نيرو، همه جا (۲)

دو آهن‌ربا بدون اینکه به هم بچسبند هم می‌توانند یکدیگر را جذب یا دفع کنند؛ پس آیا همیشه برای وارد کردن نیرو باید تماس باشد؟ کتاب از همین آزمایش وارد نیروی نامرئی زمین می‌شود. فصل ۱۰ علوم سوم با عنوان «نیرو، همه جا (۲)» نیروی کشش زمین (جاذبه)، کافی نبودن نیروی ما، و اهرم را پوشش می‌دهد. در نردبون چند مدرس برای همین فصل درس دارند تا بتوانی آزمایش فنر و تخته را با توضیح مناسب خودت ببینی.

آهن‌ربا و نیروی بدون تماس

دو سر آهن‌رباها را هر بار مانند شکل کتاب به هم نزدیک کن. چه مشاهده می‌کنی؟ آیا برای اینکه این دو آهن‌ربا به یکدیگر نیرو وارد کنند باید با هم تماس داشته باشند؟ جواب تجربه معمولاً «نه» است.

چه نیرویی توپ را به طرف زمین می‌کشد؟ همان‌طور که آهن‌رباها بدون تماس به هم نیرو وارد می‌کنند و یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند، کرهٔ زمین نیز بدون تماس به همهٔ چیزها نیرو وارد می‌کند و آن‌ها را به سمت خود می‌کشد. به این نیرو، نیروی کشش زمین (جاذبهٔ زمین) می‌گویند.

کمک جاذبه در کارهای روزمره

نیروی کشش زمین در بسیاری از کارها به ما کمک می‌کند. از این نیرو در چه کارهای دیگری کمک می‌گیریم؟ ریختن آب در لیوان، سر خوردن از سرسره، افتادن برگ، پایین آمدن آسانسور نمونه‌هایی‌اند که جهت نیرو به سمت زمین است. به نظر شما کدام پیکان جهت نیروی کشش زمین را نشان می‌دهد؟ پیکانی که به پایین و به سمت زمین اشاره کند.

آزمایش: زمین چه اجسامی را با نیروی بیشتری می‌کشد؟

وسایل: اجسام مختلف (سیب، بطری نیم‌لیتری آب، توپ تنیس و …)، مقداری نخ، گیرهٔ کاغذ، خط‌کش (متر)، ترازو، کش یا فنر.

1. اجسام را در دست بگیر و سنگینی‌شان را با هم مقایسه کن.
2. جرم هر کدام را با ترازو اندازه بگیر و یادداشت کن.
3. اجسام را به فنر یا کش وصل کن و بعد از کشیده شدن، طول آن را اندازه بگیر و در جدول بنویس.
4. در آزمایش بالا چه نیرویی اجسام را به سمت پایین می‌کشد؟ این نیرو از طرف چه چیزی وارد می‌شود؟ جهت نیرو به کدام سمت است؟ روی شکل نشان بده.
5. با توجه به آزمایش و پاسخ پرسش‌های بالا بگو چه نتیجه‌ای می‌گیری.

جدول کتاب ستون‌هایی برای نام جسم، جرم (گرم) و طول فنر یا کش (سانتی‌متر) دارد. معمولاً هرچه جرم بیشتر باشد، فنر یا کش بیشتر کشیده می‌شود؛ یعنی زمین جسم سنگین‌تر را با نیروی بیشتری می‌کشد.

اگر نیرو کافی نباشد

برای بعضی کارها به نیروی کمی نیاز داریم؛ یک لیوان آب را راحت بلند می‌کنی، اما برای گلدان سنگین نیروی زیادی لازم است. وقتی نیروی ما برای کاری کافی نیست چه باید کرد؟ کمک گرفتن از دیگران، خرد کردن کار به مرحله‌های کوچک‌تر، یا استفاده از ابزارهایی مثل اهرم.

بخش شگفتی‌های آفرینش می‌پرسد: آیا تا به حال فکر کرده‌ای اگر نیروی کشش زمین نبود در انجام دادن کارها با چه مشکلاتی روبه‌رو می‌شدیم؟ بدون جاذبه، راه‌رفتن، ریختن مایع در ظرف و ماندن اشیا روی میز معنی دیگری پیدا می‌کرد.

تنهٔ درخت در جوی آب

تنهٔ درختی در جوی آب مانع جاری شدن آب رودخانه به مزرعه شده بود. پدر علی چگونه توانست تنهٔ سنگین درخت را جابه‌جا کند؟ تصویر و متن کتاب تو را به سمت ابزار و تکیه‌گاه می‌برد؛ جواب کامل در آزمایش اهرم روشن می‌شود.

آزمایش اهرم با تخته و تکیه‌گاه

وسایل: یک تخته، تکیه‌گاه (مانند شکل)، وزنه (سنگ).

1. مانند شکل، تخته را روی تکیه‌گاه قرار بده.
2. وزنه را یک‌بار با دست بلند کن و بار دیگر به کمک تخته و تکیه‌گاه. نیرویی که به کار می‌بری چه تغییری می‌کند؟ در کدام حالت بلند کردن آسان‌تر است؟
3. بدون اینکه محل تکیه‌گاه و وزنه را تغییر دهی، دست خود را کم‌کم به تکیه‌گاه نزدیک و دور کن و هر بار وزنه را بلند کن. نیرو چه تغییری می‌کند؟
4. بدون اینکه محل تکیه‌گاه و دست را تغییر دهی، وزنه را کم‌کم به تکیه‌گاه نزدیک کن و دوباره امتحان کن.
5. مشاهده‌هایت را یادداشت کن؛ چه نتیجه‌ای از این آزمایش می‌گیری؟

تخته، میله یا هر وسیله‌ای که با آن و به کمک تکیه‌گاه جسمی را بلند می‌کنی، اهرم می‌نامند. به کمک اهرم می‌توانیم چیزهای سنگین را جابه‌جا یا بلند کنیم. اهرم‌ها کاربردهای گوناگونی در زندگی ما دارند: الاکلنگ، انبر، قیچی، در بازکن و حتی استفاده از یک تکه چوب برای بلند کردن سنگ.

خواندن نتیجهٔ آزمایش بدون فرمول

در پایهٔ سوم لازم نیست نام دقیق قانون اهرم را حفظ کنی؛ باید از جدول و حس دستت بگویی کجا کار آسان‌تر شد. اگر دستت از تکیه‌گاه دورتر باشد، معمولاً بلند کردن وزنه راحت‌تر حس می‌شود. اگر وزنه به تکیه‌گاه نزدیک شود، باز هم تغییر نیرو را حس می‌کنی. این مشاهده همان پل بین «نیروی من کم است» و «ابزار کمک می‌کند» است که کتاب در بخش «اگر نیرو کافی نباشد» مطرح کرده بود.

پدر علی وقتی تنهٔ درخت را از جوی کنار زد، در واقع از ایدهٔ اهرم استفاده کرد: تکیه‌گاهی روی زمین و میله یا تنه‌ای که با آن سنگینی را جابه‌جا کند. اگر فقط با دست خالی فشار می‌آورد، ممکن بود نیرویش کافی نباشد؛ درست مثل وقتی گلدان سنگین را بدون کمک نمی‌توانی بلند کنی.

فصل ۱۰ علوم سوم ادامهٔ مستقیم فصل ۹ است؛ آنجا هل و کش بود، اینجا جاذبه و اهرم. بعد از نیروهای فیزیکی، نوبت کاشت و مشاهدهٔ گیاهان است در فصل ۱۱. برای انتخاب مدرس یا مرور همهٔ فصل‌ها به مدرسین نردبون یا علوم سوم سر بزن.