بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
استخدام قوانين نيوتن
مقدمة:
لقوانين نيوتن أهمية كبيرة حيث تُطبق في كثير من الحالات فلا تطير طائرة أو ينطلق صاروخ إلا بتطبيق هذه القوانين
وذلك على الرغم من وجود حدود لتطبيق هذه القوانين (( حيث لا تُطبق مع الأجسام التي تسير بسرعة كبيرة تُقارب سرعة الضوء ولا في حالة تفاعل الأجسام التي تفصلها مسافات صغيرة كالمسافة بين جزيئات مكونات الذرة ))
************************************************** ****************
العرض
س / أكتب نص قانون نيوتن الثاني ؟
F = m × a
وإذا كانت أكثر من قوة فإننا نحسب محصلة القوى كما تناولنا سابقاً
س / ما هي القوى المؤثرة في الجسم الساقط سقوطاً حراً ؟
قوة الجاذبية الأرضية
س / أكتب الصيغة الرياضية لحساب هذه القوة ؟
F = m × g
س / في أي اتجاه تؤثر القوة والتسارع ؟
في اتجاه الأرض ( إلى أسفل )
تذكر: قوة الجاذبية الأرضية تؤثر في الجسم حتى لو لم يسقط سقوطاً حراً
س / على ماذا تعتمد القوة التي تؤثر بها الأرض على الجسم ؟
من العلاقة السابقة فان F تعتمد على كل من كتلة الجسم m وتسارع الجاذبية الأرضية g
تذكر : كتلة الجسم ثابتة أما تسارع الجاذبية فإنه يختلف من كوكب لآخر
س / كيف سيكون وزن الجسم على سطح القمر ؟
أقل من وزنه على الأرض نظراً لأن تسارع الجاذبية على سطح القمر أقل منه على الأرض
مثال:
يبين ميزانك المنزلي أن وزنك 585 n
1- ماهي كتلتك ؟
F = m g
m = F / g
m = 585 / 9.8 = 59. kg
F = m g
F = 59.7 * 1.6 = 95.5n
الفرق بين الكتلة والوزن.....
الموازين :
http://dc10.arabsh.com/i/02471/ia4fu0psum1e.jpg
س / كيف يقيس الميزان الوزن ؟
س / عندما تقف على الميزان كم مقدار تسارعك ؟
يساوي صفر....وهذا يقودنا الى أن محصلة القوى المؤثرة على الجسم = صفر
http://dc13.arabsh.com/i/02471/7j8y0kzyld2e.gif
F = m × a
F = m × 0 = 0 N
مما يدل على توازن القوى المؤثرة على الجسم.......
س / ما هي القوى المؤثرة في هذه الحالة ؟
1- ثقل الجسم واتجاهه إلى أسفل ( بفعل الجاذبية الأرضية )Fg
2- قوة الميزان على الجسم إلى أعلى ( بفعل النوابض التي بداخله )F الميزان
س / ما هي العلاقة بين هاتين القوتين ؟
نوجد المحصلة ...
F _ Fg الميزان = المحصلة F
F _ Fg الميزان = 0
F = Fg الميزان
من العلاقة السابقة نستنتج ان قوة النابض F sp التي تدفع الجسم الى أعلى تساوي مقدار وزن الجسم Fg التي تؤثر فيه الى أسفل
وباختيار محور للقوى y الموجب نجد أنهما متعاكستين في الاتجاه
نتيجة : مما سبق نستنتج أن ما يقيسه الميزان = وزن الجسم
مثال صفي....
يريد عمر أن يرفع صخرة كتلتها 35.0 k g فاذا أثر فيها بقوة مقدارها 502 N
الى الأعلى فما تسارع الصخرة ؟
(F = F + ( - Fg المحصلة
= 502 - ( 35 × 9.8 ) = 159 نيوتن
a = F / m
= 159 / 35 = 4.54 م / ث2
************************************************** ********************
مثال 1 صفحة 104
عند حل مثل هذه المسائل ...
1- أرسم مخطط الحالة
2- حدد النظام
3- اختر اتجاه للمحور ( موجب ) وحاول أن يكون في نفس اتجاه القوة الأكبر
4- أحسب محصلة القوى المؤثرة
5- طبق قانون نيوتن الثاني لايجاد ما تريد ( m أو a أو F )
6- أكتب الوحدات الصحيحة
7- تأكد من منطقية الناتج
************************************************** ***
الوزن الظاهري...
مقدمة...
يستفاد من قانون نيوتن الثاني في تفسير العديد من الظواهر التي تصادفنا يوميًا ، ومنها الإحساس الذي يشعر به راكب مصعد عندما يبدأ المصعد بالحركة للأعلى أو الأسفل حيث يشعر الراكب بخفة أو زيادة في وزنه أي يشعر الراكب بتغير في وزنه وبهبوط في قلبه ، وهذا الإحساس مماثل لما يشعر به راكب الطائرة لحظة الإقلاع أو لحظة الهبوط ، وكذلك مماثل لشعور شخص يتأرجح على أرجوحة أو يغطس في الماء.
http://dc09.arabsh.com/i/02471/nakno48bvgkb.gif
************************************************** ******
العرض...
*عندما نضع جسما على ميزان زنبركي موضوع أفقيًا تمامًا فإن الميزان يخضع لقوة وزن الجسم ، كما يؤثر الميزان على الجسم بقوة مساوية ومعاكسة للوزن مادام السطح ساكنا.
* أما عندما يتحرك السطح رأسيًا بعجلة فإن قراءة الميزان في هذه الحالة لا تساوي وزن الجسم وتعتمد قراءة الميزان عندئذ على العجلة التي يتحرك بها السطح واتجاه الحركة ، وتسمى قراءة الميزان في مثل هذه الحالة بالوزن الظاهري .
http://dc07.arabsh.com/i/02471/5sdlaro0fo61.jpg
ومن الضروري جداً أخي المعلم أن تُعطي هذا الجزء حقه من الشرح فهناك 5 حالات لوزن الجسم داخل المصعد ولابد من أن تأخذ بعين الاعتبار وقبل شرح هذه الحالات ما يلي ...
1- يقرأ الميزان وزن الجسم بشكل صحيح إذا كانت القوة الوحيدة التي تؤثر فيه إلى أعلى هي ناتجة عنه فقط.
2- لابد من إيجاد محصلة القوى وتحديد اتجاه التسارع a و g
بالنسبة للمحور الذي تختاره ليكون موجباً..
3- نطبق قانون نيوتن الثاني لعدة قوى...
دراسة : عندما تضع ميزان داخل مصعد فكيف ستكون قراءة الوزن ؟
لدينا 5 حالات....
الحالة الأولى...
إذا كان المصعد متزناُ ( أي أن محصلة القوى المؤثرة عليه = صفر ) وذلك بكونه أما ثابتاً لا يتحرك أو متحركاً حركة منتظمة ( a = 0 ) فان الميزان سيقرأ وزن الجسم
( F + (- Fg الميزان = المحصلة F
F _ Fg الميزان = 0× m
F = Fg الميزان
************************************************** **********************
الحالة الثانية ..
اذا تحرك المصعد متسارعاً نحو الأعلى ؟
بتطبيق قانون نيوتن الثاني مراعين اتجاه المحور الموجب y + فان ..
1- النظام يتسارع الى أعلى a
2- F الميزان أكبر من Fg
3- بالتالي ستكون قراءة F الميزان أكبر من Fg الحقيقي
4- سيشعر الراكب بأن أرضية المصعد تضغط على قدميه ويشعر أن وزنه زاد..
اذن سيسجل الميزان وزناً أكبر من وزنك الحقيقي فكيف يكون ذلك ؟
وهل زاد وزنك فعلاً؟
بالطبع لا ..وهذه الزيادة انما هي بسبب تسارع الجسم نحو الأعلى ونسميها بالزيادة الظاهرية والوزن الناتج يُسمى ( الوزن الظاهري )
س /عرف الوزن الظاهري ؟
هو القوة المحصلة التي تؤثر في الجسم وتكسبه تسارعاً
http://dc10.arabsh.com/i/02471/asa2xn9bqvuw.jpg
************************************************** ************
س / وماذا يحدث إذا تحرك المصعد متسارعا ولكن إلى أسفل ؟
الحالة الثالثة :
نطبق الخطوات السابقة ...
س / ماذا نستنتج ؟
سيكون الوزن Fg أكبر من F الميزان وسيقرأ الميزان وزناً أقل من الوزن الحقيقي وسيشعر الراكب أنه أخف وهذا هو الوزن الظاهري كما تقدم...
http://dc13.arabsh.com/i/02471/icd4ntfbt3sg.jpg
الحالة الرابعة:
إذا تحرك المصعد بتباطؤ إلى الأعلى…
يكون الوزن الظاهري أصغر من الوزن الحقيقي .
الحالة الخامسة :
إذا تحرك المصعد بتباطؤ إلى أسفل :
يكون الوزن الظاهري أكبر من الوزن الحقيقي .
http://dc13.arabsh.com/i/02471/x3rex1y9yfyp.jpg
http://dc08.arabsh.com/i/02471/gpjd4mq6bxoz.gif
سؤال..
كم سيكون مقدار الوزن في حالة انقطاع حبل المصعد لا قدر الله ؟
اطلب من الطالب أن يعوض في القانون السابق وسوف يتوصل الى النتيجة التي تحكيها الصور التالية...
http://dc13.arabsh.com/i/02472/p8c4vzy9esai.jpg
http://dc07.arabsh.com/i/02471/9apm08o1zwf4.jpg