أمثلة على التقدم العلمي والتطور التقني

أمثلة على التقدم العلمي والتطور التقني
أولا :- وسائل المواصلات
1) الصواريخ
       *  مبدأ عمل الصواريخ :
          تعمل بنفس مبادئ عمل المحركات النفاثة ولكن بالصواريخ يجب توفير مصدر للأكسجين داخل خزان الوقود .
*  مكونات الصاروخ :
           يتكون الصاروخ من أنبوب أسطواني الشكل مؤلف من ثلاث أجزاء أساسية هي :
       1ــ خزان الوقود .            2ــ حجرة الاحتراق .             3ــ التوربين الغازي .
وتكون قمة الصاروخ مغلقة ومدببة نسبياً بينما نهايته تحتوي على فتحات لخروج الغازات الناتجة عن الاحتراق
ويتولد عن عملية الاحتراق كميات هائلة من الطاقة الحرارية تسبب قوة دفع هائلة .
 وتساعد قمة الصاروخ وشكله الانسيابي في تقليل الاحتكاك الناتج عن مقاومة الهواء ووصول الصاروخ إلى مسافات بعيدة . 
طريقة العمل :
يحترق مزيج الوقود المضغوط بالأكسجين ويتولد كمية كبيرة من الطاقة الحرارية والغازات التي تندفع بقوة هائلة عبر
 فتحة التفريغ فتحرك التربينات الغازية ويتحرك الصاروخ طبقاً لقانون نيوتن الثالث بعكس اتجاه خروجها

*  العوامل التي يدرسها العلماء لزيادة كفاءة الصواريخ :
 1ــ التقليل من ثقل الصاروخ وحجمه وذلك باستخدام سبائك معادن ذات كثافة قليلة .
 2ــ استخدام أنواع من الوقود ذات كفاءة عالية وسريعة الاحتراق .
3ــ تصميم الصاروخ بشكل يساعد على التقليل من الطاقة المهدرة والاستفادة بأكبر قدر
ممكن من الطاقة .

الدرس         9      الشغل     تم شرحه  
          
 ينتج عن قوة تسبب حركة ( إزاحة )للجسم في نفس اتجاه القوة.
         
                          
       ش
                   
                                    
     الجول  أو ( نيوتن x    متر  )
                                    

      الشغل  =    القوة  x        الإزاحة
        ش   =     ق      x        ف

     نيوتن


       متر

1      - ( الشغل المبذول ضد الجاذبية الأرضية )
س/ صندوق ثقله 8 نيوتن , نريد رفعه مسافة 5 متر عن سطح الأرض ,
 فما مقدار الشغل الذي يجب إنجازه ؟
ـــــــــــــــــــــــــــــ    5 م
جـ/      الشغل    =    القوة  x        الإزاحة
                 =      8      x    5
        =     40 جول
2- ( الشغل المبذول ضد قوة الاحتكاك )
- قوة الاحتكاك تقاوم حركة الأجسام , واتجاهها عكس اتجاه حركة الأجسام
- الجسم المتحرك يبذل باستمرار ( شغلا ) ضد قوة الاحتكاك حتى يتوقف الجسم عن الحركة .         اتجاه حركة الجسم
س / تحرك صندوق بإزاحة مقدارها 3 متر فقط , وكان مقدار قوة الاحتكاك
5 نيوتن , احسب مقدار الشغل الذي أنجزه الصندوق ؟
ـــــــــــــــــــــــــــــــــ        اتجاه قوة الاحتكاك
جـ / الشغل  =   القوة ( المبذولة ضد قوة الاحتكاك )   x    الإزاحة
     الشغل   =  5    x     3     
    الشغل   =   15 جول
الدرس         10    الطاقة    تم شرحه  


 هي القدرة على إنجاز شغل ما .   

                                                                                   
                                                                                        
                                                                                           
       




    الطاقة تنتج شغل , كما أنها تنشأ عن الشغل .


       الجول



1-     الطاقة الكامنة / مثل الأجسام المرنة ( النابض , المطاط ) , الأجسام الواقعة في مجال الجاذبية الأرضية .
2-     الطاقة الحركية / مثل الأجسام المتحركة ( الكواكب السيّارة , السيارة المتحركة .
3-     الطاقة الحرارية / مثل الأجسام الساخنة .
4-     الطاقة الصوتية / مثل الأصوات ( صوت الرعد )
5-     الطاقة الضوئية / مثل ضوء الشمس .
6-     الطاقة الكهربائية / مثل الكهرباء .
7-     الطاقة النووية / مثل الانشطار النووي .
8-     الطاقة العضلية / مثل حركة الحيوانات



     - الجسم المتحرك يملك طاقه حركية قادرة على إنجاز شغل .


1- دراسة أثر   (سرعة الجسم ) في طاقته الحركية      

         

                                                              
                                                      






 2- دراسة أثر (كتلة الجسم ) في طاقته الحركية
       
الدرس         11    الطاقة الحركية           تم شرحه  

         

                                                     

       








   هي الطاقة التي تكتسبها الأجسام نتيجة ارتفاعها عن الأرض مسافة ما .


1- أثر (( الثقل )) على الطاقة الكامنة      2- أثر (( الارتفاع )) على الطاقة الكامنة
         كرة حديد
كرة بلاستيك  كرة حديد
الدرس         12    الطاقة الكامنة الناشئة عن الجاذبية الأرضية    تم شرحه  
       
                                                                           كرة حديد

       


       




الطاقة الكامنة الناشئة عن رفع الجسم     =     الثقل   x       الارتفاع
الطاقة الكامنة الناشئة عن رفع الجسم     =      و       x        ف
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
 مقدار الطاقة التي يختزنها الجسم نتيجة رفعه     =    مقدار الشغل المبذول لرفعه إلى ذلك الارتفاع 
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
  س/ جسم ثقله 50 نيوتن , رفع مترين عن سطح الأرض ,أوجد :-
        أ- مقدار الشغل المبذول لرفعه ؟             ب- مقدار الطاقة التي أكتسبها ؟
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
 ج / 1- مقدار الطاقة الكامنة الناشئة عن رفع الجسم     =     الثقل   x       الارتفاع
        =     50      x      2
                                                              =           100  جول
   2 - مقدار الشغل المبذول لرفع الجسم     =       مقدار الطاقة التي يختزنها الجسم نتيجة رفعه
       مقدار الشغل المبذول لرفع الجسم     =        100  جول

الدرس         13    دراسة طاقة الجسم الساقط نحو الأرض        تم شرحه  


جسم ثقله 10 نيوتن , سقط باتجاه الأرض من ارتفاع 10 متر , لاحظ من خلال الجدول التالي :-
 ( مقدار الطاقة الكامنة )   و ( مقدار الطاقة الحركية )  و (  مجموع الطاقة ) أثناء سقوط هذا الجسم , ماذا تستنتج ؟

الجسم الساقط  ارتفاع الجسم عن سطح الأرض     الطاقة الكامنة = الثقل x الارتفاع   الطاقة الحركية        مجموع الطاقة
( رسم )       ( متر )        ( جول )      ( جول )      ( جول )

10    100  صفر  100

9      90    10    100

8      80    20    100

7      70    30    100

6      60    40    100

5      50    50    100

4      40    60    100

3      30    70    100

2      20    80    100

1      10    90    100

صفر  صفر  100  100
       



 ( مثل ) توقف الجسم المتحرك عن الحركة بعد أن يقطع مسافة ما ,  الحرارة الناتجة عن فرك اليدين ,
            الحرارة الناتجة عن نشر قطعة من الخشب بمنشار .

   - الطاقة التي تبذل للتغلب على الاحتكاك تتحول إلى طاقه حرارية تسخن الأجسام المحتكة يبعضها البعض .

أمثلة على التقدم العلمي والتطور التقني
أولا :- وسائل المواصلات
1) المحرك النفاث
تعمل المحركات النفاثة بموجب مبادئ عمل آلة الاحتراق الداخلي بالإضافة إلى مبادئ ميكانيكية  لعمل التوربينات الغازية
وهي :
 1ــ مبدأ زيادة كفاءة استخدام الطاقة
 2ــ مبدأ الثبات النسبي للحركة
مكونات المحرك النفاث :
الجزء  الوظيفة
مروحة شفط ( 1 )      سحب الهواء
مكبس ( 2 )    ضغط الهواء والوقود في غرف الاحتراق
غرف احتراق ( 3 )    فيها تتم عملية احتراق الوقود
توربينات غازية ( 4 )  زيادة الاستفادة من الطاقة المتولدة من احتراق الوقود وفي تنظيم اندفاع الغازات وثبات الحركة

عمل المحرك النفاث
1       2       3       4
المروحة         المكبس حجرة الاحتراق التربينات الغازية
تسحب الهواء   يضغط الهواء   يختلط الوقود مع الهواء فيحترق  فتندفع الغازات بقوة   تدور بقوة محركة الأجزاء المتصلة بها

يعتمد ارتفاع الطائرة إلى أعلى واستمرار حركتها بسرعة ثابتة على عدة مبادئ علمية من أهمها : قانون نيوتن الثالث للحركة ونصه ( لكل فعل ردة فعل مساوية له في المقدار ومتعاكسة في الاتجاه ) وبناء عليه فإن القوة الشديدة لاندفاع الغازات من الفتحة الخلفية للآلة النفاثة تتسبب بقوة تدفع جسم الطائرة المرتبطة بالمحرك النفاث إلى الأمام مسببة استمرار حركتها