الميكانيك — قوانين نيوتن للحركة — السنة الأولى ثانوي (جذع مشترك علوم) — شعب علمية — المنهاج الجزائري

الأولى ثانوي, العلوم الفيزيائية, دروس الثانوي ضع تعليق

الميكانيك — قوانين نيوتن للحركة

تعتبر قوانين نيوتن للحركة حجر الزاوية في علم الميكانيك الكلاسيكي، وهي أساس لفهم حركة الأجسام وتفاعلاتها. يندرج هذا الدرس ضمن مقرر العلوم الفيزيائية للسنة الأولى ثانوي (جذع مشترك علوم) للشعب العلمية.

أولاً: القانون الأول لنيوتن — قانون العطالة (القصور الذاتي)

ينص القانون الأول لنيوتن على: يبقى الجسم الساكن ساكناً، والجسم المتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة في خط مستقيم، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من حالته. يُعرف هذا القانون أيضاً باسم مبدأ العطالة أو القصور الذاتي. ويعني أن الجسم يقاوم التغيير في حالته الحركية.

مثال: عندما تتوقف الحافلة فجأة، يستمر الركاب في الحركة إلى الأمام بسبب القصور الذاتي.

ثانياً: القانون الثاني لنيوتن — العلاقة الأساسية للديناميك

ينص القانون الثاني على أن تسارع جسم يتناسب طرداً مع محصلة القوى المؤثرة عليه وعكساً مع كتلته. رياضياً: ΣF = m × a حيث ΣF هي محصلة القوى وتُقاس بالنيوتن (N)، m الكتلة (kg)، a التسارع (m/s²).

مثال: إذا أثرت قوة مقدارها 20N على جسم كتلته 4kg، فإن تسارعه: a = F/m = 20/4 = 5 m/s².

ثالثاً: القانون الثالث لنيوتن — قانون الفعل ورد الفعل

ينص القانون الثالث على أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. القوى تظهر دائماً بشكل مزدوج: قوة تأثير الجسم A على الجسم B، وقوة تأثير الجسم B على الجسم A.

مثال: عندما تدفع حائطاً بيدك، فإن الحائط يدفع يدك بنفس القوة في الاتجاه المعاكس.

رابعاً: تطبيقات على قوانين نيوتن

تطبيق 1 — السقوط الحر: عندما يسقط جسم من ارتفاع تحت تأثير الجاذبية فقط، تكون محصلة القوى هي وزنه P = mg، ومن القانون الثاني: mg = m × a ⇒ a = g = 9.81 m/s². أي أن جميع الأجسام تسقط بنفس التسارع بغض النظر عن كتلتها (في غياب مقاومة الهواء).

تطبيق 2 — الحركة على مستوى مائل: جسم كتلته m موضوع على مستوى مائل بزاوية α. وزن الجسم يحلل إلى مركبتين: P_تانسية = mg sin(α) و P_{عامودية} = mg cos(α). تسارع الجسم على المستوى المائل (في غياب الاحتكاك) هو a = g sin(α).

خامساً: مثال بكالوريا

تمرين بكالوريا (دورة 2020): جسم كتلته m = 2kg موضوع على سطح أفقي أملس. يُؤثر عليه بقوة أفقية F = 10N.

1. احسب تسارع الجسم.

2. احسب المسافة التي يقطعها الجسم بعد 5 ثوانٍ إذا انطلق من السكون.

3. إذا أصبح السطح خشناً بمعامل احتكاك حركي μ_k = 0.2، فما هو التسارع الجديد؟ (خذ g = 10 m/s²)

الحل:

1. ΣF = m × a ⇒ a = F/m = 10/2 = 5 m/s²

2. المسافة: x = ½ × a × t² (بما أن v₀ = 0) = ½ × 5 × (5)² = ½ × 5 × 25 = 62.5 متر

3. قوة الاحتكاك: f = μ_k × m × g = 0.2 × 2 × 10 = 4N

محصلة القوى: ΣF = F − f = 10 − 4 = 6N

التسارع الجديد: a = ΣF / m = 6/2 = 3 m/s²

خلاصة

تشكل قوانين نيوتن أساس دراسة الحركة في الميكانيك الكلاسيكي. وهي من المواضيع الأساسية في امتحان البكالوريا لشعبة العلوم التجريبية والتقني رياضي.

دروس مشابهة

شاهد أيضا

التاريخ والجغرافيا — التنمية المستدامة (المفهوم والأهداف والتحديات) — مع تمارين بكالوريا — الثالثة ثانوي — شعبة آداب وفلسفة

التنمية المستدامة: المفهوم والأهداف والتحديات التنمية المستدامة تلبي احتياجات الحاضر دون المساس بقدرة الأجيال القادمة. …

الميكانيك — قوانين نيوتن للحركة — السنة الأولى ثانوي (جذع مشترك علوم) — شعب علمية — المنهاج الجزائري