نیروسنج بسازید!

 با ساخت این ابزار جمع و جور با استفاده از وسایلی که در هر خانه ای یافت می شود، می توانید به راحتی اندازه گیری نیروهای اعمالی در اطرافتان بپردازید و به این ترتیب فشار و کشش لازم برای اعمال هر مقدار نیرو را به طور تجربی احساس کنید!

پس دانشمندان عزیز، برای شروع کار ابتدا وسایل زیر را آماده نمایید!

دو عدد لوله PVC  یکی به طول حدوداً 5 سانتی متر و دیگری تقریبا 20-30 سانتی متر . دقت کنید که ضخامت لوله ها طوری باشد که لوله 30 سانتی متری به خوبی درون لوله 5 سانتی متری جا شده و حرکت نماید.

دو عدد واشر فلزی کوچک

یک عدد کش لاستیکی محکم (طول کمی بیشتر از قطر لوله قطورتر باشد)

مقداری سیم

یک اره آهن بُر کوچک و کاغذ سمباده

سیم چین و انبر دست

 دریل یا هر وسیله ای برای سوراخ نمودن لوله ها

ابتدا لوله ها را در اندازه های مورد نظر ببرید و لبه های آن ها را با سمباده یا با یک چاقو با احتیاط کمی صاف نمایید. سپس به فاصله یک سانتی متر از ابتدی لوله ها سوراخ هایی در آن ها ایجاد کنید.

در لوله ی ضخیم تر دو عدد (با اختلاف زاویه 180 درجه) و لوله باریک تر چهار عدد سوراخ (با اختلاف زاویه 90 درجه) را طوری که کاملا در مقابل هم باشند ایجاد نمایید.

این کار را می توانید با استفاده از دریل و یا به کمک یک میخ داغ انجام دهید. دور تا دور سوراخ ها را با سمباده صاف کرده تا اصطکاک کش لاستیکی با لبه های تیز موجب پارگی کش نشود.

روش میخ داغ:

اگر از روش ذوب کردن جهت ایجاد سوراخ ها استفاده می کنید، میخ را با انبر دست بر روی حرارت نگه دارید. دقت کنید که هر چه میخ داغ تر باشد بهتر است. در ضمن هنگام انجام این کار از استشمام بخار های سمی ناشی از ذوب شدن پلاستیک خودداری کنید.

بعد از انجام سوراخ کاری ها لوله باریک تر را درون لوله ضخیم قرار دهید طوری که دو سوراخ لوله ضخیم در مقابل دو تا از سوراخ های لوله باریک قرار گیرند. اکنون می بایست کش لاستیکی را از میان این سوراخ ها که در یک خط قرار دارند، عبور دهید (می توان این کار را به کمک یک سوزن بزرگ انجام داد).

بعد از عبور کش جهت جلو گیری از بیرون آمدن آن، دو سر کش را در بیرون لوله از درون حفره میانی واشر عبور دهید و دور قسمت بیرونی محکم گره بزنید! در شکل های زیر روش انجام این کار به طور واضح نشان داده شده است.

به این ترتیب کش شما محکم و آماده اندازه گیری نیرو شد!

البته قبل از شروع اندازه گیری هنوز چند کار باقی مانده. اول با استفاده از سیم برای نیروسنجتان یک قلاب آماده کنید که با استفاده از آن بتوانید به اجسام نیرو وارد نمایید.

آخرین کار که مهمترین نیز است، کالیبره نمودن نیرو سنج است تا بتوانید از آن برای اندازه گیری نیرو استفاده کنید.

نوار کاغذی بر روی لوله باریک بچسبانید و بر روی آن محل قرار گیری قسمت پایینی لوله ضخیم را در حالت معمولی علامت بزنید. این نقطه صفر نیروسنج شما می باشد. اکنون شما به تعدادی شئ  با وزن های مشخص نیاز دارید (مثلا 100،200 و 500 گرم). برای انجام این کار می توانید کیسه ای را به سیم نیروسنج بسته و از بسته های مواد غذایی که وزنشان روی آنها نوشته شده استفاده کنید.

 با قرار دادن هر بسته در کیسه محل انتهایی لوله ضخیم را روی کاغذ علامت زنید. با انجام چند باره ی این کار با وزن های مختلف نیروسنج شما درجه بندی یا به عبارتی کالیبره شده است.

نکته علمی :

نکته ای که لازم است به آن دقت شود این است که عددی که بر روی بسته های مواد غذایی نوشته می شود یا عددی که ترازو به ما نشان می دهد در واقع جرم آن ماده است.

به این ماده در نیروی گرانشی زمین نیرویی اعمال می شود که وزن نام دارد و اندازه ی آن برابر است با جرم  x 8/9 . برای راحت تر شدن محاسبات عدد جرم را ضربدر عدد 10 نیز می توان کرد. به این ترتیب اعدادی که شما بر روی شاخص نیروسنجتان می نویسید بر حسب واحد نیوتن ( که واحد نیرو است) می شود.

به عنوان مثال اگر جسم شما 500 گرم باشد جرم آن در واقع  5/0 کیلوگرم است، برای محاسبه نیروی وزن آن این عدد را در 10 ضرب کرده و حاصل را که عدد 5 نیوتن است روی شاخص نیروسنج می نویسیم.

پس ابتدا جرم ها را به کیلوگرم تبدیل نموده و سپس در عدد 10 ضرب می نماییم.

با انجام چند بار اندازه گیری های مختلف میتوان شاخص را به طور چشم تکمیل کرد و درجه بندی آن را ادامه داد.

دقت نیروسنج شما به ضخامت، طول و میزان استحکام کش شما بر می گردد.  توجه کنید که با کهنه شدن کش از میزان استحکام آن کاسته می شود پس هر چند هفته یک بار لازم است که کالیبر نیروسنج را مورد بررسی قرار دهید و در صورت نیاز نوار کاغذی درجه بندی را عوض کنید.

بسیار خوب! نیروسنج شما دیگر واقعا آماده است و شما می توانید از آن جهت اندازه گیری نیروهای فشاری و کششی استفاده کنید. حتی می توان از آن به منظور یک اعمال گر دقیق نیرو استفاده کرد.

دانشمندان جوانی که با قانون دوم نیوتن آشنایی دارند، می توانند از این وسیله برای بررسی این قانون نهایت استفاده را ببرند. به عنوان مثال با دانستن نیروی وارد به یک توپ در پرتاب آن به بالا، شتاب ، ارتفاع اوج، زمان طی شده و سابر اطلاعات دیگر قابل محاسبه می باشند!

امتحان کنید و ببینید که آیا آقای نیوتن حرکت توپ را درست پیش بینی کرده یا خیر؟!!