[موسوعة الفيزياء]

هذه المذكرة قمت بإعدادها وتوزيعها على طلابي .
أرجوا أن تستفيدوا منها .

[موسوعة الفيزياء]

الرياضيات والفيزياء
ما هي الفيزياء ؟
هي العلم الذي يهتم بدراسة العالم الطبيعي ( المادة والطاقة ) والعلاقة بينهما .
• أهم الاشياء التي يدرسها علماء الفيزياء :
o طبيعة حركة الالكترونات
o الطاقة في الموجات الصوتية والضوئية والدوائر الكهربائية .
o تركيب المادة .
الرياضيات والفيزياء :
تعتبر الرياضيات العامل المساعد والموصل للعلوم الفيزيائية و ذلك لأنها:
 تعبر عن القوانين والظواهر الطبيعة بشكل مبسط و واضح ومفهوم وتقوم بتمثيلها بمعادلات رياضية .
 تضع التوقعات لتفسير الظواهر الفيزيائية .

مثال (1) :
صندوق خشبي طوله 3 m وعرضه 2 m وارتفاعه 1.5 m أحسب حجم الصندوق إذا علمت أن ( حجم المكعب يساوي الطول ×العرض ×الارتفاع ) .











مثال (2):
مالزمن الذي تستغرقه دراجة نارية تتسارع من السكون بمعدل 0.5 m /s2 حيث تبلغ سرعتها 4 m/s ؟ ( علما بإ ن v f = at )











الطريقة العلمية


الطريقة العلمية : هي عملية منظمة للمشاهدة والتجريب والتحليل للإجابة عن الاسئلة حول العالم الطبيعي .
الهدف منها : محاولة تفسير الظواهر الطبيعية .
الفرضية : هي تخمين علمي يعبرعن كيفية ارتباط المتغيرات بعضها بعض وتحتمل الصواب من عدمه .
مراحل اختبار صحة الفرضية :
تصمم التجربة ثم تنفذ ثم تسجل النتائج وتحلل لتفسر تفسيرا علميا .





القانون العلمي :
هو قاعدة طبيعية تجمع عدة مشاهدات لوصف ظاهرة طبيعية متكررة ويعبر عنه بمعادلات رياضية .
مثل : قانون الانعكاس والذي ينص على " زاوية سقوط الشعاع الضوئي على السطح العاكس تساوي زاوية انعكاسه عن السطح نفسه " ويمثل رياضيا :
Sin θ1=sin θ2
حيث 1θ : زاوية السقوط .
2 θ : زاوية الانعكاس .

النظرية العلمية :
هي إطار يجمع بين عناصر البنا ء العلمي ( الفرضيات – الحقائق – القوانين ) للقدرة على تفسير المشاهدات والملاحظات المدعومة بالنتائج التجريبية .
مثل :
نظرية جاليلو : سرعة سقوط الاجسم نحو الارض تعتمد على زمن سقوطها لا على كتلتها .
نظرية آينشتاين : قوة التجاذب بين جسميين ماديين تعتمد على كتلتهما .




القياس والكميات الفيزيائية

القياس :
هو مقارنة كمية مجهولة بإخرى معيارية .
فمثلا :
عند قياس طول الفصل فإن طول الفصل هو كمية مجهولة والكمية المعيارية هي المتر ( m) .
مثال (3 ) :
عند قياس كتلة جسمك ما هي الكمية المجهولة والكمية المعيارية ؟






• النظام الدولي للوحدات SI
تنقسم الكميات الفيزيائية من حيث اشتقاقها الى قسمين :
1- كميات أساسية : وهي سبع كميات فيزيائية وهي ( الطول- الكتلة –الزمن –درجة الحرارة –كمية المادة – التيار الكهربائي –شدة الاضاءة )

الكميات الاساسية ووحدات قياسها في النظام الدولي
الكمية الاساسية الوحدة الاساسية الرمز
الطول المتر m
الكتلة الكجم kg
الزمن الثانية s
درجة الحرارة الكلفن K
كمية المادة المول mol
التيار الكهربائي الأمبير A
شدة الاضاءة الكاندلا cd

2- الكميات المشتقة : هي الكميات التي يمكن اشتقاقها من الكميات الاساسية مثل الحجم – المساحة – السرعة ...



 تحليل الوحدات :
الغرض منها : التحقق من أن وحدات الاجابة صحيحة .
مثل : = 1
أو 1 =
مثال (4) :
حول 1.27 kg من الخشب الى وحدة الجرام g ) ) ؟



مثال (5( :
عبر عن 5342 cm بوحدة km .



مثال (6):
ماذا يطلق على قيم المتر التالية :
c)1000 m b) a)

مثال (7) :
يقاس الضغط بوحدة الباسكال pa حيث m.s2 /1pa= 1kg هل التعبير التالي يمثل قياسا للضغط بوحدات صحيحة






مثال (8) :
وعاء ماء كتلته فارغا 3.65 kg اذا أصبحت كتلته بعد ملئه بالماء 51.85kg فما كتلة الماء في الوعاء ؟







الدقة والضبط

الدقة في القياس : هي مدى درجة الاتقان في القياس .
 العوامل التي تعتمد عليها الدقة :
1- الاداة المستخدمة .
2- الطريقة المستخدمة في القياس .









مثال (9) :
ما طول ورقة الشجرة مع تضمين اجابتك خطأ القياس ؟












الضبط
الضبط : هو اتفاق نتائج القياس مع القيم المقبولة في القياس.
 الطريقة الشائعة لإختبار الضبط :
1. معايرة ( ضبط ) صفر الجهاز .
2. معايرة الجهاز بحيث يعطي قيم صحيحة عند القراءة .
 أسباب الخطأ في القياس والضبط :
1. استخدام الاجهزة بشكل خاطيء .
2. ان تتم القياسات بدون حذر وأنتباه .
3. قراءة تدريج الجهاز بشكل مائل مما ينتج عنه الحصول عل قيم خاطئة نتيجة أختلاف زاوية النظر والصحيح أن تقرأ تدريجات الجهاز بشكل عمودي .



تمثيل الحركة
 عندما يتحرك جسم ما فإن حركته تكون أحد هذه ألانواع:
1. حركة الخطية ( حركة الجسم في خط مستقيم )
2. حركة المنحنية .
3. حركة الدائرية .
4. حركة الاهتزازية.

مخططات الحركة :
يمثل المخطط التوضيحي للحركة موقع جسم خلال أزمنة متعاقبة .
o نموذج الجسيم النقطي :
في هذا النموذج يتم استبدال الجسم في المخطط التوضيحي بمجموعة من النقاط المفردة المتتالية .
o شرط أستخدام النموذج الجسيمي النقطي :
أن يكون حجم الجسم صغيرا جدا مقارنة بالمسافة التي يتحركها .
• النظام الاحداثي :
هو النظام الذي يعين نقطة الاصل بالنسبة للمتغير الذي تدرسه .
 نقطة الاصل :
هي النقطة التي تكون عندها قيمة كل من المتغيرين صفرا .
• تمثيل حركة الجسم :
تمثل حركة الجسم بسهم ← حيث يدل طول السهم على بعد الجسم عن نقطة الاصل , واتجاه السهم على اتجاه حركة الجسم . ويطلق على المقدار الذي يمثل مقدار واتجاه الحركة اسم الازاحة .
• الكميات الفيزيائية :
تنقسم الكميات الفيزيائية من حيث نوعها الى قسمين :
1. كميات متجهة : وهي الكميات التي تحدد بالمقدار والاتجاه مثل الازاحة والقوة والتسارع والسرعة .
2. كميات قياسية (عددية ): وهي الكميات التي تحدد بالمقدار فقط مثل : المسافة والزمن ودرجة الحرارة .

المحصلة

 المحصلة : هي المتجه الناتج عن جمع أكثر من متجهين .ويشير دائما من ذيل المتجه الاول الى رأس المتجه الثاني .



مثال (11)
تحرك رجل بسيارته من بيته الى محطة البنزين مسافة قدرها 2 km وبعد أن غادر المحطة قطع مسافة 12 km فوصل الى مكان عمله . احسب المسافة الكلية التي قطعها من لحظة تحركه من بيته الى وصوله الى عمله ؟



































الفترة الزمنية والازاحة

عندما يتحرك جسم بين نقطتين فإنه يستغرق زمنا يكون زمنه الابتدائي ti هو لحظة تحركه وزمنه النهائي tf هو لحظة وصوله للهدف ويكون الزمن الذي استغرقه هو حاصل الفرق بين هذين الزمنين :
∆t = tf – ti
وعندما يتحرك الجسم بين نقطتين فأن الإزاحة( d ∆ )تساوي متجه الازاحة النهائية df مطروح منها الازاحة الابتدائية di حيث :
d = df - di∆
مثال (12)
احسب الازاحة الكلية لمتسابق في متاهة اذا سلك المسار التالي في المتاهة :

البداية , 20m شمالا , 30 m شرقا ,80m جنوبا , 40m شرقا , النهاية .
























تحديد الموقع والزمن

 استخدام الرسم البياني لتحديد الموقع والزمن :
نستخدم محاور الاحداثيات الأفقية (x) لتحديد الزمن والمحاور الرأسية (y) لتحديد الموقع ( المكان ) والزمن الذي يتحرك به الجسم ويكون تمثيل الموقع والزمن على النحو التالي :















يسمى المنحنى السابق منحنى ( الموقع – الزمن ) .
فوائد هذا المنحنى : إيجاد السرعة المتجهة للجسم المتحرك وكذلك موقع الجسم وكذلك معرفة أين ومتى يتقابل جسمان .

مثال (13)
يوضح الرسم التالي حركة عداء متى يصل العداء الى بعد 30 m عن نقطة البداية ؟ اين يكون بعد مضي 4.5 S .











مثال ( 14) :
تحرك عبدالرحمن في خط مستقيم من بيته الى المدرسة فقطع مسافة 100m وفي هذه اللحظة سجل جماعة العلوم وقاموا بتحديد موقعه كل 2 S فلاحظو ا أنه تحرك مسافة 2.6m كل 2 S .
a. مثل بالرسم البياني حركة عبدالرحمن .
b. لمت كان عبدالرحمن في المواقع التالية :
o على بعد 25 m من البيت ؟.
o على بعد 52m من جماعة العلوم ؟

























التمثيلات المتكافئة :
هناك طرق مختلفة لوصف حركة الجسم ومنها :
 الكلمات.
 الصور ( التمثيل التصويري)
 مخططات الحركة .
 جداول البيانات .
 منحنيات الموقع الزمن .
كل هذه الطرق متكافئة يستطيع الواحد منها أن يصف حركة الجسم بطريقة تختلف عن الطريقة الاخرى .


السرعة المتجهة

السرعة المتجهة المتوسطة : تمثل الخط البياني ( الميل ) لمنحنى ( الموقع – الزمن ) للجسم .
وتعطى بالعلاقة :
= = ύ

• تذكر : أن سرعة الجسم المتجهة دائما لها نفس اشارة ازاحة الجسم .

السرعة المتوسطة :
تمثل القيمة المطلقة للسرعة المتجهة المتوسطة . ويرمز لها بالرمز V .

مثال (15) :
يمثل الرسم البياني المقابل حركة سفينة في البحر .ويعتبر الاتجاه الموجب
للحركة هو اتجاه الجنوب .
a. مالسرعة المتوسطة للسفينة ؟
b. مالسرعة المتجهة المتوسطة للسفينة ؟





السرعة اللحظية


السرعة المتجهة اللحظية :
هي سرعة الجسم واتجاه حركته عند لحظة معينة . ويرمز لها بالرمز υ .

 استخدام المعادلات لتمثيل السرعة المتجهة المتوسطة على المخططات التوضيحية للحركة :
نستطيع تمثيل جسما متحركا بسرعة متجهة بالعلاقة الرياضية :
y= m x + b

حيث y : هي الكمية التي نعينها على المحور الرأسي .
X : الكمية التي نعينها على المحور الافقي .
m : هي ميل الخط المستقيم .
b : نقطة تقاطع الخط المستقيم مع المحور الرأسي .

ولتعيين الموقع والزمن والسرعة المتجهة المتوسطة فإن :
y تمثل الموقع ويرمز له بالرمز d.
X : الزمن ويرمز له بالرمز t .
m : الميل ويمثل السرعة المتجهة المتوسطة ويرمز لها بالرمز ύ .
وبعد التعويض في المعادلة الخطية y= mx+ b تصبح المعادلة بالشكل التالي :
d = ύt+ di
حيث : d هي موقع الجسم النهائي .
ύ: هي السرعة المتجهة المتوسطة .
t : هو الزمن .
: diهي موقع الجسم الابتدائي .

مثال ( 16)
سارت دراجة هوائية بسرعة ثابتة مقدارها 4 m/s مدة 5 s . مالمسافة التي قطعتها خلال هذه المدة ؟







مثال (17):
يصل الضوء من الشمس الى الارض في 8.3 min فإذا كانت سرعة الضوء 3×103 m/s فما بعد الارض عن الشمس ؟






مثال (18):
إذا قاد والدك سيارته بسرعة 90 km/h بينما قاد صديقه سيارته بسرعة 95 km/h فسبق والدك في الوصول الى نهاية الرحلة .مالزمن الذي سينتظره صديق والدك في نهاية الرحلة التي يبلغ طولها 50 km ؟







مثال (19) :
ارسم منحنى ( الموقع – الزمن ) لسيارتين A و B تسيران نحو الشاطيء الذي يبعد 50 km عن المدرسة . وعند الساعة 12 pm ( مساءا ) تحركت السيارة A بسرعة 40 km/h من متجر يبعد 40 km عن الشاطيء بينما تحركت السيارة B من المدرسة عند
الساعة 12.30 pm بسرعة 100km/h . متى تصل كل من السيارتين A و B الى الشاطيء؟






































الحركة المتسارعة

 التسارع :
هو تغير سرعة الجسم بتغير الزمن.ويرمز له بالرمز a . ووحدته هي m/s2 .

 تغير الحركة المتجهة :
هناك مؤشران يعبران عن هذا التغير في السرعة بالنسبة للزمن وهما :
1. التغير في أطوال المسافات بين النقاط .
2. الفرق بين أطوال متجهات السرعة .

o منحنى السرعة المتجهة – الزمن :
يمثل الرسم التالي جسم ينطلق من السكون ويتزايد سرعته في أثناء سيره على طريق مستقيم .


يستخدم هذا المنحنى ( منحنى السرعة المتجهة – الزمن ) لحساب سرعة وتسارع الجسم .
ويمثل الميل في هذا المنحنى تسارع الجسم .

















التسارع اللحظي والمتوسط
• التسارع اللحظي :
هو تغير سرعة الجسم عند لحظة زمنية محددة . ويمكن ايجاد التسارع اللحظي برسم مماس لمنحنى ( السرعة المتجهة – الزمن ) عند اللحظة الزمنية التي تود حساب التسارع عندها وميل هذا الخط هو التسارع اللحظي .

o التسارع المتوسط :
هو ميل الخط البياني لمنحنى ( السرعة المتجهة – الزمن ) .ويعطى بالعلاقة الرياضية :
= ā
حيث :
fυ : السرعة النهائية للجسم . ti : الزمن الابتدائي للجسم .
iυ : السرعة الابتدائية للجسم . tf : الزمن النهائي للجسم .

 ملاحظات :
عندما يكون التسارع والسرعة في الاتجاه نفسه تزداد سرعة الجسم وتكون اشارة التسارع موجبة (+) , وعندما يتعاكسان في الاتجاه تتناقص سرعة الجسم وتصبح اشارة التسارع سالبة (_ ).

مثال ( 20):










مثال(21)








مثال (22):
















مثال (23):






الحركة بتسارع منتظم


 السرعة بدلالة التسارع المتوسط :
اذا علمت التسارع المنتظم للجسم خلال فترة زمنية ما , أمكنك ايجاد التغير في السرعة خلال هذا الزمن بالعلاقة التالية :



 تعيين الموقع بدلالة التسارع المنتظم :
من الشكل التالي يتضح أن مقدار الازاحة التي يقطعها الجسم تمثل المساحة تحت المنحنى ( السرعة المتوسطة – الزمن )













لاحظ أن التغير في الازاحة d)∆( تساوي : d= υ∆t∆

مثال (24):





مثال (25):




































علاقة الازاحة بالسرعة والزمن
الازاحة من منحنى السرعة المتجهة- الزمن :
يمكن ايجاد الازاحة لجسم يتحرك بتسارع منتظم بسرعة ابتدائية υi ليكون الموقع الابتدائي للجسم di والموقع النهائي للجسم هو df فإن العلاقة التي تجمع بين هذه المتغيرات يمكن كتابتها بالصيغة التالية :





بالصيغة التالية :



ويمكن تلخيص معادلات الحركة بالجدول التالي :










مثال( 26):




مثال(27):










مثال (28):










مثال (29):




مثال(30):







































السقوط الحر

يكون الجسم ساقطا سقوطا حرا إذا لم يؤثر على سقوطه مؤثر خارجي كالهواء مثلا .
 تسارع الاجسام الساقطة في مجال الجا ذبية الارضية :

في حل المسائل ( مسائل الحركة ) في السقوط الحر يتم أستبدال التسارع بتسارع الجاذبية الارضية g = 9.8 m/s2.
فتصبح معادلات الحركة بالصيغ التالية :



















مثال (31):



















مثال (32):














مثال (33):



























مثال (34):







الفصل الرابع

القوى في بعد واحد

القوة والحركة

 القوة :
هي ذلك المؤثر الذي إذا اثر على جسم ما فإنها تغير من حركته أو شكله أو حجمه .
وهي كمية متجهة , ويرمز لها بالرمز F .
 أنواع القوى الميكانيكية :
نوعان وهي :
1. قوى التلامس ( التماس ) : وتتولد عندما يلامس جسم من المحيط الخارجي النظام مثل : القوة اللازمة لدفع باب الغرفة .
2. قوى المجال : هي القوى التي تؤثر في الاجسام ولا يشترط تلامسها . مثل :
القوة المغناطيسية , قوة الجاذبية الارضية .


 القوة والتسارع :
من الشكل الموضح أدناه نجد أن الجسم يزداد تسارعه كلما زادت القوة المؤثرة عليه :


ومن المعلوم أن العلاقة بين علاقة خطية تكتب بالعلاقة :



ووحدة القوة هي kg.m/s2 وتكافيء هذه الوحدة النيوتن ويرمز له بالرمز N .
 النيوتن : هو القوة التي تؤثر على جسم كتلته 1kg فتكسبه تسارعا مقداره 1 m/s2في أتجاهها .



جمع ( تركيب ) القوى

المحصلة : هي القوة التي تعمل عمل مجموعة من القوى مقدارا وإتجاها وتساوي جمع متجهات جميع القوى المؤثرة في الجسم .ويرمز لها المحصلة F .

مثال (35) :













مثال (36):




















قوانين نيوتن

 قانون نيوتن الأول :
ينص على " يبقى الجسم على حالته من حيث السكون أوالحركة المنتظمة في خط مستقيم مالم تؤثر عليه قوة محصلة تغير من حالته" .
 القصور الذاتي : هي خاصية للجسم لممانعة التغير في حالته الحركية .مثل أندفاع سائق السيارة للأمام عند التوقف فجأة .
 الاتزان : يكون الجسم في حالة أتزان عندما تكون القوة المحصلة له تساوي الصفر .

 قانون نيوتن الثاني :
ينص على " أن تسارع الجسم يساوي محصلة القوى المؤثرة عليه مقسومة على كتلة الجسم "
ويعطى بالعلاقة :



 بعض أنواع القوى :
الجدول التالي يوضح بعض انواع القوى وتحديد أتجاهها :

مثال ( 37):








































الوزن الظاهري :
هي القوة التي يعانيها الجسم نتيجة لجميع القوى المؤثرة عليه والتي تسبب تسارعه .

مثال (38):

































القوى المعيقة والسرعة الحدية

تؤثر دقائق الهواء في الاجسام التي تتحرك خلاله , ولذلك فإن الهواء يؤثر بقوة كبيرة على الاجسام المتحركة .
o الفوى المعيقة : هي قوة الممانعة التي يؤثر بها المائع في جسم يتحرك خلاله .
وتعتمد على حركة الجسم وعلى خصائص كل من الجسم والما ئع.
• السرعة الحدية :
هي السرعة المنتظمة التي يصل اليها الجسم الساقط سقوطا حرا عندما تتساوى القوة المعيقة مع قوة الجاذبية الارضية .
 ملاحظة :

o تزداد القوة المعيقة للجسم الذي يسقط سقوطا حرا كلما زادت سرعته .
o عندما تساوي القوة المعيقة لقوة الجاذبية الارضية يصبح تسارع الجسم صفرا .

مثال (39)














مثال (40):






































قوى التأثير المتبادل





.

قانون نيوتن الثالث :
ينص على " لكل قوة فعل قوة ردة فعل مساوية له في المقدار ومعاكسة له في الاتجاه "
ويمكن صياغته بالعلاقة الرياضية :


مثال (41):






قوى الشد في الحبال والخيوط
قوة الشد :هي اسم يطلق على القوة التي يؤثر بها خيط أو حبل في جسم ما . كما في الشكل التالي :






مثال (42):












مثال (43):




القوة العمودية
القوة العمودية : هي قوة ناتجة عن تلامس جسمين وتكون دائما عمودية على مستوى التلامس بينهما . ويرمز لها بالرمز .FN


ملاحظة :


من الشكل الاشكال السابقة وبتطبيق قانون نيوتن الثاني نجد ان :
(a القوة العمودية = وزن الجسم (الصندوق )
b ) نجد أن القوة العمودية أصغر من قوة الجاذبية الارضية




C )

مثال (44):


مثال (45):


















مثال (46):





















مثال (47):

[فيزيائي متعطش]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة موسوعة الفيزياء مثال (15) : يمثل الرسم البياني المقابل حركة سفينة في البحر .ويعتبر الاتجاه الموجب للحركة هو اتجاه الجنوب . A. مالسرعة المتوسطة للسفينة ؟ b. مالسرعة المتجهة المتوسطة للسفينة ؟ :

سؤال: ما الحل الصحيح لهذه المسألة؟
موجودة في صفحة 46 من فيزياء1 طبعة 1433هـ .
ولكم جزيل الشكر!

[موسوعة الفيزياء]

يا اخوان انا ما عرفت كيف احمل ملف الوورد اللي موجودة فيه المذكرة الى الموقع

[موسوعة الفيزياء]

اللي يعرف يعلمنا جزاه الله خير.

[فيزيائية نشيطة]

رائع يعطيك العافية
للأسف ما أعرف كيف التحميل

[أبو السوم]

جزاكي الله ألف خير على المجهود

[أحمد نيوتن]

رحم الله والديك

[عبيرالحب 2008]

الله يكتب اجرك ويرحم والديك.

[سبحان الله]

الله يسعدك