صفحة ٥٧
انظر إلى الجداول المعروضة أمامك لجمع البيانات المرتبطة بتجربة الاتزان. في جدول البيانات 1، سجّل قراءة الميزان الأيسر وقراءة الميزان الأيمن بالنيوتن لكل كتلة مضافة ومسافة محددة من التدريج الأيسر. وفي جدول البيانات 2، احسب ذراع القوة بالمترا، وحدد اتجاه العزوم إما في اتجاه حركة عقارب الساعة أو في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة، ثم احسب القوة بالنيوتن. وفي جدول البيانات 3، دوّن قيم عزم القوة الناشئة بوحدة لكل حالة، ثم أوجِد المجموع الجبري للعزوم . انظر إلى الأسئلة تحت عنوان التحليل؛ أجب عن السؤال الأول بإيجاد كتلة المسطرة، وفي السؤال الثاني أوجِد القوة أو الوزن الناتج عن كل جسم وسجّله في جدول البيانات 2. لحل السؤال الثالث، اختر النقطة التي علق عندها الميزان الأيسر بوصفها نقطة دوران محورية، وحدد جميع القوى التي تسبب دوران السقالة في اتجاه حركة عقارب الساعة أو في عكس اتجاه حركتها، وضع إشارة سالبة أو موجبة. في السؤال الرابع، سجّل طول ذراع القوة لكل من هذه القوى من نقطة الدوران المحورية. وفي السؤال الخامس، استخدم الأرقام لحساب العزم لكل جسم بضرب القوة في طول ذراع القوة.
صفحة ٥٨
انظر إلى النص والرسومات حول الاستقرار في السيارات الرياضية والمركبات ذات الاستخدامات المتعددة. لماذا تُصمم بعض السيارات بعرض مسار أكبر وسقف أقوى، وتزود بوسائد هوائية ومجسات إضافية؟ لأن السيارات الرياضية ذات مركز كتلة مرتفع تجعلها أقل قابلية للانقلاب مقارنة بالسيارات العادية. انظر إلى معامل الاتزان الاستاتيكي وهو النسبة بين عرض المسار وارتفاع مركز الكتلة، حيث يُعرف عرض المسار بأنه نصف المسافة بين الإطارين الأماميين. وكلما كان معامل الاتزان الاستاتيكي أكبر، كانت السيارة قادرة بشكل أكبر على البقاء في وضع رأسي. في معظم السيارات الرياضية يكون مركز الكتلة على مسافة تتراوح بين و ، ومعامل عرض المسار لها يجعلها تتخذ إجراءات أوتوماتيكية عند بدء الانقلاب أو الانزلاق. انظر إلى أسئلة التوسع في الأسفل؛ في السؤال الأول، عليك تكوين فرضية عند تعرض عدة سيارات لححادث، ولماذا تبدو السيارات الرياضية أكثر ثباتاً من سيارات الركاب العادية. وفي السؤال الثاني، ناقش كيف يُعد نظام تقنية حديثة لإنقاذ حياة الركاب وهل يجب أن يكون إلزامياً في السيارات كلها.
صفحة ٥٩
انظر إلى دليل مراجعة الفصل الثاني، وتحديداً القسم الأول الخاص بوصف الحركة الدورانِيَّة. تذكر المفردات الرئيسة: الراديان، والإزاحة الزاوية، والسرعة الزاوية المتجهة، والتسارع الزاوية. يقاس الموقع الزاوية وتغيراته بالراديان، وتكون الدورة الكاملة الواحدة . يعبر عن السرعة الزاوية المتجهة بالمعادلة ، ويعبر عن التسارع الزاوية بالمعادلة . وعند دوران جسم صلب فإن الإزاحة والسرعة والتسارع الزاوي يرتبط مع الإزاحة والسرعة والتسارع الخطي بالمعادلات: ، و، و. ننتقل إلى القسم الثاني حول ديناميكا الحركة الدورانِيَّة؛ فتغير السرعة الزاوية المتجهة يحدث لجسم ما عندما يؤثر فيه عزم، ويعتمد العزم على مقدار القوة المؤثرة والمسافة من محور الدوران المستخدم والزاوية بين اتجاه القوة ونصف القطر من محور الدوران حتى نقطة تأثير القوة: . وأما القسم الثالث فيتناول الاتزان؛ فمركز كتلة جسم هو نقطة على الجسم تتحرك بالطريقة نفسها التي يتحرك بها الجسيم النقطي، ويكون الجسم ثابتاً ضد الانقلاب إذا كان مركز كتلته فوق قاعدته، ويكون في وضع اتزان ميكانيكي إذا كانت محصلة القوى المؤثرة فيه صفراً، وكذلك إذا كانت محصلة العزوم المؤثرة فيه صفراً.
صفحة ٦٠
انظر إلى صفحة تقويم الفصل الثاني. في الجزء العلوي، لديك خريطة المفاهيم المطلوب إكمالها باستخدام مصطلحات مثل التسارع الزاوي، نصف القطر، التسارع المماسي الخطي، والتسارع المركزي. انظر إلى أسئلة إتقان المفاهيم؛ في السؤال الثاني والثلاثين، يدور إطار دراجة بمعدل ثابت ، فهل تقل سرعتها الزاوية المتجهة أم تزداد أم تبقى ثابتة؟ وفي السؤال الثالث والثلاثين، يدور إطار لعبة بمعدل ثابت ، فهل تسارعها الزاوي موجب أم سالب أم صفر؟ وفي السؤال الرابع والثلاثين، هل تدور جميع أجزاء الأرض بالمعدل نفسه؟ وضح ذلك. وفي السؤال الخامس والثلاثين، يدور إطار دراجة بمعدل ثابت ، فهل يكون الاتجاه التسارع الكلي لنقطة على الإطار إلى الداخل، أم إلى الخارج، أم ماسياً، أم صفراً؟ انظر إلى الشكلين و في الأسفل؛ رتب العزوم المؤثرة في الأبواب الخسة في الشكل من الأقل إلى الأكبر مع ملاحظة أن مقدار القوة هو نفسه في الأبواب كلها، واجب عن الأسئلة المرتبطة بحوض الغسالة وإطار السيارة الثاقب ومحاولة فك صامولة البراغي باستخدام مفتاح الشد.
صفحة ٦١
انظر إلى تقويم الفصل الثاني والمسائل المرتبطة به. في السؤال السادس والأربعين، يسير لاعب بهلواني على حبل حاملاً قضيباً يتدلى طرفاه أسفل مركزه، انظر إلى الشكل ، فإذا كان نصف قطرها في المسافة التي تتحركها نقطة على الطرف الخارجي لعجلة القيادة، فكيف يؤدي القضيب إلى زيادة اتزان اللاعب؟ تلميح: ابحث في مركز الكتلة. في السؤال السابع والأربعين، لعبة الحصان الدوار عندما كان أحد يجلس على لعبة الحصان الدوار، قذف مفتاحاً نحو صديقه الواقف على الأرض لكي يلتقطه، هل يجب عليه قذف المفتاح قبل أن يصل النقطة التي يققف عندها صديقه بوقت قصير أم ينتظر حتى يصبح صديقه خلفه مباشرة؟ وضح ذلك. انظر إلى أسئلة إتقان حل المسائل للقسم الخاص بوصف الحركة الدورانِيَّة. في السؤال الخمسين، نصف قطر الحافة الخارجية لإطار سيارة وسرعته ، ما مقدار السرعة الزاوية للإطار بوحدة ؟ وفي السؤال الحادي والمسعين، يدور إطار بحيث تتحرك نقطة عند حافته الخارجية مسافة وإذا كان نصف قطر الإطار كما في الشكل ، فما مقدار الزاوية (بوحدات ) التي دارها الإطار؟ انظر إلى الأشكال التوضيحية لعجلة القيادة وإطار السيارة وحل المسائل المرتبطة بها.
صفحة ٦٢
انظر إلى استكمال مسائل تقويم الفصل الثاني. في السؤال السابع والخمسين، أوجِد القيمة القصوى للتسارع المركزي بدلالة للغسالة في السؤال السابق. وفي السؤال الثامن والخمسين، استخدم جهاز الطرد المركزي الفائق السرعة لفصل مكونات الدم، بحيث يولّد تسارعاً مركزياً مقداره على بعد من المحور، ما مقدار السرعة الزاوية المتجهة اللازمة بوحدة ؟ انتقل إلى قسم ديناميكا الحركة الدورانِيَّة؛ في السؤال التاسع والخمسين، مفتاح الشد يتطلب شد برغي عزماً مقداره ، فإذا كان لديك مفتاح شد طوله ، ما مقدار أقل قوة يجب التأثير بها في المفتاح؟ وفي السؤال الستين، ما مقدار العزم المؤثر في برغي والناتج عن قوة مقدارها تؤثر عمودياً في مفتاح شد طوله ؟ انظر إلى الشكل والشكل والشكل لحل المسائل المتعلقة بالاتزان، مثل السؤال الحادي والستين حول مواصفات سيارة وزع وزنها بنسبة على الإطارات الأمامية و على الإطارات الخلفية، فإذا كان طول لوح قاعدة سيارة فأين يكون مركز كتلة السيارة؟
صفحة ٦٣
انظر إلى تقويم الفصل الثاني وتحديداً مسائل الاتزان والحركة الدورية. في السؤال السادس والستين، القرص الصلب يدور قرص صلب في حاسوب حديث بمعدل (دورة لكل دقيقة)، فإذا صُمم على أن يبدأ الدوران من السكون ويصل إلى السرعة الفعالة خلال ، فما التسارع الزاوي للقرص؟ في السؤال السابع والستين، عداد السرعة تقيس معظم أجهزة قياس السرعة في السيارات السرعة الزاوية للحركة، ثم تحولها إلى سرعة خطية، فكيف تؤثر زيادة قطر الإطارات في قراءة عداد السرعة؟ في السؤال الثامن والستين، يسحب صندوق على الأرض باستخدام حبل مربوط بالصندوق على ارتفاع من الأرض، فإذا كان معامل الاحتكاك وارتفاع الصندوق وعرضه ، فما مقدار القوة اللازمة لقلب الصندوق؟ في السؤال التاسع والستين، إذا كان طول عقرب الثواني في ساعة يد ، فما سرعة دورانه؟ في السؤال السبعين، عارضة خشبية إذا اشتريت عارضة خشبية طولها وعرضها وسمكها ، وحين اشترى زميلك عارضة خشبية مماثلة وقطعها إلى قطعتين طول كل منها ، انظر إلى الشكل ، ثم أجِب عن أيهما يرفع ما اشتراه من الخشب بطريقة أسهل ولماذا؟ وفي السؤال الحادي والسبعين، اللوح المسطح يحمل ماجد وعدي لوحاً مسطحاً طوله ووزنه ، فإذا كان ماجد يرفع أحد طرفي اللوح بقوة ، فما القوة التي يجب أن يؤثر بها عدي لرفع اللوح؟
صفحة ٦٤
انظر إلى الصفحة الأخيرة من تقويم الفصل الثاني ومسائل التفكير الناقد والكتابة في الفيزياء. في السؤال الرابع والسبعين، تتدلى راية كبيرة من سارية أفقية قابلة للدوران حول نقطة تثبيتها في جدار كما في الشكل ， إذا كان طول السارية ، ووزنها ، ووزن الراية ، وعُلّقت على بُعد من محور الدوران (نقطة التثبيت في الجدار)، فما قوة الشد في الحبل الداعم للسارية؟ ارسم مخطط الجسم الحر مبيناً القوى في الحالات المطلوبة. وفي السؤال الخامس والسبعين، تتدلى مصباح من سلسلة معلقة بقضيب أفقية قابل للدوران حول نقطة اتصاله بجدار، ومشدود من طرفه الآخر بحبل، انظر الشكل ، فإذا كان وزن القضيب ، ووزن المصباح ، فما العزم المتولد من كل قوة وما قوة الشد في الحبل الداعم لقضيب المصباح؟ في السؤال السادس والسبعين، التحليل والاستنتاج ينقل عدنان وسالم الأجسام الآتية إلى أعلى السلم: مرآة كبيرة، وخزانة ملابس، وتلفازاً، حيث يقف سالم عند الطرف العلوي، ويقف عدنان عند الطرف السفلي. وفي قسم الكتابة في الفيزياء، ابحث في حد روش ليدور القمر عن الأرض حول حد روش، وتصنيف محركات السيارات وفق عزم الدوران.
صفحة ٦٥
انظر إلى صفحة اختبار مقنن. أمامك مجموعة من أسئلة الاختيار من متعدد وأسئلة ممتدة حول ما درسناه في الفصلين السابقين. في السؤال الأول، يبين الشكل صندوقين عند نهايتي لوح خشبي طوله ، يرتكز عند منتصفه على دعامة تمثل محور دوران، فإذا كانت كتلة الصندوق الأيسر وكتلة الصندوق الأيمن ، فما بعد النقطة التي يجب وضع الدعامة عندها عن الطرف الأيسر لكي يتزن اللوح الخشبي والصندوقان أفقياً؟ انظر إلى الخيارات المعروضة: أو أو أو . في السؤال الثاني، أثرت قوة مقدارها في أحد طرفي رافعة طولها ، أما الطرف الآخر للرافعة فيتصل بقضيب دوار متعامد معها، بحيث يمكن تدوير القضيب بدفع الطرف البعيد للرافعة إلى أسفل. وفي السؤال الثالث، يحاول طفل استخدام مفتاح شد لفك برغي في دراجته الهوائية. انظر إلى الإرشادات في الأسفل: تدرب، تدرب، تدرب؛ تأمل وفكّر في كل اختيار على حدة، واشطب الاختيار الذي تستبعد أن يكون صحيحاً، واستخدم ورقة خارجية لشطب الاختيار المستبعد.
صفحة ٦٦
انظر إلى الصفحة الأولى من الفصل الثالث الذي يحمل عنوان الزخم وحفظه، مع صورة لاعب بيسبوك يستعد لضرب الكرة بمضربه. ما الذي ستتعلمه في هذا الفصل؟ وصف الزخم والدفع، وتوظيف العلاقات والمفاهم المرتبطة معها عند التعامل مع الأجسام المتفاعلة، وربط القانون الثالث لنيوتن في الحركة مع قانون حفظ الزخم. ما هي الأهمية؟ الزخم هو مفتاح النجاح في العديد من الألعاب الرياضية، ومنها البيسبول، وكرة القدم، وهوكي الجليد، والتنس. البيسبول تتعلق أحلام لاعبي البيسبول بتمكنهم من ضرب الكرة لتتخذ مساراً طويلاً يأخذها إلى خارج الملعب. فعندما يقوم لاعب بضرب الكرة يتغير شكل كل من الكرة والمضرب لحظة تصادمهما تحديداً، ثم يتغير زخم كل منهما، ويحدد التغير في الزخم الناتج عن التصادم نجاح اللاعب في الضربة. انظر إلى سؤال فكر في الأسفل: ما القوة المؤثرة في مضرب البيسبول عند ضرب الكرة إلى خارج الملعب؟
