فيزياءللسنة الثانية ثانوي

- يدرس
تغير سرعة متحرك، خاضع لقوة ثابتة، بدلالة عمل هذه القوة و كتلة المتحرك، بغرض
الوصول إلى العلاقة .
أو التحقق منها.

الأدوات و
المواد المستعملة :

-
جهاز القوة الثابتة – جسم صلب كتلته m – خيط عديم الامتطاط – مستوي أملس عديم الاحتكاك

-
مبرمج آلي (حاسوب) - بكرة - جسم صلب كتلته m'

E
نستعمل جهازا ندعوه جهاز القوة الثابتة و هو جهاز يسمح
بالتأثير على حركة جسم صلب بقوة ثابتة خلال الحركة(شكل -1).(يمكن تعويض الجهاز
ببكرة و جسم كتلته m' كافية لسحب الجسم m)

E
نستعمل جسم كتلته m يتحرك على مستوي أفقي بحيث تكون قوى الاحتكاك مهملة أمام القوة
التي يؤثر بها الجهاز.

E
تشكل مجموعات مصغرة من التلاميذ

E
نشغل الجهاز و نترك المتحرك m بدون سرعة ابتدائية من النقطة O .

E
تطرح على التلاميذ الأسئلة التالية:

1-
ما هي المقادير التي تتعلق بها سرعة الجسم m عند النقطة A؟

2-
كيف تتغير قيمة السرعة V
للمتحرك m في النقطة A بدلالة العمل
W الذي تنجزه القوة بين النقطتين O و A .

3-
ما هو تأثير الكتلة على العمل؟

باستعمال
مبرمج آلي (حاسوب) نخضع جسم كتلته لتأثير قوة ثابتة . يعطي الحاسوب عمل هذه
القوة من أجل سرعات معينة كما يلي:

<table class="MsoTableGrid" dir="rtl" style="border-collapse: collapse; border: medium none;" border="1" cellpadding="0" cellspacing="0">
<tr style="">
<td style="width: 30.95pt; border: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 66.1pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" valign="top" width="88">
</td>
</tr>
<tr style="">
<td style="width: 30.95pt; border-width: medium 1pt 1pt; border-style: none solid solid; border-color: -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 66.1pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" valign="top" width="88">
</td>
</tr>
</table>

أ- أرسم
البيان:

ب- أحسب ميل
لبيان الناتج.

جـ- أعط
المفهوم الفيزيائي للميل

د- استنتج
عبارة العمل بدلالة السرعة و كتلة الجسم.

4- أعط
الحصيلة الطاقوية للجسم mبين الموضعين

و .

5- عبر بمعادلة عن مبدأ انحفاظ طاقة الجسم m

6- ماذا
تستنتج؟

1- المقادير التي تتعلق بها سرعة الجسم m عند

النقطة A هي شدة القوة و بالتالي عمل هذه القوة

W و الكتلة m للجسم.

2- كيفية تغير السرعة V بدلالة العمل W:

-
الجسم m
يتحرك حركة مستقيمة تحت تأثير القوة الثابتة
فيكون عمل هذه القوة خلال الانتقال معطى بالعلاقة: و
حيث أن المقدار يكون ثابتا فإننا نحصل على التناسب التالي:

(1)

إذن عمل هذه القوة الثابتة يتناسب مع المسافة المقطوعة.

-
الجسم m
خاضع لتأثير قوة ثابتة و بنفس جهة
الحركة لذلك تكون حركته متغيرة بانتظام متسارعة (راجع دروس السنة الأولى)، بحيث
تتناسب المسافات المقطوعة مع مربع الأزمنة اللازمة لقطعها، أي: (2)

و في هذه الحركة تتناسب السرعة مع الزمن

(3)

من (2) و (3) نستنتج أن:

(4)

من (1) و (4) نجد

حيث : ثابت التناسب

إن
عمل القوة الثابتة لجسم متحرك يتناسب في كل لحظة مع مربع سرعته.

3-
أ) رسم البيان:

<table class="MsoTableGrid" dir="rtl" style="border-collapse: collapse; border: medium none;" border="1" cellpadding="0" cellspacing="0">
<tr style="">
<td style="width: 30.95pt; border: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 66.1pt; border-width: 1pt medium 1pt 1pt; border-style: solid none solid solid; border-color: windowtext -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" valign="top" width="88">
</td>
</tr>
<tr style="">
<td style="width: 30.95pt; border-width: medium 1pt 1pt; border-style: none solid solid; border-color: -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 31pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" width="41">
</td>
<td style="width: 66.1pt; border-width: medium medium 1pt 1pt; border-style: none none solid solid; border-color: -moz-use-text-color -moz-use-text-color windowtext windowtext; padding: 0cm 5.4pt;" valign="top" width="88">
</td>
</tr>
</table>

البيان موضح بالشكل المقابل، عبارة عن خط مستقيم مار بالمبدأ معادلته من
الشكل:

ب) حساب ميل البيان الناتج:

جـ) إعطاء المفهوم الفيزيائي للميل:

فالميل طبيعته من طبيعة الكتلة، بمقارنة قيمته
بقيمة كتلة الجسم المدروس نجد:

د) استنتاج عبارة العمل بدلالة السرعة والكتلة:

و عليه فعبارة العمل هي من الشكل:

4- أعط
الحصيلة الطاقوية للجسم m:

الشكل المقابل

5- التعبير بمعادلة عن مبدأ انحفاظ طاقة
الجسم m:

و حيث أن الجسم كان ساكنا في
الموضع O
فإن

و
عليه فإن العمل الميكانيكي للقوة الثابتة المطبقة على الجسم تتحول كليا إلى طاقة
حركية عند الموضع A، أي أن: