الشكل ١٩ - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: أ. أوجد مقدار القوة التي يؤثر بها لوح التزلج فيك إذا كانت كتلتك ٦٠ كجم، وقوتك التي تؤثر بها ٦٠ نيوتن.

الإجابة: ٦٠ نيوتن (مساوية لقوتك ومعاكسة في الاتجاه).

خطوات الحل:

1. | المعطيات | الرمز | القيمة | الوحدة | |--------|-------|--------|--------| | كتلتك | m | 60 | kg | | القوة التي تؤثر بها أنت | $F_{أنت}$ | 60 | N | | **المطلوب** | | | | | مقدار القوة التي يؤثر بها لوح التزلج عليك | $F_{اللوح}$ | ؟ | N |
2. **المبدأ المستخدم:** قانون نيوتن الثالث للحركة (الفعل ورد الفعل). > **ينص القانون:** "لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه".
3. **تحليل الموقف:** 1. أنت تؤثر على لوح التزلج بقوة مقدارها **60 نيوتن** (هذا هو **الفعل**). 2. وفقًا لقانون نيوتن الثالث، فإن لوح التزلج **يؤثر عليك بقوة رد الفعل**. 3. قوة رد الفعل هذه **مساوية في المقدار** لقوة الفعل (60 نيوتن) و**معاكسة لها في الاتجاه**.
4. **الإجابة النهائية:** القوة التي يؤثر بها لوح التزلج عليك تساوي **٦٠ نيوتن**، وتكون في اتجاه معاكس للقوة التي تؤثر بها عليه.

سؤال 2: ٢. فسر لماذا يتحرك القارب إلى الخلف عندما تقفز منه في اتجاه الرصيف؟

الإجابة: لأن القارب يدفعك بقوة في اتجاه الرصيف، وأنت تدفع القارب بقوة مساوية ومعاكسة في الاتجاه.

خطوات الحل:

1. | الموقف | | |--------|---| | **الشخص:** يقفز من القارب باتجاه الرصيف. | | **المشاهدة:** يتحرك القارب بعيدًا عن الرصيف (إلى الخلف). | | **المطلوب:** تفسير هذه الحركة باستخدام مبادئ الميكانيكا. |
2. **المبدأ المستخدم:** قانون نيوتن الثالث للحركة (الفعل ورد الفعل).
3. **تحليل التفاعل:** 1. عندما تقفز من القارب إلى الرصيف، فإنك **تؤثر على القارب بقوة** (دفع) باتجاه الرصيف. هذه القوة هي **الفعل**. 2. وفقًا لقانون نيوتن الثالث، فإن القارب **يؤثر عليك بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه** (أي باتجاه معاكس للرصيف). هذه القوة هي **رد الفعل**. 3. هاتان القوتان متساويتان ومتعاكستان، ولكنهما **تؤثران على جسمين مختلفين**: - **القوة الأولى (الفعل):** تؤثر منك (جسم1) على القارب (جسم2) فتدفعه إلى الخلف. - **القوة الثانية (رد الفعل):** تؤثر من القارب (جسم2) عليك (جسم1) فتدفعك نحو الرصيف.
4. **النتيجة:** - يتحرك جسمك (بفعل رد الفعل) في اتجاه الرصيف. - يتحرك القارب (بفعل الفعل) في الاتجاه المعاكس، أي إلى الخلف.
5. > **ملاحظة مهمة:** يتحرك القارب إلى الخلف **بسبب القوة التي أثرت به عليه**، وليس بسبب غيابك. هذه هي قوة الفعل.

سؤال 3: ٣. بين فروق الفعل ورد الفعل عندما تطرق مسمارًا بواسطة مطرقة.

الإجابة: الفعل: المطرقة تدفع المسمار. رد الفعل: المسمار يدفع المطرقة.

خطوات الحل:

1. | العنصر | الوصف | |--------|-------| | **الموقف:** طرْق مسمار بواسطة مطرقة. | | **المطلوب:** بيان الفرق بين قوة **الفعل** وقوة **رد الفعل** في هذا المثال. |
2. **المبدأ المستخدم:** قانون نيوتن الثالث للحركة.
3. **تحليل التفاعل والتفرقة بين الفعل ورد الفعل:** يمكن توضيح الفروق في الجدول التالي: | السمة | **الفعل** | **رد الفعل** | |--------|------------|---------------| | **الجسم المؤثّر** | المطرقة | المسمار | | **الجسم المُؤثّر عليه** | المسمار | المطرقة | | **وصف القوة** | المطرقة **تدفع** المسمار إلى الداخل (أو للأسفل). | المسمار **يدفع** المطرقة للخلف (أو للأعلى). | | **العلاقة بينهما** | القوتان **متساويتان** في المقدار و**متضادتان** في الاتجاه، ويحدثان في **نفس اللحظة**. | | | **الأثر الملحوظ** | دخول المسمار في الخشب. | توقف المطرقة أو ارتدادها قليلاً. |
4. **الخلاصة:** - **الفعل:** هو القوة التي تبذلها المطرقة **على المسمار**. - **رد الفعل:** هو القوة التي يبذلها المسمار **على المطرقة** نتيجة مقاومته للحركة.

سؤال 4: ٤. استنتج افرض أنك تقف على مزلاج، ويدفع طفل كتله نصف كتلتك على مزلاج آخر، ودفع كل منكما الآخر بقوة، فأيكما يكون تسارعه أكبر؟ وما نسبة تسارع الطفل إلى تسارعك؟

الإجابة: تسارع الطفل أكبر (الضعف) لأن كتلته نصف كتلتك.

خطوات الحل:

1. | المعطيات | الرمز | القيمة | |--------|-------|--------| | كتلتك | $m_1$ | $m$ | | كتلة الطفل | $m_2$ | $\frac{1}{2}m$ (نصف كتلتك) | | القوة المتبادلة بينكما | $F$ | متساوية (قانون نيوتن الثالث) | | **المطلوب** | | | | 1. أيكما تسارعه أكبر؟ | $a_1$ أم $a_2$؟ | | | 2. نسبة تسارع الطفل إلى تسارعك | $\frac{a_2}{a_1}$ | ؟ |
2. **القوانين المستخدمة:** 1. **قانون نيوتن الثالث:** $F_{AB} = -F_{BA}$ (القوة المتبادلة متساوية في المقدار). 2. **قانون نيوتن الثاني:** $F = m \times a$، ومنه $a = \frac{F}{m}$.
3. **خطوات الحل:** 1. نفرض أن القوة التي يدفع بها كل منكما الآخر لها نفس المقدار $F$. 2. حسب قانون نيوتن الثاني: - تسارعك أنت: $a_1 = \frac{F}{m_1} = \frac{F}{m}$ - تسارع الطفل: $a_2 = \frac{F}{m_2} = \frac{F}{(\frac{1}{2}m)} = \frac{2F}{m}$ 3. **مقارنة التسارعين:** - بما أن $\frac{2F}{m} > \frac{F}{m}$، فإن $a_2 > a_1$. - **تسارع الطفل أكبر**. 4. **حساب النسبة:** $\frac{a_2}{a_1} = \frac{\frac{2F}{m}}{\frac{F}{m}} = \frac{2F}{m} \times \frac{m}{F} = 2$ أي أن نسبة تسارع الطفل إلى تسارعك هي **2:1**.
4. **الإجابة النهائية:** - تسارع الطفل أكبر، وذلك لأن كتلته أصغر فتأثير القوة نفسها عليه يكون أكبر. - نسبة تسارع الطفل إلى تسارعك هي **2**، أي أن تسارعه ضعف تسارعك.

سؤال 5: ٥. التفكير الناقد افرض أنك تتحرك داخل طائرة في أثناء هبوطها. استخدم القانون الثالث لنيوتن لوصف تأثير حركتك في الطائرة.

الإجابة: عندما تتحرك الطائرة إلى الأسفل، فإنك تدفع مقعد الطائرة بقوة إلى الأسفل، والمقعد يدفعك بقوة إلى الأعلى. عندما تتوقف الطائرة، فإنك تندفع إلى الأمام، وتدفع المقعد إلى الأمام، والمقعد يدفعك إلى الخلف.

خطوات الحل:

1. | الموقف | | |--------|---| | **الحدث:** طائرة تهبط، وأنت تتحرك بداخلها. | | **المطلوب:** استخدام قانون نيوتن الثالث لوصف تأثير حركتك في الطائرة خلال مرحلتي الهبوط والتوقف. |
2. **المبدأ المستخدم:** قانون نيوتن الثالث (الفعل ورد الفعل). > **الفكرة الأساسية:** أي قوة تؤثر بها على جسم (الفعل) سيقابلها قوة مساوية ومعاكسة منه عليك (رد الفعل).
3. **التحليل في مرحلتين:** **1. أثناء هبوط الطائرة (تتحرك للأسفل):** - **الفعل:** عندما تتحرك الطائرة للأسفل، فإن مقعد الطائرة يدفعك **للأعلى** (هذا رد فعل لوزنك، ولكن لنركز على الحركة الرأسية). ومع ذلك، من منظور تأثيرك أنت، يمكن القول: - أنت **تضغط على المقعد بقوة إلى الأسفل** (هذا هو الفعل الذي يؤثر منك على المقعد). - **رد الفعل:** نتيجة لذلك، **المقعد يدفعك بقوة إلى الأعلى** (رد الفعل). هذه القوة هي التي تجعلك لا تسقط خلال الهبوط. **2. عند توقف الطائرة فجأة (تتباطأ بشدة):** - **الفعل:** بسبب **القصور الذاتي**، يميل جسمك إلى مواصلة الحركة للأمام. لذلك، **تضغط على حزام الأمان أو مقعدك بقوة إلى الأمام** (هذا هو الفعل). - **رد الفعل:** **المقعد أو الحزام يؤثر عليك بقوة إلى الخلف** (رد الفعل) ليقاوم حركتك للأمام ويبقيك في مكانك.
4. > **توضيح:** في كلا الحالتين، هناك زوج من القوى المتبادلة بينك وبين المقعد (أو الحزام) داخل الطائرة. حركتك تُحدث قوة (فعل) على المقعد، ورد فعله يؤثر على حركتك.
5. **الإجابة النهائية:** - **أثناء الهبوط:** تؤثر على المقعد بقوة للأسفل فيؤثر عليك المقعد بقوة للأعلى. - **أثناء التوقف:** تؤثر على المقعد بقوة للأمام فيؤثر عليك المقعد بقوة للخلف. كل ذلك نتيجة لقانون نيوتن الثالث الذي يحكم التفاعل بينك وبين الطائرة.

سؤال 6: ٦. حساب التسارع أثر شخص يقف على متن زورق بقوة مقدارها ٧٠٠ نيوتن لقذف المرساه جانبًا. احسب تسارع الزورق إذا كانت كتلته مع الشخص تساوي ١٠٠ كجم.

الإجابة: a=700/100=7m/s^2

خطوات الحل:

1. | المعطيات | الرمز | القيمة | الوحدة | |--------|-------|--------|--------| | القوة المؤثرة | F | 700 | N (نيوتن) | | الكتلة الكلية (الزورق + الشخص) | m | 100 | kg (كيلوجرام) | | **المطلوب** | | | | | تسارع الزورق | a | ؟ | $m/s^2$ (متر/ثانية²) |
2. **القانون المستخدم:** قانون نيوتن الثاني للحركة. > **صيغته:** $F_{net} = m \times a$، حيث $F_{net}$ هي **محصلة القوى** المؤثرة على الجسم في اتجاه الحركة.
3. **خطوات الحل:** 1. نفرض أن القوة البالغة **700 نيوتن** هي القوة المحصلة التي تسبب حركة الزورق (أي قوة دفع الشخص للمرساة جانبًا، ورد فعل المرساة على الشخص والزورق). 2. نطبق قانون نيوتن الثاني مباشرة: $a = \frac{F_{net}}{m}$ 3. نعوض بالمعطيات: $a = \frac{700 \, \text{N}}{100 \, \text{kg}}$ 4. نحسب: $a = 7 \, \text{m/s}^2$ > **ملاحظة:** الوحدة الناتجة هي $m/s^2$ لأن $1 \, N = 1 \, kg \cdot m/s^2$.
4. **الإجابة النهائية:** يكتسب الزورق تسارعاً مقداره **٧ أمتار لكل ثانية مربعة** ($7 \, m/s^2$).

شخص على زورق يدفع مرساة بقوة 700 نيوتن. إذا كانت الكتلة الكلية للزورق والشخص 100 كجم، فما هو تسارع الزورق؟

• أ) 70 م/ث².
• ب) 7 م/ث².
• ج) 0.7 م/ث².
• د) 7000 م/ث².

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 7 م/ث².

الشرح: 1. المعطيات: القوة (F) = 700 نيوتن، الكتلة (m) = 100 كجم. 2. القانون: التسارع (a) = القوة (F) / الكتلة (m). 3. التعويض: a = 700 نيوتن / 100 كجم = 7 م/ث².

تلميح: استخدم قانون نيوتن الثاني للحركة: القوة = الكتلة × التسارع.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما هو نص قانون نيوتن الثالث للحركة؟

• أ) إذا أثر جسم بقوة في جسم آخر، فإن الجسم الثاني يؤثر في الجسم الأول بقوة مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.
• ب) القوة المحصلة المؤثرة في جسم تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارعه.
• ج) الجسم الساكن يبقى ساكناً والجسم المتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة خارجية.
• د) الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم بل تتحول من شكل لآخر.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: إذا أثر جسم بقوة في جسم آخر، فإن الجسم الثاني يؤثر في الجسم الأول بقوة مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.

الشرح: ينص قانون نيوتن الثالث على أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. هذا القانون يصف التفاعلات بين الأجسام.

تلميح: فكر في مفهوم الفعل ورد الفعل بين جسمين.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

لماذا لا تلغي قوتا الفعل ورد الفعل إحداهما الأخرى، بالرغم من تساوي مقدارهما وتعاكس اتجاههما؟

• أ) لأنهما تحدثان في نفس اللحظة.
• ب) لأن رد الفعل يكون دائمًا أكبر من الفعل.
• ج) لأنهما تؤثران في جسمين مختلفين.
• د) لأنهما تؤثران في اتجاه واحد فقط.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأنهما تؤثران في جسمين مختلفين.

الشرح: قوتا الفعل ورد الفعل لا تلغيان بعضهما لأنهما تؤثران على جسمين مختلفين، وليس على نفس الجسم. كل قوة تؤثر على جسم منفصل وتسبب له تسارعاً.

تلميح: فكر في الأجسام التي تستقبل كل قوة من زوج القوى.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

متى يكون الجسم في حالة سقوط حر؟

• أ) عندما يتحرك بسرعة ثابتة في الفراغ.
• ب) عندما تكون قوة الجاذبية الأرضية هي القوة الوحيدة المؤثرة فيه أثناء سقوطه.
• ج) عندما تكون محصلة القوى المؤثرة عليه صفراً.
• د) عندما يسقط بسرعة تتزايد بمعدل ثابت.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: عندما تكون قوة الجاذبية الأرضية هي القوة الوحيدة المؤثرة فيه أثناء سقوطه.

الشرح: يكون الجسم في حالة سقوط حر إذا كانت قوة الجاذبية الأرضية هي القوة الوحيدة التي تؤثر فيه، مع إهمال قوى مثل مقاومة الهواء.

تلميح: تذكر ما هي القوى التي يجب أن تكون حاضرة أو غائبة لتحدث هذه الحالة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما سبب ظاهرة انعدام الوزن الظاهري التي تحدث للأجسام في المكوكات الفضائية أو أثناء السقوط الحر؟

• أ) بسبب عدم وجود جاذبية أرضية في الفضاء الخارجي.
• ب) بسبب تأثير قوى طرد مركزي قوية تدفع الأجسام بعيدًا عن الأرض.
• ج) لأن الأجسام تكون في حالة سقوط حر مستمر حول الأرض.
• د) بسبب توازن دقيق بين قوة الجاذبية وقوة دفع المحركات.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن الأجسام تكون في حالة سقوط حر مستمر حول الأرض.

الشرح: الأجسام في المدار (مثل المكوكات الفضائية ورواد الفضاء) تسقط سقوطاً حراً بشكل مستمر حول الأرض، مما يخلق إحساساً بانعدام الوزن الظاهري لأن قوة الجاذبية هي القوة الوحيدة المؤثرة.

تلميح: فكر في كيفية حركة الأجسام التي تدور حول الأرض.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط