تجربة - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

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

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

الدرس: تجربة

📚 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

📚 الارتداد (Recoil)

المفاهيم الأساسية

الارتداد (Recoil): حالة يتحرك فيها جسمان في اتجاهين متعاكسين بعد تفاعل داخلي في نظام معزول، مع بقاء الزخم الكلي محفوظاً.

خريطة المفاهيم

```markmap

الزخم وحفظه

2-3 حفظ الزخم

تطبيق: مثال 2 (تصادم سيارتين)

#### قبل التصادم

##### - سيارة C: m = 1875 kg, v = +23 m/s

##### - سيارة D: m = 1025 kg, v = +17 m/s

#### بعد التصادم (الالتصاق)

##### - السرعة النهائية (v) = ؟

#### الحل

##### - الزخم محفوظ (أرضية ملساء ⇒ قوة خارجية كلية ≈ صفر)

##### - P_{Ci} + P_{Di} = P_{Cf} + P_{Df}

##### - m_C v_{Ci} + m_D v_{Di} = (m_C + m_D) v_f

##### - v_f = \frac{m_C v_{Ci} + m_D v_{Di}}{m_C + m_D}

##### - v_f = \frac{(1875)(+23) + (1025)(+17)}{1875 + 1025} = +21 \ m/s

تقويم الجواب

#### - الوحدات: السرعة بـ m/s (صحيحة).

#### - الاتجاه: السرعات موجبة، والنتيجة موجبة (منطقي).

#### - المنطق: السرعة النهائية (21 m/s) بين السرعتين الابتدائيتين (17 و 23 m/s) وأقرب لسرعة السيارة الأكبر كتلة (منطقي).

مسائل تدريبية (التصادم غير المرن)

#### - (12) سيارتا شحن متماثلتان، إحداهما ساكنة.

#### - (13) حارس مرمى يمسك قرص هوكي.

#### - (14) رصاصة تستقر في قطعة خشب.

#### - (15) رصاصة تخترق كيس طحين (تصادم غير مرن جزئي).

#### - (16) رصاصة ترتد عن كرة فولاذية.

#### - (17) كرتان تتدحرجان في اتجاهين متعاكسين.

الارتداد (Recoil)

النظام المعزول

#### - القوى المؤثرة كلها داخلية.

#### - الزخم الكلي محفوظ.

مثال: متزلجان

#### - قبل الدفع: الزخم الكلي = 0 (انطلقا من السكون).

#### - بعد الدفع: الزخم الكلي = 0.

#### - P_{Cf} + P_{Df} = 0

#### - m_C V_{Cf} = - m_D V_{Df}

#### - V_{Cf} = (-\frac{m_D}{m_C}) V_{Df}

#### - السرعتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه فقط إذا كانت الكتلتان متساويتين.

#### - السرعة تعتمد على نسبة الكتلة: الجسم الأخف يتحرك بسرعة أكبر.

تجربة: ارتفاع الارتداد

#### - خطوات التجربة لمقارنة ارتداد كرة كبيرة وصغيرة.

#### - أسئلة التحليل: وصف ومقارنة وتفسير الارتداد.

```

نقاط مهمة

  • النظام المعزول ضروري لتطبيق قانون حفظ الزخم، حيث تكون جميع القوى داخلية.
  • إذا كان الزخم الكلي للنظام قبل التفاعل يساوي صفراً، فيجب أن يبقى صفراً بعده.
  • في حالة الارتداد، تكون سرعتا الجسمين بعد التفاعل متعاكستين في الاتجاه، ومقادرهما تعتمدان على نسبة كتلتيهما.
  • لا يمكن حساب السرعة المطلقة للجسمين من حفظ الزخم وحده؛ بل نحتاج معلومات إضافية (مثل مقدار إحدى السرعتين أو قوة الدفع).

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

الارتداد Recoil من المهم جدا تعريف أي نظام بدقة، فمثلاً يتغير زخم كرة بيسبول عندما تؤثر قوة خارجية ناتجة عن المضرب فيها. وهذا يعني أن كرة البيسبول ليست نظامًا معزولاً. من جهة أخرى فإن الزخم الكلي لكرتين متصادمتين ضمن نظام معزول لا يتغير؛ لأن جميع القوى تكون بين الأجسام الموجودة داخل النظام. هل تستطيع إيجاد السرعات المتجهة النهائية للمتزلجين الموجودين في الشكل 6 - 3؟ افترض أنهما يتزلجان على سطح ناعم، دون وجود قوى خارجية، وأنهما انطلقا من السكون، وكان أحدهما خلف الآخر. دفع المتزلج C "الصبي الأكبر" ، المتزلج D "الصبي الأصغر"، فتحركا في اتجاهين متعاكسين، ولأن قوة الدفع قوة داخلية، فإنه يمكن استخدام قانون حفظ الزخم لإيجاد السرعات النسبية للمتزلجين. كان الزخم الكلي للنظام قبل الدفع يساوي صفرا، لذا يجب أن يكون الزخم الكلي صفرا بعد الدفع أيضًا.

نوع: محتوى تعليمي

قبل PCi + PDi = 0 PCf + PDf = 0 PDf = -PCf mDVDf = -mcVCf بعد

نوع: محتوى تعليمي

تم اختيار نظام الإحداثيات ليكون الاتجاه الموجب إلى اليمين. يكون زخما المتزلجين بعد الدفع متساويين في المقدار ومتعاكسين في الاتجاه. ويعد رجوع المتزلج C إلى الخلف بعد الدفع مثالا على حالة الارتداد. فهل تكون السرعتان المتجهتان للمتزلجين متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الاتجاه أيضًا؟ يمكن إعادة كتابة المعادلة الأخيرة أعلاه، لإيجاد السرعة المتجهة للمتزلج C، على النحو الآتي:

نوع: محتوى تعليمي

VCF =(-mc) VDE

نوع: محتوى تعليمي

لذا فإن السرعتين المتجهتين تعتمدان على نسبة كتلتي المتزلجين إحداهما إلى الأخرى. فمثلاً إذا كانت كتلة المتزلج C 68.0 وكتلة المتزلج kg D 45.4، كانت نسبة السرعتين المتجهتين لهما 68.0 :45.4، أو 1.50، لذا فإنّ المتزلج الذي كتلته أقل يتحرك بسرعة متجهة أكبر. ولا يمكنك حساب السرعة المتجهة لكلا المتزلجين إذا لم يكن لديك معلومات عن مقدار قوة دفع المتزلج C للمتزلج D.

تجربة

نوع: محتوى تعليمي

ارتفاع الارتداد کو زخم أي جسم يساوي حاصل ضرب كتلته في سرعته المتجهة. 1. أسقط كرة مطاطية كبيرة عن ارتفاع cm 15 فوق طاولة. 2. سجل ارتفاع ارتداد الكرة. 3. أعد الخطوتين 1 و 2 مستخدمًا كرة مطاطية صغيرة. 4. ارفع الكرة الصغيرة وضعها فوق الكرة الكبيرة على أن تكونا متلامستين معا. 5. اترك الكرتين لتسقطا معا من الارتفاع نفسه. 6. قس ارتفاع ارتداد كلتا الكرتين. التحليل والاستنتاج 7. صف ارتفاع ارتداد كل من الكرتين عندما تسقط كل كرة على حدة. 8. قارن بين ارتفاعات الارتداد في الخطوتين 6 و 7. 9. فسر ملاحظاتك.

نوع: NON_EDUCATIONAL

تجربة عملية هل الزخم محفوظ؟ ارجع إلى دليل التجارب في منصة عين الإثرائية

الشكل 6- القوى الداخلية المؤثرة بواسطة المتزلج C "الصبي الأكبر"، والمتزلج D " الصبي الأصغر" لا تستطيع أن تغير الزخم الكلي للنظام.

نوع: FIGURE_REFERENCE

a

نوع: FIGURE_REFERENCE

b

نوع: QUESTION_ACTIVITY

7. صف ارتفاع ارتداد كل من الكرتين عندما تسقط كل كرة على حدة.

نوع: QUESTION_ACTIVITY

8. قارن بين ارتفاعات الارتداد في الخطوتين 6 و 7.

نوع: QUESTION_ACTIVITY

9. فسر ملاحظاتك.

🔍 عناصر مرئية

الشكل 6- القوى الداخلية المؤثرة بواسطة المتزلج C "الصبي الأكبر"، والمتزلج D " الصبي الأصغر" لا تستطيع أن تغير الزخم الكلي للنظام.

Two images showing the internal forces affecting two skaters. The first image shows the skaters pushing each other, and the second image shows the skaters moving away from each other.

📄 النص الكامل للصفحة

الارتداد Recoil من المهم جدا تعريف أي نظام بدقة، فمثلاً يتغير زخم كرة بيسبول عندما تؤثر قوة خارجية ناتجة عن المضرب فيها. وهذا يعني أن كرة البيسبول ليست نظامًا معزولاً. من جهة أخرى فإن الزخم الكلي لكرتين متصادمتين ضمن نظام معزول لا يتغير؛ لأن جميع القوى تكون بين الأجسام الموجودة داخل النظام. هل تستطيع إيجاد السرعات المتجهة النهائية للمتزلجين الموجودين في الشكل 6 - 3؟ افترض أنهما يتزلجان على سطح ناعم، دون وجود قوى خارجية، وأنهما انطلقا من السكون، وكان أحدهما خلف الآخر. دفع المتزلج C "الصبي الأكبر" ، المتزلج D "الصبي الأصغر"، فتحركا في اتجاهين متعاكسين، ولأن قوة الدفع قوة داخلية، فإنه يمكن استخدام قانون حفظ الزخم لإيجاد السرعات النسبية للمتزلجين. كان الزخم الكلي للنظام قبل الدفع يساوي صفرا، لذا يجب أن يكون الزخم الكلي صفرا بعد الدفع أيضًا. قبل PCi + PDi = 0 PCf + PDf = 0 PDf = -PCf mDVDf = -mcVCf بعد تم اختيار نظام الإحداثيات ليكون الاتجاه الموجب إلى اليمين. يكون زخما المتزلجين بعد الدفع متساويين في المقدار ومتعاكسين في الاتجاه. ويعد رجوع المتزلج C إلى الخلف بعد الدفع مثالا على حالة الارتداد. فهل تكون السرعتان المتجهتان للمتزلجين متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الاتجاه أيضًا؟ يمكن إعادة كتابة المعادلة الأخيرة أعلاه، لإيجاد السرعة المتجهة للمتزلج C، على النحو الآتي: VCF =(-mc) VDE لذا فإن السرعتين المتجهتين تعتمدان على نسبة كتلتي المتزلجين إحداهما إلى الأخرى. فمثلاً إذا كانت كتلة المتزلج C 68.0 وكتلة المتزلج kg D 45.4، كانت نسبة السرعتين المتجهتين لهما 68.0 :45.4، أو 1.50، لذا فإنّ المتزلج الذي كتلته أقل يتحرك بسرعة متجهة أكبر. ولا يمكنك حساب السرعة المتجهة لكلا المتزلجين إذا لم يكن لديك معلومات عن مقدار قوة دفع المتزلج C للمتزلج D. --- SECTION: تجربة --- ارتفاع الارتداد کو زخم أي جسم يساوي حاصل ضرب كتلته في سرعته المتجهة. 1. أسقط كرة مطاطية كبيرة عن ارتفاع cm 15 فوق طاولة. 2. سجل ارتفاع ارتداد الكرة. 3. أعد الخطوتين 1 و 2 مستخدمًا كرة مطاطية صغيرة. 4. ارفع الكرة الصغيرة وضعها فوق الكرة الكبيرة على أن تكونا متلامستين معا. 5. اترك الكرتين لتسقطا معا من الارتفاع نفسه. 6. قس ارتفاع ارتداد كلتا الكرتين. التحليل والاستنتاج 7. صف ارتفاع ارتداد كل من الكرتين عندما تسقط كل كرة على حدة. 8. قارن بين ارتفاعات الارتداد في الخطوتين 6 و 7. 9. فسر ملاحظاتك. تجربة عملية هل الزخم محفوظ؟ ارجع إلى دليل التجارب في منصة عين الإثرائية --- SECTION: الشكل 6- القوى الداخلية المؤثرة بواسطة المتزلج C "الصبي الأكبر"، والمتزلج D " الصبي الأصغر" لا تستطيع أن تغير الزخم الكلي للنظام. --- a b 7. صف ارتفاع ارتداد كل من الكرتين عندما تسقط كل كرة على حدة. 8. قارن بين ارتفاعات الارتداد في الخطوتين 6 و 7. 9. فسر ملاحظاتك. --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الشكل 6- القوى الداخلية المؤثرة بواسطة المتزلج C "الصبي الأكبر"، والمتزلج D " الصبي الأصغر" لا تستطيع أن تغير الزخم الكلي للنظام. Description: Two images showing the internal forces affecting two skaters. The first image shows the skaters pushing each other, and the second image shows the skaters moving away from each other. Data: N/A Context: Illustrates the concept of internal forces and how they do not change the total momentum of the system.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 3

سؤال 7: صف ارتفاع ارتداد كل من الكرتين عندما تسقط كل كرة على حدة.

الإجابة: س 7: ترتد كل كرة إلى ارتفاع أقل من 15 سم، وتكون الارتفاعات متقاربة.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: لدينا تجربة تسقط فيها كرتان منفصلتان من ارتفاع معين (مثلاً 15 سم) على سطح صلب. المطلوب هو وصف ارتفاع الارتداد لكل كرة على حدة بعد الاصطدام. الفكرة هنا هي أن جزءاً من طاقة الحركة (الطاقة الحركية) للكرة يتحول إلى أشكال أخرى من الطاقة عند الاصطدام، مثل الطاقة الحرارية أو الصوتية، بسبب عدم مرونة الاصطدام الكامل. لذلك، لا يمكن للكرة أن ترتد إلى نفس الارتفاع الذي سقطت منه لأنها تفقد بعض الطاقة. وبناءً على ذلك، فإن الارتفاع الذي ترتد إليه كل كرة سيكون أقل من ارتفاع السقوط الأصلي (15 سم). ونظراً لأن الكرتين تسقطان من نفس الارتفاع وتصطدمان بنفس السطح، فإن الفقد في الطاقة سيكون متشابهاً تقريباً، مما يجعل ارتفاعات ارتدادهما متقاربة. إذن الإجابة هي: **ترتد كل كرة إلى ارتفاع أقل من 15 سم، وتكون الارتفاعات متقاربة.**

سؤال 8: قارن بين ارتفاعات الارتداد في الخطوتين 6 و 7.

الإجابة: س 8: في الخطوة 6 ترتد الكرة الصغيرة إلى ارتفاع أكبر من الخطوة 7، والكرة الكبيرة أقل.

خطوات الحل:

  1. **الشرح:** هذا السؤال يقارن بين نتائج خطوتين في التجربة. لنفترض أن الخطوة 6 هي إسقاط كرة صغيرة وحدها، والخطوة 7 هي إسقاط كرة كبيرة وحدها (أو العكس، حسب سياق التجربة). الفكرة هنا تعتمد على خصائص الكرة مثل الكتلة والمرونة. الكرة الأصغر حجماً وكتلة غالباً ما تكون أكثر مرونة أو تفقد طاقة أقل نسبياً عند الاصطدام مقارنة بالكرة الأكبر، مما قد يسمح لها بالارتداد إلى ارتفاع أعلى. بينما الكرة الأكبر قد تفقد طاقة أكثر بسبب كتلتها أو خصائصها، فترتد إلى ارتفاع أقل. لذلك، عند المقارنة، نجد أن الكرة الصغيرة ترتد إلى ارتفاع أكبر من ارتفاع ارتداد الكرة الكبيرة في هذه الخطوة المقابلة. إذن الإجابة هي: **في الخطوة 6 ترتد الكرة الصغيرة إلى ارتفاع أكبر من الخطوة 7، والكرة الكبيرة أقل.**

سؤال 9: فسر ملاحظاتك.

الإجابة: س 9: ينتقل الزخم من الكبيرة للصغيرة فتكتسب سرعة أكبر لقلة كتلتها، بينما تفقد الكبيرة سرعتها.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر مفهوم الزخم (الزخم = الكتلة × السرعة). في التصادمات، ينتقل الزخم بين الأجسام المتصادمة. كما أن قانون حفظ الزخم ينطبق إذا كان النظام معزولاً. **الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا على التجربة: عند إسقاط كرتين معاً أو في حالات تصادم (حسب سياق التجربة الضمني)، تتصادم الكرة الكبيرة مع الصغيرة. بسبب فرق الكتلة، ينتقل جزء من زخم الكرة الكبيرة إلى الكرة الصغيرة أثناء التصادم. **الخطوة 3 (النتيجة):** الكرة الصغيرة، بسبب كتلتها القليلة، تكتسب سرعة أكبر من هذا الانتقال (حيث أن السرعة تتناسب عكسياً مع الكتلة لنفس الزخم)، مما يرفع ارتفاع ارتدادها. في المقابل، الكرة الكبيرة تفقد بعض زخمها، فتقل سرعتها بعد التصادم، وبالتالي يرتد ارتفاعها أقل. إذن الإجابة هي: **ينتقل الزخم من الكبيرة للصغيرة فتكتسب سرعة أكبر لقلة كتلتها، بينما تفقد الكبيرة سرعتها.**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 5 بطاقة لهذه الصفحة

في حالة ارتداد جسمين في نظام معزول، كيف ترتبط سرعة الجسم الأول (V1f) بسرعة الجسم الثاني (V2f) وكتلتيهما (m1, m2)؟

  • أ) V1f = (m1/m2) * V2f
  • ب) V1f = -(m2/m1) * V2f
  • ج) V1f = V2f
  • د) V1f = (m1+m2) * V2f

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: V1f = -(m2/m1) * V2f

الشرح: 1. من حفظ الزخم: m1*V1f + m2*V2f = 0 (لأن الزخم الكلي صفر). 2. أعد ترتيب المعادلة: m1*V1f = -m2*V2f. 3. اقسم الطرفين على m1: V1f = -(m2/m1) * V2f. 4. هذه الصيغة توضح اعتماد السرعات على نسبة الكتل.

تلميح: استخدم قانون حفظ الزخم مع كون الزخم الكلي صفراً.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب

إذا كانت كتلة متزلج C 68.0 kg وكتلة متزلج D 45.4 kg، وتحركا بعيداً عن بعضهما بعد دفع داخلي، فما نسبة سرعة المتزلج D إلى سرعة المتزلج C؟

  • أ) 0.67 (سرعة D أقل من سرعة C).
  • ب) 1.00 (السرعتان متساويتان).
  • ج) 1.50 (سرعة D أكبر بمقدار 1.50 مرة من سرعة C).
  • د) 45.4/68.0 (نسبة الكتلة فقط).

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 1.50 (سرعة D أكبر بمقدار 1.50 مرة من سرعة C).

الشرح: 1. من الصيغة: Vcf = -(mD/mC) * Vdf. 2. هذا يعني أن |Vcf| / |Vdf| = mD / mC. 3. لكن السؤال عن نسبة سرعة D إلى سرعة C، أي |Vdf| / |Vcf|. 4. لذلك، النسبة = mC / mD = 68.0 / 45.4. 5. 68.0 ÷ 45.4 = 1.497 ≈ 1.50. 6. إذن، سرعة المتزلج الأصغر (D) أكبر بمقدار 1.50 مرة من سرعة المتزلج الأكبر (C).

تلميح: استخدم العلاقة بين السرعات والكتل. السرعة تتناسب عكسياً مع الكتلة لنفس الزخم.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

في نظام معزول، ماذا يحدث للزخم الكلي إذا كانت جميع القوى بين الأجسام داخلية؟

  • أ) يزداد تدريجياً.
  • ب) يبقى محفوظاً ولا يتغير.
  • ج) يصبح صفراً.
  • د) يتغير عشوائياً.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يبقى محفوظاً ولا يتغير.

الشرح: 1. النظام المعزول هو نظام لا تؤثر فيه قوى خارجية صافية. 2. القوى الداخلية هي القوى بين الأجسام داخل النظام. 3. قانون حفظ الزخم ينص على أن الزخم الكلي للنظام المعزول يبقى ثابتاً. 4. لذلك، القوى الداخلية لا تغير الزخم الكلي للنظام.

تلميح: تذكر خاصية النظم المعزولة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

إذا كان الزخم الكلي لنظام معزول قبل حدث ما يساوي صفراً، فماذا يجب أن يكون بعده؟

  • أ) أكبر من صفر.
  • ب) أقل من صفر.
  • ج) يجب أن يكون صفراً أيضاً.
  • د) يعتمد على القوى الخارجية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: يجب أن يكون صفراً أيضاً.

الشرح: 1. قانون حفظ الزخم ينطبق على النظم المعزولة. 2. ينص القانون على أن الزخم الكلي يبقى ثابتاً. 3. إذا كان الزخم الكلي الابتدائي = 0، فإن الزخم الكلي النهائي يجب أن يساوي 0 أيضاً للحفاظ على الثبات. 4. هذا يعني أن مجموع زخم جميع الأجسام في النظام بعد الحدث يجب أن يكون صفراً.

تلميح: فكر في قانون حفظ الزخم.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما العلاقة بين سرعتي جسمين في نظام معزول بعد تفاعل داخلي (مثل دفع) إذا كان الزخم الكلي صفراً؟

  • أ) يكون زخما الجسمين متساويين في المقدار ومتعاكسين في الاتجاه.
  • ب) تكون سرعتا الجسمين متساويتين في المقدار والاتجاه.
  • ج) تكون سرعة الجسم الأكبر أكبر من سرعة الجسم الأصغر.
  • د) يعتمد على مقدار القوة الداخلية فقط.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: يكون زخما الجسمين متساويين في المقدار ومتعاكسين في الاتجاه.

الشرح: 1. الزخم كمية متجهة (له مقدار واتجاه). 2. إذا كان الزخم الكلي = 0، فإن مجموع متجهات الزخم = 0. 3. هذا يعني أن زخم الجسم الأول + زخم الجسم الثاني = 0. 4. رياضياً: P1 + P2 = 0 → P2 = -P1. 5. لذلك، يكون الزخمان متساويين في المقدار ومتعاكسين في الاتجاه.

تلميح: فكر في معنى أن يكون المجموع صفراً.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط