حالة من الحالات الثلاث: ففي الحالة 1 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 أنواع التصادمات بناءً على الطاقة الحركية

المفاهيم الأساسية

التصادم فوق المرن (الانفجاري): تصادم تزداد فيه الطاقة الحركية الكلية للنظام بعد التصادم.

التصادم المرن: تصادم تبقى فيه الطاقة الحركية الكلية للنظام ثابتة قبل التصادم وبعده.

التصادم عديم المرونة: تصادم تقل فيه الطاقة الحركية الكلية للنظام بعد التصادم.

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل 5: الطاقة وحفظها

2-5 حفظ الطاقة

أمثلة تطبيقية

#### مثال 2: سقوط غصن شجرة

##### المعطيات

• الكتلة (m): 22.0 kg
• الارتفاع الابتدائي (h غصن): 13.3 m
• ارتفاع السقف (h سقف): 6.0 m
• التسارع (g): 9.80 m/s²
• السرعة الابتدائية (v₁): 0.0 m/s

##### خطوات الحل

###### 1. تحليل المسألة ورسمها

• اختر مستوى الإسناد (ارتفاع السقف).
• مثل الوضع الابتدائي والنهائي.
• مثل بيانياً بالأعمدة.

###### 2. إيجاد الكمية المجهولة

• أوجد الارتفاع النسبي: h = h غصن - h سقف = 7.3 m
• أوجد طاقة الوضع الابتدائية: PE₁ = mgh = 1.6×10³ J
• الطاقة الحركية الابتدائية: KE₁ = 0.0 J
• الطاقة الحركية النهائية: KE₁ = PE₁ = 1.6 × 10³ J (بسبب حفظ الطاقة)

###### 3. تقويم الجواب

• فحص الوحدات: السرعة (m/s)، الطاقة (J).
• فحص الإشارات: الطاقة الحركية (KE) ومقدار السرعة دائمًا موجب.

مسائل تدريبية

#### 14. سائق دراجة وصعود تل

• المطلوب: حساب طاقة الحركة الابتدائية، ثم الارتفاع الذي يتوقف عنده.

#### 15. نظام الطاقة المحفوظة

• المطلوب: تحديد النظام الذي تـُحفظ فيه الطاقة ومصدر الطاقة.

#### 16. متزلج بين تلين

• المطلوب: حساب السرعة عند قاع الوادي وأعلى التل الثاني، وتحديد تأثير زاوية الميل.

#### 17. مسابقة الغوص والطاقة الحركية

• المطلوب: حساب الارتفاع الذي يجب أن يقفز إليه غواص خفيف ليعادل طاقة غواص أثقل.

3-5 تحليل التصادمات

المبدأ الأساسي

• تحليل حركة الأجسام قبل التصادم وبعده مباشرة.

الكميات المحفوظة

• في النظام المعزول: الزخم والطاقة محفوظان.
• خارج النظام المعزول: الطاقة الوضعية أو الحركية يمكن أن تقل، تبقى ثابتة، أو تزداد.

أنواع التصادمات (الشكل 12-5)

#### الحالة 1

• الجسمان يتحركان في اتجاهين متعاكسين بعد التصادم.
• الزخم محفوظ: pᵢ = 1.00 \text{ kg.m/s} = p_f

#### الحالة 2

• الجسم المتحرك يتوقف، والجسم الساكن يتحرك.

#### الحالة 3

• الجسمان يلتحمان ويتحركان كجسم واحد.

أنواع التصادمات بناءً على الطاقة الحركية (KE)

#### التصادم فوق المرن (الانفجاري)

• تغير KE: تزداد.
• المثال: انفلاق نابض مضغوط أثناء التصادم.
• الطاقة: تتحول طاقة وضع مرنة مخزنة إلى طاقة حركية.

#### التصادم المرن

• تغير KE: تبقى ثابتة.
• المثال: تصادم أجسام مرنة (فولاذ، زجاج، بلاستيك صلب).
• الملاحظة: تسمى التصادمات الحقيقية "شبه مرنة".

#### التصادم عديم المرونة

• تغير KE: تقل.
• المثال: تصادم أجسام من مواد ناعمة أو لزجة (مثل الطين).
• الطاقة: تتحول جزء من الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية أو صوتية.

التمثيل البياني (الشكل 13-5)

• الهدف: تمثيل التغير في الطاقة الحركية (KE) للأنواع الثلاثة.
• المحور السيني (X): أنواع التصادمات.
• المحور الصادي (Y): التغير في الطاقة الحركية (KE).

```

نقاط مهمة

• يتم تصنيف التصادمات إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على التغير في الطاقة الحركية الكلية للنظام.
• الفرق في الطاقة الحركية قبل التصادم وبعده يمثل التغير في أشكال أخرى من الطاقة (كالطاقة الحرارية والصوتية).
• يمكن تمثيل هذه الأنواع الثلاثة بيانياً باستخدام أعمدة توضح زيادة، ثبات، أو نقصان الطاقة الحركية.

حالة من الحالات الثلاث: ففي الحالة 1

KE_{Ci} + KE_{Di} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (1.00 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.00 \text{ m/s})^2 = 0.50 \text{ J}

KE_{Cf} + KE_{Df} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (-0.20 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (1.20 \text{ m/s})^2 = 0.74 \text{ J}

أي زادت الطاقة الحركية للنظام في الحالة 1. وإذا كانت الطاقة محفوظة في النظام فلابد أن واحداً أو أكثر من أشكال الطاقة قد قل، ربما انفلقت نابض مضغوط في أثناء تصادم العربتين. هذا النوع من التصادم يسمى التصادم فوق superelastic أو الانفجاري explosive.

أما الطاقة الحركية بعد التصادم في الحالة 2 فتساوي:

KE_{Cf} + KE_{Df} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.00 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (1.0 \text{ m/s})^2 = 0.50 \text{ J}

أي أن الطاقة الحركية بعد التصادم كما هي قبل التصادم، ويسمى هذا النوع من التصادم المرن elastic collision، وعادة ما تسمى التصادمات التي تحدث بين الأجسام المرنة - ومنها الأجسام المصنوعة من الفولاذ والزجاج أو البلاستيك الصلب - بالتصادمات شبه المرنة.

أما الطاقة الحركية بعد التصادم في الحالة 3 فهي:

KE_{Cf} + KE_{Df} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.50 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.50 \text{ m/s})^2 = 0.25 \text{ J}

أي أن الطاقة الحركية قلت لتحول جزء منها إلى طاقة حرارية. ويسمى هذا النوع من التصادم العديم المرونة inelastic collision، والأجسام المصنوعة من مواد ناعمة أو لزجة مثل الطين تتبع هذا النوع من التصادم.

يمكن تمثيل أنواع التصادم الثلاثة باستخدام التمثيل البياني بالأعمدة انظر إلى الشكل 13-5، كما يمكن أيضاً حساب الطاقة الحركية قبل التصادم وبعده، ويكون الفرق في الطاقة الحركية هو التغير في الأشكال الأخرى للطاقة، منها الطاقة الحرارية والطاقة الصوتية.

الحالة 1 : KE تزداد

الحالة 2 : KE ثابتة

الحالة 3 : KE تقل

الشكل 13-5 التمثيل البياني لأنواع التصادمات الثلاثة.

--- SECTION: حالة من الحالات الثلاث: ففي الحالة 1 --- حالة من الحالات الثلاث: ففي الحالة 1 KE_{Ci} + KE_{Di} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (1.00 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.00 \text{ m/s})^2 = 0.50 \text{ J} KE_{Cf} + KE_{Df} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (-0.20 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (1.20 \text{ m/s})^2 = 0.74 \text{ J} أي زادت الطاقة الحركية للنظام في الحالة 1. وإذا كانت الطاقة محفوظة في النظام فلابد أن واحداً أو أكثر من أشكال الطاقة قد قل، ربما انفلقت نابض مضغوط في أثناء تصادم العربتين. هذا النوع من التصادم يسمى التصادم فوق superelastic أو الانفجاري explosive. أما الطاقة الحركية بعد التصادم في الحالة 2 فتساوي: KE_{Cf} + KE_{Df} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.00 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (1.0 \text{ m/s})^2 = 0.50 \text{ J} أي أن الطاقة الحركية بعد التصادم كما هي قبل التصادم، ويسمى هذا النوع من التصادم المرن elastic collision، وعادة ما تسمى التصادمات التي تحدث بين الأجسام المرنة - ومنها الأجسام المصنوعة من الفولاذ والزجاج أو البلاستيك الصلب - بالتصادمات شبه المرنة. أما الطاقة الحركية بعد التصادم في الحالة 3 فهي: KE_{Cf} + KE_{Df} = \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.50 \text{ m/s})^2 + \frac{1}{2} (1.00 \text{ kg}) (0.50 \text{ m/s})^2 = 0.25 \text{ J} أي أن الطاقة الحركية قلت لتحول جزء منها إلى طاقة حرارية. ويسمى هذا النوع من التصادم العديم المرونة inelastic collision، والأجسام المصنوعة من مواد ناعمة أو لزجة مثل الطين تتبع هذا النوع من التصادم. يمكن تمثيل أنواع التصادم الثلاثة باستخدام التمثيل البياني بالأعمدة انظر إلى الشكل 13-5، كما يمكن أيضاً حساب الطاقة الحركية قبل التصادم وبعده، ويكون الفرق في الطاقة الحركية هو التغير في الأشكال الأخرى للطاقة، منها الطاقة الحرارية والطاقة الصوتية. --- SECTION: الحالة 1 : KE تزداد --- الحالة 1 : KE تزداد --- SECTION: الحالة 2 : KE ثابتة --- الحالة 2 : KE ثابتة --- SECTION: الحالة 3 : KE تقل --- الحالة 3 : KE تقل --- SECTION: الشكل 13-5 التمثيل البياني لأنواع التصادمات الثلاثة. --- الشكل 13-5 التمثيل البياني لأنواع التصادمات الثلاثة. --- VISUAL CONTEXT --- **CHART**: التمثيل البياني لأنواع التصادمات الثلاثة Description: No description X-axis: أنواع التصادمات Y-axis: التغير في الطاقة الحركية (KE) Data: Three bars representing the change in kinetic energy (KE) for three types of collisions. The first bar shows an increase in KE, the second shows KE remaining constant, and the third shows a decrease in KE. Key Values: الحالة 1: زيادة في KE, الحالة 2: ثبات في KE, الحالة 3: نقصان في KE Context: Visual representation of the three types of collisions discussed: superelastic (KE increases), elastic (KE constant), and inelastic (KE decreases).