وحدة استخدام القوى علوم للصف الخامس

وحدة استخدام القوى علوم للصف الخامس

مناط الإسناد 

افترض ان صديقك يخبرك بأنه يوجد في الشمال. فهل تعتقد أنك تعرف أين يوجد هو ؟ عليك أن نسأله “شمال ماذا ؟”. فالمواقع والحركات لا يكون لها معنى الا إذا كان لديك مناط الإسناد. مناط الإسناد هو مجموعة  الأجسام يمكنك من خلالها تحديد موقع أو قياس حركة. ففصلك الدراسي والأجسام الموجودة داخله تمثل مناط الإسناد. اذا أخبرك صديقك ألة تحرك ثلائة أمتار شمال مقعده فسوف تتمكن من العثور عليه بسهولة. 

إن أي جسم يمثل في الغالب مناط الإسناد، كملعب كرة قدم. أو حوض السمك. أو النظام الشمسي. ويكون من الأسهل وصف المواقع والحركات عندما يكون مناط الإسناد مخططا شبكيا. ولهذا السبب. عادة ما تشتمل الخرائط على مخططات شبكية في الجزء العلوي منها. 

مناط الإسناد قادر على التحرك. فمثلا يعد الجزء الداخلي من السيارة مناط اسناد. فإذا تحركت داخل السيارة راك الركاب الآخرون تتحرك بصورة طبيعية. وفي مناط الإسناد الخاص بك لا تؤثر حركة السيارة عليك على الإطلاق. 

ولكن نجدر الإشارة إلى أنه في مناط الإسناد المختلفة نرى الأجسام تتحرك بشكل مختلف. فأنت تتحرك بسرعة عالية جدا بالنسبة إلى أي شخص خارج السيارة. فلماذا ؟ هم يشاهدون حركة السيارة مضافة إلى حركتك. يحدث الأمر نفسه عندما تنظر من نافذة السيارة. حيث يبدو لك أن الأرض تتحرك بسرعة عالية جدا. على الرغم من معرفتك بأنها لا تتحرك أبدا. فأنت تضيف حركة السيارة إلى حركة الأجسام جميعها الموجودة خارج مناط الإسناد الخاص بك. 

 

اقرأ وأجب 

ما المقصود بالقوى ؟ 

هل لعبت لعبة شد الحبل من قبل ؟ في هذه اللعبة عليك الدفع بقدميك في اتجاه الأرض. والسحب بأقصى ما نستطيع. ومن المعروف أن كللا من الدفع والسحب والرفع هي قوى. 

القوة هي أي تأثير على جسم بسحب أو دفع جسم آخر. وتقاس بوحدات النيوتن (N). عندما نرسم مخططات للقوى. فعادة ما نستخدم الأسهم لتمثيل اتجاه القوة ومقدارها. 

قد تؤثر القوة عند ملامسة جسم لجسم اخر. مثل شاحنة الجر لسيارة لا تعمل. إلا أنة قد تؤثر القوة دون تلامس الأجسام. فكر في كيفية عمل إبرة البوصلة؛ فهي تتأرجح في اتجاه الشمال: نظرا لأنه يتم سحبها بواسطة قوة الأرض المغناطيسية. 

فلا يوجد أي شيء حقيقة يلامس الإبرة. لكنها لا تزال تشعر بقوة. أنت تعرف الطفو. فهو عبارة عن قوة رفع تنشأ نتيجة اختلاف الكثافات. فالطفو برفع النواة الأخرى فوق النواة الأكثر كثافة. 

توجد أسماء خاصة نطلق على القوى الخاصة بالطائرة. فالتحركات تدفع الطائرة. وهذا ما يعرف باسم الدفع. وفي الوقت الذي تتحرك فيه الطائرة إلى الأمام يتحرك الهواء حول الجناحين. وتنشأ قوة ترفع الطائرة في الهوام. وهذه القوة تعرف باسم الرفع. 

ما الجاذبية والاحتكاك؟ 

هل قال لك أحد من قبل: “ما طار طير وارتفع. إلا كما طار وقع”؟ إذا قال أحدهم ذلك لك فربما كان يتحدث عن الجاذبية. تلك القوة التي تجذب المادة بأكملها معا. وإذا رميت كرة إلى أعلى فإن الجاذبية الموجودة بينها وبين 
الأرض سوف تجعلها تسقط على الأرض. ومن دون هذه الجاذبية قد تطير الكرة بعيدا عن الارض

اسحاق نيوتن الذي سميت وحدة القوة باسمه أجرى أبحاثا عن الجاذبية في القرن السابع عشر. وكان يرى أن كل شيء في الكون يتم جذبه بواسطة جسم اخر. وتسمى هذه النظرية للجاذبية العامة. قال نيوتن، إن الجاذبية تعتمد على كتل الأجسام والمسافة بينها. فكلما زادت الكتل زادت القوة. وكلما زادت المسافة قلت القوة. 

تعمل الجاذبية على شد الأجسام معا كبيرة أو صغيرة. ورغم ذلك فالجاذبية بين الأجسام الصغيرة تكون ضعيفة. فكرتا (البولينج)  المتباعدتان بمسافة سنتيمتر لن تتدحرجا معا الجاذبية؛ لأن كتلتهما صغيرة للغاية. بينها 
الكتل الضخمة ككتل الأقمار والكواكب والنجوم تكون جاذيتها قوية. فقوة الجاذبية بين الأرض والقمر تبلغ 200 مليار مليار نيوتن ! 

 

الاحتكاك 

ربما قمت من قبل بوضع منزلق مائل في ملعب. ولجعل المنزلق سريعا. يجب أن يكون السطح زلقا (أملس) للغاية. إن الاحتكاك يجعل الانزلاق على الأسطح الخشنة صعبا. كما أن الاحتكاك هو قوة معاكسة لحركة جسم فوق جسم اخر. 

يعتمد الاحتكاك على سطحي الجسمين ومدى قوة شد الأجسام إلى بعضها. فالأسطح الملساة عادة ما يكون لها احتكاك أقل من الأسطح الخشنة. ويزداد الاحتكاك عندما تتلامس الأسطح معا بقوة أكبر. كما يزداد الاحتكاك أيضا مع وزن الجسم. هل قمت من فبل بفرك يديك معا للشعور بالدفء ؟ ان الاحتكاك بين يديك يبطىء حركتهما. وينشأ عنه حرارة أيضا. فالحرارة تنشأ أينما كان هناك احتكاك. 

مقاومة الهواء 

عندما يتحرك جسم عبر الهواء فإن الهواء يصطدم بالجسم. ويبطئ حركته وتزيد مقاومة الهواء مع السرعة المتجهة. وكذلك السوائل تفعل ذلك. وهذا ما يفسر إبطاء المياه لقارب. 

قوى السحب تكون نتيجة لمقاومة الهواء. وتتأثر الأسطح العريضة والمستوية بأكبر قوى منكن. وهذا ما يفسر سقوط الريش بشكل أبطأ من القلم الرصاص. وبدون وجود هواء يسقط الاثنان بالسرعة نفسها. ويتأثر 
السحب حركة السوائل والغازات. وهذا هو السبب في أن التجديف عكس اتجاه التيار في قارب. أو الطيران في عكس اتجاه الريح في طائرة يكون أصعب. 

 

اقرأ. وأجب 

ما الشغل؟ 

يمكن أن يكون وضع الصناديق على رف شغلا شاقا. يجب عليك رفع الصناديق عن الأرض لوضعها على الرف. تتطلب الصناديق الأقل وزنا قوة أقل لتحريكها. لذا يكون الشغل قليلا لوضعها على رف. والرف الأكثر انخفاضا هو الأقرب إلى الأرض. لذا يتطلب شغلا أقل من وضع الصناديق على الأرف الأعلى. ولكن ما الذي نقصده عزدما نتحدث عن الشغل ؟ 

الشغل عبارة عن قياس للطاقة المستخدمة لتنفيذ مهنة. عندما يؤثر الشغل على جسم يتغير مدار الطاقة لهذا الجسم. يساوي الشغل القوة المستخدمة مضروبة في المسافة التي استخدمت معها القوة. إذا كانت القوة والمسافة في الاتجاه نفسه فإن الشغل يكون موجبا. وإذا كانت القوة والمسافة في اتجاهات متعاكسة فإن الشغل يكون سالبا. إن رفع صندوق هو شغل موجب. بينما خفض صندوق هو شغل سالب. 

وحدات الشغل عبارة عن وحدات قوة مضروبة في المسافة، نيوتن متر (N.m). إذا قمت برمي صندوق يزن N 10 على رف يبلغ ارتفاعه 1. فأنت تقوم ببذل شغل يصل إلى N.m 10.  وحدة (٣m.N) معروفة أيضا باسم الجول (ل). 

 

ما القانون الأول لنيوتن؟ 

فرضا أنك تريد تعليق ضوزة على الحائط. فإن قوة الجاذبية ستعمل على سحب الصورة إلى الأسفل. لكن لا نريد أن تسقط الصورة. فما الذي يمكنك فعله ؟ استخدم قطعة من الخيط لنئبيت الضورة بحيث تعادل قوة الخيط في سحب الصورة إلى الأعلى قوة الجاذبية في سحبها إلى الأسفل. ولكن في اتجاه معاكس. 

عندما تؤثر القوى على جسم دون تغيير حركته فإنها تسمى قوى متوازنة. وعادة ما تعمل القوى المتوازنة في الاتجاهات المتعاكسة. وتكون محصلة القوى تساوي صفرا. وعادة ما تكون القوة المؤئرة على الأجسام الثابتة متوازنة. ورغم ذلك فإن القوى المتوازنة يمكنها التأثير على الأجسام المتحركة أيضا. 

فكر في حافلة تتحرك بسرعة ثابثة على طريق مستقيم. إن قوة التحرك التي تدفئ الحافلة إلى الأمام تكون منوازنة مع قوى السحب والاحتكاك للإطارات. وعلى الؤغم من تحرك الحافلة فإن السرعة المتجهة لا تتغير: لأن القوى المؤئرة عليها تكون متوازنة. وطالما ظلت هذه القوى متوازنة فإن الحافلة التي بالسرعة نفسها. وتتحرك في خط .