الأربعاء، 4 يناير، 2017

درس الحركة الفيزياء

مقدمة في الحركة

يتوقع من الطالب بعد نهاية هذه الوحدة أن يكون قادرا ً على :

P6  توضيح العلاقة بين الكتلة والوزن مع استخدام امثلة.
P7  وصف اوجه التشابه والإختلاف بين الكتلة والوزن في مواقع مختلفة في  النظام الشمسي.
P8  التحقق من قانون نيوتن الثاني من حيث التسارع ( العجلة ) والكتلة والقوة.
9 P رسم بيانيا ً العلاقة بين القوة والتسارع ( العجلة ).
P10 اجراء تجارب لتحقيق قانون نيوتن الثالث ، مثل : الصواريخ ، البالون ،لوح التزلج ، أسطح الإحتكاك.
P11 استخدام قوانين نيوتن الثلاثة في الحركة  لوصف وتفسير بعض الحركات المألوفة ، مثل : السقوط الحر
  الزلاجات في مدن الملاهي ، عمل حزام الأمان في حادث سيارة ، استكشاف الفضاء، الرياضة، ....إلخ
P12  تطبيق التجارب للبحث في السرعة والمسافة والزمن والتسارع.
P13  بناء وتحليل الرسوم البيانية المتعلقة بالسرعة والزمن (التسارع الثابت)
P14  بناء وتحليل الرسوم البيانية المتعلقة بالتسارع والزمن (التسارع الثابت فقط)


مقدمة في الحركة

سوف ندرس في هذا الجزء بعض المفاهيم الخاصة بحركة الأجسام مثل المسافة والإزاحة و السرعة والعجلة (التسارع )

أولا : الإزاحة :- ( x) Displacement هي أقصر مسافة متجهة من نقطة بداية الحركة الى نقطة نهاية الحركة
 الشرح :
عندما يتحرك جسم متحرك من مكان الى آخر فإننا نطلق مصطلح الإزاحة على الجزء من الخط المستقيم الذي يصل نقطة بداية الانتقال بنقطة النهاية  
الإزاحة   =   التغير في الموقع   =   الموقع النهائي   -   الموقع الابتدائي
القانون بالرموز : X  =           X        =     Xf    -     Xi                    

س 1 :-  ما الفرق بين الإزاحة و المسافة ؟
* المسافة: ..................................................................................................
* الإزاحة:..................................................................................................
س 2 :- في الشكل المقابل أحسب:-
1- المسافة:-................................................
2- الإزاحة :-..............................................

ورقة عمل رقم       (  مسائل حسابية )

ثانيا : السرعة :وهي نوعين هما : السرعة المتجهة والسرعة القياسية
أ ) السرعة المتجهه:-   (  V  ) Velocity : معدل تغير الإزاحة ( المسافة ) خلال فترة زمنية معينة
ب)  السرعة القياسية : Speed : هي المسافة المقطوعة بوحدة الزمن
عندما نقول أن سيارة تتحرك بسرعة  60 km/ h في اتجاه الشرق فمعنى هذا أن السيارة تقطع إزاحة ( مسافة ) قدرها  60 km  خلال زمن قدرة  1 h   في اتجاه الشرق ولحساب السرعة المتوسطة نتبع القانون التالي :-

 V  =      =        =    m / s                                                                                                        
وحدة قياس السرعة   (  متر  /   ثانية  ) ،بالرموز  ( م / ث )  (  m / s    )
يمكن رسم علاقة بيانية بين المسافة و الزمن وتعيين السرعة من حساب ميل الخط المستقيم الناتج من الرسم البياني كما يلي

16     14     12     10     8       6       4       2       المسافة   ( م )
8       7       6       5       4       3       2       1       الزمن  ( ث )
الطريقة :
نرسم الإزاحة ( المسافة ) على المحور الرأسي و الزمن على المحور الأفقي ثم نرسم الخط المستقيم ونعين السرعة من ميل الخط المستقيم

   الميل =                      

=2 m/s   =    =  الميل
الميل = السرعة



سؤال :-
ارسم العلاقة البيانية التالية ثم احسب السرعة من خلال الرسم ؟
40     35     30     25     20     15     10     5       المسافة   ( م )
16     14     12     10     8       6       4       2       الزمن  ( ث )

ورقة عمل رقم   (  مسائل حسابية )
ثالثا : التسارع  ( العجلة ) (  a   ) acceleration  : مقدار تغير السرعة خلال فترة زمنية معينة
تعبر العجلة ( التسارع ) عن معدل تغيرات السرعة للجسم المتحرك ، حيث أن السيارة التي تتحرك بسرعة معينة عندما تغير سرعتها للزيادة نقول أنها تتحرك بعجلة تزايدية ( تسارع موجب ) وعندما تقلل من سرعتها نقول أنها تتحرك بعجلة تناقصية ( تسارع سالب )
قانون العجلة ( التسارع )   :    بما أن العجلة ( التسارع ) هو معدل التغير في السرعة خلال فترة زمنية معينة

                                                   a   =      =    =    m / s 2                         
                                                                
وحدة قياس العجلة ( التسارع ) :   ( متر/ ثانية 2 ) وبالرموز  ( m / s2  )
الحركة بعجلة ثابتة ( تسارع ثابت ) : معنى العجلة الثابتة أن السرعة تزداد بمقادير متساوية في أزمنة متساوية
مثال : يتحرك جسما تبعا للجدول التالي

40     35     30     25     20     15     10     5       السرعة (م/ ث)
24     21     18     15     12     9       6       3       الزمن  ( ث )
نرسم السرعة على المحور الرأسي والزمن على المحور الأفقي :-
*لحساب التسارع(العجلة ) من الرسم البياني : نحسب ميل الخط المستقيم
الميل= العجلة
أحسب الميل من الشكل المرافق؟

ورقة عمل رقم       (  مسائل حسابية )

الفرق بين الكتلة والوزن
الكتله ( mass  ) هي مجموع ما في الجسم من ماده
اما الوزن (   Weight    ( فهوقوة جذب الارض للجسم
   والعلاقه بينهما هي :
  الوزن = الكتله X  ثابت الجاذبية الأرضية ( 10 m / s2 )

  الكتلة هو مقدار ثابت لا يتغير فجسم كتلته 5 كغ على الارض تبقى 5 كغ على القمر و تبقى 5 كغ على المريخ
  اما الوزن فهو المقدار الذي يتغير فوزن جسم على الارض كتلته 5 كغ هو  5 ×  10 50   =  نيوتن باعتبار جاذبية الارض 10
و لكن وزنه على القمر هو 5 ×  2  =    10 نيوتن  ( على فرض جاذبية القمر( 2 )

ويقل وزن الجسم في نطاق جاذبية كوكب ما كلما ابتعد عن سطح الكوكب. أمّا كتلته فتبقى ثابتة في أي مكان كانت.

الكتله : هي عبارة عن عدد الذرات التي تتكون منها المادة .. يعني الكتله = شكل الشئ نفسه .
  أما الوزن : فهو ثقل المادة .. اي ان كثافة المادة تكون اكبر من مادة الى أخرى .
مثال :
لو حضرنا قطعة من الخشب وقطعة من الحديد .. ولهما نفس المقاسات والشكل بالضبط .
فأنه :-
الحديد له وزن أكبر أي كثافة أكبر من الخشب طبعا .
اما الكتلة بينهما .. فهي نفس الشئ بينهما .
مقارنة بين الكتلة والوزن
الكتله  mass  الوزن    Weight
مجموع ما في الجسم من ماده قوة جذب الارض للجسم
ثابتة لاتتغير بتغير المكان      يتغير بتغير المكان
تقاس بوحدة كيلو غرام (Kg  )  أو غرام (g )       يقاس بوحدة نيوتن N) )
الجهاز المستخدم لقياسه : الميزان ذو الكفتين الجهاز المستخدم لقياسه : الميزان الزنبركي


العلاقة بين القوة المحصلة والعجلة ( قانون نيوتن الثاني في الحركة)

     عندما تؤثر قوة محصلة في جسم فإنها تسبب تغيراً في حالته الحركية وتتم  دراسة تأثير القوة المحصلة المؤثرة في جسم من  خلال القانون الثاني لنيوتن الذي ينص على:
  [ إذا أثرت قوة محصلة فـي جسم فإنها تكسبه عجلة باتجاهها يتناسب مقداره طردياً مع مقدار القوة وعكسياً مع كتلة الجسم ] .


 أي أن :

حيث :-  القوة المحصلة بوحدة     و  كتلة الجسم بوحدة  
 العجلة أو التسارع الذي يكتسبه الجسم بوحدة    
  * مثال1 :  Example 1  يتحرك جسم  كتلته 50 kg  تحت تأثير قوة مقدارها  250 N  ،احسب التسارع الذي يتحرك به الجسم ؟  
           * الحل : The solution
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
  * مثال2:  Example 2     يسير جسم كتلته 20 kg  تحت تأثير عجلة ( تسارع ) مقدارها  3 m/s2   إحسب مقدار القوة المؤثرة على الجسم ؟
             * الحل : The solution
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
  * مثال 3  : Example 3  طائرة تحلق على ارتفاع ثابت تحت تأثير قوة دفع محركها التي تساوي   وتتجه غرباً وتصـــادف مقاومة مـن الهواء مقدارها   إذا علمت أن كتلة الطائرة    فأجب عما يلي :-
أ‌)       ارسم مخططاً للقوى المؤثرة في الطائرة .
* الحل : The solution
ب‌)     ما مقدار القوة المحصلة المؤثرة في الطائرة في الاتجاه الرأسي أو العمودي ولماذا ؟
            * الحل : The solution
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
ج‌)      احسب مقدار العجلة التي تتحرك بها الطائرة وحدد اتجاهها .
             * الحل : The solution

   مثال 4 Example   : مركبة فضائية كتلتها   تتحرك بعجلة تسارع مقدارها    احسب الـقــوة المحصلة  المؤثرة فيها .
  * الحل : The solution  .........................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

يمكن رسم علاقة بيانية بين القوة والكتلة وتعيين التسارع ( العجلة ) من حساب ميل الخط المستقيم الناتج من الرسم البياني كما يلي :

مثال : قام طالب بدراسة العلاقة بين القوة والكتلة فحصل على النتائج التالية:
40     30     20     10     القوة ( N )
20     15     10     5       الكتلة ( Kg )

1-      ارسم النتائج التي التي حصل عليها الطالب بيانيا ً ؟




2-      من الرسم البياني أحسب العجلة ( التسارع ) ؟


الشكل المجاور يمثل العلاقة بين القوة والعجلة ، أحسب الكتلة من هذا الشكل ؟



سؤال : قام أحمد بتجربة لإثبات العلاقة بين العجلة والقوة عند ثبات الكتلة فمثلت النتائج بالرسم البياني التالي،لكن أحمد نسي مقدار الكتلة . استخدم الرسم البياني وساعد أحمد في إيجاد الكتلة ؟

العلاقة بين الفعل ورد الفعل ( قانون نيوتن الثالث في الحركة )
نص القانون :
(( لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومضاد ( معاكس ) له في الاتجاه والقوتان يعملان على خط عمل واحد . ))

أصل القانون فلسفي، إذ افترض نيوتن وجود القوى في الكون على شكل أزواج، بحيث تتفاعل مع بعضها البعض مسببةً الفعل ورد الفعل، فمثلاً لو كانت كتلتك على سطح الأرض 80 كيلو جرام فهذا يعني أن وزنك 800 نيوتن تقريباً مما يعني أن الأرض تجذبك نحو مركزها بقوة تبلغ 800 نيوتن، وفي نفس الوقت فأنت نفسك تجذب الأرض بقوة 800 نيوتن
على سبيل المثال
 إذا قام شخص بالغ كبير بدفع طفل على زلاجة دفعا خفيفا، فبالإضافة إلى القوة التي يمنحها الشخص البالغ للطفل، فإن الطفل يمنح الشخص البالغ قوة مساوية ولكن في اتجاه عكسي. ومع هذا، وحيث أن كتلة الشخص البالغ أكبر، فسوف تكون عجلة الشخص البالغ أقل وبالتالي تكون حركته ضعيفة بينما حركة الطفل كبيرة وواضحة .

 أهم تطبيقات هذا القانون في حياتنا
1- الطائرة النفاثة
2- حركة القوارب بالتجذيف في الماء
3- الصواريخ
4- المشي على سطح الأرض