صفحة 103 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الشغل بقوة مائلة (مثال 2) ومسائل تدريبية

المفاهيم الأساسية

الشغل (W): هو حاصل ضرب القوة في الإزاحة في جيب تمام الزاوية بينهما: W = Fd \cos \theta

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.

مثال 2: بحار يسحب قاربًا

#### تحليل المسألة

• المعلوم: F = 255 N، d = 30.0 m، θ = 25.0°
• المجهول: W = ?
• الرسم: مخطط متجهات يوضح القوة (F) ومركبتها الأفقية (F cos θ) والإزاحة (d).

#### الحل

حساب الشغل: W = Fd \cos \theta = (255)(30.0)(\cos 25.0°) = 6.93 \times 10^3 J

#### تقويم الجواب

• الوحدات صحيحة (الجول).
• الإشارة موجبة (البحار يبذل شغلاً على القارب).

مسائل تدريبية (تطبيق)

#### 1. قرص الهوكي (بناءً على مثال 1)

• a: تأثير مضاعفة القوة على التغير في الطاقة الحركية.
• b: تأثير تقليل المسافة على التغير في الطاقة الحركية.

#### 2. طالبان يدفعان سيارة

• a: حساب الشغل المبذول.
• b: تأثير مضاعفة القوة على الشغل المبذول لنفس المسافة.

#### 3. متسلق يحمل حقيبة

• a: الشغل المبذول على الحقيبة.
• b: الشغل المبذول لرفع نفسه والحقيبة.
• c: التغير في طاقة المتسلق والحقيبة.

```

نقاط مهمة

• معادلة الشغل العام: W = Fd \cos \theta هي الأساس لحل جميع المسائل.
• خطوات حل المسألة: تحليل المسألة ورسمها → إيجاد الكمية المجهولة → تقويم الجواب.
• تقويم الجواب: التحقق من صحة الوحدات (الجول) ومعنى الإشارة (موجب = شغل مبذول على النظام).
• الرسم التوضيحي: ضروري لفهم الزاوية (θ) بين متجه القوة ومتجه الإزاحة.

مسائل تدريبية 1. اعتمد على المثال 1 لحل المسألة الآتية: a. إذا أثر لاعب الهوكي في القرص بضعف القوة أي 9.00 ، فكيف تتغير طاقة حركة القرص؟ b. إذا أثر اللاعب بقوة مقدارها 9.00 في القرص، ولكن بقيت العصا ملامسة للقرص لنصف المسافة فقط، أي 0.075 ، فما مقدار التغير في الطاقة الحركية؟ 2. يؤثر طالبان معا بقوة مقدارها 825 لدفع سيارة مسافة 35 . a. ما مقدار الشغل الذي يبذله الطالبان على السيارة؟ b. إذا تضاعفت القوة المؤثرة، فما مقدار الشغل المبذول لدفع السيارة إلى المسافة نفسها ؟ 3. يتسلق رجل جبلاً وهو يحمل حقيبة كتلتها 7.5kg ، وبعد min 30.0 وصل إلى ارتفاع 8.2 فوق نقطة البداية. a. ما مقدار الشغل الذي بذله المتسلق على حقيبة الظهر ؟ b. إذا كان وزن المتسلق 645 ، فما مقدار الشغل الذي بذله لرفع نفسه هو وحقيبة الظهر ؟ c. ما مقدار التغير في طاقة المتسلق والحقيبة ؟ مثال 2 القوة والإزاحة بينهما زاوية يسحب بحار قاربًا مسافة 30.0 في اتجاه رصيف الميناء مستخدمًا حبلاً يصنع زاوية 25.0 فوق المحور الأفقي. ما مقدار الشغل الذي يبذله البحار على القارب إذا أثر بقوة مقدارها 255 في الحبل ؟ 1 تحليل المسألة ورسمها • أنشئ محاور الإسناد. • ارسم مخططاً توضيحيا للحالة يوضح الشروط الابتدائية للقارب. • ارسم مخطط المتجهات موضحا القوة ومركبتها في اتجاه الإزاحة. المعلوم F = 255 N d = 30.0m 0 = 25.0° المجهول W= ? 2 إيجاد الكمية المجهولة استخدم معادلة الشغل عندما توجد زاوية بين القوة والإزاحة. W = Fd cos θ = (255 N) (30.0 m) (cos 25.0°) = 6.93×10³ J F=255 Nm, d=30.0m, 0=25.0° عوض مستخدما دليل الرياضيات النسب المثلثية 228 3 تقويم الجواب • هل الوحدات صحيحة ؟ يُقاس الشغل بوحدة الجول. • هل للإشارة معنى؟ يبذل البحار شغلا على القارب، يتوافق مع الإشارة الموجبة للشغل. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: Diagram showing a boat being pulled by a rope at an angle. The force vector F is shown, along with its horizontal component F cos 25.0°. The displacement vector d is also shown. X-axis: +x Y-axis: +y