نیروی وارد بر وزنه هنگام نگه داشتن بالای سر
در این سؤال علوم و فیزیک، نکته اصلی این است که وزنه برای چند لحظه ثابت مانده است؛ یعنی نه بالا میرود، نه پایین میآید و شتاب ندارد.
وزنهبردار به وزنه یک نیروی رو به بالا وارد میکند. چون وزنه ساکن است، اندازه این نیرو با وزن وزنه برابر است و برآیند نیروهای وارد بر وزنه صفر میشود.
پس اگر در سؤال آمده باشد «چه نیرویی به وزن وارد میکند»، بیان دقیقتر این است که وزنهبردار به وزنه نیرو وارد میکند، نه به وزن. وزن خودش یک نیروست: نیروی گرانشی زمین بر جسم.
دو نیروی اصلی روی وزنه
زمین وزنه را به سمت پایین میکشد. این همان وزن وزنه است و معمولاً با رابطه W = mg توضیح داده میشود.
دستها و عضلات وزنهبردار به وزنه نیرویی رو به بالا وارد میکنند تا از پایین آمدن آن جلوگیری شود.
چرا این دو نیرو برابرند؟
وقتی جسمی ساکن میماند، یعنی سرعتش تغییر نمیکند و شتاب ندارد. در این حالت نیروها یکدیگر را خنثی میکنند و برآیند نیروها صفر است.
بنابراین در لحظهای که وزنه بالای سر ثابت نگه داشته شده، نیروی رو به بالای دستها دقیقاً با نیروی وزن در جهت پایین برابر است. اگر یکی از این دو بزرگتر شود، وزنه دیگر ثابت نمیماند.
جواب مناسب برای نوشتن در کتاب یا آزمون
- پاسخ کوتاه: نیروی رو به بالا، برابر با وزن وزنه.
- پاسخ کاملتر: وزنهبردار با دستهای خود نیرویی رو به بالا به وزنه وارد میکند که وزن رو به پایین وزنه را خنثی میکند؛ در نتیجه وزنه ساکن میماند.
- نکته علمی: چون وزنه در حالت سکون است، برآیند نیروهای وارد بر آن صفر است.
در نتیجه، جواب اصلی این سؤال این است: نیروی رو به بالا و برابر با وزن وزنه. همین تعادل نیروها باعث میشود وزنه برای چند لحظه بالای سر وزنهبردار ثابت بماند.
نظرات