* وصف الكميات الفيزيائية:
الكميات الفيزيائية إما أن تكون قياسية ( الكتلة , درجة الحرارة , الزمن , ... الخ ) وهية توصف وصفا كاملا بتحديد مقدارها فقط دون الحاجة إلى تحديد اتجاهها, أو متجهة ( القوة , السرعة , الزخم الخطي , ... الخ ), وهي تحتاج في وصفها إلى معرفة مقدارها واتجاهها معا.
* المتجه
هو عبارة عن سهم يتناسب طوله مع مقدار الكمية، ويشير اتجاهه الى اتجاهها.
1- تحليل المتجهات: يمكن تحليل اي متجه الى مركبته السينية x والصادية y كما يلي:
حيث Θ هي الزاوية المحصورة بين محور السينات الموجب وبين المتجه باتجاه عكس عقارب الساعة
2- جمع المتجهات:
أ- المضلع: حيث من نهاية المتجه الاول يرسم بداية المتجه الثاني مع المحافظة على طول واتجاه كل متجه
ويمكن استخدام الخاصية لاكثر من متجه
2- متوازي المستطيلات: يستعمل عند وجود متجهين بينهم زاوية Θ
ويمكن حساب المحصلة طريق قانون الجتا ويمكن حساب الزاوية
حيث cosΘ هو جتا الزاوية المحصورة بين A و B
3- طريقة التحليل : حيث نقوم بتحليل كل متجه الى مركته السينية والصادية
حيث:
Ax= AcosΘ
Bx= BcosΘ
Cx.........
Ay= AsinΘ
By= BsinΘ
Cy......
v
ثم نقوم بجمع كل المركبات السينية x معا والصادية y معا
ونقوم بحساب المحصلة:
ونحسب الزاوية
* القوة (F) : وحدة قياسها نيوتن (n) وتساوي الكتلة (m) ضرب التسارع (a)
وفي هذه التجربة سيكون التسارع تحت تأثير الجاذبية (g) حيث تكون القوة = mg
حيث m نقيسها بالكيلوغرام (kg) و (g) تسارع الجاذبية الارضية يساوي 9.8 وللتسهيل => 10
اتزان القوى: إذا كان لدينا عدة قوي تؤثر في نقطة ووجدنا أن محصلة القوي تساوي صفرا فاننا نقول بأنها في حالة اتزان:
وبالتالي إذا كان لدينا عدة قوى واستطعنا أن نجد قوة واحدة تجعل المحصلة صفر,فان هذه القوة تسمي القوة المعادلة للمجموعة وهي تساوي محصلة القوى وتضادها في الاتجاه.
** طاولة القوى force table
وتستخدم لدراسة اتزان القوى وتحقيق قوانين المتجهات مخبريا, فاننا نستخدم طاولة القوى وتتكون من قرص دائري يقسم محيطه إلي360 بدءا من الصفر ومثبت في المركز بريمة (عندنا مسمار) يمكن رفعها أو خفضها, ويمكن تثبيت القرص بشكل أفقي بواسطة ثلاثة أرجل, وهناك عدة بكرات خفيفة ملساء (عديمة الاحتكاك) تثبت عند أي موضع من حافة القرص,ويمر علي كل بكرة خيط خفيف ربط في احد طرفيه حامل الأثقال بينما تلتقي الأطراف الاخري للخيوط علي محيط حلقة معدنية.
وكل كتلة من الكتل الثلاث تشكل قوة تحت تأثير الجاذبية الارضية
اي يمكن جساب اي قوة عن طريق ضرب الكتلة (بالكيلوغرام) بتسارع الجاذبية 9.8 => 10
ويمكن موازنة القوى عن طريق
1- زيادة وانقاص الكتل
2- تغيير الزاوية بين الكتل
وعند اتزان القوى (محصلتهم تساوي صفر) تكون الحلقة في منتصف الطاولة دون ان تلمس البريمة
فيديو موازنة اربع قوى
http://www.youtube.com/watch?v=GjWPIbwPiIA
* حساب كتلة مجهولة: يمكن حساب اي كتلة مجهولة عن طريق موازنتها مع قوى اخرى معلومة
وعند الاتزان تكون محصلة القوى المعلومة تساوي القوة المجهولة في المقدار وتعاكسها في الاتجاه.
** الجزء الاول من التجربة: موازنة ثلاث قوى
1- نقوم بموازنة ثلاث قوى كما تعلمنا سابقا.
*للتسهيل: قم بتثبيت القوة الاولى بزاوية صفر وغيّر باقي الزوايا كما تشاء وهذا يسهل التعامل معها في الحساب والرسم.
*لا يجوز: ان تكون الكتل متساوية ففي هذه الحالة تكون التجربة سهلة جدا ولا تحقق مراد التجربة وسيرفض الدكتور ذلك.
* لا للغش: حيث ممكن ان يقوم الطلاب بمحاولة ركز الخيط على البكرة لإنهاء التجربة بسرعة والافراج عنهم، لكن الدكتور يقوم برفع الحلقة للأعلى وتركها للتأكد من ان القوى متزنة، فإذا كانت غير متزنة سيطلب بكل بساطة اعادة التجربة، حتى لو لم يفعل فسيظهر ذلك عند حساب القوة المحصلة وستكون بعيدة عن الصفر وستنقص من علامة التقرير.
2- بعد الاتزان نقوم بتسجيل كل كتلة (in kg) وحساب القوة الناتجة عن الكتلة ( in n ) وزاوية كل قوة (الزاوية من محور السينات الموجب) على الجدول.
*لا تنسى: حساب كتلة حامل الاثقال وجمعها مع الكتل المعلقة عليه، لانه يؤثر على القوى حتى لو كانت كتل الحامل متساوية في الثلاث قوى الا في حالة ان تكون الزوايا بين القوى متساوية.
3- قم بحساب المركبة السينية والصادية لكل قوة، قم بحساب مجموع المركبات السينية ومجموع المركبات الصادية معا, قم بحساب المحصلة والزاوية وسجل ذلك في الجدول.
* نلاحظ: ان محصلة القوى قريبة من الصفر لكن لا تساوي صفر، لماذا؟؟؟
* الالة الحاسبة: العلمية تسهل عليك الحسابات، فلا بد ان تكون معك حتى تساعدك في الحساب وحتى لا يضع الدكور بجانب اسمك اشارة X
4- من خلال قانون الجتا قم بحساب محصلة اي متجهين وستكون المحصلة "تقريبا" تساوي المتجه الثالث مقدارا وتعاكسه اتجاها (وهذا تطبيق عملي على ايجاد كتلة مجهولة).
* لا تنسى: أبداً ذكر الله تعالى في جميع الاحوال.
** التمثيل البياني:
* لا تنسى: ان تضع مقياس رسم مناسب وكتابته على الرسم على سبيل المثال كل 0.1 نيوتن يقابل على الورق 0.5 cm او 1 cm
* يمنع: استعمال الحبر على ورقة الرسم البياني ،ويجب دائما الكتابة بالرصاص الا في حالات نادرة يطلب الدكتور ذلك، وذلك تلافيا لخسف علامة التقرير.
* لا تنسى: كتابة مقدار كل قوة بجانب المتجه الذي يمثلها وقيمة الزاوية.
1- متوازي الاضلاع: حيث يتم تمثيل القوى على شكل متوازي اضلاع، حيث نمثل القوة الاولى والثانية معا، ونمثل معهم القوة الثالثة على شكل متوازي اضلاع.
* يجب الانتباه: الى ما يطلبه الدكتور منك في التمثيل البياني وتسجيله حتى لا تنساه، حيث ممكن ان يختلف المطلوب من دكتور الى اخر.
2- المستوى الديكارتي: حيث يتم تمثيل كل قوة على شكل متجه ويكون كما في الشكل التالي:
3- المضلع : حيث نهاية كل متجه تكون بداية المتجه الاخر مع المحافظة على الزاوية
حيث الزاوية بين المتجه الاول والثاني (التي ظهرت في المستوى الديكارتي) هي نفسها الزاوية بين امتداد خط المتجه الاول والمتجه الثاني في المضلع.
*نلاحظ: ان نهاية المتجه الثالث قريبة من بداية المتجه الاول لكن لا تنطبق عليه
هذا يعني ان محصلة القوى قريبة من الصفر لكن لا تساوي صفر
لكن، ما الذي جعل المحصلة لا تساوي صفر مع ان القوة متزنة؟؟؟؟
يعود ذلك الى اخطاء حدثت اثناء التجربة حيث الكمال لله وحده وكل تجربة يجب ان يحدث فيها اخطاء
لكن، ما هي مصادر الاخطاء في هذه التجربة؟ اترك لكم الاجابة عن هذا السؤال
الكميات الفيزيائية إما أن تكون قياسية ( الكتلة , درجة الحرارة , الزمن , ... الخ ) وهية توصف وصفا كاملا بتحديد مقدارها فقط دون الحاجة إلى تحديد اتجاهها, أو متجهة ( القوة , السرعة , الزخم الخطي , ... الخ ), وهي تحتاج في وصفها إلى معرفة مقدارها واتجاهها معا.
* المتجه
هو عبارة عن سهم يتناسب طوله مع مقدار الكمية، ويشير اتجاهه الى اتجاهها.
1- تحليل المتجهات: يمكن تحليل اي متجه الى مركبته السينية x والصادية y كما يلي:
حيث Θ هي الزاوية المحصورة بين محور السينات الموجب وبين المتجه باتجاه عكس عقارب الساعة
2- جمع المتجهات:
أ- المضلع: حيث من نهاية المتجه الاول يرسم بداية المتجه الثاني مع المحافظة على طول واتجاه كل متجه
ويمكن استخدام الخاصية لاكثر من متجه
2- متوازي المستطيلات: يستعمل عند وجود متجهين بينهم زاوية Θ
ويمكن حساب المحصلة طريق قانون الجتا ويمكن حساب الزاوية
حيث cosΘ هو جتا الزاوية المحصورة بين A و B
3- طريقة التحليل : حيث نقوم بتحليل كل متجه الى مركته السينية والصادية
حيث:
Ax= AcosΘ
Bx= BcosΘ
Cx.........
Ay= AsinΘ
By= BsinΘ
Cy......
v
ثم نقوم بجمع كل المركبات السينية x معا والصادية y معا
ونقوم بحساب المحصلة:
ونحسب الزاوية
* القوة (F) : وحدة قياسها نيوتن (n) وتساوي الكتلة (m) ضرب التسارع (a)
وفي هذه التجربة سيكون التسارع تحت تأثير الجاذبية (g) حيث تكون القوة = mg
حيث m نقيسها بالكيلوغرام (kg) و (g) تسارع الجاذبية الارضية يساوي 9.8 وللتسهيل => 10
اتزان القوى: إذا كان لدينا عدة قوي تؤثر في نقطة ووجدنا أن محصلة القوي تساوي صفرا فاننا نقول بأنها في حالة اتزان:
وبالتالي إذا كان لدينا عدة قوى واستطعنا أن نجد قوة واحدة تجعل المحصلة صفر,فان هذه القوة تسمي القوة المعادلة للمجموعة وهي تساوي محصلة القوى وتضادها في الاتجاه.
** طاولة القوى force table
وتستخدم لدراسة اتزان القوى وتحقيق قوانين المتجهات مخبريا, فاننا نستخدم طاولة القوى وتتكون من قرص دائري يقسم محيطه إلي360 بدءا من الصفر ومثبت في المركز بريمة (عندنا مسمار) يمكن رفعها أو خفضها, ويمكن تثبيت القرص بشكل أفقي بواسطة ثلاثة أرجل, وهناك عدة بكرات خفيفة ملساء (عديمة الاحتكاك) تثبت عند أي موضع من حافة القرص,ويمر علي كل بكرة خيط خفيف ربط في احد طرفيه حامل الأثقال بينما تلتقي الأطراف الاخري للخيوط علي محيط حلقة معدنية.
وكل كتلة من الكتل الثلاث تشكل قوة تحت تأثير الجاذبية الارضية
اي يمكن جساب اي قوة عن طريق ضرب الكتلة (بالكيلوغرام) بتسارع الجاذبية 9.8 => 10
ويمكن موازنة القوى عن طريق
1- زيادة وانقاص الكتل
2- تغيير الزاوية بين الكتل
وعند اتزان القوى (محصلتهم تساوي صفر) تكون الحلقة في منتصف الطاولة دون ان تلمس البريمة
فيديو موازنة اربع قوى
http://www.youtube.com/watch?v=GjWPIbwPiIA
* حساب كتلة مجهولة: يمكن حساب اي كتلة مجهولة عن طريق موازنتها مع قوى اخرى معلومة
وعند الاتزان تكون محصلة القوى المعلومة تساوي القوة المجهولة في المقدار وتعاكسها في الاتجاه.
** الجزء الاول من التجربة: موازنة ثلاث قوى
1- نقوم بموازنة ثلاث قوى كما تعلمنا سابقا.
*للتسهيل: قم بتثبيت القوة الاولى بزاوية صفر وغيّر باقي الزوايا كما تشاء وهذا يسهل التعامل معها في الحساب والرسم.
*لا يجوز: ان تكون الكتل متساوية ففي هذه الحالة تكون التجربة سهلة جدا ولا تحقق مراد التجربة وسيرفض الدكتور ذلك.
* لا للغش: حيث ممكن ان يقوم الطلاب بمحاولة ركز الخيط على البكرة لإنهاء التجربة بسرعة والافراج عنهم، لكن الدكتور يقوم برفع الحلقة للأعلى وتركها للتأكد من ان القوى متزنة، فإذا كانت غير متزنة سيطلب بكل بساطة اعادة التجربة، حتى لو لم يفعل فسيظهر ذلك عند حساب القوة المحصلة وستكون بعيدة عن الصفر وستنقص من علامة التقرير.
2- بعد الاتزان نقوم بتسجيل كل كتلة (in kg) وحساب القوة الناتجة عن الكتلة ( in n ) وزاوية كل قوة (الزاوية من محور السينات الموجب) على الجدول.
*لا تنسى: حساب كتلة حامل الاثقال وجمعها مع الكتل المعلقة عليه، لانه يؤثر على القوى حتى لو كانت كتل الحامل متساوية في الثلاث قوى الا في حالة ان تكون الزوايا بين القوى متساوية.
3- قم بحساب المركبة السينية والصادية لكل قوة، قم بحساب مجموع المركبات السينية ومجموع المركبات الصادية معا, قم بحساب المحصلة والزاوية وسجل ذلك في الجدول.
* نلاحظ: ان محصلة القوى قريبة من الصفر لكن لا تساوي صفر، لماذا؟؟؟
* الالة الحاسبة: العلمية تسهل عليك الحسابات، فلا بد ان تكون معك حتى تساعدك في الحساب وحتى لا يضع الدكور بجانب اسمك اشارة X
4- من خلال قانون الجتا قم بحساب محصلة اي متجهين وستكون المحصلة "تقريبا" تساوي المتجه الثالث مقدارا وتعاكسه اتجاها (وهذا تطبيق عملي على ايجاد كتلة مجهولة).
* لا تنسى: أبداً ذكر الله تعالى في جميع الاحوال.
** التمثيل البياني:
* لا تنسى: ان تضع مقياس رسم مناسب وكتابته على الرسم على سبيل المثال كل 0.1 نيوتن يقابل على الورق 0.5 cm او 1 cm
* يمنع: استعمال الحبر على ورقة الرسم البياني ،ويجب دائما الكتابة بالرصاص الا في حالات نادرة يطلب الدكتور ذلك، وذلك تلافيا لخسف علامة التقرير.
* لا تنسى: كتابة مقدار كل قوة بجانب المتجه الذي يمثلها وقيمة الزاوية.
1- متوازي الاضلاع: حيث يتم تمثيل القوى على شكل متوازي اضلاع، حيث نمثل القوة الاولى والثانية معا، ونمثل معهم القوة الثالثة على شكل متوازي اضلاع.
* يجب الانتباه: الى ما يطلبه الدكتور منك في التمثيل البياني وتسجيله حتى لا تنساه، حيث ممكن ان يختلف المطلوب من دكتور الى اخر.
2- المستوى الديكارتي: حيث يتم تمثيل كل قوة على شكل متجه ويكون كما في الشكل التالي:
3- المضلع : حيث نهاية كل متجه تكون بداية المتجه الاخر مع المحافظة على الزاوية
حيث الزاوية بين المتجه الاول والثاني (التي ظهرت في المستوى الديكارتي) هي نفسها الزاوية بين امتداد خط المتجه الاول والمتجه الثاني في المضلع.
*نلاحظ: ان نهاية المتجه الثالث قريبة من بداية المتجه الاول لكن لا تنطبق عليه
هذا يعني ان محصلة القوى قريبة من الصفر لكن لا تساوي صفر
لكن، ما الذي جعل المحصلة لا تساوي صفر مع ان القوة متزنة؟؟؟؟
يعود ذلك الى اخطاء حدثت اثناء التجربة حيث الكمال لله وحده وكل تجربة يجب ان يحدث فيها اخطاء
لكن، ما هي مصادر الاخطاء في هذه التجربة؟ اترك لكم الاجابة عن هذا السؤال
