انرژی-صورتهای انرژی

 

علوم تجربي – سال اول راهنمايي تحصيلي

  بخش دوم : انرژي ، زندگي
فصل 5 – انرژي

صورت هاي انرژي :
انرژي صورت هاي گوناگون دارد. بعضي از صورتهاي انرژي عبارتند از :‌انرژي شيميايي،‌انرژي گرمايي، انرژي مكانيكي (حركتي)، انرژي الكتريكي، انرژي نوراني و انرژي صوتي .
بعضي از صورتهاي انرژي را به آساني نمي توان تشخيص داد. مثلاً‌ درون مولكول هاي يك حبه قند، انرژي وجود دارد و بدن شما با خوردن قند، اين انرژي را به دست مي آورد. انرژي موجود در حبه قند يك انرژي شيميايي است. سوخت هايي مانند نفت و بنزين نيز انرژي شيميايي دارند براي آزاد كردن انرژي شيميايي، يك تغيير شيميايي لازم است. تشخيص دادن ديگر صورت هاي انرژي آسان تر است. خورشيد انرژي نوراني و انرژي گرمايي توليد مي كند.

سنگي كه از بالاي كوهي مي غلتد و به پائين مي آيد داراي انرژي مكانيكي است. تمامي اجسام در حال حركت انرژي الكتريكي دارند.

  انواع انرژي :

بعضي از صورت هاي انرژي را مي توان در اجسام ذخيره كرد. مثلاً وقتي شما يك فنر را مي كشيد يا آن را فشار مي دهيد، در هر دو صورت، در آن انرژي ذخيره كرده ايد. انرژي ذخيره شده با رها كردن فنر آزاد مي شود. به انرژي ذخيره شده انرژي پتانسيل نيز گفته مي شود.
اگر وزنه را از سقف رها كنيم ، انرژي ذخيره شده در آن آزاد مي شود و جسم به حركت در مي آيد در اين حالت مي گوئيم وزنه داراي انرژي جنبشي شده است. انرژي از هر نوعي كه باشد ممكن است از نوع جنبشي يا پتانسيل باشد.
انرژي گرمايي در واقع به جنبش مولكول هاي هر جسم مربوط مي شود. بنابراين انرژي گرمايي از نوع جنبشي است. انرژي نوراني و انرژي صوتي نيز از نوع جنبش و شيميايي موجود در مواد از نوع پتانسيل است.

 

  تبديل انرژي ها :

صورت هاي انرژي نيز مي توانند به يك ديگر تبديل شوند. اين تبديل به راههاي مختلف انجام مي شود. انرژي الكتريكي در لامپ به انرژي هاي گرمايي و نوراني تبديل مي شود. يك باتري خورشيدي، انرژي نوراني خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند. كرم شب تاب انرژي شيميايي را به انرژي نوراني تبديل مي كند.

 

  بايستگي انرژي :

قانون بايستگي انرژي بيان مي كند كه انرژي نه خود به خود به وجود مي آيد نه خود به خود نابود مي شود بلكه از صورتي به صورت ديگر يا از نوعي به نوع ديگر تبديل مي گردد. وقتي يك خودرو حركت مي كند تمام انرژي شيميايي ذخيره شده در بنزين آن به انرژي مكانيكي ( حركت) تبديل نمي شود.
بلكه مقداري نيز از انرژي به گرما تبديل مي شود،‌به همين دليل است كه وقتي خودرو را روشن مي كنيم، پس از مدتي موتور آن كاملاً داغ مي شود. معمولاً وقتي كه مي خواهيم يك صورت انرژي را به صورت ديگري تبديل كنيم، مقداري از انرژي اوليه به صورت هاي ديگر مورد نظر ما نيست تبديل مي شود.  

  فكر كنيد .
كدام صورت از انرژي در زندگي ما بيشترين استفاده را دارد؟

انرژي الكتريكي بيشترين استفاده را دارد. زيرا اين انرژي به آساني به صورت هاي ديگر تبديل مي شود و دسترسي به آن آسانتر از انرژي هاي ديگر است.  

  جدول زير را تكميل كنيد.

تبديل انرژي	وسيله يا پديده
مكانيكي به گرمايي مكانيكي به الكتريكي شيميايي به الكتريكي شيميايي به نوراني و گرمايي الكتريكي به صوتي شيميايي به مكانيكي الكتريكي به مكانيكي نوراني به الكتريكي الكتريكي به نوراني و گرمايي الكتريكي به نوراني و صوتي	ماليدن دستها به يكديگر ژنراتور باتري اتومبيل ميكروفون سوختن چوب – سوختن نفت بلند گو موتور اتومبيل موتور يخچال باتري خورشيدي لامپ رعد و برق

 

  فكر كنيد
لامپ و بخاري برقي از نظر تبديل انرژي با هم چه شباهتهايي دارند؟ چه تفاوتي دارند؟

شباهت :
در هر دو انرژي الكتريكي به انرژي گرمايي و نوراني تبديل مي شود.

تفاوت :
‌در بخاري برقي انرژي گرمايي مورد استفاده قرار مي گيرد و انرژي نوراني توليد شده به هدر مي رود و در لامپ انرژي نوراني توليد شده مورد استفاده قرار مي گيرد و انرژي گرمايي به هدر مي رود.  

  فكر كنيد
چرا يك آونگ در حال نوسان پس از مدتي از حركت باز مي ايستد؟

در هنگام نوسان مقداري از انرژي آونگ به مولكول هاي هوا منتقل مي شود، و آن ها را به حركت درمي آورد. بعد از چند بار نوسان تمام انرژي آونگ به مولكول هاي هوا منتقل مي شود، و آونگ از حركت مي ايستد.  

نیرو-اقسام نیرو

 

علوم تجربي – سال اول راهنمايي تحصيلي

  فصل 6 نيرو
اقسام نيرو:

به نيروي جاذبه زمين نيروي گرانش نيز گفته مي شود. نيروي جاذبه زمين بر همه چيزهايي كه در اطراف آن هستند وارد مي شود و آن ها را به سمت زمين مي كشد. به همين علت است كه اجسام بر روي سطح زمين وزن دارند.

به عبارت ديگر مي توان گفت كه وزن هر جسم در واقع نيروي جاذبه زمين بر آن جسم است. هر چه از سطح زمين دور شويم. نيروي كشش زمين برروي اجسام كمتر مي شود. در فضاهاي دوره اجسام تقريباً در حالت بي وزني قرار مي گيرند.

  نيروي تكيه گاه :

اگر به اطراف خود نگاه كنيد، مي بينيد كه هر جسمي يا روي يك جسم ديگر قرار دارد و يا از جايي آويزان است. به اين جسم و يا نقطه ي آويز تكيه گاه مي گوئيم. وقتي جسمي مثل يك كشتي يا يك قايق روي سطح آب قرار مي گيرد، باعث فرورفتن سطح آب مي شود . قايق هم مانند كتاب كه خط كش را خميده مي كند، سطح آب را خميده مي كند. يعني سطح آن هم مانع فرورفتن قايق مي شود.
به نيرويي كه تكيه گاه بر جسمي كه روي آن قرار دارد وارد مي كند، نيروي تكيه گاه مي گوئيم.

 

  نيروي اصطكاك :

وقتي از هل دادن يك جسم دست بر مي داريم يا موتور اتومبيل در حال حركت را خاموش مي كنيم. بعد از مدتي جسم از حركت مي ايستد، نيرويي كه مانع ادامه ي حركت جسم مي شود نيروي اصطكاك نام دارد.

 

  نيروي الكتريكي :

يكي از نيروهايي كه بيشترين تأثيررا در زندگي انسان دارد،‌نيروي الكتريكي است يك خودكار يا شانه پلاستيكي را با پارچه پشمي مالش دهيد و به خرده هاي ريز كاغذ نزديك كنيد. چه روي مي دهد، نيرويي كه باعث جذب خرده هاي كاغذ به شانه مي شود،‌نيروي الكتريكي نام دارد.

 

  مشخصه هاي نيرو‌:

اگر در هنگام بازي توپ، با پاي بدون كفش ضربه اي نسبتاً محكم به توپ فوتبال بزنيد،‌انگشت پايتان كمي درد مي گيرد علت اين است كه وقتي شما به توپ نيرو وارد مي كنيد، توپ نيز بر پاي شما نيرو وارد مي كند.
در بوجود آوردن نيرو همواره دو جسم شركت دارند و هر جسم به جسم ديگر يك نيرو وارد مي كند.

هر نيرو داراي دو مشخصه است :
الف) جهت
ب) اندازه
جهت نيرو را از روي نتيجه ي تأثير نيرو بر جسم و تغييري كه در شكل و يا در حركت جسم بوجود مي آيد، تعيين مي كنيم . مثلاً وقتي به كتاب نيرو وارد مي كنيم و كتاب به طرف شمال حركت مي كند، جهت نيرو به طرف شمال است.  

  اندازه گيري نيرو :

قبل از آنكه درباره اندازه گيري نيرو فعاليتي انجام دهيد، لازم است درباره جرم و اندازه گيري آن مطالبي بدانيد.
مثلاً هنگام خريد ميوه يا شيريني ما معمولاً جرم را كيلوگرم تعيين مي كنيم. براي اندازه گيري جرم اجناسي، مانند پرتغال ، پنير و برنج ، كيلوگرم واحد مناسبي است. اما براي اندازه گيري جرم هاي كوچك تر به جاي كيلوگرم از گرم استفاده مي كنيم. جرم را معمولاً با ترازوي دو كفه اندازه مي گيرند.

بطور كلي هر چه جرم يك جسم بيشتر باشد، آن جسم سنگين تر است يعني نيروي جاذبه زمين بر آن بيشتر است. وزن را به كمك نيروسنج اندازه مي گيريم. واحد اندازه گيري نيرو، نيوتون نام دارد.

آموختيد كه وزن هر جسم در واقع نيروي جاذبه اي است كه از طرف زمين بر جسم وارد مي شود. بنابراين واحد اندازه گيري وزن نيز مانند همه ي نيروهاي ديگر نيوتون است. اگر يك سنگ را در دست بگيريد، (يك سنگ ترازوي صدگرمي) ، آيا سنگيني آن را احساس مي كنيد؟ مقدار نيروي وزن چنين وزنه اي تقريباً برابر يك نيوتن است.
همچنين يك سنگ ترازوي يك كيلوگرمي بر روي زمين وزني تقريباً برابر با ده نيوتن دارد. يعني از طرف كره ي زمين بر آن نيروي جاذبه اي برابر 10 نيوتن وارد مي شود.

همان طور كه مي دانيد واحد جرم كيلوگرم است. ما اكثراً به جاي كلمه ي جرم از وزن استفاده مي كنيم. مثلاً مي گوئيم وزن اين قالب پنير يك كيلوگرم است. در حالي كه درست اين است كه بگوئيم جرم پنير يك كيلوگرم و وزن آن حدود 10 نيوتون است. جرم يك ماده به تعداد ذره هاي سازنده آن ماده و جرم هر ذره بستگي دارد. در حالي كه وزن يك ماده نيروي جاذبه زمين بر روي جسم است.
در روي سطح زمين وزن يك جسم ( بر حسب نيوتون) از نظر عددي، تقريباً ده برابر جرم آن (بر حسب كيلوگرم) است.  

  آزمايش كنيد

يك بار صندلي و بار ديگر ميز يا نيمكت خود را بلند كنيد. بلند كردن كداميك آسانتر است ؟
آيا به پائين كشيده شدن آن ها را احساس مي كنيد؟ چه چيزي آنها را به پائين مي كشد؟ آيا تمام جسم ها به پائين كشيده مي شوند؟
بلند كردن صندلي آسان تر است. زيرا جرم صندلي از ميز يا نيمكت كمتر است و زمين با نيروي كمتري آن را به سمت خود مي كشد.
بله ، زيرا نيرويي براي بالا نگه داشتن آن صرف كنيم . نيروي گرانش (جاذبه زمين) آن را به پائين مي كشد..
بله ، نيروي جاذبه بر همه ي چيزهايي كه در اطراف آن هستند نيرو وارد كرده و آن ها را به سمت خود مي كشد.  

  فكر كنيد
به نظر شما نيروي اصطكاك در انجام كارها و زندگي ما مفيد است يا مضر؟

نيروي اصطكاك هم مفيد است هم مضر.
مفيد در هنگام ترمز كردن ، راه رفتن.
مضر هنگام حركت قطعات ماشين كه باعث گرم شدن قطعات شده و مقداري انرژي به هدر مي رود.  

  اطلاعات جمع آوري كنيد:
حتماً تا به حال در يخچال را بارها باز و بسته كرده ايد. يك بار ديگر اين كار را انجام دهيد. اما اين بار هنگام بازكردن در يخچال نيرويي را كه با دست براي بازكردن به آن وارد مي كنيد، به آرامي و آهستگي افزايش دهيد چه تفاوتي بين بازشدن در يخچال و در يك كمد مشاهده مي كنيد. موقع بستن در يخچال نيز به آرامي آن را به بدنه يخچال نزديك كنيد. خواهيد ديد كه يخچال از فاصله ي نزديك در خود را جذب مي كند.
1 – به نظر شما چه نيرويي به اين صورت بر باز و بسته شدن در يخچال اثر مي گذارد؟
2 – چه تدبيري براي ايجاد اين نيرو بكار رفته است؟
3 – چرا در يخچال را اينگونه ساخته ايد؟
4 – آيا موارد ديگر براي استفاده از آهن ربا مي شناسيد؟

1 – نوار لاستيكي در يخچال داراي آهن رباست نيروي مغناطيسي درب يخچال را به طرف خود مي كشد. به همين دليل براي بازكردن در يخچال به نيروي بيشتري نياز داريم.
2 – نيروي مغناطيسي آهن ربا، در را به طرف يخچال مي كشد
3 – براي اين كار ، نوارهاي آهن را در لاستيك اطراف در يخچال كار گذاشتند تا در يخچال محكم تر بسته شود.
4- براي اينكه هواي گرم به داخل يخچال نفوذ نكند و از خروج هواي سرد جلوگيري شود.
5 – از آهن ربا وسايل گوناگون مانند بلندگو، گوشي تلفن و قطب نما ساخته مي شود.  

  فكر كنيد
جدول زير را كامل كنيد :

چگونگي اثر نيرو بر جسم	نام جسمي كه نيرو به آن وارد مي شود	جسمي كه نيرو را وارد مي كند	نام نيرو
مي خواهد اجسام را به طرف خود بكشد مي خواهد نيرويي بر خلاف جهت نيروي گرانش زمين بر جسم وارد كند. مي خواهد مانع حركت جسم شود مي خواهد جسم را به طرف خود جذب كند	همه اجسام مجاور زمين كتاب روي ميز جسمي كه بر روي سطح حركت مي كند تمام جسم هاي آهني	زمين سطح ميز سطح تماس با جسم آهن ربا	نيروي گرانش نيروي تكيه گاه نيروي اصطكاك نيروي مغناطيسي

 

  فكر كنيد

چگونه مي توانيم با يك ترازوي آشپزخانه، جرم يك جسم كوچك مثل فندق را اندازه بگيريم.
ترازوي آشپزخانه براي اين اندازه گيري زياد دقيق نيست. بنابراين براي اندازه گيري جرم يك فندق، تعداد مشخصي فندق ( مثلاً 10 عدد) را با هم در درون ترازو گذاشته و جرم همه ي آن ها را به دست مي آوريم. سپس عدد به دست آمده را بر تعداد آن ها (عدد 10) تقسيم مي كنيم، جرم تقريبي يك دانه فندق به دست مي آيد.