حل مسائل فیزیک در کنکور

فصل 5: چگونه می توانید مشکلات کار کنید
یکی از روشهای بسیار مؤثر مطالعه فیزیک ، مشکلات کار است. دانش کیفی (به عنوان مثال ، اگر نیرویی به یک کابل فولادی اعمال شود ، کمی کشش خواهد داشت) اما کمی مفید است: شما واقعاً چیزهای زیادی را یاد نگرفته اید ، تا زمانی که کمی بدانید که اگر نیرویی به اندازه 1000 پوند به یک کابل فولادی وارد شود ، یک هشتم اینچ قطر و 100 فوت طول دارد ، طول آن 3.26 اینچ خواهد بود که ممکن است شما فقط یک ایده کلی از یک نکته داشته باشید و از این رو خود را به فکر فهمیدن آن می اندازید. تنها وقتی می توانید یک مشکل کمی را بدون تردید انجام دهید و مستقیماً با آن راه حل صحیح کار کنید ، مطمئناً موضوع را می فهمید. از آنجا که مشکلات ایده های اصلی را نشان می دهد ، احتمالاً هفته ای مجموعه نیمی از مشکلات را تجربه خواهید کرد. این حداقل بهترین مشکلی است که می توانید انجام دهید و هنوز هم برطرف شده است. کار دو یا سه برابر این تعداد به شما بسیار کمک خواهد کرد. اگر متن شما مشکلات کافی ندارد ، متن دیگری یا یکی از بسیاری از کتابهای مربوط به مشکلات فیزیک را دریافت کنید. [7][8] اگر مشکل هفتگی خود را زود شروع کردید ، ممکن است فرصتی برای سؤال از کلاس در مورد بخش هایی که نمی فهمید ، بپرسید.
در مشکلات کاری ، انجام کار با روشی منظم بسیار حائز اهمیت است:

دوبار مشکل را با دقت بخوانید.
مشکل را به موارد اساسی آن کاهش دهید.
یک نمودار مناسب ترسیم و برچسب بزنید.
مقادیر و مقادیر موردنیاز را لیست کنید.
برخی از اصول مربوطه را ذکر کنید (معمولاً به شکل ریاضی).
مسئله را تجزیه و تحلیل کنید ، در مورد آن فکر کنید ، عوامل مختلف را با یکدیگر در ارتباط باشید ، ایده های مفیدی را با هم حل کنید. [9]
تا حد ممکن از مشکل جبری حل کنید (بسیار مهم است ، به خصوص در مشکلات پیچیده).
راه حل عددی را کامل کنید. (“حساب طولانی” را انجام ندهید ؛ از یک قانون اسلاید استفاده کنید.)
امیر مسعودی دوره آموزشی کنکور
واحدها را بررسی کنید.
به جواب انتقادی نگاه کنید. آیا به نظر می رسد پاسخ منطقی است؟ قضاوت فنی خود را با تصمیم گیری توسعه دهید. [10]
جواب را در کتاب پاسخ جستجو کنید.
اگر جواب شما صحیح است ، مشکل را مرور کنید. در غیر این صورت مشکل را اصلاح کرده و سپس آن را بررسی کنید. در هر صورت حتما آن را مرور کنید.
شاید در هر مشکلی به هر مرحله نیاز نباشد ، اما بیشتر مراحل در اکثر مشکلاتی که باید برای شما مفید باشد مفید است. یک مثال مصور در پایان این فصل آورده شده است.
بین کار منظم و تفکر منظم ارتباط مستقیمی (هرچند کامل) وجود ندارد. مشکلات خود را به همان اندازه مرتب و مرتب مرتب کنید که ترجیحاً در جوهر باشد. مرتب بودن تمایل به تحریک تفکر روشن دارد. همین ایده در مورد یادداشت های سخنرانی نیز صدق می کند.

پس از رسیدن به پاسخ به یک مشکل ، باید مشکل را پشت سر بگذارید ، آنرا به عقب کار کنید (یعنی با جواب به عنوان یک مقدار شناخته شده و یکی از مقادیر داده شده به عنوان ناشناخته) ، اصلاحاتی را در مشکل ایجاد کرده و دوباره آن را انجام دهید. به عنوان مثال ، ممکن است مشکل این باشد: ”سنگ از استراحت از یک برج با ارتفاع 144 پا سقوط می کند. غفلت از اصطکاک هوا ، زمان رسیدن سنگ به کف را محاسبه کنید. ” جواب 3 ثانیه است. کار کردن با مشکل به عقب شامل حل این مشکل است: “قد را که بیس بال می رود اگر سه ثانیه طول می کشد تا از بالاترین نقطه پرواز خود به زمین برود ، محاسبه کنید.” مشکل این است: “یک کیت کمکهای اولیه که از یک هلیکوپتر 144 پا بالاتر از زمین به یک کوهنورد رشته ای سقوط کرده است ، با چه سرعتی قبل از برخورد به زمین سقوط می کند؟”

در هیچ شرایطی نمی توانید مطالعه مسئله خود را کافی بدانید اگر فقط جواب درست را بدست آورید و سپس متوقف شوید. مدرسین و خوانندگان [11] در حال حاضر جواب درست را به هر حال می دانم. انجام مسئله فقط در حد ارزشمند است زیرا آموزش تفكر را به شما آموزش می دهد. اگر زمانی که فقط یک مسیر واحد را برای پاسخ گشت و گذار کرده اید متوقف می شوید ، بازده ضعیفی را برای زمان صرف شده دریافت خواهید کرد. در موارد معمولی ، با گذراندن بیست یا سی درصد بیشتر وقت ، می توانید چند نوع مشکل را مطالعه کنید و برای این زمان اضافی جزئی می توانید دو یا سه برابر بیشتر یاد بگیرید. اگر زمان شما بسیار کوتاه است ، به جای انجام همه مشکلات و سپس متوقف کردن ، سه از چهار را انجام دهید ، اما این سه مورد را مرور کنید. در طول بررسی ، ممکن است نور طلوع کند تا بتوانید در زمان نه چندان اضافی مشکل چهارم را انجام دهید. اگر شک دارید که این مطالعه اضافی سود سهام بزرگی را پرداخت می کند ، فقط آن را امتحان کنید. من می دانم که در کوتاه مدت زمان بیشتری طول می کشد ، اما در دراز مدت مبلغی برای پرداخت آن شکی نیست.

بعد از اینکه دو یا سه دانش آموز به طور مستقل مجموعه ای از مشکلات را کار کرده اند ، کاملاً مرتب و با ارزش است ، در حالی که آنها یک جلسه بررسی با یکدیگر در مورد مشکلات دارند. [12]

اگر اصول درگیر در مشکلات را بفهمید ، می فهمید که احتمالاً فقط نیمی از ایده های اساسی در یک هفته کل ارائه شده است. هر اصل ممکن است دارای دوجین تغییرات باشد. پیروی از ایده اصلی بسیار عاقلانه تر از این است که سعی کنید تمام تغییرات را بدون ارتباط آنها با اصل اصلی به خاطر بسپارید. به همین دلیل ، هنگامی که شروع به کار کردن می کنید ، یک مشکل را صرفاً در متن جستجو نکنید و فرمولهایی را پیدا کنید که به نظر می رسد نمادهای مناسبی در آن وجود داشته باشد. روش شما باید تجزیه و تحلیل این مشکل باشد تا ببینید چه اصول بدنی درگیر است و سپس بر اساس آن کار کنید. فرمول ها صرفاً بازنمایی اصولی برای اصول هستند. تجزیه و تحلیل از اصول به جای شکار فرمول ها ممکن است کمی بیشتر طول بکشد (خصوصاً اولین باری که آن را امتحان می کنید) اما اطلاعات بیشتری کسب خواهید کرد.

به عنوان مثال ، مشکل کلی محاسبه انرژی بالقوه ، کار ، انرژی جنبشی و غیره و ارتباط این مقادیر با مسافت هایی که اجسام در آن حرکت می کند و با سرعت آنها و غیره ، تفاوت های زیادی دارد که هیچ دانش آموز نمی تواند امیدوار باشد که آنها را به خاطر بسپارد. همه. با این وجود ده ها تنوع از این مشکل کلی را می توان با کمک چند اصل بدنی که می توان در یک یا دو اینچ مربع یادداشت ها بیان کرد ، از نظر ریاضی بیان کرد. برای این مورد ، این روابط ساده عبارتند از:

PE = MGH، KE = MV 2 /2 + من آلفا 2 /2،
کار = Fs cos α ،
و بیانیه ای از اصل حفظ انرژی.

مطمئن باشید که می دانید نمادها برای چه چیزی ایستاده اند. زیرا فرمول ها بدون تعاریف به معنای هیچ چیز نیست. (دانشجویی که در دوره فیزیک خود به این مرحله نرسیده است ممکن است تعجب کند که نمادها به چه معناست ، اما او به موقع می فهمد.) برای یک کار کل یک هفته ممکن است شما نیاز به یادآوری بیشتر از مجموعه فرمول هایی که فقط ذکر کرده اید ، باشید. اما بقیه کار هفته یادگیری استفاده صحیح از آنهاست. در واقع اگر اصول را نفهمید ، به راحتی می توانید فرمول صحیح را به روش اشتباه اعمال کنید. به حافظه خود تکیه کنید فقط به چند فرمول اساسی و بقیه یاد بگیرید که از اصول اساسی استدلال کنند.

به عنوان نمونه رویه مناسب در مشکلات کاری ، این سؤال را در نظر بگیرید: اگر در هنگام برخاستن از هواپیما ، یک مرد 192 پوندی به طور یکنواخت به مدت 16 ثانیه از مسافت 1280 پا شتاب یابد ، چه نیرویی بر روی او اعمال می شود ( توسط صندلی)؟

مرحله 1. مشکل را با دقت بخوانید.

مرحله 2. مشکل را به این میزان کاهش دهید: یک شی 192 پوند برای 16 ثانیه در مسافت 1280 فوت با چه نیرویی شتاب می شود؟

مرحله 3. از آنجا که تمام حرکت در یک خط مستقیم است ، یک نمودار غیر ضروری است.

مرحله 4

داده شده:

وزن انسان W = 192 پوند

زمان t = 16 ثانیه

فاصله s = 1280 پا
ضروری:

نیروی F =؟ پوند
مرحله 5. اصول مرتبط برای حرکت یکسان سرعت از شروع استراحت و برای مشکلات مربوط به نیرو و حرکت:

معادله 1)

v = در

معادله (2)
s = t

معادله (3)
s = ½at 2

معادله (4)
v 2 = 2as

معادله (5)
F = ma

معادله (6)
W = میلی گرم
شاید در دوره شما معادلات (5) و (6) برای ارائه ترکیب شوند

معادله (7)

F = (W / g) a .
در این معادلات، V = سرعت نهایی، = شتاب، = سرعت متوسط، متر برابر است با جرم و گرم = شتاب جاذبه 32 فوت / ثانیه 2 .

مرحله 6. برای حل نیرو از معادله (5) یا (7) ، باید شتاب را بیابیم. شتاب در معادلات (1) ، (3) و (4) ظاهر می شود. کدام یک را انتخاب خواهیم کرد؟ از آنجا که ما سرعت نهایی v را در معادلات (I) و (4) نمی دانیم ، باید شتاب a را از معادله (3) بدست آوریم که در آن هم فاصله s و هم زمان t را می شناسیم .

مرحله 7. از معادله (3) که داریم

معادله (8)

a = 2s / t 2
اکنون وقتی عبارت a در معادله (8) در معادله (7) جایگزین می شود

معادله (9)

                  W 2s
              F = - ——
                     2
                  Gt

مرحله 8. با قرار دادن اعداد ، ما داریم

     192 پوند 2 × 1280 فوت 192 پوند 2 × 1280 فوت
 F = —————————— ————————— = —————————— —————————
              2 2 2 2 2 2
     32 فوت / ثانیه 16 ثانیه 32 فوت / ثانیه 16 ثانیه

F = 60 پوند (پاسخ).
مرحله 9. مشکل را بررسی کنید.

مرحله 10. واحدها را بررسی کنید. همانطور که نشان داده می شود ، واحدها ممکن است گویی مقدار کمی کسر شوند. هر واحد به جز “پوند” ، که یک واحد کاملاً مناسب برای زور است ، لغو می کند.

مرحله 11. با توجه به روشی که یک نفر در صندلی خود در هنگام برخاستن هواپیمای مدرن یا حتی در اتومبیل با دنده کم شروع می شود ، 60 پوند نیروی شتاب دهنده معقول برای یک مرد 192 پوندی است.

مرحله 12. کتاب پاسخ 60 پوند برای جواب می دهد.

مرحله 13. این مرحله مهم است – مسئله را مرور کنید.

کار با مشکل به عقب شامل حل کردن است: برای یک نیروی 60 پوندی برای سرعت بخشیدن به یک شی 192 پوند به طور یکنواخت در مسافت 1280 پا چه زمانی لازم است؟ یا: برای یک نیروی 60 پوند برای شتاب یک شی 192 پوند به مدت 16 ثانیه چه مسافتی لازم است؟ (شما کار بهتر از هر دو مشکلات حال فقط مطمئن شوید که شما زیر همراه است.) تغییرات از مشکل شامل پیدا کردن شتاب متوسط (به عنوان مثال، از معادله (8) بانک پاسخ 10 فوت / ثانیه است 2 ، و فینال) سرعت برخاستن (پاسخ 160 فوت در ثانیه یا حدود 109 مایل در ساعت). سپس می توانید از دو تفاوت گذشته به عقب برگردید. اگر این کار را ادامه دهید ، البته ، این کار زمان زیادی خواهد برد ، اما به عنوان یک سیستم مطالعه ، این در واقع کار می کند. با حذف قسمت عددی بررسی ، مقداری از زمان صرفه جویی می شود …