استخدام قوانين نيوتن - فيزياء 1 - أول ثانوي

4-2 استخدام قوانين نيوتن Using Newton's laws يربط قانون نيوتن الثاني بين السبب في تغير السرعة المتجهة للجسم ومقدار الإزاحة الناتجة، ويحدد كذلك العلاقة بين القوة المحصلة التي تؤثر في جسم وتسارع هذا الجسم. الأهداف . تصف العلاقة بين وزن الجسم وكتلته. . تقارن بين الوزن الحقيقي والور الظاهري. استخدام قانون نيوتن الثاني Using Newton's Second Law تأمل كلا من النموذجين: التصويري والفيزيائي لكرة تسقط سقوطا حرا في الشكل 8-4. ما القوى التي تؤثر في الكرة ؟ بما أن الكرة لا تلمس أي شيء، ولأن مقاومة الهواء مهملة الوزن الظاهري المفردات القوة المعيقة فإن القوة الوحيدة التي تؤثر فيها هي F، وحيث إن تسارع الكرة هو 9 (كم) درست في الفصل الثالث فإن القانون الثاني لنيوتن يصبح mig = .. ولعلك تلاحظ من خلال السرعة الحدية العلاقة السابقة أن القوة والتسارع يؤثران إلى أسفل، وأن مقدار وزن الجسم يساوي كتلته مضروبة في التسارع الذي يكتبه نتيجة للسقوط الحر ومن الضروري أن تدرك أن قوة الشكل 48 القوة المحصلة الجاذبية الأرضية تؤثر في الجسم حتى لو لم يسقط سقوطا حرا. المؤثرة في الكرة هي قوة الوزن . المعلوم هذه النتيجة صحيحة على الأرض، وعلى أي كوكب آخر ، بالرغم من أن مقدار و يختلف على الكواكب الأخرى. وبسبب أن قيمة و على سطح القمر أقل كثيرا من قيمتها على سطح الأرض، لذا فإن وزن أي جسم على سطح القمر يصبح أقل إلى السدس منه على 11 سطح الأرض رغم أن الكتلة لم تتغير. الموازين تحتوي بعض الموازين المنزلية على نوابض، وعندما تقف على الميزان يؤثر فيك بقوة إلى أعلى لأنك تلامسه. ولأنك لا تتسارع فإن القوة المحصلة المؤثرة فيك تساوي صفرا، وهذا يعني أن قوة النابض F التي تدفعك إلى أعلى تساوي مقدار قوة وزنك التي تؤثر فيك إلى أسفل، كما هو مبين في الشكل 49 وتحدد قراءة الميزان بواسطة القوة التي تؤثر بها نوابضه فيك. لذا فإن ما يقيسه الميزان المنزلي هو الوزن، وليست الكتلة ولسهولة التحويل بين الكتلة والوزن فإن الميزان يُدرج بحيث يعطينا الكتلة. أما إذا كنت على كوكب آخر فإن مقدار انضغاط النابض سيختلف، وستكون قراءته مختلفة. تذكر أن الكيلوجرام هو الوحدة الدولية للتعبير عن الكتلة، ولأن الوزن قوة فإن الوحدة الدولية المستخدمة للتعبير عنه هي النيوتن. a = g m المجهول F F F₁ = ma F₂ a=g لذا يكون .F 9 محملة = ma 1+V النظام الشكل 9-4 إن قوة النابض التي تؤثر إلى أعلى في الميزان المنزلي تساوي مقدار قوة وذلك عندما تقف فوقه. د. يبين مخطط الجسم الجمال النظام وزنك متزن لأن قوة النايض تساوي ون مرارة التعليم 105

مث ال 1 كان خالد يمسك وسادة كتلتها kg 0.30 عندما حاول سامي أن يأخذها منه، فإذا سحب سامي الوسادة أفقيا بقوة 10.0N، وسحبها خالد بقوة أفقية تساوي 11.0، فيما التسارع الأفقي للوسادة ؟ تحليل المسألة ورسمها . ارسم مخطط الحالة. حدد الوسادة باعتبارها "النظام"، واعتبر الانجاه الذي يسحبها فيه خالد هو الاتجاه الموجب. ارسم مخطط الجسم الحر، وسمّ جميع القرى. المعلوم المجهول جالد m= 0.30 kg a =? F = 11.0 N التالية العسكري N 10.0 = عام الى الواF ايجاد الكمية المجهولة استخدم قانون نيوتن الثاني الترك 110N - تقويم الجواب AND F F₁₂ (سامي في الوسال F - ) + والد في الوسادة F = المحصلة F المعوي. دليل الرياضيات في الاتجاه الموجب اجراء العمليات الحسابية باستعمال الأرقام المعنوية 188. 189 = . L10 N - 10.0N 0.30 kg = 3.3 m/s • هل الوحدات صحيحة ؟ / 11 هي الوحدة الصحيحة للتسارع. • هل للإشارات معنى التسارع في الاتجاه الموجب، وهو متوقع لأن خالدا يسحب نحو الاتجاه الموجب بقوة أكبر من القوة التي يسحب فيها سامي نحو اليمين. • هل الجواب منطقي؟ إن مقدار التسارع منطقي بالنسبة إلى وسادة حقيقة. 4 مسائل تدريبية 15. ما وزد بطيخة كتلتها 4.0kg 16. يتعلم أحمد التزلج على الجليد، ويساعده أبوه بأن يسحبه بحيث يكتسب تسارعا مقداره m/s 0.80. فإذا كانت كتلة أحد 27.2kg في مقدار القوة التي يسحبه بها أبوه؟ (أهمل المقاومة بين الجليد وحذاء التزلج. الشكل 410 17. تمسك أمل وسارة معا بقطعة حبل كتلتها 0.75kg، وتشد كل منهما في الاتجاه المعاكس للأخرى. فإذا سحبت أمل بقوة 16.0N، وتسارع الحبل بالمقدار 1.25m/s مبتعدا عنها، فما القوة التي تسحك بها سارة الحمل. 18. يبين الشكل 10-4 مكعبا خشبيا كتلته 1.2kg، وكرة كتلتها 3.0kg. ما قراءة كل من الميزانين؟ ألعمل كتلة الميزانين . ورة التعليم 106 21183 1445

الوزن الظاهري ما الوزن؟ تعرف قوة الوزن على أنها F = mg، وتتغير F كلما تغيرت .. وتعد قيمة وثابتة تقريبا على سطح الأرض أو بالقرب منه الميزات ) ولذلك فإن وزن جسم ما لا يتغير كثيرًا من مكان إلى آخر على سطح الأرض. تعلمت أن الميزان المنزلي يقرأ وزنك بشكل صحيح إذا كانت القوة الوحيدة التي تؤثر فيك إلى أعلى ناتجة عنه، لكن، ماذا يقرأ الميزان لو وقفت عليه بقدم واحدة بينما القدم الأخرى على الأرض، أو إذا ضغط زميلك على كتفيك إلى " أسفل، أو ضغط على مرفقيك إلى أعلى؟ في هذه الحالات ستكون هناك قوى الشكل 11-4 إذا وقفت على ميزان تلامس أخرى تؤثر فيك، لذا فإن الميزان لن يقرأ وزنك الحقيقي. ماذا يحدث إذا وقفت على ميزان داخل مصعد ؟ ما دام المصعد متزنا فإن الميزان يقرأ وزنك، وماذا يقرأ داخل مصعد يتسارع إلى أعلى فإن الميزان يؤثر إلى أعلى بقوة أكبر من قوة وزنقل الميزان إذا تسارع المصعد إلى أعلى؟ يبين الشكل 11-4 النموذجين التصويري والفيزيائي لهذه الحالة، فأنت تمثل النظام، والاتجاه الموجب إلى أعلى. ولأن النظام يتسارع إلى أعلى فإن القوة التي يؤثر بها الميزان إلى أعلى يجب أن تكون أكبر من وزتك، وستكون قراءة الميزان أكبر من وزنك وستشعر بأنك أثقل، وأن أرضية المصعد تضغط على قدميك. من جهة أخرى إذا ركبت في مصعد يتسارع إلى أسفل فتشعر أنك أخف، وستكون قراءة الميزان أقل من وزنك. وتسمى القوة التي يؤثر بها الميزان الوزن الظاهري. التي تكون إلى أسفل. استراتيجيات حل المسألة القوة والحركة عند حل مسائل القوة والحركة استخدم الاستراتيجيات الآتية: 1. اقرأ المسألة بعناية وارسم نموذجا تصويريا. 2. ضع دائرة حول النظام واختر نظامًا إحداثيا 3 حدد الكميات المعلومة والمجهولة. اعمل نموذجا فيزيائيا؛ وذلك برسم مخطط توضيحي للحركة بين اتجاه التسارع، وارسم مخطط الجسم الحر لبيان القوة المحصلة. 5. استخدم قوانين نيوتن للربط بين كل من التسارع والقوة المحصلة. 6. أعد ترتيب المعادلة لحل المسألة وإيجاد المجهول. 7 عرض الكميات المعلومة مع وحداتها في المعادلة، وأوجد الإجابة. 8. اختبر نتائجك للتأكد من أنها منطقية. وزارة التعليم P107

مثـ ال 2 الوزن الحقيقي والوزن الظاهري افترض أن شخصا ما يقف على ميزان في مصعد وأن كتلك تساوي 76.0kg. في البداية كان المصعد ساكنا، ثم تسارع إلى أعلى بمقدار m/s 2,00 لمدة 8 2.00، ثم تابع حركته إلى أعلى بسرعة منتظمة. هل تكون قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر، أم مساوية، أم أقل من القراءة التي سجلها عندما كان المصعد ساكنا؟ تحليل المسألة ورسمها ارسم مخطط الحالة للمسألة. اختر نظاماً إحداثيا يكون فيه الاتجاه الموجب كما هو موضح في الرسم. . ارسم نموذج الجسم النقطي لكل من و ٧ . ارسم مخطط الجسم الحر. لاحظ أن التجاه القوة المحصلة في الشارع نفسه، وهذا يعني أن القوة إلى أعلى أكبر من القوة إلى أسفل. اتجاه الفران النظام المعلوم m=75.0 kg a=2.00 m/s² =2.00s g = 9.80 m/s² إيجاد الكمية المجهولة سالية الأنباء الاسماء المال السلام لإحداثي لحساب الميزان نستخدم عندما يكون المصعد في حالة سكون المجود لا يان لذلك 0.00 = بالتعويض UDN= المريض F = mg F باتريض g = Dan mini Tang عندما يتسارع المصعد 108 المجهول = ? المال F F = ma المحصلة F = F العملة الميزالي FF = F = mg =(75.0 kg) (9.80 m/s²) = 735 N F F = ma + ing = m (a+g) = 75.0 kg (2.00 m/s² + 9.80 m/s²) = 885 N قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر من قراءته عندما كان المصعد ساكنا. وزارة التعليم

تقويم الجواب هل الوحدات صحيحة Kg.ms هي وحدة القوة النيوتن) هل للإشارات معنى؟ تتفق الإشارة الموجبة مع النظام الإحداثي. هل الجواب منطقي ؟ إن قراءة الميزان بي في أثناء تسارع المصعد أكبر من قيمتها عندما يكون المصعد ساكنا، لذلك فإن الجواب منطقي. مسائل تدريبة 19. يبين ميزانك المنزلي أن وزنك 585. ه ما كتلتك ؟ . كيف تكون قراءة الميزان نفسه على سطح القمر ؟ (تسارع الجاذبية على القمر = m/s 1.6). 20. استخدم نتائج المثال 2 للإجابة عن مسائل حول ميزان داخل مصعد. ما القوة التي يؤثر بها الميزان في شخص يقف داخله في الحالات الآتية؟ يتحرك المصعد بسرعة منظمة. يتباطأ المصعد بمقدار m/s 2.00 في أثناء حركته إلى أعلى. تزداد سرعته بمقدار m/s 2.00 في أثناء حركته إلى أسفل. d يتحرك المصعد إلى أسفل بسرعة منتظمة. . يتباطأ المصعد بمقدار ثابت حتى يتوقف. القوة المعيقة والسرعة الحدية Drag Force and Terminal Velocity تؤثر دقائق الهواء في الأجسام التي تتحرك خلاله. وفي الحقيقة يؤثر الهواء بقوة كبيرة في الأجام المتحركة، ونظرًا لأنه في أكثر الحالات يؤثر في جميع جوانب الجسم بقوة متوازنة فإن تأثيره يكون غير واضح. من باب التبسيط أهملنا تأثير قوة الهواء في جسم يتحرك خلاله، إلا أنه في الواقع عندما يتحرك جم خلال وسط مائع مثل الهواء أو الماء، فإن المانع يؤثر فيه بقوة معيقة في اتجاه يعاكس حركته. ويمكن تعريف القوة المعيقة بأنها قوة الممانعة التي يؤثر بها مائع في جسم يتحرك خلاله. وتعتمد هذه القوة على حركة الجسم؛ فكلما زادت سرعة الجسم زاد مقدار هذه القوة، كما تعتمد على خصائص الجسم، ومنها شكله وحجمه، وخصائص الماتع، ومنها لزوجته ودرجة حرارته. وزارة التحلية P109

إذا سقطت كرة تنس الطاولة، كما هو موضح في الشكل 12-4 فإن سرعتها المتجهة تكون صغيرة في البداية، لذا تكون القوة المعيقة F المؤثرة فيها صغيرة. ولأن قوة الجاذبية الأرضية (اتجاهها إلى أسفل أكبر كثيرًا من القوة المعيقة (اتجاهها إلى أعلى فإن الكرة تتسارع إلى أسفل. وكلما ازدادت السرعة المتجهة للكرة ازدادت معها القوة المعيقة، إلى أن تتساوى القوتان فتصبح القوة المحصلة المؤثرة في الكرة مساوية صفراء وكذلك تسارعها، وهنا تتابع الكرة هبوطها بسرعة منتظمة. وهذه السرعة المنتظمة التي تصل إليها الكرة عندما تتساوى الشكل 12-4 تزداد القوة المعيقة القوة المعيقة مع قوة الجاذبية الأرضية تمى الرعة الحدية. للجسم الذي يسقط سقوطا حرا كلما وفي حالات سقوط الأجسام الخفيفة ذات السطوح الكبيرة يكون للقوة المعيقة تأثير زادت سرعته. وعندما تصل القوة المعيقة إلى الحد الذي تصبح فيه مساوية لقوة ملحوظ في حركتها، وسرعان ما تصل هذه الأجسام إلى السرعة الحدية. الجاذبية يصبح تسارع الجسم صفراء أما الأجسام الثقيلة ذات السطوح الصغيرة فيكون تأثرها بالقوة المعيقة أقل كثيرا. فعلى سبيل المثال تكون السرعة الحذية لكرة تنس في الهواء 9ms ولكرة السلة m/s 20، أما في حالة كرة اليبول فتصل إلى m/s 42. ولا بد أنك قد لاحظت كيف يقوم المظليون بزيادة أو تقليل سرعتهم الحدية قبل أن تفتح مظلاتهم، من خلال تغيير اتجاه حركة أجسامهم وهيناتها. أما الجسم الذي يتخذ هيئة الصقر المجنح فله سرعة حدية صغيرة جدا قد تصل إلى m/s 6 وعندما يفتح المظلي مظلله فإن هيئته تتغير، ويصير جزءا من جسم كبير المظلي + المظلة)، وتؤثر فيه قوة معيقة كبيرة، وتصبح سرعته الحدية قليلة ( m/s 5 تقريباً). . مسألة تحفيز تنطلق عربة كتلتها kg 0.50 ، وتعبر من خلال بوابة كهروضوئية (PHOTOFELECTRIC GATE) بسرعة ابتدائية مقدارها m/s 0.25 وتؤثر فيها لحظة عبورها قوة ثابتة مقدارها 0.40 في اتجاه حركتها نفسه. 1. ما تسارع العربة ؟ 2. إذا استغرقت العربة 1.38 حتى عبورها إلى البوابة الثانية، فما المسافة بين البوابتين؟ 3. إذا أثرت القوة 0.40 في العزبة عن طريق ربط خيط بالعربة، ومرر طرف الخيط الآخر فوق بكرة عديمة الاحتكاك، ثم ربط بكتلة تعليق 17 فما مقدار كتلة التعليق ؟ 4. اشتق معادلة الشد في الخيط بدلالة كل من كتلة العربة ، وكتلة التعليق ، وتسارع الجاذبية الأرضية و وزارة التعليم 110 21123 1445

4-2 مراجعة 21 جادبية القمر قارن بين القوة اللازمة لرفع صخرة 25 كتلة تلعب نورة مع زميلتها لعبة شد الحبل كتلتها 10 على سطح الأرض، وتلك اللازمة الرفع الصخرة نفسها على سطح القمر، علما بأن تسارع الجاذبية على القمر ياوي m/s 1.62 22 الوزن الحقيقي والظاهري إذا كنت تقف على ميزان مستخدمة دمية. في لحظة ما خلال اللعبة سحبت نورة الدمية بقوة 220 وسحبت زميلتها الدمية. بقوة معاكة مقدارها 19.5N، فكان تسارع الدمية m/s 6.25. ما كتلة الدمية؟ في مصعد سريع يصعد بك إلى أعلى بناية، ثم يهبط 26. تصارع هبط مظلي بسرعة منتظمة متخذا هيئة الصقر بك إلى حيث انطلقت خلال أي مراحل رحلتك كان وزنك الظاهري مساويا لوزنك الحقيقي، أكثر من وزنك الحقيقي، أقل من وزنك الحقيقي؟ ارسم مخطط الجسم الحر لكل حالة لدعم إجاباتك. 23. التسارع يقف شخص كتلته 65kg فوق لوح تزلج على الجليد. إذا اندفع هذا الشخص بقوة 9.0N فما تسارعه؟ 24 حركة المصعد ركبت مصعدا وأنت تمسك بميزان علق فيه جسم كتلته 1kg، وعندما نظرت إلى الميزان كانت قراءته 9.3. ماذا تستنتج بشأن حركة المصعد في تلك اللحظة؟ المجنح هل يتسارع المظلي بعد فتح مظلته؟ إذا كانت إجابتك نعم ففي أي اتجاه ؟ فسر إجابتك باستخدام قوانين نيوتن 27. التفكير الناقد يعمل حسن في مستودع، ومهمته تحميل المخزون في شاحنات حمولة كل منها N 10000. يتم وضع الصناديق الواحد تلو الآخر فوق حزام متحرك قليل الاحتكاك لينقلها إلى الميزان، وعند وضع أحد الصناديق الذي يزن 1000 تعطل الميزان اذكر طريقة يمكن بها تطبيق قوانين نيوتن لتحديد الكتل التقريبية للصناديق المتبقية. وزارة التسليم PALL 111