شرح درس التسارع (العجلة ) – الحركة المتسارعة .

الثلاثاء، 26 يناير، 2016

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ...

شرح درس التسارع (العجلة ) – الحركة المتسارعة .

نبدأ على بركة الله ....

كما تعلمنا سابقا فأبسط أنواع الحركة هي الحركة في خط مستقيم وهي التي يتحرك فيها الجسم بحركة منتظمة بحيث يسير بسرعة ثابتة .
سندرس في هذا الفصل ... حالات تتغير خلالها سرعة الجسم بينما يبقى مساره مستقيما . 

تغير السرعة المتجهة :

الحركة من حيث الانتظام نوعين :
      1)  حركة منتظمة تتميز بسلاستها فلو أغمضت عينيك لن تشعر بها .
      2)  حركة غير منتظمة  تشعرك بالدفع أو السحب .


صف الحركة في كل حالة ؟ 

الوصف : العداء لا يتحرك  ....أي انه في حالة سكون .






الوصف : العداء يسير بسرعة منتظمة  ...ونستنتج ذلك لأن المسافة بين المواقع المتعاقبة للعداء في الشكل ثابتة ( هي نفسها لا تتغير ) 




الوصف : العداء يتسارع ....أي أن سرعته تزداد بشكل مستمر . و نستنتج ذلك لأن المسافة بين المواقع المتعاقبة للعداء تزداد في كل مرة عن سابقتها . 



الوصف : العداء يتباطأ ... أي أن سرعته تقل بشكل مستمر . و نستنتج ذلك لأن المسافة بين المواقع المتعاقبة للعداء تقل في كل مرة عن سابقتها . 



كيف يتم تمثيل مخططات الحركة باستخدام نموذج الجسيم النقطي ؟

يمكننا التعبير عن حركة الجسم الغير منتظمة باستخدام نموذج الجسيم النقطي وذلك عن طريق وضع نقطة تعبر عن موقع الجسم في كل لحظة.
ويمكننا معرفة ما إذا كانت سرعة الجسم تزداد أو تقل وذلك بالنظر الى المسافة بين النقاط . فإذا قلت المسافة فالجسم يتباطأ واذا زادت فالجسم يتسارع وإذا كانت المسافة متساوية فإن الجسم يتحرك بسرعة ثابتة وهاذا يعني أنه منتظم .

يمكننا أيضا التعبير عن حركة الجسم باستخدام الأسهم والتي نسميها في الفيزياء بالمتجهات ( سندرسها قريبا ) ويتم ذلك برسم سهم يبدا من بداية الموقع الأول إلى الموقع الثاني للجسم ويعبر رأس السهم عن اتجاه الحركة وطول السهم عن المسافة بين مواقع الجسم  .
إذا كان الجسـم يزيد من سرعته فإن متجه السـرعة التالي يكون أطول من سـابقه. أما إذا كان الجسـم يبطئ من سـرعته يكـون المتجه التالـي أقصر. إن كلا النوعيـن من المخططـات التوضيحية للحركة يعطي تصورا عن كيفية تغير سرعة جسم ما.

وتتضح الطريقتين في الشكل التالي : 


منحنى (السرعة المتجهة – الزمن ) :

كما تعلمنا سابقا فان المنحنى يظهر لنا العلاقة بين كميتين لاستنتاج علاقة تربط هاتين الكميتين وقد طبقنا ذلك سابقا على الموقع والزمن واستنتجنا أن العلاقة الناتجة او الميل الناتج يعبر عن السرعة .
في درس اليوم سنتحدث عن كمية جديدة يتم وصفها من خلال العلاقة بين السرعة المتجهة والزمن . 


كما نرى فان الجدول السابق يوضح لنا بيانات سيارة تنطلق من السكون , وتتزايد سرعتها في أثناء سيرها على طريق مستقيم .

الميل =  
       =  

       = 
    5  m/s*s
       = 
5 m/s 2


يعرف المعدل الزمني الذي تتغير فيه سرعة جسم بتسارع الجسم
)
عجلة الجسم(، ويرمز له بالرمز .aوعندما تتغير سرعة جسم بمعدل منتظم يكون له تسارع منتظم .

التسـارع المتوسط :  هو التغير في السـرعة المتجهة خلال فترة زمنية مقيسه ،
 مقسوما على هذه الفترة الزمنية .
رمزه : a
وحدته : m/s2

التسارع اللحظي : التغير في السرعة المتجهة عند لحظة زمنية محددة .

ملاحظة : يمكن إيجاد التسارع اللحظي برسم خط مماس لمنحنى ( السرعة المتجهة – الزمن ) عند اللحظة الزمنية المراد حساب التسارع اللحظي عندها . وميله هو التسرع اللحظي.


التسارع في المخططات التوضيحية للحركة :

 مخططات الحركة يجب ان تحتوي على معلومات تمثل التسارع وذلك ليعطي صورة كاملة عن حركة الجسم ويتم ذلك  باحتواء مخطط الحركة على متجهات التسارع المتوسط والتي توضح كيف تتغير السرعة المتجهة .

كيف نحدد اتجاه وطول متجه التسارع المتوسط ؟
       1)  نقوم بطرح متجهي السرعة المتتاليين .

v = v f - vi     or     v = v f + (- vi)
       
       2)  نقسم الناتج على الفترة الزمنية فنحصل على ( قانون التسارع  المتوسط ) :

تطبيق :

مثل حركة جسم يتسارع باتجاه الشرق باستخدام المتجهات ( الأسهم )  وقم بحساب تسارعه . إذا علمت ان الفترة الزمنية التي حدثت خلالها الحركة 5 s  

الحل:   

بحساب تسارع الجسم نقوم بالخطوات التالية :
1)   نحدد متجهين متتاليين بحيث يكون الأول السرعة الابتدائية والأخر السرعة النهائية .
2)  نوجد الفرق بين متجهي السرعة بطرح السرعة الابتدائية من السرعة النهائية .

 v = vf – vi

3)   المحصلة الناتجة عن طرح السرعة الابتدائية من السرعة النهائية. تعبر عن التسارع المتوسط خلال تلك الفترة الزمنية.


 التسارع الموجب والتسارع السالب:

صف كل حالة مما يلي .

 1 )
الوصف : تزداد سرعة الجسم في الاتجاه الموجب .

                                   
 2 ) 
 الوصف : تتناقص سرعة الجسم في الاتجاه الموجب .


 3 )  
الوصف : تزداد سرعة الجسم في الاتجاه السالب .


4 )   


الوصف : تتناقص سرعة الجسم في الاتجاه السالب .

نستنتج من التمثيلات السابقة ما يلي :

-        *عندما يكون لمتجهات السرعة والتسارع الاتجاه نفسه فهاذا يعني أن السرعة تزداد .

-       * عندما يكون لمتجهات السرعة والتسارع اتجاهين متعاكسين فهاذا يعني أن السرعة تتناقص .

-      * يمكن الحكم على الجسم ما إذا كان تسارع الجسم موجب او سالب وذلك من خلال معرفة اتجاه متجه التسارع فعندما يكون في الاتجاه الموجب للحركة فان التسارع موجب وعندما يكون منجه التسارع في التجاه السالب للحركة فان التسارع يكون سالبا .

-    * إشارة التسارع لا تحدد ما إذا كان الجسم متسارعا أم متباطئا .


حساب التسارع من منحنى السرعة المتجهة – الزمن :
منحنيات السرعة المتجهة – الزمن الممثلة لحركة خمسة عدائين (A,B,C,D,E )  في الشكل السابق تشتمل على معلومات عن سرعة وتسارع كل عداء , و قد اختير الاتجاه الموجب في اتجاه الشرق . وبملاحظة التغير في سرعة كل عداء , والممثلة بشكل خط مستقيم سنجد ان :
-     >   العداء A   يتحرك بسرعة ثابتة ولهذا السبب تم تمثيل حركته بخط مستقيم يوازي المحور الأفقي .
حيث أن :
∆v = 0     and   a = 0 
  
-       >  العداء B يتحرك بسرعة موجبة وبتسارع موجب وذلك لأنه يتحرك باتجاه الشرق وهو الاتجاه الموجب كما ان كل من السرعة والتسارع لهما الاتجاه نفسه .
v = (+)    And    a  = (+)                    
            
-        > العداء C تتناقص سرعته بانتظام وتسارعه سالب وذلك لأن السرعة والتسارع لهما اتجاهين متعاكسين .
v = (+)    And  a = (-)

-         > العداء D يتحرك بسرعة موجبة وبتسارع موجب وذلك لأنه يتحرك باتجاه الشرق وهو الاتجاه الموجب كما ان كل من السرعة والتسارع لهما الاتجاه نفسه .v = (+)    And    a  = (+)    

-       > العداء E   يتحرك بسرعة ثابتة ولهذا السبب تم تمثيل حركته بخط مستقيم يوازي المحور الأفقي .
حيث أن :
∆v = 0     and   a = 0    

حساب التسارع :

القانون الفيزيائي :

التسارع المتوسط يساوي التغير في السرعة المتجهة مقسوما على الزمن الذي حصل خلاله هذا التغير.

القانون الرياضي :
ملاحظة مهمة :
بما أن السرعة المتجهة تتضمن اتجاه الحركة ,فإنها تتغير عندما يتغير اتجاه الحركة .والتغير في السرعة المتجهة يسبب التسارع . لذا فإن التسارع أيضا مرتبط بالتغير في اتجاه الحركة .

والان سنوضح بعض الأمور التي تكون سبب للبس عند بعض الطلاب ومن المهم معرفتها فيما يتعلق بكل من السرعة المتجهة والتسارع :

-        التشابه بين السرعة المتجهة والتسارع :
Ø   كلاهما عبارة عن معدل تغير .
Ø   لكل منهما قيم متوسطة وقيم لحظية .

-        يختلفان في أن :
Ø   التسارع هو المعدل الزمني لتغير السرعة المتجهة .
Ø   السرعة المتجهة هي المعدل الزمني لتغير الإزاحة .







ملاحظة : فهرس يحتوي على جميع دروس فيزياء 1 - فيزياء اولى ثانوي الفصل الأول والثاني >> انقر هنا   








تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^

اترك تعليقا