من أساسيات الفيزياء

[ياسمين]

http://www.piccs.net/files/angelinabesmelah1.gif


أخوتي الأفاضل ستكون هذا الصفحة بإذن الله خاصة
بمواضيع متعلقة بأساسيات الفيزياء
وهي قابلة للتعديل وفق لاقتراحاتكم التي تدفع بإذن الله للأفضل .....

الفيزياء :

علم يبحث في المادة والمجال ( إشعاع أو طاقة ) والتأثيرات المتبادلة
بينهما ، ويؤسس نتائجه مسنتداً على القياس التجريبي ويعتمد في صياغة
تعميماته على العلاقات الرياضية التي تربط بين متغيرات الظاهرة الطبيعية .
لذا هذا العلم مؤلفاً لمنهج فكري تجريبي – رياضي متميز بذاته .
و الفيزياء هي بحق أم علوم عصرنا الحاضر ، حيث كانت هي أول
العلوم التي بحث الانسان في نظرياتها وقوانينها ، وعنها تفرعت علوم أخرى
و مازال التفرع قائماً ،حيث أصبح كل فرع من فروعها علماً قائماً بذاته .
و ما علوم التكنولوجيا ( أو علم أصول الصناعة ) إلا مجالات التطبيق العملي
لنظريات الفيزياء التي جهد علماؤها كل الجهد في تطويرها وتنميتها .

القوة :

هي تأثير أحد الأجسام الطبيعية على جسم طبيعي آخر .
والجسم الطبيعي هو جسم يتكون من مادة وله حجم لا يساوى صفراً

و الأجسام الطبيعية تنقسم إلى نوعين :

- أجسام متماسكة وهي التي لا يتغير شكلها مهما كانت القوى
المؤثرة عليها مثل الأجسام الصلبة .
- أجسام قابلة للتشكل فيتغير شكلها تحت تأثير القوى مثل الخيوط
والسوائل والغازات بأنواعها والمطاط والصلصال .

أنواع القوى :

يختلف تأثير القوة التى يؤثر بها جسم على آخر من حالة لأخرى
ومن أمثلة هذه القوى :

1- قوى الضغط :
إذا حمل شخص ثقلاً على كتفه فإنه يشعر بقوة تؤثر على كتفه ،
مثل هذه القوة تسمى بقوة ضغط .

يـتبـع ..........

[ياسمين]

2- قوى الشد :
إذا أمسكنا بطرف خيط معلق في طرفه الآخر ثقلاً فإن الخيط
يكون مشدوداً بقوة تسمى قوة شد .
- 3 – قوى الجذب والتنافر :
مثل القوى التي تنشأ بين الأقطاب المغناطيسية و الشحنات الكهربية ،
مثل قوة جذب الأرض للأجسام وهي التي تسمى " وزن الأجسام " .
4- قوة رد الفعل :
و تنشأ عند تلامس أي جسمين . فإذا
وضع جسم على منضدة مثلاً فإن الجسم يؤثر على المنضدة بقوة
ضغط كما تؤثر المنضدة بدورها على الجسم بقوة آخرى تسمى قوة " رد الفعل "
http://www.friends-qtr.net/uploads/11347b7d26.gif
5- قوى التثاقل ( أو الوزن ) :
إذا تحرك جسم في الهواء فإنه يتحرك ساقطاً نحو سطح الأرض
إذ أن الأرض تجذب جميع الأجسام نحوها بقوة تسمى " قوة جذب الأرض "
أو قوة التثاقل " أو " وزن الجسم " .
يـتبـع ...

[ياسمين]

خواص القوة :
يتوقف تأثير القوة على عوامل ثلاثة هي :
1- مقدار القوة 2- إتجاه القوة 3- نقطة تأثير القوة وبالتالي خط عملها .

و حدات قياس مقدار القوة :
يقاس مقدار القوة بوحدات تسمى وحدات تثاقلية مثل :
ثقل الجرام ، ثقل الكيلوجرام
كما توجد وحدات أخرى القياس مقدار القوة تسمى وحدات مطلقة مثل :
الداين ، النيوتن
1 نيوتن = 100000=10^5داين

وترتبط الوحدات التثاقلية بالوحدات المطلقة بالعلاقة :

1 ث كجم = 9.81 نيوتن
1 ث جم = 981 داين .

تعريف النيوتن :
هو مقدار القوة التي إذا أثرت على كتلة كيلو جرام واحد
أكسبته عجلة مقدارها 1 متر/ث^2 .

تعريف الداين :
هو مقدار القوة التي إذا أثرت على كتلة جرام واحد أكسبتها عجلة مقدارها
1 سم / ث^2 .

تعريف ثقل الكيلوجرام :
هو مقدار القوة التي إذا أثرت على كتلة كيلو جرام واحد أكسبته علجلة
مقدارها 9.81متر/ث^2 .

يـتبـع .....

[ياسمين]

اتجاه القوة :
إتجاه القوة هي إتجاه المتجه الذي تمثله هذه القوة .
والقوى المستوية هي التي تمثل بمتجهات تقع جميعها في مستو واحد ،
ويمكن في هذه الحالة تحديد إتجاهات القوى عن طريق الزوايا القطبية
لمتجهات هذه القوى ..

نقطة تأثير القوة :

يتوقف تأثير القوة على نقطة تأثيرها :
فأنت إذا حاولت مثلاً فتح باب الحجرة أو غلقه بالضغط بقوة قريبة
من خط المفصلات فإنك تجد صعوبة كبيرة ، وتتلاشى هذه الصعوبة
كلما إبتعدت عن خط المفصلات .

http://www.piccs.net/files/__1575___1604___1576___1575___1576_1.gif

خط عمل القوة :
خط عمل القوة هو الخط المستقيم المار بنقطة تأثيرها والموازى لإتجاهها .
- فمثلا خط عمل الشد في خيط هو الخيط نفسه .
- خط عمل قوة وزن الجسم هو الخط الرأسى المار بمركز ثقل الجسم .

http://www.piccs.net/files/__1581___1580___1585_.jpg

[ياسمين]

القوى وتوازن الأجسام
شروط إتزان جسم واقع تحت تأثير قوتين :
1- أن تكون القوتان متساويتان في المقدار
2- أن تكون القوتان متضادتان في الإتجاه
3- خط عملهما على إستقامة وأحدة .
تجربة عملية الهدف منها تحقيق شروط توازن قوتين
الأدوات المستخدمة :
سطح أفقي – ميزان زنبرك – قرص مستدير به عدة ثقوب – مسماران .
http://www.friends-qtr.net/uploads/901cb21c27.jpg
خطوات التجربة :
1- أربط في خطاف كل من الميزانين الزنبركيين خيطاً وأربط الطرف
الثاني لأحد الخيطين في أحد ثقوب القرص وليكن الثقب أ مثلاً وأربط الطرف الثاني
للخيط الآخر في ثقب ثانٍ وليكن ب .
2- ثبت حلقة أحد الميزانبن وليكن الميزان المتصل بالثقب أ في مسمار ثابت
في السطح الأفقي .
3- شد الميزان الثاني أفقياً حتى يستقر القرص في حالة إتزان وثبت حلقة الميزان
في مسمار آخر في السطح الأفقي .
4- سجل قراءتي الميزانين وتأكد باستخدام حافة مستقيمة أن الخيطين على
استقامة واحدة .
الاستنتاج :
نجد أن قراءتي الميزانين متساويتان والخيطين على إستقامة واحدة وأن القوتين
لهما اتجاهان متضادان.
يــتـبـع ......

[ياسمين]

مبدأ انتقال نقطة تأثير القوة :
إذا أثرت قوة ق في جسم متماسك
وكانت نقطة تأثيرها م فإنه يمكن نقل
نقطة التأثير إلى أي نقطة أخرى ب م ، جـ م ، .....
على خط عمل القوة دون أن يغير ذلك من تأثيرها على الجسم .
http://www.friends-qtr.net/uploads/f7aafbd587.jpg
أي أن أية نقطةعلى خط عمل قوة يمكن إعتبارها نقطة تأثير لهذه القوة .
و يمكن التحقق من صحة هذه القاعدة بإستخدام الجهاز في التجربة العملية
السابقة وذلك بربط أحد الخيطين في أي ثقب يقع على المستقيم أ ب .
الحركة :
تعد دراسة الأجسام المتحركة من المواضيع الهامة التي يجب علينا فهمها
سواء كانت هذه الأجسام صغيرة جداً كالفيروسات والبكتيريا ، أو كانت أجساما
كبيرة جدا مثل النجوم والكواكب .
تعرف الحركة على أنها التغير المستمر في موقع الجسم . والحركة الكلية
للجسم تحددها معرفة حركة جميع النقاط داخل الجسم ، ذلك أن أي جسم ينظر
إليه على أنه مكون من عدد كبير جدا من النقاط وحركة هذه النقاط بمجموعها هي
التي تحدد حركة الجسم ، ولهذا السبب فإننا نعتبر كل نقطة واقعة داخل هذا الجسم
على أنها جسيم مادي صغير جدا يسمى " الدقيقة المادية "
يتحدد موقع الدقيقة المادية في الفراغ ، بواسطة المساقط العمودية لهذه الدقيقة
على احداثيات الفراغ الثلاثة المتعامدة في نقطة ما هي نقطة إسناد الحركة
وهذه المحاور الثلاثة هي ( x , y , z ) . والمتجه الذي يحدد بعد واتجاه
الدقيقة المادية بالنسبة لنقطة الاسناد هذه ، متجه الموقع ويرمز له دائما بالرمز r
و يمكن تحليل هذا المتجه على مركباته بالاتجاهات الاحداثية الثلاث هي
rx، ry ، rz . وإذا ما تغير موقع الجسم فإن هذه المركبات الثلاث
تتغير أيضاً . وكل واحدة من هذه المركبات تتغير باتجاه المحور الخاص بها ،
فمثلا عند حركة الدقيقة المادية في الفراغ فإن المركبة السينية rx تتحرك
بزيادة أو نقصاناً بالاتجاه " x " أي أنها تتحرك في خط مستقيم . ويمكنك تصور
ذلك إذ تخيلت أن الدقيقة المادية تصدر ثلاثة اشعاعات ضوئية كل واحد منها
باتجاه عمودي على أحد المحاور الثلاثة . وكل شعاع منها يحدث نقطة مضيئة
على المحور الخاص به .
و عندما تتحرك الدقيقة المادية تجد أن كل نقطة مضيئة ستتحرك أيضاً ، ولو
تابعت حركة النقطة المضيئة لوجدتها تسير في خط مستقيم وعلى المحور
الخاص بها .
و يمكن تقسيم الحركة إلى ثلاثة أنواع هي :
1- حركة الدقيقة المادية في بعد واحد . و في هذا لا يكون لمتجه موقع
الدقيقة إلا مركبة واحدة ، وفي تخيلنا السابق تكون الدقيقة المادية هي
النقطة المضيئة و لاتخرج منها اشعاعات كما ذكرنا .
2- حركة الدقيقة في بعدين . وفي هذه الحالة يكون لمتجه الموقع مركبتين
أي أن هناك نقطتين مضيئتين تتحركان على محورين متعامدين . ومن أمثلة
هذه الحركة حركة المقذوفات والحركة الدائرية .
3- الحركة في ثلاثة ابعاد : وهي الحركة التي يتم فيها تغير موقع الجسم
بالنسبة لنقطة اسناد معينة باتجاه المحاور الاحداثية الثلاثة . ومن أمثلتها
حركة الالكترون داخل سلم ملفوف على اسطوانة .

[ياسمين]

الحركة الخطية للأجسام :

إذا تحرك جسم على خط مستقيم وكان يقطع مسافات متساوية
في أزمنة متساوية سميت حركته بأنها خطية ومنتظمة وتعرف
بأنها المعدل الزمني لقطع المسافة ( ف ) أي أن :

http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606__11.jpg ---------------1

معادلات الحركة :

1- إذا لم تكن سرعة الجسم ثابتة مقداراً واتجاهاً فإن معدل تغير
السرعة بالنسبة للزمن يسمى التسارع ( جـ ) حيث

http://www.piccs.net/files/__1575___1604___1602___1575___1606___1608___1606__ 21.jpg ----------2

ويكون التسارع منتظم عندما يكون التغير في سرعة الجسم
في الثانية الواحدة ثابت دائماً .
و إذا ابتدأ جسم في مثل هذه الحركة من حالة سكون فإن سرعته
بعد زمن ( ن ) هي :

http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606_3.jpg---------------3

وتكون السرعة المتوسطة للحركة في هذه الفترة الزمنية = 1/2 جـ ن

و بذلك تكون المسافة المقطوعة في الزمن ن هي 1/2 جـ ن^2 .


إذا كانت ع . هي سرعة الجسم الابتدائية تكون سرعته بعد زمن هي

http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606__9.jpg --------- 4
يـتبع ....

[خلف الجميلي]

بارك الله فيك

[ياسمين]

و بارك الله فيك يا مشرفنا العام ...

[ياسمين]

2- السرعة المتوسطة للجسم = 1/2 ( ع. + ع. + جـ ن )
= ع. + 1/2 جـ ن .
و تكون الإزاحة في هذه الحالة هي :

http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606_5.jpg --------5

3- وبتربيع المعادلة 4 والتعويض من المعادلة 5 نحصل على

http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606_8.jpg ------------6

تحدد القوانين السابقة العلاقة بين الإزاحة والسرعة والعجلة في
حالة الحركة الخطية المنتظمة .

قوانين نيوتن للحركة :

قانون نيوتن الأول :

إذا أثرت قوى في جسم ، فإنها يمكن أن تغير أبعـاده أو شكله كما أنها
يمكن أن تغير في حالته الحركية .

و من المعلوم أن حركة الجسم يمكن اعتبارها مكونة من حركة انتقالية ومن
حركة دورانية . وبذلك فإنه إذا أثرت قوة في جسم ، فإن هذه القوى يمكن
أن تحدث تغيرا في حركته الانتقالية والدورانية .أما عندما تؤثر عدة قوى في
الجسم في الوقت نفسه ، فإنها يمكن أن تعادل بعضها بعضاً ، بحيث لا يكتسب
الجسم أي حركة سواء أكانت انتقالية أم دورانية . وفي هذه الحالة نقول إن الجسم
في حالة توازن . و إذا ذاك فإن الجسم يظل ساكناً ، أو يتحرك بخط مستقسم
وبسرعة ثابتة ، أو يدور بسرعة زاوية ثابتة .

[ياسمين]

و هنا يكمن جوهر قانون نيوتن الأول
إذا ينص هذا القانون على ما يأتي :

تستمر جميع الأجسام في حالة سكون أو في حالة حركة منتظمة في خط مستقيم
إلا إذا أثرت عليها قوى خارجية تغير من حالتها .

و يبدو من الوهلة الأولى أن هذا القانون ليس جديد وهو معروف للعالم
منذ فترة طويلة ، أي أن الجسم لا يتحرك ما لم تؤثر عليه قوة خارجية . ولكن
إذا نظرنا جيداً في هذا القانون نجد أنه يحتوي على تعريف القوة المؤثرة على الجسم
وكيف تكون حالة الجسم قبل وبعد ما تؤثر عليه هذه القوة . أي أنه يحتوي على
تعريف القصور مما يعني أنه يمكن أن يطلق على القانون الأول لنيوتن قانون القصور
لأن الجسم قاصر على تغير الحركة ( متزن ، أو في حالة اتزان ) الذي هو بها
أما أن يكون ساكناً أو يكون متحركاً بحركة منتظمة .

ومن الأمثلة على هذا القانون هو حالة انزلاق جسم ( حجر) على سطح أفقي أملس
مما يعني أن القوة تساوي صفراً وأن القوى المؤثرة على الجسم هي
القوةالعمودية . ويلاحظ أن الجسم يتحرك بغير عجلة أي أن عجلته تساوي صفراً
وعلى هذا الافتراض نجد أن الجسم الذي يسير بسرعة ثابتة يمكن أن يكون هناك
أكثر من قوة واحدة تؤثر عليه ، ولكن مجموع هذه القوى يساوي صفراً .

http://www.piccs.net/files/__1581___1580___1585___1575___1578_.jpg

[ياسمين]

متى ينطبق قانون نيوتن ؟

ينطبق قانون نيوتن فقط إذا كانت حركة الجسم منسوبة لما يعرف بمجموعة
محاور الاسناد القصورية . حيث أن حالة حركة الجسم توصف عادة بتحديد
مكان الجسم وسرعته وتسارعه ، نجد أن حركة الجسم هي حركة نسبية
وليست مطلقة . اذا يختلف وصفها وتحديدها باختلاف مجموعة
محاور الاسناد المختلفة فمثلاً :

لو أخذنا سيارة متسارعة فاننا نجد أن حالة حركتها تختلف إذا اخذناها من وجهة
نظر السائق ( كما تبدو للسائق ) عنها بالنسبة لمشاهد يقف متفرجاً على الرصيف
حيث تبدو السيارة للسائق انها ساكنة بينما يفيد المشاهد أنها تتحرك بسرعة متغيرة .

http://www.piccs.net/files/__1575___1604___1605___1585___1575___1602___1576_. jpg

وبناء على ذلك تعرف أطر الاسناد القصورية بانها المجموعات التي تتحرك
بالنسبة لبعضها بسرعة ثابتة أي غير متسارعة .

لذلك لا تعتبر الارض مثلا مجموعة قصورية لانها تتحرك حول الشمس وحول نفسها
مما يكسبها تسارعا مركزياً . لكن إذا اخذنا بعين الاعتبار ان هذا التسارع صغير إذا
ما قورن بتسارع الجاذبية الارضية فيمكن اعتبارها مجموعة قصورية بالتقريب .

يمكن كذلك تعريف مرجع بانه قصوري إذا قلنا انه ذلك الجسم الذي تؤثر عليه
قوة تساوي صفراً . وهنا نلاحظ ان هذه القوة تقد تكون صفراً بالفعل أو أن
هناك مجموعة من القوى الخارجية لكن محصلتها جميعاً تساوي صفراً.

[ياسمين]

الكتلة القصورية :

الكتلة القصورية هي خاصية في الجسيم مرتبطة بقانون نيوتن الأول
والذي يمكن أن نطلق عليه ( قانون القصور ) . حيث تعبر عن مدى
مقاومة جسم ما لأحداث تغير في حالة حركته . لقد استخدم نيوتن
مفهوم الكتلة على أنها مرادف المقدار " ما في الجسم من مادة " ..
الا أنه وبدقة اكبر يمكن القول أن الكتلة هي مقياس لقصور الجسم .
كلما كانت كتلة الجسم اكبر كلما كان اكثر صعوبة احداث تغير في
حالة حركته حيث نجد صعوبة في جعله يبدا بالحركة إذا كان ساكناً
كما يصعب ايضا ايقافه عن الحركة إذا بدأها . ويصعب كذلك ازاحته
جانبياً إذا كان يتحرك بخط مستقيم .

قانون نيوتن الثاني في الحركة :

يتعلق قانون نيوتن الأول بالحالات التي تكون فيها محصلة القوى المؤثرة
على الجسم تساوي صفراً . والسؤال الذي يتبادر للذهن هو : ماذا لو كان
هناك محصلة للقوى التي تؤثر على الجسم ؟ أن المشاهدات العملية تدلنا
على أن الجسم الساكن عندما تؤثر عليه قوة معينة فإنه يبدأ بالحركة
وبالتالي يتسارع . واذا كانت هناك سيارة تتحرك بسرعة ثابتة وبخط مستقيم
وشغل سائقها الفرامل أي زاد من قوة الاحتكاك بين السيارة والطريق
التي تسير عليها ( وبذلك تؤثر على السيارة محصلة قوى باتجاه
معاكس لحركتها ) ، فإن سرعة السيارة تتناقص تدريجياً إلى أن تقف .

و عند دوران السيارة على منعطف يدير السائق المقود وبالتالي تتأثر
السيارة بقوة طرد مركزية نحو الخارج تعاكسها قوة احتكاك العجلات بالأرض .

أن هذه المشاهدات ومشاهدات كثيرة غيرها لتدل دلالة واضحة على أن الجسم
عندما نؤثر عليه بقوة ( أو محصلة قوى ) تتغير سرعته مقداراً واتجاهاً
أو مقداراً واتجاهاً معاً ، وبالتالي نقول أن الجسم يكتسب تسارعاً معيناً .
ولكن ما قيمة هذا التسارع ؟ وما علاقته بالقوة المؤثرة ؟

وهنا نأخذ بعين الاعتبار التجارب التالية :

http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606____1606___1610_ __1608___1578___1606____1575___1604___1579___1575_ __1606___1610_.jpg

[ياسمين]

قوة ق تؤثر على جسم بحيث يمر خط عملها بمركز ثقل الجسم
وهذا الجسم كما في الشكل موضوعاً على سطح أفقي املس . وبالتالي لايتحرك
الجسم حركة دورانية وانما يتحرك حركة انتقالية فقط . لنفترض أن القوة ( ق )
تقاس بميزان زنبركي بالاستعانة بساعة وقف وبقياس المسافة التي يتحركها الجسم
يمكن ايجاد تسارعه . وبأخذ قراءات مختلفة للقوى المؤثرة والتسارعات الناتجة عنها
نجد أن

ق / ت = ثابت

حيث ق مقدار القوة المؤثرة ، ت : مقدار التسارع الناتج عنها ..
كما نجد أن ايضا أن اتجاه التسارع هو نفسه اتجاه القوة المؤثرة .
إن نسبة القوة إلى التسارع الذي تحدثه القوة على نفس الجسم يمكن اعتبارها صفة
خاصة بالجسم بدليل أنه إذا تغير الجسم تغيرت هذه النسبة . إن هذه النسبة
تسمى كتلة القصور للجسم ( ك ) أي أن

ك = ق/ ت

أو


http://www.piccs.net/files/__1602___1575___1606___1608___1606____1606___1610_ __1608___1578___1606____1575___1604___1579___1575_ __1606___1610____1605___1593___1575___1583___1604_ __1577_.jpg------7


و هذا الشكل هو عبارة عن قانون نيوتن الثاني بالرموز .

و هذا الشكل هو عبارة عن قانون نيوتن الثاني بالرموز .


يتناسب تسارع جسم ما طردياً مع القوة المحصلة المؤثرة عليه وعكسياً مع كتلته .
ويكون التسارع باتجاه القوة المحصلة المؤثرة .

يقصد هنا بالقوة ق : الجمع الاتجاهي لجميع القوى المؤثرة على هذا الجسم .
أن المعادلة ( 7 ) هي معادلة اتجاهية حيث يمكن ن نعبر عنها بدلالة مركباتها باتجاه
ثلاثة محاور اسناد متعامدة .

و عند تطبيق قانون نيوتن الثاني على حالة ما ، مثل جسم تؤثر عليه مجموعة من القوى
وطلب منا ايجاد التسارع الذي يكتسبه الجسم من مجموعة القوى هذه ، فاننا
نجد محصلة القوى هذه ثم نطبق القانون ( 7 )

[ياسمين]

تطبيق على قانون نيوتن الثاني :
عجلة بخارية كتلتها (80 كجم ) ، تم تعجيلها ، وذلك بزيادة سرعتها
من الصفر إلى ( 6 كم / ساعة ) .
1- أوجد مقدار تسارع الدراجة البخارية .
2- أوجد مقدار القوة المؤثرة عليها ، وذلك خلال
زمن مقداره ( 4 ثواني ) .
الحل :
السرعة الابتدائية ( ع. ) = صفر .
السرعة النهائية ( ع1 ) = 6 كم / ساعة = 6×1000 / 3600
= 1.67م/ث
1- التسارع = ع1 – ع. / ن
= 1.67 – 0 / 4 = 0.42م/ث^2 .
2- مقدار القوة المؤثرة = ك × ت
= 80 × 0.42 = 33.6 نيوتن .
******************************
قانون نيوتن الثالث :
يعالج القانون الثاني أثر القوة على جسم ما ، لكن ما مصدر هذه القوة ؟
من مشاهداتنا اليومية نلاحظ ان القوة المؤثرة على جسم ما يسببها جسم آخر .
أي من المحيط للجسم . فمثلا يجر الحصان العربة و تدفع المطرقة المسمار
ويسحب المغناطيس قطعة الحديد .
وقد ادرك نيوتن ان الأمر لا يمكن أن يكون من طرف واحد . حيث نلاحظ أن
المسمار أيضاً يؤثر بقوة على المطرقة وكذلك الحال في المغناطيس و الحصان
وغيرها . لذلك يمكن القول أن القوى في الطبيعة تكون بشكل ازواج .
فإذا جذبت شحنة كهربائية أخرى بقوة ( ق1 ) فان الثانية
تجذب الأولى بقوة ( ق2 ) وهذه تساوي ( ق1) في المقدار وتعاكسها
في الاتجاه ولها نفس خط العمل .
http://www.friends-qtr.net/uploads/970db7588f.jpg
القوة الكهربائية بين الشحنات الكهربائية هي قوة فعل ورد فعل
يـتبــــع >>>>

[ياسمين]

كذلك إذا شددنا جسماً بخيط وأثرنا بقوة ( ق1 ) فإن الجسم يؤثر في
اليد بقوة ( ق2 ) . تساوي ( ق1 ) ، وتعاكسها ، ولها خط نفسه .
كما في الشكل التالي .
http://www.friends-qtr.net/uploads/c0b71d55c6.jpg
فإذا سمينا احداها بالفعل فان الأخرى تسمى عادة برد الفعل .
وقد صاغ نيوتن هذه المشاهدات بما يلي :
لكل فعل ( ق1) رد فعل ( ق2) مساوٍ له في
المقدار ومعاكس له في الاتجاه .
و بالرموز يمكن كتابة هذا القانون على النحو
ق1 = - ق2
و يجدر بنا هنا أن ننتبه إلى نقطة هامة ، وهي أن الفعل ورد الفعل
لا يؤثران في جسم واحد ، بل دائما يؤثران في جسمين مختلفين .
ومن هنا ، فإنه لا يمكن أن نجد محصلة هاتين القوتين .
ففي المثال السابق ، من الخطأ الفادح أن نجد محصلة ق1 و ق2
لأنهما تؤثران لأنهما تؤثران في جسمين مختلفين ، إذ أن
ق1 تؤثر في الجسم و ق2 تؤثر في اليد .

[ياسمين]

من التطبيقات على قانون نيوتن الثالث :

الحركة الرأسية للمصاعد

نفرض أن هناك رجلا كتلته ( ك ) داخل
مصعد كهربائي كتلته ( ك1 ) و نفرض
أن المصعد يتحرك رأسيا بتسارع مقداره ( ت )

لدراسة هذه الحركة يجب
أن نعين أولا القوى المختلفة التي تؤثر على
كل من الرجل و المصعد


http://up101.arabsh.com/my/60c7443.jpg


1- وزن المصعد ( ك1 جـ )
2- ضغط الرجل على المصعد ( ض )
3- قوة الشد في الحبل الذي يحمل المصعد ( ش )
ثانياً : القوة المؤثرة على الرجل

1- وزن الرجل ( ك جـ) رأسياً
2- رد فعل المصعد على الرجل (قع ) رأسياً لأعلى
و هو يساوي ( ض ) ..

ثالثاً : القوى المؤثرة على المجموعة

1- وزن الرجل والمصعد ( ك + ك1 ) رأسياً لأسفل
2- الشد ( ش ) في الحبل رأسيا لأعلى .


وهذه القوى هي المسببة لحركة المصعد والرجل معا وهي المحددة
لنوعية الحركة

[ياسمين]

حركة الرجل :

أولاً : اذا كان المصعد يتحرك بتسارع ( ت ) لأعلى فمعادلة حركة الرجل :

حيث أن القوى المؤثرة هي :

1- وزن الرجل .

2- قوة الشد .

من قانون نيوتن الثاني :
ق = ك × ت
رد فعل المصعد ( قع ) - وزن الرجل ( ك جـ ) = ك × ت

اذاً
رد فعل المصعد ( قع ) = وزن الرجل ( ك جـ ) + ك ت ------- ( 1 )

ثانياً : اذا كان المصعد يتحرك بتسارع ( ت ) لأسفل فمعادلة حركة الرجل :

ك ت = ك جـ – قع

اذاً
رد فعل المصعد ( قع ) = وزن الرجل ( ك جـ ) - ك ت ------- ( 2 )



ثالثاً : اذا كان المصعد يتحرك بسرعة منتظمة :

في هذه الحالة ت = صفر وهذا مماثل وضع المصعد كما لو كان ساكنا
لا يتحرك يكون رد الفعل بالتالي ضغط الرجل على المصعد مساوياً
لوزن الرجل و يمكن أن نصل إلى هذه الحقيقة بالتعويض في كل من المعادلتين ( 1 ) و ( 2 )
نجد أن .

رد فعل المصعد (قع ) = ك جـ ( وزن الرجل )

حركة المصعد :

أولا : اذا كان المصعد يتحرك بتسارع ت لأعلى

ك1 ت = ش – ك1جـ – ض ------- ( 3 )

ثانياً : اذا كان المصعد يتحرك بتسارع ت لأسفل
ك1 ت = ك1جـ + ض – ش ------- ( 4 )

[ياسمين]

حركة مجموعة المصعد والرجل :

أولاً : الحركة لأعلى بتسارع ت
( ك + ك1 )ت = ش – ( ك + ك1 ) قع ------- ( 5 )

ثانياً : الحركة لأسفل بتسارع ت :

( ك + ك1 ) ت = ( ك + ك1 ) قع – ش ------- ( 6 )


ومن مقارنة المعادلتين ( 1 ) ، ( 3 ) مع المعادلة ( 5 ) ( الحركة لأعلى )
أو المعادلتين ( 2 ) ، ( 4 ) مع المعادلة ( 6) ( الحركة لأسفل ) أن :

قع = ض ------- ( 7 )

أي أن الفعل ورد الفعل يتساويان في المقدار في كل حالات حركة المصعد .



مثال :

رجل كتلته 80 كجم موجود داخل مصعد يتحرك بتسارع 0.05 جـ
أوجد ( 1 ) - ضغط الرجل على ارض المصعد .

http://www.piccs.net/files/__1575___1604___1605___1589___1593___1583____1608_ __1575___1604___1581___1576___1604_1.jpg


أولاً : في حالة الصعود ( الجواب ) 84 قل كيلوجرام

ثانياً : في حالة الهبوط ( الجواب ) 76 ثقل كيلو جرام

أوجد ( 2 ) ضغط الرجل على المصعد اذا كان المصعد يتحرك بسرعة منتظمة .

( الجواب ) ضغط الرجل على المصعد في هذه الحالة = وزنه
= 80 ثقل كيلوجرام .


الاحتكاك

عندما تؤثر قوة ما ( ق ) لسحب جسم موجود على سطح جسم ما ،
تظهر قوة تعرقل وتعيق حركة الجسم الأول على الجسم الثاني
نتيجة لتشابك النتوءات المجهرية للجسمين ببعضهما البعض ، وهذا
ما يمكن التعبير عنه بقوة احتكاك أثر بها الجسم الثاني ( السطح ) على
الجسم الأول ( الجسم المتحرك ) و التي نسميها قوة الاحتكاك ،
وهذه القوة تأخذ تسميتين مختلفتين بحسب الحالة الحركية للجسم المتحرك .


يـتبـع قريباً أنشاء الله .....

[خلف الجميلي]

الله يعطـــــــيك العـــــــافية

موضوع في قمة الروعة

[ياسمين]

شكرا لك جــزيلاً ،،، وجـزيت خيرا ..

[ياسمين]

1- قوة الاحتكاك الساكنة (ق س )
إذا كان الجسم المراد تحريكه ساكناً رغم تأثير القوة ( ق ) عليه فإن قوة
الاحتكاك في هذه الحالة تسمى قوة الاحتكاك الساكنة ( ق س ) وذلك كدليل
على بقاء الجسم ساكنا .
http://www.friends-qtr.net/uploads/371c6a417f.jpg
1- قوة الاحتكاك الحركية ( ق ك )
إذا تحرك الجسم بعد تأثير القوة ( ق ) عليه فإن قوة الاحتكاك هنا تسمى
قوة الاحتكاك الحركية ( ق ك) , وذلك كدليل على تحرك الجســم .
و لكي ندرك بعض خصائص قوى الاحتكاك .
نفترض لدينا جسم كما في الشكل نشده بقوة ( ق ) بواسطة جسم آخر مربوط بخيط
يمر على بكرة .( نهمل وزن الحبل والاحتكاك مع البكرة ) .

http://www.friends-qtr.net/uploads/8b03f02054.jpg

· إذا كانت قوة الشد في البداية صغيرة ، فإن الجسم لا يتحرك ، وبذلك نستنتج أن
قوة الاحتكاك تساوي قوة الشد----------------------------- ق = ق س
ويبقى الأمر كذلك إلى أن يوشك الجسم على البدء بالحركة .
و القوتان قش و ق س موازيتان تماماً لمحور الحركة ، و القوة ( ق س )
معاكسة في الاتجاه للقوة ( ق ) ،،،، كما في الشكل .

[/COLOR]

[ياسمين]

· قوة الاحتكاك الساكنة ( ق س ) تبلغ أقصى قيمة لها وذلك قبل لحظة بدء حركة
الجسم المباشرة ، ويعبر عنها رياضياً بالعلاقة الآتية :
ق س ( العظمى ) = ماس × قع
حيث ( قع = ك جـ ) هي ردة فعل الوزن ، ( ما س) هو معامل الاحتكاك الساكن .
3- إذا بدأ الجسم بالحركة على مستوى السطح ، فإن مقدار قوة الاحتكاك يتناقص إلى
قيمة ( ق ك ) حيث تعرف بالمعادلة الرياضية الآتية :
ق ك = ما ك × قع
حيث ( ما ك ) معامل الاحتكاك الحركي .

[IMG]http://www.friends-qtr.net/uploads/b0dfaca423.jpg

مثال :
في الشكل التالي جسمان مربوطان بحبل يمر فوق بكرة . معامل الاحتكاك الحركي
بين الجسم الأول ( 5 كجم ) وسطح الطاولة هو 0.2 . احسب تسارع هذا النظام
(مع إهمال وزن الحبل والاحتكاك مع البكرة ) . إذا كانت كتلة الجسم الثاني ( 2 كجم ) .
http://www.friends-qtr.net/uploads/42017c05e5.jpg

[ياسمين]

الحل :
إذا افترضنا أن الحبل غير لين فان إزاحة الجسم الثاني تساوي إزاحة الجسم الأول وهذا
يعني أن الجسمين يسيران بنفس التسارع . نرسم توضيحاً نبين فيه القوى المؤثرة
على كل من الجسمين .

الجسم الأول :
جيث أنه لا يوجد حركة في الاتجاه الرأسي فان التسارع بهذا الاتجاه يساوي صفراً وهذا
يعني أن :
قع – ك1 × جـ = صفر
أي أن قع = ك1 جـ
قع = 5 × 9.8 = 49 نيوتن .

أما في الاتجاه الأفقي فان محصلة القوى هي :

قش – ق ( الأحتكاك) = قش – ما ك ×قع = ك1 × ت ----------- ( 1 )



الجسم الثاني : حيث الحركة نحو الاسفل فان (ك2 جـ) أكبر من ( قش ) و بالتالي فان المحصلة
هي :
ك2جـ - قش = ك2 ت ----------- ( 2 )

بجمع المعادلتين ( 1 ) ، ( 2 ) نجد أن

قش – ما × قع + ك2جـ - قش = ك1 × ت + ك2 ت

-0.2 ×49 +2 × 9.8 = ( 5 + 2 ) ت
ت = 1.4 م/ث^-2 .

و لو أردنا حساب القوة قش ( الشد في الحبل ) فاننا نستطيع ذلك من أي من
المعادلتين ( 1 ) ، ( 2 ) حيث نجد من المعادلة ( 1 ) أن :

قش = ك1 ت + ما قع = 5 × 1.4 + 0.2 × 49
= 7 + 9.8 = 16.8 نيوتن .

[ياسمين]

الحركة على سطح مائل :
عند حركة جسم على سطح مائل فان هذه الحركة تكون محددة باتجاه موازِِ لهذا
السطح المائل وهذا يعني ليس هناك تسارع باتجاه عمودي على السطح .
ان هذا يجعلنا نختار محورين احدهما موازِ للسطح المائل والآخر عمودي على هذا السطح .
و من ثم تحليل القوى المختلفة المؤثرة على الجسم باتجاه هذين المحورين.
http://www.friends-qtr.net/uploads/1ff49ceedf.jpg
مثــال :
قياس معامل الاحتكاك ( ما ) يمكن تعيين قيمته بإيجاد الزاوية ( هـ ) التي يصنعها مستوى مائل مع
الأفق عندما يبدأ جسم موضوع عليه في الانزلاق وبالرجوع إلى الشكل التالي :
http://www.friends-qtr.net/uploads/14db29ed0f.jpg
وافتراض أن الجسم على وشك الانزلاق ، يمكننا أن نرى أن
مجموع القوى الثلاث [ ك جـ ، قع، ق(الاحتكاك )] ، يجب أن يساوي صفراً
وبأخذ المركبات الموازية للسطح والعمودية عليه نجد أن :
قع = ك جـ جتاهـ ، ق ( الاحتكاك ) = ك جـ جاهـ
و باستخدام العلاقة : ق( الاحتكاك) = ما × قع
ما = ق (الاحتكاك) ÷ قع
ما = ك جـ جاهـ ÷ ك جـ جتاهـ = ظاهـ

[nuha1423]

سلمت يداك وجزاك الله خيراً

[ياسمين]

جـزيت خيراً ،،،، وبـارك الله فيك ......

[الفضلي]

كل الشكر والتقدير لهذا العمل

[فلاح العازمي]

بارك الله فيك