توازن جسم صلب تحت تأثير قوتين — شرطا التوازن (المحصلة والمحور) — العلوم الفيزيائية — السنة الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري

في درسنا لهذا اليوم، سنتعلم مفهوم توازن الأجسام الصلبة تحت تأثير قوتين. هذا المفهوم أساسي في الفيزياء ويساعدنا على فهم لماذا تبقى بعض الأجسام ثابتة بينما تتحرك أخرى. عندما ننظر إلى جسم معلق بسلك أو كتاب موضوع على طاولة، نجد أن هذه الأجسام في حالة توازن تحت تأثير قوى متعددة.

الأهداف التعليمية

• أن يتعرف التلميذ على مفهوم جسم صلب وتوازنه.
• أن يحدد شرطي توازن جسم صلب تحت تأثير قوتين.
• أن يمثل القوى المؤثرة على جسم في حالة توازن باستخدام الأسهم.
• أن يطبق شرطي التوازن في حل مسائل عملية.

الشرح المبسط

الجسم الصلب هو جسم لا يتغير شكله ولا حجمه عند تعرضه لتأثير قوى خارجية (أو تتغير أبعاده تغيراً ضئيلاً يهمل).

حالة التوازن: يكون الجسم الصلب في حالة توازن عندما يكون ساكناً (لا يتحرك) أو في حركة منتظمة (سرعة ثابتة في خط مستقيم).

شرطا توازن جسم صلب تحت تأثير قوتين:

الشرط الأول (شرط المحصلة): محصلة القوتين المعدومة، أي أن القوتين متساويتان في الشدة ومتعاكستان في الاتجاه. ويكتب رياضياً: F₁ + F₂ = 0

الشرط الثاني (شرط المحور): حامل القوتين واحد، أي أن القوتين تحملان على نفس خط التأثير (نفس المستقيم).

تمثيل القوى: تمثل القوة بسهم (شعاع) له نقطة تطبيق واتجاه وشدة. طول السهم يتناسب مع شدة القوة.

أمثلة محلولة

المثال 1: كتاب على طاولة

كتاب كتلته 500 g موضوع على طاولة أفقية. ما هي القوى المؤثرة عليه؟ وهل هو في حالة توازن؟
الحل: القوى المؤثرة هي: ثقل الكتاب (P) الموجه نحو الأسفل، وقوة رد فعل الطاولة (R) الموجهة نحو الأعلى. الكتاب في حالة توازن لأن محصلة القوتين معدومة (P + R = 0) وحاملاهما واحد.

المثال 2: ثقل معلق بسلك

ثقل كتلته 200 g معلق بسلك رأسي مثبت في حامل. مثل القوى المؤثرة على الثقل.
الحل: القوى المؤثرة على الثقل هي: ثقل الثقل P (شاقولي نحو الأسفل)، وقوة شد السلك T (شاقولية نحو الأعلى). الشرطان محققان: P + T = 0 والحامل واحد (شاقولي).

تمارين تطبيقية

1. كرة حديدية كتلتها 100 g معلقة بسلك. احسب شدة القوتين المؤثرتين على الكرة (g = 10 N/kg).
2. صندوق كتلته 2 kg موضوع على طاولة أفقية. مثل القوى المؤثرة عليه وبين أنه في حالة توازن.
3. جسم معلق بسلكين مائلين. هل يمكن أن يكون في حالة توازن تحت تأثير ثلاث قوى؟ وضح.
4. بالون كتلته 50 g يطفو في الهواء ساكناً. ما هي القوى المؤثرة عليه وما شرط توازنه؟

نشاط منزلي

أحضر قلماً وضعه على إصبعك بحيث يكون أفقياً ويتوازن. حدد نقطة التوازن. كرر التجربة مع إضافة مشبك ورق على أحد طرفي القلم. ماذا تلاحظ؟ اشرح النتيجة باستخدام شرطي التوازن.

📍 دروس مشابهة

• سورة النبأ — تفسير وشرح للسورة الكريمة — التربية الإسلامية — السنة الرابعة مت…
• الإحصاء والاحتمالات — تمثيل البيانات وتحليلها — الرياضيات — السنة الرابعة متو…
• Second Conditional (If Clauses Type 2) — Unreal Situations and Wishes — Engli…