السيّارة لا تتحرك .

د.                                    السيّارة لا تتحرك .

13. أمامك مخطّط قوى الذي يصف كلّ القوى العاملة (المؤثّرة ) على الولد .

بناءًعلى قوانين نيوتن (اشيروا الى الإجابة الصّحيحة ):

‌أ.                                     الولد يزيد من سرعته باتجاه اليمين .  (        )         

‌ب.                                   الولد يزيد من سرعته باتجاه اليسار. (  )

‌ج.                                   الولد يتحرك بسرعة ثابتة .

‌د.                                    الولد لا يتحرك .

  500N                                                                                       

       

14.  أمامك مخطّط قوى الذي يصف كلّ القوى العاملة (المؤثّرة ) على طائرة مروحيّة (هيلكوبتر) .

بناءًعلى قوانين نيوتن (اشيروا الى الإجابة الصّحيحة ):

‌أ.                                     الطائرة المروحيّة  تزيد من سرعتها باتجاه اليمين   (        ) . 

‌ب.                                   الطائرة المروحيّة تزيد من سرعتها باتجاه اليسار (  ).    

‌ج.                                   الطائرة المروحيّة  تزيد من سرعتها للأعلى  (     ) .  

‌د.                                    الطائرة المروحيّة لا تغيّر سرعتها .

15. نعلّق جسماً على نابض ,وونقل المنظومة من الكرة الأرضيّة الى القمر .

15.1 هل استطالة النابض على القمرتكون مساوية لاستطالته على سطح الكرة الأرضيّة ؟ علّلوا .

__________________________________________________________

__________________________________________________________

15.2 نضع جسماً على ميزان ذي كفتين, نوازنه بواسطة أجسام أخرى , وونقل هذه المنظومه من الكرة الأرضيّة  للقمر. هل يبقى الميزان متوازناً؟ علّلوا .

__________________________________________________________

__________________________________________________________

* شدّة التأثيرالمتبادل مع الكرة الأرضّية أكبر بِ ستة أضعاف من شدّة التأثيرالمتبادل مع القمر ).

16. يقف شخص على ميزان زنبركي تحت ساكِف الباب (عرضة الباب  ). يُظهِر الميزان بأن كتلة الشخص هي 70 كغم . الآن وبينما هو واقف على الميزان, يتناول ميزاناً زنبركيًّا إضافيّاً (المماثل لذلك الذي يقف عليه ) ويضغط عليه بيديه نحو الأعلى باتجاه ساكِف الباب الذي فوقه. نتيجة لضغط  الميزان الإضافيّ للباب , فهو يُظهر كتلة 15 كغم . ماذا سيعرض الميزان الزنبركي الذي يقف عليه الشخص ؟ عللّوا إجابتكم :

__________________________________________________________

__________________________________________________________

17. النادل الذي يحمل صينيةً وعليها قنينة وكأس ,يبدأ بالمشي ( يغيّر سرعته ) .ارسموا مخطّط قوى للكأس في هذا الوقت واشرحوا ما الذي يدفع الكأس الى الأمام ؟

فعاليّة توسّع في موضوع الإحتكاك :

تمرين أ

أمامك قائمة أحداث.

أكملوا الكلمات الناقصة و/أو اشطبوا الكلمة الزائدة .

1. النيزك ("كوكب ساقط" ) يحدث شعاعاً لامعًا حين دخوله الغلاف الجوّي الأرضي.الشعاع هو دليل على وجود احتكاك للنيزك مع الغلاف الجوّي الأرضي .

هذا الإحتكاك  يعارض / يسرّع

2.                                   راكب دراجة :

الاحتكاك الذي يساعد على الحركة هو احتكاك مع ال________.الاحتكاك الذي  يعيق الحركة هوإحتكاك مع ال __________.

3.                                   متزلّج على الجليد في منحدر جليدي :

الإحتكاك مع الجليد يساعد / يعرقل الحركة .

الاحتكاك في الهواء يساعد/ يعرقل الحركة.

المتزلّج يتحرك بسبب التأثير المتبادل مع ______.

4.                                   سياّرة تقترب من الاشارة الضوئيّة الحمراء والسائق يضغط على الفرامل (انتبهوا الفرامل هي جزء من منظومة السيارة):

الاحتكاك الذي يوقف حركة السيّارة هو احتكاك السيّارة مع ال_________.

تمرين ب

ولدان من الروضة  ينزلقان على  المزلقة  وبعد ان يصلا الى الآسفل يعودان ويتسلقان أعلى المزلقة

يدّعي  داني بأنه يحبّذ طلاء الزّلاجة بالوحل ,والانتظار الى ان يجفّ, بينما تدّعي تالا بأنه يحبّذ طلاء الزّلاجة بالزيت .

1.                                   لاي قسم من النشاط يلائم اقتراح داني – للتسلق أو للتزلّج ( للانزلاق). عللّوا .

__________________________________________________________

__________________________________________________________

2. لاي قسم من النشاط يلائم اقتراح تالا – للتسلق أو للتزلّج ( للانزلاق) . عللّوا .

____________________________________________________________________________________________________________________

موضوع فرعي 2:  القوى في خدمة الانسان : آلات بسيطة

  فعالية 1 : تشغيل قوى في حياتنا اليومية

1.اقتربوا  من باب الصف وانتبهوا أين وضعت يد الباب التي تمكّن من فتحه .

حاولوا فتح الباب بواسطة دفعة في أماكن مختلفة .

1.افتحوا الباب بدفع منطقة تواجد اليد (منطقة א).

2.افتحوا الباب بدفع منطقة وسط الباب ( منطقة ב).

3.افتحوا الباب بدفع منطقة طرف الباب .( منطقة ג).

درّجوا المناطق ( א-ג ) من المنطقة التي شغلّتم يها قوّة أكثر الى المنطقة التي شغلّتم فيها

 قوّة أقل .

                                      

2.                                   أين تُجلِسون ولداً كبيراً وأختاً صغيرةً اللذين يرغبان في التأرجح على

أرجوحة عالي- واطي  في حديقة الألعاب ؟

_____________________________________

____________________________________

____________________________________

القوى في خدمة الانسان – تصوّر

أ‌.                                     الروافع

الروافع هي آلات بسيطة تمكنّنا من رفع حمولة ثقيلة لارتفاع

يمكن ان يكون كبيراً جدّاً . ( مثال: المخل –ألة رافعة- مرفاع  ).

لقد بدأ الانسان باستعمال الروافع قبل زمن طويل .

ارخميدس (300 سنة قبل الميلاد ) ادّعى بأنه يمكنه أن يرفع حتى الكرّة الأرضيّة

بشروط معينة .

الرافعة الأكثر بساطة هي ارجوحة عالي واطي: عندما نشغّل قوّة باتجاه الأسفل (F1 )

على الأرجوحة في طرف  واحد منها, تعمل قوّة باتجاه الأعلى  (F2 )  في الطرف الثاني للأرجوحة .

 الشكل التالي يمثل ذلك مع تفصيل لاجزاء الأرجوحة  .

في هذا الشكل يمكننا ان نتبيّن بأن الأرجوحة تشمل ذراعين وبينهما نقطة ارتكاز واحدة , عند تساوي طول الذراع اليسرى لطول الذّراع اليمنى (d1 =d2 ),فإن القوى ايضاً تتساوى (  (F1 =F2.

يمكن استغلال هذا التساوي بالقوى لبناء ميزان والذي يمكن بواسطته المقارنة بين كتلتين.

    

"قانون الرافعة" : عندما نُشغل قوى على طرفي قضيب ( من جهتي نقطة الارتكاز) على سبيل المثال ربط جسمان, في حالة الاتزان, يحصل تساوٍ بين حاصل ضرب القوى مع بعدها عن نقطة الارتكاز.

بشكل عملي ,الوظيفة الأساسية للرافعة هي تشكيل" مكسب قوى", بمعنى ,انه يمكن الحصول على قوّة كبيرة  (f2) عن طريق التأثير بقوة صغيرة (f1) من خلال استعمال أطوال أذرع مختلفة ,كما سيوصف لاحقاً .

 للروافع يمكن ان تكون أشكال متنوعة واحياناً يصعب تحديد كل أقسام الرافعة التي وصفت أعلاه بشكل فورّي ( الذراعان ونقطة الإرتكاز ) .

ب. امثلة لروافع بسيطة

مقص – رافعتان الموصولتان بمحور.

2: "عتلة" لاستخراج المسامير    

 

التفتيش على تدريس العلوم والتكنولوجيا

رافعة نقطة ارتكازها موجودة بأحد اطرافها والقوة تؤثر بالطرف الثاني.

الثقل الذي يتم رفعه موجود بين نقكة الأرتكاز والقوة المؤثرة (أنظروا الشكل).  

كمثال: كسارة الجوز, مفتاح الأنابيب, عربة يدوية, حنفية مع مقبض. (ش. زغوري)

ج. ماذا نقصد عندما نقول "شغل"  (W) بالفيزياء?

نبدأ النقاش بهذا المصطلح بمعضلة: اذا اردنا نقل صندوق كبير مليء بالكتب من غرفة ما الى غرفة أخرى, فمن الممكن نقل الصندوق مرة واحدة (قوة كبيرة لكن الطريق قصيرة) أو بنقله بعدة مرات- بكل مرة كمية صغيرة من الكتب لكن  بتكرار هذه العملية على الطريق (قوة صغيرة لكن الطريق طويلة). هل هناك أفضلية لأي واحدة من الطرق (من الناحية الفيزيائية)?

عندما نؤثر بقوة على جسم الذي يتحرك بطريق معينة, والقوة (أو مركبة القوة) تؤثر باتجاه الطريق عندها نقول بان القوة تنفذ شغلا على الجسم (أنظروا الآشكال الآتية). 

أ. والقوة تؤثر باتجاه الطريق: يوسف يدفع الصندوق على المصطبة بقوة  F

التي تنفذ شغلا على الصندوق.

ب. قوة تؤثر لكن بدون حركة: يوسف يدفع حائط بقوة F . لا يوجد شغل.

ج. قوة تؤثر باتجاه معامد لاتجاه الحركة: قرص هوكي ينزلق على سطح مغطى بالجليد (لا يوجد احتكاك). القوة التي تؤثر بها المصطبة على القرص الى اعلى لا تنفذ شغلا على على القرص.

 

سؤال: من ينفذ هنا شغلا (W) ?

يتم تنفيذ شغلا عندما يتحرك جسما باتجاه القوة التي تؤثر عليه.  ينفذ شخص مهام مختلفة كما هو مبين بالشكل أدناه. بأي شكل ينفذ الشخص شغلا؟ 

(أ) يمسك جسما ثقيلا, (ب) يدفع بعكس الحائط,  (ج) يدفع عربة الى أعلى سطح مائل,  (د) يقرأ كتاب

تفسير:

الحالة الوحيدة التي ينفذ بها شغلا موصوفة في التخطيط ج. بباقي الحالات لا توجد حركة ولذلك فان الطريق هي صفرا ولا ينفذ شغلا. أيضا هنا يجب التشديد على الفرق بين المصطلحات من الحياة اليومية وبين المصطلحات الفيزيائية: الشخص أ' مثلا ينفذ شغلا (حسب مفهوم الحياة اليومية) لكنه لا ينفذ شغلا حسب المفهوم الفيزيائي لانعدام الحركة في هذه الحالة.

 تشغيل روافع مختلفة وتحليل عمل الرافعة

امامكم أربعة أدوات مختلفة. عملها يعتمد على مبدأ عمل الرافعة.

   

شغلوا هذه الأدوات وفكروا

ما هو مكان نقطة الأرتكاز?

ما هو مكان نقطة القوة المؤثرة?

أين ينتج شغلا?

ما هو طول ذراع القوة  (بعد القوة المؤثرة من نقطة الأرتكاز) ?

ما هو طول ذراع الثقل (بعد القوة المؤثرة من نقطة الأرتكاز) ?

صفوا بالكلمات او بتخطيط اين يوجد? (نظموا أجوبتكم في جدول).

                                       أرجوحة        عربة يدوية     فتاحة قناني

ما هو مكان نقطة الأرتكاز?

                                               المحور الموجود في مركز العربة      

ما هي القوة المؤثرة وما هو مكانها?

                                                       

ما هي قوة الثقل وما هو مكانها?                          

ما هو طول ذراع القوة  (بعد القوة المؤثرة من نقطة الأرتكاز) ?                           

ما هو طول ذراع الثقل (بعد القوة المؤثرة من نقطة الأرتكاز) ?                           

ما هو الشغل الناتج ?                              

نقاش: صيغوا العلاقة بين مقدار القوة المؤثرة وبين البعد من نقطة الأرتكاز اللازمة لتنفيذ الشغل.

مهارات

سنتعامل مع مهارتين:

أ.  اعطاء تفسير علمي لظواهر (حجّة)

لكتابة تفسير علمي هنالك ثلاث مراحل:

•                                     كتابة الادعاء – صيغوا جوابا للسؤال بجملة واحدة (بدون تفسير)

•                                     كتابة التفسير/ات – الذي يعتمد على مبدأ علمي

•                                     كتابة العلاقة بينهما- صيغوا كيف يفسر المبدأ العلمي ادعاءكم.

تذكروا ! من المهم التعامل في اجابتك مع كل اجزاء المجموعة. امامكم جدولا للمساعدة.

تمعنوا في المجموعة المعكاة, أكملوا الجدول وعندها اكتبوا:

تفسير كامل الذي يحتوي على ادعاء, تفسير والعلاقة بينهما.

سؤال ومثال لحل:

  داهود المواسيرجي يحاول تحرير عزقة (نوع من البراغي) "عنيدة" بواسطة مفتاح عزقات(أنظروا الشكل).

بأية نقطة في مفتاح العزقات من الأفضل لداهود أن يمسك, في النقطة أ' أو

في النقطة ب'?

فسروا جوابكم.

لحل السؤال نحلل اجزاء المجموعة  في السؤال بالمساعدة بجدول.

نتعامل مع كل واحدة من الميزات ونكتبها:

                                       النقطة أ         النقطة ب

نقطة الأرتكاز                      مركز العزقة   مركز العزقة

مقدار القوة المؤثرة (أكبر/أصغر/مساو) مساو   مساو

بعد القوة المؤثرة من نقطة الأرتكاز (ذراع القوة) (قصير/طويل/مساو)  قصير  طويل

بعد ذراع الثقل من نقطة الأرتكاز

(قصير/طويل/مساو)              مساو  مساو

مثال لاجابة للسؤال – الحجّة ( الحجاج): 

ادعاء – أنصح داهود بأن يمسك مفتاح العزقات في النقطة ب',

 تفسير -  في هذه النقطة لا حاجة بأن يؤثر داهود بقوة كبيرة.

مبدأ علمي – كلما كان بعد القوة المؤثرة من نقطة الارتكاز أكبر تكون القوة التي يجب أن نؤثر بها أصغر.

العلاقة بين المبدأ العلمي للحالة التي في السؤال –  بما أن مركز العزقة  – نقطة الارتكاز وذراع الثقل متشابهان, المتغير الوحيد هو البعد من نقطة الارتكاز. البعد من النقطة ب' لنقطة الارتكاز يكون أكبر ولذلك هنالك حاجة لقوة أصغر.

ب. مهارة الحصول على معلومات من عروضات  بصرية:

في القطع ( النصوص) العلمية وفي الأسئلة, من المتبع استعمال انواع من العروضات البصرية مثل: رسومات بيانية, جداول, صور, أشكال, تخطيطات وغيرها.

التعرف, فهم واستعمال انواع المعلومات تساعدنا في فهم أجزاء المجموعة\المنظومة  وكيفية عملها.

في هذا الفصل سنتعامل مع ثلاثة انواع لعرض المعلومات.

1.                                   صورة الحدث.

2.                                   رسم تقني – رسم الحدث/الجسم بشكل الذي "يقلد" (ينسخ) الصورة.

3.                                   رسم تخطيطي للحدث باستعمال رموز متفق عليها التي تمثل أجسام حقيقية

كمثال: عجل

كمثال: قضيب على محور في مركزه:

1.  أمامكم تخطيط لمسطرة المعلق في أحد أطرافها ثقل وزنه 10 نيوتون. بعد النقطة المعلق منها الثقل من المحور هو 20 سم (أنظروا التخطيط). في حوزتكم 3 أثقال اضافية وزنها 5, 10 ו- 20 نيوتون. اقترحوا ثلاث امكانيات لموازنة المسطرة بالمساعدة بالأثقال الاضافية.

ملاحظة: عليكم الاهتمام لوزن الثقل ولبعده عن المحور.

2.   أمامكم تخطيط لمسطرة المعلق في أحد أطرافها ثقل وزنه 20 نيوتون. بعد النقطة المعلق منها الثقل من المحور هو 20 سم (أنظروا التخطيط). عليكم موازنة المسطرة بواسطة اضافة ثقل اضافي في الطرف الآخر من المسطرة في بعد ملائم من المحور.

أشيروا الى الامكانية الصحيحة:

أ.  ثقل بوزن N 10 على بعد 20 سم من المحور

ب.  ثقل بوزن N 20 على بعد 40 سم من المحور

ج. ثقل بوزن N 10 على بعد 40 سم من المحور

د. ثقل بوزن N 20 على بعد 10 سم من المحور

3. سامي يستطيع نقل حجر وزنه 500 نيوتون بنفسه (بدون وسيلة مساعدة). كم حجر من هذا النوع يستطيع سامي أن ينقل بعربة التي قياساتها موصوفة في الشكل.

أ.    2 أحجار  (N 1000)

ب.    4 أحجار  (N 2000)

ج.    5 أحجار  (N 2500)

د.    6 أحجار  (N 3000)

4. أمامكم عربتان. أي عربة تمكن من نقل ثقل أكبر? فسروا اجابتكم. تعاونوا بجدول ميزات الذراع.

                                       عربة أ عربة ب

نقطة الأرتكاز                      محور العجل   محور العجل

مقدار القوة المؤثرة (أكبر/أصغر/مساو)         

بعد القوة المؤثرة من نقطة الأرتكاز (ذراع القوة) (قصير/طويل/مساو)           

بعد ذراع الثقل من نقطة الأرتكاز

(قصير/طويل/مساو)