القوي والحركه
الدرس الثاني
القوى والحركة
أنظر وأتساءل
تصل سرعة هذا المظلي في الهواء إلى 183 كم/ساعة قبل أن يفتح مظلته.
لماذا يسقط بعض المظليين بسرعة أكبر من غيرهم؟
أستكشف
كيف تؤثر مقاومة الهواء في سقوط الأجسام؟
أتوقع
كيف تؤثر قوة مقاومة الهواء في سرعة هبوط قلم إلى الأرض؟ أكتب توقعي على النحو الآتي:
مقاومة الهواء ............
أحتاج إلى:
أربع خيوط متساوية في الطول
منديلان صغيران متماثلان
منديلان كبيران متماثلان
ورقة مقواة
خيط رفيع
مؤقت زمني
أحذر وألاحظ
أتبع إرشادات السلامة، وأحذر من سقوط أجسام على الآخرين، وأنفذ التجربة بعيدًا عن الزملاء في الصف.
أختبر توقعي
- ألف قطعة المنديل حول عقدة في أربع خيوط باستخدام الشريط.
- أصنع مظلة كبيرة ومظلة صغيرة، وأربط الخيوط في أربعة جوانب من كل مظلة.
- أجرب إسقاط المظلة الكبيرة والمظلة الصغيرة من الارتفاع نفسه في اللحظة نفسها، وأسجل ملاحظاتي. هل وصلتا إلى سطح الأرض في الوقت نفسه؟ ألاحظ أيهما أخذت وقتًا أكثر في الوصول إلى الأرض؟
أستخلص النتائج
- أقارن. ما أثر حجم المظلة في سرعة سقوط الجسم المربوط بها؟
- أستنتج. هل هناك علاقة بين حجم المظلة ومقاومة الهواء؟ ولماذا؟
أستكشف أكثر
هل تختلف سرعة سقوط الجسم نحو الأرض باختلاف مساحة سطح الورقة المربوطة به؟ أستقصي ذلك.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف تؤثر القوة في الحركة؟
المفردات
القوة
الاحتكاك
الجاذبية
القوى غير المتزنة
القانون الأول لنيوتن
القانون الثاني لنيوتن
القانون الثالث لنيوتن
قوة العمل
قوة رد الفعل
مهارة القراءة
التتابع الزمني
حدث أول
التفاصيل حول الحدث
التالي
أخيرًا
ما القوى؟
عندما يسحب المزارعون الثور، ويشدونه بقوة من حبله، فإنهم يؤثرون فيه بقوة. وعندما يضرب اللاعب الكرة فإن المضرب يؤثر فيها بقوة، فتتغير حركة الكرة. ويستعمل الإنسان القوة في حياته اليومية؛ فهو يدفع الباب ليفتحه، ويسحب الدرج ليفتحه، ويرفع الأشياء، أو يضعها.
تُسمى عملية السحب أو الدفع قوة. وقد تؤثر القوة في جسم فتغير موضعه أو اتجاهه أو سرعته أو شكله.
تستعمل العديد من القوى من دون وجود تلامس بين الأجسام، ومن ذلك قوة الجاذبية التي تؤثر بين الجسم والأرض فتسحبه إلى أسفل، وهناك قوى أخرى تؤثر في الأجسام دون تلامس مثل القوى الكهربائية والمغناطيسية.
يمكن أن تؤثر قوى كثيرة في الجسم نفسه في الوقت نفسه. وقد تعمل هذه القوى في الاتجاه نفسه، فتجمع قواها، أو في اتجاهات مختلفة، فتؤثر إحداها في الأخرى.
القوى والسحب والدفع
في لعبة شد الحبل تستعمل الفرق قوة لسحب الحبل نحوها.
تؤثر القوى في حركة الأجسام واتجاهاتها.
القوى المؤثرة في الطائرة
الجاذبية: قوة تسحب الطائرة إلى أسفل.
قوة الرفع: قوة ترفع الطائرة إلى أعلى.
الدفع: قوة تحرك الطائرة إلى الأمام.
مقاومة الهواء «السحب»: قوة تعاكس حركة الطائرة.
يمكن أن تكون قوة الرفع أكبر من وزن الطائرة في أثناء الإقلاع، فتتحرك الطائرة إلى أعلى. وفي أثناء الطيران المستوي تكون قوة الرفع مساوية لوزن الطائرة، وقوة الدفع مساوية لمقاومة الهواء؛ وهذا يجعل الطائرة تتحرك بسرعة ثابتة.
تعمل القوى في اتجاهات متعددة، ويمكن تمثيلها بأسهم. ويمثل اتجاه السهم اتجاه القوة، ويعبر طول السهم عن مقدار القوة.
تؤثر بعض القوى بقيمة أكبر من قوى أخرى؛ لذلك يمكن أن تغير حركة الجسم أو سرعته أكثر.
أختبر نفسي
أستنتج. إذا دفعت جسمًا فإن هذا الدفع يشكل قوة. كيف يمكن تمثيل هذه القوة؟
التفكير الناقد. كيف تحدد قوة في جسم متحرك اتجاه حركته؟
ما الجاذبية؟ وما الاحتكاك؟
ترى، لماذا يسقط الجسم عندما أتركه في الهواء إلى الأرض؟ إنها الجاذبية، والجاذبية قوة تجذب جميع الأجسام بعضها إلى بعض. يجذب كل جسم له كتلة كل جسم آخر بقوة جذب. وعلى الأرض تؤثر جاذبية الأرض في الأجسام وتسحبها نحو مركز الأرض.
اعتقد إسحاق نيوتن أن هناك قوة تجذب جسمًا نحو الأرض، وتسحب القمر في مداره حول الأرض. واستنتج أن القوة التي تبقي القمر في مداره هي الجاذبية نفسها التي تسحب الأجسام نحو الأرض.
تعتمد قوة الجاذبية على كتلة الأجسام والمسافة بينها. فكلما زادت كتلة الجسم زادت قوة جذب الجاذبية له، وكلما زادت المسافة بين الأجسام قلت قوة الجاذبية بينها.
قوى التأثير عن بعد
تؤثر القوى في الأجسام دون تلامس، ومن أمثلتها الجاذبية والقوى الكهربائية والمغناطيسية.
الاحتكاك
عندما يتحرك جسم فوق سطح جسم آخر، تنشأ قوة تقاوم الحركة تسمى الاحتكاك. والاحتكاك قوة تعاكس حركة الأجسام المتلامسة. وتعتمد قوة الاحتكاك على نوع السطحين المتلامسين، وعلى مقدار القوة التي تضغط السطحين أحدهما على الآخر.
يزداد الاحتكاك بين سطحين خشنين، ويقل بين سطحين أملسين. فالاحتكاك بين الحذاء والأرض يساعدني على المشي، ويمنع قدمي من الانزلاق. ويزيد الاحتكاك عند استعمال إطارات خشنة للسيارات، أو استعمال سلاسل في الثلج.
مقاومة الهواء
عندما يتحرك جسم في الهواء أو الماء يصطدم بجزيئات المائع، فتؤثر فيه قوة تعاكس حركته تسمى مقاومة الهواء. والهواء والسوائل أمثلة لموائع.
الهواء من الأسباب المهمة لمقاومة الحركة في الأجسام المتحركة. وتزداد مقاومة الهواء بزيادة مساحة سطح الجسم المتحرك وبزيادة سرعته. لذلك يستعمل المظليون المظلات لتقليل سرعة سقوطهم؛ لأن المظلة تزيد مساحة السطح وتزيد مقاومة الهواء.
أقرأ الشكل
أي الجسمين يتأثر بقوة الاحتكاك الكبرى؟ أستخدم الشكل لتحديد السطحين اللذين يسببان أكبر احتكاك.
إرشاد: أبحث في الصورة عن الأسطح المختلفة لقوة الاحتكاك، وأقارن بينها.
أختبر نفسي
أستنتج. كيف يمكن زيادة قوة الاحتكاك بين العجلات وسطح الطريق؟
التفكير الناقد. ماذا يحدث للحافلة لو لم يكن هناك احتكاك؟
ما القانون الأول لنيوتن في الحركة؟
إذا وقفت في ملعب أراقب كرة على الأرض، فإنها لا تتحرك حتى تؤثر فيها قوة تحركها. وإذا كانت الكرة تتحرك، فإنها تستمر في حركتها حتى تؤثر فيها قوة تغير حركتها أو توقفها.
تسمى القوى التي تؤثر في جسم دون أن تغير من حركته القوى المتزنة. فعندما تكون القوى المؤثرة في الجسم متزنة، فإن الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يستمر في حركته بالسرعة نفسها وفي الاتجاه نفسه.
أما القوى التي تسبب تغيرًا في حركة الجسم فتسمى القوى غير المتزنة. فعندما تؤثر قوة غير متزنة في جسم، يتغير مقدار سرعة الجسم أو اتجاه حركته أو كليهما.
وينص القانون الأول لنيوتن على أن الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يبقى متحركًا بالسرعة نفسها وفي الاتجاه نفسه، ما لم تؤثر فيه قوة غير متزنة.
القانون الأول لنيوتن
الأجسام الساكنة تبقى ساكنة، والأجسام المتحركة تبقى متحركة بالسرعة نفسها وفي الاتجاه نفسه، ما لم تؤثر فيها قوة غير متزنة.
نشاط
القوى غير المتزنة المؤثرة في البالون
- أنفخ بالونًا على مساحة جسم مطاطية، ولا أربطه.
- أترك فتحة البالون، وألاحظ ماذا يحدث له.
- أصف حركة البالون.
- أعيد التجربة مرة أخرى، وأمسك البالون بعد نفخه، ثم أتركه. ماذا يحدث؟
- أكتب تفسيرًا لحركة البالون؛ لماذا تغيرت حركته عندما خرج الهواء منه؟
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسية والتفاصيل. كيف يعينني أن أحافظ على توازني وأنا أسير على الرصيف دون أن أنزلق أو أسقط على الأرض؟
التفكير الناقد. كيف يمكن لشخص يجلس في مقعد الأمان في السيارة علميًا عند حدوث الاصطدام؟
ما القانون الثاني لنيوتن في الحركة؟
عرفت من دراستي للقانون الأول لنيوتن أنه لا بد من قوة لتغير حالة الجسم الحركية. ولكن أي القوى تحدث هذا التغير؟ وكيف يمكن قياسها؟
يتأثر تسارع الجسم بالقوة المحصلة المؤثرة فيه وبكتلته. فكلما زادت القوة المؤثرة في الجسم زاد تسارعه، وكلما زادت كتلة الجسم قل تسارعه عند تأثير القوة نفسها.
ينص القانون الثاني لنيوتن على أن تسارع جسم ما يساوي القوة المحصلة المؤثرة فيه مقسومة على كتلته، ويمكن التعبير عنه بالعلاقة:
التسارع = القوة المحصلة ÷ الكتلة
وهذا ما يسمى قانون نيوتن الثاني. ويمكن استعماله في تفسير حركة الأجسام عند تأثير القوى فيها.
القانون الثاني لنيوتن
إذا أثرت في الصندوقين بالقوة نفسها، فإن العربة التي تحمل صندوقًا واحدًا تتسارع أكثر من العربة التي تحمل صندوقين.
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسية والتفاصيل. كيف يمكن زيادة تسارع سيارة سباق؟
التفكير الناقد. ماذا يسبب تسارع جسم؟ إذا دفعت طاولة، ولم تتحرك، فهل تبذل عليها قوة؟ أوضح إجابتي.
ما القانون الثالث لنيوتن في الحركة؟
أتخيل أنني واقف بجانب زميل لي على لوح تزلج. فإذا دفعت زميلي إلى الأمام، فإني أندفع إلى الخلف. وذلك لأنني عندما دفعت زميلي أثرت فيه بقوة تسمى قوة العمل، وفي الوقت نفسه أثر زميلي فيَّ بقوة مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه تسمى قوة رد الفعل.
ينص القانون الثالث لنيوتن على أنه لكل قوة فعل قوة رد فعل مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.
القوى التي تسبب التسارع تؤثر دائمًا في أزواج، فلا توجد قوة مفردة. ومثال ذلك عندما تمشي فإن قدمك تدفع الأرض إلى الخلف، فتدفعك الأرض إلى الأمام. وعندما يسبح السباح يدفع الماء إلى الخلف، فيدفعه الماء إلى الأمام. وعند انطلاق الصاروخ تدفع الغازات الساخنة إلى أسفل، فيندفع الصاروخ إلى أعلى.
القانون الثالث لنيوتن
عندما يدفع أحد المتزلجين الآخر، فإن المتزلجين يندفعان في اتجاهين متعاكسين بسبب قوتي فعل ورد فعل.
أختبر نفسي
الفكرة الرئيسية والتفاصيل. ماذا يعني أن تكون الحركة الديناميكية في اتجاهين عند التزلج؟
التفكير الناقد. ما قوى العمل وقوى رد الفعل التي تؤثر فيها عندما تمشي؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
القوة: دفع أو سحب يغير حركة جسم أو شكله.
القوى المؤثرة في الطائرة هي قوة الرفع والوزن والدفع ومقاومة الهواء.
لكل قوة فعل قوة رد فعل مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.
المطويات
أنظم أفكاري
أضيف المطوية الثانية إلى مطويتي، أكتب فيها ما تعلمته عن القوى والقوانين الثلاثة.
أفكر وأتحدث وأكتب
- المفردات. القوة المتزنة مجموعها يساوي ............
- الفكرة الرئيسية والتفاصيل. كيف يمكن تقليل المقاومة المؤثرة في طائرة؟
- التفكير الناقد. يسقط جسمان مختلفان في الهواء. كيف تؤثر مقاومة الهواء في سقوطهما؟
- أختار الإجابة الصحيحة. إذا زاد مقدار القوة المؤثرة في جسم، فإن الجسم:
أ. يتسارع أكثر
ب. يتباطأ أقل
ج. يتباطأ أكثر
د. يستمر على سرعته نفسها
- أختار الإجابة الصحيحة. وحدة قياس القوة هي:
أ. الجرام
ب. النيوتن
ج. م/ث
د. م/ث²
- السؤال الأساسي. كيف تؤثر القوة في الحركة؟
العلوم والرياضيات
تؤثر محصلة قوى مقدارها 20 نيوتن في صندوق، ويتسارع 5 م/ث². ما مقدار كتلة هذا الصندوق؟
العلوم والمجتمع
أستعين بالإنترنت أو بالمصادر في البحث عن طريقة رياضية لتغيير مظلة، وأحدد خصائصها.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.