مثال 2 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الوزن الحقيقي والوزن الظاهري (مثال 2)

المفاهيم الأساسية

الوزن الحقيقي (Fg): هو قوة الجاذبية على الجسم، ويُحسب من العلاقة F_g = m g.

الوزن الظاهري (F الميزان): هو القوة التي يقرأها الميزان (القوة العمودية المسلطة من الميزان على الجسم).

خريطة المفاهيم

```markmap

القوة والحركة

قانون نيوتن الثاني

العلاقة الرياضية

#### a = \frac{F_{المحصلة}}{m}

مثال تطبيقي

#### دفع طاولة كتلتها 15.0 kg بقوة محصلة 100.0 N

##### التسارع = 100.0 N / 15.0 kg = 6.67 m/s²

#### مثال 1: سحب وسادة

##### المعطيات

###### كتلة الوسادة (m) = 0.30 kg

###### قوة سامي = 11.0 N

###### قوة خالد = 10.0 N (اتجاه موجب)

##### الحل

###### 1. تحديد القوة المحصلة

####### F_{المحصلة} = F_{خالد} - F_{سامي}

####### F_{المحصلة} = 11.0 N - 10.0 N = 1.0 N

###### 2. تطبيق قانون نيوتن الثاني

####### a = \frac{F_{المحصلة}}{m} = \frac{1.0 N}{0.30 kg} = 3.3 m/s²

###### 3. تقويم الجواب

####### الوحدة: m/s² ✓

####### الإشارة: موجبة (في اتجاه خالد) ✓

####### المقدار: منطقي لوسادة خفيفة ✓

استراتيجية تحليل القوى والحركة

الخطوات

#### 1. تحديد جميع القوى المؤثرة في الجسم

#### 2. رسم مخطط الجسم الحر (يوضح اتجاه ومقدار كل قوة)

#### 3. تطبيق قانون نيوتن الثاني لحساب التسارع

#### 4. استخدام علم الحركة (الكينماتيكا) عند الحاجة لإيجاد السرعة أو الموقع

العلاقة بين القوة والحركة

#### القوة المحصلة هي سبب تغير السرعة (التسارع)

#### علم الحركة (الكينماتيكا) يدرس الحركة دون النظر إلى مسبباتها (القوة)

الوزن والكتلة

الوزن الحقيقي (Fg)

#### هو قوة

#### F_g = m g

#### يتغير بتغير تسارع الجاذبية (g)

الكتلة (m)

#### هي مقدار فيزيائي ثابت

#### لا تعتمد على الموقع

الفرق بين الوزن والكتلة

#### الوزن قوة (وحدته النيوتن)

#### الكتلة مقدار (وحدته الكيلوجرام)

الوزن الظاهري

#### هو القوة المسلطة على الميزان (Fsp)

#### في حالة السكون (التوازن): الوزن الظاهري = الوزن الحقيقي

#### F_{sp} = F_g

#### في حالة التسارع

##### تسارع النظام إلى أعلى (مصعد)

###### القوة العمودية من الميزان > الوزن الحقيقي

###### الوزن الظاهري > الوزن الحقيقي (تشعر بأنك أثقل)

##### تسارع النظام إلى أسفل (مصعد)

###### القوة العمودية من الميزان < الوزن الحقيقي

###### الوزن الظاهري < الوزن الحقيقي (تشعر بأنك أخف)

#### مثال 2: شخص في مصعد متسارع

##### المعطيات

###### الكتلة (m) = 75.0 kg

###### تسارع المصعد (a) = 2.00 m/s² (لأعلى)

###### g = 9.80 m/s²

##### الحل

###### 1. الوزن الحقيقي (عند السكون)

####### F_g = m g = (75.0 kg)(9.80 m/s²) = 735 N

###### 2. الوزن الظاهري (أثناء التسارع لأعلى)

####### F_{الميزان} = m (a + g)

####### F_{الميزان} = 75.0 kg (2.00 m/s² + 9.80 m/s²) = 885 N

###### 3. النتيجة

####### F_{الميزان} (885 N) > F_g (735 N)

####### قراءة الميزان أثناء التسارع لأعلى أكبر من قراءته عند السكون.

استراتيجيات حل مسائل القوة والحركة

الخطوات

#### 1. اقرأ المسألة بعناية وارسم نموذجاً تصويرياً.

#### 2. ضع دائرة حول النظام واختر نظاماً إحداثياً.

#### 3. حدد الكميات المعلومة والمجهولة.

#### 4. اعمل نموذجاً فيزيائياً (مخطط الحركة، مخطط الجسم الحر).

#### 5. استخدم قوانين نيوتن للربط بين التسارع والقوة المحصلة.

#### 6. أعد ترتيب المعادلة لحل المسألة.

#### 7. عوض الكميات المعلومة مع وحداتها.

#### 8. اختبر الناتج للتأكد من أنه منطقي.

```

نقاط مهمة

• عند تسارع المصعد لأعلى، تكون القوة المحصلة لأعلى، وبالتالي تكون القوة لأعلى (من الميزان) أكبر من القوة لأسفل (الوزن الحقيقي).
• العلاقة الأساسية لحساب الوزن الظاهري في مصعد يتسارع لأعلى هي: F_{الميزان} = m (a + g).
• اتجاه القوة المحصلة يكون دائمًا في نفس اتجاه التسارع.

الوزن الحقيقي والوزن الظاهري

افترض أن شخصًا ما يقف على ميزان في مصعد، وأن كتلته تساوي 75.0 kg. في البداية كان المصعد ساكنًا، ثم تسارع إلى أعلى بسرعة منتظمة بمقدار 2.00 m/s² لمدة 2.00 s، ثم تابع حركته إلى أعلى بسرعة ثابتة. هل تكون قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر، أم مساوية، أم أقل من القراءة التي كان المصعد ساكنًا؟

1

ارسم خطط الحالة للمسألة. اختر نظامًا إحداثيًا يكون فيه الاتجاه الموجب كما هو موضح في الرسم. ارسم نموذج خطط الجسم الحر لكل من a و v. ارسم خطط الجسم الحر. لاحظ أن اتجاه القوة المحصلة في اتجاه التسارع نفسه، وهذا يعني أن القوة إلى أعلى أكبر من القوة إلى أسفل.

المعلوم m = 75.0 kg a = 2.00 m/s² t = 2.00 s g = 9.80 m/s²

إيجاد الكمية المجهولة

F الميزان = ؟ المجهول

F المحصلة = ma F المحصلة = F الميزان - Fg F الميزان = F المحصلة + Fg

عندما يكون المصعد ساكنًا F المحصلة = 0.00 N F المحصلة = 0.0 N بالتعويض Fg = mg بالتعويض g = 9.80 m/s², m = 75.0 kg = (75.0 kg) (9.80 m/s²) = 735 N

عندما يتسارع المصعد استخدم النظام الإحداثي السالب لأن القوة إلى أسفل لحساب F الميزان نستخدم F المحصلة = ma + mg = m (a + g) = 75.0 kg (2.00 m/s² + 9.80 m/s²) = 885 N

قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر من قراءته عندما كان المصعد ساكنًا.

المصعد ساكنًا.

قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر من قراءته عندما كان المصعد ساكنًا.

--- SECTION: مثال 2 --- الوزن الحقيقي والوزن الظاهري افترض أن شخصًا ما يقف على ميزان في مصعد، وأن كتلته تساوي 75.0 kg. في البداية كان المصعد ساكنًا، ثم تسارع إلى أعلى بسرعة منتظمة بمقدار 2.00 m/s² لمدة 2.00 s، ثم تابع حركته إلى أعلى بسرعة ثابتة. هل تكون قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر، أم مساوية، أم أقل من القراءة التي كان المصعد ساكنًا؟ --- SECTION: تحليل المسألة ورسمها --- 1 ارسم خطط الحالة للمسألة. اختر نظامًا إحداثيًا يكون فيه الاتجاه الموجب كما هو موضح في الرسم. ارسم نموذج خطط الجسم الحر لكل من a و v. ارسم خطط الجسم الحر. لاحظ أن اتجاه القوة المحصلة في اتجاه التسارع نفسه، وهذا يعني أن القوة إلى أعلى أكبر من القوة إلى أسفل. المعلوم m = 75.0 kg a = 2.00 m/s² t = 2.00 s g = 9.80 m/s² --- SECTION: 2 --- إيجاد الكمية المجهولة F الميزان = ؟ المجهول F المحصلة = ma F المحصلة = F الميزان - Fg F الميزان = F المحصلة + Fg عندما يكون المصعد ساكنًا F المحصلة = 0.00 N F المحصلة = 0.0 N بالتعويض Fg = mg بالتعويض g = 9.80 m/s², m = 75.0 kg = (75.0 kg) (9.80 m/s²) = 735 N عندما يتسارع المصعد استخدم النظام الإحداثي السالب لأن القوة إلى أسفل لحساب F الميزان نستخدم F المحصلة = ma + mg = m (a + g) = 75.0 kg (2.00 m/s² + 9.80 m/s²) = 885 N قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر من قراءته عندما كان المصعد ساكنًا. المصعد ساكنًا. قراءة الميزان في أثناء تسارع المصعد أكبر من قراءته عندما كان المصعد ساكنًا. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: شكل 1 Description: The diagram illustrates forces acting on a person in an elevator. The elevator is shown with a coordinate system where +y is upwards. Forces depicted are Fg (gravity, downwards), F_الميزان (scale force, upwards), F_المحصلة (net force, upwards), and acceleration 'a' (upwards). Velocity 'v' is also indicated as upwards. X-axis: Not applicable for this diagram Y-axis: y-axis indicating direction Data: Diagrammatic representation of forces and motion. Key Values: m = 75.0 kg, a = 2.00 m/s², g = 9.80 m/s² Context: Illustrates the forces acting on an object in an accelerating reference frame (elevator), crucial for understanding apparent weight.