Compound Machines - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الآلات المركبة

المفاهيم الأساسية

الآلة المركبة: آلة تتكون من آلتين بسيطتين أو أكثر ترتبطان معاً، بحيث تصبح إحدى هذه الآلات قوة (مسلطة) للآلة الأخرى.

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل: الشغل والطاقة والآلات البسيطة

4-3 الآلات (Machines)

الكفاءة

#### التعريف

• نسبة الشغل الناتج (Wₒ) إلى الشغل المبذول (Wᵢ).
• المعادلة: e = \frac{Wₒ}{Wᵢ} \times 100

#### الآلة المثالية مقابل الآلة الحقيقية

• الآلة المثالية:

- الشغل الناتج = الشغل المبذول.

- كفاءتها = 100%.

• الآلة الحقيقية:

- الشغل المبذول > الشغل الناتج.

- كفاءتها < 100% بسبب فقدان الطاقة (كالاحتكاك).

#### العلاقة مع الفائدة الميكانيكية

• الفائدة الميكانيكية (MA): MA = \frac{Fᵣ}{Fₑ}
• الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA): IMA = \frac{dₑ}{dᵣ}
• كفاءة بدلالة MA و IMA: e = \frac{MA}{IMA} \times 100

#### التصميم والأداء

• تصميم الآلة يحدد فائدتها الميكانيكية المثالية (IMA).
• الآلة عالية الكفاءة: MA قريبة من IMA.
• الآلة منخفضة الكفاءة: تتطلب قوة أكبر (Fₑ) للحصول على نفس قوة المقاومة (Fᵣ) مقارنة بآلة عالية الكفاءة.

الآلات البسيطة

#### الأنواع الأساسية

• الرافعة
• البكرة
• العجلة والمحور
• المستوى المائل
• الوتد (الإسفين)
• البرغي

#### الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA)

• التعريف: النسبة بين المسافات المقطوعة.
• حسابها: يمكن استبدال هذه النسبة للآلات "كالرافعة" و"العجلة والمحور" بنسب المسافات بين النقاط التي أثرت عندها كل من القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز.
• مثال (عجلة القيادة):

- IMA = النسبة بين نصفي قطري العجلة والمحور.

الآلات المركبة

#### التعريف

• آلة تتكون من آلتين بسيطتين أو أكثر ترتبطان معاً.
• تصبح إحدى هذه الآلات قوة (مسلطة) للآلة الأخرى.

مسألة تحفيز (تطبيق)

#### مضخة مياه

• 1: ما القدرة اللازمة لرفع الماء إلى السطح؟
• 2: ما القدرة اللازمة لزيادة الطاقة الحركية للمضخة؟
• 3: إذا كانت كفاءة المضخة 80%، فما القدرة التي يجب تزويد المضخة بها؟

```

نقاط مهمة

• معظم الآلات، بغض النظر عن مستوى تعقيدها، تتركب من آلة بسيطة واحدة أو أكثر من الأنواع الستة الأساسية.
• الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) هي نسبة بين مسافات، ويمكن حسابها بطرق مختلفة حسب نوع الآلة البسيطة.
• عجلة القيادة مثال شائع على آلة "العجلة والمحور"، حيث تكون IMA هي النسبة بين نصفي قطري العجلة والمحور.

الآلات المركبة

تتركب معظم الآلات بغض النظر عن مستوى تعقيدها من آلة بسيطة واحدة أو أكثر من الآلات الآتية: الرافعة، البكرة، العجلة والمحور، المستوى المائل، الوتد (الإسفين)، البرغي. انظر الشكل 11-4.

إن الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لكل الآلات الموضحة في الشكل 11-4 هي النسبة بين المسافات المقطوعة، ويمكن استبدال هذه النسبة للآلات "كالرافعة" و"العجلة والمحور" بثلاثة بنسب المسافات بين النقاط التي أثرت عندها كل من القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز.

مثلاً، بنسبة المسافات بين النقاط التي أثرت عندها كل من القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز.

تعتبر عجلة القيادة - كما في الشكل 12-4 - مثالاً شائعاً للعجلة والمحور؛ حيث تكون الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) هي النسبة بين نصفي قطري العجلة والمحور.

الآلة المركبة هي الآلة التي تتكون من آلتين بسيطتين أو أكثر ترتبطان معاً، بحيث تصبح إحدى هذه الآلات قوة (مسلطة) للآلة الأخرى.

الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لعجلة القيادة تساوي ٦.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

112

--- SECTION: Compound Machines --- الآلات المركبة تتركب معظم الآلات بغض النظر عن مستوى تعقيدها من آلة بسيطة واحدة أو أكثر من الآلات الآتية: الرافعة، البكرة، العجلة والمحور، المستوى المائل، الوتد (الإسفين)، البرغي. انظر الشكل 11-4. إن الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لكل الآلات الموضحة في الشكل 11-4 هي النسبة بين المسافات المقطوعة، ويمكن استبدال هذه النسبة للآلات "كالرافعة" و"العجلة والمحور" بثلاثة بنسب المسافات بين النقاط التي أثرت عندها كل من القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز. مثلاً، بنسبة المسافات بين النقاط التي أثرت عندها كل من القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز. تعتبر عجلة القيادة - كما في الشكل 12-4 - مثالاً شائعاً للعجلة والمحور؛ حيث تكون الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) هي النسبة بين نصفي قطري العجلة والمحور. الآلة المركبة هي الآلة التي تتكون من آلتين بسيطتين أو أكثر ترتبطان معاً، بحيث تصبح إحدى هذه الآلات قوة (مسلطة) للآلة الأخرى. --- SECTION: الشكل 12-4 --- الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لعجلة القيادة تساوي ٦. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 112 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الآلات البسيطة Description: A composite diagram illustrating six different simple machines. Each machine is labeled with a letter from (a) to (f) and shows applied force (Fe) and resistance force (Fr). (a) Lever: A seesaw with a box on one side, showing Fe pushing down on the other side. Fr acts on the box. Fulcrum is visible. (b) Pulley (Fixed): A single fixed pulley lifting a box. Fe pulls down on the rope, Fr acts upwards on the box. (c) Pulley (Movable): A single movable pulley lifting a box. Fe pulls upwards on the rope, Fr acts downwards on the box. (d) Inclined Plane: A box on a ramp. Fe is applied parallel to the ramp, pushing the box up. Fr acts downwards along the ramp. Normal force is also indicated. (e) Wedge: An axe splitting a log. Fe is applied to the axe head. Fr represents the resistance of the wood. The wedge is shown as two inclined planes back-to-back. (f) Screw: A screw being driven into wood. Fe is applied to turn the screw. Fr represents the resistance of the wood. The screw thread is visible. Context: Illustrates various simple machines that form the basis of compound machines. **DIAGRAM**: عجلة القيادة Description: A diagram of a steering wheel, representing a wheel and axle. Hands are shown gripping the wheel. Forces are indicated: Fe (applied force) acting tangentially on the wheel's outer edge, Fr (resistance force) acting tangentially on the axle, and r_e (radius of the wheel) and r_r (radius of the axle) are shown. The fulcrum (نقطة الارتكاز) is at the center of the axle. Context: Illustrates the wheel and axle simple machine, specifically a steering wheel, and its mechanical advantage.