العلاقة بين التفسير والمبدأ العلمي:

العلاقة بين التفسير والمبدأ العلمي:

5.  أي من بين الاشكال أ-د, يبين الطريقة الاسهل لشخص لكي يوازن دلو الذي يحتوي على عشرة لتر ماء ودلو أصغر الذي يحتوي على خمسة لتر ماء?  فسروا اختياركم.

: مهمة تنور علمي تكنولوجي

قوى وروافع

منذ القدم أكتشف الانسان آلات بسيطة, لتنفيذ أعمال مثل – رفع ثل, دفع, تقوية وقطع, أعمال الني يصعب تنفيذها فقط بقوة العضلات. حتى يومنا هذا فنحن نستعمل معدات كهذه التل تعتمد على نفس مبادئ عمل الآلات البسيطة.

أحدى الآلات البسيطة القديمة جدا التي اطتشفها الانسان هي الرافعة. الرافعة الاساسية هي عبارة عن قضيب (او سطح) قاس, الذي يستطيع ان يتحرك حول نقطة ثابتة (التي تدعى نقطة الارتكاز, أو محور). للرافعة ذراعين  – على الأول نؤثر بالقوة وهذا الذراع يسمى ذراع الثقل, والأخرى تؤثر بقوة وتنفذ الشغل وهي تسمى ذراع القوة. هنالك نوعان مختلفان من الروافع, التي تختلف عن بعضها بمكان نقطة الارتكاز. أول من وصف استعمال الروافع كان أرخميدس اليوناني, الذي عاش في المائة الثالثة قبل الميلاد. لقد بنى أرخميدس جهازا الذي حظي بالكنية "فكّي أرخميدس", الذي يعتمد على مبدأ الرافعة, وقد كانت وظيفته سحق سفن الأعداء الى شظايا. لقد قال أرخميدس مرة عندما تطرق للاستعمالات العديدة للرافعة "أعطني نقطة ارتكاز وسأرفع لكم العالم".

سؤال 1

أمامكم صورتين لجهازين الذين يعتمدان على مبدأ الرافعة, وبهما "نربح" قوة.

بجانب كل صورة يظهر تخطيط لنوع الرافعة الملائم لنفس الجهاز.

1.                                   أشيروا بواسطة أسهم في كل رسمة (كما هو في التحطيط) أين يتواجد: ذراع القوة, ذراع الثقل ونقطة الارتكاز.

2.                                   فسروا باختصار كيفية عمل كل واحد من الأجهزة بواسطة المصطلحات: نقطة ارتكاز, ثقل, قوة.

          

  صورة 1 -  أرجوحة "اصعد وانزل"               تخطيط  أ':

فسر عمل الأرجوحة:

       صورة 2: عربة                           تخطيط ب':

فسروا عمل العربة:

سؤال 2

هيرون من الأسكندرية (المائة ال- 1 للميلاد) اكتشف أجهزة كثيرة التي تعتمد على مبدأ الرافعة. أحد الأجهزة التي اكتشفها كان قضيبا بطرفه الأول توجد عصفور وبطرفه الثاني جرة, وبجانبه نافورة ماء الني تملئ الجرة. عندما تمتلئ الجرة فانها تنزل والعصفور يصعد, وعندما تفرغ الجرة (الماء ينسكب لداخل وعاء) فانها تصعد والعصفور تنزل.

حسب مبدأ الرافعة حاصل ضرب القوة المؤثرة ببعدها عن نقطة الارتكاز (ذراع القوة) هو مقدار ثابت في رافعة معينة. هذا المقدار ثابت عندما تكون المجموعة في وضع اتزان, وهو שمساو لحاصل ضرب الثقل بذراع الثقل.

في أي مكان يجب وضع الجرة (عندما تكون فارغة) نكي يتوازن الجهاز, اذا علمت بأن كتلة الجرة ضعف كتلة العصفور?

1.                                   بنفس البعد من المحور مثل العصفور

2.                                   بالضبط في نقكة الارتكاز

3.                                   بمنتصف بعد العصفور من المحور

4.                                   بربع بعد العصفور عن المحور

                                                                       

                                                             

                                                                 الجهاز الذي بناه هيرون من الأسكندرية

التفتيش على تدريس العلوم والتكنولوجيا

س3   في المعصرة القديمة (المكان المستخدم لتحضير زيت الزيتون) استعملوا قطعة خشب (عارضة خشبية)مثبتة بالجدار      لعصر هريس الزيتون(انظر الشكل ) . في هذه الحالة القوة العاملة هي ثقل الحجارة عند طرف العارضة , نقطة الارتكاز موجودة عند الطرف الآخر المثبت في الجدار . الشغل هو عملية ضغط العارضة التي تسبب عصرهريس الزيتون .

   اي مخطط في السؤال الاول –مخطط أ او مخطط ب يمثل الرافعة في المعصرة – فسر اجابتك ؟

س 4

بمساعدة الآلات البسيطة نجح الانسان عبر التاريخ من بناء مباني عظيمة (مثل الاهرامات والهيكل ) , ضخ الماء من الآبار ,طحن القمح بواسطة حجري الرحى , حضر الزيت في المعصرة ,اصطاد الحيوانات وانتصر في الحروب من خلال ادوات الحرب المختلفة .

في الآلات التي تعمل حسب مبدأ الرافعة يتم استغلال الحقيقة وهي تنفيذ نفس الشغل بواسطة قوة كبيرة تعمل لمسافة قليلة ,او قوة صغيرة تعمل لمسافة كبيرة.

أ.  اذكروا مثال (في الماضي/الحاضر)لآلة تعمل حسب مبدأالرافعة او تستعمل مبدأ الرافعة ؟فسروا افضلية الجهاز والهدف منه ب  ارسم مخطط للجهاز وبين فيه مكان تواجد ذراع القوة , ذراع الحمل ونقطة الأرتكاز ؟

ب. ارسموا تخطيطاً للجهاز واشيروا الى مكان ذراع القوة, ذراع المقاومة ( الثقل) ونقطة الارتكاز .

س5

في الزمن الحاضر هنالك روافع حديثة يمكنها رفع احمال ثقيلة لارتفاعات شاهقة ويتم ذلك بسرعة . ولكن عند حالات الطوارئ مثل الهزات الارضية والهجمات , يتم استغلال روافع بسيطة وذلك لعدم توفر الروافع الحديثة مثال – في الهجوم على فندق هيلتون طابا في تشرين اول سنة 2004 انقذ ولد بمساعدة قضيب استعمل كرافعة مرتجلة

ثلاثة اشخاص شغلوا قوة على القضيب واستطاعوا رفع ثقل مقداره 500كغم من فوق الولد , وهكذا تم انقاذ حياة الولد.

اذكروا  افضلية واحدة ونقص واحد للروافع الحديثة مقابل الروافع البسيطة ,فسروا اجاباتكم

الموضوع الفرعي  3- وصف الحركة

كما تعلمنا في الفصل السابق , عندما تكون محصلة القوى العاملة على الجسم لا تساوي صفر فان الجسم يغير من سرعته.

الحركة  هي مصطلح مركزي في الفيزياء , ويعني تغير مكان الجسم مع مرور الزمن .

فعالية 1 : وصف الحركة

الرسم البياني التالي يصف مسار حركة يوسف من بيته الى بيت صديقه جلال . في طريقه الى بيت صديقه يتوقف يوسف لبضع دقائق في كيوسك الحي , يشتري قنينة شراب ويتابع طريقه.

الرسم البياني يصف مسار يوسف من بيته الى بيت صديقه . تأملوا الرسم البياني ثم اجيبوا عن الأسئلة التالية:

أ - ما هو بعد الكيوسك عن بيت يوسف

1 ) 500 م 

2)  1000 م

3)  لا يمكننا ان نحدد

ب - ما هي المسافة التي يقطعها يوسف بعد 10 دقائق  

1. 100 م

2. 500م

3. 700م

4. 1000م 

ج - ما هي المسافة التي يقطعها يوسف بعد 15 دقيقة ؟

1. 100م          2.  500م      3.  700م        4. 1000م

د  عينوا نقاط على الرسم البياني واكتبوا بجانب كل نقطة رقم حسب كل فرع مما يلي :

1  . عينوا نقطة تمثل وقوف يوسف بجانب الكيوسك واشيروا اليها بالرقم  1

2.  عينوا نقطة على الرسم البياني تمثل مكان بيت جلال واشيروا اليها بالرقم  2

3.عينوا نقطة على الرسم البيايني تمثل مكان بيت يوسف واشيروا اليها بالرقم

دولة إسرائيل

وزارة التربية والتعليم

إدارة العلوم والتكنولوجيا

التفتيش على تدريس العلوم والتكنولوجيا

الانفجار العظيم ..... (من الصحافة)

في يوم السبت 14 ايلول 2002,  في ساعات ما بعد الظهر التأخرة سمعت صفارة انذار في محطة اطفاء الحرائق المركزية في باريس . الهدف : أستاد العاب القوى في شارلوت . الحالة لوحة عرض الحاسوب في المحطة ينذر بان مسار المنافسة رقم 5 في الاستاد لمسافة 100 م احترق .

المسؤول عن الحريق هو بطل العالم الجديد للركض لمسافة 100 م تيم مونتغمري من الولايات المتحدة ,مونتغمري خلال عملية ركض متكاملة وخالية من الأخطاء ,اوقف الساعة الالكترونية عند 9.78 ثانية ,تحسن بمقدار جزء من الئة للثانية بالنسبة للرقم القياسي لموريس جرين في اثينا 1999.

تطور الرقم القياسي العالمي للركض لمسافة 100 م منذ سنة 1968 وحتى اليوم

النتيجة                               السنة  الدولة   اسم لاعب القوى

9.95                               1968         الولايات النتحدة          جيم هينس

9.93                               1983         الولايات المتحدة         كلفن سميث

9.92                               1988         الولايات المتحدة         كارل لويس

9.9                                 1991         الولايات المتحدة         ليروي بورل

9.86                               1991         الولايات المتحدة         كارل لويس

9.85                               1994         الولايات المتحدة         ليروي بورل

9.84                               1996         كندا     دونوبن بيلي

9.79                               1999         الولايات المتحدة         موريس جرين

9.78                               2002         الولايات المتحدة         تيم مونتجمري

9.72                               2008         جمايكا  اوستين بولط

الأسئلة:

1.  هل ركض جميع لاعبي القوى لنفس المسافة ؟

2. هل ركض جميع لاعبي القوى المسافة بنفس السرعة

3. هل ركض جميع لاعبي القوى بنفس السرعة

4. من اللاعب الاسرع من بين لاعبي القوى

5. امامكم دالة تصف سرعة بولط ولويس في مسابقة الركض . اية دالة تصف سرعة بولط ؟كيف قررتم ذلك؟

2 : العوامل المؤثرة على السرعة هي

    العوامل المؤثرة على السرعة ( والتي يرمز لها بالحرف v )  هي

1  )  المسافة التي يقطعها الجسم ويرمز لها بالحرف  S او  x

2) الزمن الذي يستغرقه الجسم لقطع المسافة ويرمز له بالحرف  t

المعادلة لحساب السرعة هي :    v = x/t

سرعة الجسم = المسافة /الزمن

المعادلة لحساب المسافة هي:    x = vt  

المسافة = السرعة *  الزمن

المعادلة لحساب الزمن هي :     t = x/v

الزمن = المسافة/السرعة

وحدات السرعة:

من المتبع التعبير عن السرعة بوحدات مثل كم/س اي عدد الكيلومترات المقطوعة خلال ساعة . وحدة قياس اخرى مستعملة هي م/ث اي عدد المترات المقطوعة خلال ثانية.

لكي نتحول من وحدات كم/س الى وحدات م/ث فاننا نقسم مقدار السرعة بوحدات كم/س على الرقم 3.6 (سبب ذلك هو انه في الساعة هنالك 3600 ث وفي الكيلومتر هنالك 1000 م)

من المفضل معرفة :

تقاس سرعة الطائرات السريعة بوحدات المخ وهي النسبة بين سرعة الطائرة وسرعة الصوت في نفس الوسط .

هنالك وحدات اخرى نذكر منها :

ميل للساعة  (   MPH )  وتعادل 0.44704 م/ث

قدم للثانية ( FPS  ) وتعادل 0.3048 م/ث

قدم للدقيقة (  FPM )  وتعادل 0.00508 م/ث

تمرين في قياس الابعاد ( المسافات)

  يلعب روني بسيارة لعبة يمكنها التحرك فقط بخط مستقيم اكتب ما هو البعد الذي تقطعه السيارة في كل مرة

اكمل الجدول

البعد الذي قطعته السيارة          نقطة النهاية    نقطة البداية     رقم السيارة

                                                        1

                                                        2

                                                        3

تمارين

أ  -  سرعة الصوت في الهواء هي 340 م/ث

معنى ذلك ان الصوت يقطع خلال ثانية------------ متر

خلال 2 ثانية الصوت يقطع -----------  متر

في نصف ثانية الصوت يقطع ----------  متر

هل يمكنك حساب سرعة الصوت بوحدات كم/س

ب-  سرعة الضوء هي اكبر سرعة موجودة في الطبيعة وتساوي 300000كم/ث

ما هي المسافة التي يقطعها شعاع الضوء خلال ثانية 

يحدث البرق والرعد عند نفس اللحظة نتيجة تفريغ شحنات كهربائية بين الغيوم.فسر لماذا نرى البرق قبل ان نسمع الرعد؟

في اجابتك استعمل المعطيات الواردة اعلاه .

ج-  البعد بين الارض والشمس هو 150000000كم

1– بعد كم من الزمن يصل شعاع صادر من الشمس في لحظة معينة من الشمس الى الارض

2- يحتاج ضوء الشمس الى ---------- ثانية ليصل الى الارض , ولكن فقط 1.4 ثانيةيحتاج الضوء الواصل من القمر الى الارض فسروا ذلك ؟

د – في القائمة امامك وصف لمصطلحات مهمة في موضوع الحركة – اكمل بمساعدة المعلم

وحدات القياس                      جهاز القياس   ماذا يقيس       الرمز   المصطلح

                                                                  المسافة/الطريق

                                                                  الزمن

                                       مقياس                             السرعة

ه- خرجت دينا في جولة قصيرة على دراجتها . الرسم البياني التالي يرينا بعد دينا عن بيتها خلال زمن الجولة

ه.1  ما هو البعد الاقصى الذي وصلته دينا .فسروا

ه.2  عينوا ما هو بعد دينا عن بيتها بعد 5 ثواني

ه.3 اين تتواجد دينا بعد 22 ثانية ؟يمكن ان تعين النقطة على الرسم

ضع دائرة حول الجواب الصحيح

أ- في البيت

ب- على بعد 80 م عن البيت

ج- لا يمكن التحديد لعدم وضوح اتجاه سيرها

و- دخل وسام سيارته وبدأ السفر الى مكان عمله والذي يبعد 10 كم عن بيته. بعد 10 دقائق من السفر بسرعة ثابتة توقف بجانب الكيوسك لفترة زمنية مقدارها 5 دقائق وشرب القهوة. تابع وسام سفره بنفس السرعة لعشرة دقائق اخرى حتى وصل الى مكان عمله.

ارسم رسم بياني  يصف العلاقة بين مكان وسام بالنسبة لبيته خلال زمن سفره

ز- الرسم البياني التالي يرينا بعد سيارة  كدالة للزمن بحيث تتحرك السيارة بخط مستقيم

   ما هي سرعة السيارة ?

1 - 36 كم/س

2- 60 كم/س

3- لا يمكننا ان نعرف

فسر اجابتك ¬-__________________________________________________________________________________________________________________________________________

ح-  الجدول التالي يصف حركة سيارة كدالة للزمن . تبدأ السيارة حركتها من موقف السيارات

احسب سرعة السيارة              الزمن الذي يمر من لحظة الخروج  (ث)       البعد من الموقف  (م)

                                       5      30

                                       10    60

                                       15    90

                                                                                                                             

ح 1- احسبوا سرعة السيارة –اكملوا الجدول

ح 2 – ارسم رسم بياني يرينا العلاقة بين مكان السيارة والزمن

ط- امامك جدول يحوي معطيات عن سرعة اجسام مختلفة والمسافة التي يقطعها الجسم والزمن اللازم لذلك .

   استعمل المعادلة لحساب السرعة وكمل الجدول

معادلة وحساب                     السرعة  v م/ث        البعد (المسافة) x  -امتار        الزمن   t -ثواني

                                               60 م   3 ث

                                       20م/ث                  10 ث

                                       50م/ث        100 م

                                               2كم

                                       10 ث

                                       90كم/س                30  دقيقة

                                                        2 ساعة

تغيّر السرعة:

1- بحسب قوانين السير ,السرعة المسموح بها في المناطق السكنية هي 50 كم/س, بينما في الشوارع بين المدن فيمكن السير بسرعة 90كم/س.

ما هو التغير في سرعة السائق الذي يخرج من بيته في المدينة وبعد ذلك ينطلق في شارع بين المدن –احسب الفرق حسب المعادلة التالية :

الفرق في السرعة = السرعة النهائية  - السرعة الابتدائية

V=V2-V1 ∆

2- يتحرك سائق بسرعة 80 كم/س ,بسبب حركة السير المكتظة فانه يقلل من سرعته الى 55كم/س

   ما هو الفرق في سرعته ؟ ما هو مفهوم الاشارة السالبة؟

اقتراحات لتجارب

أ - قياس عملية العدو بواسطة عدة ساعات وقف

الادوات المطلوبة : 4 ساعات وقف بدقة تصل الى عشر الثانية , شريط قياس طويل حتى 10 م على الاقل

تنفيذ التجربة:نخرج الى ساحة المدرسة .نختار احد الطلاب (متبرع) ليركض مسافة 20 م باقصى سرعة ممكنة

نطلب من اربعة متبرعين ان يشغلوا ساعات الوقف من بداية الركض  وحتى وصول العداء بجانبهم

كل طالب يشارك في قياس الزمن يبعد عن الآخر مسافة 5 م .كم هو مبين في الشكل

نتائج القياس نسجلها في جدول ,نعالج النتائج ونرسم رسم بياني ملائم (انظر ورقة العمل)

من المفضل اجراء التجربة اكثر من مرة مع طلاب متبرعين آخرين ومقارنة النتائج

السرعة                              البعد من بداية المسار  م        الفرق بالزمن بين طالبين متعاقبين   ث زمن ث          الطالب الذي يقيس

                                                                  1

                                               =1-2           2

                                                                          =2-3            3

                                                                         =3-4             4

ب -صفوا بالكلمات عملية الركض من بدايتها وحتى نهايتها ,اهتموا بالتحديد بالمقطع الاول للركض بالنسبة للمقاطع الاخرى .

ج- ارسموا رسم بياني بالاستناد على المعطيات في الجدول واضيفوا للمحاور الوحدات المناسبة

رسم بياني:

د- احسبوا سرعة العداء لكل طالب شارك في قياس الزمن من رقم 1.... رقم 4 واضيفوا السرعة في العامود المخصص للسرعة في الجدول . هل كل السرعات التي حصلتم عليها متساوية ؟فسروا

                                      

2 -   قياس سرعة كرة زجاجية (بنورة) متحركة داخل سوائل مختلفة

الهدف من التجربة : قياس سرعة حركة كرة زجاجية في سوائل مختلفة . حساب سرعة الحركة حسب المعادلة

الادوات والمواد : 3 انابيب مدرجة وطويلة , كرة زجاجية , مسطرة , ساعة وقف , زيت برافين, جليسيرين , ماء

تنفيذ التجربة :*  صب حجم متساوي ولنفس الارتفاع كل واحد من السوائل الثلاثة في الانابيب (لكل انبوب سائل)

بواسطة قلم توش نقوم بوضع علامات بابعاد متساوية مثال :5سم

حرروا للسائل بنورة ثقيلة من ارتفاع 10 سم تحت سطح السائل

بمساعدة ساعة وقف نقيس الزمن اللازم لها لقطع 10 سم ,  20سم .

نقوم باعادة التجربة مع السوائل الاخرى

نسجل النتائج في الجدول التالي :

جد السرعة  للمقطع  20 سم     جد السرعة للمقطع10سم       زمن لقطع 20ث        زمن لقطع 10 ث       نوع السائل

                                                                  ماء

                                                                  زيت برافين

                                                                  جليسيرين

تمارين

أ-  صفوا بالكلمات نتائج التجربة

ب- ما هو استنتاجك من التجربة

ج- كيف تفسروا السرعة المختلفة للبنورة في السوائل المختلفة –استعن في اجابتك بمصطلح الكثافة الذي تعلمته

د- كيف تفسروا التساوي في السرعة لكل سطر (لنفس السائل)

ه- لماذا يفضل اعادة التجربة عدة مرات

و- لماذا التاكيد على تعبئة الانابيب بنفس الحجم من السائل

ز- لماذا يجب ان تكون البنانير متشابهة

ح- لماذا يجب ان نحرر البنورة من ارتفاع 10 سم تحت سطح السائل

انا اختبر ذاتي

1) داني يتنافس في سباق الجري لمسافة 100 م .الرسم البياني التالي يصف عملية الجري لداني في المنافسة ,كم من الوقت مضى من لحظة البداية وحتى انهى داني مسافة الجري

أ-  8 ث             ب - 4ث                      ج - 20 ث                   د- 16 ث

هل وصل داني الى خط النهاية؟فسروا

رسم بياني :

2) تسافر نوره بسرعة 90 كم/س ,من تل ابيب الى ايلات . خرجت نوره من بيتها الساعة التاسعة باي بعد عن تل ابيب يمكن ان تكون عند الساعة التاسع والنصف ,العاشرة, الثانية ظهرا .

اكملوا الجدول

حساب

                                       البعد   سرعة التحرك  زمن السفر

                                                       

                                                       

                                                       

ارسم رسم بياني والذي يصف البعد الذي قطعته نوره كدالة للزمن

حسب الرسم البياني اي السيارتين هي الاسرع

ب – ما هي سرعة السيارة  1 بعد 10 ثواني

ج- ما هي سرعة السيارة  2 بعد 10 ثواني

د- هل تتوافق حساباتك مع المعلومات التي في الرسم البياني

4)صل خط بين الكلمات في العامود  أ مع الكلمات المناسبة في العامود ب

العامود أ                                                                        العامود ب

الارض تكمل دورة حول نفسها خلال 24 ساعة                              تغير السرعة

تتوقف السيارة عند الرمزور                                                     البعد

الارنب اسرع من السلحفاة                                                        الزمن

للوصول القدس يجب قطع 80 كم                            السرعة