فیزیکایستگاه ۵ از ۳۰
ماشین‌های ساده: اهرم و قرقره · فیزیک، ایستگاه ۵
پرسشی که ایستگاه با آن شروع می‌شود
ارشمیدس گفت «جایی برای ایستادن به من بدهید تا زمین را تکان دهم»؛ چقدر اهرم لازم داشت؟
معمولاً پایهٔ چهارمحدود ۶۲ دقیقه در ۴ جلسهٔ کوتاه
سرعت را تسلط تعیین می‌کند، نه سن.
فرزندتان در این ایستگاه چه یاد می‌گیرد
- اهرم و تکیه‌گاه
- قرقره‌ی ثابت و متحرک
- سطح شیب‌دار
- مزیت مکانیکی
درس‌های این ایستگاه
- الاکلنگ و اهرم (حدود ۱۴ دقیقه)
- اهرم در وسایلِ خانه (حدود ۱۶ دقیقه)
- قرقرهٔ سرِ چاه (حدود ۱۷ دقیقه)
- سطحِ شیب‌دار: چیزی مجانی نیست (حدود ۱۵ دقیقه)
ایده‌های کلیدی
قانونِ الاکلنگ
برای هر طرف جرم × فاصله از تکیه‌گاه را حساب کن: برابر یعنی تراز؛ عددِ بزرگ‌تر پایین می‌رود، حتی اگر آن طرف سبک‌تر باشد. این «اثرِ چرخاننده» در مسئله‌های المپیادِ فیزیک همه‌جا هست و در دوره‌های بعد اسمِ علمی‌اش را یاد می‌گیری.جای تکیه‌گاه
تکیه‌گاه را نزدیکِ بار بگذار تا با زورِ کم بلندش کنی؛ قیچی، فندق‌شکن، فرغون و قپان همه اهرم‌اند.دو جور قرقره
قرقرهٔ ثابت فقط جهتِ کشیدن را عوض می‌کند؛ قرقرهٔ متحرک زور را نصف می‌کند ولی دو برابر طناب می‌خواهد.چیزی مجانی نیست
هر ماشینِ ساده که زور را کم می‌کند، راه را بلندتر می‌کند. مزیت مکانیکی = بار ÷ زورِ ما.
از درس‌های همین ایستگاه
دو مثال حل‌شده
همان‌طور که در درس دیده می‌شود، این‌جا با همهٔ قدم‌ها.
مسئله
در فندق‌شکن، تکیه‌گاه، بار و زورِ ما کجایند؟ چرا شکستنِ فندق با آن از شکستن با انگشت آسان‌تر است؟راه‌حل، قدم‌به‌قدم
در درس، قدم‌ها یکی‌یکی باز می‌شوند و فرزندتان پیش از هر قدم خودش حدس می‌زند.
- قدم ۱: تکیه‌گاه: لولای سرِ فندق‌شکن، جایی که دو دسته به هم وصل‌اند و دورش می‌چرخند.
- قدم ۲: بار: خودِ فندق، که نزدیکِ لولا گذاشته می‌شود؛ پس بازوی بار کوتاه است.
- قدم ۳: زورِ ما: دستِ تو روی سرِ دسته‌ها، دور از لولا؛ پس بازوی دست بلند است.
- قدم ۴: بازوی دستِ بلند و بازوی بارِ کوتاه یعنی زورِ کمِ دست، فشارِ چند برابری روی فندق می‌گذارد. برای همین فندق را نزدیکِ لولا می‌گذاریم، نه سرِ دسته‌ها.
مسئله
رضا با یک قرقرهٔ متحرک، جعبه‌ای ۸۰ نیوتونی را ۲ متر بالا می‌برد. چقدر زور لازم است و چند متر طناب می‌کشد؟راه‌حل، قدم‌به‌قدم
در درس، قدم‌ها یکی‌یکی باز می‌شوند و فرزندتان پیش از هر قدم خودش حدس می‌زند.
- قدم ۱: دو تکه طناب جعبه را نگه داشته‌اند؛ هر کدام نصفِ بار را می‌کشد.
- قدم ۲: زور: نصفِ ۸۰ = ۸۰ ÷ ۲ = ۴۰ نیوتون.
- قدم ۳: طناب: جعبه ۲ متر بالا می‌رود و هر دو تکه باید ۲ متر کوتاه شوند: ۲ × ۲ = ۴ متر.
- قدم ۴: جواب: ۴۰ نیوتون زور و ۴ متر طناب. زور نصف شد، طناب دو برابر.
یک نمونهٔ کوچک
ابزار این ایستگاه را امتحان کنید
از درس «الاکلنگ و اهرم»
نمونه در حال آماده شدن است…
پیش و پس از این ایستگاه
پیش‌نیازها
ایستگاه‌هایی که به این تکیه می‌کنند
- ایستگاه ۱۵: گشتاور و تعادل
- زیست،ایستگاه ۷: اسکلت و ماهیچه
روش یادگیری فکرستان و همهٔ ایستگاه‌های این مسیر: فیزیک برای کودکان
شروع با فکرستان
حساب را پدر یا مادر می‌سازد و رضایتش را همان‌جا ثبت می‌کند. فرزندتان با نام مستعار وارد می‌شود و با چند پرسش کوتاه، نقطهٔ شروعِ هر مسیر پیدا می‌شود.