سؤال 6: التفكير الناقد قارن بين القوة التي أثر بها البالون في القصاصات، والقوة التي أثر بها أحد البالونين في البالون الآخر.
الإجابة: س6: القوة بين البالون والقصاصات كانت قوة كهربائية ساكنة تجاذب (لأن القصاصات متعادلة فتستقطب وتنجذب نحو البالون المشحون)، أما القوة بين بالونين مشحونين بالطريقة نفسها فكانت قوة كهربائية ساكنة تنافر لأن شحنتيهما متشابهتان.
خطوات الحل:
- **الخطوة 1: جدول المقارنة بين الحالتين (المعطيات والمطلوب)** | العنصر | الحالة الأولى (بالون مع قصاصات) | الحالة الثانية (بالون مع بالون) | |--------|----------------------------------|----------------------------------| | الجسم الأول | بالون مشحون | بالون مشحون (بنفس طريقة الشحن) | | الجسم الثاني | قصاصات ورق **متعادلة** | بالون مشحون (بنفس طريقة الشحن) | | طبيعة القوة المطلوب تحديدها | نوع القوة وآليتها | نوع القوة وآليتها | | **الهدف** | مقارنة الآلية الفيزيائية واتجاه القوة (تجاذب/تنافر) في الحالتين |
- **الخطوة 2: المبدأ أو القانون المستخدم** - **قانون كولوم:** $F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$، حيث تحدد إشارة حاصل ضرب الشحنتين ($q_1 \times q_2$) طبيعة القوة (موجب = تنافر، سالب = تجاذب). - **مبدأ الاستقطاب (التأثير الكهروستاتيكي):** عند اقتراب جسم مشحون من جسم متعادل، تتوزع شحنات الجسم المتعادل بحيث تنجذب الشحنة المخالفة وتتنافر المماثلة، مما ينتج عنه قوة **جذب صافية**.
- **الخطوة 3: تحليل الحالة الأولى (البالون والقصاصات)** 1. البالون مشحون بشحنة معينة (مثلاً شحنة سالبة بعد دعكه بالصوف). 2. القصاصات الورقية متعادلة كهربائيًا (عدد الشحنات الموجبة = عدد الشحنات السالبة). 3. عند اقتراب البالون المشحون، تحدث عملية **استقطاب** في القصاصات: - تنجذب الشحنات **المخالفة** لشحنة البالون إلى الجانب الأقرب له. - تتنافر الشحنات **المماثلة** لشحنة البالون إلى الجانب الأبعد. 4. نظرًا لأن قوة الجذب (بين البالون والشحنة المخالفة) أقرب من قوة التنافر (بين البالون والشحنة المماثلة)، فإن القوة **الصافية** هي قوة **تجاذب**. 5. ∴ القوة هنا هي **قوة كهربائية ساكنة تجاذبية** ناتجة عن **استقطاب** الجسم المتعادل.
- **الخطوة 4: تحليل الحالة الثانية (بالونين مشحونين)** 1. كلا البالونين مشحونان **بنفس الطريقة** (مثلاً، كلاهما دُعك بالصوف، فأصبحت شحنتاهما سالبتين). 2. وفقًا **لقانون كولوم**، عندما تكون شحنتا الجسمين من **نفس النوع** (كلاهما موجبان أو كلاهما سالبان)، فإن حاصل ضربهما يكون **موجبًا**. 3. القوة الكهربائية بين شحنتين متشابهتين هي دائمًا قوة **تنافر**. 4. ∴ القوة هنا هي **قوة كهربائية ساكنة تنافرية** ناتجة عن **تشابه نوع الشحنة**.
- **الخطوة 5: المقارنة والاستنتاج النهائي** > ملاحظة: في كلا الحالتين، المصدر الأساسي للقوة هو **الشحنات الكهربائية الساكنة**، لكن الآلية والنتيجة مختلفتان. | وجه المقارنة | القوة بين البالون والقصاصات | القوة بين البالونين المشحونين | |--------------|-----------------------------|-------------------------------| | **نوع القوة** | قوة تجاذب | قوة تنافر | | **السبب/الآلية** | **استقطاب** الجسم المتعادل (القصاصات) بفعل المجال الكهربائي للبالون المشحون | **تشابه نوع الشحنة** على الجسمين (كلا البالونين لهما نفس نوع الشحنة) | | **حالة الجسم الآخر** | متعادل كهربائيًا | مشحون بنفس نوع شحنة البالون الأول |
- **الإجابة النهائية:** القوة التي أثر بها البالون المشحون في القصاصات المتعادلة كانت **قوة تجاذب** ناتجة عن **استقطاب** شحنات القصاصات. بينما القوة بين البالونين المشحونين بنفس الطريقة كانت **قوة تنافر** بسبب تشابه نوع شحنتيهما.