مسائل تدريبية

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 دوران الأطر المرجعية والقوة الطاردة المركزية

المفاهيم الأساسية

دوران الأطر المرجعية: أطر مرجعية متسارعة (غير قصورية) تتحرك حركة دورانية. قوانين نيوتن لا تُطبق عليها.

القوة الطاردة المركزية: قوة ظاهرية (غير حقيقية) يشعر بها جسم في إطار مرجعي دوار، وكأنها تدفعه بعيدًا عن مركز الدوران.

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل 2: الحركة الدورانية

3-2 الاتزان

مركز الكتلة

#### تطبيقات الفيزياء

##### قفزة فوسبري

تسمح للاعب بالمرور فوق العارضة
مركز كتلة اللاعب يكون أسفل العارضة عند أعلى موضع

##### مركز الكتلة لجسم الإنسان

الموقع: أسفل السرة عند الوقوف
غير ثابت بسبب مرونة الجسم
يتحرك عند رفع الأذرع
مثال: لاعب الجمباز (الشكل 9-2)

#### مركز الكتلة والاستقرار (الثبات)

##### العوامل المؤثرة على الاستقرار

الشكل (ارتفاع وعرض الجسم)
موقع مركز الكتلة

##### كيف ينقلب الصندوق؟ (الشكل 10-2)

تدويره حول حافة (توليد عزم خارجي)

يصبح مركز الكتلته فوق نقطة الإسناد (العزم الداخلي = صفر)

يبتعد مركز الكتلة عن النقطة الداعمة وينقلب

##### التدوير والاستقرار

الجسم مستقر إذا كان مركز كتلته فوق قاعدته.
لقلب الجسم، يجب تدوير مركز كتلته حول محور الدوران حتى يبتعد عن القاعدة.
قاعدة أوسع = استقرار أكبر (يتطلب عزمًا أكبر لتدوير مركز الكتلة مسافة أطول).
مركز كتلة منخفض = استقرار أكبر.
مركز كتلة مرتفع = استقرار أقل (ميل بسيط يخرجه عن القاعدة).
مثال: تباعد القدمين في الحافلة يزيد الاستقرار.
مثال: انقلاب السيارات ذات مركز الكتلة المرتفع (الشكل 11-2).
مثال: الوقوف على أصابع القدمين يقلل الاستقرار.
مثال: استخدام العزم في الجودو لإخراج مركز كتلة الخصم عن قاعدته.

##### شروط الاتزان (Conditions of Equilibrium)

الشرط الأول: الاتزان الانتقالي (محصلة القوى = صفر).

\sum F = 0

الشرط الثاني: الاتزان الدوراني (محصلة العزوم = صفر).

\sum \tau = 0

#### تطبيق على مثال (سلم خشبي)

##### تحليل المسألة

اختر محور الدوران عند نقطة تأثير إحدى القوتين المجهولتين (مثل FA) لتقليل المجاهيل.
مركز كتلة السلم المنتظم (كثافته ثابتة) هو منتصف طوله.

##### خطوات الحل

تطبيق شرط الاتزان الانتقالي:

F_{محصلة} = F_A + F_B - F_g = 0

F_A = F_g - F_B

تطبيق شرط الاتزان الدوراني (باختيار محور عند A):

العزم الناتج عن FA = 0.
مجموع العزوم المتبقية (من FB و Fg) حول المحور = 0.

0.0 N.m = \tau_B + \tau_g

\tau_B = - \tau_g

r_B F_B = r_g F_g

F_B = \frac{r_g F_g}{r_B} = \frac{r_g m g}{r_B}

حساب القوى

حساب FB:

F_B = \frac{(0.30 m)(5.8 kg)(9.80 m/s^2)}{(1.05 m)} = 16 N

حساب FA:

F_A = F_g - F_B = mg - \frac{r_g m g}{r_B} = mg(1 - \frac{r_g}{r_B})

F_A = (5.8 kg)(9.80 m/s^2)(1 - \frac{0.30 m}{1.05 m}) = 41 N

##### تقويم الجواب

الوحدات: القوى تقاس بوحدة النيوتن (N).
الإشارات: القوتان FA وFB إلى أعلى (موجبة).
المنطق: مجموع القوتين لأعلى يساوي وزن السلم (Fg). القوة الأكبر هي FA (الحامل القريب من مركز الكتلة).

4-2 دوران الأطر المرجعية

خصائص الأطر المرجعية الدوارة

أطر متسارعة (غير قصورية).
لا تنطبق عليها قوانين نيوتن.
مثال: عربة دوارة في مدينة الألعاب.

أهمية دراستها

الأرض تدور (إطار مرجعي دوار).
تأثير دوران الأرض قليل في المختبر.
تأثيره كبير في الغلاف الجوي والطقس والمناخ.

5-2 القوة الطاردة المركزية

تعريفها

قوة ظاهرية (غير حقيقية).
يشعر بها الجسم في إطار دوار وكأنها تسحبه للخارج.

تفسيرها الفيزيائي

سبب الشعور هو القصور الذاتي للجسم.
الجسم المتحرك في مسار دائري يميل للخروج بخط مستقيم.
القوة الحقيقية هي الجاذبة المركزية التي تسحبه نحو المركز.
الدفع للخارج ليس بسبب قوة، بل بسبب ميل الجسم للاستمرار في خط مستقيم.

```

نقاط مهمة

الأطر المرجعية الدوارة هي أطر متسارعة، ولا تصح فيها قوانين نيوتن.
القوة الطاردة المركزية قوة ظاهرية وغير حقيقية، بينما القوة الجاذبة المركزية هي القوة الحقيقية.
الشعور بالاندفاع للخارج في الحركة الدائرية سببه القصور الذاتي للجسم، وليس قوة فعلية.
دراسة هذه المفاهيم مهمة لفهم تأثيرات دوران الأرض على نطاق واسع مثل الطقس.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

مسائل تدريبية

23

نوع: QUESTION_HOMEWORK

23. يتزن لوح خشبي كتلته 24kg وطوله 4.5m على حاملين، أحدهما تحت مركز
اللوح مباشرة، والثاني عند الطرف. ما مقدار القوتين اللتين يؤثر بهما كل من
الحاملين الرأسيين في اللوح؟

24

نوع: QUESTION_HOMEWORK

24. يتحرك غطاس كتلته kg 85 نحو الطرف الحر للوح القفز، فإذا كان طول اللوح
3.5 وكتلته 14 ، وثبت بداعمين، أحدهما عند مركز الكتلة، والآخر عند
أحد طرفي اللوح، فما مقدار القوة المؤثرة في كل داعم؟

دوران الأطر المرجعية

نوع: محتوى تعليمي

Rotating Frames of Reference دوران الأطر المرجعية

نوع: محتوى تعليمي

عندما تركب عربة دوّارة في مدينة الألعاب، وتدور بك بسرعة، تشعر كأن قوة كبيرة
تدفعك إلى الخارج. وإذا وجدت حصاة على أرضية العربة، فسوف تتسارع إلى خارجها
دون أن تؤثر فيها قوة خارجية في الاتجاه نفسه. ولا تتحرك هذه الحصاة في خط مستقيم،
ولا نستطيع تطبيق قوانين نيوتن هنا؛ لأن الأطر المرجعية الدوّارة أطر متسارعة، وقوانين
نيوتن تطبق فقط في حالة الأطر المرجعية غير المتسارعة (القصورية).
إن دراسة الحركة في إطار مرجعي يتحرك حركة دورانية شيء مهم؛ لأن الأرض تدور.
وتأثير دوران الأرض قليل جدا لا يُمكن ملاحظته في الصف أو المختبر، ولكنه ذو أهمية
وتأثير كبيرين في الغلاف الجوي، ومن ثم في الطقس والمناخ.

القوة الطاردة المركزية

نوع: محتوى تعليمي

القوة الطاردة المركزية Centrifugal Force

نوع: محتوى تعليمي

إذا ثبت أحد طرفي نابض في مركز منصّة دوّارة، وثبت جسم في الطرف الآخر للنابض فإن
الشخص المراقب الذي يقف على المنصة سيلاحظ أن الجسم يشد النابض، أي أنه سيظن
أن هناك قوة تؤثر في الجسم وتسحبه إلى الخارج بعيدًا عن مركز المنصة. وتسمى هذه القوة
الظاهرية القوة الطاردة المركزية، وهي قوة غير حقيقية؛ لأنه لا توجد قوة تدفع الجسم إلى
الخارج، ولكنك تشعر بالفعل بأنك تدفع إلى الخارج عندما تكون في سيارة تتحرك على مسار
دائري. فإذا كانت القوة الطاردة المركزية غير حقيقية فما تبرير شعورك بالاندفاع بعيدا عن
مركز الدوران؟ كما تعلمت سابقًا فإن للأجسام قصورًا ذاتيًا؛ حيث تميل الأجسام المتحركة
إلى الاستمرار في الحركة في سرعة ثابتة وفي خط مستقيم، ولذلك يميل الجسم المتحرك في
مسار دائري إلى الخروج عن مساره عند كل نقطة ليتحرك بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم
غير أن القوة التي تسحبه في اتجاه المركز (القوة الجاذبة المركزية) تجبره على الاستمرار في
مساره الدائري. ويمكن أن نستنتج مما سبق أن الأجسام المتحركة في مسارات دائرية تخضع
لقوة حقيقية تسحبها في اتجاه المركز، أما الدفع إلى الخارج فلا توجد قوة تسببه، وإنما هو

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: مسائل تدريبية ---
مسائل تدريبية

--- SECTION: 23 ---
23. يتزن لوح خشبي كتلته 24kg وطوله 4.5m على حاملين، أحدهما تحت مركز
اللوح مباشرة، والثاني عند الطرف. ما مقدار القوتين اللتين يؤثر بهما كل من
الحاملين الرأسيين في اللوح؟

--- SECTION: 24 ---
24. يتحرك غطاس كتلته kg 85 نحو الطرف الحر للوح القفز، فإذا كان طول اللوح
3.5 وكتلته 14 ، وثبت بداعمين، أحدهما عند مركز الكتلة، والآخر عند
أحد طرفي اللوح، فما مقدار القوة المؤثرة في كل داعم؟

--- SECTION: دوران الأطر المرجعية ---
Rotating Frames of Reference دوران الأطر المرجعية

عندما تركب عربة دوّارة في مدينة الألعاب، وتدور بك بسرعة، تشعر كأن قوة كبيرة
تدفعك إلى الخارج. وإذا وجدت حصاة على أرضية العربة، فسوف تتسارع إلى خارجها
دون أن تؤثر فيها قوة خارجية في الاتجاه نفسه. ولا تتحرك هذه الحصاة في خط مستقيم،
ولا نستطيع تطبيق قوانين نيوتن هنا؛ لأن الأطر المرجعية الدوّارة أطر متسارعة، وقوانين
نيوتن تطبق فقط في حالة الأطر المرجعية غير المتسارعة (القصورية).
إن دراسة الحركة في إطار مرجعي يتحرك حركة دورانية شيء مهم؛ لأن الأرض تدور.
وتأثير دوران الأرض قليل جدا لا يُمكن ملاحظته في الصف أو المختبر، ولكنه ذو أهمية
وتأثير كبيرين في الغلاف الجوي، ومن ثم في الطقس والمناخ.

--- SECTION: القوة الطاردة المركزية ---
القوة الطاردة المركزية Centrifugal Force

إذا ثبت أحد طرفي نابض في مركز منصّة دوّارة، وثبت جسم في الطرف الآخر للنابض فإن
الشخص المراقب الذي يقف على المنصة سيلاحظ أن الجسم يشد النابض، أي أنه سيظن
أن هناك قوة تؤثر في الجسم وتسحبه إلى الخارج بعيدًا عن مركز المنصة. وتسمى هذه القوة
الظاهرية القوة الطاردة المركزية، وهي قوة غير حقيقية؛ لأنه لا توجد قوة تدفع الجسم إلى
الخارج، ولكنك تشعر بالفعل بأنك تدفع إلى الخارج عندما تكون في سيارة تتحرك على مسار
دائري. فإذا كانت القوة الطاردة المركزية غير حقيقية فما تبرير شعورك بالاندفاع بعيدا عن
مركز الدوران؟ كما تعلمت سابقًا فإن للأجسام قصورًا ذاتيًا؛ حيث تميل الأجسام المتحركة
إلى الاستمرار في الحركة في سرعة ثابتة وفي خط مستقيم، ولذلك يميل الجسم المتحرك في
مسار دائري إلى الخروج عن مساره عند كل نقطة ليتحرك بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم
غير أن القوة التي تسحبه في اتجاه المركز (القوة الجاذبة المركزية) تجبره على الاستمرار في
مساره الدائري. ويمكن أن نستنتج مما سبق أن الأجسام المتحركة في مسارات دائرية تخضع
لقوة حقيقية تسحبها في اتجاه المركز، أما الدفع إلى الخارج فلا توجد قوة تسببه، وإنما هو

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 1

سؤال 23، 24: 23. يتزن لوح خشبي كتلته 24kg وطوله 4.5m على حاملين، أحدهما تحت مركز اللوح مباشرة، والثاني عند الطرف. ما مقدار القوتين اللتين يؤثر بهما كل من الحاملين الرأسيين في اللوح؟ 24. يتحرك غطاس كتلته 85kg نحو الطرف الحر للوح القفز، فإذا كان طول اللوح 3.5m وكتلته 14kg، وثبت بداعمين، أحدهما عند مركز الكتلة، والآخر عند أحد طرفي اللوح، فما مقدار القوة المؤثرة في كل داعم؟

الإجابة: س 23: وزن اللوح $W \approx 235\text{ N}$ $F_{\text{المركز}} = 235\text{ N}$ (لأعلى) $F_{\text{الطرف}} = 0\text{ N}$ س 24: $W_{\text{لوح}} = 137.2\text{ N}$ $W_{\text{غطاس}} = 833\text{ N}$ $F_{\text{المركز}} \approx 1.80 \times 10^3\text{ N}$ $F_{\text{الطرف}} = 833\text{ N}$ (للأسفل)

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

في أي نوع من الأطر المرجعية لا يمكن تطبيق قوانين نيوتن للحركة؟

أ) الأطر المرجعية الثابتة
ب) الأطر المرجعية المتحركة بسرعة ثابتة
ج) الأطر المرجعية المتسارعة (الدوّارة)
د) الأطر المرجعية على سطح الأرض

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الأطر المرجعية المتسارعة (الدوّارة)

الشرح: 1. قوانين نيوتن للحركة تشرح العلاقة بين القوة والحركة. 2. هذه القوانين صالحة فقط في الأطر المرجعية غير المتسارعة (القصورية). 3. الأطر المرجعية الدوّارة هي أطر متسارعة. 4. لذلك، لا يمكن تطبيق قوانين نيوتن فيها مباشرة.

تلميح: فكر في الأطر التي تتحرك بحركة دورانية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما تعريف القوة الطاردة المركزية؟

أ) قوة حقيقية ناتجة عن دوران الأرض وتسحب الأجسام نحو المركز.
ب) قوة ظاهرية غير حقيقية يشعر بها جسم في إطار مرجعي دوّار، وكأنها تدفعه بعيدًا عن مركز الدوران.
ج) قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على الأجسام المتحركة في مسار دائري.
د) قوة الاحتكاك التي تمنع الجسم من الانزلاق أثناء الدوران.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: قوة ظاهرية غير حقيقية يشعر بها جسم في إطار مرجعي دوّار، وكأنها تدفعه بعيدًا عن مركز الدوران.

الشرح: 1. القوة الطاردة المركزية هي قوة يُلاحظ تأثيرها في الأطر المرجعية الدوّارة. 2. هي قوة ظاهرية، أي غير حقيقية. 3. سبب شعور الجسم بها هو ميله للاستمرار في الحركة في خط مستقيم (القصور الذاتي). 4. لا يوجد مصدر مادي حقيقي يولد هذه القوة.

تلميح: انتبه إلى صفتها الرئيسية: هل هي قوة حقيقية أم قوة ظاهرية؟

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

ما السبب الفيزيائي الحقيقي وراء شعور الجسم في حركة دائرية بأنه يُدفع للخارج؟

أ) وجود قوة طاردة مركزية حقيقية تؤثر على الجسم.
ب) زيادة سرعة الجسم بشكل مستمر أثناء الدوران.
ج) ميل الجسم للاستمرار في الحركة في خط مستقيم بسرعة ثابتة (القصور الذاتي).
د) فقدان الجسم للطاقة الحركية أثناء الحركة الدائرية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: ميل الجسم للاستمرار في الحركة في خط مستقيم بسرعة ثابتة (القصور الذاتي).

الشرح: 1. الجسم المتحرك في مسار دائري يخضع لقوة جاذبة مركزية حقيقية تسحبه نحو المركز. 2. بسبب القصور الذاتي، يميل الجسم للاستمرار في خط مستقيم عند كل نقطة. 3. هذا الميل للخروج عن المسار الدائري يُفسر على أنه شعور بدفع للخارج. 4. لا توجد قوة حقيقية تدفعه للخارج، بل هو ناتج عن القصور الذاتي.

تلميح: فكر في خاصية المادة التي تقاوم التغير في حالة حركتها.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

ما الفرق الرئيسي بين القوة الجاذبة المركزية والقوة الطاردة المركزية؟

أ) كلاهما قوتان حقيقيتان، لكن الأولى للداخل والثانية للخارج.
ب) القوة الجاذبة المركزية قوة حقيقية تسحب الجسم نحو مركز الدوران، بينما القوة الطاردة المركزية قوة ظاهرية غير حقيقية يشعر بها الجسم في الإطار الدوّار.
ج) كلاهما قوتان ظاهريتان، لكن الأولى في الإطار الثابت والثانية في الإطار الدوّار.
د) القوة الجاذبة المركزية تؤثر على الأجسام الساكنة فقط، بينما الطاردة المركزية على المتحركة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القوة الجاذبة المركزية قوة حقيقية تسحب الجسم نحو مركز الدوران، بينما القوة الطاردة المركزية قوة ظاهرية غير حقيقية يشعر بها الجسم في الإطار الدوّار.

الشرح: 1. القوة الجاذبة المركزية: قوة حقيقية (مثل شد الخيط، قوة الجاذبية). 2. اتجاهها: نحو مركز المسار الدائري. 3. القوة الطاردة المركزية: قوة ظاهرية غير حقيقية. 4. اتجاهها: بعيدًا عن مركز الدوران (في إطار المرجع الدوّار). 5. الأولى سبب الحركة الدائرية، والثانية إحساس ناتج عن القصور الذاتي.

تلميح: قارن بين طبيعة كل قوة (حقيقية أم ظاهرية) واتجاه تأثيرها.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط