نستعمل في حياتنا اليومية الكثير من الأدوات المتنوعة منها المطرقة والمفك والمنشار، والمقص، وكسارة الجوز، كل هذه الأدوات تسمى آلات بسيطة.
فالآلة البسيطة أداة تستخدم لإنجاز الأعمال بسهولة.
فمقص الأظفار آلة بسيطة أقص بها أظفاري؛ من أجل نظافتي الشخصية.
في حين نستخدم المنشار كآلة بسيطة لقص الأخشاب.
صورة: يستخدم مقص الأظفار لتقليمها وتهذيبها. صورة: يستخدم المنشار في قص الخشب وتقطيع الأشجار.
الآلات البسيطة في حياتنا
تتنوع الآلات البسيطة في أشكالها وعملها، وتعمل على تغيير مقدار القوة اللازمة لبذل الشغل أو اتجاهها أو الاثنين معًا.
السطح المائل
سطح مستو يكون أحد طرفيه أعلى من الآخر، يستخدم لتقليل القوة اللازمة لتحريك الأجسام إلى الأعلى أو الأسفل.
البرغي
سطح مائل يلتف حول أسطوانة، يلف ليخترق الأشياء؛ فيثبتها مع بعضها.
صورة: البرغي آلة بسيطة تستخدم لتثبيت الأشياء في مكانها.
أختبر نفسي
ألخص. استعمالات السطح المائل في حياتنا اليومية.
التفكير الناقد. كيف يستفيد النجار من البرغي؟
البكرة
هي عجلة يلتف حولها حبل أو سلك قوي. تستخدم في رفع الأجسام الثقيلة.
تعمل البكرة الثابتة على تغيير اتجاه القوة، وتثبت من مركزها بحيث لا يتغير موضعها عند رفع الأثقال.
صورة: تربط الجسم المراد رفعه بأحد طرفي الحبل، ويسحب الطرف الآخر للأسفل.
الرافعة
آلة بسيطة تتكون من لوح أو قضيب يرتكز عند نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز.
تقوم الرافعة بمضاعفة الجهد أو المسافة أو السرعة، ومن الأمثلة عليها المقص، والملقط، والميزان ذو الكفتين، والعتلة.
صورة: تمثل لعبة الأرجوحة التوازن بين الروافع.
أختبر نفسي
ألخص. بعض استعمالات الرافعة في حياتنا اليومية.
التفكير الناقد. أي نوع من الآلات البسيطة كان يستخدم قديمًا في استخراج الماء من البئر؟
العجلة والمحور
عجلة متصلة بعمود صلب يمر في مركزها، يسهل عملية تحريك الأشياء.
تعد عجلة الدراجة المرتبطة بمحور متصل بالمقود والأقراص المسننة «التروس» التي تستخدم لنقل الحركة من قرص إلى آخر، من الأمثلة عليها.
صورة: يؤدي دوران المحور في الدراجة الهوائية إلى دوران العجلة. صورة: توجد التروس بأحجام غير متساوية.
الإسفين «الوتد»
آلة بسيطة وأداة تستخدم لفصل الأجسام، وهي عبارة عن سطح مائل له طرف حاد.
تعد السكين والفأس، وبعض أدوات البناء والنجارة أمثلة على الإسفين.
صورة: تتكون الفأس من يد خشبية وسن عريض من الحديد. صورة: يستخدم الإسفين الخشبي في البناء والنجارة.
نشاط
ما فائدة الآلات البسيطة؟
أحضر علبة محكمة الإغلاق.
أحاول فتح غطاء العلبة بيدك أو بملعقة. ماذا تلاحظ؟
أستعمل مفتاح العلب. ماذا تلاحظ؟
أقارن. في أي الحالتين كان فتحك للعلبة أسهل؟
أستنتج. ما فائدة مفتاح العلب؟
أختبر نفسي
ألخص. كيف تعمل المسننات «التروس» على تحريك الأشياء؟
التفكير الناقد. لماذا يعد الإسفين من الآلات البسيطة؟
الآلات البسيطة
تتضمن الآلات البسيطة أدوات يومية تساعد في إنجاز الشغل بتقليل القوة المطلوبة أو بتغيير اتجاهها أو بكليهما. من أمثلتها السطح المائل والبرغي والبكرة والرافعة والعجلة والمحور والتروس والإسفين؛ ولكلٍ منها دور واضح مثل رفع الأثقال أو تثبيت الأجزاء أو تسهيل الحركة أو فصل الأشياء. تقدم التجارب البسيطة فرصة لملاحظة هذه التأثيرات ومقارنة فعالية الأدوات المختلفة في أداء مهمة محددة.
نواتج الدرس
يعرِّف الآلة البسيطة ويعطي أمثلة من الحياة اليومية.يشرح كيف يغيّر السطح المائل مقدار القوة اللازمة لتحريك جسم إلى أعلى.يصف عمل البكرة الثابتة وكيف تغير اتجاه القوة عند الرفع.يبيّن تركيب الرافعة ودور نقطة الارتكاز في مضاعفة الجهد أو المسافة.يفسّر كيف تنقل التروس والعجلة والمحور الحركة بين أجزاء الآلة.يبرّر سبب اعتبار الإسفين آلة بسيطة ويعرض أمثلة عليها.يستنتج فائدة مفتاح العلب من مقارنة طرق فتح غطاء محكم الإغلاق.
المفاهيم الرئيسة
تعريف الآلة البسيطة والغرض منهاتغيير مقدار القوة أو اتجاههاالسطح المائل والبرغي كأشكال لسطح مائلالبكرة والرافعة كمضاعفات للقوة أو لتغيير اتجاههاالعجلة والمحور والتروس كآليات لنقل الحركةالإسفين كآلة لفصل الموادتصميم الأنشطة لاكتشاف عمل الآلات البسيطة عمليًا
1
الدرس الثاني: الآلات البسيطة
تحتوي الدراجة الهوائية على أجزاء تؤدي وظائف لا تختلف عن الآلات البسيطة؛ فمثلاً توجد بكرات في نظام السحب، والمقود يوجه الحركة، وذراع الفرامل يعمل كآلية لتطبيق قوة لإيقاف العجلة. هذه العناصر تجمع خصائص الآلات البسيطة التي تهدف إلى تسهيل أداء مهام مثل الحركة والتحكم والفرملة، لذلك من المفيد أن نتعرف على أهميتها في الأجهزة اليومية.
ناتج التعلم
يذكر أمثلة على آلات بسيطة موجودة في الدراجة الهوائية ويصف وظيفة كلٍ منها.
المفاهيم
الآلات البسيطة في الأجهزة اليومية
المصطلحات العلمية
البكرةعجلة يلتف حولها حبل أو سلك قوي وتساعد في تغيير كيفية سحب الأحمال.
2
أستكشف
للتعرف على عمل الرافعة أو نظام سحب بسيط نجرب تجربة عملية: نربط خيطًا حول فوهة قارورة ماء ونمرر الخيط عبر حامل الطاولة، ثم نضع القارورة على الأرض وننفذ الخطوتين 1 و2 كما هو مخطط. قبل السحب نتوقع النتيجة (3)، ثم نتحقق فعليًا بسحب الخيط ونلاحظ ما يحدث للقارورة (4). يمكن تكرار التجربة مع جسم أخف مثل مقلمة للاستدلال على تأثير كتلة الجسم على النتيجة.
ناتج التعلم
يتبع إجراءات تجربة استقصائية ليرصد تأثير سحب الخيط عبر حامل على حركة قارورة ماء.
المفاهيم
التجربة العملية كمصدر لاكتشاف كيفية عمل الرافعات وأنظمة السحب
المصطلحات العلمية
الرافعةقضيب أو لوح يرتكز عند نقطة ثابتة ويستخدم لتسهيل تحريك الأحمال أو تغيير مقدار الجهد.
3
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي في هذه الوحدة هو كيف تجعل الآلات البسيطة إكمال الشغل أسهل؛ للإجابة نحتاج إلى فهم أسماء الأنواع المختلفة مثل السطح المائل والبرغي والبكرة والرافعة ونقطة الارتكاز والعجلة والمحور والتروس والإسفين، ثم تلخيص الفكرة العامة بأن كل آلة بسيطة تغير زاوية أو مقدار القوة أو تسهل الحركة لتقليل جهد الإنسان.
ناتج التعلم
يجيب عن السؤال الأساسي ويُلخّص دور الآلات البسيطة في تيسير الشغل.
المفاهيم
تصنيف الآلات البسيطة ووظيفتها الأساسية
المصطلحات العلمية
الآلة البسيطةأداة تُستعمل لإنجاز عمل ما بسهولة أكبر من دون تعقيد ميكانيكي كبير.
4
ما الآلات البسيطة؟
نستعمل عددًا من الأدوات التي تُعد آلات بسيطة مثل المطرقة والمفك والمنشار والمقص وكسارة الجوز؛ كل هذه الأمثلة تُستخدم لتسهيل مهام محددة، فعلى سبيل المثال يُستخدم مقص الأظفار في تقليم الأظافر للحفاظ على النظافة الشخصية، بينما يُوظف المنشار للقص والقطع عند العمل بالخشب.
ناتج التعلم
يعدّد أمثلة على آلات بسيطة ويشرح الغرض من كل مثال.
المفاهيم
الأمثلة اليومية للآلات البسيطة ووظائفها
المصطلحات العلمية
مقص الأظفارأداة بسيطة تُستعمل لتقليم الأظافر والحفاظ على نظافة اليدين.
5
الآلات البسيطة في حياتنا
تتنوع الآلات البسيطة من حيث الشكل والطريقة التي تؤثر بها في القوة؛ فبعضها يقلل مقدار القوة اللازمة، وبعضها يغيّر اتجاه القوة، ويمكن أن يفعل الاثنان معًا. السطح المائل هو سطح يكون أحد طرفيه أعلى من الآخر ويُستخدم لتقليل القوة اللازمة لرفع الأشياء، أما البرغي فهو شكل من السطح المائل يلتف حول أسطوانة ويستعمل لربط الأجزاء وتثبيتها.
ناتج التعلم
يشرح كيف يغيّر السطح المائل مقدار القوة اللازمة ويصف وظيفة البرغي في التثبيت.
المفاهيم
السطح المائل والبرغي كوسائل لتعديل القوة أو التثبيت
المصطلحات العلمية
السطح المائلسطح مستو يكون أحد طرفيه أعلى من الآخر ويُستعمل لتقليل القوة اللازمة لتحريك الأجسام صعودًا أو هبوطًا.البرغيسطح مائل يلتف حول أسطوانة ويُستخدم لثقب أو تثبيت الأجسام معًا.
6
البكرة
البكرة عبارة عن عجلة يلتف حولها حبل أو سلك قوي وتُستخدم لرفع الأشياء الثقيلة؛ في حالة البكرة الثابتة يبقى موضع العجلة نفسه ولا ينتقل المكان، ولكنها تغير اتجاه القوة بحيث يمكن سحب طرف الحبل لأسفل لرفع الجسم المرتبط بالطرف الآخر.
ناتج التعلم
يصف عمل البكرة الثابتة وكيفية تغييرها لاتجاه القوة عند رفع حمل.
المفاهيم
استخدام البكرة لتغيير اتجاه القوة وتسهيل الرفع
المصطلحات العلمية
البكرةعجلة يدور حول محورها يلتف حولها حبل وتُستخدم لتسهيل رفع الأوزان عن طريق تغيير اتجاه الشد.
7
الرافعة
الرافعة تتألف من لوح أو قضيب يرتكز عند نقطة ثابتة تُسمى نقطة الارتكاز، وتُستخدم لتغيير مقدار القوة أو المسافة أو السرعة المطلوبة لتحريك جسم؛ من أمثلة الرافعات المقص والملقط والميزان ذو الكفتين والعتلة، ويمكن تمثيل مفهوم التوازن في الروافع بلعبة الأرجوحة التي تُظهر كيف يتبدل الالتزام بالتوازن بين الجهتين.
ناتج التعلم
يفسر كيف تستعمل الرافعة نقطة الارتكاز لتغيير الجهد أو المسافة ويعدد أمثلة عليها.
المفاهيم
الرافعة ونقطة الارتكاز كمبدأ لمضاعفة الجهد أو المسافة
المصطلحات العلمية
نقطة الارتكازالمكان الثابت الذي يدور حوله القضيب أو اللوح في الرافعة وتحدد موضع تأثير القوة.
8
العجلة والمحور
يتكون نظام العجلة والمحور من عجلة مرتبطة بعمود صلب يمر في مركزها، وهذا التكوين يجعل تحريك الأشياء أسهل؛ مثال على ذلك الدراجة حيث ترتبط العجلة بمحور متصل بالمقود، وتوجد أيضًا التروس التي تنقل الحركة بين أقراص مسننة بأحجام مختلفة لتغيير السرعة أو القوة المطلوبة.
ناتج التعلم
يشرح دور العجلة والمحور وكيف تستخدم التروس لنقل الحركة بين مكونات الآلة.
المفاهيم
العجلة والمحور والتروس كآليات لتسهيل الحركة ونقل القوة
المصطلحات العلمية
العجلة والمحورعجلة مرتبطة بعمود صلب يمر في مركزها لتسهيل حركة الجسم وتقليل الاحتكاك.التروسأقراص مسننة تُستخدم لنقل الحركة من قرص إلى آخر وتغيير العلاقة بين السرعة والقوة.
9
الإسفين «الوتد»
الإسفين هو أداة بسيطة عبارة عن سطح مائل له طرف حاد يُستخدم لفصل أو تقطيع المواد؛ أمثلة على الإسفين تشمل السكين والفأس وبعض أدوات البناء والنجارة، وتُصنع الفأس عادةً من يد خشبية مع سن حديدي عريض يُسهِم في الشق والفصل.
ناتج التعلم
يعرِّف الإسفين ويذكر أمثلة توضح كيف يُستخدم لفصل المواد.
المفاهيم
الإسفين كسطح مائل حاد لفصل الأجسام
المصطلحات العلمية
الإسفينسطح مائل ذو طرف حاد يُوظف لفصل المواد أو لتسهيل شقها.
10
نشاط
لتبيان فائدة الآلات البسيطة نجري تجربة بسيطة: 1 أحضر علبة محكمة الإغلاق، 2 حاول فتح الغطاء بيدك أو بملعقة ولاحظ الصعوبة، 3 استخدم مفتاح العلب وراقب الاختلاف، 4 قارن بين التجربتين أيهما أسهل، 5 استنتج أن مفتاح العلب يسهل فك الأغطية المحكمة لأن تصميمه يقلل الجهد المطلوب.
ناتج التعلم
يقارن بين محاولات فتح غطاء علبة بطرق مختلفة ويستنتج فائدة مفتاح العلب.
تعمل المسننات أو التروس بنقل الحركة بين أقراص لها أسنان متلاصقة، فتنتقل الحركة من قرص إلى آخر مع تغيير في السرعة أو القوة حسب أحجامها، أما الإسفين فيُعد آلة بسيطة لأنه في الأساس سطح مائل مصمم لإحداث فصل أو شق في المادة باستخدام قوة موجهة نحو الطرف الحاد.
ناتج التعلم
يصف كيف تنقل التروس الحركة ويبرر اعتبار الإسفين آلة بسيطة.
المفاهيم
وظيفة التروس في نقل الحركة ومنطق عمل الإسفين
المصطلحات العلمية
التروسأقراص مسننة تُستخدم لنقل الحركة بين أجزاء الماكينة وتغيير علاقة السرعة بالقوة.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
خبير مناهج سعودية
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.