الكتلة المعلقة بنابض - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتلة المعلقة بنابض The Mass on a Springكيف يتفاعل النابض مع القوة المؤثرة فيه؟ يبين الشكل 1-2 دعامة معلقًا بها نابض دون تعليق أي شيء في نهايته. والنابض في هذا الموضع لا يستطيل؛ لأنه لا يوجد قوة خارجية تؤثر فيه. أما الشكل 1-2b فيبين النابض نفسه معلقًا في نهايته جسم وزنه mg، وقد استطال النابض إزاحة x؛ بحيث توازن قوة النابض المؤثرة إلى أعلى قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة إلى أسفل. ويبين الشكل 1-2c استطالة أو تمدد النابض نفسه بمقدار 2x؛ وذلك عند تعليق ضعف الوزن السابق mg 2 في نهايته. وهذا يتفق مع قانون هوك الذي ينص على أن القوة التي يؤثر بها نابض تتناسب طرديًا مع مقدار استطالته، والنوابض التي تنطبق عليها هذه الحالة تسمى نوابض مرنة وتحقق قانون هوك، المعبر عنه بالعلاقة الآتية:--- SECTION: قانون هوك --- قانون هوك F = -kx القوة التي يؤثر بها نابض تساوي حاصل ضرب ثابت النابض في الإزاحة التي يستطيلها أو ينضغطها النابض عن موضع اتزانه.في هذه المعادلة تمثل k ثابت النابض الذي يعتمد على صلابة النابض وخصائص أخرى له، وتمثل x الإزاحة التي يستطيلها أو ينضغطها النابض عن موضع اتزانه. طاقة الوضع عندما تؤثر قوة ما لاستطالة نابض، مثل تعليق جسم في نهايته، فسيكون هناك علاقة طردية خطية بين القوة المؤثرة واستطالة النابض، كما يوضح الشكل 2-2، حيث يمثل ميل الخط البياني ثابت النابض، مقاسًا بوحدة N/m. وتمثل المساحة تحت المنحنى الشغل المبذول لاستطالة النابض، وهي تساوي طاقة الوضع المرونية المخزنة فيه نتيجة لهذا الشغل. وتمثل قاعدة المثلث الإزاحة x، أما ارتفاع المثلث فيمثل مقدار القوة التي تساوي kx وفق قانون هوك؛ لذا يُعبر عن طاقة الوضع المرونية المخزنة في النابض بالمعادلة الآتية:--- SECTION: طاقة الوضع المرونية في نابض --- طاقة الوضع المرونية في نابض PE_sp = 1/2 kx^2 طاقة الوضع المرونية في نابض تساوي نصف حاصل ضرب ثابت النابض في مربع إزاحته.وستكون وحدة طاقة الوضع "N.m" أو جول J. كيف تعتمد القوة المحصلة على الموضع؟ عند تعليق جسم بنهاية نابض يستطيل النابض حتى توازن القوة الرأسية إلى أعلى F_sp وزن الجسم F_g في الشكل 3a-2، وسيكون الجسم عندئذ في موضع اتزانه. وإذا سحبت الجسم المعلق إلى أسفل كما في الشكل 3b-2 تزداد قوة النابض، منتجة قوة محصلة إلى أعلى تسحب الجسم عن طريق يدك، إضافة إلى وزن الجسم. وعندما تترك الجسم حرًا فإنه يتسارع إلى أسفل كما في الشكل 3c-2 وعند حركة الجسم، إلى أعلى تتناقص استطالة النابض؛ لذا تتناقص القوة المتجهة إلى أعلى.2025 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 1-2 تتناسب القوة التي يؤثر بها نابض طرديًا مع الإزاحة التي يستطيلها. Description: A series of three diagrams (a, b, c) illustrating a spring's extension under different loads. Diagram (a) shows a spring at its natural length (0m). Diagram (b) shows the spring extended by 'xm' when a mass 'mg' is attached. Diagram (c) shows the spring extended by '2xm' when a mass '2mg' is attached, demonstrating the direct proportionality between force and extension. Data: The diagrams visually represent the relationship between applied force (mass) and the resulting displacement (extension) of a spring. Key Values: 0m, xm, 2xm, mg, 2mg Context: This diagram visually explains Hooke's Law, showing how the extension of a spring is directly proportional to the force applied to it.**GRAPH**: الشكل 2-2 يمكن تحديد ثابت النابض من العلاقة البيانية بين القوة المؤثرة وإزاحة النابض. Description: A linear graph showing the relationship between Force (F) on the y-axis and displacement (x) on the x-axis for a spring. The graph is a straight line passing through the origin, with a shaded triangular area beneath it. X-axis: x (m) Y-axis: F (N) Data: The graph shows a direct linear relationship where force increases proportionally with displacement. The shaded area under the curve represents the work done or the elastic potential energy stored in the spring. Key Values: 0 Context: This graph illustrates Hooke's Law, showing the linear relationship between the force applied to a spring and its displacement. The slope of this line represents the spring constant (k), and the area under the curve represents the elastic potential energy stored in the spring. (Note: Some details are estimated)**FIGURE_REFERENCE_NOT_FOUND**: الشكل 3a-2, 3b-2, 3c-2 Description: The text refers to figures 3a-2, 3b-2, and 3c-2, which describe the forces acting on a mass attached to a spring at equilibrium, when pulled down, and when released. However, these figures are not visible on the provided page. Context: These figures would likely illustrate the forces (spring force, gravitational force) and motion of a mass-spring system at different stages of oscillation, relating to the concept of net force and equilibrium.