مثال 1 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 مثال 1: الشغل والطاقة

المفاهيم الأساسية

الشغل (W): هو حاصل ضرب القوة الثابتة في الإزاحة في اتجاهها (W = Fd)، ويقاس بالجول (J).

نظرية الشغل – الطاقة: الشغل المبذول على نظام يساوي التغير في طاقة حركته (W = ΔKE).

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل: الشغل والطاقة والآلات البسيطة

4-1 الطاقة والشغل

الشغل بقوة مائلة

#### شروط الشغل

• شغل موجب: يزيد طاقة النظام.
• شغل سالب: ينقص طاقة النظام (مثال: الاحتكاك).
• شغل صفري: عندما تكون القوة ⟂ الإزاحة (θ = 90°).

#### مثال تطبيقي: قوى تؤثر على سيارة مدفوعة

• قوة الجاذبية (Fg): إلى أسفل ⟂ الحركة → شغل = 0.
• قوة رد الفعل العمودية (FN): إلى أعلى ⟂ الحركة → شغل = 0.
• قوة الاحتكاك: أفقية عكس الحركة (θ = 180°) → شغل سالب.

استراتيجية حل مسائل الشغل

ارسم مخططاً للنظام وحدد القوى المبذلة للشغل.

ارسم متجهات القوة والإزاحة.

أوجد الزاوية θ بين كل قوة والإزاحة.

احسب الشغل لكل قوة: W = Fd \cos \theta

احسب الشغل الكلي وحدد الإشارة بناءً على تغير طاقة النظام.

مثال 1: قرص هوكي

#### تحليل المسألة

• المعلوم: m = 105 g، F = 4.50 N، d = 0.150 m
• المجهول: W = ?، ΔKE = ?
• الرسم: مخطط يوضح القوة (F) والإزاحة (d) في نفس الاتجاه (+x).

#### الحل

حساب الشغل: W = Fd = (4.50)(0.150) = 0.675 J

حساب التغير في الطاقة: W = ΔKE، إذن ΔKE = 0.675 J

#### تقويم الجواب

• الوحدات صحيحة (الجول).
• الإشارة موجبة لأن القوة الخارجية تبذل شغلاً على النظام.

```

نقاط مهمة

• لحساب الشغل بقوة ثابتة في اتجاه الإزاحة، استخدم المعادلة: W = Fd
• وحدة الشغل هي الجول (J)، حيث 1 J = 1 N.m
• وفقاً لنظرية الشغل-الطاقة، الشغل الكلي المبذول على جسم يساوي التغير في طاقته الحركية.
• عند تقييم الإجابة، تحقق من صحة الوحدات ومنطقية إشارة الشغل (موجب إذا زادت طاقة النظام).

الشغل والطاقة

الشغل والطاقة ينزلق قرص هوكي كتلته 105 g على سطح جليدي، فإذا أثر لاعب بقوة ثابتة مقدارها 4.50 N على القرص في اتجاه القوة نفسه، فما مقدار الشغل الذي بذله اللاعب على القرص؟ وما مقدار التغير في طاقة القرص؟

1. ارسم خططًا توضيحياً للحالة يوضح الظروف الابتدائية. • كون نظامًا إحداثيًا على أن تكون +x في اتجاه اليمين. • ارسم خطط المتجهات.

m = 105 g F = 4.50 N d = 0.150 m

W = ? ΔKE = ?

إجراء العمليات الحسابية باستخدام الأرقام المعنوية 204–205

2. استخدم معادلة الشغل عندما تؤثر قوة ثابتة في اتجاه إزاحة الجسم نفسه.

W = Fd = (4.50 N)(0.150 m) = 0.675 N. m = 0.675 J

عوض مستخدمًا d = 0.150 m, F = 4.50 N

1 J = 1 N.m

استخدم نظرية الشغل – الطاقة لحساب التغير في طاقة النظام.

W = ΔKE ΔKE = 0.675 J

عوض مستخدمًا W = 0.675 J

3. هل الوحدات صحيحة؟ يُقاس الشغل بوحدة الجول. • هل للإشارة معنى؟ إن اللاعب (المحيط الخارجي) يبذل شغلاً على القرص (النظام)؛ لذا فإن إشارة الشغل يجب أن تكون موجبة.

وزارة التعليم

Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: مثال 1 --- الشغل والطاقة الشغل والطاقة ينزلق قرص هوكي كتلته 105 g على سطح جليدي، فإذا أثر لاعب بقوة ثابتة مقدارها 4.50 N على القرص في اتجاه القوة نفسه، فما مقدار الشغل الذي بذله اللاعب على القرص؟ وما مقدار التغير في طاقة القرص؟ --- SECTION: تحليل المسألة ورسمها --- 1. ارسم خططًا توضيحياً للحالة يوضح الظروف الابتدائية. • كون نظامًا إحداثيًا على أن تكون +x في اتجاه اليمين. • ارسم خطط المتجهات. --- SECTION: المعلوم --- m = 105 g F = 4.50 N d = 0.150 m --- SECTION: المجهول --- W = ? ΔKE = ? --- SECTION: دليل الرياضيات --- إجراء العمليات الحسابية باستخدام الأرقام المعنوية 204–205 --- SECTION: إيجاد الكمية المجهولة --- 2. استخدم معادلة الشغل عندما تؤثر قوة ثابتة في اتجاه إزاحة الجسم نفسه. W = Fd = (4.50 N)(0.150 m) = 0.675 N. m = 0.675 J عوض مستخدمًا d = 0.150 m, F = 4.50 N 1 J = 1 N.m استخدم نظرية الشغل – الطاقة لحساب التغير في طاقة النظام. W = ΔKE ΔKE = 0.675 J عوض مستخدمًا W = 0.675 J --- SECTION: تقويم الجواب --- 3. هل الوحدات صحيحة؟ يُقاس الشغل بوحدة الجول. • هل للإشارة معنى؟ إن اللاعب (المحيط الخارجي) يبذل شغلاً على القرص (النظام)؛ لذا فإن إشارة الشغل يجب أن تكون موجبة. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Diagram illustrating the force and displacement. Description: The diagram shows a puck on a surface. An arrow labeled 'F' indicates the direction of the applied force. Another arrow labeled 'd' indicates the direction of displacement. The x-axis is shown with a positive direction to the right. X-axis: x-axis Context: Illustrates the physical setup for calculating work done by a force.