگی بردار حاصل  m برابر بردار اول است.

جهت بردار حاصل ضرب با بردار اولیه یکی است ® 0 >m

بردار حاصل ضرب در خلاف جهت بردار اولیه است ® 0<

m

(یعنی وقتی برداری را در یک عدد مثبت ضرب می کنیم فقط بزرگی آن تغییر می کند؛ ولی وقتی در یک عدد منفی ضرب می کنیم جهت آن نیز تغییر می کند.)

تفریق دو بردار

               حاصل تفریق دو بردار نیز یک بردار است. برای تفریق دو بردار ابتدا از یک نقطه به عنوان مبدأ، دو بردار  a و  bرا رسم می کنیم. بردار c حاصل تفریق بردارهای a و  bاست و راستای c  انتها بردارهای  a و   bرا به هم وصل می کند.

3 

دانش آموزان محترم از این سوال پرینت گرفته و حل کنید و تا 25فروردین ماه 1392 تحویل دهید.

1-سایه و نیم سایه را تعریف کنید با رسم شکل.

2-بازتاب منظم و نامنظم را تعریف کنید.با رسم شکل.

3-فرق بین آیینه مقعر و محدب را بنویسید.(4مورد)

4-نوری با زاویه 32درجه به آیینه متقاطعی به زاویه98 می تابد با رسم کامل مسیر نوربه سوالات پاسخ دهید

الف-زاویه تابش در آیینه دوم؟

ب-متمم زاویه تابش در آیینه  اول؟

ج-متمم زاویه بازتابش از آیینه دوم؟

5-مدادی به طول8سانتی متر بین لامپ و دیواری قرار دارد اگر طول سایه 24سانتی متر و فاصله بین مداد با لامپ 60 سانتی متر باشد فاصله دیوار تا لامپ را محاسبه کنید.با رسم شکل.

6-چهار مسیرنور در آیینه مقعر را رسم کنید.

7-چهار ویژگی تصویر در آیینه تخت را بنویسید.

8-با رسم شکلی پرتو حقیقی و مجازی و تصویر مجازی را نشان دهید.

9-تصویر اول در آیینه مقعر را به طور کامل شرح دهید.با رسم شکل.

10-درستی و نادرستی جملات را مشخص کنید.

الف-در آیینه مقعر تصویر مجازی کوچکتر از جسم است.

ب-کانون آیینه مقعر حقیقی است.

پ-راس آیینه بین کانون و مرکز آیینه است.

ج-درتمام آیینه ها تصویر مجازی تشکیل می شود.

ح-زاویه بین پرتو تابش و آیینه را زاویه تابش گویند.

د-در آیینه تخت تصویر حقیقی تشکیل می شود.

                                                                                          اسفند ماه 1392-زارعی

دانش آموزان محترم از این سوال پرینت گرفته و حل کنید و تا 25فروردین ماه 1392 تحویل دهید.

1-خورشید گرفتگی و ماه گرفتگی را تعریف کنید با رسم شکل.

2-قانون باز تاب نور را تعریف کنید.با رسم شکل.

3-فرق بین آیینه مقعر و محدب را بنویسید.(4مورد)

4-نوری با زاویه 28درجه به آیینه متقاطعی به زاویه108 می تابد با رسم کامل مسیر نوربه سوالات پاسخ دهید

الف-زاویه تابش در آیینه دوم؟

ب-متمم زاویه تابش در آیینه  اول؟

ج-متمم زاویه بازتابش از آیینه دوم؟

5-مدادی به طول10سانتی متر بین لامپ و دیواری قرار دارد اگر طول سایه 30سانتی متر و فاصله بین مداد با لامپ 60 سانتی متر باشد فاصله دیوار تا لامپ را محاسبه کنید.با رسم شکل.

6-چهار مسیرنور در آیینه محدب را رسم کنید.

7-چهار ویژگی تصویر در آیینه تخت را بنویسید.

8-با رسم شکلی پرتو حقیقی و مجازی و تصویر مجازی را نشان دهید.

9-تصویر دوم در آیینه مقعر را به طور کامل شرح دهید.با رسم شکل.

10-درستی و نادرستی جملات را مشخص کنید.

الف- زاویه بین پرتو تابش و آیینه را زاویه تابش گویند.

ب- راس آیینه بین کانون و مرکز آیینه است.

پ- کانون آیینه مقعر حقیقی است.

ج-درتمام آیینه ها تصویر مجازی تشکیل می شود.

ح- در آیینه مقعر تصویر مجازی کوچکتر از جسم است..

د-در آیینه محدب تصویر حقیقی تشکیل می شود.

                                                                                      اسفند ماه 1392-زارعی

لیست نمرات امتحان مستمر نوبت دوم کلاس104 دبیرستان مولوی 20اسفند ماه1392

نمرات زیر 10یکبار جزوء فصل چهارم نوشته شود.به نمرات بالای 15 دو نمره مثبت نیز تعلق می گیرد.برای غایبین نیز نمره زیر ده محسوب می شود.

لیست نمرات امتحان مستمر نوبت دوم کلاس 106 دبیرستان مولوی15 اسفند ماه1392

نمرات زیر 10یکبار جزوء فصل چهارم نوشته شود.به نمرات بالای 15 دو نمره مثبت نیز تعلق می گیرد.

لیست نمرات امتحان مستمر نوبت دوم کلاس 105 دبیرستان مولوی 13 اسفند ماه1392

نمرات زیر 10یکبار جزوء فصل چهارم نوشته شود.به نمرات بالای 15 دو نمره مثبت نیز تعلق می گیرد.

لیست نمرات امتحان مستمر نوبت دوم کلاس 101 دبیرستان مولوی 14 اسفند ماه1392

نمرات زیر 10یکبار جزوء فصل چهارم نوشته شود.به نمرات بالای 15 دو نمره مثبت نیز تعلق می گیرد.

اسفند ماه 1392

اسفند ماه 1392

                                                         بسمه تعالی

امتحان مستمر نیم سال دوم فیزیک سال دوم فصل کار و انرژی دبیرستان.......

نام و نام خانوادگی.........کلاس...........

1-مفاهیم فیزیکی زیر را تعریف کنید.

الف-قضیه کار و انرژی

ب-قانون پایستگی انرژی مکانیکی

ج-بازده

2-گلوله ای از ارتفاع 30متری زمین رها می شود سرعت برخورد گلوله با زمین را محاسبه کنید.(قانون پایستگی)

E₁=E_{2           V=              V=}

3-هواپیمایی با سرعت50متر بر ثانیه در مسیر افقی و در ارتفاع2000متری زمین در حال حرکت می باشد اگر جسمی را رها کند در ارتفاع 500متری زمین سرعت جسم را محاسبه کنید.(قانون پایستگی)

V=

4-اتومبیلی با سرعت72کیلومتر بر ساعت در حال حرکت در مسیر افقی است و مانعی را می بیند و ترمز می کند و پس از 5متر متوقف می شود شتاب اتومبیل و ضریب اصطکاک جنبشی را محاسبه کنید.(قضیه کار و انرژی)

a=40                      

5-یک بالابر الکتریکی با بازده 90درصد یک پاکت سیمان50کیلوگرمی را در مدت 10 ثانیه تا ارتفاع30متر بالا می برد

الف-کار مفید بالا برW=Mgh=15000j

ب-توان مفید1500

ج-کار غیر مفید1666/6

6-شخصی به جرم 80کیلوگرم در آسانسوری ایستاده و آسانسور 20متر به سمت بالا جابه جا می شود کار نیروی وزن شخص و تکیه گاه را محاسبه کنید؟w_mg=mgh=-16000

N=mg+ma=960

W=Nx=19200j

7-سرعت جسمی4کیلوگرمی در مدت 5ثانیه از 4متر بر ثانیه به 12متر بر ثانیه رسیده است کار برآیند نیرو های وارد بر جسم را محاسبه کنید.شتاب و مسافت طی شده جسم چقدر است.

W=k₂-k₁=256

a=8/5

x=320

8-یک مسئله درباره قانون پایستگی انرژی بنویسید و حل کنید.

       اسفند 1392-زارعی

                                                         بسمه تعالی

امتحان مستمر نیم سال دوم فیزیک سال دوم فصل کار و انرژی دبیرستان.......

نام و نام خانوادگی.........کلاس...........

1-مفاهیم فیزیکی زیر را تعریف کنید.

الف-قضیه کار و انرژی

ب-قانون پایستگی انرژی مکانیکی

ج-بازده

2-گلوله ای از ارتفاع 30متری زمین رها می شود سرعت برخورد گلوله با زمین را محاسبه کنید.(قانون پایستگی)

3-هواپیمایی با سرعت50متر بر ثانیه در مسیر افقی و در ارتفاع2000متری زمین در حال حرکت می باشد اگر جسمی را رها کند در ارتفاع 500متری زمین سرعت جسم را محاسبه کنید.(قانون پایستگی)

4-اتومبیلی با سرعت72کیلومتر بر ساعت در حال حرکت در مسیر افقی است و مانعی را می بیند و ترمز می کند و پس از 5متر متوقف می شود شتاب اتومبیل و ضریب اصطکاک جنبشی را محاسبه کنید.(قضیه کار و انرژی)

5-یک بالابر الکتریکی با بازده 90درصد یک پاکت سیمان50کیلوگرمی را در مدت 10 ثانیه تا ارتفاع30متر بالا می برد

الف-کار مفید بالا بر

ب-توان مفید

ج-کار غیر مفید

6-شخصی به جرم 80کیلوگرم در آسانسوری ایستاده و آسانسور 20متر به سمت بالا جابه جا می شود کار نیروی وزن شخص و تکیه گاه را محاسبه کنید؟

7-سرعت جسمی4کیلوگرمی در مدت 5ثانیه از 4متر بر ثانیه به 12متر بر ثانیه رسیده است کار برآیند نیرو های وارد بر جسم را محاسبه کنید.شتاب و مسافت طی شده جسم چقدر است.

8-یک مسئله درباره قانون پایستگی انرژی بنویسید و حل کنید.

       اسفند 1392-زارعی

موضوعات مرتبط: فیزیک دبیرستان، ،
برچسب‌ها:
ادامه مطلب