الفصل الثالث فى الفيزياء لاولى ثانوى

الصيغة الرياضية للقانون الأول لنيوتن:-
ملاحظات:-
الشق الأول من القانون ”ندركه بسهولة“
”الجسم الساكن يبقى سلكناً ما لم تؤثر عليه قوة محركة.“
· إذا وضعنا جسم فوق المنضدة فإنه يظل فى موضعه ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تحركه أو تنقله من موضعه؛ لأن مجموع القوة المؤثر عليه = صفر
· إذا أثرنا على الجسم بقوة جانبية فإنه يتحرك.
الشق الثانى من القانون ”يصعب تصوره“
”الجسم المتحرك فى خط مستقيم يستمر متحركاً بسرعة منتظمة ما لم تؤثر عليه قوة تغير حالته“
(أ) إذا حرك راكب الدراجة البدال فإنها تنطلق على الطريق فى خط مستقيم.
إذا أوقف الراكب حركة البدال فالمفروض أن تستمر الدراجة فى حركتها فى خط مستقيم وبسرعة ثابتة منتظمة ”حسب القانون الأول لنيوتن“
ولكن إذا أوقف الراكب حركة البدال نلاحظ: سرعة الدراجة تتناقص بالتدريج حتى تقف بسبب:-
مقاومة الهواء للدراجة.
وقوى الاحتكاك بين إطار الدراجة والأرض.
وعندما تكون قوى الاحتكاك صغيرة تزداد المسافة التى تقطعها الدراجة قبل أن تتوقف.
إذا انعدمت قوى الاحتكاك فإن الدراجة سوف تستمر متحركة فى خط مستقيم وبسرعة ثابتة (منتظمة).



هى وسيلة لتقليل الاحتكاك بين الجسم المتحرك والسطح إلى أقل قيمة
وفيها يندفع الهواء أسفل الجسم المتحرك وهذا الهواء يعمل كوسادة ”مخدة“ تقلل الاحتكاك بين الجسم والسطح.




هى خاصية احتفاظ الجسم بحالته من السكون أو الحركة فى خط مستقيم بسرعة ثابتة ”منتظمة“
لذلك يطلق على قانون نيوتن الأول ”قانون القصور الذاتى“



علل لما يأتى:-
(1) سقوط قطعة معدنية فى كوب بعد جذب لوح الورق المقوى المصقول من تحتها بسرعة.
لأنه عند سحب لوح الورق المقوى فجأة تحاول القطعة المعدنية الاحتفاظ بحالة السكون التى كانت عليها فتقع فى الكوب وذلك بسبب القصور الذاتى.
(2) بقاء قطعة الرخام فوق المنضدة بعد سحب قطعة الورق المصقول من تحتها بسرعة.
لأن قطعة الرخام تميل إلى الاحتفاظ بحالة السكون التى كانت عليها وذلك بسبب القصور الذاتى.
(3) يندفع الركاب إلى الخلف عند تحرك السيارة فجأة إلى الأمام.
لأن الجسم يحاول الاحتفاظ بحالة السكون التى كان عليها مما يسبب اندفاعهم إلى الخلف وذلك بسبب القصور الذاتى.



يمكن تحريك جسم كتلته صغيرة بسهولة.
بينما نجد صعوبة كبيرة فى تحريك كتلته كبيرة.
أى أن:-
”القصور الذاتى لجسم يزداد بزيادة كتلة الجسم“
تجربة القصور الذاتى:-
خطوات التجربة:-
نضع ركابين كتلة الأول (m1) وكتلة الثانى (m2) على وسادة هوائية.
نضع بين الركابين ملفاً زنبركياً مع دفع الركابين أحدهما نحو الآخر ليندفع الركابين متقاربين من بعضهما ثم نربط الركابين بخيط وهما فى هذا الوضع.
نقطع الخيط فجأة فيندفع الركاب الأول نحو اليمين بسرعة (V1) بينما يندفع الركاب الثانى نحو اليسار بسرعة (V2).
نكرر التجربة عدة مرات باستخدام ملفات زنبركية متفاوتة الصلابة أو المرونة.

نوجد النسبة فى كل مرة نجد أنها مقدار ثابت.
كما نجد أن
”أى أن النسبة بين كتلتى الجسمين كالنسبة بين مقلوب سرعتيهما“

الاستنتاج:-
الجسم الذى تكون كتلته كبيرة تكون سرعته صغيرة أى يقاوم التغير فى سرعته أى أن قصوره الذاتى كبير.
الكتلة القصورية:-

إذا وضعنا وتكون m1 هى الكتلة القصورية



”هى مقدار مقاومة الجسم لتغير سرعته عند التصادم“
ملحوظة:- تعتبر كتلة الجسم بمثابة المقياس الكمى للقصور الذاتى له.
تقدر الكتلة القصورية بوحدة الكيلو جرام (Kg).



إذا كان الجسم معزولاً تماماً عن الوسط المحيط ولم يؤثر عليه أى مؤثر خارجى فإن الجسم الساكن يبقى ساكناً والجسم المتحرك يبقى متحركاً وتكون سرعته ثابتة.
إذا تأثر الجسم بمؤثر خارجى فتغيرت سرعته مقداراً أو اتجاهاً أو كليهما.
القوة:-
هى مؤثر خارجى يؤثر على الجسم فيغير أو يحاول تغيير سرعته مقداراً أو اتجاهاً أو كليهما معاً.
محصلة القوى:-
هى القوة التى تقوم مقام قوتين أو مجموعة من القوى.

متزنة محصلة القوى عليها = صفر [ ]
مجموعة القوى إما أن تكون
غير متزنة محصلة القوى صفر [ ]
صيغة أخرى لقانون نيوتن الأول:-
فى غياب قوى محصلة مؤثرة يبقى الجسم الساكن ساكناً ويبقى الجسم المتحرك فى خط مستقيم متحركاً بسرعة منتظمة.



هى حاصل ضرب كتلة الجسم × سرعته

PL = mV
كمية الحركة كمية متجهة واتجاهها هو اتجاه سرعة الجسم.
وحدة قياس كمية الحركة [Kg. m /s]
س:- ما المقصود بأن كمية الحركة لجسم ما = 50 Kg. m /s
يقصد بذلك أن حاصل ضرب كتلة الجسم (Kg) × سرعته (m/s) = 50
س: علل كمية الحركة كمية متجهة.
لأن كمية الحركة = كتلة الجسم × سرعته
حاصل ضرب كمية قياسية × كمية متجهة = كمية متجهة
كمية الحركة كمية متجهة يلزم لتعريفها تعريفاً تاماً معرفة مقدارها واتجاهها.








استنتاج الصيغة الرياضية لقانون نيوتن الثانى:-

كتلة الجسم ثابتة

الصيغة الرياضة لقانون نيوتن الثانى
نص آخر لقانون نيوتن الثانى:






وحدة قياس القوة: النيوتن (N)






هى القوة التى لو أثرت على جسم كتلته 1 كجم لأكسبته عجلة مقدارها 1 م/ث2 فى اتجاهها.


إذا أثرت قوتان متساويتان على جسمين مختلفين فإن:-

القوتان متساويتان

إذا كانت

الكتلة التثاقلية:-
هى مقدار مقاومة الجسم لإكسابه عجله.





هى مقدار ما يحتويه الجسم من مادة.
الكتلة القصورية لجسم:
هى مقدار مقاومة الجسم لتغيير سرعته عند التصادم.
كتلة الجسم تعتبر مقياساً لقصوره الذاتى
الكتلة كمية قياسية.
علل: الكتلة كمية قياسية؟
لأنه يلزم لتعريفها تعريفاً تاماً معرفة مقدارها فقط.
وحدة قياس الكتلة هى: الكيلو جرام.(Kg)

هو قوة جذب الأرض للجسم.

الوزن قوة الوزن كمية متجهة.
وزن الجسم = قوة جذب الأرض للجسم
القوة
الوزن
حيث:-
(Fg) وزن الجسم (m) كتلة الجسم (g) عجلة الجاذبية الأرضية

علل وزن الجسم كمية متجهة؟
لأن
حاصل ضرب كمية قياسية × كمية متجهة = كمية متجهة
الوزن كمية متجهة يلزم لتعريفه تعريفاً تاماً معرفة مقداره واتجاهه
س: ما المقصود بأن وزن الجسم = 3N
معنى ذلك أن قوة جذب الأرض للجسم = 3N
اختلاف وزن الجسم:-
لأن عجلة الجاذبية الأرضية تتغير من موضع لآخر على سطح الأرض فإن وزن الجسم يتغير تبعاً لذلك بينما تظل الكتلة ثابتة.
يزيد وزن الجسم كلما اقرب من مركز الأرض.
وزن جسم عند قاع البحر أكبر من وزنه عند سفح جبل.
وزن جسم عند أحد القطبين أكبر من وزنه عند خط الاستواء وذلك لعدم انتظام كروية الأرض.
علل:- وزن الجسم على سطح القمر = وزنه على سطح الأرض.
لأن عجلة الجاذبية على سطح القمر = عجلة الجاذبية على سطح الأرض.
علل:- وزن الجسم دائما أكبر من كتلته؟
لأن (g) أكبر دائماً من الواحد الصحيح لأى مكان على سطح الأرض.
س: اذكر ثلاث حالات يختلف فيها وزن الجسم؟
قربه أو بعده عن مركز الأرض.
موقعه على سطح القمر أو الأرض.
إذا كان الجسم متحركاً صعوداً أو هبوطاً وخط عملهما فى خط عمل زاوية وزن الجسم.
مقارنة بين الكتلة والوزن


الوزن الكتلة وجه المقارنة
هو قوة جذب الأرض للجسم. مقدار مقاومة الجسم لتغير سرعته عند التصادم. (1) التعريف
النيوتن (N) الكيلو جرام (Kg) (2) وحدة القياس
كمية متجهة.
كمية مشتقة كمية قياسية.
كمية أساسية (3) نوع الكمية الفيزيائية
تتغير من مكان لآخر ثتبنة لا تتغير بتغير المكان (4) ثباتها بتغير المكان
(5) العلاقة الرياضية








القوة التى يؤثر بها الجسم الأول تسمى الفعل.
القوة التى يؤثر بها الجسم الثانى تسمى رد الفعل.
الصيغة الرياضية لقانون نيوتن الثالث:-
(أ) فى حالة جسمين ساكنين :-

F1 = - F2
(ب) فى حالة جسمين يتحركان نحو بعضهما البعض:-

m1a1 = - m2a2

صيغة أخرى لقانون نيوتن الثالث:-



أمثلة:-
ارتداد البندقية للخلف نحو الكتف عقب إطلاق الرصاص.
عندما يدفع رجل جدار بقوة فالجدار يرد بقوة مساوية ومضادة فى الاتجاه.
ولكن يلاحظ أن الجدار فى حالة اتزان فلا يتحرك


مثل:-
حركة الإلكترونات حول النواة.
حركة الأرض حول الشمس.
حركة القمر حول الأرض.
الأرجوحة الدوارة فى الملاهى.
الحركة الدائرية المنتظمة:-
هى حركة الجسم على محيط دائرة بسرعة ثابتة المقدار
ملحوظة هامة:-
عندما يتحرك جسم فى مسار دائرى بسرعة مقدارها ثابت على محيط الدائرة يقال أن الجسم يتحرك حركة دائرية منتظمة.
سرعة الجسم على محيط الدائرة مقدارها ثابت ولكن اتجاه السرعة على محيط الدائرة متغير
وهذا التغير فى السرعة يعنى وجود عجلة.
توجد عجلة مركزية (ac)
وهذا يتطلب وجود قوة تؤثر على الجسم.
ويكون اتجاه القوة نحو مركز الدائرة.
وتكون عمودية على اتجاه حركة الجسم تسمى القوة الجاذبة المركزية (Fc)
القوة الجاذبة المركزية:- (Fc)
هى القوة الثابتة التى تؤثر باستمرار فى اتجاه عمودى على حركة الجسم مسببة تحركه فى مسار دائرى بسرعة ثابتة.




إيجاد قيمة العجلة المركزية :- (ac)
نفرض أن جسماً ما يتحرك على محيط دائرة نصف قطرها (r) بسرعة لحظية عند النقطتين [b, a] وهى (V0).
سرعة الجسم على محيط الدائرة مقدارها ثابت ولكن اتجاه السرعة متغير.
وطالما هناك تغير فى اتجاه السرعة.
توجد عجلة مركزية (ac)
سرعة الجسم عند نقطة (a) (V0).
سرعة الجسم عند نقطة (b) (V0).
نرسم مثلث السرعات:-
فيه (DE) يمثل اتجاه السرعة عند نقطة (a).
(DF) يمثل اتجاه السرعة عند نقطة (b).
فيكون (FE) يمثل التغير فى اتجاه السرعة

من تشابه (DEF), (abc)

من (1) ، (2) فى (3)


العوامل التى تتوقف عليها العجلة المركزية (ac)
مربع سرعة الجسم حول محيط الدائرة
”طردى“
نصف قطر المسار الدائرى (r)
”عكسى“
حساب قيمة القوة الجاذبة المركزية: (Fc)
من قانون نيوتن الثانى:-



من (2) فى (1)


العوامل التى تتوقف عليها القوة الجاذبة المركزية:-
(1) كتلة الجسم المتحرك (m).
”طردى“
(2) مربع سرعة الجسم حول محيط الدائرة ( ).
”طردى“
(3) نصف قطر المسار الدائرى (r)
”عكسى“




طبقاً لقانون نيوتن الثالث لكل فعل رد فعل مساوٍ له فى المقدار ومضاد له فى الاتجاه.
يكون للقوة الجاذبة المركزية قوة مساوية لها فى المقدار ومضادة لها فى الاتجاه تسمى القوة الطاردة المركزية تحاول إبعاد الجسم عن المركز.



تطبيقات القوة الجاذبة المركزية:-
تجفيف الملابس.
الفصل المركزى بالمعامل الطبية.
صنع غزل البنات.
لعبة البراميل الدوارة فى الملاهى

تلخيص الباب الثالث
أولا : التعرفات:-
قانون نيوتن الاول : يبقي الجسم الساكن ساكن والمتحرك في خط مستقيم متحرك بسرعة منتظمة مالام تؤثر عليه قوة تغير من حالته.
نص آخر : في غياب قوة محصلة مؤثرة يبقي الجسم الساكن ساكن والمتحرك في خط مستقيم متحرك بسرعة منتظمة.

القصور الذاتي : هو خاصية احتفاظ الجسم بحالته من السكون او الحركة.

الوسادة الهوائية : وسيلة لتقليل الاحتكاك لاقل قيمة ممكنة .

محصلة القوي : هي قوة تقوم مقام قوتين او أكثر قد تكون متزنة أي محصلتها تساوي صفر وقد لاتكون متزنة أي المحصلة لاتساوي صفر .

قانون نيوتن الثاني : القوة المحصلة المؤثرة علي جسم تساوي المعدل الزمني للتغير في كمية الحركة الخطية .

الكتلة : هي مقدار ما يحتويه الجسم من مادة .

الكتلة القصورية : هي مقدار مقاومة الجسم لاكسابة سرعة أو لتغير سرعته عند التصادم .

الكتلة التثاقلية : هي مقدار مقامة الجسم لاكسابه عجلة .

الوزن : هو قوة جذب الارض للجسم .

القوة : هي مؤثر خارجي يؤثر علي الجسم فيغير سرعته أو اتجاهه أو الاثنين معا .

كمية الحركة : هي حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته .

النيوتن : هو القوة التي اذا أثرت علي جسم كتلته 1 كجم لأكسبته عجلة 1م/ث2 .

قانون نيوتن الثالث : لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومضاد له في الاتجاه .
نص آخر : إذا أثر جسم علي آخر بقوة فإن الآخر يؤثر عليه بقوة مساوية لها في المقدار ومضادة لها في الاتجاه .

القوة المركزية :هي قوة ثابتة غير متزنة تحكم حركة الجسم في مسار دائري عمودية علي اتجاه الحركة.

ثانيا ّ: التعليلات :-

يندفع راكب الجواد للأمام عند توقف الجواد فجأة ؟
ج وذلك حسب خاصية القصور الذاتي حيث يحاول الجزء العلوي من الجسم الحفاظ علي حالته من الحركة فيندفع للأمام .

2- يندفع راكب السيارة للخلف عند تحرك السيارة فجأة ؟
ج وذلك حسب خاصية القصور الذاتي حيث يحاول الجزء العلوي من الجسم الحفاظ علي حالته من السكون فيندفع للخلف.

3-يسمي القانون الأول لنيوتن باسم القصور الذاتي ؟
ج لان كلاهما ينص علي ان الجسم الساكن يحافظ علي حالته من السكون ويظل ساكن والمتحرك يظل متحرك .

4- قد يؤثر علي الجسم عدة قوي ولا يتحرك ؟
ج وذلك إذا كانت هذه القوة متزنة تكون المحصلة تساوي صفر ولا يتحرك .

5- ينصح بالتعامل بالكتلة وليس بالوزن بين المناطق المختلفة ؟
ج لان الكتلة لا تختلف من مكان لآخر اما الوزن يختلف باختلاف عجلة الجاذبية أي القرب او البعد عن مركز الارض .

6- وزن الجسم علي القمر سدس وزنه علي الارض؟
ج لان جاذبية القمر سدس جاذبية الارض .

7- تظل المروحة تعمل بعد ايقافها ؟
ج بسبب خاصية القصور الذاتي حيث تحاول المروحة الحفاظ علي حالتها من الحركة .


8- وزن الجسم أكبر من كتلته ؟
ج لان وزن الجسم يساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في عجلة الجاذبية وبالتالي يزيد عن الكتلة . Fg = Mg

9-وزن الجسم عند القطبين أكبر من وزنه عند خط الاستواء ؟
ج وذلك لقرب المناطق عند القطبين من مركز الارض عن المناطق عند خط الاستواء وذلك لتفلطح الارض عند القطبين .

10- الفعل ورد الفعل لايسببان اتزان رغم تساويهما ؟
ج لانهما يؤثران علي جسمين مختلفين في الكتلة .

11- يصعب ايقاف جسم كبير يسقط من قمة جبل أ تحريك حجر كبير علي الارض؟
ج وذلك لانه كلما زادت الكتلة زاد القصور الذاتي فيحافظ الجسم علي حالته .

12- تستخدم الوسادة الهوائية في تجارب نيوتن ؟
ج وذلك لتقليل قوي الاحتكاك وتحقيق شرط القانون .

13- تقل سرعة الجسم المتحرك علي الارض ؟
ج بسبب وجود قوي احتكاك بينه وبين الارض .

14- لا يمكن ملاحظة عجلة تحرك الارض نحو جسم يسقط ؟
ج لان كتلة الارض كبيرة جدا فتكون عجلة تحركها صغيرة جدا لا يمكن ملاحظتها .

ثالثا : فنيات :-
وانت طالع القمر اضرب في 6 وانت نازل علي الارض اقسم علي 6 تجيب الوزن ببساطه وريح اعصابك .
لا يجوز ايجاد كتلة جسم بقسمة وزنه علي القمر علي جاذبية الارض لابد ان يكون الوزن والعجلة في مكان واحد .
الكتلة لا تتغير من مكان لاخر فلا يخدعك احد ويجعلك تغير الكتلة حتي لو انت في المريخ مش القمر الكتلة ثابتة .



انتظر وافر من المسائل والرسم الباني ووحدات القياس في الجزء الثاني ,,,,,,

خالد يسري AHMED MOHAMED