الفصل الثالث القوة والحركة اولى ثانوى فيزياء2014

القوة والحركة

***القوة     (F)
هي ذلك المؤثر الخارجي الذي يؤثر على الجسم فيسبب تغيير حالته أو اتجاهه.

تقاس باستخدام الميزان الزنبركي

وحدة القوة في النظام الدولي:-  هي النيوتن

*** قانون نيوتن الأول   Newton's First Law:-

* نص القانون :- يبقى الجسم الساكن ساكنا  و الجسم المتحرك يبقى  متحركا بسرعة منتظمة في خط مستقيم ما لم تؤثر علي أي منهما  قوة محصلة تجبرهما علي تغيير ذلك

الصيغة الرياضية :-

الرمز ∑ يعنى محصلة القوة

*** القصور الذاتي :-  هو ميل الجسم الساكن إلي البقاء في حالة سكون وميل الجسم المتحرك للاستمرار في الحركة بسرعته الأصلية أي أن الأجسام تقاوم تغيير حالتها من سكون أو حركة

((علل)) اندفاع الركاب إلي الخلف عند تحرك السيارة فجأة

جـ / لأن الجزء العلوي من جسم الراكب يحاول بخاصية القصور الذاتي الاحتفاظ بحالة السكون التي كان عليها فيندفع إلي الخلف عند تحرك السيارة فجأة

((علل)) اندفاع الركاب إلي الأمام عند توقف السيارة فجأة

جـ / لأن الجزء العلوي من جسم الراكب يحاول بخاصية القصور الذاتي الاحتفاظ بحالة الحركة التي كان عليها فيندفع إلي الأمام عند توقف السيارة فجأة

 ((علل)) سقوط قطعة من النقود في الكوب عند سحب ورقة من تحتها فجأة

جـ / لأن قطعة النقود تحاول بخاصية القصور الذاتي الاحتفاظ بحالة السكون التي كانت عليها فتسقط في الكوب

 ((علل))اندفاع راكب الجواد بقوة إلي الأمام عندما يكب الجواد فجأة

جـ / لأن الجزء العلوي من جسم الراكب يحاول بخاصية القصور الذاتي الاحتفاظ بحالة الحركة التي كان عليها فيندفع إلي الأمام عندما يكب الجواد

((علل )) / لا تحتاج صواريخ الفضاء إلي استهلاك وقود لكي تتحرك  بعد خروجها من مجال الجاذبية الأرضية

جـ / لأن القصور الذاتي يحافظ علي استمرار حركتها بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم

 ((علل)) استمرار دوران المروحة بعد انقطاع التيار الكهربي عنها

جـ /                 أجـــ بنفسك ــــب

ويتوقف القصور الذاتي لجسم ما على كتلة ذلك الجسم وكلما كبرت كتلة الجسم كان تحريكه أو تغيير اتجاهه وسرعته أصعب. فإيقاف قاطرة متحركة، على سبيل المثال، يحتاج إلى جهد أكبر من إيقاف سيارة تسير بالسرعة ذاتها. والسبب في ذلك هو العلاقة بين القصور الذاتي والكتلة

علل / يصعب إيقاف شاحنة كبيرة
جـ / لأن القصور الذاتي لها يكون كبيرا جدا نظرا لكبر كتلتها.

*** ويسمى القانون الأول لنيوتن  بقانون القصور الذاتي ((علل))

*** القانون الثاني لنيوتن :-

(( إذا أثرت قوة محصلة علي جسم أكسبته عجلة تتناسب طردياً مع القوة المؤثرة علي الجسم وعكسياً مع كتلته ))

 

الصيغة الرياضية  :-         F = m a           أو                     

 

ملحوظة  :- 1- تتناسب القوة المؤثرة علي جسم طرديا مع العجلة  التي يتحرك بها الجسم عند ثبوت كتلته

= m الميل

2- تتناسب العجلة التي يتحرك بها الجسم تناسبا عكسيا مع كتلته عند ثبوت القوة

= F الميل

3- إذا أثرت قوتين متساويتين علي جسمين مختلفين في الكتلة (m₁ ، m₂) فإنهما يكتسبان عجلتين مختلفتين (a₁ ، a₂) ويكون

m₁a₁=m₂a₂

وحدة القوة في النظام الدولي:-  هي النيوتن

*** نيوتن Newton :- هو القوة التي لو أثرت على جسم كتلته (1 Kg ) لأكسبته عجلة مقدارها (1m/s²)  

***سميت هذه الوحدة بالنيوتن تخليدا للعالم سير إسحق نيوتن العالم الفيزيائي و الرياضي الانجليزي

الكتلة والوزن :-

*** تعريف الكتلة  :-  مقدار مقاومة أو ممانعة  الجسم لأي تغيير في حالته الحركية الانتقالية

*** وزن جسم:- هو قوة جذب الأرض له

*** رمزه :- W                     

*** القانون :-    W = m g                        

*** وحدة قياسه :-      النيوتن    (N)

*** ما المقصود بأن وزن جسم = 5 N

أي أن قوة جذب الأرض لهذا الجسم = 5 N

 *** وزن الجسم كمية متجهة ((علل))

مسائل :-

1-           تؤثر قوة معينة على كتلة مقدارها 2 Kg فتعطيها عجلة 3 m/s ²

ما هي العجلة الناتجة عن نفس القوة عندما تؤثر على كتلة مقدارها واحد كيلوجرام وأخرى مقدارها 4 كيلوجرام

2- يتدلى ثقل - في حالة سكون - من حبل بحيث كانت قوة الشد في الثقل 4.9 نيوتن احسب كتلة الثقل المعلق بالحبل

3- قوة مقدارها 5 نيوتن تؤثر على جسم كتلته 2 كيلوجرام احسب العجلة التي تسببها القوة على الجسم

- احسب القوة التي لو أثرت على جسم كتلته  30 Kg تكسبه عجلة مقدارها 3 m/s²

جسم كتلته (5 Kg  )تؤثر عليه قوة مقدارها (5 N )إذا بدأ هذا الجسم حركته من السكون ما هي المسافة التي بتحركها خلال 5s))

تتحرك سيارة كتلتها 1500 Kg) )بسرعة (108Km/hr) ما هي قوة الاحتكاك الثابتة التي توقف السيارة في 5 s) )

 القانون الثالث لنيوتن

*** قانون نيوتن الثالث :-  لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار و مضاد له في الاتجاه.

***صيغة أخرى للقانون الثاني لنيوتن :- (عندما يؤثر جسم ما علي جسم آخر بقوة فإن الجسم الثاني يؤثر علي الجسم الأول بقوة  مساوية لها في المقدار ومضادة لها في الاتجاه )

*** الصيغة الرياضية :-                                              F₁ =- F₂

أو                                                                                                         m₁ a₁ = - m₂a₂

*** الإشارة سالب تعني أن القوتين في اتجاهين متضادين

ملاحظات :-

1-  لا توجد في الكون قوة مفردة  لذلك فان قوة الفعل ورد الفعل ينشآن معاً  ويختفيان معاً

2- لفعل ورد الفعل طبيعة واحد فإذا كان الفعل قوة جاذبية فان رد الفعل يكو قوة جاذبية أيضاً

3- لا يمكن القول بأن محصلة الفعل ورد الفعل تساوى صفراً لأنهما يؤثران علي جسمين مختلفين

4-  تعتمد فكرة عمل الصاروخ علي قانون نيوتن الثالث حيث تندفع كتلة ضخمة من الغازات المشتعلة لأسفل فيكون رد فعل الصاروخ الاندفاع لأعلى.

علل / بالرغم من أن قوة الفعل ورد الفعل متساويتين في المقدار ومتضادتين في الاتجاه إلا أنهما لا يحدثان اتزانا

جـ / لأن القوتان تؤثران علي جسمين مختلفين وشرط حدوث الاتزان أن تؤثر القوتان علي جسم واحد

مسائل علي قوانين نيوتن

(1) محافظة القليوبية إدارة شرق شبر الخيمة :- أثرت قوتين متساويتين علي جسمين فتحرك  الأول وكتلته 5kg بعجلة 8m/s² والثاني تغيرت سرعته من السكون إلي 48m/s خلال 3 s احسب كتلة الجسم الثاني .

(2) محافظة الفيوم إدارة الفيوم التعليمية :- أثرت قوة علي جسم وزنه 4000 N  فغيرت سرعته من 10 m/s  إلي 20 m/s  خلال 10 s  فإذا كانت عجلة السقوط الحر = 10 m/s²  احسب :

(1)   العجلة التي يتحرك بها الجسم .                                (2) القوة المؤثرة علي الجسم .

(3)محافظة جنوب سيناء إدارة طور سيناء التعليمية :- سيارة يتم سحبها بواسطة ونش بقوة 3 ×10³ N  ليكسبها عجلة مقدارها 3 m/s²  فإذا علمت أن  عجلة السقوط الحر = 10 m/s²  احسب كتلة  ووزن السيارة .

(4) محافظة قنا مدرسة الشهيد خيرت القاضي :- يتولي ونش سحب سيارة بقوة 4 ×10³ N   ليكسبها عجلة مقدارها 4 m/s²  احسب كتلة  ووزن السيارة حيث أن  عجلة الجاذبية الأرضية = 10 m/s²  .

(5) محافظة الفيوم مدرسة جمال عبد الناصر :- كرة معدنية كتلتها 10kg ساكنة علي سطح أفقي أثرت عليها قوة أفقية 30 N فحركتها احسب :- (1) العجلة التي تحركت بها الكرة      (2) المسافة التي قطعتها خلال 10  ثواني.

(6) محافظة الدقهلية مدرسة أجا بنات :- سيارة كتلتها 1000kg  تتحرك بسرعة 2 m/s  استخدم سائقها الفرامل فتوقفت بعد 2  s  احسب :  (1) قوة الفرامل     

(7) محافظة المنوفية إدارة الباجور التعليمية :- أثرت قوتين متساويتين علي جسمين مختلفين في الكتلة ، كتلة الأول m₁ وكتلة الثاني m₂= 1 kg  فاكتسبت الكتلة الأولي عجلة مقدارها 4 m /s² واكتسبت الكتلة الثانية عجلة مقدارها 20 m/s² اوجد مقدار الكتلة m₁    .

(8) محافظة الجيزة مدرسة أم الأبطال بنات :- تؤثر قوة ثابتة مقدارها 8 N  علي جسم ساكن كتلته  4 kg  احسبي العجلة التي يتحرك بها الجسم ثم احسبي المسافة التي يقطعها الجسم خلال 6 ثواني من بدأ الحركة .

(9) أزهر 1997:- جسم يزن 196 N  يتحرك من السكون بعجلة منتظمة 2 m / s²  فإذا أصبحت كمية التحرك بعد فترة زمنية 300 kg .m /s  فما هي المسافة التي قطعها الجسم خلال هذه الفترة علما بان عجلة السقوط الحر = 9.8 m/s² .

(10) أزهر 1997 :- احسب القوة المؤثرة علي جسم كتلته 20kg  واللازمة لتغيير سرعته من 12m/s إلي 20 m/s خلال أربع ثواني ، ثم احسب المسافة التي يتحركها خلال تلك الفترة .

(11) جسم يتحرك على سطح خشن بسرعة 20 m/s  فتناقصت سرعته بفعل قوى الاحتكاك بين الجسم والسطح حتى توقف تماما  على بعد 40 m  احسب قوى الاحتكاك بين الجسم والسطح إذا كانت كتلة الجسم 8 kg  

(12)  قذيفة بندقية كتلتها 40 kg  تتحرك بسرعة 200 m/s  اصطدمت بحاجز رملي فنفذت فيه مسافة 80 cm   قبل أن تسكن احسب قوة المقاومة التي تلاقيها من الرمل

(13)  طائرة ركاب نفاثة كتلتها 50000 kg   يلزمها ممر طوله 1500 m  لتكتسب سرعة مقدارها 180 km/h   احسب :  

** العجلة التي تكتسبها         ** زمن الإقلاع           ** قوة محركاتها

(14)   جسم كتلته ( m ) أثرت عليه عدة قوى مختلفة فتغيرت عجلة الحركة طبقا للجدول التالي

50	40	30	20	10	F ( N )
5	4	3	2	1	a  ( m s‑2 )

ارسم العلاقة البيانية بين القوة على المحور الصادي  و العجلة على المحور السيني

و من الرسم احسب:-          كتلة الجسم

(15) سيارة كتلتها نصف طن تتحرك بسرعة 15 m / s  انخفضت سرعتها إلى 5 m / s  خلال 5 sec  من استخدام الفرامل . احسب قوة تأثير الفرامل

(16) أثرت قوتان متساويتان على جسمين فتحـرك الأول و كتلته 5 Kg  بعجلة 8 m / s² و تغيرت سرعة الثاني من السكون إلى 48 m / s  خلال زمنا قدره 3 sec  احسب كتلة الجسم الثاني .

(17) جسم كتلته 5 Kg  ساكن فوق سطح أملس أثرت عليه قوة مقدارها 25 N  احســب العجلة التي يتحرك بها الجسم

(18) احسب كتلة قارب يتحرك في نهر بعجلة 5 m / s²  إذا كانت القوة المـــؤثرة على القارب 20 N

(19) بدأت سيارة كتلتها 500 Kg  حركتها من السكون تحت تأثير قوة المحرك 300 N  إذا كانت قوة الاحتكاك 50 N  احسب القوة المحركة للسيارة و العجلة التي تتحرك بها السيارة

(20) أحسب وزن سائق كتلته 70 Kg  يجلس داخل سيارة تتحرك بعجلة 4 m / s  علما بأن عجلة الجاذبية الأرضية

9..8 m / s²

(21) يقوم ونش بسحب سيارة بقوة 3 X 10³ N  فيكسبها عجلة 3 m / s²  احســب كتلة و وزن السيارة  g = 9.8 m / s²