معرفی و دانلود کتاب نیرو و حرکت

معرفی کتاب نیرو و حرکت

چگونه می‌توان مفاهیم پیچیده‌ی فیزیک را با بیانی ساده و روان درک کرد؟ کایل کرکلند در کتاب نیرو و حرکت به سراغ دو مورد از مهم‌ترین مؤلفه‌های مطرح در علم فیزیک رفته و ابعاد گوناگون هر یک از آن‌ها و همچنین پیوند میان این دو با یکدیگر را بررسی می‌کند.

درباره‌ی کتاب نیرو و حرکت

کایل کرکلند در کتاب نیرو و حرکت (Force and Motion) به زبان ساده شرحی از اصول اساسی و پیچیده‌ی دو مورد از مفاهیم اساسی علم فیزیک را ارائه می‌دهد و چگونگی تأثیر این اصول بر اشیاء و رویدادهای جهان امروز را بررسی می‌کند. درک نیرو و حرکت در بسیاری از جنبه‌های زندگی روزمره‌ی ما، از فهم کاری ساده همچون پیاده‌روی گرفته تا عملکرد پیچیده‌ی ماشین‌ها و وسایل نقلیه‌ی غول‌پیکر، حیاتی است.

«نیرو» را می‌توان به عنوان فشار یا کششی تعریف کرد که باعث می‌شود یک جسم حالت «حرکت» خود را تغییر دهد. نیرو یک کمّیت بُرداری است، یعنی هم شدت و هم جهت دارد. نیروها را می‌توان به گونه‌های مختلفی دسته‌بندی کرد. از جمله کلی‌ترین این دسته‌بندی‌ها دوگانه‌ی نیروهای تماسی و نیروهای غیرتماسی است. نیروهای تماسی زمانی اتفاق می‌افتند که دو جسم به طور فیزیکی با یکدیگر برخورد می‌کنند؛ مانند زمانی که دری را فشار می‌دهیم یا توپی را پرتاب می‌کنیم. از طرف دیگر، در نیروهای غیرتماسی نیازی به تماس فیزیکی بین اجسام نیست؛ مانند نیروی گرانشی یا نیروی مغناطیسی.

درک نیرو و حرکت در طراحی و تحلیل سیستم‌های مکانیکی ضروری است. کتاب‌هایی از این دست به گونه‌ای تألیف شده‌اند که طیف وسیعی از افراد، چه کسانی که در این باره آگاهی و اطلاعات دارند و چه افرادی که هیچ پیشینه‌ای در این زمینه ندارند، بتوانند از مطالب آن بهره‌مند شوند. همچنین مهندسان و طراحان نیز باید نیروهای وارد بر سازه یا ماشین را برای اطمینان از پایداری و کارایی آن به عنوان بخشی اساسی از فرآیند طراحی و ساخت در نظر بگیرند. به عنوان مثال، هنگام طراحی یک پل، مهندسان باید نیروهای وارد شده توسط وزن وسایل نقلیه و عوامل محیطی مانند باد را محاسبه کنند تا اطمینان حاصل شود که پل می‌تواند بدون این که فرو بریزد این نیروها را تحمل کند.

به طور کلی نیرو و حرکت مفاهیمی اساسی در فیزیک هستند که نحوه‌ی تعامل اجسام با یکدیگر و نحوه‌ی حرکت آن‌ها را توضیح می‌دهند. با مطالعه‌ی آثاری همچون کتاب نیرو و حرکت نوشته‌ی کایل کرکلند، می‌توانیم درک عمیق‌تری از جهان فیزیکی اطراف خود به دست آوریم و از این دانش برای بهبود زندگی خود از طریق پیشرفت‌های تکنولوژیکی استفاده کنیم.

کایل کرکلند مطالب خود را در کتاب نیرو و حرکت در هفت فصل مختلف گردآوری کرده است و در هر یک از فصل‌ها جنبه‌های گوناگون نیرو و حرکت را بررسی می‌کند. نویسنده همچنین از خلال این بررسی‌ها به سراغ گستره‌ای از پدیده‌های مختلف رفته و به شرح و تفسیر رابطه‌ی آن‌ها با یکدیگر و نقش دو مفهوم نیرو و حرکت در این ارتباط می‌پردازد.

فصل نخست کتاب با عنوان «گرانش» به نیروی گرانشی که در شمار نیروهای غیرتماسی قرار دارد اختصاص یافته است. نویسنده در این فصل به سراغ مدارها و ماهواره‌ها رفته و همچنین ابعاد گوناگون سفر انسان به ماه را نیز بررسی می‌کند. در فصل دوم کتاب با عنوان «حرکت خطی» به زبان ساده با قوانین اول، دوم و سوم نیوتن آشنا می‌شوید. فصل سوم کتاب «چرخش» نام دارد و کایل کرکلند آن را با معرفی ژیروسکوپ آغاز کرده و در ادامه‌ی فصل مفاهیمی همچون اثر کوریولیس و گرانش مصنوعی را مورد بررسی قرار می‌دهد.

قانون بسیار مهم و پرکاربرد پایستگی انرژی یکی از محورهای اصلی فصل چهارم کتاب با عنوان «کار و انرژی» است و پس از آن نویسنده در فصل پنجم که «کشسانی (الاستیسیته)» نام دارد، نحوه‌ی عملکرد ترامپولین‌ها، کش‌ها و فنرها را شرح می‌دهد. بسامد و طول موج مبحث اصلی فصل ششم کتاب با نام «نوسانات» است و در آخر نویسنده کتاب را با فصل هفتم که «شاره‌ها و اشیائی که درون آن‌ها حرکت می‌کنند» نام دارد به پایان می‌رساند و در این فصل نقش نیرو و حرکت را در عرصه‌های عظیمی مانند صنعت کشتی‌سازی و هوپیماسازی بررسی می‌کند.

انتشارات مازیار ترجمه‌ی بهرام معلمی را از این اثر تهیه و منتشر نموده است.

کتاب نیرو و حرکت برای چه کسانی مناسب است؟

علاقه‌مندان به مبانی فیزیک را به خواندن کتاب نیرو و حرکت دعوت می‌کنیم.

با کایل کرکلند بیشتر آشنا شویم

کایل کرکلند (Kyle Kirkland) مدرک دکترای عصب‌شناسی خود را از دانشگاه پنیسلوانیا دریافت کرد. بخش عمده‌ای از فعالیت‌های او حول محور پژوهش و تحقیقات علمی متمرکز است. کرکلند همواره در اغلب آثار خود می‌کوشد مفاهیم پیچیده و عظیم علمی را به زبان ساده تشریح و تبیین کند تا طیف گسترده‌ای از مخاطبان بتوانند در درک و فهم آن سهیم شوند. «ذرات و جهان هستی»، «زمان و ترمودینامیک»، «مبانی بیوشیمی»، «برق و مغناطیس» و «نور و نورشناسی» عناوین برخی از آثار منتشرشده‌ی کایل کرکلند هستند.

در بخشی از کتاب نیرو و حرکت می‌خوانیم

آثار‌ سقوط‌ آزاد‌ بر‌ فضانوردانی‌ که‌ در‌ سفینه‌ی‌ فضایی‌ زمین‌ را‌ دور‌ می‌زنند، ‌مانند‌ شاتل‌ فضایی، ‌آشکار‌ است. ‌آنان‌ در‌ داخل‌ سفینه‌ شناورند، ‌همان‌طور‌ که‌ هر‌ چیز‌ دیگری‌ که‌ به‌ کف‌ سفینه‌ محکم‌ بسته‌ نشده‌ باشد. ‌ظاهراً‌ هیچ‌ نیروی‌ گرانشی‌ بر‌آن‌ها‌ وارد‌ نمی‌آید، ‌که‌ به‌ همین‌ علت‌ است‌ که‌ این‌ اثر‌ را‌ گاهی‌بی‌وزنی‌ یا‌ گرانش‌ صفر‌ می‌گویند. ‌اما‌ این‌ عبارت‌ها‌ نام‌های‌ بی‌مسما‌ و‌ نامربوطی‌اند. ‌گرانش‌ حضوری‌ فراگیر‌ و‌ قدرتمند‌ دارد‌-‌هرگ ونه‌ مداری‌ بدون‌ آن‌ ناممکن‌ است. ‌شاتل‌ فضایی‌ معمولاً‌ در‌ ارتفاع‌ 296 کیلومتری‌ از‌ سطح‌ سیاره‌ی‌ زمین‌ آن‌ را‌ دور‌ می‌زند، ‌و‌ در‌ آن‌ ارتفاع‌ نیروی‌ گرانش‌ فقط‌ پنج‌ درصد‌ ضعیف‌تر‌ از‌ این‌ نیرو‌ در‌ سطح‌ دریاست، ‌که‌ اختلافی‌ کاملاً‌ چشم‌ پوشیدنی‌ است.

علت‌ شناور‌ بودن‌ فضانوردان‌ در‌ داخل‌ محفظه‌ی‌ شاتل‌ فضایی‌‌ای نیست‌ که‌ آن‌ها‌ در‌ شرایط‌ فقدان‌ نیروی‌ گرانشی‌اند، ‌بلکه‌ علت‌ آن‌ است‌ که‌ در‌ مدار‌ زمین‌ قرار‌ دارند، ‌و‌ به‌ این‌ ترتیب‌ در‌ حالت‌ سقوط‌ آزادند. ‌آنان، ‌مانند‌ سفینه‌ی‌ خود، ‌ پیوسته‌ در‌ حال‌ سقوط‌اند؛ ‌اما‌ همچنین‌ شبیه‌ به‌ آن‌ سفینه، ‌سرعت‌شان‌ به‌ اندازه‌ی‌ کافی‌ هست‌ که‌ در‌ مدار‌ باقی‌ بمانند. ‌از‌ آن‌جا‌ که‌ شاتل‌ فضایی‌ و‌ هر‌ چیزی‌ خارج‌ از‌ آن‌ در‌ وضعیت‌ سقوط‌ آزادند، ‌چیزهایی‌ که‌ در‌ داخل‌ سفینه‌ی‌ واقع‌ در‌ مدار‌ «فرو‌ انداخته‌ می‌شوند» ‌به‌ کف‌ سفینه‌ فرو‌ نمی‌افتند، ‌بلکه‌ در‌ عوض‌ در‌ داخل‌ محفظه‌ شناور‌ می‌مانند. ‌علت‌ این‌ امر‌ آن‌ است‌ که‌ سفینه‌ و‌ همه‌ چیزهای‌ درون‌ آن‌ درست‌ در‌ امتداد‌ شیء‌ «فرو‌ افتاده» ‌سقوط‌ می‌کنند.

فهرست مطالب کتاب

پیشگفتار
مقدمه
1. گرانش
فرو افتادن
بالا رفتن
مدارها و ماهواره‌ها
ماجرای آپولو: سفر به ماه
ناوبری در منظومه‌ی شمسی
2. حرکت خطی
لختی
قوانین اول و دوم نیوتون
رانندگی
کاهش سرعت
حرکت (جنبش) پیش‌بینی‌ناپذیر: آشوب
موشک‌ها و قانون سوم نیوتون
سفینه‌های فضایی آینده
3. چرخش
گلوله، توپ فوتبال، ژیروسکوپ
اثر کوریولیس
بلبرینگ (کاسه ساچمه)
دیسک‌های سخت (هارد دیسک‌های) کامپیوتر
گرانش مصنوعی و دستگاه‌های مرکزگرا
دم تیرانوساروس رکس
دایناسور چگونه توازن خود را حفظ میکرد؟
تیرانوساروس رکس
سامانه‌ی ترمز ضد قفل
4. کار و انرژی
اهرم‌ها و ماشین‌های ساده
امتناع حرکت دائم
پایستگی انرژی
کار و انرژی بدن آدمی
دوچرخه‌ها و چرخدنده‌ها
پتانسیل (توان بالقوه) در انرژی پتانسیل
5. کشسانی (الاستیسیته)
ترامپولین و کش
توپ‌ها و راکت‌های تنیس
فنرها
6. نوسانات
بسامد و طول موج
تشکیل حرکت موزون (ضرباهنگ:)
بسامدهای طبیعی و تشدید زمین‌لرزه‌ها
صوت و شنوایی
هماهنگ‌ها: صدای موسیقی
سینتی‌سایزرها: ماشین‌های سخنگو
تصویربرداری فراصوتی: دیدن به کمک صدا
7. شاره‌ها و اشیایی که درون آن‌ها حرکت می‌کنند
فشار هوا و آب
امواج اقیانوس، سونامی‌ها، و کشندها
توفندها (چرخندهای حاره‌ای) چگونه حرکت می‌کنند
کشتی‌ها
نیروی شناوری
توپ‌های بیسبال و گلف
هواپیماها
هواپیما و آب‌پیمای آینده
نتیجه‌گیری
واحدهای SI و تبدیل‌ها
فرهنگ اصطلاحات
برای مطالعه‌ی بیشتر
نمایه