Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
القوى في بعد واحد
⚡ القوة في الفيزياء
مفهوم القوة - أنواعها - قوانين نيوتن - محصلة القوى - الوزن - شرح واختبار
القوة
عبارة عن مؤثر خارجي يؤثر على الجسم، تعمل على تغير شكل الجسم أو تغير من الحالة الحركية للجسم
تقسم القوى في الطبيعة إلى نوعين
قوى التلامس
قوى المجال
بعض القوى لا يمكن أن تحدث دون ملامسة الجسم
وبعض القوى ليست بحاجة إلى ملامسة الجسم كي تحدث
حدد من هي قوى التلامس ومن هي قوى المجال
رسومات مخطط القوى المؤثرة على الجسم
عند معالجة مسائل القوى للسهولة يجب علينا رسم القوى المؤثرة على الجسم، ويتم رسم سهم من مركز الجسم يعبر عن القوة، له طول يعادل القوة واتجاهه هو اتجاه القوة.
اكتسب مهارة:
أثرت قوة على المكعب في الصورة مقدارها 40 نيوتن نحو الشرق
حدد أولا مقياس الرسم:
10 نيوتن = 1 سانتي متر
محصلة القوى في بعد واحد
المحصلة تعني مجموع القوى
الحالة الأولى: القوى بنفس الاتجاه
تكون المحصلة هي حاصل مجموع القوتين واتجاهها بنفس اتجاه القوتين
📝 السؤال:
قوتان مقدارها 6 نيوتن و 3 نيوتن تؤثران في نفس الاتجاه. ما مقدار محصلتهما؟
$$F_{net} = F_1 + F_2 = 6 + 3 = 9 \text{ N}$$
✅ المحصلة = 9 نيوتن
📌 الاتجاه: نفس اتجاه القوتين
الحالة الثانية: القوى باتجاهين متعاكسين
تكون المحصلة هي حاصل طرح القوتين واتجاهها بإتجاه القوة الأكبر
📝 السؤال:
قوتان مقدارها 60 نيوتن و 20 نيوتن في اتجاهين متعاكسين. ما مقدار محصلتهما واتجاهها؟
$$F_{net} = F_1 - F_2 = 60 - 20 = 40 \text{ N}$$
✅ المحصلة = 40 نيوتن
📌 الاتجاه: في اتجاه القوة الأكبر
📝 مسألة تطبيقية
السؤال: قوتان تؤثران على جسم في اتجاهين متعاكسين، الأولى 20 نيوتن نحو الشرق والثانية 35 نيوتن نحو الغرب. ما مقدار واتجاه المحصلة؟
$$F_{net} = F_2 - F_1 = 35 - 20 = 15 \text{ N}$$
✅ المحصلة = 15 نيوتن
📌 الاتجاه: نحو الغرب (اتجاه القوة الأكبر)
📖 اضغط هنا تظهر طريقة الحل بالتفصيل
في هذه المحاكاة حساب محصلة قوتين في بعد واحد
التسارع والقوة
عند التأثير بقوة ثابتة على جسم فإن الجسم سوف يبدأ بالحركة إذا كانت القوة غير متوازنة.
يتحرك الجسم بسرعة متزايدة ويملك الجسم تسارع ثابت.
وإذا تم زيادة مقدار القوة يزداد تسارع الجسم وهو يعادل ميل الخط البياني (السرعة - الزمن).
قانون نيوتن الثاني
نص قانون نيوتن الثاني: إذا أثرت قوة على جسم وكان الجسم قابل للحركة، ينتج عنها تسارع يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة ويتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم.
بمعنى أنه كلما زادت القوة زاد التسارع، وكلما زادت الكتلة قل التسارع.
$$F = m \times a$$
📝 السؤال:
قوة مقدارها 20 نيوتن تؤثر على جسم كتلته 4 كجم. ما مقدار تسارع الجسم؟
$$a = \frac{F}{m} = \frac{20}{4} = 5 \text{ m/s}^2$$
✅ التسارع = 5 متر/ثانية²
في هذه المحاكاة المرحلة الأولى: علاقة التسارع بالقوة (بثبات الكتلة)
في المرحلة الثانية: علاقة التسارع بالكتلة (بثبات القوة).
اجعل قوة الشد ثابتة وغير كتلة السيارة عن طريق كتابة قيمة الكتلة داخل الايقونة.
اجري التجربة وفي كل مرة قم بزيادة كتلة السيارة وسجل كتلة الجملة والتسارع.
التسارع والقوة (كتلة ثابتة)
التسارع والكتلة (قوة ثابتة)
العلاقة بين التسارع والقوة بثبات الكتلة
تعليمات:
1. أدخل القيم في الخلايا الفارغة في الجدول (الكتلة، القوة)
2. سيتم حساب قيمة التسارع تلقائيًا للصف الأول
3. انقر على زر "رسم العلاقة البيانية" لرسم العلاقة بين القوة والتسارع
رقم التجربة
الكتلة (كجم)
القوة (نيوتن)
التسارع (م/ث²)
العلاقة بين التسارع والكتلة بثبات القوة
تعليمات:
1. أدخل القيم في الخلايا الفارغة في الجدول (القوة، الكتلة)
2. سيتم حساب قيمة مقلوب الكتلة والتسارع تلقائيًا للصف الأول
3. انقر على زر "رسم العلاقة البيانية" لرسم العلاقة بين الكتلة والتسارع وبين مقلوب الكتلة والتسارع
رقم التجربة
القوة (نيوتن)
الكتلة (كجم)
مقلوب الكتلة (1/كجم)
التسارع (م/ث²)
قانون نيوتن الأول: القصور الذاتي
ينص قانون نيوتن الأول: الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يبقى متحركًا في خط مستقيم، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من حالته.
هذه الخاصية للأجسام لمقاومة التغيرات في حالة الحركة تسمى القصور الذاتي.
📝 السؤال:
إدارة المرور تنصح السائق وركاب السيارة بوضع حزام الأمان أثناء حركة السيارة. فسر السبب.
📖 اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الوزن والكتلة
هناك فرق بين الكتلة والوزن:
• الكتلة: مقدار المادة في الجسم، لا تتغير بتغير المكان.
• الوزن: القوة المطبقة على الجسم من قبل الجاذبية، يتغير حسب مجال الجاذبية.
$$W = F_g = m \times g$$
$$N = \text{kg} \cdot \frac{m}{s^2}$$
📝 السؤال:
جسم كتلته 15 كجم على سطح الأرض (g = 10 m/s²). ما وزن الجسم؟
$$W = m \times g = 15 \times 10 = 150 \text{ N}$$
✅ وزن الجسم = 150 نيوتن
الكتلة والوزن على سطح هذا العالم
في هذه المحاكاة لاحظ أثر تغير الوزن بتغير المكان ولكن الكتلة تبقى ثابتة.
الوزن الظاهري
الوزن الظاهري هو الوزن الغير حقيقي الذي يظهر نتيجة حركة الجسم بتسارع، وهو موجود على ميزان أو جسم معلق بزنبرك.
حركة المصاعد والوزن الظاهري
عند وضع جسم على ميزان وتطبيق قانون نيوتن الثاني مع اعتبار أن الاتجاه الموجب هو اتجاه الحركة:
إذا كان المصعد يتحرك نحو الأعلى
$$F_N - F_g = m \times a$$
إذا كان الجسم متسارع فإن التسارع موجب، وإذا كان متباطئ فإن التسارع سالب.
إذا كان المصعد يتحرك نحو الأسفل
$$F_g - F_N = m \times a$$
إذا كان الجسم متسارع فإن التسارع موجب، وإذا كان متباطئ فإن التسارع سالب.
📝 السؤال:
رجل كتلته 70 كجم في مصعد يتحرك للأعلى بتسارع 3 m/s². ما وزنه الظاهري؟ (g = 10 m/s²)
$$W_{app} = m(g + a) = 70 \times (10 + 3) = 910 \text{ N}$$
✅ الوزن الظاهري = 910 نيوتن
📌 الوزن الظاهري أكبر من الوزن الحقيقي
القوة المعيقة
عندما نترك جسم يسقط سقوط حر وبوجود مقاومة الهواء، في بداية السقوط تكون هناك قوة وحيدة وهي وزن الجسم. وعندما تزداد سرعة الجسم تظهر مقاومة الهواء واتجاهها عكس حركة الجسم.
$$F_d = -K \cdot v = -\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot A \cdot C_d \cdot v$$
حيث:
• 𝜌 = كثافة المائع
• A = مساحة مقطع الجسم
• Cd = معامل الإعاقة
• v = سرعة الجسم
عندما تزداد سرعة الجسم تزداد مقاومة الهواء حتى تصبح تعادل وزن الجسم، عندها يصل الجسم إلى السرعة الحدية.
قانون نيوتن الثالث
لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومعاكس في الاتجاه
القوى في الطبيعة مثنى مثنى.
لا يمكن إيجاد محصلة الفعل ورد الفعل لأن الفعل يحدث على جسم ورد الفعل يحدث على جسم آخر.
تطبيقات على قوانين نيوتن
حركة جسم على مستوى أفقي
⚡ Force in Physics
Concept of Force - Types - Newton's Laws - Net Force - Weight - Explanation and Test
Force
It is an external influence that acts on a body, causing it to change shape or change its state of motion
Forces are divided into two types
Contact Forces
Field Forces
Some forces cannot occur without physical contact
Some forces do not require contact
Identify which are contact forces and which are field forces
Force Diagram Drawings
When solving force problems, we draw the forces acting on the body as arrows from the center of the body, with length proportional to the force magnitude and direction matching the force direction.
Acquire the skill:
A force of 40 N east acts on the cube in the image.
First, determine the scale:
10 N = 1 cm
Net Force in One Dimension
Net force means the sum of forces
Case 1: Forces in the same direction
The net force is the sum of the two forces, in the same direction
📝 Question:
Two forces of 6 N and 3 N act in the same direction. What is the net force?
$$F_{net} = F_1 + F_2 = 6 + 3 = 9 \text{ N}$$
✅ Net force = 9 N
📌 Direction: Same as the forces
Case 2: Forces in opposite directions
The net force is the difference between the two forces, in the direction of the larger force
📝 Question:
Two forces of 60 N and 20 N act in opposite directions. What is the net force and its direction?
$$F_{net} = F_1 - F_2 = 60 - 20 = 40 \text{ N}$$
✅ Net force = 40 N
📌 Direction: In the direction of the larger force
📝 Practice Problem
Question: Two forces act on an object in opposite directions: 20 N east and 35 N west. What is the magnitude and direction of the net force?
$$F_{net} = F_2 - F_1 = 35 - 20 = 15 \text{ N}$$
✅ Net force = 15 N
📌 Direction: West (direction of the larger force)
📖 Click here for detailed solution
In this simulation, calculate the net force of two forces
Newton's Second Law
Newton's second law states: If a force acts on a body, it produces an acceleration that is directly proportional to the applied force and inversely proportional to the mass of the body.
$$F = m \times a$$
📝 Question:
A force of 20 N acts on a 4 kg mass. What is the acceleration?
$$a = \frac{F}{m} = \frac{20}{4} = 5 \text{ m/s}^2$$
✅ Acceleration = 5 m/s²
In this simulation, study the relationship between acceleration and force
In the second stage, study the relationship between acceleration and mass (with constant force).
Acceleration vs Force
Acceleration vs Mass
Acceleration vs Force (constant mass)
Instructions:
1. Enter values in the empty cells (mass, force)
2. The acceleration will be calculated automatically
3. Click "Draw Graph" to plot the relationship
Experiment #
Mass (kg)
Force (N)
Acceleration (m/s²)
Acceleration vs Mass (constant force)
Instructions:
1. Enter values in the empty cells (force, mass)
2. The inverse mass and acceleration will be calculated
3. Click "Draw Graph" to plot the relationships
Experiment #
Force (N)
Mass (kg)
1/Mass (1/kg)
Acceleration (m/s²)
Newton's First Law: Inertia
Newton's first law states: An object at rest stays at rest, and an object in motion stays in motion in a straight line, unless acted upon by an external force.
This property of objects to resist changes in motion is called inertia.
📝 Question:
Traffic authorities advise drivers and passengers to wear seat belts while the car is moving. Explain why.
📖 Click here for solution
Weight and Mass
There is a difference between mass and weight:
• Mass: the amount of matter in a body, does not change with location.
• Weight: the force applied to the body by gravity, changes with the gravitational field.
$$W = F_g = m \times g$$
$$N = \text{kg} \cdot \frac{m}{s^2}$$
📝 Question:
A 15 kg object on Earth (g = 10 m/s²). What is its weight?
$$W = m \times g = 15 \times 10 = 150 \text{ N}$$
✅ Weight = 150 N
Mass and Weight on the Surface of this World
In this simulation, observe the effect of changing location on weight, while mass remains constant.
Apparent Weight
Apparent weight is the non-real weight that appears as a result of the body's accelerated motion, measured on a scale or spring balance.
Elevator Motion and Apparent Weight
When applying Newton's second law to a body on a scale, with the positive direction as the direction of motion:
If the elevator moves upward:
$$F_N - F_g = m \times a$$
If the body is accelerating, acceleration is positive; if decelerating, acceleration is negative.
If the elevator moves downward:
$$F_g - F_N = m \times a$$
If the body is accelerating, acceleration is positive; if decelerating, acceleration is negative.
📝 Question:
A 70 kg man in an elevator accelerating upward at 3 m/s². What is his apparent weight? (g = 10 m/s²)
$$W_{app} = m(g + a) = 70 \times (10 + 3) = 910 \text{ N}$$
✅ Apparent weight = 910 N
📌 Apparent weight is greater than real weight
Drag Force
When a body is dropped in free fall with air resistance, initially only the weight acts. As speed increases, air resistance appears opposite to motion.
$$F_d = -K \cdot v = -\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot A \cdot C_d \cdot v$$
Where:
• 𝜌 = fluid density
• A = cross-sectional area
• Cd = drag coefficient
• v = velocity
As velocity increases, air resistance increases until it balances the weight, reaching terminal velocity.
Newton's Third Law
For every action, there is an equal and opposite reaction
Forces in nature come in pairs.
The net force of action and reaction cannot be found because action acts on one body and reaction acts on another.
Applications of Newton's Laws
Motion of a body on a horizontal surface
القوى في بعد واحد |
⚡ القوة في الفيزياء
مفهوم القوة - أنواعها - قوانين نيوتن - محصلة القوى - الوزن - شرح واختبار
القوة
عبارة عن مؤثر خارجي يؤثر على الجسم، تعمل على تغير شكل الجسم أو تغير من الحالة الحركية للجسم
تقسم القوى في الطبيعة إلى نوعين
قوى التلامس
قوى المجال
بعض القوى لا يمكن أن تحدث دون ملامسة الجسم
وبعض القوى ليست بحاجة إلى ملامسة الجسم كي تحدث
حدد من هي قوى التلامس ومن هي قوى المجال
|
|
|
|
|
|
رسومات مخطط القوى المؤثرة على الجسم
عند معالجة مسائل القوى للسهولة يجب علينا رسم القوى المؤثرة على الجسم، ويتم رسم سهم من مركز الجسم يعبر عن القوة، له طول يعادل القوة واتجاهه هو اتجاه القوة.
اكتسب مهارة:
أثرت قوة على المكعب في الصورة مقدارها 40 نيوتن نحو الشرق
حدد أولا مقياس الرسم:
10 نيوتن = 1 سانتي متر
محصلة القوى في بعد واحد
المحصلة تعني مجموع القوى
الحالة الأولى: القوى بنفس الاتجاه
تكون المحصلة هي حاصل مجموع القوتين واتجاهها بنفس اتجاه القوتين
الحالة الثانية: القوى باتجاهين متعاكسين
تكون المحصلة هي حاصل طرح القوتين واتجاهها بإتجاه القوة الأكبر
في هذه المحاكاة حساب محصلة قوتين في بعد واحد
التسارع والقوة
عند التأثير بقوة ثابتة على جسم فإن الجسم سوف يبدأ بالحركة إذا كانت القوة غير متوازنة.
يتحرك الجسم بسرعة متزايدة ويملك الجسم تسارع ثابت.
وإذا تم زيادة مقدار القوة يزداد تسارع الجسم وهو يعادل ميل الخط البياني (السرعة - الزمن).
قانون نيوتن الثاني
نص قانون نيوتن الثاني: إذا أثرت قوة على جسم وكان الجسم قابل للحركة، ينتج عنها تسارع يتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة ويتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم.
بمعنى أنه كلما زادت القوة زاد التسارع، وكلما زادت الكتلة قل التسارع.
في هذه المحاكاة المرحلة الأولى: علاقة التسارع بالقوة (بثبات الكتلة)
في المرحلة الثانية: علاقة التسارع بالكتلة (بثبات القوة).
اجعل قوة الشد ثابتة وغير كتلة السيارة عن طريق كتابة قيمة الكتلة داخل الايقونة.
اجري التجربة وفي كل مرة قم بزيادة كتلة السيارة وسجل كتلة الجملة والتسارع.
العلاقة بين التسارع والقوة بثبات الكتلة
تعليمات:
1. أدخل القيم في الخلايا الفارغة في الجدول (الكتلة، القوة)
2. سيتم حساب قيمة التسارع تلقائيًا للصف الأول
3. انقر على زر "رسم العلاقة البيانية" لرسم العلاقة بين القوة والتسارع
| رقم التجربة | الكتلة (كجم) | القوة (نيوتن) | التسارع (م/ث²) |
|---|
العلاقة بين التسارع والكتلة بثبات القوة
تعليمات:
1. أدخل القيم في الخلايا الفارغة في الجدول (القوة، الكتلة)
2. سيتم حساب قيمة مقلوب الكتلة والتسارع تلقائيًا للصف الأول
3. انقر على زر "رسم العلاقة البيانية" لرسم العلاقة بين الكتلة والتسارع وبين مقلوب الكتلة والتسارع
| رقم التجربة | القوة (نيوتن) | الكتلة (كجم) | مقلوب الكتلة (1/كجم) | التسارع (م/ث²) |
|---|
قانون نيوتن الأول: القصور الذاتي
ينص قانون نيوتن الأول: الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يبقى متحركًا في خط مستقيم، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من حالته.
هذه الخاصية للأجسام لمقاومة التغيرات في حالة الحركة تسمى القصور الذاتي.
الوزن والكتلة
هناك فرق بين الكتلة والوزن:
• الكتلة: مقدار المادة في الجسم، لا تتغير بتغير المكان.
• الوزن: القوة المطبقة على الجسم من قبل الجاذبية، يتغير حسب مجال الجاذبية.
الكتلة والوزن على سطح هذا العالم
في هذه المحاكاة لاحظ أثر تغير الوزن بتغير المكان ولكن الكتلة تبقى ثابتة.
الوزن الظاهري
الوزن الظاهري هو الوزن الغير حقيقي الذي يظهر نتيجة حركة الجسم بتسارع، وهو موجود على ميزان أو جسم معلق بزنبرك.
حركة المصاعد والوزن الظاهري
عند وضع جسم على ميزان وتطبيق قانون نيوتن الثاني مع اعتبار أن الاتجاه الموجب هو اتجاه الحركة:
إذا كان المصعد يتحرك نحو الأعلى
إذا كان الجسم متسارع فإن التسارع موجب، وإذا كان متباطئ فإن التسارع سالب.
إذا كان المصعد يتحرك نحو الأسفل
إذا كان الجسم متسارع فإن التسارع موجب، وإذا كان متباطئ فإن التسارع سالب.
القوة المعيقة
عندما نترك جسم يسقط سقوط حر وبوجود مقاومة الهواء، في بداية السقوط تكون هناك قوة وحيدة وهي وزن الجسم. وعندما تزداد سرعة الجسم تظهر مقاومة الهواء واتجاهها عكس حركة الجسم.
حيث:
• 𝜌 = كثافة المائع
• A = مساحة مقطع الجسم
• Cd = معامل الإعاقة
• v = سرعة الجسم
عندما تزداد سرعة الجسم تزداد مقاومة الهواء حتى تصبح تعادل وزن الجسم، عندها يصل الجسم إلى السرعة الحدية.
قانون نيوتن الثالث
لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومعاكس في الاتجاه
القوى في الطبيعة مثنى مثنى.
لا يمكن إيجاد محصلة الفعل ورد الفعل لأن الفعل يحدث على جسم ورد الفعل يحدث على جسم آخر.
تطبيقات على قوانين نيوتن
حركة جسم على مستوى أفقي
⚡ Force in Physics
Concept of Force - Types - Newton's Laws - Net Force - Weight - Explanation and Test
Force
It is an external influence that acts on a body, causing it to change shape or change its state of motion
Forces are divided into two types
Contact Forces
Field Forces
Some forces cannot occur without physical contact
Some forces do not require contact
Identify which are contact forces and which are field forces
|
|
|
|
|
|
Force Diagram Drawings
When solving force problems, we draw the forces acting on the body as arrows from the center of the body, with length proportional to the force magnitude and direction matching the force direction.
Acquire the skill:
A force of 40 N east acts on the cube in the image.
First, determine the scale:
10 N = 1 cm
Net Force in One Dimension
Net force means the sum of forces
Case 1: Forces in the same direction
The net force is the sum of the two forces, in the same direction
Case 2: Forces in opposite directions
The net force is the difference between the two forces, in the direction of the larger force
In this simulation, calculate the net force of two forces
Newton's Second Law
Newton's second law states: If a force acts on a body, it produces an acceleration that is directly proportional to the applied force and inversely proportional to the mass of the body.
In this simulation, study the relationship between acceleration and force
In the second stage, study the relationship between acceleration and mass (with constant force).
Acceleration vs Force (constant mass)
Instructions:
1. Enter values in the empty cells (mass, force)
2. The acceleration will be calculated automatically
3. Click "Draw Graph" to plot the relationship
| Experiment # | Mass (kg) | Force (N) | Acceleration (m/s²) |
|---|
Acceleration vs Mass (constant force)
Instructions:
1. Enter values in the empty cells (force, mass)
2. The inverse mass and acceleration will be calculated
3. Click "Draw Graph" to plot the relationships
| Experiment # | Force (N) | Mass (kg) | 1/Mass (1/kg) | Acceleration (m/s²) |
|---|
Newton's First Law: Inertia
Newton's first law states: An object at rest stays at rest, and an object in motion stays in motion in a straight line, unless acted upon by an external force.
This property of objects to resist changes in motion is called inertia.
Weight and Mass
There is a difference between mass and weight:
• Mass: the amount of matter in a body, does not change with location.
• Weight: the force applied to the body by gravity, changes with the gravitational field.
Mass and Weight on the Surface of this World
In this simulation, observe the effect of changing location on weight, while mass remains constant.
Apparent Weight
Apparent weight is the non-real weight that appears as a result of the body's accelerated motion, measured on a scale or spring balance.
Elevator Motion and Apparent Weight
When applying Newton's second law to a body on a scale, with the positive direction as the direction of motion:
If the elevator moves upward:
If the body is accelerating, acceleration is positive; if decelerating, acceleration is negative.
If the elevator moves downward:
If the body is accelerating, acceleration is positive; if decelerating, acceleration is negative.
Drag Force
When a body is dropped in free fall with air resistance, initially only the weight acts. As speed increases, air resistance appears opposite to motion.
Where:
• 𝜌 = fluid density
• A = cross-sectional area
• Cd = drag coefficient
• v = velocity
As velocity increases, air resistance increases until it balances the weight, reaching terminal velocity.
Newton's Third Law
For every action, there is an equal and opposite reaction
Forces in nature come in pairs.
The net force of action and reaction cannot be found because action acts on one body and reaction acts on another.
Applications of Newton's Laws
Motion of a body on a horizontal surface
ممتاز و استفدت الكثير
ReplyDelete