البكرة - صفحة 65 - كتاب العلوم - الصف 7 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

البكرة

لرفع ستارة نافذة فإنك تشد حبلا للأسفل يمر خلال بكرة تغير اتجاه القوة. فالبكرة عجلة بها تجويف في وسط إطارها يمكن أن يمر خلاله حبل. تغير البكرة اتجاه القوة المبذولة. فالبكرة البسيطة المبينة في الشكل ۲۰ تغير اتجاه القوة فقط وليس مقدارها، لذا فالفائدة الآلية لها تعادل ١. يمكن الحصول على فائدة آلية أكبر إذا استخدمنا أكثر من بكرة واحدة كما في نظام البكرتين المبين في الشكل ۲۰ فائدته الآلية تساوي ٢. كل حبل من حبال الحمل يحمل نصف الوزن المعلق. ولذلك تكون القوة المبذولة مساوية لنصف وزن الثقل المرفوع. وهكذا، تكون الفائدة الآلية ضعف الفائدة الآلية للبكرة الواحدة. لاحظ أنه في هذه الحالة حصلنا على قوة مقدارها ١٠٠ نيوتن (٥٠ نيوتن + ٥٠ نيوتن) لرفع الصندوق وذلك بالتأثير في الحبل الحر بقوة مقدارها ٥٠ نيوتن فقط.

تجربة ملاحظة الفائدة الآلية للبكرات الخطوات

١. اربط حبلاً طوله ٣ أمتار في منتصف عصا مكنسة أو وتد، وأمسك هذه العصا أفقيًّا. اطلب إلى زميلك أن يمسك عصا أخرى أفقيًّا. لف الحبل حول كلا العصوين أربع مرات مع المحافظة على مسافة بين العصوين مقدارها نصف متر.

٢. يسحب طالب ثالث الحبل بينما يحاول زميلاه إبقاء العصوين على البعد نفسه.

٣. لاحظ ما يحدث. كرر التجربة بلف الحبل لفتين ثم ثماني لفات.

التحليل

١. صف ما شاهدت. هل استطاع الطالبان الإبقاء على العصوين متباعدتين؟

٢. قارن النتائج في حالة لف الحبل لفتين ثم أربعًا، ثم ثماني لفات حول العصوين.

البكرة لرفع ستارة نافذة فإنك تشد حبلا للأسفل يمر خلال بكرة تغير اتجاه القوة. فالبكرة عجلة بها تجويف في وسط إطارها يمكن أن يمر خلاله حبل. تغير البكرة اتجاه القوة المبذولة. فالبكرة البسيطة المبينة في الشكل ۲۰ تغير اتجاه القوة فقط وليس مقدارها، لذا فالفائدة الآلية لها تعادل ١. يمكن الحصول على فائدة آلية أكبر إذا استخدمنا أكثر من بكرة واحدة كما في نظام البكرتين المبين في الشكل ۲۰ فائدته الآلية تساوي ٢. كل حبل من حبال الحمل يحمل نصف الوزن المعلق. ولذلك تكون القوة المبذولة مساوية لنصف وزن الثقل المرفوع. وهكذا، تكون الفائدة الآلية ضعف الفائدة الآلية للبكرة الواحدة. لاحظ أنه في هذه الحالة حصلنا على قوة مقدارها ١٠٠ نيوتن (٥٠ نيوتن + ٥٠ نيوتن) لرفع الصندوق وذلك بالتأثير في الحبل الحر بقوة مقدارها ٥٠ نيوتن فقط. --- SECTION: تجربة: ملاحظة الفائدة الآلية للبكرات --- تجربة ملاحظة الفائدة الآلية للبكرات الخطوات --- SECTION: 1 --- ١. اربط حبلاً طوله ٣ أمتار في منتصف عصا مكنسة أو وتد، وأمسك هذه العصا أفقيًّا. اطلب إلى زميلك أن يمسك عصا أخرى أفقيًّا. لف الحبل حول كلا العصوين أربع مرات مع المحافظة على مسافة بين العصوين مقدارها نصف متر. --- SECTION: 2 --- ٢. يسحب طالب ثالث الحبل بينما يحاول زميلاه إبقاء العصوين على البعد نفسه. --- SECTION: 3 --- ٣. لاحظ ما يحدث. كرر التجربة بلف الحبل لفتين ثم ثماني لفات. --- SECTION: التحليل --- التحليل --- SECTION: 1 --- ١. صف ما شاهدت. هل استطاع الطالبان الإبقاء على العصوين متباعدتين؟ --- SECTION: 2 --- ٢. قارن النتائج في حالة لف الحبل لفتين ثم أربعًا، ثم ثماني لفات حول العصوين. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل ٢٠ البكرة تغير اتجاه القوة المبذولة، وقد تعمل على إنقاص القوة اللازمة. Description: رسم توضيحي يقارن بين نوعين من أنظمة البكرات لرفع ثقل مقداره 100 نيوتن: 1. النظام الأيسر (بكرة مفردة ثابتة): بكرة مثبتة في السقف يمر حولها حبل يحمل صندوقاً وزنه 100 نيوتن. القوة المبذولة لسحب الحبل لأسفل هي 100 نيوتن، والقوة المؤثرة لرفع الصندوق لأعلى هي 100 نيوتن. التعليق: 'البكرة الواحدة تغير اتجاه القوة المبذولة'. 2. النظام الأيمن (نظام بكرتين - ثابتة ومتحركة): بكرة مثبتة في السقف وبكرة متحركة متصلة بالصندوق (100 نيوتن). الحبل مقسم إلى جزأين يحمل كل منهما 50 نيوتن لأعلى (مجموعهما 100 نيوتن)، بينما القوة المبذولة لشد طرف الحبل لأسفل بواسطة اليد هي 50 نيوتن فقط. التعليق: 'مجموعة البكرات تقلل القوة المبذولة، وبذلك تكون الفائدة الآلية أكبر من واحد.' Key Values: وزن الصندوق = 100 نيوتن, القوة المبذولة في البكرة المفردة = 100 نيوتن, القوة المبذولة في نظام البكرتين = 50 نيوتن, الفائدة الآلية للبكرة البسيطة = 1, الفائدة الآلية لنظام البكرتين = 2 Context: توضيح مفهوم الفائدة الآلية للبكرات وكيف يمكن لنظام البكرات مضاعفة القوة وتقليل القوة المبذولة اللازمة لرفع الأثقال.