القوى والحركة

القوى والحركة

الموضوع الفرعي 1:    القوى والتأثير المتبادل          109

فعالية 1: تمييز التأثير المتبادل  110-111

فعالية 2: القوة- شدة التأثير المتبادل     112-114

فعالية 3: قانون نيوتن الثالث     115-117

فعالية 4: بحث التأثيرات المتبادلة في منظومات مختلفة          118-124

فعالية 5: قوة الاحتكاك            125-128

أنا امتحن ذاتي                     129-136

فعالية 6: توسع بموضوع الاحتكاك      137

الموضوع الفرعي 2: القوى في خدمة الانسان - الروافع          138

فعالية 1:: تفعيل القوة بالحياة اليومية    138

فعالية 2:: القوة في خدمة الانسان - مصطلحات 139-143

فعالية 3: تشغيل روافع مختلفة وتحليل عمل الرافعة     143-146

أنا امتحن ذاتي                     146-147

فعالية 4: مهمة تنوّر علمي-تكنولوجي – القوى والروافع        148-150

الموضوع الفرعي 3  : وصف الحركة

فعالية 1: وصف الحركة          152-160

فعالية 2: العوامل التي تؤثر على السرعة        160

أنا امتحن ذاتي                     1661-162

المصادر                            163

 إنتهى العرض.

أسدل الستار وصفق الجمهور .

א  صفقوا أنتم أيضاٌ.

ב. كم يد اشتركت في عملية التصفيق? _____________

ג. هل يمكنكم التصفيق بيد واحدة ?_____________________

ד. في أي يد تشعرون بالتصفيق(شعور بضربة, ألم   خفيف)______________

          "يد واحدة لا تصفق"

في عملية التصفيق نشعر في كل يد بتأثير اليد الأخرى

عملية التصفيق هي تأثير متبادل تشترك فيه كلتا يديك.

1.                                   "يد تضغط نابضاُ " 

ما هو عدد الأجسام المشاركة? _____________

ما هي هذه الأجسام؟ ______________________

اليد والنابض يؤثر كل منهما على الآخر.

اليد تؤثر على النابض وتقصر طوله وفي نفس الوقت النابض يؤثر على اليد ويتجلى ذلك بشعورنا بألم خفيف فيها . نقول أن بين اليد والنابض يوجد تأثير متبادل .

فعالية في مجموعات:

وصف التجربة : أمامكم مغناطبسان موصولان كل بسدادة من الفلين , ووعاء من الماء عليكم وضع المغناطيسين في طرفي الوعاء بحيث يتجه  القطبان المتعاكسان نحو بعضهما البعض .

لنصف ما حدث:_________________________________________________

كم جسم يشترك في هذه العملية؟ _____________

عدد أسماء الأجسام المشاركة: ______________________

هل كان التأثير المتيادل عن قرب أم عن بعد.______________

  فعالية 1 : تمييز التأثير المتبادل

تمييز التأثير المتبادل يكون على ثلاث مراحل:

أ‌.                                     تحديد الجسمين المشاركين في التأثير المتبادل.

ب‌.                                   تحديد كون التأثير المتبادل في حالة تلامس الجسمين أو عن بعد.

ت‌.                                   وصف تأثير  كل جسم على الجسم الآخر,  يمكننا استعمال الكلمات التالية :يضغط,يسحب,يدفع,يشد.

(لا يمكننا دائما ملاحظة التأثير المتبادل)

ث‌.                                   يمكننا أن نستدل على وجود تأثير متبادل بواسطة نتيجته التي يمكن أن تكون تشوية\تغيير في شكل الجسم \سرعته\إتجاه حركته.

في الأمثلة التالية , حددوا مميزات التأثير المتبادل:

مثال 1

بنت تقف على فراش.(טרמפולינה)

                                       الجسم أ         الجسم ب

الجسمين المشتركين في التأثير المتبادل البنت   الفراش

وصف تأثير كل جسم على الآخر        البنت تضغط على الفراش إلى أسفل     الفراش يؤثر على البنت إلى

أعلى

نتيجة التأثير المتبادل              تبقى البنت على الفراش         الفراش يتقعر (يغير شكله)

مثال 2.

ولد يشد حلقة مطاطية(مغيطة) أو نابضا بإصبع يده.

أكملوا الجدول

                                       الجسم أ         الجسم ب

الجسمين المشتركين في التأثير المتبادل ألأصبع

وصف تأثير كل جسم على الآخر                 

نتيجة التأثير المتبادل                     

مثال 3

رافع أثقال يرفع الأثقال إلى أعلى.

أكملوا الجدول

                                       الجسم أ         الجسم ب

الجسمين المشتركين في التأثير المتبادل         

وصف تأثير كل جسم على الآخر       

                                      

نتيجة التأثير المتبادل             

                                      

تلخيص

1.                                   تأثير متبادل: عملية متبادلة بين جسمين.

2.                                   في التأثير المتبادل  الواحد يشترك  جسمان فقط .

3.                                   يمكن أن يشترك الجسم في أكثر من تأثير متبادل واحد في نفس الوقت.

4.                                   هنالك نوعان من التأثيرات المتبادلة: الجسمان متباعدان , الجسمان في حالة  تلامس.

5.                                   التأثيرات المتبادلة عن بعد هي بين شحنات كهربائية, بين أقطاب مغناطيسين أو بين مغناطيس وقطعة من الحديد , بين الكرة الأرضية والأجسام في مجال جاذبيتها ,باقي التأثيرات المتبادلة هي فقط في حالة تلامس الجسمين.

 فعالية 2 : شدة التأثير المتبادل

الفعاليات التالية ستساعدكم على فهم ما نعنيه بشدة التأثير المتبادل, وسنتعرف على تأثيرات متبادلة ذوات شدات متباينة .

تجربة 1

أمامكم مسطرة   مثبتة بطرف واحد على الطاولة .

أ. ضعوا إصبعكم على طرف المسطرة الحر واضغطوا . ماذا حصل للمسطرة?                                              

ب. صفوا التأثير المتبادل بين المسطرة والأصبع :                                                                                 

ج. إضغطوا بشدة أكبر على طرف المسطرة الحر – ماذا حصل هذه المرة :                                                   

د.ماذا حصل للمسطرة عندما  أبعدنا إصبعنا  عنها ?                                        

خلال التأثير المتبادل بين المسطرة والأصبع إلتوت المسطرة أي تغير شكلها , ولكنها رجعت إلى شكلها الأول عند إبعاد الأصبع . نقول أن المسطرة جسم مرن .

تجربة  2

لنعلق الحلقة المطاطية(مغيطة) على الكلاب .

א. شدوا الحلقة بواسطة إصبع يدكم.

أبعدوا إصبعكم عن الحلقة .

ב. شدوا الحلقة بواسطة إصبع يدكم بشدة أكبر .

     ماذا تشعرون بإصبعكم وهل يختلف شعوركم عن  أ ?                        

ג. ماذا حصل للحلقة عند إبعاد إصبعكم عنها?                                                

ד. هل , بحسب رأيكم يمكننا إعتبار الحلقة جسماَ مرناَ ؟                                                                                                                                                                        

التفتيش على تدريس العلوم والتكنولوجيا

تلخيص

إنتبهوا عند التواء المسطرة أكثر يزداد شعورنا بمقاومةالمسطرة بإصبعنا . نقول أن شدة التأثير المتبادل بين الأصبع والمسطرة أكبر

كذلك عندما استطالت الحلقة المطاطية بشكل أكبر كان شعورنا بمقاومتها في إصبعنا أكبر أي أن شدة التأثير المتبادل كانت أكبر  .

بواسطة قياس التشوه (التغير) في جسم مرن(مثل المسطرة والحلقة المطاطية والنابض) يمكننا قياس شدة التأثير المتبادل

القوة

نستبدل مصطلح "شدة التأثير المتبادل بكلمة "قوة".

في التأثير المتبادل بين الحلقة المطاطية والأصبع تشغل الحلقة المطاطية قوة على الأصبع ويشغل الأصبع قوة على الحلقة.

يشترك في التأثير المتبادل جسمان ,يشغل كل منهما قوة على الآخر ,أي هنالك زوج من القوى في التأثير المتبادل الواحد. من المتبع أن نعبر عن القوة بواسطة سهم بحيث يمثل طول السهم مقدار القوة واتجاه السهم اتجاه القوة .

نقيس القوة بواسطة جهاز قياس القوة وحدات قياس القوة هي نيوتون  (N ).

أنواع القوى

هنالك في الطبيعة عدة أنواع من القوىمن المتبع تصنيفها في مجموعتين

1.القوى العاملة في حالة تلامس- عندما يكون الجسمان في حالة تلامس يؤثر كل منهما على الآخر بقوة معينة .

2. القوى العاملة عن بعد – تعمل هذه القوى دون تلامس الجسمين.

مقدارالقوة العاملة عن بعد تتعلق ببعد الجسمين عن بعض كلما ازداد هذا البعد قل مقدار القوة التي يشغلها على الجسم الآخر .

أمثلة للقوى العاملة عن بعد :

قوة الجاذبية : القوة التي يشغلها جرم سماوي على جسم في مجال جاذبيته.

وزن الجسم على الكرة الأرضية هو مقدار القوة التي تشغلها الكرة الأرضية عليه إتجاه القوة نحو مركز الكرة الأرضية وهي عبارة عن مقدار جاذبية الأرض للجسم .

من المهم أن نميز بين الكتلة وهي كمية المادة ووحدات قياسها غرام أو ملغم أو كغم وبين الوزن ووحدات قياسه "نيوتون" وهي وحدات قياس القوة .

كتلة الجسم على الكرة الأرضية تساوي كتلته على القمر لأن كمية المادة لم تتغير بينما يختلف وزن الجسم على القمر عن وزنه على الأرض باختلاف مقدار قوة الجاذبية التي يشغلها القمر عن مقدار قوة الجاذبية التي تشغلها الأرض على نفس الجسم .

قوة كهربائية : القوة بين شحنات كهربائية  قوى تجاذب بين شحنات متشابهة وقوى تنافر بين شحنات متعاكسة.

قوة مغناطيسية: بين قطبي مغناطيسين, أو بين مغناطيس وقطعة من الحديد بين قطبي المغناطيسين تعمل قوى تجاذب أو تنافر بين بين مغناطيس وقطعة من الحديد  تعمل قوى تجاذب .

فعالية 3 : قانون نيوتن الثالث

في التأثير المتبادل بين جسمين  ، كل جسم يؤثر بقوة على الجسم الآخر ،

 هاتان القوّتان تتساويان في المقدار وتتعاكسان في الاتجاه .

فعالية في مجموعات – عرض أمثلة توضح قانون نيوتون الثالث

فعالية أ: أمامكم بندول ذو كرتين متشابهتين.  إرفعوا الكرتين إلى نفس الأرتفاع ثم اتركوهما بنفس الوقت.

1.صفوا ماذا حدث في لحظة الأصطدام بين الطابتين: _______________________________

2. هل تساوت القوتان اللتان شغلتهما كل كرة على الأخرى?________________________

3. حددوا اتجاه هذه القوى?___________________________

فعالية ب يجلس طالبان متساويان في الكتلة كل على كرسي عجلات مشابه يواجه كل منهما الآخر

يثني تلميذ أ ركبتيه ويلامس بقدميه ركبة تلميذ ب (أنظر الرسم) ثم يبسط ساقه أماماّ مسببا حركة

خلال عملية الدفع وعندما كان التلميذان في حالة تلامس يمكننا أن نقول التالي(إختر الأجابة الأصح)

أ‌.                                     تلميذ أ يشغل قوة على تلميذ ب ولكن تلميذ ب لا يشغل قوة على تلميذ أ

ب‌.                                   التلميذان لا يشغلان قوة على بعضهما البعض.

ت‌.                                   يشغل كل تلميذ على الآخر قوة متساوية في المقدار ومتعاكسة في الأتجاه .

ث‌.                                   القوة التي يشغلها التلميذ أ على التلميذ ب هي ذات مقدار أكبر .

تجربة -إثنين أفضل من واحد .

يمسك تلميذان كل بجهاز لقياس القوة . الجهازان موصولان معاَ والمنظومة في حالة سكون. يقيس كل جهاز القوة التي يشغلها الطالب الذي يمسكه. لنخمن ونناقش ماذا سيحدث في الأوضاع التالية :

1.                                   تلميذ أ يشد وتلميذ ب لا يشد ولا يتحرك.

2.                                   تلميذ ب يشد وتلميذ أ  لا يشد ولا يتحرك.

3.                                   التلميذان يشدان كل بعكس الآخر.

نفذوا التجربة وسجلوا القراءات أجهزة القياس  عند كل طالب.

الجهاز " أ " --------                    الجهاز "ب"   ---------

الاستنتاج: جهتزت ثياس القوة يظهران  قياس متساوٍ \ مختلف ( اشطب الزائد)

تمارين في موضوع قانون نيوتون الثالث

1. ذبابة تصطدم بحائط كبير. في لحظة الأصطدام بينهما القوة التي يشغلها الحائط على الذبابة أكبر من القوة التي تشغلها الذبابة على الحائط .                    

موافق / غير موافق         فسر:

                                                                                                                                   

2. قطار مسرع يصطدم بحجر صغيرفي التأثير المتبادل بين القطار والحجر, القوة التي يشغلها القطار على الحجر أكبر بكثير من القوة التي يشغلها الحجر على القطار. 

موافق / غير موافق         فسر:

                                                                                                                                   

3. حصان يجر عربة .

أ.  هل يوجد تأثير متبادل بين الحصان والعربة?                                                      

ب. هل تشغل العربة قوة على الحصان  وهل يشغل الحصان قوة على العربة ؟ ما هو اتجاه هذه القوى ؟

                                                                                                                                   

ج. القوة التي يشغلها الحصان على العربة تساوي\أكبر من\أصغر من القوة التي تشغلها العربة على الحصان

الأدعاء(الأجابة)                    القوة التي يشغلها الحصان على العربة تساوي  القوة التي تشغلها العربة على الحصان

 .

التعليل                               يوجد تأثير متبادل بين العربة والحصان وبحسب قانون نيوتون الثالث يشغل كل منهما على الآخر قوة متساوية في المقدار ومتعاكسة في الأتجاه

إستعينوا بالمثال السابق وأجيبوا على الأسئلة التالية :

 4نجار يدق مسمارا بالمطرقة . القوة التي تشغلها المطرقة على المسمار تساوي\أكبر من\أصغر من القوة التي يشغلها المسمار على المطرقة .

الأدعاء                             

التعليل                               المسمار والشاكوش موجودان بحالة تأثير متبادل, وحسب قوانين التاثير المتبادل القوى العاملة متساورة يالقيمة ومختلفة يالاتجاه.

5. قط نائم على الأرض . القوة التي يشغلها القط على الأرض تساوي\أكبر من\أصغر من القوة التي تشغلها الأرض على القط

الأدعاء(                            

التعليل                              

6. ولد يتكئ على الحائط . القوة التي يشغلها  الولد على الحائط تساوي\أكبر من\أصغر من القوة التي  يشغلها الحائط على الولد.

الأدعاء                             

التعليل                              

7. لنرجع إلى تجربة المغانط في صفحة -1- لنصف ما حدث بلغة التأثير المتبادل

                                       _____________________________________________________

 8. إرفع القلم إلى أعلى ثم حرره ليسقط سقوطاً حراً.

ما هي الأجسام المشاركة في  هذا التأثير المتبادل ?________________________

هل شغلت الجسمان نفس مقدار القوة على بعضهما البعض ولماذا فقط القلم تحرك ?

الأدعاء                             

التعليل                              

9 . مركبة فضائية تدور حول الكرة الأرضية في ارتفاع نسي منخفض . هل يوجد بينها وبين أي جسم تأثير متبادل ؟______________________

لماذا تغير المركبة إتجاه سيرها ؟

الأدعاء                             

فعالية 4 : بحث التأثيرات المتبادلة في منظومات مختلفة

المرحلة أ "تمييز المنظومة"

منظومة : عبارة عن وضع معطى  يضم عدداً من الأجسام والتأثيرات المتبادلة بينها .

هدف هذه المرحلة هو تحديد الأجسام المرتبطة بالوضع المعطى وتحديد التأثيرات المتبادلة التي تشترك بها .

مراحل العمل لتمييز المنظومة :

أ‌.                                     وصف الوضع المعطى (المنظومة).

ب‌.                                   تحديد الأجسام المشاركة.

ج‌.                                   بناء تخطيط مستطيلات يصف المنظومة .

د‌.                                    بناء جدول تأثيرات متبادلة للأجسام المشاركة .

أمامكم المنظومة التالية  لنحلل ونميز المنظومة بحسب المراحل أ - د :

أ . صفوا الوضع المعطي                                                                         

ب‌.                                   حددوا  الأجسام المشاركة.:                                                                                                                                                                             

ج.أكملوا تخطيط المستطيلات :

الأثقال

الكرة الأرضية

د. أكموا  بناء جدول تأثيرات متبادلة للأجسام المشاركة.

أضيفوا إشارة  "+ " عند وجود تأثير متبادل بين الجسمين .

أضيفوا إشارة  " – "   عند  عدم وجود تأثير متبادل بين الجسمين.

في حالة تأثير متبادل عن بعد   أضيفوا  "+" بلون أحمر .

الخانات المظللة باللون الأسود تعني أنه لا يوجد تأثير متبادل بين الجسم ونفسه .

                                               الدب             الكرة الأرضية

الأثقال                                                         

                                                                 

                                                                 

                                                                 

المرحلة ب : "من المنظومة إلى أجسام مختارة "

هدف هذه المرحلة تحديد القوى العاملة على جسم مختار .

لتحديد القوى العاملة على جسم معين  نعمل بحسب المراحل التالية :

أ‌.                                     نفصل جسماً مختاراً من المنظومة المعطاة.

ب‌.                                   نحدد كل القوى العاملة على الجسم المختار بمساعدة جدول التأثيرات المتبادلة الذي بنيناه في المرحلة أ القسم د.

ج‌.                                   نبني تخطيطاً للقوى العاملة على الجسم بحيث نرسم مستطيلاً يعبر عن الجسم وأسهماً تعبر عن القوى العاملة عليه( مقدارها  واتجاهها) . نكتب بجانب كل قوة اسم الجسم الذي يشغلها .

مثال : تحديد القوى العاملة على الأثقال

أ‌.                                     نفصل جسماً مختاراً من المنظومة المعطاة.: الأثقال

ب‌.                                   تحديد كل القوى العاملة عل الأثقال : القوة التي يشغلها الدب على الأثقال  والقوة التي تشغلها الكرة الأرضية على الأثقال إلى أسفل .

ج.  بناء تخطيط للقوى العاملة على الجسم :     

     

تمرين :

أ‌.                                     أمامكم ثلاث منظومات ,  إبحثوا المنظومات الثلاث بحسب مراحل تمييز المنظومة.

ب‌.                                   إختاروا جسماً واحداً في كل منظومة وارسموا تخطيطاً للقوى العاملة عليه