iMadrassa

العمل والطاقة الحركية

I تذكرة ( الحركة الانسحابية لجسم صلب ).

في الحركة الانسحابية :

  • ينسحب الضلع موازيا لنفسه
  • مسارات كل النقاط متماثلة

 في الحركة الانسحابية لجسم صلب  يكون لكل نقاط الجملة نفس شعاع  السرعة 

  لدراسة حركة جسم صلب في حالة انسحاب نختار نقطة كيفية منه وندرس حركتها.

II عمل قوة ثابتـة
1 مفهوم عمل قوة ثابتة
القوة الثابتة

القوة الثابتة هي كل قوة حاملها ثابت وجهتها ثابتة و شدتها ثابتة.

ننبه التلميذ إلى الفرق الموجود بين التعبير العام و التعبير العلمي لكلمة عمل.

  • المفهوم العـــام : هو جهد متبوع بإحساس وتعب ( ناتج عن حدوث ظواهر فيزيائية وكيميائية داخل الجسم تجعل ألياف العضلات تنقبض ويستهلك طاقة ).
  • المفهوم العلمي : نعتبر في الفيزياء أن قوة أنجزت عملا إذا انتقلت نقطة تطبيقها .
2 حالة حركة انسحابية مستقيمـة
دفع عربة بواسطة مجفف الشعر

الهدف من هذا النشاط هو دراسة كيفية التأثير على عربة (جهة القوة) .     
ما هي القوة التي لها فعالية أحسن في توقيف أو تحريك العربة. يحاول التلميذ أن يؤثر على العربة بمجفف الشعر في مختلف الجهات ليحركها من A  إلى B .   


الأسئلة :

  1.  اقترح كيفية عملية تؤثر بها على العربة بمجفف الشعر بحيث تبقى القوة المطبقة من طرف الهواء المنبعث منه على العربة ثابتة تقريبا.
  2.  إذا كانت  العربة ساكنة  في الموضع A ، ماهي  أحسن جهة للقوة  كي تؤثر على العربة حتى تصل إلى الموضع B بأقصى سرعة ؟ قارن كيفيا جهة الحركة مع حامل وجهة القوة .
  3.  إذا كانت العربة تتحرك من A إلى B و أردت توقيفها ، فما هي أحسن جهة للقوة  كي تؤثر على العربة و توقفها بعد قطع أقصر مسافة ؟
  4. في رأيك كيف يكون أثر هذه القوة على حركة العربة إذا كان حاملها عمودياعلى الطريق الافقي ؟
  1. لكي تبقى القوة ثابتة ، نوجه مجفف الشعر إلى العربة و نبقيه على نفس البعد منها خلال الحركة و في نفس الاتجاه .
  2.  لكي تصل العربة إلى الموضع B بأقصى سرعة ، نطبق عليها قوة الشكل (1) :
  •  حاملها مواز للانتقال AB .
  • جهتها في جهة الحركة .
  1.  لكي تتوقف العربة بعد قطع أقصر مسافة ، نطبق عليها قوة الشكل (2) :
  • حاملها مواز للانتقال AB .
  • جهتها عكس جهة الحركة .
  1. القوة التي حاملها عمودي على الطريق لا تؤثر على حركة العربة الشكل (3)
  • تكون القوة المطبقة على متحرك في جهة الحركة مساعدة لحركته و تكون إشارة عمل هذه القوة موجبة و ندعوه عملا محركا.
  • تكون القوة المطبقة على متحرك في الاتجاه المعاكس للحركة معيقة لحركته و تكون إشارة عمل هذه القوة سالبة و ندعوه  عملا مقاوما.

عندما تنتقل نقطة تأثير قوة 

ثابتة وفق مسار مستقيم
فإن عبارة عمل هذه القوة هي :  

حيث 

هي الزاوية التي يصنعها شعاع الانتقال 
مع شعاع القوة

 تجر سيارة بقوة ثابتة شدتها

  فتنتقل من الوضع
  إلى الوضع 
  مسافة 
 

  •  احسب عمل هذه القوة   .     
  •  هل هي  مساعد ة للحركة أم معيقة لها ؟
  • ماهي إشارة هذا العمل؟.

يفرمل سائق السيارة بقوة كبح قدرها 

  فتتوقف سيارته بعد قطع مسافة
 

  • هل هذه القوة مساعدة أو معيقة للحركة ؟
  •  احسب عمل هذه القوة .  
  • ماهي إشارة هذا العمل ؟.
3 العمل المحرك والعمل المقاوم
  • العمل المحرك : تكون القوة المطبقة على المتحرك في اتجاه  الحركة (
    ) وتكون إشارة عملها موجب .
  • العمل المقاوم  : تكون القوة المطبقة على المتحرك في الاتجاه المعاكس  للحركة (
    ) وتكون إشارة عملها سالبة .
4 عمل الثقـل
دراسة حركة متحرك على مستوي مائل خشن .

  الهدف من هذا النشاط هو إيجاد عبارة عمل الثقل. بحساب العمل في الحالتين المقترحتان ، يتوصل التلميذ إلى أن عمل الثقل لا يتعلق بمسار المتحرك بل يتعلق بالارتفاع h أي بالمسافة المقطوعة شاقوليا.
 يمكن للتلميذ أن يوظف مكتسباته في الرياضيات ليصل إلى النتيجة.

 

  1. تحديد قيمة زاوية ميل المستوي بالنسبة للمستوي الأفقي ( المرجعي ) ما هي العلاقة بين المقدارين :
    و
    ؟     
  2. نضع المتحرك فوق المستوي المائل الخشن .
  • ماهي القوى المطبقة على المتحرك؟  مثلها على الشكل .
  • هل توجد قوى يخضع لها المتحرك عملها معدوما ؟ علل.
  • هل توجد قوى عملها غير معدوم ؟ ما هي عبارة و إشارة هذا العمل ؟
  1. ;
  2.  
  •  قوة الثقل
      الشاقولية و الموجهة نحو مركز الأرض .

فعل الطاولة على المتحرك

  المائلة بالنسبة لشاقول الطاولة و الموجهة  نحو الأعلى والتي تحلل إلى قوتين :
 :عمودية على المستوي ( القوة الناظمية )    
: معاكسة لجهة الحركة ( قوة الاحتكاك)   

  •  بما أن الزاوية بين  المركبة
    وشعاع الانتقال تساوي 
    ، فعملها معدوم .

 

  • بما أن الزاوية بين قوة الثقل وشعاع الإنتقال أقل من
    ، فإن عمل قوة الثقل موجب .

 بما أن الزاوية بين قوة الإحتكاك وشعاع الإنتقال تساوي

، فإن عمل قوة الإحتكاك سالب .

عبارة عمل قوة الثقل

هي :
 

   عبارة عمل قوة الاحتكاك :

  •  عمل الثقل لا ...... بالمسار ...... من طرف المتحرك بل يتعلق ...... قوة  الثقل ...... في الارتفاع
    بين الموضع الابتدائي  والموضع  ...... فقط أي :    
  •   ...... : عمل قوة الثقل محرك .        
  • ...... : عمل قوة الثقل مقاوم  .  
  •  عمل الثقل لا يتعلق بالمسار المسلوك من طرف المتحرك بل يتعلق بشدة قوة  الثقل والفرق في الارتفاع
    بين الموضع الابتدائي  والموضع  النهائي فقط أي :    
  •   النزول : عمل قوة الثقل محرك .        
  • الصعود : عمل قوة الثقل مقاوم  .  
III العمل والطاقة الحركيـة
علاقة الطاقة الحركية بالسرعة (مقاربة كيفية)

نثبت احد طرفي خيط مطاطي في حاجز مثبت على طاولة أفقية ملساء ونثبت في طرفه الآخر عربة  في البداية يكون الخيط المطاطي مسترخ (أنظر الشكل).

  • علّم الوضع الابتدائي للعربة ثم ادفعها (بواسطة مسطرة مثلا) بحيث تنطلق في حركة مستقيمة بسرعة معينة
    .
  • علّم أقصى موضع تصل إليه العربة قبل أن تنعدم سرعتها.
  • سجل المسافة التي قطعتها أثناء حركتها. كيف يكون المطاط عند هذا الوضع؟
  • ما ذا تستنتج؟ إلى ماذا تحولت الطاقة الحركية للعربة؟
  • ما ذا يحدث للعربة بعد ذلك؟ إلى أين تصل العربة في الاتجاه المعاكس؟ ماذا يحدث؟
  • أعد التجربة بدفع العربة من نفس الموضع بحيث تنطلق بسرعة 
  • علّم أقصى موضع تصل إليه العربة وسجّل المسافة التي قطعتها أثناء حركتها.
  • ماذا تلاحظ؟
  • قارن المسافة المقطوعة في الحالتين. ماذا تستنتج؟
  • عين استطالة المطاط في هذه الحالة.
  • ماذا تستنتج بالنسبة للطاقة الحركية التي انطلقت بها العربة في التجربتين؟
  • أعد التجربة بتغيير سرعة انطلاق العربة في كل مرة واستنتج كيفيا علاقة الطاقة الحركية بسرعة العربة.
علاقة الطاقة الحركية بالكتلة (مقاربة كيفية)

نريد في هذا النشاط إبراز العلاقة بين  الطاقة الحركية و كتلة العربة كيفيا.

لذلك نستعمل عربتين متماثلتين نغير كتلة إحداهما بمضاعفتها بحمولات مختلفة في كل مرّة.
ضع العربتين فوق الطاولة كما هو موضح في الشكل واربطهما بالحاجز بواسطة مطاطين متماثلين.

  •  لتحقيق هدف الدراسة يجب أن تنطلق العربتان بنفس السرعة. لماذا؟
  •  اقترح وسيلة عملية تعطي بها للعربتين نفس السرعة الابتدائية.
  •  في رأيك لماذا نستعمل مطاطين متماثلين وكيف نتحقق من تماثلهما عمليا؟
  • اعتمادا على خطوات التجربة السابقة والشروط الابتدائية المحدّدة في السؤالين السابقين اقترح برتوكولا تجريبيا تبرز في هذه التجربة كيف تتغير الطاقة الحركية للعربة بتغير كتلتها. استعمل على الأقل ثلاث قيم لكتلة العربة المحمّلة.
  • صف في فقرة خطوات التجربة والملاحظات التي تعتمد عليها للوصول إلى النتيجة.
  • يملك كل جسم متحرك في معلم طاقة حركية نرمز لها بالرمز:
  • تتعلق الطاقة الحركية بسرعة الجسم في المعلم المعتبر بحيث تزداد كلما زادت سرعة الجسم كما تتعلق بكتلته بحيث تزداد طاقته الحركية بازدياد كتلته.
  • عندما ينسحب جسم ذو كتلة
    بسرعة
      تكون طاقته الحركية 
  • تغير الطاقة الحركية للعربة بين موضعين يساوي عمل القوة المؤثرة علي هذه العربة بين هذين الموضعين.

قم بالدخول للإطلاع على المزيد من المحتوى

لتتمكن من الوصول إلى جميع الدروس والتمارين والمسابقات والفيديوهات وتصفح الموقع براحة قم بالدخول أو بتسجيل حساب مجانا.



قم بالدخول للإطلاع على المزيد من المحتوى

لتتمكن من الوصول إلى جميع الدروس والتمارين والمسابقات والفيديوهات وتصفح الموقع براحة قم بالدخول أو بتسجيل حساب مجانا.