مخططات الجسم الحر - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 مخططات الجسم الحر

المفاهيم الأساسية

مخطط الجسم الحر: نموذج فيزيائي يمثل القوى المؤثرة في جسم ما. يمثل الجسم بنقطة، وتمثل كل قوة بسهم أزرق يشير إلى اتجاه تأثيرها، ويكون طول السهم متناسبًا مع مقدار القوة.

خريطة المفاهيم

```markmap

القوة والحركة

تعريف القوة

سحب أو دفع يؤثر في جسم

تغير سرعته المتجهة (تكسبه تسارعًا)

#### تزيد سرعته

#### تبطئ سرعته

#### تغير اتجاه حركته

النظام والمحيط الخارجي

النظام: الجسم المدروس (مثل الكتاب)

المحيط الخارجي: ما يحيط به ويؤثر فيه (مثل اليد، الطاولة، الجاذبية)

أنواع القوى

قوى التلامس (التماس)

#### تتولد عند التلامس المادي

#### مثال: قوة اليد على الكتاب، قوة الطاولة على الكتاب

قوى المجال

#### تؤثر دون تلامس مادي

#### مثال: قوة الجاذبية الأرضية، القوة المغناطيسية

خصائص القوة

لها مسبب (سبب تولدها)

لها مقدار واتجاه (قوة متجهة F)

#### اتجاهها يؤثر في اتجاه حركة الجسم

مخططات الجسم الحر

تعريف

#### نموذج فيزيائي يمثل القوى المؤثرة في جسم

خطوات رسمه

#### 1. مثل الجسم بنقطة

#### 2. مثل كل قوة بسهم أزرق

##### اتجاه السهم: اتجاه تأثير القوة

##### طول السهم: متناسب مع مقدار القوة

#### 3. سمّ كل قوة

##### استخدم الرمز F مع تحديد المسبب والجسم المتأثر

#### 4. اختر اتجاهًا موجبًا

##### عادةً في اتجاه القوة الكبرى لتسهيل الحساب

أمثلة توضيحية (الشكل 2-4)

#### كرة معلقة بحبل

##### القوى: قوة الشد لأعلى (من الحبل)، قوة الجاذبية لأسفل (من الأرض)

#### كرة على راحة اليد

##### القوى: قوة رد الفعل العمودي لأعلى (من اليد)، قوة الجاذبية لأسفل (من الأرض)

```

نقاط مهمة

• أولى خطوات حل أي مسألة فيزيائية هي عمل نموذج تصويري (مخطط).
• في مخطط الجسم الحر، يرسم سهم القوة دائمًا بعيدًا عن الجسم (النقطة)، حتى لو كانت القوة دفعًا.
• اختيار الاتجاه الموجب في اتجاه القوة الكبرى يقلل من القيم السالبة في الحسابات، مما يسهل حل المسألة.
• المسبب في قوة الجاذبية الأرضية هو كتلة الأرض.

فعلى سبيل المثال، عندما تدفع الكتاب فإن يدك (المسبب) تؤثر بقوة في الكتاب (النظام). وفي حالة عدم وجود كل من المسبب والنظام فإن هذا يعني عدم وجود قوة. ماذا عن الجاذبية الأرضية؟ إذا تركت الكتاب يسقط من يدك فإن المسبب هو كتلة الأرض التي تؤثر بقوة مجال في الكتاب.

مخططات الجسم الحر

إذا كان استخدام النماذج التصويرية والمخططات التوضيحية للحركة مهما في حل مسائل الحركة فإنه مهم أيضًا في تحليل الكيفية التي تؤثر بها القوى في حركة الأجسام. وأولى الخطوات في حل أي مسألة هي عمل نموذج تصويري. فعلى سبيل المثال، لتمثيل القوى المؤثرة في كرة مربوطة بخيط، أو تستند إلى راحة يدك، ارسم مخططات توضح كل حالة، كما في الشكلين 2a-4 و 2b-4، ثم ارسم دائرة حول النظام وحدد المواقع التي تؤثر فيها قوة التلامس، وقوى المجال. ولتمثيل القوى المؤثرة في الكرة الموضحة في الشكلين 2a-4 و 2b-4 فيزيائيًا، استخدم مخطط الجسم الحر: مثل الجسم بنقطة، ثم مثل كل قوة بسهم أزرق يشير إلى الاتجاه الذي تؤثر فيه هذه القوة، مراعيًا أن يكون طول كل سهم متناسبًا مع مقدار القوة. وغالبًا يتم رسم هذه المخططات قبل معرفة مقدار جميع القوى. ويمكنك اللجوء إلى التقدير في مثل هذه الحالات. ارسم الأسهم دائمًا بحيث تشير اتجاهاتها بعيدًا عن الجسم، حتى عندما تمثل قوة دفع، واحرص على تسمية كل منها. استعمل الرمز F مع تحديد كل من المسبب والجسم الذي تؤثر فيه القوة أسفل الرمز، واختر اتجاهًا موجبًا تشير إليه بوضوح في مخططك. يتم اختيار الاتجاه الموجب عادة في اتجاه القوة الكبرى؛ فهذا يسهل حل المسألة؛ وذلك بتقليل عدد القيم السالبة في عملية الحساب. ويسمى مثل هذا النموذج الفيزيائي الذي يمثل القوى المؤثرة في جسم ما مخطط الجسم الحر.

الشكل 2-4 لعمل نموذج فيزيائي للقوى المؤثرة في جسم، استخدم مخطط الجسم الحر، وارسم سهما لتمثيل كل قوة من القوى المؤثرة في الجسم، ثم سم القوة ومسببها.

وزارة التعليم 97 2025 - 1447

فعلى سبيل المثال، عندما تدفع الكتاب فإن يدك (المسبب) تؤثر بقوة في الكتاب (النظام). وفي حالة عدم وجود كل من المسبب والنظام فإن هذا يعني عدم وجود قوة. ماذا عن الجاذبية الأرضية؟ إذا تركت الكتاب يسقط من يدك فإن المسبب هو كتلة الأرض التي تؤثر بقوة مجال في الكتاب. --- SECTION: مخططات الجسم الحر --- مخططات الجسم الحر إذا كان استخدام النماذج التصويرية والمخططات التوضيحية للحركة مهما في حل مسائل الحركة فإنه مهم أيضًا في تحليل الكيفية التي تؤثر بها القوى في حركة الأجسام. وأولى الخطوات في حل أي مسألة هي عمل نموذج تصويري. فعلى سبيل المثال، لتمثيل القوى المؤثرة في كرة مربوطة بخيط، أو تستند إلى راحة يدك، ارسم مخططات توضح كل حالة، كما في الشكلين 2a-4 و 2b-4، ثم ارسم دائرة حول النظام وحدد المواقع التي تؤثر فيها قوة التلامس، وقوى المجال. ولتمثيل القوى المؤثرة في الكرة الموضحة في الشكلين 2a-4 و 2b-4 فيزيائيًا، استخدم مخطط الجسم الحر: مثل الجسم بنقطة، ثم مثل كل قوة بسهم أزرق يشير إلى الاتجاه الذي تؤثر فيه هذه القوة، مراعيًا أن يكون طول كل سهم متناسبًا مع مقدار القوة. وغالبًا يتم رسم هذه المخططات قبل معرفة مقدار جميع القوى. ويمكنك اللجوء إلى التقدير في مثل هذه الحالات. ارسم الأسهم دائمًا بحيث تشير اتجاهاتها بعيدًا عن الجسم، حتى عندما تمثل قوة دفع، واحرص على تسمية كل منها. استعمل الرمز F مع تحديد كل من المسبب والجسم الذي تؤثر فيه القوة أسفل الرمز، واختر اتجاهًا موجبًا تشير إليه بوضوح في مخططك. يتم اختيار الاتجاه الموجب عادة في اتجاه القوة الكبرى؛ فهذا يسهل حل المسألة؛ وذلك بتقليل عدد القيم السالبة في عملية الحساب. ويسمى مثل هذا النموذج الفيزيائي الذي يمثل القوى المؤثرة في جسم ما مخطط الجسم الحر. --- SECTION: الشكل 2-4 --- الشكل 2-4 لعمل نموذج فيزيائي للقوى المؤثرة في جسم، استخدم مخطط الجسم الحر، وارسم سهما لتمثيل كل قوة من القوى المؤثرة في الجسم، ثم سم القوة ومسببها. وزارة التعليم 97 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: نموذج فيزيائي للقوى المؤثرة في جسم (كرة معلقة) Description: Figure 'a' shows a blue spherical object, labeled 'النظام' (The System), enclosed by a dashed circle. A rope extends vertically upwards from the sphere, connecting it to an external environment labeled 'تلامس مع المحيط الخارجي' (Contact with the external environment). To the right of this physical representation, a free-body diagram is presented. It features a vertical line with an upward arrow labeled '+y'. Two force vectors originate from a central black dot on this line: an upward blue arrow labeled 'F الحبل في الكرة' (F_rope on ball), representing the tension force, and a downward blue arrow labeled 'F كتلة الأرض في الكرة (الجاذبية الأرضية)' (F_Earth's mass on ball (Gravitational force)), representing the force of gravity. Both force arrows are of equal length, indicating a state of equilibrium. Y-axis: +y Data: Two forces are shown: an upward tension force from the rope and a downward gravitational force from the Earth. The forces are represented by vectors of equal length, suggesting the object is in equilibrium. Context: This figure illustrates the concept of a free-body diagram for an object suspended by a rope, identifying the system, external contacts, and the forces acting on the object (tension and gravity). It demonstrates how to represent these forces as vectors with appropriate labels and directions. **FIGURE**: نموذج فيزيائي للقوى المؤثرة في جسم (كرة على يد) Description: Figure 'b' shows a blue spherical object, labeled 'النظام' (The System), enclosed by a dashed circle. The sphere rests on an open hand, which is part of the external environment labeled 'تلامس مع المحيط الخارجي' (Contact with the external environment). To the right of this physical representation, a free-body diagram is presented. It features a vertical line with an upward arrow labeled '+y'. Two force vectors originate from a central black dot on this line: an upward blue arrow labeled 'F اليد في الكرة' (F_hand on ball), representing the normal force, and a downward blue arrow labeled 'F كتلة الأرض في الكرة (الجاذبية الأرضية)' (F_Earth's mass on ball (Gravitational force)), representing the force of gravity. Both force arrows are of equal length, indicating a state of equilibrium. Y-axis: +y Data: Two forces are shown: an upward normal force from the hand and a downward gravitational force from the Earth. The forces are represented by vectors of equal length, suggesting the object is in equilibrium. Context: This figure illustrates the concept of a free-body diagram for an object resting on a surface, identifying the system, external contacts, and the forces acting on the object (normal force and gravity). It demonstrates how to represent these forces as vectors with appropriate labels and directions.