Physics 1 · الميكانيكا
- معادلات الحركة بتسارع ثابت.
- القانون الثاني لنيوتن على مستوى مائل.
- مبرهنة الشغل والطاقة وحفظ الطاقة.
أهلاً! أنا المعلمة Orieb G. سنراجع ثلاث أفكار أساسية في Physics 1: معادلات الحركة، والمستوى المائل، والطاقة.
- فيزياء جامعية
- University physics
- مساق جامعي تمهيدي
- 10 مشهداً · 5 أسئلة
فيزياء 1: الميكانيكا University Physics 1 (mechanics)
الحركة في بعد واحد بتسارع ثابت (1D kinematics)، القانون الثاني لنيوتن على مستوى مائل مع الاحتكاك وبدونه، مبرهنة الشغل والطاقة (work–energy theorem) وحفظ الطاقة الميكانيكية، مع أمثلة محلولة.
ملاحظة: ملخص تمهيدي لموضوعات مساق جامعي، والمصطلحات بالإنجليزية كما تُدرَّس عادةً في الجامعات الأردنية. طابِقه مع مخطط المساق (syllabus) والمرجع المعتمد في جامعتك.
أهلاً بك! أنا المعلمة Orieb G.
الحركة بتسارع ثابت (constant acceleration)
v = v₀ + a t
x = x₀ + v₀ t + ½ a t²
v² = v₀² + 2 a Δx
صالحة فقط عندما يكون a ثابتاً. الوحدات: m, m/s, m/s², s.
عندما يكون التسارع ثابتاً نستخدم ثلاث معادلات: السرعة مع الزمن، والموقع مع الزمن، والسرعة مع الإزاحة.
مثال محلول: سيارة تتسارع
- v = 0 + 3 × 4 = 12 m/s
- Δx = 0 × 4 + ½ × 3 × 4² = 24 m
- v² = 0 + 2 × 3 × 24 = 144 ⇒ v = 12 m/s ✓
سيارة تبدأ من السكون بتسارع 3 m/s² لمدة 4 s: سرعتها 12 m/s وتقطع 24 m، ونتحقق بالمعادلة الثالثة: 144 تساوي 144.
القانون الثاني على مستوى مائل (inclined plane)
ΣF = m a
على امتداد المستوى: mg sinθ؛ عمودياً عليه: N = mg cosθ.
على المستوى المائل نحلل الوزن إلى مركبتين: mg sin θ على امتداد المستوى، وmg cos θ عمودية عليه، وتوازنها القوة العمودية.
مثال محلول (1): بدون احتكاك (frictionless)
m = 5 kg، θ = 30°، g = 9.8 m/s²
- mg sinθ = 5 × 9.8 × 0.5 = 24.5 N
- a = g sinθ = 9.8 × 0.5 = 4.9 m/s²
- N = mg cosθ = 49 × 0.866 ≈ 42.4 N
جسم 5 kg على مستوى أملس بزاوية 30 درجة: التسارع g sin θ يساوي 4.9 m/s²، والقوة العمودية نحو 42.4 N.
مثال محلول (2): مع الاحتكاك (kinetic friction)
الجسم نفسه ينزلق إلى الأسفل، μ_k = 0.2
- f_k = μ_k N = 0.2 × 42.44 ≈ 8.49 N
- ΣF = 24.5 − 8.49 ≈ 16.0 N
- a = 16.0 ÷ 5 ≈ 3.20 m/s²
- a = g(sinθ − μ_k cosθ) ≈ 3.20 m/s² ✓
مع معامل احتكاك حركي 0.2: الاحتكاك نحو 8.49 N عكس الحركة، فالقوة المحصلة نحو 16.0 N والتسارع نحو 3.20 m/s².
الشغل والطاقة (work–energy theorem)
W = F d cosφ · W_net = ΔK = ½mv² − ½mv₀²
جسم 2 kg ساكن على سطح أملس، تسحبه قوة أفقية 10 N مسافة 3 m.
- W = 10 × 3 × cos0° = 30 J
- 30 = ½ × 2 × v² ⇒ v² = 30
- v = √30 ≈ 5.48 m/s
الشغل المحصل يساوي التغير في الطاقة الحركية. قوة 10 N على جسم 2 kg مسافة 3 m تبذل 30 J، فتصبح سرعته نحو 5.48 m/s.
حفظ الطاقة الميكانيكية (conservation of energy)
K₀ + U₀ = K + U · U = mgh
mgh = ½mv² ⇒ v = √(2gh) = √(2 × 9.8 × 5) = √98 ≈ 9.90 m/s
بلا احتكاك تبقى الطاقة الميكانيكية ثابتة: تتحول الكامنة إلى حركية. من ارتفاع 5 m تصل السرعة إلى نحو 9.90 m/s مهما كانت الكتلة.
أخطاء شائعة
- ✗ استخدام معادلات الحركة مع تسارع متغير. ✓ صالحة للتسارع الثابت فقط.
- ✗ N = mg على المستوى المائل. ✓ N = mg cosθ (بلا قوى أخرى عمودية).
- ✗ الآلة الحاسبة على الراديان. ✓ sin30° = 0.5 بالدرجات.
- ✗ حفظ الطاقة مع وجود احتكاك. ✓ الاحتكاك يبدد طاقة؛ استخدم مبرهنة الشغل والطاقة.
انتبه: معادلات الحركة للتسارع الثابت فقط، والقوة العمودية على المستوى المائل ليست mg، وتأكد أن الآلة الحاسبة على الدرجات.
الخلاصة
- ثلاث معادلات للتسارع الثابت.
- على المستوى المائل: a = g(sinθ − μ_k cosθ).
- W_net = ΔK، وبلا احتكاك: K + U ثابتة.
أحسنت! جرّب الاختبار القصير على الموقع، ونحلّ مسائل واجباتك معاً في دروس خصوصية.
اختبر نفسك: فيزياء 1: الميكانيكا
فيديو المساق
دروس خصوصية · مدرسة وجامعة
احجز درساً مع عريب
فيزياء وكيمياء للصف العاشر والأول الثانوي والتوجيهي، ومواد جامعية من تخصصها: دوائر كهربائية 1، وإلكترونيات 1، وC++، وفيزياء 1 و2. الحصص عن بُعد أو حضورياً، والمواعيد والتفاصيل يُتفق عليها مباشرة.