مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
السقوط الرأسي لجسم صلب – الثالثة ثانوي (بكالوريا) فيزياء
السقوط الرأسي لجسم صلب من أهم دروس ميكانيك نيوتن في منهاج البكالوريا لشعبتي علوم تجريبية وتقني رياضي. يتناول هذا الدرس دراسة حركة الأجسام الساقطة تحت تأثير الثقالة مع إهمال أو أخذ قوى الاحتكاك بعين الاعتبار.
أهداف الدرس:
- تطبيق القانون الثاني لنيوتن على حركة السقوط الرأسي
- إيجاد المعادلات الزمنية للسرعة والموضع
- التمييز بين السقوط الحر والسقوط مع احتكاك
- حل تمارين بكالوريا في الميكانيك
1. السقوط الحر (بدون احتكاك):
في السقوط الحر، يخضع الجسم لقوة الثقالة فقط. بتطبيق القانون الثاني لنيوتن: ΣF = m·a = P = m·g. نستنتج أن a = g (التسارع ثابت وموجه نحو الأسفل). بحسب المحور الرأسي (Oz) الموجه نحو الأسفل، نجد: a = g، v = g·t + v₀، z = ½g·t² + v₀·t + z₀. إذا سقط الجسم من السكون (v₀=0) من الارتفاع h (z₀=h)، تصبح المعادلات: v = g·t، z = h – ½g·t² (المحور نحو الأعلى).
2. السقوط مع الاحتكاك:
عند وجود قوة احتكاك f = k·v (مقاومة هواء)، يخضع الجسم لوزنه P وقوة الاحتكاك f. بتطبيق القانون الثاني: m·a = m·g – k·v. هذه معادلة تفاضلية من الدرجة الأولى في v. حلها: v(t) = (m·g/k)(1 – e^-(k/m·t)). عندما t → ∞، تصل السرعة إلى قيمة حدية: v_lim = m·g/k.
3. السرعة الحدية:
السرعة الحدية هي السرعة الثابتة التي يصل إليها الجسم عندما يتساوى الوزن مع قوة الاحتكاك. عندها يصبح التسارع معدوماً وتكون الحركة مستقيمة منتظمة. مثال: سرعة سقوط المظلي بعد فتح المظلة تقارب 5-6 m/s.
تمرين بكالوريا محلول:
تمرين: يسقط جسم صلب كتلته m = 200g سقوطاً حراً من ارتفاع h = 45m دون سرعة ابتدائية. أحسب: 1) زمن السقوط، 2) سرعة وصوله للأرض. (g = 10 m/s²)
الحل:
1) معادلة الحركة: z(t) = h – ½g·t². نضع z(t_sol) = 0 ⇒ h = ½g·t²_sol ⇒ t_sol = √(2h/g) = √(2×45/10) = √9 = 3 s.
2) السرعة عند الاصطدام: v(t_sol) = g·t_sol = 10 × 3 = 30 m/s (أي 108 km/h).
خلاصة:
دراسة السقوط الرأسي تطبيق مباشر للقوانين النيوتونية. المفتاح هو تحديد القوى المؤثرة وتطبيق القانون الثاني. في البكالوريا، غالباً ما يطرح تمرين السقوط مع أو بدون احتكاك مع استغلال المنحنيات البيانية.
📍 دروس مشابهة: