[ملخص جاهز] تلخيص الفصل 13 القوى و الحركة [الأرشيف]

قلب الخليج

08-06-2013, 02:57 PM

الفصل 31: القوى والحركة
القسم 3: الجاذبية و الحركة
 في حدود السنة 044 ق. م. كان ارسطو يعتقد أن سرعة سقوط األجسام تعتمد على كتلها .
الجاذبية و األجسام الساقطة :
 في أواخر القرن 31 ناقش غاليلو أفكار ارسطو حول سقوط األجسام .
 برهن العالم غاليليو أن كتلة جسم ال تؤثر في الزمن الذي يستغرقه سقوطه إلى األرض
o الجاذبية و العجلة :
 علل : تسقط األجسام نحو األرض بمعدل السرعة نفسه .
 الن العجلة الناتجة عن الجاذبية هو نفسه لجميع األجسام .
 تعتمد العجلة على القوة و الكتلة
 الجسم الثقيل يخضع لقوة جاذبية أكبر من تلك التي يخضع لها الجسم الخفيف.
 علل : من الصعب تسريع الجسم الثقيل .
 الن كتلته كبيرة ، فيتوازن االزدياد في كتلة األجسام الثقيلة توازنا تاما مع االزدياد في قوة
الجاذبية.
o العجلة الناتجة عن الجاذبية :
o العجلة هي المعدل الذي تتغير به السرعة مع الزمن.
o تسارع جسم هو حاصل قسمة التغير في السرعة على مقدار الزمن
تسارع جسم)العجلة( = التغير في السرعة
مقدار الزمن
o معدل عجلة سقوط جميع األجسام نحو األرض = 8.9 متر في كل ثانية في كل ثانية تكتب
أو 9.8m/s/s 2 9.8m/s
o تزداد سرعة أي جسم يسقط راسيا بمقدار 9.8m/s .
o سرعة األجسام الساقطة :
 لحساب التغير في السرعة يستخدم القانون v=t x g
g  هي العجلة الناتجة عن الجاذبية على سطح األرض
2 9.8m/s
t  هو الزمن الذي يستغرقه سقوط الجسم )بالثواني(
 التغير في السرعة هو الفرق بين السرعة النهائية و السرعة البدائية .
o اذا انطلق الجسم من السكون تعطي هذه المعادلة مباشرة سرعة الجسم بعد فترة
زمنية معينة
o سقطت برتقالة ساكنة من شجرة برتقال فاصطدمت باألرض بسرعة 14.7 m/s
ما الزمن الذي استغرقته الثمرة لتبلغ األرض ؟
Δv = g x t
14.7 – 0 = 9.8 x t
14.7 = 9.8 x t
t= 1.5 s
o مقاومة الهواء لألجسام الساقطة :
o مقاومة الهواء هي : القوة التي تقاوم حركة األجسام في الهواء .
o علل: تسقط الورقة المسطحة أبطأ من الورقة المضغوطه .
 بسبب مقاومة الهواء فهي قوة تعاكس حركة األجسام في الهواء ، حيث تطبق مقاومة الهواء على
الورقة المسطحة قوة أكبر من القوة التي تطبقها على الورقة المضغوطة .
o العوامل التي تؤثر في مقدار مقاومة الهواء المطبقة على جسم معين هي حجمه ,شكله ,سرعته
o على ماذا تحصل عندما تطرح مقاومة الهواء من قوة الجاذبية ؟
 محصلة القوى .
o انعدام العجلة عند السرعة الحدية :
3 - عند تزداد سرعة جسم ساقط ، تزداد مقاومة الهواء .
2 - تستمر مقاومة الهواء المتجهة إلى أعلى في ازدياد .
1 - حتى تتساوي مقاومة الهواء مع قوة الجاذبية المتجهة إلى أسفل .
0 - في هذه الحالة تكون محصلة القوى = صفر .
5 - تنعدم عندها عجلة الجسم .
1 - بعد ذلك يستمر الجسم في السقوط بسرعة ثابتة تسمى السرعة الحدية .
 أكبر سرعة ثابتة يسقط بها الجسم تسمى السرعة الحدية
 عندما يتوقف جسم ساقط عن التسارع يكون قد وصل إلى سرعته الحدية .
 يمكن للسرعة الحدية أن تكون مفيدة . كيف ؟
 تتضر كل سنة ، السيارات و االبنية و من حبات البرد ذات السرعة الحدية التي تتراوح بين
5m/s و 40m/s بحسب حجمها . فلو لم تكن مقاومة الهواء موجودة لصدمت حبات
البرد االرض بسرعة تقارب ال 350 m/s
 تزيد المظلة من مقاومة الهواء للمظلي و تبطىء حركته إلى أن يبلغ سرعة حدية آمنه .
o حدوث السقوط الحر في غياب مقاومة الهواء :
 السقوط الحر هو حركة األجسام التي تخضع فقط لقوة الجاذبية.
 مقاومة الهواء قوة لذلك فإن السقوط الحر ال يحدث إلى في مكان ليس فيه هواء .
 ال يحدث السقوط الحر إال في مكانين هما الفضاء و الفراغ .
 الفراغ هو مكان حيث ال وجود فيه للمادة .
 لماذا يحدث السقوط الحر فقط حيث ال يوجد الهواء ؟
 حيث ال يؤثر في الجسم سوى قوة الجاذبية .
األجسام في مداراتها في حالة سقوط حر :
o هل صحيح أن رائد الفضاء ال وزن له في الفضاء ؟
 ال . ألن رائد الفضاء له كتله و بالتالي له وزن .
o الوزن مقياس قوة الجاذبية . يعتمد الوزن على كتلة الجسم , الجاذبية )المسافة بينها( .
o علل : لماذا يظهر رائد الفضاء كأنه يسبح داخل سفينة الفضاء ؟
 بسبب السقوط الحر أي ان حركة الجسم تحت تأثير قوة الجاذبية فقط .
o ينتج المدار عن اتحاد حركتين :
 يدور جسم في مداره عندما يتحرك حول جسم آخر في الفضاء .
 لماذا ال تصطدم رؤوس رواد الفضاء بسقف المكوك الساقط .؟
 ألنهم في حالة سقوط حر . و يسقطون باستمرار و بالعجلة نفسها .
o القوة المركزية و الدوران في مدار :
 الجسم الذي يتحرك في حركة دائرية يغير دائما اتجاه حركته
 القوة المركزية هي القوة التي تجعل األجسام تتحرك في مسارات مدارية .
 ماذا تعني كلمة مركزية ؟
 تعني في اتجاه المركز .
 علل يبقى القمر في مداره حول األرض .
 الن جاذبية األرض تطبق عليه قوة مركزية .
ضع إشارة)( أو )(
(-1( عندما تزداد سرعة جسم ساقط, تزداد مقاومة الهواء له
(-2( لحساب القوة المحصلة نطرح مقاومة الهواء من وزن الجسم الساقط
(-3( ال يتعرض المظليون للسقوط الحر بعد القفز
(-4(عند دوران مركبة فضائية حول االرض ال تكون في حالة سقوط حر.
(-5( كل جسم في حركة دائرية يغير دائما اتجاه حركته
(-6( القوة المركزية تجعل األجسام تتحرك في مسارات دائرية.
(-7( ينتج المدار عن اتحاد حركتين.

القسم 2 : قوانين نيوتن للحركة
o فسر اسحق نيوتن في العام 3191 بقوانينه الثالثة ) العالقة بين القوة و الحركة( .
***قانون الحركة األول لنيوتن ***
o ينص القانون األول على ما يلي " يبقى الجسم الساكن ساكنا ، والجسم المتحرك متحركا بسرعة ثابتة وعلى خط
مستقيم ، ما لم يتعرض لقوة تغير في حالته . "
o يصف القانون األول حركة جسم يخضع لمحصلة قوى مقدارها صفرا أي قوى متوازنة.
o األجسام الساكنة :
 الجسم الساكن هو الجسم غير المتحرك وينص قانون نيوتن على أن األجسام الساكنة تبقى ساكنة ما لم
تتعرض لقوة . مثال ، ال تبدأ األجسام في التحرك ما لم تخضع لقوة دفع أو شد.
 أمثلة على اجسام ساكنة: الكرسي - السبورة ...
o األجسام المتحركة :
 األجسام المتحركة تستمر إلى ماال نهاية في السرعة نفسها ويقصد بالسرعة المقدار واالتجاه ما لم تؤثر
فيها قوة خارجية .
 علل : عندما تنتقل في حافلة يندفع جسمك إلى األمام حالما تتوقف الحافلة فجأة عن التحرك :
 ألنه عندما تكون داخل الحافلة تتحرك والحافلة بنفس السرعة و عندما تتوقف الحافلة يستمر
جسمي في الحركة إلى األمام ألنه غير خاضع لقوى متوازنة ) قانون نيوتن األول (
o االحتكاك و القانون األول لنيوتن :
 تتغير حركات األجسام بتغير قوة االحتكاك.
 علل : عندما تتدفع كرسي لألمام فإنه يتوقف بعد مسافة معينة :
 بسبب قوة االحتكاك ,عملت قوة االحتكاك مابين الكرسي واألرض ضد حركة الكرسي فأوقفته.
o القصور الذاتي و القانون األول لنيوتن:
 يسمى أحيانا قانون الحركة األول لنيوتن قانون القصور الذاتي.
 القصور الذاتي يفسر القانون األول لنيوتن.
 القصور الذاتي هو ميل الجسم إلى مقاومة تحريكه ، أو ميله ، إذا كان متحركا ، إلى مقاومة تغيير مقدار
سرعته أو اتجاها.
 علل كال مما يلي :
3- الجسم الساكن يبقى ساكن ما لم تحركه قوة } بسبب القصور الذاتي {
2- بقاء الجسم الذي يتحرك على السرعة نفسها ما لم تغير قوة ما مقدار سرعته أو اتجاهها .}بسبب
القصور الذاتي{
1- تجد نفسك تميل نحو جانب السيارة عندما يسلك السائق منعطفا . } بسبب القصور الذاتي {
0- عدم توقف الطائرة أو السيارة أو الدراجة الهوائية فورا } بسبب القصور الذاتي {
5- إيقاف دراجة هوائية أسهل من إيقاف سيارة تسير بسرعة هذه الدراجة.} بسبب القصور الذاتي{
1- إقالع السيارة أصعب من إقالع الدراجة الهوائية } بسبب القصور الذاتي {
7- يسهل تغيير حركة المضرب بالمضرب ويصعب لكرة البوليينغ.
ألن كرة المضرب لها كتلة أصغر بكثير وبالتالي قصور ذاتي أقل من القصور الذاتي لكرة البولينغ.ا
o الكتلة قياس للقصور الذاتي.
 الكتلة هي قياس للقصور الذاتي .
 الجسم ذو الكتلة الصغيرة له قصور ذاتي أصغر من قصور ذاتي لجسم كتلته كبيرة.
 تغيير حركة جسم ذي كتلة صغيرة أسهل من تغيير حركة جسم كتلته كبيرة
 علل تغيير حركة جسم كتلته صغيرة أسهل من تغيير حركة جسم كتلته كبيرة .
 الن الجسم ذو الكتلة الكبيرة قصوره الذاتي كبير و العكس صحيح
***قانون الحركة الثاني لنيوتن ***
o ينص القانون الثاني على ما يلي : } تعتمد عجلة جسم معين على مقدار كتلة الجسم و مقدار القوة المطبقة عليه {
o يصف القانون الثاني لنيوتن حركة جسم عندما تؤثر فيه قوة .
o العالقة بين الكتلة والعجلة:
 العالقة عكسية أي : كلما ازدادت كتلة جسم تناقصت عجلته وكلما تناقصت كتلة جسم ازدادت عجلته.
o علل : تحريك تفاحة أسهل من تحريك بطيخة بعجلة التسارع نفسها ؟
 الن كتلة التفاحة أقل من كتلة البطيخة
o العالقة بين القوة وعجلة الجسم :
 العالقة طردية أي : كلما ازدادت القوة المطبقة على جسم ازدادت عجلته و كلما تناقصت القوة المطبقة على
جسم تناقصت عجلة الجسم .
 تأخذ عجلة جسم نفس اتجاه القوة المطبقة عليه أي تتحرك عربة لألمام ألن قوة الدفع موجهة إلى األمام.
o التعبير الرياضي للقانون الثاني لنيوتن :
 يشرح القانون الثاني لنيوتن لماذا تسقط األجسام نحو األرض بالعجلة نفسها
 إذا أردت إيجاد العالقة بين العجلة والكتلة و القوة يمكنك أن تستخدم العالقات الرياضية اآلتية:
) = F( N ) ÷ m(kg )
2 1) a(m/s
)
2 2) m( kg ) = F(N ) ÷ a(m/s
)  m(kg )
2 3) F(N ) = a(m/s
3- إيجاد عجلة الجسم و الناتج يسمى بمعدل تسارع الجاذبية األرضية
2- إليجاد كتلة جسم
1- إليجاد القوة المطبقة على جسم.
***قانون الحركة الثالث لنيوتن***
o ينص القانون الثالث عما يلي} كلما طبق جسم قوة على جسم ثان ، يطبق الجسم الثاني على الجسم األول قوة تساوي
في المقدار القوة األولى لكنها تعاكسها في االتجاه {
o يمكن ترجمة القانون الثالث كما يلي : تؤثر جميع القوى بشكل أزواج فعندما تطبق قوة ، تحدث قوة أخرى لها نفس
المقدار القوة األولى لكن اتجاهها معاكس التجاه األولى.
o يتناول القانون قوتين فقط . و الطريقة التي تتفاعل بها أزواج القوى تؤثر هي أيضا في حركة األجسام.
o يوجد أزواج من الفعل ورد الفعل في غياب الحركة وفي وجودها .
o ال يؤثر زوجا القوة على الجسم نفسه :
 تكون القوة المطبقة دائما من جسم إلى جسم آخر.
 هذه القاعدة السابقة تصح في جميع القوى ، و منها قوتا الفعل ورد الفعل .
 لكن قوتي الفعل ورد الفعل ال تؤثران في الوقت نفسه في نفس الجسم ألنه إذا حدث هذا ستكون محصلة
القوى صفر ولن يتحرك الجسم .
o جميع القوى تعمل أزواجا : قوة فعل ورد فعل .
o من الصعب رؤية تأثير رد الفعل
o ما قوتا الفعل و ردة الفعل الناتجتان من جلوسك على كرسي .
 قوة الفعل هي وزنك على الكرسي إلى أسفل و ردة الفعل هي قوة يطبقها الكرسي دافعا لها جسمي إلى أعلى
و هي تساوي وزني .
o كيف تحرك قوتا الفعل و رد الفعل السباح إلى األمام في الماء ؟
 عندما يطبق السباح قوة على الماء إلى الخلف يطبق الماء قوة مساوية لها إلى االمام
o عندما تسقط كرة على األرض ، لماذا يصعب رؤية تأثير قوة الفعل التي تطبقها الكرة على األرض ؟
 الن كتلة األرض كبيرة جدا لذلك تكون عجلتها صغيرة جدا ال يمكن مالحظة حركتها .
o أمثلة على أزواج قوتي الفعل و رد الفعل :
 يطبق المضرب قوة على الكرة فيدفعها لتطير في الهواء .
 تطبق قدما األرنب قوة على األرض و تطبق األرض في الوقت نفسه قوة مساوية على قدمي األرنب و
تتسبب هذه القوة في دفع األرنب نحو األعلى
 تدفع محركات مكوك الفضاء الغازات إلى أسفل و في الوقت نفسه تدفع الغازات المكوك إلى اعلى بقوة
مساوية .
o ضع إشارة)( أو )(
( -1( وضّح اسحق نيوتن العالقة بين القوة و حركة األجسام
( -2( القصور الذاتي هو السبب في بقاء الجسم متحركا في غياب أي قوة
( -3( الكتلة الكبيرة لها قصور ذاتي أقل من الكتلة الصغير .
( -4( عجلة جسم تتزايد مع ازدياد كتلته .
( -5( عجلة جسم تتناقص بزياد القوة المؤثرة عليه .
(-6( تأخذ عجلة الجسم نفس اتجاه القوة المطبقة عليه
(-7( توجد القوى دائما عل شكل أزواج ويؤثر كل منها في جسم مختلف
ما التعبير الرياضي للقانون الثاني لنيوتن:
F = m  a
F : ( N( القوة
m : ( Kg( الكتلة
a : )m/s2
العجلة(
2 ما مقدار القوة التي نحتاج إليها لتسريع سيارة كتلتها KG 1250 بمعدل 40
؟ M/S
F= a  m
F =1250 x 40
( N )=50000