صفحة 132 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 نموذج لنظرية الشغل – الطاقة

المفاهيم الأساسية

نظرية الشغل – الطاقة: عندما يُبذل شغل على نظام معين تزداد طاقته، وإذا بذل النظام شغلًا تقل طاقته.

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل 5: الطاقة وحفظها

ما سنتعلمه

تعريف الطاقة

• خاصية تغير موقع الجسم أو سرعته أو بنيته

تحول الطاقة وحفظها

• الطاقة تتحول من شكل إلى آخر
• الطاقة الكلية في نظام مغلق ثابتة (قانون حفظ الطاقة)

الأهمية

• تدير الطاقة عجلة الحياة (أجهزة، سيارات، مصانع)
• مثال: التزلج

- ارتفاع المنحدر يحدد طاقة المتزلج

- المسافة المقطوعة تعتمد على:

- مقاومة الهواء

- التوازن

- الطاقة

فكر (سؤال)

• كيف يؤثر ارتفاع منحدر التزلج في المسافة التي يقطعها المتزلج في قفزته؟

1-5 الأشكال المتعددة للطاقة

استخدامات كلمة "طاقة"

• في الحياة اليومية (أغذية، رياضة، شركات)
• في العلم (بصورة أكثر تحديداً)

العلاقة بين الشغل والطاقة

• الشغل يسبب تغيراً في الطاقة
• الشغل ينقل الطاقة بين النظام والمحيط الخارجي

ما ستتعلمه في هذا الفصل

• كيف يمكن للجسم امتلاك طاقة بطرائق مختلفة
• كيف تتحول الطاقة من شكل إلى آخر
• كيف تتبع هذه التغيرات

الأهداف

• تستخدم نموذجاً لتربط بين الشغل والطاقة
• تحسب الطاقة الحركية
• تحدد طاقة الوضع الجاذبية لنظام ما
• تبين كيفية تخزين طاقة الوضع المرونية

تجربة استهلالية: كرة السلة المرتدة

#### سؤال التجربة

• ما العلاقة بين الارتفاع الذي تسقط منه كرة السلة والارتفاع الذي تصل إليه عندما ترتد؟

#### الخطوات

• تسجيل الارتفاع الابتدائي والارتفاع المرتد في جدول
• تكرار التجربة من ثلاثة ارتفاعات مختلفة
• رسم بياني للعلاقة بين الارتفاع المرتد (y) والارتفاع الابتدائي (x)

#### التحليل

• استخدام الرسم البياني لإيجاد الارتفاع المرتد إذا سقطت الكرة من ارتفاع 10.0 m
• التفكير في العوامل المؤثرة في الطاقة عندما ترتفع الكرة وتنتهي

#### التفكير الناقد

• لماذا لا ترتد الكرة إلى الارتفاع نفسه الذي سقطت منه؟

نموذج لنظرية الشغل – الطاقة

الفكرة العامة

• تتبع الطاقة يشبه تتبع إنفاق المال
• الشغل المبذول على النظام يزيد طاقته (تدفق موجب)
• الشغل المبذول من النظام يقلل طاقته (تدفق سالب)

التمثيل البياني (الشكل 5-1)

• نموذج المال: يوضح كيف تزيد النقود بالكسب وتقل بالصرف

التطبيق: قذف الكرة (الشكل 5-2)

• إذا أثرت بقوة ثابتة (F) على جسم (كرة) لمسافة (d) في اتجاه القوة:

- الشغل المبذول: W = Fd (موجب)

- طاقة الجسم (الحركية) تزداد بمقدار الشغل نفسه

• المعادلة الأساسية: KE_{قبل} + W = KE_{بعد}

- إذا كان الشغل موجباً (W > 0): تزداد الطاقة الحركية

- إذا كان الشغل سالباً (Wf < 0): تقل الطاقة الحركية

```

نقاط مهمة

• الطاقة تشبه عملية صرف المال: إما أن يبذلها النظام أو تبذل عليه.
• الشغل هو وسيلة لنقل الطاقة؛ موجب لزيادة الطاقة، وسالب لنقصانها.
• يمكن استخدام التمثيل البياني بالأعمدة (مثل نموذج المال) لتوضيح تغير الطاقة نتيجة بذل الشغل.

نموذج لنظرية الشغل – الطاقة

A model of the Work – Energy Theorem

تعرفت سابقاً نظرية الشغل – الطاقة، وتعلمت أنه عندما يُبذل شغل على نظام معين تزداد طاقته، ومن جهة أخرى إذا بُذل النظام شغلًا تقل طاقته، وهذه هي فكرة الدرس بصورة عامة. ولكن تتبع الطاقة يشبه إلى حد كبير تتبع إنفاق المال.

فإذا كان لديك وظيفة فإن كمية المال التي تملكها تزداد في كل مرة تستلم فيها راتبك.

ويمكن تمثيل هذه العملية بيانياً بالأعمدة، كما في الشكل 1-5، حيث يمثل العمود البرتقالي مقدار المال الذي بدأت به، ويمثل العمود الأزرق مقدار المال الذي دفعته أو اكتسبته، أما العمود الأخضر فيمثل المجموع الكلي للمال (بعد الدفع) سواء الذي دفعته أو اكتسبته. لاحظ أن المحاسب يعتبر التدفق المالي لديك موجباً إذا دفع المال لك، أما إذا أنفقت المال الذي تملكه فيكون التدفق المالي سالباً، وبذلك يقل مجموع النقود الكلي، كما في الشكل 1-5.

فالعمود الذي يمثل مقدار المال الذي تملكه قبل أن تشتري قرصاً مدمجاً (CD) لحاسوبك يمثل مقدار المال المتبقي بعد شراء ذلك القرص، والفرق يساوي تكلفة القرص. والتدفق المالي في هذه الحالة بين العمود أسفل المحور؛ لأنه يمثل المال الخارج ويكون سالباً. والطاقة تشبه عملية صرف للـمال، فالطاقة إما أن يبذلها النظام أو تبذل عليه.

قذف الكرة

أنه إذا أثرت بقوة ثابتة F في جسم، تتحرك هذا الجسم مسافة d في اتجاه الكرة فإن تكون قد بذلت شغلًا يُعبر عنه بالعلاقة Fd = W، ويكون الشغل موجباً لأن القوة والحركة في الاتجاه نفسه، كما أن طاقة الجسم ازدادت بمقدار الشغل نفسه W. افترض أن هذا الجسم كرة، وأثرت فيها بقوة وحركتها أفقياً، فاكتسبت الكرة طاقة حركية ناتجة لتأثير القوة، والشكل 5-2 يمثل هذه العملية. كما يمكنك استخدام التمثيل البياني بالأعمدة لتوضيح هذه العملية، حيث يمثل ارتفاع العمود مقدار الشغل المبذول أو الطاقة بالجول. كما يمثل ارتفاع العمود مقدار الشغل المبذول أو الطاقة بالجول. والطاقة الحركية بعد بذل الشغل تساوي مجموع الطاقة الابتدائية والشغل المبذول على الكرة.

التناقض الكرة

البداية

النهاية

البداية

النهاية

ساكنة

ساكنة

W > 0

Wf < 0

KE قبل + W = KE بعد

KE قبل + W = KE بعد

الشكل 5-1 عندما تكسب مالاً يزيد مقدار المال لديك (a)، وعندما تصرف المال يقل مقداره لديك (b).

الشكل 5-2 الطاقة الحركية بعد قذف الكرة أو التقاطها تساوي الطاقة الحركية قبل عملة القذف أو الالتقاط + الشغل المبذول.

وزارة التعليم

Ministry of Education

2025 - 1447

132

نموذج لنظرية الشغل – الطاقة A model of the Work – Energy Theorem تعرفت سابقاً نظرية الشغل – الطاقة، وتعلمت أنه عندما يُبذل شغل على نظام معين تزداد طاقته، ومن جهة أخرى إذا بُذل النظام شغلًا تقل طاقته، وهذه هي فكرة الدرس بصورة عامة. ولكن تتبع الطاقة يشبه إلى حد كبير تتبع إنفاق المال. فإذا كان لديك وظيفة فإن كمية المال التي تملكها تزداد في كل مرة تستلم فيها راتبك. ويمكن تمثيل هذه العملية بيانياً بالأعمدة، كما في الشكل 1-5، حيث يمثل العمود البرتقالي مقدار المال الذي بدأت به، ويمثل العمود الأزرق مقدار المال الذي دفعته أو اكتسبته، أما العمود الأخضر فيمثل المجموع الكلي للمال (بعد الدفع) سواء الذي دفعته أو اكتسبته. لاحظ أن المحاسب يعتبر التدفق المالي لديك موجباً إذا دفع المال لك، أما إذا أنفقت المال الذي تملكه فيكون التدفق المالي سالباً، وبذلك يقل مجموع النقود الكلي، كما في الشكل 1-5. فالعمود الذي يمثل مقدار المال الذي تملكه قبل أن تشتري قرصاً مدمجاً (CD) لحاسوبك يمثل مقدار المال المتبقي بعد شراء ذلك القرص، والفرق يساوي تكلفة القرص. والتدفق المالي في هذه الحالة بين العمود أسفل المحور؛ لأنه يمثل المال الخارج ويكون سالباً. والطاقة تشبه عملية صرف للـمال، فالطاقة إما أن يبذلها النظام أو تبذل عليه. قذف الكرة أنه إذا أثرت بقوة ثابتة F في جسم، تتحرك هذا الجسم مسافة d في اتجاه الكرة فإن تكون قد بذلت شغلًا يُعبر عنه بالعلاقة Fd = W، ويكون الشغل موجباً لأن القوة والحركة في الاتجاه نفسه، كما أن طاقة الجسم ازدادت بمقدار الشغل نفسه W. افترض أن هذا الجسم كرة، وأثرت فيها بقوة وحركتها أفقياً، فاكتسبت الكرة طاقة حركية ناتجة لتأثير القوة، والشكل 5-2 يمثل هذه العملية. كما يمكنك استخدام التمثيل البياني بالأعمدة لتوضيح هذه العملية، حيث يمثل ارتفاع العمود مقدار الشغل المبذول أو الطاقة بالجول. كما يمثل ارتفاع العمود مقدار الشغل المبذول أو الطاقة بالجول. والطاقة الحركية بعد بذل الشغل تساوي مجموع الطاقة الابتدائية والشغل المبذول على الكرة. التناقض الكرة البداية النهاية البداية النهاية ساكنة ساكنة W > 0 Wf < 0 KE قبل + W = KE بعد KE قبل + W = KE بعد الشكل 5-1 عندما تكسب مالاً يزيد مقدار المال لديك (a)، وعندما تصرف المال يقل مقداره لديك (b). الشكل 5-2 الطاقة الحركية بعد قذف الكرة أو التقاطها تساوي الطاقة الحركية قبل عملة القذف أو الالتقاط + الشغل المبذول. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 132 --- VISUAL CONTEXT --- **CHART**: الشكل 5-1 عندما تكسب مالاً يزيد مقدار المال لديك (a)، وعندما تصرف المال يقل مقداره لديك (b). Description: Two bar charts labeled (a) and (b). Chart (a) shows three positive bars: orange, blue, green. Chart (b) shows three bars: orange (positive), blue (negative), green (positive). The green bar in (b) is shorter than the green bar in (a). X-axis: Quantity of Money Y-axis: Amount of Money Data: Represents financial transactions: gaining money increases the total, spending money decreases it. Key Values: The green bar in (b) is shorter than in (a), indicating a net decrease in money after spending. Context: Illustrates the concept of positive and negative financial flow (gaining vs. spending money) and its effect on the total amount. **DIAGRAM**: الشكل 5-2 الطاقة الحركية بعد قذف الكرة أو التقاطها تساوي الطاقة الحركية قبل عملة القذف أو الالتقاط + الشغل المبذول. Description: Diagram illustrating work and kinetic energy. It shows two scenarios (a and b) involving a baseball. Scenario (a) shows a ball initially stationary, then moving with velocity v, with a horizontal arrow labeled 'd' indicating displacement. Below this, it shows W > 0 and an equation KE_initial + W = KE_final. Scenario (b) shows a ball moving with velocity v, then becoming stationary, with a horizontal arrow labeled 'd' indicating displacement. Below this, it shows Wf < 0 and an equation KE_initial + W = KE_final. Data: Illustrates the work-energy theorem: positive work increases kinetic energy, negative work decreases it. Key Values: W > 0 implies KE increases., Wf < 0 implies KE decreases. Context: Explains the relationship between work done on an object and its change in kinetic energy, illustrating the work-energy theorem.