التسارع الموجب والتسارع السالب


التسارع الموجب والتسارع السالب

في الشكل التالي يبين مخطط الحركة الأول حركة جسم تزداد سرعته في الاتجاه الموجب ويبين المخطط الثاني حركة جسم تتناقص سرعته في الاتجاه الموجب ، المخطط الثالث حركة جسم تتزايد سرعته في الاتجاه السالب بينما المخطط الرابع يبين جسما تتناقص سرعته ويتحرك في الاتجاه السالب .

   في الوضعين الأول والثالث عندما يزيد الجسم سرعته يكون لكل من متجهات السرعة والتسارع الاتجاه نفسه أما في الوضعين الآخرين عندما يكون متجه التسارع في الاتجاه المعاكس لمتجهات السرعة فإن الجسم يتباطأ وبمعنى آخر فعندما يكون تسارع الجسم واتجاه سرعته في الاتجاه نفسه فإن سرعة الجسم تزداد .

   إن منحنيات السرعة المتجهة ـ الزمن الممثلة لحركة خمسة عدائيين A,B,C,D,E في الشكل تشتمل على معلومات عن سرعة وتسارع كل عداء وبملاحظة التغير في سرعة كل عداء والممثلة بخط مستقيم ستجد أن العدائيين E,A لا تتغير سرعتهما في أثناء الحركة مما يعنى أن معدل التغير في السرعة يساوى صفر . وهذا يعنى أن تسارع كل منهما يساوى صفرا بينما سرعة كل من العدائيين D , B تتزايد بانتظام . أي أن معدل التغير في سرعة هذين العدائيين لا تساوى صفرا  . 

حساب التسارع من منحنى السرعة المتجهة ـ الزمن

حساب التسارع : 

المعادلة التالية تعبر عن التسارع المتوسط باعتباره ميل الخط البياني لمنحنى( السرعة المتجهة ـ الزمن) ويرمز له بالرمز a .

   التسارع المتوسط : يساوى التغير في السرعة مقسوما على الزمن الذي حدث خلاله هذا التغير . 

مثال

   افترض أنك عدوت بأقصى سرعة ذهابا وإيابا عبر صالة رياضية فبدأت العدو اتجاه الجدار بسرعة 4.0m/s ثم قمت بالعدو بسرعة 4.0m/s مبتعدا عن الجدار . ما هو تسارعك المتوسط إذا كان الاتجاه الموجب باتجاه الجدار ؟

تتشابه السرعة المتجهة والتسارع في أن كليهما عبارة عن معدل تغير ، فالتسارع هو المعدل الزمني لتغير السرعة والسرعة هي المعدل الزمني لتغير الإزاحة ولكل من السرعة والتسارع قيم متوسطة وقيم لحظية .

فرع من فروع العلم يعني بدراسة العالم الطبيعي ." الطاقة ، المادة ..."

الرياضيات في الفيزياء 

تستخدم الفيزياء الرياضيات باعتبارها لغة قادرة على التعبير عن القوانين والظواهر الطبيعية .

الطريقة العلمية

اسلوب للاجابة عن تساؤلات علمية بهدف تفسير الظواهر الطبيعية المختلفة .



خطوات الطريقة العلمية

    تبدأ الطريقة بطرح اسئلة

البحث عن اجابة  عن طريق وضع فرضيات


نماذج تعتمد على التجدريب

لاثبات صحتها وفي حالة الفشل يعاد كل من النموذج والتجربة . 


النماذج العلمية :-



النظرية العلمية

هي اطار يجمع بين عناصر البناء العلمي في موضوع من موضوعات العلم .

- النظرية تشمل عناصر البناء العلمي من فرضيات وحقائق ومفاهيم وقوانين ونماذج  

القانون العلمي

قاعدة تجمع مشاهدات مترابطة لوصف ظاهرة طبيعية متكررة

ويعبر عنها بعبارة تصف العلاقة بين المتغيرين او اكثر.

مثل قانون اوم :- عند ثبوت درجة الحرارة

فإن شدة التيار تتناسب طرديا مع فرق الجهد المطبق .



القياس



القياس

  مقارنة كمية مجهولة بأخرى معيارية . 

الكمية الاساسية

هي كمية معيارية حددت في النظام الدولي 

عددهم سبعة

الطول -  الكتلة – الزمن – درجة الحرارة

كمية المادة – التيار الكهربي – شدة الاضاءة 

 هي كمية تقاس بدلالة كمية اساسية واحدة او اكثر .

مثل الطاقة – القوة – التسارع 

الكمية المشتقة



تصوير الحركة



الحركة

هي تغير موقع الجسم بالنسبة للزمن 

مخطط الحركة

*- أنواع الحركة :-

                       حركة دائرية – خط مستقيم – منحتى  -  او على شكل اهتزازا تأرجح

هو مواقع للجسم متحرك في فترات زمنية متساوية .



    يتم فيه تجاهل الجسم كله والتعبير عنه بنقطة صغيرة في المركز وبتمثيل الحركة العداء تكون عبارة عن مجموعة نقاط متتابعة



نموذج الجسيم النقطي



الموقع والزمن



أنظمة الاحداثيات

    نظام يحدد موقع نقطة الاصل بالنسبة لمتغير المراد دراسته ، والاتجاه الذي تزيد فيه قيمته



الازاحة متجه ( كمية متجهه)

    المسافة هي كمية عددية
    أي ان الازاحة تعبر عن المسافة والاتجاه



نقطة الاصل

  هي القيمة التي عندها تكون قيمة كل متغير من المتغيرين صفر .

الفرق بين الازاحة والمسافة



منحنى الموقع والزمن



الرسم البياني

يحدد  ازاحة الجسم خلال فترات زمنية  ، يمكن تحديد موقع جسم عند زمن غير معطي ، والعكس

1- تحديد مواقع العداء بدلالة الزمن 

خطوات رسم منحنى الموقع والزمن

2- تحديد المواقع على المحور الراسي 

3- رسم افضل خط مستقيم يمر باغلب النقاط



السرعة المتجهه



هو التغير في الموقع مقسوماً على الفترة الزمنية التي حدث فيها التغير . والميل هنا يعبر عن السرعة المتجهه المتوسطة 

ميل المنحني

    كلما زادت قيمة الازاحة   زاد الميل زادت السرعة



    كلما زادت الفترة الزمنية  قل الميل  قلت السرعة




هي التغير في الموقع مقسوماً على مقدار التغير في الفترة الزمنية التي حدث خلالها التغير 

السرعة المتجهه



    هي كمية لها مقدارها واتجاهها .



السرعة المتجهه المتوسطة 


    هي القيمة المطلقة لميل الخط المستقيم لمنحنى الموقع والزمن .



السرعة المتوسطة 


  السرعة المتجهه اللحظية 


    هي السرعة المتجهه عند لحظة معينة




التسارع (a)

هو المعدل الزمني الذي تتغير فيه سرعة جسم 

وحدة قياسه m/s2 

هو التيغر في سرعة جسم في لحظة معينة .ويحدد برسم مماس للمنحنى 

التسارع المتوسط 

هو التغير في السرعة خلال فترة زمنية مقاسة مقسوماً على هذه الفترة .

التسارع اللحظي



*- يكون التسارع موجب اذا كان في الاتجاه الموجب .

ويكون سالب اذا كان التسارع في الاتجاه السالب 

الشبه بين السرعة والتسارع في ان كليهما معدل تغير

           *- لكل منهم قيمة متوسطة وقيمة لحظية



الحركة بتسارع منتظم



    في هذا الشكل لو المحور الراسي يمثل السرعة والافقي يمثل الزمن
    فإن المساحة الكلية =

                     مساحة المثلث + مساحة المستطيل

    والمساحة الكلية تمثل الازاحة عدديا



وعندما يكون الموقع الابتدائي di او النهائي df معلوماً فإن المعادلة يمكن كتابتها بالصورة التالية :-



    فإذا كان الزمن الابتدائي (صفر ) فإن الموقع بدلالة التسارع المتوسط يحسب من :-



*- يمكن ربط الموقع والسرعة والتسارع المنتظم بعلاقة لا تتضمن الزمن وهي



السقوط الحر Free fall



جاليليو

عالم ايطالى

    استخدم كررات زجاجية على اسطح مستوية مائلة لتقليل الاحتكاك .
    واستنتج ان جميع الاجسام التي تسقط سقوطاً حراً يكون لها التسارع نفسه . بإهمال مقاومة الهواء .



هو تسارع جسم يسقط سقوطاً حراً نتيجة تأثير جاذبية الارؤض عليه

يساوي 9.8 m /s2 ، 

تسارع الجاذبية  g



القوة والحركة



القوة

    هي مؤثر على الجسم إما يدفعه او يسحبه .
    القوة المؤثرة في جسم تغير سرعته وبالتالي تكسبه تسارع
    القوة كمية متجهه ( لها مقدار واتجاه )



مخط الجسم الحر

هو نموذج فيزيائي يمثل القوى المؤثرة في جسم ما .

القوة تتناسب طردياً مع التسارع

a     F

a   = k  x  F

F = ma

F

الحبل على الكرة

F

كتلة الارض على الارض

الجاذبية الارضية



النيوتن

    *- الوحدة الدولية المستخدمة لقياس القوة وهي ( النيوتن )



وحدة القوة التي تجعل جسم كتللته 1kg يكتسب تسارع قدره 1m/s2 

القوة المحصلة :-

                      هي مجموع متجهات لجميع القوى التي تؤثر في الجسم 

جمع وتركيب القوى

اذا اثرت قوة على جسم مقدارها 10N في الاتجاه الموجب وقوة اخري مقدارها 10N في الاتجاه الموجب  فإن القوة المحصلة 
F =  10N + 10N = 20 N

اذا اثرت قوة على جسم مقدارها 100N وقوة اخري في الاتجاه المعاكس مقدارها 50 N فإن القوة المحصلة .
F = 100 – 50 = 50 N



قانون نيوتن الثاني

    تسارع الجسم يتناسب طردياً مع القوة الحصلة المؤثرة عليه وعكسياً مع الكتلة .



الصيغة الرياضية

    يبقى الجسم على حالته من حيث السكون او الحركة المنتظمة  في خط مستقيم ما لم تؤثر علهي قوة خارجية تغير من حالته



قانون نيوتن الاول

القصور الذاتي

ممانعة الجسم لاي تغير في حالته من حيث السكون او الحركة ان كان الجسم سامن اميل لان يظل ساكن وبالمثل للمتحرك .



هو حالة للجسم اذا كانت القوة المحصلة المؤثرة على الجسم تساوي الصفر .

الاتزان :-


قوة احتكاك Ff

قوة عمودية   FN

قوة شد FT

قوة دفع   F  thrust

قوة وزن   Fg

من انواع القوى



تطبيقات قانون نيوتن الثاني



    الجسم الذي يسقط سقوط حر فإنه يتأثر بقوة الجاذبية باهمال مقاومة  الهواء فإنه يتاثر بقوة الجاذبية
    ( Fg)   . وبالتالي يكون قانون نيوتن كالتالي
    Fg = mg
    قوة الجاذبية تختلف من كوكب لاخر  ولذلك رواد الفضاء على سطح القمر يقل وزنهم



عند وقوف الشخص على الميزان والشخص لا يتسارع فإن نابض الميزان يؤثر بقوة دفع لاعلى تقابل قوة الوزن فقط لاسف وبالتالي فإن قوة الدفع تساوي عدديا الوزن . لان القوة المحصلة تساوي صفر . 

الموازين

    Fg = mg
    الوزن يعتمد على تسارع الجاذبية اي ان بتغير التسارع تتغير قيمة الوزن .



الوزن الظاهري



قوى التأثير المتبادل



جميع القوى تظهر على شكل ازواج والقوتان الزوجان تؤثران في جسمين مختلفين وهما متساويين في المقدار ومتضادان في الاتجاه - 

قوة الشد هي :- قوة يؤثر بها خيط او حبل .

قانون نيوتن الثالث

هي قوة تلامس يؤثر بها سطح في جسم اخر تكون القوة العمودية دائماً عمودية على مستوي التلامس بين الجسمين 

*- القوة العمودية :-