القوى والحركة

1. المصطبةاليه(المصطبه) الاحتكاك مع الأرض الحزام الكرة الأرضية الكلب القوى والحركة

2. الفصول الفرعية في الوحدة: التأثير المتبادل والقوى. الوزن والكتلة. القوى في خدمة الإنسان: الآلات البسيطة. الشغل والضغط. الحركة والسرعة.

3. تغيير في سرعة الجسم: جسم ساكن: يتحرك وتزداد سرعته. جسم متحرك: تزداد \تقل سرعته. تغير في شكل الجسم: يزداد الطول \ يقل تمزق كسر التواء\ انحناء مثال: معجونه, مطاط, مسطرة, اسفنج. تأثير متبادل

4. التأثير المتبادل والقوى: • *تصف القوى عملية متبادلة بين الأجسام (تأثير متبادل). *هناك تأثيرات متبادلة تعمل بين الأجسام في التلامس (كالاحتكاك), وهناك تأثيرات متبادلة تعمل بدون تلامس (قوّة الجاذبية، القوّة الكهروستاتية، القوّة المغناطيسية). • *يمكن أن يشارك الجسم (في نفس الوقت) في أكثر من تأثير متبادل واحد. • *يتعلّق وزن الجسم بشدّة جذب الجرم السماوي الذي يتواجد الجسم عليه. • *يمكن أن يحدث الاحتكاك بين الأجسام فقط عند التلامس ويمكنه أن يحصل على قيم مختلفة حتّى قيمة قصوى معيّنة.

5. جاذبية الارض القوى قوة الشد \ العضلات الكهربائية المغناطيسية

8. *يعرف التأثير المتبادل على انه تأثير متبادل بين جسمين. *ويمكن تشخيص التأثير المتبادل بين جسمين عندما نلاحظ ان احد الجسمين يغير حركته\ او شكله. أي ان: القوة تؤدي الى تغيير الحركة. *تغيير الحركة يمكن ان يكون بتغيير السرعة. مثال: السيارة الواقفة تبدا بالحركة نتيجة تأثير قوة. الطائرة تخفض من سرعتها. *تغير الحركة يمكن ان تغيير اتجاه الحركة. مثال: صبي يدير حجرا بواسطة حبل يمسكه بيده. يغير الصبي بقوة عضلاته اتجاه الحجر ويجعله يدور بشكل دائرة. لو لم يؤثر الصبي بقوة على الحجر لتحرك الحجر بخط مستقيم.

9. 2. القوة يمكن ان تغير الشكل: مثال: صبي يمعس علبة تنك ويؤثر عليها بقوة ويغير شكلها. صبي يشد مطاط فانه يغير شكله. طفل يلعب بالمعجون يؤثر عليها بقوة ويغير شكلها.

10. قوانين نيوتن: عندما تؤثر عدة قوى في نفس الوقت على جسم معين, يمكن وصف نتيجة التأثير بواسطة تأثير قوة واحدة وهي عبارة محصلة القوى. القوى تختلف عن بعضها بمقدارها- لا تختلف بمقدارها القوى التي مصدرها جسمنا فقط بل قوى كثيرة اخرى. مثال: سيارة متحركة تفرمل وتتوقف خلال 10 ثواني. نفس السيارة تتحرك بنفس السرعة تفرمل وتتوقف خلال 4 ثواني.( قوى الفرملة مختلفة في الحالتين). **للتعبير عن القوى بصورة دقيقة – يجب استعمال وحدة القوة وهي نيوتن.

11. سؤال: كيف يمكن قياس قوة؟ الجهاز الذي تقاس بواسطته القوة هو مقياس القوة – جزؤه الاساسي هو النابض. في بعض الحالات يثبت في النابض مؤشر يتحرك على مسطرة مرقمة. المؤشر يتحرك على مسطرة الارقام (تدريج) تدل على مدار القوة. نؤثر على طرف النابض بالقوة التي نريد قياسها فيستطيل النابض وفقا لمقدار القوة ومعه يتحرك المؤشر. الرقم الذي يشير اليه المؤشر يدل على مقدار القوة. **احيانا يدرجون مقياس القوة بوحدات كتلة (كغم) بدلا من وحدات قوة. وزن الجسم الذي كتلته كيلو غرام واحد يكون في كل مكان على سطح الكرة الارضية 10 نيوتن. أي ان: وزن كتلته 1 كغم هو دائما 10 نيوتن, لذلك يجب ان نضرب في 10 لمعرفة الوزن بنيوتن.

12. سؤال: اذا وقفنا على ميزان زنبرك واشار الى 50 كغم, كم يساوي بنيوتن؟ الكتلة= 50 كغم. w=m*g أي:

13. قوانين نيوتن: قانون نيوتن الاول: الجسم يبقى ساكنا او متحركا بسرعة ثابته ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. قانون نيوتن الثاني: تستطيع القوى تغيير شكل الجسم او اتجاه حركته او سرعته. قانون نيوتن الثالث:القوّتان اللتان تشتركان في نفس التأثير المتبادل متساويتان في مقدارهما ومتعاكستان في اتّجاههما. (كل فعل له رد فعل مساوي له بالمقدار ومعاكس له الاتجاه).

14. وصف المنظومة: ذكرنا ان: يمكن ان يحدث الاحتكاك بين الاجسام فقط عند التلامس ويمكن ان يحصل على قيم مختلفة حتى قيمة قصوى معينة. مثال: يحاول رامي الخروج مع كلبه لجولة الصباح, ويجره بحزام لكن الكلب لا يتحرك. فسروا لماذا؟؟ المصطبة

15. المرحلة (أ): وصف المنظومةهدف هذه المرحلة تشخيص الأجسام التي لها صلة بالحالة والتأثيرات المتبادلة التي بينها.يشمل وصف المنظومات مرحلتين فرعيتين:1. ترجمة الحالة إلى مخطّط مستطيلات للمنظومة: 2.بناء جدول تأثيرات متبادلة لجميع الأجسام في المنظومة. (+) يشير إلى "وجود تأثير متبادل“. (- )يشير إلى "عدم وجود تأثير متبادل“. "0" "لا يوجد صلة له. **الجسم لا يمكنه ان يكون في تأثير متبادل مع نفسه.

16. المرحلة "ب": من المنظومة إلى الجسم الوحيد هدف هذه المرحلة دفع الطلاّب إلى بناء مخطّط لجميع القوى التي تؤثّر على الجسم المختار. تتمّ العملية في مرحلتين فرعيتين: الإشارة إلى كلّ زوج قوى حسب مخطّط المستطيلات بواسطة جدول التأثيرات المتبادلة. يعبّر كلّ زوج قوى عن تأثير متبادل بين الجسمين. الأسهم الحمراء تمثّل الاحتكاك.

17. 2) اختيار الجسم "وجمع" كلّ القوى التي تؤثّر عليه من مخطّط المستطيلات. تشير الأسهم إلى القوى التي تؤثّر على الجسم (بدون التطرّق إلى مقدار القوى) . ويشير اتّجاه الأسهم إلى اتّجاه القوّة. تطبيق قانون نيوتن الثالث.

18. المرحلة "ج": تناسب القوى وتأثيرها على الجسم:هدف هذه المرحلة تمكين الطلاّب من التطرّق إلى الحالة وتحليلها بواسطة مخطّط القوى. . في هذه الحالة الكلب لا يتحرّك (معطى)، ولذلك القوى متكافئة. أي أنّ: الأسهم في كلّ محور متساوية الطول ومتعاكسة الاتّجاه. يحقق قانون نيوتن الثاني. ملاحظة: * عندما تكون القوى التي تؤثّر على الجسم في نفس النقطة متكافئة- فإنّ النتيجة مطابقة للحالة التي لا تؤثّر فيها قوّة بتاتًا على الجسم: الجسم لا يتحرّك من مكانه. * عندما لا تكون القوى التي تؤثّر على الجسم متكافئة- فإنّ الجسم يتحرّك باتّجاه تأثير القوّة الأكبر، وسرعته تزداد خلال ذلك. * كلّما كانت كتلة الجسم (الذي يمكنه التحرّك) أصغر، كانت وتيرة التغيّر في سرعته (بتأثير قوّة ثابتة) أكبر.

19. مثال:

20. الوزن الكتلة: لقد تعلمنا ان: الكتلة: هي كمية المادة التي في الجسم لا تتغير عند انتقال الجسم من جرم سماوي الى اخر. أي: كتلة الجسم هي مقدار ثابت لا تتغير بتغيير الظروف مثل: تسخين او تبريد الجسم او عندما يؤثر عليه الضغط. بينما: الوزن:هو وزن الجسم, هو القوة التي ينجذب بها الجسم الى الكره الارضية, والوزن يتغيير وفقا لمكانه. (اذا كان على القمر يكون وزنه اقل مما هو على الكرة الارضية).

21. لقياس الكتلة نحتاج الى جهاز قياس الكتلة وهو الميزان. وحدة الكتلة المتعارف عليها الكيلوغرام (kg). الكيلوغرام هو كتلة لتر واحد (1000 سم3) من الماء السائل. لقياس الوزن نحتاج الى جهاز قياس القوة الذي يسمّى"مقياس الوزن". وحدة قياس القوة هي نيوتن(N). نيوتن: وزن كتلته 100 غرام من الماء على سطح الكرة الارضية. الوزن الذي كتلته 1 كغم يكون وزنه 10 نيوتن على سطح الكرة الارضية. w=m*g w =الوزن. بوحدات نيوتن(N). m = الكتلة. بوحدات (كغم). g = تسارع الجاذبية(m\sec2) او (N\kg).

22. مثال: كتلة صبي 25 كغم. احسبوا وزنه على سطح الكرة الارضية؟ w=m*g الحل:

24. ملاحظة: وزن معظم الأجسام الموجودة على الكرة الأرضية مساوٍ للوزن الذي يقاس بواسطة مقياس القوّة، وذلك بشرط بأن تكون القوّتان الوحيدتان اللتان تؤثّران على الجسم بالاتّجاه العمودي هما قوّة الجاذبية باتّجاه الأسفل والقوّة التي يؤثّر بها الميزان/ الأرض باتّجاه الأعلى. في بعض الحالات (كما في المصعد المتسارع أو المتباطئ) هناك فرق بين وزن الجسم ووزنه المقاس لأنّ الوزن المقاس يتعلّق بمجموع (محصّلة) القوى التي تؤثّر على الجسم باتّجاه الأعلى (مثلاً القوّة التي تؤثّر بها الأرض على الجسم). الوزن المقاس للجسم يسمّى أيضًا الوزن الفعلي، ويتعلّق "بإحساس" وزن الجسم.

25. عندما يكون الجسم في حالة راحة على المصطبة، مقدار القوّة التي تؤثّر بها المصطبة باتّجاه الأعلى (الوزن المقاس) يساوي مقدار قوّة الجاذبية (الوزن)، انظروا الرسم التوضيحي أعلاه. هناك حالات يختلف فيها الوزن (قوّة الجاذبية) عن الوزن المقاس. يحدث ذلك عندما تطرأ تغيّرات على السرعة في المحور العمودي. على سبيل المثال: عندما يبدأ المصعد في التحرّك باتّجاه الأعلى يكون الوزن المقاس أكبر من الوزن (قوّة الجاذبية)، وعندما يبدأ في التحرّك باتّجاه الأسفل ويكون الوزن المقاس أقلّ من الوزن (قوّة الجاذبية).

26. استعمال القوى بالحياة اليومية: ما هي الروافع؟ الروافع او الرافعات هي الآلات التي تمكننا من رفع اجسام ثقيلة الى ارتفاع يمكن ان يكون عاليا جدا (الونش مثلا). عند التأثير بقوة في نقطة ما على الرافعة, نحصل على قوة اكبر في نقطة اخرى. عند التأثير بقوة خارجية على القضيب في الجهة اليمنى يتحرك القضيب حول المحور. تسمى القوة – القوة المؤثرة والبعد بين القوة المؤثرة والمحور هو ذراع القوة والبعد بين الحمل والمحور وهو ذراع الحمل.

27. أبسط رافعة هي الأرجوحة: عندما نؤثّر بقوّة باتّجاه الأسفل ((F1على أحد طرفَي الأرجوحة، تؤثّر قوّة باتّجاه الأعلى (F2) في الطرف الآخر من الأرجوحة. الرسم التوضيحي التالي يمثّل ذلك مع تفصيل أجزاء الأرجوحة. الأرجوحة تشمل: ذراعين ونقطة ارتكاز واحدة بينهما. * عندما تساوي الذراع اليسرى الذراع اليمنى (d1=d2) فإنّ القوّتين تتساويان أيضًا (F1=F2) .

28. عندما لا تكون الذراعان متساويتين (d1 ≠ d2) فإنّ القوّتين أيضًا لا تكونان متساويتين (F1≠F2) لكن تكون علاقة عكسية بين طولَي الذراعين في جهتَي نقطة الارتكاز وبين مقدار القوّتين الناتجتين. يسمّى هذا المبدأ "قانون الرافعة": عندما نؤثّر بقوّة على القضيب في جهتَي نقطة الارتكاز (نعلّق جسمين، على سبيل المثال)، فإنّه في حالة الاتّزان الآلي تتحقّق مساواة بين حاصل ضرب القوّتين في بُعديهما عن نقطة الارتكاز (أو البُعد عن محور الدوران) . F1d1=F2d2. الوظيفة الأساسية للرافعة هي "ربح قوّة"، أي يمكن الحصول على قوّة كبيرة (F2)من خلال التأثير بقوّة صغيرة (F1) ومن خلال استعمال طولَي ذراعين مختلفين.

29. مثال: في رافعه ما طول ذراع الحمل 20 سم ويبقى هذا البعد ثابتا. نريد رفع حمل وزنه 100 نيوتن. احسبوا القوة المؤثرة اللازمة لرفع الحمل اذا كانت ذراع القوة بالأطوال التالية: 40 سم 60 سم 50 سم 200 سم 90 سم 20 سم ** حسب القانون: القوة المؤثرة*طول ذراع القوة=القوة الناتجة* طول ذراع الحمل. F1d1=F2d2

31. مثال: المقصّ- رافعتان موصولتان بواسطة محور. مثالان: أرجوحة في ملعب وعتلة لنزع المسامير

32. ذراع القوّة ذراع الحمل نقطة الارتكاز (محور) القوّة المؤثّرة القوّة المؤثّر بها القوّة المؤثّر بها القوّة المؤثّرة ذراع القوّة ذراع الحمل نقطة الارتكاز (محور)

33. , مفتاح مواسير ,عربة اليد. نقطة الارتكاز (محور)

34. نقطة الارتكاز (محور)

35. صورة عرض تخطيطي عرض فنّي ملاحظة: عندما نؤثّر بقوى على أجسام ذات محور دوران، يمكنها التحرّك حول محور الدوران. يمكن التحديد إذا كان الجسم سيدور حسب مقدار القوّة ومكان تأثير القوّة (نقطة الإمساك) واتّجاه الجسم بالنسبة للذراع.

36. الشغل والضغط لقد تعلمنا ان: *عند الضغط على بالون منفوخ تشعر بمقاومة البالون للضغط الذي نمارسه عليه. (نضغط اليد على البالون والهواء يؤثر بضغط عالي). *ان جسيمات الغاز موجوده في حركة مستمرة بصورة عشوائية وفي جميع الاتجاهات. *الغلاف الجوي يمارس ضغطا على الاجسام التي يلامسها هذا الضغط هو ضغط الهواء. وكلما ارتفعنا اكثر في الغلاف الجوي يقل الضغط.

37. الاسفنج الثقل اذا ما هو الضغط؟؟ مثال: اذا احضرنا قطعة من الاسفنج مسطحة الشكل (مستوية) وثقل على شكل صندوق, ونضع الثقل على الاسفنج مرة على القاعدة الكبيرة ومرة على القاعدة الصغيرة. النتيجة: في الحالتين لا يوجد تغير في الجسم أي القوة المؤثرة على سطح الجسم. ولكن: الاختلاف هو ان القوة في المرة الاولى توزعت على مساحة كبيرة وبالتالي كان تأثيرها قليل. على سطح الاسفنج (علاقة عكسية). بينما في الحالة الثانية توزعت القوة على مساحة صغيرة فكان تأثيرها كبيرا على سطح الاسفنج.

38. لذلك: الضغط: هو المقدار الفيزيائي الذي يربط بين القوة المؤثرة على السطح ومساحة السطح. أي: حاصل قسمة القوة المؤثرة على مساحة السطح التي تؤثر عليه. وحدات الضغط هي: نيوتن\متر مربع (باسكال) واحد باسكال= 1نيوتن \متر مربع.(1N\m2)

39. وما هو الشغل: اذا اردنا نقل صندوق كبير مليء بالكتب من غرفة الى غرفة اخرى, كيف باستطاعتنا نقله حسب رايكم؟ نقل الصندوق مرة واحدة (قوة كبيرة لكن الطري قصيرة). نقله عدة مرات بكل مرة كمية صغيرة من الكتب وتكرار هذه العملية (قوة صغيرة لكن الطريق طويلة). عندما نؤثر بقوة على جسم يتحرك على طول طريق معينة (والقوة او مركب القوة) تؤثر باتجاه الطريق ولذلك نقول ان القوة تنفذ شغلا على الجسم. هنالك اختلاف بين مصطلح الشغل باللغة اليومية وبين المصطلح الفيزيائي الذي يحمل نفس الاسم. يقاس الشغل بوحدات الجول (متر*نيوتن) التي هي ايضا وحدات طاقة ولذلك مصطلح الشغل يربط بين لغة القوة ولغة الطاقة؟

40. العلاقة المفصلة (شغل محصلة القوى التي يؤثر على الجسم يساوي التغير في طقته الحركية). الجول: مقدار طاقة جسم كتلته 1 كغم وارتفاعه 1 متر. وحدة الطاقة جول هي على اسم الفيزيائي جيمس بريسكوت جول والذي عاش في الفترة 1818-1889. امثلة: * تؤثر القوة باتجاه المسافة: يدفع يوسف صندوقا على الارض بالقوة F التي تنفذ شغلا على الصندوق. * تؤثر قوة لكن لا توجد حركة: يدفع يوسف حائط باطون بالقوة F . لا يوجد شغل.

41. تؤثر القوة معامدة لاتجاه الحركة: قرص هوكي يتزحلق على سطح مغطى بالجليد (لا يوجد احتكاك). القوة التي تؤثر بها المصطبة على القرص باتجاه الاعلى لا تنفذ شغلا على القرص. تؤثر القوة باتجاه يكون زاوية مع اتجاه الجسم المتحرك: يجذب يوسف علبة صغيرة بحبل باتجاه مائل, مركب القوة Fxباتجاه المسافة ينفذ شغلا على الجسم. اتجاه الحركة

42. الحركة والسرعة: لقد تعلمنا ان: عندما تكون محصلة القوى العاملة على الجسم لا تساوي صفر فان الجسم يغير من سرعته. الحركة: هي مصطلح مركزي في الفيزياء ويعني تغير مكان الجسم مع مرور الزمن.

43. المسافة (متر) 1000 500 سؤال: الرسم البياني التالي يصف مسار حركة يوسف من بيته الى بيت صديقه جلال, في طريقه الى بيت صديقه يتوقف يوسف لبضع دقائق في كيوسك الحي. يشتري قنينة شراب ويتابع طريقه. الرسم البياني يصف مسار يوسف من بيته الى بيت صديقه. تأملوا الرسم البياني ثم اجيبوا عن الاسالة التي تليه: 10 20 الزمن (دقائق)

44. هل يمكن التحديد من الرسم البياني في أي قطعة من الطريق سار يوسف بسرعة اكبر؟ فسر اجابتك. المكان الذي توقف فيه يوسف للراحة: اقرب الى بيته مما الى الكيوسك. تقريبا في منتصف الطريق الى الكيوسك. اقرب الى الكيوسك مما الى بيته. امكانيه اخرى.

45. الحركة والسرعة: العوامل المؤثرة على السرعة (v) هي: المسافة التي يقطعها الجسم ويرمز لها (x). الزمن الذي يستغرقه الجسم لقطع المسافة ويرمز له (t). القانون هو: الوحدات هي: المسافة: امتار.(m) الزمن: ثواني.(sec) السرعة: متر في الثانية (او كم في الساعة).(m\sec) او (km\h) التسارع: متر في الثانية تربيع. (m\ sec2)