[ربانة]

ملخص قوانين الحركة ومفاهيم الميكانيكا التقليدية




مفهوم القوة في الفيزياء :

إذا أثرت على جسم ما بحيث:

1-إن كان الجسم ساكناً فإنه إما أن يتحرك أو يظل ساكناً.

2-إن كان الجسم متحركاً فإنه إما أن يسكن أو لا يسكن.


في هذه الحالة يقال أنك أثرت على هذا الجسم بقوة بشرط أن يكون هناك تلامس.




مفهوم كتلة القصور الذاتي :

مقاومة أي جسم لتغيير حالته الحركية.





قانون نيوتن الأول :

يظل الجسم على حالته الحركية ( إما السكون التام أو التحريك في خط مستقيم بسرعة ثابتة) ما لم تؤثر عليه قوة تغير من هذا الحالة .

F = 0





قانون نيوتن الثاني:

إذا أثرت قوة أو مجموعة قوى F = m a على جسم ما فإنها تكسبه تسارعاً a،يتناسب مع محصلة القوى المؤثرة، ومعامل التناسب هو كتلة القصور الذاتي m للجسم ..

أي أن :


F = m a




تعريف النيوتن الواحد( الوحدة التي تقاس بها القوة):


القوة التي تؤثر على جسم كتلته 1 كغم فتكسبه تسارعاً مقداره 1م/ث2 .




الوزن:

قوة جاذبية الأرض للجسم, يتغير بالابتعاد عن سطح الأرض في حين أن كتلة الجسم تبقى ثابتة.

W = m g





قانون نيوتن الثالث:

لكل فعل رد فعل، مساو له في المقدار ومعاكس في الاتجاه.




قوة الاحتكاك:


القوة التي تقاوم الحركة بسبب تلامس سطح الجسم المراد تحريكه مع أسطح أخرى .




قوة الاحتكاك الساكن:


fs تمثل أقل قوة لتحريك الجسم الساكن ترتبط بالقوة العمومية على سطح الاحتكاك N بالعلاقة:

fs = µs N

حيث يعرف ثابت التناسب µs ( ميو) باسم معامل الاحتكاك الساكن




قوة الاحتكاك الحركي:


وتعرف قوة الاحتكاك بين سطحين لجسمين متحركين fk ترتبط بالقوة العمومية على سطح الاحتكاك N بالعلاقة :

fk = µk N

حيث يعرف µk بمعامل الاحتكاك الحركي





الرموز العامة لهذا الفصل مع وحداتها العالمية :



1. القوة (F) . الوحدة : نيوتن

2. الكتلة (m) . الوحدة: كغم

3. التسارع (a) . الوحدة : م / ث 2

4. الوزن (w). الوحدة : نيوتن

5. قوة الشد (T). الوحدة : النيوتن

6. تسارع الجاذبية الأرضية (g) وتعادل 9.8 م/ث2

7. رد فعل الجسم (N)الوحدة: نيوتن

8. قوة الاحتكاك الساكن (fs). الوحدة : نيوتن

9. معامل الاحتكاك الساكن (µs) . وليس له وحدة

10. قوة الاحتكاك الساكن (fk) الوحدة : نيوتن

11. معامل الاحتكاك الساكن (µk ) . وليس له وحدة.









ملخص الحركة الدائــريــة




التسارع القطري أو المركزي او الراديالي:
( ar)



هو تعريفاً يساوي:

v² /r = ar

أن الجسم يسير في مسار دائري إلا إذا كانت هناك قوة تجذبه نحو هذا المركز.


ومفهومه:

أن الجسم يسير في مسار دائري إلا إذا كانت هناك قوة تجذبه نحو هذا المركز.






القوة الجاذبية المركزية (Fc) :



هي تلك القوة التي تجذب الجسم نحو مركز دورانه فتجعله يتحرك في المسار الدائري .


m*v² / r = Fc






القوة الطاردة عن المركز :




تنتج عن الحركة في المسار الدائري بفعل قانون نيوتن الثالث ، ولذلك فهي تساوي تماماً القوة الجاذبة المركزية في المقدار ولكن تعاكسها في الاتجاه .




التسارع المماسي( at ) :



at = g sin θ












ملخص الحركة الاهتزازية





تعريف الحركة الاهتزازية :



حركة جسم على مسار معين ثابت ، وتتكرر بعد زمن ثابت .




مفاهيم متعلقة بالحركة التوافقية :



· الزمن الدوري :

الزمن الذي يستغرقه الجسم في عمل اهتزازة كاملة أو دورة ، ويرمز له بالرمز T ووحدته الثانية.



التردد : عدد الاهتزازات الكاملة التي يصنعها الجسم المهتز خلال وحدة الزمن ، ويرمز له بالرمز ( f ) ، ووحدته هيرتز ( Hz ).



العلاقة التي تربط بين الزمن الدوري والتردد :

T = 1 / f



الازاحة :

المسافة المتجهة بين موضع وبين وضع اتزانه .



الاتساع :

أقصى إزاحة يصنعها الجسم المهتز على أحد الجانبين .



الطول الموجي :

الدورة الواحدة الكاملة أو الطول الموجي الواحد هي المسافة بين أي نقطتين متتاليتين يفصلهما عن بعض زاوية مقدارها 2π = 360◦ ( المسافة بين قاعين أو قمتين متتاليتين ) ، ولهذه الدورة زمن دوري T .





التردد الزاوي :إذا كان الجسم يتحرك حركة دورانية فإن التغير هنا زاوي وبذلك يكون التردد له علاقة بهذه الحركة وهو يعرف بالعلاقة :

ω = 2π / T

= 2π.f



وفي حالة الزنبرك فإنه من الممكن حساب التردد الزاوي من العلاقة :

ω = k / m

حيث أن k ثابت الزنبرك ، m مقدار الكتلة المعلقة به .



سعة الذبذبة : هي أقصى إزاحة يعملها الجسم من وضع الاتزان أي عند النقطة x = 0 ، وهي النقطة التي يكون مجموع القوى المؤثرة على الجسم يساوي صفر ، وهي متساوية على طرفي موضع الاتزان ، ووحدتها بالمتر ويرمز لها بـ A



ثابت الطور :

يرمز لثابت الطور بالرمز ф ، ويحسب قيمة هذا الثابت من موقع تكون السرعة عند قيمها القصوى عندما تحقق العلاقة:

cos(ωt +ф)=±1

... vmax =Aω



vmin =-Aω




تطبيقات على الحركة التوافقية البسيطة :



1- البندول البسيط :

تعريفه:

عبارة عن خيط – عديم الوزن غير قابل للشد - مثبت احد طرفيه ، ومعلق بالطرف الثاني جسم كتلته m ، يتحرك حركة اهتزازية .


* إذا ازيح البندول عن الوضع العمودي بزاوية قدرها (θ) ، فإن القوة التي تحاول إرجاعه إلى وضعه الأصلي تعطي بالعلاقة التالية :

F= - mg sinθ



* طول القوس يعطى بالعلاقة :

x = L θ


حيث : ( L ) طول البندول بالمتر .


و ( qθ ) قياس الزاوية بالتقدير الدائري .


* أما طول الوتر فيعطى بالعلاقة :


x = 2 L sin (θ/2)




بما أنθ صغيرة جدا فيمكن اعتبار sinθ = θ



وبالتالي فإن القوة تصبح :

F= - mg θ



* والإزاحة :

x = L θ



2- النابض اللولبي :

قوة الإرجاع في غياب الاحتكاك ومقاومة الهواء تعطى بالعلاقة :

F=-kx



ملاحظة :
معالجة النابض في الوضع العمودي لا تختلف عنها في الوضع الأفقي .



علاقات :



الزمن الدوري :
T = 2 π √ m / k



التردد :
f=1/ T



السرعة الزاوية :

ω = 2πf

نقلته لكم اختكم ربانة

المصدر

سبحان الله وبحمده سبحان الله العظيم

اللهم صلي وسلم على نبينا محمد وعلى آله وصحبه اجمعين