Impulse and Momentum - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الدفع والزخم

المفاهيم الأساسية

الدفع: هو حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم في زمن تأثير القوة. ويُقاس بوحدة N.s.

الزخم (الزخم الخطي): هو حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته المتجهة. ويُقاس بوحدة kg.m/s.

خريطة المفاهيم

```markmap

الزخم وحفظه

ما ستتعلمه في هذا الفصل

وصف الزخم والدفع

توظيف العلاقات والمفاهيم المرتبطة بهما

ربط القانون الثالث لنيوتن مع قانون حفظ الزخم

الأهمية

الزخم مفتاح النجاح في الألعاب الرياضية

#### البيسبول

#### كرة القدم

#### هوكي الجليد

#### التنس

مثال: ضرب الكرة في البيسبول

#### يتغير شكل الكرة والمضرب لحظة التصادم

#### يتغير زخم الكرة والمضرب

#### التغير في الزخم يحدد نجاح الضربة

نشاط تفكيري

سؤال: ما القوة المؤثرة في مضرب البيسبول عند ضرب الكرة إلى خارج الملعب؟

3-1 الدفع والزخم

الأهداف

#### تتعرف مفهوم الزخم

#### تحدد مقدار الدفع الواقع على جسم

تجربة استهلالية

#### سؤال: ماذا يحدث عند تصادم كرة جوفاء وأخرى مصمتة؟

#### خطوات التجربة

##### تصادم كرتين متحركتين

##### تصادم كرة مصمتة ساكنة مع جوفاء متحركة

##### تصادم كرة جوفاء ساكنة مع مصمتة متحركة

#### أسئلة التحليل

##### ما العوامل المؤثرة في السرعة بعد التصادم؟

##### ما العوامل المحددة لاتجاه الحركة؟

##### ما سبب ارتداد الكرة المصمتة للخلف؟

المفردات

#### الدفع

#### الزخم

#### نظرية الدفع - الزخم

العلاقة بين الدفع والزخم

#### اشتقاق العلاقة من القانون الثاني لنيوتن

##### F = ma = m (\frac{\Delta v}{\Delta t})

##### F \Delta t = m \Delta v

#### الدفع يساوي التغير في الزخم

##### F \Delta t = \Delta p

##### حيث p = mv

#### حساب الدفع من منحنى القوة-الزمن

##### الدفع = المساحة تحت المنحنى

##### مثال: تصادم كرة بيسبول (الشكل 1-3)

###### القوة تتغير خلال زمن مقداره 3.0 مللي ثانية

###### تصل القوة لأقصى قيمة (أكبر من وزن الكرة بأكثر من 10000 مرة)

###### الشكل البياني على شكل جرس (يرتفع ثم ينخفض)

دلالة الألوان في الكتاب

#### متجهات الزخم والدفع: برتقالي

#### متجهات القوة: أزرق

#### متجهات التسارع: بنفسجي

#### متجهات الإزاحة: أخضر

#### متجهات السرعة: أحمر

```

نقاط مهمة

• يصف القانون الثاني لنيوتن كيف تتغير السرعة المتجهة للكرة بسبب قوة المضرب المؤثرة فيها.
• يمكن إيجاد مقدار الدفع من المساحة تحت منحنى العلاقة البيانية للقوة مع الزمن.
• التغير في السرعة المتجهة (\Delta v) في المعادلة m \Delta v يساوي v_f - v_i، مما يعطي m \Delta v = m v_f - m v_i.
• الزخم كمية متجهة (لها مقدار واتجاه) لأنها تعتمد على السرعة المتجهة.

Impulse and Momentum الدفع والزخم

ما العلاقة بين السرعتين المتجهتين للكرة قبل التصادم وبعده والقوة المؤثرة فيها؟ يصف القانون الثاني لنيوتن في الحركة كيف تتغير السرعة المتجهة لجسم بفعل القوة المحصلة المؤثرة فيه؛ إذ يحدث التغير في السرعة المتجهة للكرة بسبب قوة المضرب المؤثرة في الكرة وتتغير القوة خلال الزمن، كما في الشكل 1 - 3 تنضغط الكرة بعد التلامس مباشرة وتستمر القوة في التزايد حتى تصل إلى أقصى قيمة لها ( أكبر من وزن الكرة أكثر من 10000 مرة)، ثم تستعيد الكرة شكلها ، وتتحرك مبتعدة عن المضرب بسرعة، ويقل مقدار القوة مباشرةً ليصبح صفرًا. ويستغرق هذا الحدث فترة زمنية مقدارها 3.0ms. فكيف تستطيع حساب التغير في السرعة المتجهة لكرة البيسبول ؟

الدفع يمكن إعادة كتابة القانون الثاني لنيوتن، F = ma، باستخدام تعريف التسارع بأنه حاصل قسمة التغير في السرعة المتجهة على الزمن الضروري لإحداث التغير. ويمثل ذلك بالمعادلة:

F=ma = m (\frac{\Delta v}{\Delta t})

دلالة الألوان

متجهات الزخم والدفع باللون بضرب طرفي المعادلة في الفترة الزمنية At ، نحصل على المعادلة التالية: FAt = mAv البرتقالي. إن الدفع، أو FAt هو حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم في زمن تأثير القوة. متجهات القوة باللون الأزرق. ويقاس الدفع بوحدة ... ويتم إيجاد مقدار الدفع في الحالات التي تتغير فيها القوة مع متجهات التسارع باللون الزمن من خلال تحديد المساحة تحت منحنى العلاقة البيانية للقوة مع الزمن. انظر إلى البنفسجي. الشكل 1-3. متجهات الإزاحة باللون الأخضر. يحتوي الجانب الأيمن من المعادلة، mAv على التغير في السرعة المتجهة: متجهات السرعة باللون الأحمر

v = v . حيث يكون mAv = mv - mv . ويعرف حاصل ضرب كتلة الجسم m في سرعته المتجهة بزخم الجسم؛ حيث يقاس الزخم بوحدة kg.m/s. ويعرف زخم الجسم بالزخم الخطي أيضًا، ويُعبر عنه بالمعادلة الآتية:

p = mv

الزخم زخم جسم ما يساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته المتجهة.

الشكل 1- 3 تزداد القوة المؤثرة في الكرة، ثم تتناقص بسرعة خلال عملية التصادم، كما في هذا الشكل البياني الذي يوضح منحنى القوة الزمن.

--- SECTION: Impulse and Momentum --- Impulse and Momentum الدفع والزخم ما العلاقة بين السرعتين المتجهتين للكرة قبل التصادم وبعده والقوة المؤثرة فيها؟ يصف القانون الثاني لنيوتن في الحركة كيف تتغير السرعة المتجهة لجسم بفعل القوة المحصلة المؤثرة فيه؛ إذ يحدث التغير في السرعة المتجهة للكرة بسبب قوة المضرب المؤثرة في الكرة وتتغير القوة خلال الزمن، كما في الشكل 1 - 3 تنضغط الكرة بعد التلامس مباشرة وتستمر القوة في التزايد حتى تصل إلى أقصى قيمة لها ( أكبر من وزن الكرة أكثر من 10000 مرة)، ثم تستعيد الكرة شكلها ، وتتحرك مبتعدة عن المضرب بسرعة، ويقل مقدار القوة مباشرةً ليصبح صفرًا. ويستغرق هذا الحدث فترة زمنية مقدارها 3.0ms. فكيف تستطيع حساب التغير في السرعة المتجهة لكرة البيسبول ؟ الدفع يمكن إعادة كتابة القانون الثاني لنيوتن، F = ma، باستخدام تعريف التسارع بأنه حاصل قسمة التغير في السرعة المتجهة على الزمن الضروري لإحداث التغير. ويمثل ذلك بالمعادلة: F=ma = m (\frac{\Delta v}{\Delta t}) --- SECTION: دلالة الألوان --- دلالة الألوان متجهات الزخم والدفع باللون بضرب طرفي المعادلة في الفترة الزمنية At ، نحصل على المعادلة التالية: FAt = mAv البرتقالي. إن الدفع، أو FAt هو حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم في زمن تأثير القوة. متجهات القوة باللون الأزرق. ويقاس الدفع بوحدة ... ويتم إيجاد مقدار الدفع في الحالات التي تتغير فيها القوة مع متجهات التسارع باللون الزمن من خلال تحديد المساحة تحت منحنى العلاقة البيانية للقوة مع الزمن. انظر إلى البنفسجي. الشكل 1-3. متجهات الإزاحة باللون الأخضر. يحتوي الجانب الأيمن من المعادلة، mAv على التغير في السرعة المتجهة: متجهات السرعة باللون الأحمر v = v . حيث يكون mAv = mv - mv . ويعرف حاصل ضرب كتلة الجسم m في سرعته المتجهة بزخم الجسم؛ حيث يقاس الزخم بوحدة kg.m/s. ويعرف زخم الجسم بالزخم الخطي أيضًا، ويُعبر عنه بالمعادلة الآتية: p = mv الزخم زخم جسم ما يساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته المتجهة. --- SECTION: الشكل 1- --- الشكل 1- 3 تزداد القوة المؤثرة في الكرة، ثم تتناقص بسرعة خلال عملية التصادم، كما في هذا الشكل البياني الذي يوضح منحنى القوة الزمن. --- VISUAL CONTEXT --- **GRAPH**: القوة المؤثرة في الكرة Description: Graph showing the force exerted on a ball during a collision over time. The force increases to a maximum and then decreases. X-axis: الزمن (s) (x 10^-3) Y-axis: القوة (N) Data: The force increases to a maximum and then decreases. Context: This graph shows the force exerted on a ball during a collision over time.