قوانين نيوتن للحركة

قوانين نيوتن للحركة
         القوة : كمية لها مقدار واتجاه وتسبب تغيرا فى سرعة الجسم او شكله وتقاس بوحدة النيوتن (N) ويرمز لها بالرمز (F).
يمكن وصف القوة بأنها قوة دفع أو سحب ولكن هذا لا يدل على اتجاه معين إذا يجب علينا عند وصف القوة أن نحدد اتجاه هذه القوة ومقدارها
تأثيرات القوة : يمكن للقوة ان تغير
         سرعة الجسم ( تحرك الجسم الساكن ، توقف الجسم المتحرك )
         اتجاه جسم متحرك .
         شكل الجسم .
أنواع القوة : للقوة نوعين هما
         قوة التماس : وهي القوة الناتجة عن تماس فعلى بين جسمين ( قوة الشد ، قوة الدفع ، قوة الاحتكاك )
         قوة مجاليه : وهي القوة  التي توجد بين جسمين حتى مع عدم وجود تماس فعلي بينهما ( القوة المغناطيسية ، القوة الكهربائية ، قوة الجاذبية الأرضية )

إيجاد محصلة القوة :- عندما تؤثر عدة قوة على جسم ما فان التاثير الكلى للقوة يسمي محصلة القوة ( ) ويمكن إيجادها كما يلي .
         قوتين في نفس الاتجاه :-
   في هذه الحالة يتم جمع القوتين وتكون المحصلة في نفس
 الاتجاه فيكون كالآتي .
               شرقا  = 5+10 = 15N

         قوتين في عكس إتجاه بعضهما :-
يتم جمع القوتين جمعا إتجاهيا كلا بإشارته وتكون المحصلة
في اتجاه القوة ألكبري .
                        غرباً   = 5 -10 = -5

         قوتين بينهما زاوية 90 :-
في هذه الحالة يتم جمع القوتين باستخدام قاعدة فيثاغورث
 ويتم حساب الاتجاه بحساب ظل زاوية المحصلة علي الأفق .

شدة مجال الجاذبية : ناتج قسمة قوة الجاذبية المؤثرة فى جسم موضوع فى المجال على كتلة الجسم .
وتحسب بالعلاقة 




حيث Fg هي وزن الجسم
g عجلة الجاذبية الأرضية (شدة مجال الجاذبية) وتساوي 9.81m/s2
m كتلة الجسم

         اختر الإجابة الصحيحة :
1. اى مما يلى يعتبر سببا للعجلة ؟
ا. مقدار السرعة        ج . القوة
ب .القصور    د . السرعة
2. اى من القوة التالية تنشا من تلامس مباشر بين جسمين  ؟
ا. قوة الجاذبية          ج . قوة تماس
ب .قوة أساسية         د . قوة مجال
3.  واحدة مما يلي ليست قوة تماس :
ا-الإحتكاك                        ج- شد زنبرك          
ب- دفع طاولة                             د- قوة الجاذبية الأرضية
4. تؤدي القوة إلي تغير في
أ- سرعة الجسم                           ج-  اتجاه حركة الجسم              
ب-  شكل الجسم                 د-  جميع ما سبق
5.القوة  المجالية هي قوة
ا-تستدعي تماسا مباشرا بين أجسام المتفاعلة ج—أحيانا تستدعي
ب- لا تستدعي تماسا فعليا بين أجسام المتفاعلة         د- أحيانا لا تستدعي
6. قوة الجاذبية التي تؤثر فى الجسم معين هى .
ا. قوة الاحتكاك         ج . قصور
ب .وزن        د . كتلة

         أكمل الفراغات :
         عندما تؤثر قوة في جسم فإنها تحدث تغيراً في :
أ ...........................................  ب  ......................................
ج.......................................      د   ......................................
         وحدة قياس القوة في النظام الدولي للوحدات( ( SI هي ..............................


مدرسة الرؤية الخاصة              ورقة عمل عن محصلة القوى                            
    الاسم

احسب محصلة القوة في كلا من الحالات التالية :


.......................................................................= Fnet              





.......................................................................= Fnet              




.......................................................................= Fnet              




.......................................................................= Fnet              




.................................................................= Fnet              


θ= ……………………………………..……..…..




أفلت كتاب كتلته 2.26kg من ارتفاع 1.5m .
         ما عجلة الكتاب ؟
         ما وزنه بوحدة النيوتن؟
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................

مراجعة القسم1-3 ص90
         أعط ثلاث أمثلة على كل مما يلى :
         قوة تمكن جسما من البداء بالحركة
....................................................
....................................................
....................................................
         قوة توقف جسما عن الحركة
....................................................
....................................................
....................................................
         قوة تغير اتجاه حركة جسم معين
....................................................
....................................................
....................................................

         اعط مثالين على القوة المجالية المشروحة فى هذا القسم ومثالين على القوة التماس التي تلاحظها فى حياتك اليومية اشرح كيف تعرف انها قوة ؟
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
         يحاول جاسم تغطيس مكعب من الخشب وزنه6.0N فى حوض ماء وذلك بدفعه الى الاسفل بقوة مقدارها 15.0Nاذا كان الماء يؤثر فى المكعب بقوة نحو الاعلى مقدارها 18.0Nفاحسب محصلة القوة المؤثرة فى المكعب . هل ينجح جاسم فى تغطيس المكعب ؟
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................

         قانون نيوتن الأول :-

تميل الاجسام إلي الحفاظ علي حالتها من حيث السكون أو الحركة فالجسم الساكن يميل إلي أن يبقي ساكنا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تجبره علي تغير هذه الحالة والجسم المتحرك يميل إلي أن يبقي متحركا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تجبره علي تغير حالته وقد سميت هذه الخاصية ( القصور الذاتي ) ومنها صاغ نيوتن قانونه الأول الذي ينص علي :
(( يبقي الجسم الساكن ساكنا والجسم المتحرك متحركا بالسرعة نفسها ( مقدار أو اتجاها ) ما لم يتعرض لتأثير محصلة قوة خارجية ))

         ولكن يجدر الإشارة هنا إلي نقطتين مهمتين :-
         يجب التمييز بين مفهومين ( القوي الخارجية ) و ( محصلة القوي الخارجية )
القوي الخارجية :- هي القوي التي تؤثر علي الجسم نتيجة تفاعله مع محيطه .
محصلة القوي الخارجية : - هي الجمع الإتجاهي لكل القوي المؤثرة علي الجسم وهي تكافؤ القوة الوحيدة التي تجتمع فيها .
         إذا أثرت عدة قوى علي جسم ما وكانت محصلة هذه القوي هي الصفر  فإن الجسم في حالة أتزان
فهناك حالتين يكون الجسم فيهما متزناً إذا كان الجسم ساكن أو إذا تحرك بسرعة ثابتة فكلاهما حالة أتزان .
ونلاحظ أنه عند التأثير علي الجسم بعدة قوة ( في غير حالة الاتزان ) فإن عجلته تتغير ويكون الجسم فى حالة
( تسارع أو تباطؤ ) .

         القصور الذاتي :
وهو ميل الأجسام لممانعة التغير في حركتها ، وهذا يفسر اندفاع الصناديق المحملة على سيارة مثلا إلى الخلف إذا تحركت السيارة إلى الإمام والقصور الذاتي يختلف من جسم إلى أخر بحسب كتلته كما يلى .

         علاقة الكتلة بالقصور الذاتي :-
إذا أثرت قوتين متساويتان علي جسمين مختلفان في الكتلة كما في المثال الموضح فإن الجسم رقم 2 يتسارع أكثر من الجسم رقم 1 رغم أن القوة متساوية ولكن الجسم رقم 1 كتلته اكبر من كتلة الجسم رقم 2 ويتضح من ذلك أن هناك علاقة بين الكتلة والقصور الذاتي ومن المثال السابق نستنتج

أن العلاقة هي علاقة طردية أي كلما زادت الكتلة زاد القصور الذاتي للجسم أي أحتاج إلي قوة أكبر لتحريكه أو قوة أكبر لإيقافه والعكس صحيح


         أكمل الفراغات التالية بما يناسبها علمياً :
         الجسم الساكن يبقى ------------- ما لم تؤثر عليه ------------ خارجية .
         ميل الجسم لممانعة التغيير في حركتها يسمى --------------------
         فالأجسام ذات الكتل الكبيرة قصورها الذاتي ---------- والأجسام ذات الكتل الصغيرة قصورها الذاتي ------
         القصور الذاتي لجسم يتناسب ------------- مع  كتلة الجسم .

         علل لما يلى تعليلا علميا .
1-اندفاع الركاب للأمام عند توقف السيارة فجأة
......................................................................................................
2- ارتداد الركاب للخلف عند تحرك السيارة فجأة
......................................................................................................
3- يسمى قانون نيوتن الأول بقانون القصور الذاتى
......................................................................................................
4- من الصعب تحريك جسم ذو كتلة كبيرة
......................................................................................................
5-ماذا يحدث لسرعة سيارة  وعجلتها عندما تصبح قوة مقاومة الهواء مساوية ومعاكسة لقوة دفع المحرك .
......................................................................................................
         اجب عما يلى :
تسير سيارة كتلتهما 1850kg نحو اليمين بسرعة ثابتة مقدارها 1.44m/s .
         ما محصلة القوة التي تؤثر في السيارة ؟
......................................................................................................

مراجعة القسم2-3 ص93
         هل يمكن لجسم معين ان يكون فى حالة اتزان اذا تعرض لتاثير قوة واحدة.
......................................................................................................

         اذا سارت سيارة فى اتجاه الغرب بسرعة ثابتة مقدارها 20m/s فكم تكون محصلة القوة الخارجية المؤثرة عليها.
......................................................................................................

          تتحرك سيارة الى الأمام على طريق أفقي تحت تأثير قوة مقدارها 3674N ما قوة الإعاقة التي يجب إن تؤثر فى السيارة لتتحرك بسرعة ثابتة .
......................................................................................................
................................................................................................................


         القانون الثاني لنيوتن :-

نفترض أننا أثرنا علي جسمين لهما نفس الكتلة كما هو موضح بالمثال
 أثرنا علي الجسم رقم 1 بقوة مقدارها 5N والجسم رقم 2 بقوة
 مقدارها 10N فإننا نلاحظ أن الجسم رقم 2 يكتسب عجلة أكبر من
 الجسم رقم 1 أي تزداد سرعته بشكل اكبر ومن هذا المثال تستنتج
 أن العلاقة بين القوة والعجلة علاقة طردية أي
( كلما زادت القوة المطبقة علي الجسم زادت عجلته )
2. لقد سبق توضيح أن العلاقة بين القوة والكتلة علاقة طردية
( أي كلما زادت الكتلة احتاجت إلي قوة أكبر لتحريكها والعكس صحيح )
ومن النقطتين السابقتين يتضح لنا أن هناك علاقة طردية بين القوة وكلا
 من الكتلة والعجلة ( F = ma ) وهذه العلاقة هي ما تسمي بقانون نيوتن الثاني

( أن عجلة جسم معين تتناسب طرديا مع محصلة القوي المؤثرة فيه وتتناسب عكسيا كتلته )


         أكمل الفراغات التالية بما يناسبها علمياً :
         إذا أثرت قوة على سيارة فإنها تغير من حالتها الحركية أي ------------ إذا كانت ساكنة أو تغير من مقدار ------------ أو -----------------
         عند زيادة مقدار القوة المؤثرة على سيارة إلى الضعف فإن العجلة التي ستكتسبها -------إلى -------------
         تتناسب عجلة حركة سيارة -------------مع كتلتها عند ثبات القوة المؤثرة على السيارة .
         اتجاه العجلة لسيارة هو اتجاه -------------------- المؤثرة .
اكتب رمز الكميات التالية : العجلة ، محصلة القوى ، كتلة جسم .
................                 ....................                 ........................
اكتب علاقة رياضية تربط بين الكميات التالية : العجلة ، محصلة القوى المؤثرة على الجسم ، كتلة الجسم ------------------------------------------------------- ---------------------------------

         اختر الإجابة الصحيحة :
1- ينص قانون نيوتن علي أن العجلة  تتناسب طرديا مع .......... وعكسيا مع ........... ( اختر بالترتيب )
أ- الكتلة ، القوة                 ب- القوة , كتلة                ج- السرعة ، القوة                  د - مقلوب القوة ، الكتلة
2- يدفع عامل  عربة  بقوة (20N ) لتتحرك العربة بعجلة (2m/s2) فإذا قلت قوة الدفع إلي (10N) فإن العجلة تصبح
أ- (2m/s2)                   ب- (4m/s2)                  ج-  (1m/s2)                        د- (3m/s2)
3- شاحنة لنقل الرمال تتحرك بعجلة  (0.4m/s2) يتسرب منها الرمل أثناء حركتها بمعدل ثابت ماذا يحدث لعجلة الشاحنة بعد مرور الزمن
أ- تزداد                      ب-  تقل                         ج-  تبقي ثابتة                           د-  تصبح صفر

تطبيق 3 (أ) ص96

         إذا كانت محصلة قوة الدفع الخارجي على نموذج طائرة كتلته 3.2kg هي 7N إلى الأمام . فما عجلة الطائرة ؟
                      
         تؤثر قوة مقدارها 6.75 х 10 N  في اتجاه الشرق في سيارة كتلتها 1.5 х10 kg ما عجلتها ؟
الحل :.
         ينزلق أرنب كتلته 2kg من أعلى منحدر موحل طوله 85cm خلال 0.50s  ما محصلة القوى المؤثرة في الأرنب في اتجاه المنحدر ؟
الحل :

         ركلت كرة قدم بقوة مقدارها 13.5Nفتسارعت فى اتجاه اليمين بمقدار 6.5m/s2 ما كتلة الكرة ؟
الحل :

مراجعة القسم3-3 ص96
يتسارع جسم كتلته6kg بعجلة مقدارهاm/s22
         ما مقدار محصلة القوة التى توثر فيه
         العجلة التى تسببها القوة نفسها على جسم كتلته 4كجم

يتعرض مركب شراعى لقوتينN  390 نحو الشمال وأخرىN 180 نحو الجنوب وكتلة المركب مع ملاحيه kg270 احسب العجلة

تتحرك سيارة كتلتها 400kg من السكون تحت تأثير قوة المحرك لتصل سرعتها الى 25m/s بعد 5s  .احسب :

         عجلة السيارة تحت تأثير القوة .

         مقدار قوة المحرك التي تؤثر على السيارة مع اهمال الاحتكاك .
الرسم البياني المجاور يمثل العلاقة بين العجلة ومقلوب الكتلة لعربة حمل اثناء نقلها لاثاث منزل معين
من الرسم احسب مقدار قوة محرك السيارة وما نوع العلاقة الموضحة .

       

         القانون الثالث لنيوتن :-

لاحظ نيوتن أن القوة في الطبيعة لا تكون منفردة بل تكون علي شكل أزواج أي إذا أثرت  بقوة علي جسم ما فإن هذا الجسم سيؤثر عليك بقوة مساوية في المقدار ومضادة في الاتجاه للقوة التي أثرت بها أنت عليه وهذا ما يعرف بالفعل ورد الفعل الذي علي أثره قد صاغ نيوتن قانونه الثالث ( لكل فعل رد فعل يساويه في المقدار ويعاكسه في الاتجاه ) ويحدث الفعل ورد الفعل في نفس الوقت ولكن هناك سؤال يطرح نفسه إذا كان الفعل ورد الفعل متساويين في المقدار ومتضادين في الاتجاه فلماذا لا يبقي الجسم في حالة أتزان ؟
الحقيقة أن قوة الفعل تؤثر علي أحد الجسمين أما قوة رد الفعل فهي تؤثر علي الجسم الآخر لذلك لا تحدث حالة أتزان لان القوتان تؤئران على جسمين مختلفين .

اثر كتلة الأجسام على قوتي الفعل ورد الفعل

عند ملاحظتك لعملية إطلاق رصاصة من سلاح مثلا فانك تلاحظ ما يلي أن الرصاصة تنطلق من السلاح بسرعة هائلة في حين أن السلاح يرتد إلى الجهة الأخرى بسرعة اقل بكثير من سرعة الرصاصة فإذا سمينا القوة التي يؤثر بها السلاح على الرصاصة (فعلا) فان القوة التي تؤثر بها الرصاصة على السلاح هي (رد الفعل)

فإذا فرضنا أن كتلة الرصاصة (m)و كتلة السلاح((M ونفرض أن كل من القوتين (F)
وبالتالي فان العجلة التي تكتسبها الرصاصة هي : و العجلة التي يكتسبها السلاح هي :
وهذا يعنى أن العجلة التي تكتسبها الرصاصة اكبر من العجلة التي يتحرك بها السلاح .

أي أن العجلة التي يتحرك بها الجسم تتناسب عكسيا مع الكتلة

         علل لما يلى تعليلا علميا .
         لا ينشأ عن الفعل ورد الفعل إتزان
...........................................................................................................
…………………………………………………………………………………………..

         تبدو الأرض معدومة الحركة
………………………………………………………………………………..
..........................................................................................................

         القوى فى الطبيعة مزدوجة
……………………………………………………………………………….
............................................................................................................

           حدد الفعل ورد الفعل
         هبة ريح تدفع شباك .............................................................................................
         التقاط حارس المرمي للكرة.....................................................................................
         رجل يخطو خطوة...............................................................................................
         كرة تضرب حكم مباراة من الخلف .............................................................................
         القوانين المستخدمة في الوحدة الأولى :-

م        القانون الاستخدام       الرموز
2      
         يستخدم لحساب الوزن
الوزن (قوة جاذبية الارض)
عجلة الجاذبية الأرضية =  9.81m/s       
Fg
g
1               قانون نيوتن الثاني
العجلة                                              
القوة
الكتلة   a
F
m
3               يستخدم لحساب السرعة النهائية
السرعة النهائية
السرعة الابتدائية
الزمن                    


t
4                يستخدم لحساب الإزاحة الأفقية
الإزاحة الأفقية          X
5               لحساب السرعة النهائية       
6               يستخدم لحساب الإزاحة الأفقية