الشكل 17-4 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 تحليل قوى الشد والتسارع

المفاهيم الأساسية

قوة الشد (F_T): القوة التي يؤثر بها حبل أو خيط على جسم معلق.

القوة المحصلة: مجموع القوى المؤثرة على جسم ما (F_محصلة = F_T + (-F_g)).

خريطة المفاهيم

```markmap

قوى التأثير المتبادل

قانون نيوتن الثالث

لكل فعل رد فعل

متساويان في المقدار

متعاكسان في الاتجاه

أنواع القوى

قوة الشد (في الخيوط)

#### تعريف: القوة التي يؤثر بها خيط أو حبل

#### افتراض: كتل الحبال والخيوط مهملة

#### مثال: دلو معلق بحبل

##### الشد في أي مكان في الحبل يساوي وزن الدلو

##### السبب: الدلو متزن، والقوة المحصلة صفر

##### تطبيق قانون نيوتن الثالث: F_{السفلي في العلوي} = -F_{العُلوي في السُفلي}

#### مثال: لعبة شد الحبل

##### إذا سحب كل فريق بقوة 500 N

##### الشد الكلي في الحبل = 500 N (وليس 1000 N)

##### السبب: القوى تشكل زوج تأثير متبادل (F_{اليسار في اليمين} = -F_{اليمين في اليسار})

القوة العمودية

تطبيقات وتحليل

مثال: حمل كتاب باليد

#### زوج تفاعل: الكتاب في اليد و اليد في الكتاب

مثال: كرة على طاولة على الأرض

#### أزواج التأثير المتبادل:

##### الكرة والطاولة

##### الطاولة والأرض

##### الكرة والأرض

#### قوى تؤثر في نفس الجسم (ليست أزواج تفاعل):

##### قوة الطاولة على الكرة (لأعلى)

##### قوة جاذبية الأرض على الكرة (لأسفل)

استراتيجيات حل المسألة

1. اعزل النظام أو الأنظمة عن المحيط الخارجي

2. ارسم نموذجًا تصويريًا وفيزيائيًا (مخطط الجسم الحر)

3. صل بين كل زوج من أزواج التأثير المتبادل بخط متقطع

4. استخدم قانون نيوتن الثاني لكل نظام

F_{محصلة} = m a

5. استخدم قانون نيوتن الثالث لربط قوى التأثير المتبادل

F_{A في B} = -F_{B في A}

6. حل المسألة واختبر الوحدات والإشارات والمقادير

مثال: تسارع الأرض

النظامان: كرة (0.18 kg) والأرض (6.0 × 10²⁴ kg)

زوج التأثير المتبادل: قوة جاذبية الأرض على الكرة وقوة جاذبية الكرة على الأرض

التسارع: تسارع الكرة = -g = -9.80 m/s²

القوة: القوة التي تؤثر بها الأرض في الكرة = -1.8 N

القوة: القوة التي تؤثر بها الكرة في الأرض

F_{الأرض في الكرة} = -F_{الكرة في الأرض} = -(-1.8 N) = +1.8 N

التسارع: التسارع الذي تكتسبه الأرض

a_{الأرض} = \frac{F_{المحصلة}}{m_{الأرض}} = \frac{1.8 N}{6.0 × 10^{24} kg} = 2.9 × 10^{-25} m/s^2

تقويم الجواب

1. هل الوحدات صحيحة؟

2. هل للإشارات معنى؟

3. هل الجواب منطقي؟

مثال: دلو يُرفع (مثال 4)

تحليل المسألة

#### ارسم مخطط الحالة ونموذج الجسم النقطي

#### ارسم مخطط الجسم الحر

#### كوّن نظامًا إحداثيًا (الاتجاه الموجب لأعلى)

العلاقات الرياضية

#### القوة المحصلة

F_{محصلة} = F_{T} + (-F_{g})

#### قوة الشد

F_{T} = F_{محصلة} + F_{g} = ma + mg = m(a + g)

```

نقاط مهمة

• في لعبة شد الحبل، يؤثر كل فريق بقوة مساوية ومعاكسة لقوة الفريق الآخر.
• عند تحليل مسألة رفع دلو، يجب رسم مخطط الجسم الحر وتحديد اتجاه التسارع والسرعة.
• لحساب قوة الشد في الحبل عند تسارع الجسم، نستخدم العلاقة: F_{T} = m(a + g).

في لعبة شد الحبل يؤثر كل فريق (من خلال الشد في الحبل) بقوة مساوية ومعاكسة للقوة التي يؤثر بها الفريق الآخر.

الفريق (A) الفريق (B)

يرفع دلو كتلته 50.0 kg ليحمل قوة شد قصوى مقدارها 525 N. وبدأ الدلو حركته من السكون، وعندما كان على ارتفاع 3.0 m كانت سرعته 3.0 m/s. فهل هناك احتمال أن ينقطع الحبل؟

تحليل المسألة ورسمها

• ارسم مخطط الحالة وبيّن القوى التي تؤثر في النظام. • كَوِّن نظامًا إحداثيًا يكون فيه الاتجاه الموجب إلى أعلى. • ارسم نموذج الجسم النقطي يشمل كل من a و v. • ارسم مخطط الجسم الحر، وَسِم القوى.

F_{T} = ? m = 50.0 kg v = 3.0 m/s v_{i} = 0.0 m/s d = 3.0 m

إيجاد الكمية المجهولة

تمثل المحصلة F_{T} مجموع القوة الموجهة (F_{T}) التي يسحب بها الحبل إلى أعلى، وقوة الوزن السالبة (F_{g}) التي تؤثر إلى أسفل.

F_{محصلة} = F_{T} + (-F_{g}) F_{T} = F_{محصلة} + F_{g} = ma + mg = m(a + g)

بالتعويض F_{g} = mg

--- SECTION: الشكل 17-4 --- في لعبة شد الحبل يؤثر كل فريق (من خلال الشد في الحبل) بقوة مساوية ومعاكسة للقوة التي يؤثر بها الفريق الآخر. الفريق (A) الفريق (B) --- SECTION: مثال 4 --- يرفع دلو كتلته 50.0 kg ليحمل قوة شد قصوى مقدارها 525 N. وبدأ الدلو حركته من السكون، وعندما كان على ارتفاع 3.0 m كانت سرعته 3.0 m/s. فهل هناك احتمال أن ينقطع الحبل؟ --- SECTION: 1 --- تحليل المسألة ورسمها • ارسم مخطط الحالة وبيّن القوى التي تؤثر في النظام. • كَوِّن نظامًا إحداثيًا يكون فيه الاتجاه الموجب إلى أعلى. • ارسم نموذج الجسم النقطي يشمل كل من a و v. • ارسم مخطط الجسم الحر، وَسِم القوى. --- SECTION: المعلوم --- F_{T} = ? m = 50.0 kg v = 3.0 m/s v_{i} = 0.0 m/s d = 3.0 m --- SECTION: 2 --- إيجاد الكمية المجهولة تمثل المحصلة F_{T} مجموع القوة الموجهة (F_{T}) التي يسحب بها الحبل إلى أعلى، وقوة الوزن السالبة (F_{g}) التي تؤثر إلى أسفل. F_{محصلة} = F_{T} + (-F_{g}) F_{T} = F_{محصلة} + F_{g} = ma + mg = m(a + g) بالتعويض F_{g} = mg --- VISUAL CONTEXT --- **IMAGE**: Untitled Description: Image shows two teams playing tug-of-war. Team A has three boys pulling to the left. Team B has three boys pulling to the right. Labels indicate FA = 500 N and FB = 500 N, and the resultant force F = 0 N. Context: Illustrates Newton's third law of motion, where forces are equal and opposite. **DIAGRAM**: Untitled Description: A bucket is shown suspended by a rope. A dashed circle encloses the bucket, labeled 'النظام'. Upward arrows labeled 'a' (acceleration) and 'v' (velocity) are shown. A force vector 'F_T' (tension in the rope) points upwards. A force vector 'F_g' (gravitational force) points downwards. A resultant force vector 'F_محصلة' is also shown pointing upwards. X-axis: Horizontal direction (not explicitly labeled, but implied for forces) Y-axis: +y (upward direction) Data: Diagram illustrates forces acting on the bucket: tension upwards and gravitational force downwards. It also shows the direction of acceleration and velocity. Context: Illustrates the forces acting on an object being lifted, relevant to Newton's second law.