صفحة 152 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 مختبر الفيزياء: حفظ الطاقة

المفاهيم الأساسية

حفظ الطاقة: في نظام مغلق (مع إهمال الاحتكاك)، يبقى مجموع الطاقات ثابتًا.

تحول الطاقة: تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية أثناء سقوط جسم.

خريطة المفاهيم

```markmap

مختبر الفيزياء: حفظ الطاقة

سؤال التجربة

كيف يوضح تحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية مبدأ حفظ الطاقة؟

الأهداف

حساب سرعة الجسم الساقط عند لحظة ارتطامه بالأرض

تفسير البيانات لإيجاد علاقة بين طاقة الوضع والطاقة الحركية

الخطوات (التجربة)

1. إعداد المسار المائل

2. تسجيل طول الجزء الأفقي

3. تدحرج الكرة وقياس الزمن على الجزء الأفقي

4. تغيير موقع القطعة الخشبية وتكرار القياس

5. حساب سرعة الكرة على المسار الأفقي

6. توقع واختبار الزمن اللازم للوصول لنهاية المسار

المواد والأدوات

مساران ذوا أخدود، كرة، ساعة إيقاف، مسطرة، قطعة خشبية

المبدأ الأساسي

أثناء سقوط صخرة:

#### طاقة الوضع: تتناقص

#### طاقة الحركة: تزداد

#### المجموع: يبقى ثابتًا (إذا أهمل الاحتكاك)

```

نقاط مهمة

• التجربة تقدم نموذجًا لسقوط جسم من ارتفاع وتحسب سرعته عند الارتطام.
• عند لحظة اصطدام الصخرة بالأرض، تتحول كل طاقة وضعها إلى طاقة حركية.
• يجب التأكد من تدحرج الكرة بسهولة عند نقطة اتصال المسارين.
• يمكن استخدام بوابات إلكترونية أو مؤقت شريط ورقي لقياس السرعة بدقة.

مختبر الفيزياء

حفظ الطاقة

Conservation of Energy

يوجد عدة أمثلة لحالات تكون فيها الطاقة محفوظة، منها سقط صخرة من ارتفاع معلوم. فإذا سقطت الصخرة من البدء، تكون طاقتها محفوظة، وفي أثناء السقوط تقل طاقة الوضع بينما تزداد طاقة الحركة. ويبقى مجموع طاقتي الحركة والوضع ثابتًا إذا أهملنا الاحتكاك، وعند لحظة اصطدام الصخرة بالأرض فإن طاقة الوضع كلها تكون قد تحولت إلى طاقة حركية. ويتم في هذه التجربة نموذجًا لسقوط جسم من ارتفاع معين وتحسب سرعته عندما يرتطم بالأرض.

سؤال التجربة

كيف يوضح "تحول طاقة الوضع لجسم ما إلى طاقة حركية" مبدأ حفظ الطاقة؟

الأهداف

تحسب سرعة الجسم الساقط عند لحظة ارتباطه بالأرض باستخدام النموذج.

تفسر البيانات للإيجاد علاقة بين طاقة الوضع وطاقة الجسم الساقط وطاقته الحركية.

احتياطات السلامة

الخطوات

ثبت القطعتين ذواتي الأخدود كما في الشكل 1. وارفع طرف أحد المسارين ليرتكز على القطعة الخشبية، بحيث تبعد نقطة ارتكازه على الخشب مسافة 5 cm عن طرف المسار. تأكد أنه يمكن للكرة تتدحرج بسهولة عبر نقطة اتصال المسارين.

سجل طول الجزء الأفقي من المسار في جدول البيانات.

وضع كرة على المسار فوق القطعة الخشبية مباشرة واترك الكرة تتدحرج. شغل ساعة الإيقاف عندما تصل الكرة إلى الجزء الأفقي، ثم أوقفها عندما تصل الكرة إلى نهاية المسار الأفقي. وسجل الزمن اللازم للكرة لقطع المسافة الأفقية في جدول البيانات.

حرك القطعة الخشبية بحيث تصبح تحت نقطة منتصف الجزء المائل من المسار كما في الشكل 2. وضع الكرة على المسار فوق القطعة الخشبية مباشرة، ثم اترك الكرة لتتدحرج وقس الزمن اللازم لقطع المسافة الأفقية من المسار وسجله في جدول البيانات. ولاحظ أنه حتى لو ارتفع السطح المائل فإن الكرة تسقط من الارتفاع نفسه كما في الخطوة 2.

احسب سرعة الكرة على المسار الأفقي كما في الشكل 3. وقس الزمن اللازم لوصول الكرة إلى نهاية السطح المائل كما في الخطوة 3.

توقع الزمن اللازم لوصول الكرة إلى نهاية المسار، وسجل توقعك ثم اختبره.

المواد والأدوات

قطعتان خشبيتان أو بلاستيكيتان محفور فيهما أخدود (مسار) مستقيم يتكون من جزأين، ميزان إلكتروني، كرة، فولاذية أو زجاجية، مسطرة مترية، ساعة إيقاف، آلة حاسبة بيانية، قطعة خشبية.

ملاحظة

يفضل استخدام بوابات إلكترونية لقياس السرعة على المسار الأفقي، أو المؤقت ذي الشريط الورقي، وفي حال عدم توافر أي منهما يجب أن لا يقل طول المسار الأفقي عن 1.5 m.

152

مختبر الفيزياء حفظ الطاقة Conservation of Energy يوجد عدة أمثلة لحالات تكون فيها الطاقة محفوظة، منها سقط صخرة من ارتفاع معلوم. فإذا سقطت الصخرة من البدء، تكون طاقتها محفوظة، وفي أثناء السقوط تقل طاقة الوضع بينما تزداد طاقة الحركة. ويبقى مجموع طاقتي الحركة والوضع ثابتًا إذا أهملنا الاحتكاك، وعند لحظة اصطدام الصخرة بالأرض فإن طاقة الوضع كلها تكون قد تحولت إلى طاقة حركية. ويتم في هذه التجربة نموذجًا لسقوط جسم من ارتفاع معين وتحسب سرعته عندما يرتطم بالأرض. سؤال التجربة كيف يوضح "تحول طاقة الوضع لجسم ما إلى طاقة حركية" مبدأ حفظ الطاقة؟ الأهداف تحسب سرعة الجسم الساقط عند لحظة ارتباطه بالأرض باستخدام النموذج. تفسر البيانات للإيجاد علاقة بين طاقة الوضع وطاقة الجسم الساقط وطاقته الحركية. احتياطات السلامة الخطوات ثبت القطعتين ذواتي الأخدود كما في الشكل 1. وارفع طرف أحد المسارين ليرتكز على القطعة الخشبية، بحيث تبعد نقطة ارتكازه على الخشب مسافة 5 cm عن طرف المسار. تأكد أنه يمكن للكرة تتدحرج بسهولة عبر نقطة اتصال المسارين. سجل طول الجزء الأفقي من المسار في جدول البيانات. وضع كرة على المسار فوق القطعة الخشبية مباشرة واترك الكرة تتدحرج. شغل ساعة الإيقاف عندما تصل الكرة إلى الجزء الأفقي، ثم أوقفها عندما تصل الكرة إلى نهاية المسار الأفقي. وسجل الزمن اللازم للكرة لقطع المسافة الأفقية في جدول البيانات. حرك القطعة الخشبية بحيث تصبح تحت نقطة منتصف الجزء المائل من المسار كما في الشكل 2. وضع الكرة على المسار فوق القطعة الخشبية مباشرة، ثم اترك الكرة لتتدحرج وقس الزمن اللازم لقطع المسافة الأفقية من المسار وسجله في جدول البيانات. ولاحظ أنه حتى لو ارتفع السطح المائل فإن الكرة تسقط من الارتفاع نفسه كما في الخطوة 2. احسب سرعة الكرة على المسار الأفقي كما في الشكل 3. وقس الزمن اللازم لوصول الكرة إلى نهاية السطح المائل كما في الخطوة 3. توقع الزمن اللازم لوصول الكرة إلى نهاية المسار، وسجل توقعك ثم اختبره. المواد والأدوات قطعتان خشبيتان أو بلاستيكيتان محفور فيهما أخدود (مسار) مستقيم يتكون من جزأين، ميزان إلكتروني، كرة، فولاذية أو زجاجية، مسطرة مترية، ساعة إيقاف، آلة حاسبة بيانية، قطعة خشبية. ملاحظة يفضل استخدام بوابات إلكترونية لقياس السرعة على المسار الأفقي، أو المؤقت ذي الشريط الورقي، وفي حال عدم توافر أي منهما يجب أن لا يقل طول المسار الأفقي عن 1.5 m. 152 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الشكل 1 Description: Diagram showing two wooden or plastic tracks with grooves, one elevated by a wooden block, illustrating the setup for an experiment on energy conservation. Context: Illustrates the setup for step 1 of the experiment, showing how to elevate one end of the track. **FIGURE**: الشكل 2 Description: Diagram showing the same track setup as Figure 1, but with the wooden block positioned further along the track, indicating a change in the slope and potentially the starting point for the ball's roll. Context: Illustrates the setup for step 3 of the experiment, where the position of the wooden block is adjusted. **FIGURE**: الشكل 3 Description: Diagram showing the track setup with a ball at the end of the horizontal section, implying the measurement of speed or time over this horizontal distance. Context: Illustrates the setup for step 5 of the experiment, focusing on the horizontal part of the track for speed calculation.