تغيّر الحركة
الدرس الثاني
تغيّر الحركة
أنظر وأتساءل
يضرب لاعب كرة المضرب الكرة في اتجاه خصمه، ويستعد اللاعب الخصم لصدها. ما الذي يسبب تغير حركة الكرة؟
استكشف
نشاط استقصائي
كيف تغير القوى الحركة؟
أتوقع
إذا دحرجت كرة حديدية في اتجاه أسفل مستوى مائل فستتحرك في خط مستقيم. كيف يمكن للمغناطيس أن يغير اتجاه حركة الكرة؟ أكتب توقعي.
أختبر توقعاتي
- أضع ثلاثة كتب بعضها فوق بعض، ثم أثبت طرف لوح كرتوني عند حافتها العلوية لأكون مستوى مائلًا. أضع كتابًا رابعًا عند النهاية السفلية للمستوى المائل لإيقاف الكرة.
- ألاحظ. أفلت الكرة من نقطة عند أعلى المستوى المائل لتتحرك إلى أسفل، ثم أرسم مسار حركة الكرة في أثناء دحرجتها.
- ألاحظ. أضع المغناطيس بالقرب من أحد جانبي المستوى المائل، كما هو مبين في الشكل. وبينما أحمل المغناطيس أحرك الكرة من أعلى السطح. ثم أرسم المسار الجديد للكرة.
- أستخدم المتغيرات. أقرب المغناطيس أكثر من المستوى، وأكرر الخطوة ٣.
أستخلص النتائج
- أفسر البيانات. ماذا حدث لمسار الكرة في الخطوة ٣؟ كيف أثر المغناطيس في سرعتها المتجهة؟ هل تسارعت الكرة؟ ما نوع التسارع؟
- أستنتج. أنظر إلى مسار الكرة. أين كانت قوة جذب المغناطيس للكرة أكبر؟ وأين كانت أضعف؟
أستكشف أكثر
ماذا أتوقع لو استخدمت مغناطيسًا أقوى أو أضعف من المغناطيس الأول؟ ماذا لو وضعت المغناطيس أسفل لوح الكرتون؟ أختبر توقعاتي.
أحتاج إلى:
أربعة كتب
لوح كرتوني
كرة حديدية
قلم تخطيط
مغناطيس
أقرأ وأتعلم
كيف تؤثر القوى في الحركة؟
عندما أضرب الكرة فإنني أؤثر فيها بقوة، وهي تؤثر فيّ بقوة معاكسة، وهناك قوى أخرى يمكن أن تؤثر في كل منا. كيف تؤثر القوى في حركة الأجسام؟
القوى المتزنة
عندما أضع حقيبتي على الطاولة فإنها لا تتحرك. ما سبب ذلك؟ إن قوة الجاذبية الأرضية تسحب الحقيبة إلى أسفل، وكذلك فإن سطح الطاولة يدفع الحقيبة إلى أعلى بقوة مساوية تمامًا لقوة الجاذبية؛ أي إن هاتين القوتين متساويتان تمامًا في المقدار، لكنهما تؤثران في الحقيبة في اتجاهين متعاكسين.
تسمى هاتان القوتان القوى المتزنة. والقوى المتزنة مجموعة قوى تؤثر في جسم واحد، ويلغي بعضها بعضًا، وتكون كل قوة فيها مساوية في المقدار للقوة الأخرى، ومعاكسة لها في الاتجاه.
والقوى المتزنة لا تغير اتجاه حركة الجسم، وعندما يكون الجسم ساكنًا فإن جميع القوى المؤثرة تكون متوازنة.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف يمكن أن يؤثر الدفع أو السحب في حركة الأجسام؟
المفردات
قوى متزنة
قوى غير متزنة
نيوتن
مهارة القراءة
التوقع
توقعي
ماذا حدث؟
إذا سحب كل من الولدين الآخر بقوة متساوية لا يتحرك الحبل، وتكون القوة متزنة، وإذا سحب أحد الولدين بقوة أكبر من الآخر فإن الحبل سيتحرك نحو القوة الكبرى.
القوى غير المتزنة
عندما أدفع حقيبتي أفقيًا على سطح الطاولة تتولد قوة احتكاك كبيرة بين الحقيبة وسطح الطاولة، ويعمل الاحتكاك على تقليل قوة الدفع. فإذا تحركت الحقيبة فإن ذلك يعني أن قوة الدفع أكبر من قوة الاحتكاك.
القوى غير المتساوية تسمى القوى غير المتزنة، وهي تسبب تغير حركة الجسم، ويكون اتجاه الحركة في اتجاه القوة الكبرى.
تمكن العالم نيوتن قبل أكثر من ٣٠٠ عام من تفسير العلاقة بين القوة والحركة، وتكريمًا له تقاس القوة بوحدة تسمى نيوتن.
الوزن والقوة
من المعلوم أن الوزن يقاس بوحدة نيوتن. فما العلاقة بين الوزن والقوة؟ جميع الأجسام لها وزن؛ لأن قوة الجاذبية الأرضية تسحب الأجسام نحوها، لذا فإن الوزن قوة، شأنها شأن بقية القوى، تقاس بوحدة النيوتن.
أثر الجاذبية
زجاجة ماء: ٥ نيوتن
كتاب: ٤ نيوتن
علبة ألوان: ٣ نيوتن
تفاحة: ٢ نيوتن
تزن الحقيبة الفارغة ٥ نيوتن.
أقرأ الشكل
أختار الأشياء التي أرغب أن أضعها في حقيبتي. ما مقدار القوة اللازمة لرفع الحقيبة؟
إرشاد: أجمع أوزان الأجسام التي أختارها وأضيفها إلى وزن الحقيبة الفارغة بوحدة النيوتن.
أختبر نفسي
أتوقع. في لعبة شد الحبل، إذا كانت قوة سحب أحد الطفلين ضعف قوة الآخر، فماذا يحدث؟ ولماذا؟
التفكير الناقد. هل تتحرك كرة من مادة الكروم إذا وضعت في منتصف المسافة بين مغناطيسين متساويين في القوة الجذب؟ ولماذا؟
كيف تؤثر القوى في التسارع؟
يعرف التسارع بأنه تغير في السرعة المتجهة. أي تغير في سرعة أي جسم ـ بالزيادة أو النقصان ـ يعني حدوث تسارع له؛ أي إنه كلما زاد مقدار القوة ازداد التسارع.
ولكتلة الجسم تأثير أيضًا على التسارع؛ فإذا أثرت بالقوة نفسها على جسمين مختلفين في كتلتيهما تسارع الجسم ذو الكتلة الكبيرة أقل من تسارع الجسم ذي الكتلة الصغيرة.
أنظر إلى الشكل أسفل الصفحة. في الحالة الأولى يقوم شخص واحد بسحب عربة تحمل صندوقًا واحدًا، فتتسارع العربة.
ولو قام شخص آخر بمساعدة الأول لسحب العربة نفسها ـ كما في الحالة الثانية ـ فإن القوة المؤثرة في العربة تتضاعف، ويتضاعف تسارع العربة.
ما الذي يحدث في الحالة الثالثة؟ يقوم الشخص نفسه بسحب العربة، وقد تضاعف حملها من الصناديق. فإذا أثر الشخص بالقوة نفسها التي أثر بها في العربة في الحالة الأولى فإن تسارع العربة في هذه الحالة سوف يتناقص إلى نصف تسارع العربة الأولى.
القوة والتسارع
قوة مؤثرة
تسارع
قوى مؤثرة
تسارع
قوة مؤثرة
تسارع
أقرأ الشكل
أي الحالات يكون التسارع فيها أكبر مما يكون، وفي أيها يكون أقل مما يكون؟
إرشاد: أقارن بين الأسهم، وأحدد ذلك.
كيف تؤثر الكتلة في القصور الذاتي للجسم؟
يعرف القصور الذاتي للجسم بأنه ميل الجسم المتحرك إلى بقائه متحركًا بنفس السرعة والاتجاه، وكذلك بقاء الجسم الساكن ساكنًا.
قصور الجسم يعتمد على كتلته. أفترض أنني أثرت بالقوة نفسها في جسمين مختلفين في الكتلة، فإن الجسم الأقل كتلة سيتسارع أكثر؛ لأن قصوره الذاتي يكون أقل. ولو افترضنا أن كتلة الجسم الثاني ضعف كتلة الجسم الأول فسيكون تسارعه نصف تسارع الجسم الأول؛ لأن قصوره الذاتي يكون أكبر.
أنظر إلى الكرسي المتحرك في الصورة، فإذا افترضنا أن كلا المتسابقين يبذلان القوة نفسها فإن المتسابق الأقل كتلة سوف يفوز؛ لأن تسارع الجسم الأخف يكون أكبر في هذه الحالة.
إذا أثر كلا المتسابقين بقوة متساوية، فمن يفوز بالسباق؟
المتسابق ذو الكتلة الأقل يفوز؛ لأن تسارعه سيكون أكبر.
أختبر نفسي
أتوقع. إذا ركلت كرة قدم بقوة ٥ نيوتن، ثم ركلتها مرة ثانية بقوة ١٠ نيوتن، فهل يكون تسارعها في الحالة الثانية أكبر؟ لماذا؟
التفكير الناقد. كرة البولينج وكرة القدم متماثلتان في الحجم تقريبًا. لماذا يكون رمي كرة البولينج أصعب؟
حقيقة
لا تلزم قوة إضافية لإبقاء الجسم المتحرك متحركًا بالسرعة نفسها والاتجاه نفسه.
كيف يؤثر الاحتكاك في حركة الجسم؟
أفكر في حركة متزلج على الجليد... عندما يدفع متزلج زلاجة فإنها تتحرك «تنزلق»، والآن أفكر في شخص ينتعل حذاء رياضيًا ويقف على جانب الطريق. هل ينزلق إذا دفعه الرصيف؟ لا. ما الفرق بين الحالتين؟ الاحتكاك.
عرفت أن الاحتكاك قوة تعمل في عكس اتجاه الحركة. يعتمد مقدار الاحتكاك على طبيعة السطوح المتلامسة، فالاحتكاك قليل بين الأجسام الصلبة الملساء كما في قاعدة حذاء التزلج والجليد، لكنه كبير بين طبقة المطاط التي تغلف أسفل الحذاء الرياضي والرصيف.
لماذا يوضع زيت بين الأجزاء المتحركة المتلامسة في الدراجة؟ الزيت يقلل من الاحتكاك؛ إنه يساعد الأجزاء المتلامسة على الحركة.
نشاط
الاحتكاك والحركة
- أربط خيطًا حول الكتاب، أضع الكتاب على سطح أملس، أثبت قطعة الخيط في ميزان نابضي، وأضع كتابًا ثانيًا فوق الكتاب الأول.
- أقيس. أسحب الميزان بلطف، وأقيس قوة سحبي للكتابين عندما يكونان على وشك الحركة، وأسجل بياناتي.
- أستخدم الميزان النابضي لسحب الكتب بسرعة على السطح. أنظر قراءة الميزان وأسجل مقدار القوة.
- أستنتج. هل كان الاحتكاك قبل بدء الكتب في الحركة أكبر منه في أثناء حركتها؟ أعتمد في إجابتي على الخطوة ٣.
قاعدة الحذاء الحديدية تقلل الاحتكاك مع سطح الجليد.
أختبر نفسي
أتوقع. أيهما أكثر احتكاكًا: الانزلاق فوق العشب أم فوق الجليد؟ ولماذا؟
التفكير الناقد. يكثر التحذير من الانزلاقات في فصل الشتاء. لماذا يصبح الماء على السطح زلقًا؟
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.