تلخيص الفصل 13 القوى و الحركة
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
