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

سؤال نشاط: نشاط ارسم منحنى يبين تزايد الأرقام القياسية في مقدار سرعة الأرض على مر الزمن.

الإجابة: ارسم منحنى (سرعة-زمن): الأفقي (الزمن)، الرأسي (السرعة)، وصل النقاط بخط يظهر الزيادة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|-------| | **المعطى** | تزايد سرعة الأرض عبر الزمن (بيانات تاريخية أو قياسية). | | **المحور الأفقي (X)** | الزمن. | | **المحور الرأسي (Y)** | مقدار سرعة الأرض (مثلاً كم/س). | | **المطلوب** | رسم منحنى (سرعة-زمن) يوضح **تزايد** السرعة. |
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم** > مبدأ رسم المنحنيات البيانية (Graphing): يستخدم **منحنى السرعة-الزمن** لتمثيل كيفية تغير السرعة مع مرور الزمن. الميل الموجب للمنحنى يعني أن السرعة في تزايد.
3. **الخطوة 3: خطوات الرسم** 1. ارسم محورين متعامدين: - **المحور الأفقي (X)**: سمّيه **"الزمن"**. - **المحور الرأسي (Y)**: سمّيه **"مقدار سرعة الأرض"**. 2. حدد مدى مناسِباً للقيم على كل محور (مثلاً من زمن قديم إلى زمن حديث). 3. ضع نقاطاً على الرسم تمثل **الأرقام القياسية** لسرعات الأرض في أزمنتها المختلفة. كل نقطة إحداثياتها (الزمن، السرعة). 4. **صل النقاط بخط منحني أو مستقيم** بحيث يُظهر اتجاهه العام **تصاعدياً** من اليسار (الزمن القديم) إلى اليمين (الزمن الحديث)، مما يعكس **تزايد السرعة**. >**ملاحظة:** الخط لا يكون بالضرورة مستقيماً، بل يعكس نمط التغير في البيانات.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية (نتيجة النشاط)** يظهر المنحنى المرسوم بشكل صحيح **علاقة طردية موجبة** بين متغيري الزمن وسرعة الأرض؛ حيث يقترب الخط من شكل منحنى **متزايد**، مما يدل على أن القياسات الحديثة لسرعة الأرض أكبر من القياسات القديمة عبر تاريخها الجيولوجي والفيزيائي.

سؤال 1: حدد العاملين اللذين تحتاج إليهما لمعرفة السرعة المتجهة لحركة جسم.

الإجابة: مقدار السرعة واتجاه الحركة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | الكمية | الوصف | |--------|-------| | **المعطى** | الحركة. | | **المطلوب** | تحديد **العاملين** الأساسيين اللازمين لتعريف **السرعة المتجهة** للجسم. |
2. **الخطوة 2: المبدأ أو التعريف المستخدم** > **السرعة المتجهة (Velocity)** هي كمية متجهة تُعرف بأنها **معدل التغير في الإزاحة بالنسبة للزمن**. ولتحديد أي كمية متجهة بالكامل، نحتاج إلى **عنصرين** أساسيين.
3. **الخطوة 3: تحليل مكونات السرعة المتجهة** السرعة المتجهة ليست مجرد رقم. لكي تصفها بدقة، يجب أن تجيب على سؤالين: 1. **ما هو مقدار السرعة؟** (مثال: 50 كم/س). هذا يسمى أحياناً **السرعة القياسية**. 2. **ما هو اتجاه الحركة؟** (مثال: نحو الشمال، أو بزاوية 30 درجة شرق الشمال). > **الفرق الجوهري:** السرعة القياسية (Speed) تحتاج إلى **المقدار** فقط، أما السرعة المتجهة (Velocity) فتحتاج إلى **المقدار والاتجاه** معاً.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** العاملان الأساسيان المطلوبان لمعرفة **السرعة المتجهة** لأي جسم هما: 1. **مقدار السرعة** (القيمة العددية). 2. **اتجاه حركة** الجسم.

سؤال 2: رسم منحنى واستخدامه إذا تحركت إلى الأمام بسرعة 1,5 م/ ث لمدة 8 ثوان، وصمم صديقك أن يتحرك أسرع منك، فبدأ حركته بسرعة 2,0 م/ ث لمدة 4 ثوان، ثم تباطأ فأصبحت سرعته 1,0 م/ ث لمدة 4 ثوان أخرى. ارسم منحنى المسافة-الزمن لحركتك وحركة صديقك. وبين أيكما قطع مسافة أكبر؟

الإجابة: - مسافتك: d = 1.5 × 8 = 12 m (خط من 0,0 إلى 8,12) - مسافة صديقك: d = 4 + 8 = 12 m (خط من 0,0 إلى 4,8 ثم 8,12) - النتيجة: كلاهما قطع المسافة نفسها (12 م).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | الشخص | المرحلة | السرعة (م/ث) | الزمن (ث) | |--------|---------|--------------|-----------| | **أنت** | حركة واحدة منتظمة | 1.5 | 8 | | **صديقك** | المرحلة الأولى | 2.0 | 4 | | **صديقك** | المرحلة الثانية | 1.0 | 4 | **المطلوب:** 1. رسم منحنى (المسافة-الزمن) للحركتين. 2. تحديد من قطع مسافة أكبر.
2. **الخطوة 2: القانون المستخدم** قانون الحركة المنتظمة: $\text{المسافة (d)} = \text{السرعة (v)} \times \text{الزمن (t)}$ لرسم منحنى المسافة-الزمن، يكون الميل (slope) للمنحنى يمثل **السرعة**.
3. **الخطوة 3: حساب المسافات** **أ) مسافة حركتك:** $d_{\text{أنت}} = v \times t = 1.5 \times 8 = 12 \text{ م}$ **ب) مسافة حركة صديقك:** - في أول 4 ثوانٍ: $d_1 = 2.0 \times 4 = 8 \text{ م}$ - في الـ 4 ثوانٍ التالية: $d_2 = 1.0 \times 4 = 4 \text{ م}$ - **المسافة الكلية لصديقك:** $d_{\text{صديق}} = d_1 + d_2 = 8 + 4 = 12 \text{ م}$
4. **الخطوة 4: خطوات رسم منحنى المسافة-الزمن** 1. ارسم محورين: **الأفقي (الزمن: 0 إلى 8 ث)**، **الرأسي (المسافة: 0 إلى 12 م)**. 2. **حركتك (خط أحمر أو متصل):** - ابدأ من النقطة (0,0). - لأن سرعتك ثابتة (1.5 م/ث)، فالمسافة تزداد بانتظام. - عند الزمن 8 ث، المسافة = 12 م. ارسم **خطاً مستقيماً** من (0,0) إلى (8,12). ميله ثابت. 3. **حركة صديقك (خط أزرق أو متقطع):** - ابدأ من (0,0). - في المرحلة الأولى (السرعة 2 م/ث): من (0,0) إلى (4,8). ارسم خطاً مستقيماً. - في المرحلة الثانية (السرعة 1 م/ث): ابدأ من حيث انتهيت (4,8). بعد 4 ثوانٍ إضافية (عند الزمن 8 ث)، أضف مسافة 4 م ليصبح الموقع (8,12). ارسم خطاً مستقيماً من (4,8) إلى (8,12). > **ملاحظة:** خط حركة صديقك يتكون من قطعتين مستقيمتين ميلهما مختلفان، بينما خط حركتك هو قطعة واحدة.
5. **الخطوة 5: المقارنة والإجابة النهائية** بعد حساب المسافة الكلية لكلا الشخصين وجدنا: - المسافة التي قطعتها = **12 متراً**. - المسافة التي قطعها صديقك = **12 متراً**. **الاستنتاج:** كلاكما قطع **المسافة نفسها تماماً** وهي 12 متراً، على الرغم من اختلاف سرعتيكما خلال الرحلة. يلتقي منحنيَا المسافة-الزمن عند **نقطة النهاية (8 ث، 12 م)**.

سؤال 3: التفكير الناقد تطير نحلة مسافة 25 م في اتجاه الشمال من الخلية، ثم تطير مسافة 10 م في اتجاه الشرق، ثم مسافة 5 م في اتجاه الغرب، ثم 10 م في اتجاه الجنوب. ما موضعها الآن بالنسبة للخلية؟ فسر إجابتك.

الإجابة: - شمالاً: 15 م - شرقاً: 5 م - الموضع: 5 م شرق الخلية و 15 م شمالها.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات (تفصيل الحركات)** | الخطوة | الاتجاه | المسافة (م) | |--------|---------|--------------| | 1 | الشمال | 25 | | 2 | الشرق | 10 | | 3 | الغرب | 5 | | 4 | الجنوب | 10 | **المطلوب:** تحديد **الموضع النهائي** للنحلة بالنسبة لنقطة البداية (الخلية).
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم** > **مبدأ جمع الإزاحات المتجهة:** يمكن تبسيط المسألة بتحليل الحركة على محورين مستقلين: - **المحور الشمال-الجنوب (Y)**. - **المحور الشرق-الغرب (X)**. > نعطي إشارة موجبة (+) للشمال والشرق، وإشارة سالبة (-) للجنوب والغرب.
3. **الخطوة 3: حساب الإزاحة على كل محور على حدة** **أ) على المحور الشمال-الجنوب (Y):** - حركة شمال: $+25 \text{ م}$ - حركة جنوب: $-10 \text{ م}$ - **الإزاحة الكلية شمالاً:** $\Delta Y = 25 + (-10) = +15 \text{ م}$ > أي أن النحلة الآن على بعد **15 متراً شمال** نقطة الأصل. **ب) على المحور الشرقي-الغربي (X):** - حركة شرق: $+10 \text{ م}$ - حركة غرب: $-5 \text{ م}$ - **الإزاحة الكلية شرقاً:** $\Delta X = 10 + (-5) = +5 \text{ م}$ > أي أن النحلة الآن على بعد **5 أمتار شرق** نقطة الأصل.
4. **الخطوة 4: تحديد الموضع النهائي وتفسيره** بناءً على الحسابات: - **المكون الشمالي:** 15 م شمال الخلية. - **المكون الشرقي:** 5 م شرق الخلية. لذا، فإن الموضع النهائي يمكن وصفه بأنه: > **5 أمتار شرقاً و 15 متراً شمالاً** بالنسبة لموقع الخلية. **التفسير:** لم تعد النحلة في موقعها بعد أول رحلة (25 م شمالاً)، لأن حركاتها اللاحقة في اتجاهات الشرق والغرب والجنوب غيرت موقعها النهائي، لكن محصلتها كانت 15 م شمالاً و 5 م شرقاً من نقطة البداية.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** الموضع النهائي للنحلة بالنسبة للخلية هو: **15 متراً نحو الشمال، و 5 أمتار نحو الشرق** من موقع الخلية.

سؤال 4: احسب السرعة المتوسطة لطفل يجري مسافة 5 م نحو الشرق خلال 15 ث.

الإجابة: v = 5/15 ≈ 0.33 م/ث (شرقاً).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | الكمية | الرمز | القيمة | الوحدة | الاتجاه | |--------|-------|--------|--------|---------| | **الإزاحة** | $d$ | 5 | متر (م) | شرقاً | | **الزمن الكلي** | $t$ | 15 | ثانية (ث) | - | | **المطلوب** | $\vec{v}_{avg}$ | السرعة المتوسطة | م/ث | مع الاتجاه |
2. **الخطوة 2: القانون المستخدم** قانون **السرعة المتوسطة (كمتجه):** $\vec{v}_{avg} = \frac{\text{الإزاحة الكلية } (\vec{d})}{\text{الزمن الكلي } (t)}$ > **تذكر:** السرعة المتوسطة تعتمد على **الإزاحة** (كمتجه من نقطة البداية إلى النهاية) وليس المسافة المقطوعة.
3. **الخطوة 3: تطبيق القانون وحساب المقدار** $\text{مقدار السرعة المتوسطة} = \frac{\text{مقدار الإزاحة}}{\text{الزمن}}$ $v_{avg} = \frac{d}{t} = \frac{5 \text{ م}}{15 \text{ ث}}$ $v_{avg} = \frac{1}{3} \approx 0.333 \text{ م/ث}$
4. **الخطوة 4: تحديد اتجاه السرعة المتوسطة** بما أن الإزاحة كانت في اتجاه **الشرق** بشكل واضح، فإن اتجاه السرعة المتوسطة هو نفس اتجاه الإزاحة. $\text{اتجاه } \vec{v}_{avg} = \text{ شرقاً.}$
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** السرعة المتوسطة للطفل هي **$\frac{1}{3}$ متر لكل ثانية تقريباً (أو 0.33 م/ث)** في اتجاه **الشرق**.

سؤال 5: احسب زمن رحلة طائرة قطعت مسافة 650 كم، بسرعة متوسطة 300 كم/ س.

الإجابة: t = 650/300 ≈ 2.17 س (2 س و 10 د).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | الكمية | الرمز | القيمة | الوحدة | |--------|-------|--------|--------| | **المسافة (أو الإزاحة)** | $d$ | 650 | كيلومتر (كم) | | **السرعة المتوسطة** | $v_{avg}$ | 300 | كيلومتر/ساعة (كم/س) | | **المطلوب** | **الزمن** | $t$ | ساعة (س) |
2. **الخطوة 2: القانون المستخدم** من علاقة الحركة المنتظمة: $\text{السرعة} = \frac{\text{المسافة}}{\text{الزمن}} \quad \Rightarrow \quad \text{الزمن} = \frac{\text{المسافة}}{\text{السرعة}}$ $t = \frac{d}{v_{avg}}$
3. **الخطوة 3: تطبيق القانون والتعويض** $t = \frac{d}{v_{avg}} = \frac{650 \text{ كم}}{300 \text{ كم/س}}$ $t = \frac{650}{300} = \frac{65}{30} = \frac{13}{6} \text{ ساعة}$
4. **الخطوة 4: حساب الزمن بشكل عددي وتحويل الكسر إلى ساعات ودقائق** **أ) الزمن بالصيغة العشرية:** $t = \frac{13}{6} = 2.1666... \approx 2.17 \text{ ساعة}$ **ب) تحويل الكسر العشري إلى ساعات ودقائق:** 1. العدد الصحيح هو **2 ساعة**. 2. الكسر العشري: $0.1666... \text{ ساعة}$. 3. لتحويله إلى دقائق: $0.1666... \times 60 \text{ دقيقة/ساعة} = 10 \text{ دقائق}$. > **تحقق:** $\frac{10}{60} = \frac{1}{6} \approx 0.1667$.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** زمن رحلة الطائرة هو **$\frac{13}{6}$ ساعة**، أي ما يعادل **ساعتين و 10 دقائق** تقريباً.

ماذا يعني ميل الخط الأفقي في منحنى المسافة - الزمن؟

• أ) أن الجسم يتسارع بمعدل ثابت.
• ب) أن الجسم يتحرك بسرعة ثابتة عالية.
• ج) أن الجسم لم يغير موضعه، ومقدار سرعته المتوسطة صفراً.
• د) أن الجسم يتحرك للخلف.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: أن الجسم لم يغير موضعه، ومقدار سرعته المتوسطة صفراً.

الشرح: 1. منحنى المسافة-الزمن يوضح تغير المسافة بمرور الوقت. 2. الخط الأفقي يعني أن قيمة المسافة على المحور الرأسي (المسافة) لا تتغير حتى مع مرور الوقت على المحور الأفقي (الزمن). 3. عدم تغير المسافة يعني أن الجسم ساكن، وبالتالي فإن سرعته المتوسطة تساوي صفرًا.

تلميح: تذكر أن ميل منحنى المسافة-الزمن يمثل السرعة. فكر ماذا يحدث للمسافة عندما يكون الخط أفقيًا.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما العاملان الأساسيان اللازمان لتحديد السرعة المتجهة لحركة جسم بشكل كامل؟

• أ) المسافة المقطوعة والزمن.
• ب) مقدار السرعة فقط.
• ج) اتجاه الحركة فقط.
• د) مقدار السرعة واتجاه الحركة.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: مقدار السرعة واتجاه الحركة.

الشرح: 1. السرعة المتجهة هي كمية فيزيائية متجهة. 2. الكميات المتجهة تتطلب تحديد قيمتها (المقدار) بالإضافة إلى الاتجاه الذي تعمل فيه. 3. لذا، لمعرفة السرعة المتجهة، يجب معرفة مقدار السرعة واتجاه حركة الجسم.

تلميح: السرعة المتجهة هي كمية متجهة، فكر في المكونات الضرورية لأي كمية متجهة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

احسب السرعة المتوسطة لطفل يجري مسافة 150 م نحو الشمال خلال 15 ث.

• أ) 10 م/ث نحو الشمال.
• ب) 0.1 م/ث نحو الشمال.
• ج) 15 م/ث نحو الشمال.
• د) 10 م/ث بدون اتجاه محدد.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 10 م/ث نحو الشمال.

الشرح: 1. قانون السرعة المتوسطة هو: السرعة = المسافة / الزمن. 2. المسافة = 150 م، الزمن = 15 ث. 3. السرعة المتوسطة = 150 م / 15 ث = 10 م/ث. 4. بما أن الحركة كانت نحو الشمال، فالسرعة المتوسطة تكون نحو الشمال.

تلميح: تذكر قانون السرعة المتوسطة: المسافة مقسومة على الزمن، والاتجاه يكون هو نفسه اتجاه الإزاحة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما الزمن المستغرق لرحلة طائرة تقطع مسافة 650 كم بسرعة متوسطة 300 كم/س؟

• أ) 2.17 ساعة.
• ب) 0.46 ساعة.
• ج) 1.83 ساعة.
• د) 3.0 ساعة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 2.17 ساعة.

الشرح: 1. القانون المستخدم هو الزمن (t) = المسافة (d) / السرعة (v). 2. بالتعويض بالقيم: t = 650 كم / 300 كم/س. 3. الناتج هو t = 2.166... ساعة، والذي يُقرب إلى 2.17 ساعة. 4. يمكن تحويل الكسر العشري (0.166...) إلى دقائق بضربه في 60، فيكون 10 دقائق (2 ساعة و 10 دقائق).

تلميح: استخدم العلاقة: الزمن = المسافة / السرعة، ثم حول الكسر العشري للدقائق إن لزم.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

وفقًا لمفاهيم الفيزياء، متى يُقال إن الجسم في حالة حركة؟

• أ) إذا تغيرت كتلته.
• ب) إذا تغيرت سرعته فقط.
• ج) إذا تغير موضعه بالنسبة إلى نقطة مرجعية.
• د) إذا كان يصدر صوتاً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: إذا تغير موضعه بالنسبة إلى نقطة مرجعية.

الشرح: 1. الحركة هي ظاهرة فيزيائية أساسية. 2. لا يمكن تحديد حركة جسم إلا بمقارنة موقعه مع نقطة أو إطار مرجعي ثابت. 3. فإذا تغير موقع الجسم بالنسبة لهذه النقطة المرجعية، فهو في حالة حركة.

تلميح: لتحديد الحركة، تحتاج دائمًا إلى مقارنة موقع الجسم بشيء ثابت أو إطار مرجعي.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل