القوة FORCE (11A)

on
 

<<<القوة >>>




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


بعض القوى لا يمكن أن تحدث دون ملامسة الجسم

قوى المجال

وبعض القوى ليست بحاجة إلى ملامسة الجسم كي تحدث


الكتلة و الوزن

هناك خطأ شائع لا نميز بين كلمة الوزن والكتلة
الكتلة :هي مقدار المادة في الجسم (على الرغم من صعوبة تحديد ما هي المادة)
الوزن :هو القوة المطبقة على الجسم من قبل الجاذبية
الكتلة لا تتغير بتغير المكان ولكن الوزن يتغير حسب مجال الجاذبية
تعطى قيمة وزن الجسم بالعلاقة
\[W=F_g=m.g\] \[N=Kg.\frac{m}{S^2}\]

الكتلة والوزن على سطح هذا العالم
في هذه المحاكاة لاحظ أثر تغير الوزن بتغير المكان ولكن الكتلة تبقى ثابتة
عندما تعلق جسم بزنبرك هناك قوة شد تعادل وزن الجسم
إضغط على الكوكب أولا
( Reset ) ثم إضغط على
ثم على السهم المتجه نحو الأعلى
محصلة القوى وهي عبارة عن مجموع القوي المؤثرة على الجسم \[\sum \vec F_{net}=\vec F_1+\vec F_2+\vec F_3+......\vec F_n\] من الأفضل أن نأخذ محصلة القوى على المحاور الديكارتية للسهولة \[\sum \vec F_{X}=\vec F_{1X}+\vec F_{2X}+\vec F_{3X}+......\vec F_{nX}\] \[\sum \vec F_{Y}=\vec F_{1Y}+\vec F_{2Y}+\vec F_{3Y}+......\vec F_{nY}\] \[\sum \vec F_{Z}=\vec F_{1Z}+\vec F_{2Z}+\vec F_{3Z}+......\vec F_{nZ}\]
مثال محلول من خلال الشكل حدد محصلة القوى على المحور \[X\] نحدد القوى المؤثرة على الجسم
نرسم محاور إحداثيات \[X.Y\] بشرط المحور الأفقي يوازي المستوى الذي يتحرك عليه الجسم
نحلل القوى التي لا تنطبق على محاور الإحداثيات \[F_{1X}=F_1.cos(𝜃)=20×cos(30)=17.3 \;\;N\] \[F_{1Y}=F_1.sin(𝜃)=20×sin(30)=10 \;\;N\] \[\sum \vec F_{X}=F_1.cos(𝜃)-F_3=17.3-3=14.3\;N\]
القوة المتعامدة
وهي رد فعل السطح على الجسم واتجاهها دوما عمودي على السطح الذي يتحرك علية الجسم
يشترط وجودها وجود سطح يستند عليه الجسم
وتسمى هذه القوة القوة العمودية تعني عمودي على السطح

<<< قوانين نيوتن و تطبيقات على قوانين نيوتن >>>



قانون نيوتن الاول : القصور الذاتي
ينص قانون نيوتن الأول : الجسم الساكن يبقى ساكنًا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتحركه




، والجسم المتحرك في خط مستقيم يبقى كذلك للأبد ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من اتجاه حركته، وهذا يعني أن الأجسام لا يمكن أنّ تبدأ بالحركة أو أن تتوقف أو تغير من اتجاهها من تلقاء نفسها وإنّما ذلك يتطلب قوة خارجية لإحداث هذا التغيير، وتعد هذه الخاصية للأجسام الضخمة لمقاومة التغيرات في حالة الحركة


في هذه المحاكاة راقب الطالبة في الباص عند ايقاف الباص وتحرك الباص من جديد
مثال 1) ادارة المرور تنصح السائق وركاب السيارة بوضع حزام الامان اثناء حركة السيارة فسر السبب




  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل



    • قانون نيوتن الثاني

    نص قانون نيوتن الثاني على "أن محصلة القوى التي تؤثر على جسمٍ ما وكان الجسم قابل للحركة ، ينتج عنها تسارع يتناسب طرديًا معها بينما يتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم؛ بمعنى أنه كلما زادت القوة زاد التسارع، وكلما زادت الكتلة قل التسارع، ، ويعبر عن قانون نيوتن الثاني بالصيغة الرياضية التالية،.

    \[F=m.a \]

    في هذه المحاكاة المرحلة الاولى سوف ندرس علاقة التسارع بالقوة (بثبات الكتلة )

    علاقة التسارع بالقوة (بثبات الكتلة ) إعتبر
    \[g = 10 \frac{ m} { s^2}\]
    المستوى يجب أن يكون أملس
    frictionless
    كتلة الجملة ثابتة
    غير قوة الشد كل مرة واحسب التسارع
    لاحظ ثبات كتلة الجملة حسث يتم نقل كتلة من العربة إلى الكتلة المعلقة
    غير القوة كل مره بحذف كتلة من السيارة 100 جرام واضف 100 جرام على الكتلة المعلقة وبذلك انت قمت بتثبيت الكتلة وفي كل مرة اقرأ التسارع وقوة الشد وسجل النتائج في الجدول التالي
    وارسم الخط البياني بين التسارع والقوة

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • في المرحلة الثانية سوف ندرس علاقة التسارع بالكتلة (بثبات القوة )
    في هذه المرحلة اجعل قوة الشد ثابتة وغير كتلة السيارة عن طريق كتابة قيمة الكتلة للعربة وحمولتها داخل الايقونة
    اجري التجربة وفي كل مرة قم بزيادة كتلة السيارة دون اضافتها على الكتلة المعلقة وسجل كل مرة كتلة الجملة والتسارع

    وارسم الخط البياني بين التسارع والكتلة


  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل
    • وارسم الخط البياني بين التسارع ومقلوب الكتلة
  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • قانون نيوتن الثالث
    لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومعاكس في الاتجاه

    القفز من القارب (القوى في الطبيعة مثنى مثنى )

    لا يمكن ايجاد محصلة الفعل ورد الفعل لان الفعل يحدث على جسم ورد الفعل يحدث على جسم أخر

    مثال 2)"جميع السيارات تتحرك إلى اليمين. أي منها تتسارع. أيها يتباطأ؟ أيها يتحرك بسرعة ثابتة"

  • اضغط هنا تظهر طريقة الحل

    • تطبيقات على قوانين نيوتن

    حركة جسم على مستوى أفقي

    تطبيقات على قوانين نيوتن
    مثال محلول مستوى مائل أملس يميل على الأفق بزاوية مقدارها \[𝜃=30^0\] وضع جسم على قمة المستوى المائل أحسب التسارع الذي يتحرك به الجسم
    نتبع الخطوات التالية \[1\] نحدد القوى المؤثرة على الجسم \[2\]نرسم محاور الإحداثيات بشرط المحور الأفقي يوازي السطح الذي يتحرك علية الجسم \[3\] نحلل القوى الغير منطبقة على محاور الإحداثيات \[F_{gX}=F_g.Sin(𝜃)=m.g.Sin(𝜃)\] \[F_{gY}=F_g.Cos(𝜃)=m.g.Cos(𝜃)\]

    نطبق قانون نيوتن الثاني على المحور الأفقي حيث التسارع موجود على المحور الأفقي \[\sum \vec F_{X}=m.\vec a\] \[F_{gX}=m.a\] \[m.g.Sin(𝜃)=m.a\]\[a=gSin(𝜃)=9.81×Sin (30)=4.9 m/s^2\]

    الحبال والبكرات
    نظام الحبل والبكرة عبارة عن أداة ميكانيكية تستخدم لنقل القوة وتغيير اتجاه الحمل
    يعتمد هذا النظام على مبادئ الرافعة ويستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات
    يتكون نظام الحبل والبكرة من بكرة واحدة أو أكثر، وحبل أو كابل، وحمولة يجب رفعها أو نقلها
    البكرة عبارة عن عجلة ذات أخدود على الحافة حيث يتم وضع الحبل
    يتم ربط الحمولة بأحد طرفي الحبل، وعند سحبها، يتم تطبيق قوة لرفع الحمولة أو تحريكها.
    سوف نعتبر كتلة البكرة وكتلة الحبل مهملة
    الجملة المادية تتحرك بنفس التسارع لأن الخيط لا يمتط وقوة الشد متساوية على طرفي الخيط
    عند دراسة الجملة نحدد اتجاه الحركة ونحدد القوى المؤثرة على كل جسم
    نطبق قانون نيوتن الثاني على كل جسم ونجري عملية الجمع للمعادلات حتى نحصل على تسارع الجملة
    بكرة متحركة
    إذا كان مركز البكرة المتحركة يعمل على حمل الوزن ، فإن قوة شد الحبلين الرأسيين يساهم في رفع الجسم ويقسم الوزن على قوتي الشد وكلما زاد عدد الاحبال الرافعة نحتاج إلى قوة أقل لرفع الجسم لاحظ المسافة التي يتحرك بها الحبل الذي نؤثر غليىة بقوة شد تعادل ضعف المسافة التي يتحرك بها الجسم ويرتفع نحو الاعلى وبذلك يكون الشغل متساوي .

    قوة الأحتكاك

    > قوّة الاحتكاك هي عبارة عن مُقاومة جسم للحركة؛ حيثُ يتحرَّك هذا الجسم على سطح جسم آخر. قوّة الاحتكاك لا تُعتبر قوّة أساسيّة كقوّة الجاذبيّة أو القوّة الكهرومغناطيسيّة؛ حيثُ يرى العلماء أنَّ قوّة الاحتكاك هي نتاج التجاذُب الكهرومغناطيسيّ بين الجُزيئات المشحونة لسطحين مُتلامسين


    اتجاهها دوما عكس حركة الجسم وهي موازية للسطح الذي يتحرك علية الجسم
    يوجد نوعين من قوة الإحتكاك
    إحتكاك سكوني وتظهر عندما نؤثر بقوة شد على الجسم و يكون الجسم ساكن
    إحتكاك حركي وتظهر عندما نؤثر بقوة شد على الجسم و يكون الجسم متحرك
    في هذه المحاكاة أثر بقوة شد أفقية وراقب ماذا يحدث هل أي قوة شد تحرك الجسم عند أي قوة يتحرك وإذا غيرنا كتلة الجسم هل نحتاج إلى قوة أكبر لتحريك الجسم ؟ ما أثر زيادة القوة المتعامدة على قوة الإحتكاك

    في هذه المحاكاة أثر بقوة شد أفقية وراقب ماذا يحدث عند تغير طبيعة السطحين المتلامسين ؟ هل قوة الإحتكاك السكوني والحركي تبقى كما هي


    مثال 1)"من خلال التجارب السابقة ماهي العوامل التي تغير من قوة الاحتكاك


    مثال 2)"حدد القوى المؤثرة على الاجسام التالية "


    معامل الاحتكاك السكوني وهو النسبة بين قوة الاحتكاك السكوني إلى القوة المتعامدة \[μ_S =\frac{F_S}{F_n}\] معامل الاحتكاك الحركي وهو النسبة بين قوة الاحتكاك الحركي إلى القوة المتعامدة \[μ_k =\frac{F_k}{F_n}\]
    في هذه المحاكاة سوف نؤثر بقوة شد أفقية أو مائلة على جسم موضوع على مستوى أفقي خشن ونحدد مقدار معامل الاحتكاك السكوني والحركي
    هل تعادل القيم الموجودة في الايقونات السفلية على اليمين
    اعتبر قيمة \[g=9.75 \frac{m}{s^2} \]


    إلعب وتعلم (القوى المؤثرة على صندوق تم سحبة )


    المصدر https://www.vascak.cz/?page_id=2355&language=it#demo اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

    Comments

    Post a Comment