مقاومة الهواء - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 مقاومة الهواء والسرعة الحدية

المفاهيم الأساسية

مقاومة الهواء: شكل من أشكال الاحتكاك الذي يؤثر في الأجسام المتحركة في الهواء.

السرعة الحدية: السرعة الثابتة التي يسقط بها الجسم عندما تصبح مقاومة الهواء مساوية لقوة الجاذبية.

خريطة المفاهيم

```markmap

حركة الأجسام حول الأرض

حركة القمر الاصطناعي

سبب عدم سقوطه

#### في حالة سقوط مستمر نحو الأرض

#### سرعته الأفقية كبيرة جداً

##### انحناء مساره إلى أسفل = انحناء سطح الأرض

##### يستمر في الدوران حول الأرض دون الاصطدام

السرعة المطلوبة للدوران

#### ٨ كم/ث أو ٢٩٠٠٠ كم/س

#### تحتاج إلى صواريخ للوصول للارتفاع ثم اكتساب السرعة

تشبيه: قذف كرة بيسبول

#### كلما زادت سرعة الانطلاق

##### زاد بُعد مكان سقوطها

#### إذا كانت السرعة كبيرة جداً

##### لن تصطدم بالأرض

##### ستواصل السقوط عن طريق الدوران حولها

مقاومة الهواء

تعريف

#### شكل من أشكال الاحتكاك

#### يؤثر في الأجسام المتحركة في الهواء

العوامل المؤثرة

#### تزداد بزيادة سرعة الجسم

#### تعتمد على شكل الجسم

##### مثال: الورقة المطوية تسقط أسرع من المنبسطة

السرعة الحدية

الشرط

#### عندما تصبح مقاومة الهواء مساوية للوزن (قوة الجاذبية)

النتيجة

#### القوة المحصلة = صفر

#### التسارع = صفر (طبقاً لقانون نيوتن الثاني)

#### السرعة تصبح ثابتة (السرعة الحدية)

القوة المركزية

مصدرها: قوة التجاذب (الجاذبية) بين الأرض والقمر

اتجاهها: نحو مركز الأرض باستمرار

```

نقاط مهمة

• تبلغ السرعة اللازمة لوضع قمر اصطناعي في مدار حول الأرض ٨ كم/ث.
• قوة مقاومة الهواء تزداد كلما زادت سرعة الجسم المتحرك.
• عندما تتساوى قوة مقاومة الهواء (للأعلى) مع قوة الجاذبية (للأسفل)، يتوقف الجسم عن التسارع.
• الجسم الذي يسقط بسرعة ثابتة (بدون تسارع) يكون قد وصل إلى سرعته الحدية.

في فيستقر القمر الاصطناعي في مدار ثابت حول الأرض ولا يسقط إلى أسفل. وتبلغ السرعة التي يتطلبها انطلاق جسم من سطح الأرض لكي يتحرك في مسار حولها ٨ كم/ ث، أو ٢٩٠٠٠ كم/ س. وذلك لوضع قمر اصطناعي في مداره، كما تحتاج إلى صواريخ لرفعه إلى الارتفاع المطلوب، ثم إكسابه السرعة التي تمكنه من البقاء في مداره حول الأرض.

لك ذلك شعرت بدفع الهواء لك عندما ترتكز أو تركب دراجة، إن هذا الدفع يسمى مقاومة الهواء؛ وهو شكل من أشكال الاحتكاك الذي يؤثر في الأجسام المتحركة في الهواء، وتزداد قوة احتكاك الهواء - التي يطلق عليها أحيانًا مقاومة الهواء - بازدياد سرعة الجسم، كما أنها تعتمد أيضًا على شكل الجسم؛ فقطعة الورق المطلوبة تسقط بسرعة أكبر من سقوط ورقة منبسطة. ويسقط جسم من ارتفاع معين عن سطح الأرض يتسارع بسبب الجاذبية، وتزداد سرعته باستمرار، وفي الوقت نفسه تزداد قوة مقاومة الهواء له، وفي النهاية تصبح قوة مقاومة الهواء نحو الأعلى كبيرة بما يكفي لكي تتساوى مع قوة الجاذبية نحو الأسفل. وعندما تصبح مقاومة الهواء مساوية للوزن تصبح القوة المحصلة المؤثرة في الجسم صفرًا. ووفق القانون الثاني لنيوتن، يصبح تسارع الجسم صفرًا أيضًا. لذا لن يكون هناك تزايد في سرعة الجسم، وعندما تكون مقاومة الهواء نحو الأعلى مساوية لقوة الجاذبية نحو الأسفل يسقط الجسم بسرعة ثابتة، وتسمى هذه السرعة الثابتة السرعة الحدية.

١٢٠

في فيستقر القمر الاصطناعي في مدار ثابت حول الأرض ولا يسقط إلى أسفل. وتبلغ السرعة التي يتطلبها انطلاق جسم من سطح الأرض لكي يتحرك في مسار حولها ٨ كم/ ث، أو ٢٩٠٠٠ كم/ س. وذلك لوضع قمر اصطناعي في مداره، كما تحتاج إلى صواريخ لرفعه إلى الارتفاع المطلوب، ثم إكسابه السرعة التي تمكنه من البقاء في مداره حول الأرض. --- SECTION: مقاومة الهواء --- لك ذلك شعرت بدفع الهواء لك عندما ترتكز أو تركب دراجة، إن هذا الدفع يسمى مقاومة الهواء؛ وهو شكل من أشكال الاحتكاك الذي يؤثر في الأجسام المتحركة في الهواء، وتزداد قوة احتكاك الهواء - التي يطلق عليها أحيانًا مقاومة الهواء - بازدياد سرعة الجسم، كما أنها تعتمد أيضًا على شكل الجسم؛ فقطعة الورق المطلوبة تسقط بسرعة أكبر من سقوط ورقة منبسطة. ويسقط جسم من ارتفاع معين عن سطح الأرض يتسارع بسبب الجاذبية، وتزداد سرعته باستمرار، وفي الوقت نفسه تزداد قوة مقاومة الهواء له، وفي النهاية تصبح قوة مقاومة الهواء نحو الأعلى كبيرة بما يكفي لكي تتساوى مع قوة الجاذبية نحو الأسفل. وعندما تصبح مقاومة الهواء مساوية للوزن تصبح القوة المحصلة المؤثرة في الجسم صفرًا. ووفق القانون الثاني لنيوتن، يصبح تسارع الجسم صفرًا أيضًا. لذا لن يكون هناك تزايد في سرعة الجسم، وعندما تكون مقاومة الهواء نحو الأعلى مساوية لقوة الجاذبية نحو الأسفل يسقط الجسم بسرعة ثابتة، وتسمى هذه السرعة الثابتة السرعة الحدية. ١٢٠