الظواهر الميكانيكية: مفهوم القوة وقوانين نيوتن للحركة مع تمارين محلولة – الثانية ثانوي – علوم فيزيائية – المنهاج الجزائري

الدرس: الظواهر الميكانيكية – مفهوم القوة وأنواعها وتأثيراتها – الثانية ثانوي – علوم فيزيائية – المنهاج الجزائري

أهداف الدرس:

• تعريف القوة وبيان أنواعها وتأثيراتها.
• دراسة قوانين نيوتن في الحركة.
• حساب محصلة القوى المؤثرة على جسم.
• تطبيقات على الحركة والسكون.

شرح الدرس:

أولا: مفهوم القوة
القوة هي مؤثر يغير أو يحاول تغيير حالة الجسم الحركية (سكون أو حركة). تقاس القوة بوحدة النيوتن (N). القوة كمية متجهة: لها مقدار واتجاه ونقطة تطبيق.

ثانيا: قوانين نيوتن للحركة

1. القانون الأول (قانون العطالة): إذا كان مجموع القوى المؤثرة على جسم معدوما، فإن الجسم يبقى ساكنا أو في حركة مستقيمة منتظمة. ΣF = 0 ← a = 0
2. القانون الثاني (العلاقة الأساسية): تسارع الجسم يتناسب طردا مع محصلة القوى المؤثرة عليه وعكسا مع كتلته. ΣF = m × a
3. القانون الثالث (فعل ورد فعل): لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. F(AB) = -F(BA)

ثالثا: أنواع القوى

• قوة الثقل (P): قوة جذب الأرض للجسم. P = m × g (حيث g = 9.81 N/kg)
• قوة رد الفعل (R): قوة السند العمودية على سطح التماس.
• قوة الاحتكاك (f): تعيق الحركة وتكون معاكسة لاتجاهها.
• قوة الشد (T): في الخيوط والحبال.
• قوة النابض (F): قانون هوك: F = -k × x (k: ثابت النابض، x: الاستطالة)

رابعا: محصلة القوى
لحساب محصلة عدة قوى نستخدم:

• إذا كانت القوى على خط عمل واحد: نجمع جبريا المقادير (مع الإشارة).
• إذا كانت القوى متعامدة: نستخدم نظرية فيثاغورس.
• إذا كانت بزاوية: نستخدم قانون جيب التمام (cos).

تمارين تطبيقية:

التمرين 1: جسم كتلته 5kg موضوع على طاولة أفقية. احسب ثقله. (g = 10 N/kg)

التمرين 2: سيارة كتلتها 1000kg تتحرك بتسارع 2m/s². أحسب محصلة القوى المؤثرة عليها.

التمرين 3: قوتان F1 = 3N و F2 = 4N متعامدتان. أحسب محصلتهما.

الحلول النموذجية:

حل التمرين 1:
P = m × g = 5 × 10 = 50N. ثقل الجسم = 50 نيوتن نحو الأسفل.

حل التمرين 2:
ΣF = m × a = 1000 × 2 = 2000N. محصلة القوى = 2000 نيوتن في اتجاه الحركة.

حل التمرين 3:
F = √(F1²+F2²) = √(9+16) = √25 = 5N. المحصلة = 5 نيوتن.

دروس مشابهة:

درس الشغل والطاقة الحركية – الثانية ثانوي
درس المعادلات الزمنية للحركة – الثالثة ثانوي