تجربة - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: أي الأجسام أعلاه كانت قوة الاحتكاك السكونية له أكبر، وأيها كانت له أقل؟ فسر إجابتك.

الإجابة: أكبر احتكاك سكوني للممحاة، وأقل احتكاك للصابون؛ لأن الجسم الذي يبدأ بالحركة أخيراً يحتاج ميلاً أكبر.

خطوات الحل:

1. | العنصر | المعطى | المطلوب | |--------|--------|---------| | التجربة | دراسة انزلاق أجسام (ممحاة، كتاب، صابون) على سطح مائل. | تحديد الجسم ذو **أعلى** قوة احتكاك سكوني والجسم ذو **أقل** قوة احتكاك سكوني، مع تفسير السبب. |
2. **المبدأ المستخدم:** **قوة الاحتكاك السكوني** هي القوة القصوى التي يقاوم بها السطح حركة الجسم، وتتناسب طردياً مع **معامل الاحتكاك السكوني** و **القوة العمودية**. الجسم الذي يحتاج إلى ميل أكبر للسطح ليبدأ بالحركة يكون له احتكاك سكوني أكبر.
3. 1. عند إجراء التجربة بالسطح المائل، يتم رفع درجة الميل تدريجياً حتى يبدأ كل جسم بالانزلاق.
4. 2. الجسم الذي يبدأ بالانزلاق **عند درجة ميل أكبر** يعني أن قوة الاحتكاك السكوني بينه وبين السطح كانت **أقوى**، لأنها استطاعت موازنة مركبة الوزن الموازية للسطح حتى بلغت زاوية أكبر.
5. 3. من نتائج التجربة: - جسم **الممحاة** بدأ بالحركة عند **أكبر زاوية ميل**. - جسم **الصابون** بدأ بالحركة عند **أصغر زاوية ميل**.
6. > **ملاحظة:** زاوية بدء الحركة (زاوية الاحتكاك) مرتبطة مباشرة بمعامل الاحتكاك السكوني $\mu_s$ حيث $\mu_s = \tan(\theta)$.
7. **الاستنتاج:** بناءً على المبدأ السابق، جسم **الممحاة** له **أعلى** قوة احتكاك سكوني لأنه احتاج إلى أكبر ميل ليتحرك، بينما جسم **الصابون** له **أقل** قوة احتكاك سكوني لأنه انزلق عند ميل أصغر.

سؤال 2: أي الأجسام تكون سرعة انزلاقه أكبر، وأيها أقل؟ فسر إجابتك.

الإجابة: أسرعها انزلاقاً الصابون، وأبطؤها الممحاة؛ لأن الاحتكاك الأقل يعطي تسارعاً أكبر.

خطوات الحل:

1. | العنصر | المعطى | المطلوب | |--------|--------|---------| | التجربة | أجسام تنزلق على سطح مائل بعد بدء الحركة. | تحديد الجسم ذو **أعلى سرعة انزلاق** والجسم ذو **أقل سرعة انزلاق**، مع تفسير السبب. |
2. **القانون المستخدم:** **قانون نيوتن الثاني** للحركة على مستوى مائل. بعد بدء الحركة، **محصلة القوى** المؤثرة على الجسم تحدد تسارعه: $F_{net} = m a = mg\sin\theta - f_k$ حيث $f_k$ هي **قوة الاحتكاك الحركي**. إذا قل الاحتكاك ($f_k$)، يزداد التسارع ($a$).
3. 1. **قوة الاحتكاك** تعمل **عكس** اتجاه الحركة، فتقلل من **التسارع** الصافي للجسم.
4. 2. العلاقة بين الاحتكاك والسرعة: - الجسم ذو **الاحتكاك الأقل** (مثل الصابون) يتعرض **لمعاكسة أقل** لحركته. - هذا يؤدي إلى **تسارع أكبر** عند انطلاقه من نفس النقطة على السطح المائل.
5. 3. نتيجة للتسارع الأكبر، يقطع الجسم **نفس المسافة** في **زمن أقل**، مما يعني وصوله لقاع المنحدر **بسرعة أكبر** مقارنة بجسم آخر انطلق معه.
6. 4. من نتائج التجربة وربطها بالسؤال السابق: | الجسم | قوة الاحتكاك (من السؤال 1) | التأثير على السرعة | |--------|------------------------------|---------------------| | **الصابون** | **أقل احتكاك** | **أعلى تسارع**، وبالتالي **أعلى سرعة انزلاق** | | **الممحاة** | **أكبر احتكاك** | **أقل تسارع**، وبالتالي **أقل سرعة انزلاق** |
7. **الاستنتاج:** جسم **الصابون** تكون سرعة انزلاقه **أعلى** بسبب قلة قوة الاحتكاك الحركي التي تعيق حركته، بينما جسم **الممحاة** تكون سرعته **أقل** بسبب شدة قوة الاحتكاك الحركي.

سؤال 3: كيف يمكنك زيادة أو إنقاص قوة الاحتكاك بين سطحين؟

الإجابة: زيادة الاحتكاك: بزيادة الخشونة أو الوزن. إنقاص الاحتكاك: بالتنعيم أو استخدام المزلقات.

خطوات الحل:

1. | العنصر | المعطى | المطلوب | |--------|--------|---------| | المبدأ العام | قوة الاحتكاك تعتمد على عاملين رئيسيين. | ذكر طريقتين لـ **زيادة** الاحتكاك وطريقتين لـ **إنقاص** الاحتكاك بين سطحين. |
2. **القانون الأساسي:** قوة الاحتكاك (سكوني أو حركي) تُعطى بالعلاقة: $f = \mu N$ حيث: - $\mu$: **معامل الاحتكاك** (يعتمد على طبيعة السطحين). - $N$: **القوة العمودية** على السطح (تتأثر بالوزن والقوى الضاغطة).
3. 1. **لزيادة قوة الاحتكاك ($f$)**، نزيد أحد المتغيرين في القانون أو كليهما: 1. **زيادة خشونة السطحين (زيادة $\mu$):** جعل السطح أكثر تقشراً أو إضافة مادة ماصة (مثل الرمل على أرضية زلقة، أو إطارات سيارات ذات تعرق عميق). 2. **زيادة القوة الضاغطة (زيادة $N$):** زيادة الوزن الموضوعة على السطح (مثل وضع ثقل على عربة لتمنع انزلاق عجلاتها).
4. 2. **لإنقاص قوة الاحتكاك ($f$)**، نقلل أحد المتغيرين في القانون أو كليهما: 1. **تنعيم السطحين (تقليل $\mu$):** صقل وتلميع السطح لتقليل التعشيش بينهما (مثل تلميع أجزاء المحرك). 2. **استخدام مادة مزلقة (تقليل $\mu$ بشدة):** إضافة وسيط مثل **الزيت** أو **الشحوم** أو **الهواء** (في الوسادة الهوائية) لفصل السطحين وتقليل التماس المباشر.
5. > **ملاحظة:** يمكن أيضًا تقليل الاحتكاك باستخدام **الكرات أو المحامل الدوارة** التي تحول الاحتكاك الانزلاقي إلى احتكاك دحري أقل بكثير.
6. **الخلاصة:** يمكن التحكم في قوة الاحتكاك عملياً من خلال: - **الزيادة:** ✅ زيادة الخشونة أو ✅ زيادة الوزن/القوة الضاغطة. - **النقصان:** ✅ التنعيم أو ✅ استخدام المزلقات والوسائط المنفصلة.

ما الجسم الذي يمتلك أعلى قوة احتكاك سكوني، والجسم الذي يمتلك أقل قوة احتكاك سكوني بناءً على تجربة الميل؟

• أ) الممحاة هي الأعلى احتكاكًا سكونيًا، والصابون هو الأقل؛ لأن الجسم الذي يبدأ بالحركة متأخرًا (عند ميل أكبر) لديه احتكاك سكوني أكبر.
• ب) الصابون هو الأعلى احتكاكًا سكونيًا، والممحاة هي الأقل؛ لأن الصابون يمتلك سطحًا أملس.
• ج) المفتاح هو الأعلى احتكاكًا سكونيًا، والصابون هو الأقل؛ لأن حجم المفتاح أكبر.
• د) الممحاة هي الأقل احتكاكًا سكونيًا، والصابون هو الأعلى؛ لأن الممحاة انزلقت بسهولة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: الممحاة هي الأعلى احتكاكًا سكونيًا، والصابون هو الأقل؛ لأن الجسم الذي يبدأ بالحركة متأخرًا (عند ميل أكبر) لديه احتكاك سكوني أكبر.

الشرح: 1. قوة الاحتكاك السكوني هي القوة التي تقاوم بدء حركة الجسم. 2. الجسم الذي يحتاج إلى زاوية ميل أكبر ليبدأ بالحركة تكون قوة الاحتكاك السكوني له أكبر لأنه قاوم الحركة لفترة أطول. 3. في التجربة، الممحاة احتاجت لأكبر ميل، والصابون لأقل ميل. 4. لذا، الممحاة لها أكبر احتكاك سكوني، والصابون له أقل احتكاك سكوني.

تلميح: تذكر العلاقة بين زاوية الميل اللازمة لبدء الحركة وقوة الاحتكاك السكوني.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بعد بدء الحركة على سطح مائل، أي الأجسام تكون سرعة انزلاقه أكبر وأيها أقل، ولماذا؟

• أ) الأجسام تنزلق بنفس السرعة؛ لأنها تبدأ من نفس الارتفاع.
• ب) الممحاة هي الأسرع انزلاقًا، والصابون هو الأبطأ؛ لأن الممحاة لديها مساحة سطح أكبر.
• ج) الصابون هو الأسرع انزلاقًا، والممحاة هي الأبطأ؛ لأن الاحتكاك الحركي الأقل يسمح بتسارع أكبر للجسم.
• د) المفتاح هو الأسرع انزلاقًا، والصابون هو الأبطأ؛ بسبب شكل الجسم.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الصابون هو الأسرع انزلاقًا، والممحاة هي الأبطأ؛ لأن الاحتكاك الحركي الأقل يسمح بتسارع أكبر للجسم.

الشرح: 1. بعد بدء الحركة، تعمل قوة الاحتكاك الحركي على معاكسة حركة الجسم وتقليل تسارعه. 2. الجسم ذو الاحتكاك الحركي الأقل (مثل الصابون) يواجه معاكسة أقل، فيكون تسارعه أكبر. 3. التسارع الأكبر يؤدي إلى سرعة انزلاق أعلى عند قطع نفس المسافة. 4. لذلك، الصابون أسرع انزلاقاً والممحاة أبطأ.

تلميح: فكر كيف تؤثر قوة الاحتكاك الحركي على تسارع الأجسام بعد بدء حركتها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هي أفضل الطرق لزيادة أو إنقاص قوة الاحتكاك بين سطحين؟

• أ) تغيير لون الأسطح لزيادة الاحتكاك، وتغيير شكل الجسم لإنقاصه.
• ب) يمكن زيادة الاحتكاك بزيادة خشونة السطحين أو زيادة القوة الضاغطة (الوزن)، وإنقاص الاحتكاك بتنعيم السطحين أو استخدام المزلقات.
• ج) تنعيم السطح لزيادة الاحتكاك، وزيادة الوزن لإنقاصه.
• د) إضافة الماء فقط لإنقاص الاحتكاك، أو زيادة درجة الحرارة لزيادته.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يمكن زيادة الاحتكاك بزيادة خشونة السطحين أو زيادة القوة الضاغطة (الوزن)، وإنقاص الاحتكاك بتنعيم السطحين أو استخدام المزلقات.

الشرح: 1. تعتمد قوة الاحتكاك على خشونة السطحين (معامل الاحتكاك) والقوة العمودية (الوزن أو الضغط). 2. لزيادة الاحتكاك، يمكن جعل السطحين أكثر خشونة أو زيادة الوزن/القوة الضاغطة. 3. لإنقاص الاحتكاك، يمكن صقل وتنعيم السطحين أو استخدام مواد مزلقة مثل الزيت أو الشحوم لتقليل التماس المباشر.

تلميح: تذكر العوامل التي تحدد قوة الاحتكاك الأساسية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما الفرق الأساسي بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الانزلاقي؟

• أ) كلاهما يقاوم بدء الحركة، لكن الانزلاقي دائمًا أكبر.
• ب) السكوني ينشأ فقط في السوائل، والانزلاقي في الغازات.
• ج) الاحتكاك الانزلاقي يقاوم بدء حركة جسم ساكن، بينما السكوني يقاوم حركة جسم ينزلق بالفعل.
• د) الاحتكاك السكوني يقاوم بدء حركة جسم ساكن، بينما الاحتكاك الانزلاقي يقاوم حركة جسم ينزلق بالفعل، وعادة ما يكون الاحتكاك السكوني أكبر.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: الاحتكاك السكوني يقاوم بدء حركة جسم ساكن، بينما الاحتكاك الانزلاقي يقاوم حركة جسم ينزلق بالفعل، وعادة ما يكون الاحتكاك السكوني أكبر.

الشرح: 1. **الاحتكاك السكوني**: هو القوة التي تمنع جسمًا من البدء بالحركة عندما تؤثر عليه قوة خارجية. 2. **الاحتكاك الانزلاقي**: هو القوة التي تعيق حركة جسم عندما يكون قد بدأ بالانزلاق بالفعل على سطح. 3. عادة ما تكون قيمة الاحتكاك السكوني القصوى (القوة اللازمة لبدء الحركة) أكبر من قوة الاحتكاك الانزلاقي (القوة اللازمة للحفاظ على الحركة).

تلميح: فكر متى يؤثر كل نوع من أنواع الاحتكاك، وأيهما يكون أكبر عادة.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما المقصود بالاحتكاك التدحرجي، وما تأثيره الأساسي على حركة الأجسام؟

• أ) الاحتكاك التدحرجي هو قوة احتكاك تنشأ عندما يتدحرج جسم على سطح، وتأثيره الأساسي هو إبطاء حركة الجسم.
• ب) الاحتكاك التدحرجي هو قوة احتكاك تنشأ عند تدحرج جسم، وتعمل على تسريع حركته.
• ج) الاحتكاك التدحرجي هو قوة احتكاك داخلية في السوائل تزيد من سرعتها.
• د) الاحتكاك التدحرجي هو قوة احتكاك تنشأ عند انزلاق جسم على سطح، وتؤدي فقط لتوليد الحرارة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: الاحتكاك التدحرجي هو قوة احتكاك تنشأ عندما يتدحرج جسم على سطح، وتأثيره الأساسي هو إبطاء حركة الجسم.

الشرح: 1. الاحتكاك التدحرجي هو نوع من قوى الاحتكاك التي تحدث عندما يتدحرج جسم، مثل عجلة أو كرة، على سطح. 2. هذا الاحتكاك ينشأ بين نقطة تلامس الجسم المتدحرج والسطح. 3. التأثير الأساسي للاحتكاك التدحرجي هو إبطاء سرعة الجسم المتدحرج نتيجة لمقاومته للحركة.

تلميح: تذكر نوع الاحتكاك الذي ينشأ عند دوران الأجسام كالعجلات على سطح.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل