فیزیک | آموزش فصل اول

سلام

با یک پست خیلی عالی اومدم که اونهم آموزش کامل فصل یک کتابه.

خسته نباشید...خشایار

همه ی موجودهای زنده و غیرزنده برای حرکت به انرژی نیاز دارند. انسان برای فعالیت های روزانه، اتومبیل برای حرکت، بخاری برای گرم کردن، لامپ برای روشن شدن، تلویزیون، رادیو، کامپیوتر، و . . . به انرژی نیاز دارند. در این فصل می خواهیم در باره ی انرژی، چگونگی مصرف ومنبع های انرژی صحبت کنیم




چهار- انرژی و شما

بدن هر نوجوان فعال و در حال رشد، روزانه به طور متوسط حدود 12000 کیلوژول انرژیِ نیازدارد









بدن انسان، انرژی مورد نیاز برای انجام فعالیت های روزانه ی خود را از طریق خوردن مواد غذایی به دست می آورد. این مواد غذایی، شبیه سوخت های ماشین ها، دارای انرژی شیمیایی هستند و برای آزاد شدن این انرژی لازم است درآن ها تغییرات شیمیایی صورت پذیرد


مواد غذایی که ما مصرف می کنیم و سوخت هایی که ماشین ها مورد استفاده قرار می دهند، دارای انرژی معینی هستند. انرژی موجود در آن ها را با یکای کیلوژول بر گرم و با نماد kj/g بیان می کنند. به عنوان مثال، وقتی
می گوییم انرژی شیمیای پنیر تازه 5/4 kj/g است، یعنی در هر گرم از این ماده 5/4 kj انرژی وجود دارد. جدول زیر انرژی شیمیایی موجود در برخی غذاها و سوخت های معمولی را نشان می دهد


بدن انسان برای انجام فعالیت های داخلی و همچنین انجام فعالیت های روزانه، انرژی شیمیایی حاصل از ماده های غذایی را مصرف می کند. مقدار انرژی که بدن مصرف می کند به مدت زمان انجام فعالیت ها بستگی دارد. هر چه مدت زمان انجام یک فعالیت بیش تر باشد، انرژی بیش تری در آن فعالیت به مصرف می رسد برای بیان مقدار انرژی مصرف شده از کمیتی به نام آهنگ مصرف انرژی استفاده می شود، طبق تعریف، مقدار انرژی که در یک مدت زمان معین به عنوان مثال یک دقیقه در جدول زیر مصرف می شود، آهنگ مصرف انرژی می گویند. آهنگ مصرف انرژی را توان مصرفی می نامند و یکای آن kj/min است . به عنوان مثال وقتی می گوییم آهنگ مصرف انرژی درورزش تنیس 5/26 kj/min است ، یعنی در هر دقیقه ، 5/26 kjانرژی برای انجام این فعالیت در بدن ما مصرف می شود. جدول زیرآهنگ مصرف انرژی برخی از فعالیت های روزانه ی ما را نشان
می دهد






یک-انرژی جنبشی














انرژی ای که هر جسم، صرفاٌ به علت حرکتش دارد را انرژی جنبشی آن جسم می نامند

انرژی جنبشی جسمی به جرم که با سرعت حرکت میکند، از حاصل ضرب نصف جرم آن جسم در مجذور سرعتش به دست می آید

رابطه هر چه جرم جسم و یا سرعت آن بیش تر باشد، انرژی جنبشی آن بیش تر است
در این رابطه، جرم بر حسب کیلوگرم ، سرعت ، بر حسب متر بر ثانیه و انرژی جنبشی بر حسب ژول است. مطابق این



دو-قانون پایستگی انرژی










انرژی ممکن است از صورتی به صورت های دیگر تبدیل شود. در لامپ، انرژی الکتریکی به انرژی نورانی و گرما تبدیل
می شود. وقتی غذا می خوریم، انرژی موجود در غذا به صورت انرژی شیمیایی در بدن ما ذخیره می شود. در پیاده روی،
ا نرژی شیمیایی ذخیره شده در بدن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. هنگامی که فنری را می فشاریم، انرژی شیمیایی ذخیره شده در بدن به صورت انرژی پتانسیل در فنر ذخیره می شود،

زمانی که یک ورزش کار توپی را می زند، انرژی شیمیایی موجود در بدن وی به انرژی جنبشی تبدیل می شود و پس از توقف توپ، انرژی جنبشی آن به انرژی درونی توپ و زمین تبدیل می شود

هرگاه یک توپ به توپ دیگری برخورد کند، انرژی جنبشی توپ اول (با صرف نظر از اصطکاک بین توپ ها و زمین)، به انرژی جنبشی توپ دوم تبدیل
می شود









هنگام حرکت یک اتومبیل، انرژی شیمیایی موجود در سوخت اتومبیل به انرژی جنبشی و گرما تبدیل می شود










همه ی این مثال ها نشان می دهند که انرژی، خودبه خود به وجود نمی آید و هیچ گاه از بین نمی رود. بنابراین انرژی یک جسم هیچ گاه از بین نمی رود و خودبه خود نیز به وجود نمی آید و همواره پایسته (ثابت) می ماند، مگر این که مقداری از آن را به جسم دیگری بدهد و یا اینکه از یک جسم دیگر انرژی دریافت کند
این مطلب، بیان قانون پایستگی انرژی است. در کاربرد قانون پایستگی انرژی باید به این نکته توجه کنیم که مقدار انرژی همواره پایسته (ثابت) می ماند اما ممکن است از یک نوع به نوع دیگر تبدیل شود







سه-انرژی پتانسیل گرانشی









انرژی که یک جسم صرفاٌ به علت ارتفاعش از سطح زمین دارد، انرژی پتانسیل گرانشی نامیده می شود. هنگامی که توپی بر اثر ضربه ای از تپّه بالا می رود سرعت آن به تدریج کاهش می یابد تا در نهایت متوقف شود و پس از لحظه ای توقف به طرف پایین بر می گردد










در ابتدا که توپ از نقطه ی شروع به حرکت می کند دارای انرژی جنبشی است. با صرف نظر از اصطکاک وقتی توپ به نقطه ی می رسد، این انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل گرانشی تدبیل می شود و هنگام بازگشت،انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی توپ تبدیل می شود. اگر اصطکاک نیز در نظر گرفته شود، بخشی از انرژی در اثر اصطکاک به انرژی درونی توپ و سطح زمین تبدیل می شود










انرژی پتانسیل گرانشی جسمی به جرم که در ارتفاع از سطح زمین قرار دارد، از رابطه زیر به دست می آید



در این رابطه، شتاب گرانشی زمین نامیده می شود و مقدار آن برابر است که برای راحتی در محاسبه، می توان مقدار آن را به طور تقریبی در نظر گرفت. یکای انرژی پتانسیل گرانشی در ، ژول است