تويت
عنـوان الوحدة9 :الحركة والطاقة
الدرس الأول: السرعة
مصطلحات ومفاهيم علميةالدرس الأول: السرعة
ستتعرف في هذا الدرس على المصطلحات والمفاهيم العلمية التالية:
| السرعة | Speed |
| السرعة الثابتة | Constant Speed |
السرعة
Speed
لو أجرينا سباقاً بين سلحفاة وأرنب؛ فأيهما يصل إلى خط النهاية أسرع؛ السلحفاة أم الأرنب؟
بالتأكيد الأرنب أسرع من السلحفاة؛ لأنه يستطيع أن يقطع مسافة السباق في زمنٍ أقل.
مفهوم السرعة
السرعة: المسافة المقطوعة في وحدة الزمن.
يرمز للسرعة بالرمز (v)، وللمسافة بالرمز (s)، وللزمن بالرمز (t).
وعليه يمكن كتاب قانون السرعة بالرموز على النحو التالي:
وحدات قياس السرعة
للسرعة وحدات مختلفة، تعتمد على وحدتي المسافة والزمن.
فإذا قيست المسافة بالأمتار، والزمن بالثواني، تكون وحدة السرعة متر/ثانية (m/s).
وإذا قيست المسافة بالكيلومترات، والزمن بالساعات، تكون وحدة السرعة كيلومتر/ساعة (km/h)، وتستخدم هذه الوحدة في قياس سرعة السيارة.
مثال (1):
يقطع سميح بسيارته المسافة من عمّان إلى جرش والبالغة km (50) في h (0.5). احسب سرعة سيارة سميح.
الحل:
مثال (2):
تسير سيارة بسرعة km/h (50) ، فكم تحتاج من زمن لتقطع المسافة من عمّان إلى معان والبالغة km (200) ؟
الحل:
أي أنه يحتاج إلى (4) ساعات ليقطع المسافة من عمّان إلى معان.
السرعة الثابتة
Constant Speed
أنظر إلى الشكل التالي، ثم أجب عن الأسئلة التي تليه:
- ما المسافة التي قطعتها السيارة في كل ثانية؟
- بماذا توصف سرعة السيارة في هذه الحالة؟
- إذا تحركت السيارة بهذه السرعة مدة (10s)، فكم المسافة التي ستقطعها؟
- هل تتحرك الأجسام دائماً بسرعة ثابة؟
تقطع هذه السيارة مسافة (20m) في كل ثانية؛ لذا، فهي تتحرك بسرعة ثابتة مقدارها (20m/s).
تعريف السرعة الثابتة
السرعة الثابتة: قطع مسافات متساوية في أزمنة متساوية.
يوجد في السيارات الحديثة جهاز يُسمى محدد السرعة. فهل تعرف وظيفته؟ وهل يمكن استخدامه لجعل السيارة تسير بسرعة ثابتة؟
محدد السرعة جهاز قرب مقود السيارة، يستخدمه السائقون لتثبيت سرعة السيارة عند حد لا يمكن تجاوزه؛ فمثلاً يمكن تثبيت سرعة السيارة عند km/h (70)؛ وهذا يعني أن سرعة السيارة لا يمكن تجاوز km/h (70) مهما ضغط السائق على دواسة البنزين.
نعم يمكن استخدامه في جعل السيارة تسير بسرعة ثابتة، بأن يضغط السائق على دواسة البنزين بشكل ثابت عندما يصل إلى السرعة التي حددها من خلال جهاز محدد السرعة.
مسائل حسابية
الحسابات المتعلقة بالسرعة محصورة بثلاثة أنواع من الحسابات، ويمكن إجمالها بالمثلث الحسابي الآتي:
مثال (1):
إذا كنت مسافراً بسيارة بسرعة (80) km/h ، وكنت على بُعد (100) km من مدينة البترا، فما الزمن اللازم لإتمام الرحلة؟
الحل:
المعطيات:
السرعة (v) = (80) km/h.
المسافة (s) = (100) km.
المطلوب: إيجاد الزمن (t).
مثال (2):
تركض أريج قاطعة مسافة (6) m في ثانيتين، وتركض جنى قاطعة مسافة (12) m في (3) ثوانٍ. أيهما أسرع؟
الحل:
المعطيات والمطلوب:
| المسافة | الزمن | السرعة | |
| أريج | (6) m | (2) s | ؟ |
| جنى | (12) m | (3) s | ؟ |
وهذا يعني أن جنى أسرع من أريج.
أسئلة المحتوى وإجاباتها
أتحقق صفحة (71):
عندما أسافر بحافلة سرعتها km/h (100)، وأكون على بُعد km/h (150) من مدينة العقبة عند الساعة الواحدة والنصف ظهراً، فكم ستكون الساعة (تقريباً) حين أصل هذه المدينة؟
الساعة الثالثة تقريباً.
إجابات أسئلة مراجعة الدرس
السؤال الأول:
الفكرة الرئيسة: ما المقصود بالسرعة؟ ما وحدة قياسها؟
سرعة الجسم: المسافة المقطوعة لكل وحدة زمن. (m/s).
السؤال الثاني:
المفاهيم والمصطلحات: أكتب المفهوم المناسب في الفراغ:
- المسافة المقطوعة في وحدة الزمن: ( السرعة ).
- إذا قطع جسم مسافات متساوية في أزمنة متساوية، فإن سرعته: ( ثابتة ).
السؤال الثالث:
أحسب سرعة سيارة قطعت مسافة (240) km في (3) h .
(80) km/h
السؤال الرابع:
أقارن: تركض عائشة بسرعة (5) m/s ، وتركض سلمى قاطعة مسافة (10) m في ثانيتين. ايهما أسرع؟ هل تركضان بالسرعة نفسها؟
تركضان بالسرعة نفسها.
السؤال الخامس:
التفكير الناقد: في أي الحالتين يمكن للسيارة أن تسير بسرعة ثابتة: السير على طريق رئيسي خارجي أم على شارع داخل المدينة؟ أفسر إجابتي.
السير على طريق رئيسي خارجي.
يصعب السير داخل المدينة بسرعة ثابتة لأسباب عدة، منها: الازدحام، ووجود الإشارات الضوئية.
السؤال السادس:
أختار الإجابة الصحيحة:
إذا سار قطار بسرعة (300) km/h ، فإن المسافة التي يقطعها في (30) min بوحدة km هي:
أ- 10
ب- 150
ج- 9000
د- 0.1
العلوم مع التكنولوجيا
تمتاز السيارات الحديثة بوجود نظام يُسمى محدد السرعة. أبحث في شبكة الإنترنت عن هذا النظام، ثم أكتب تقريراً عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي.
يترك كتابة التقرير للطلبة.
العلوم مع الرياضيات
مستعيناً بالشكل الآتي الذي يبين السرعة القصوى لحيونات مختلفة، أحسب المسافة التي تقطعها هذه الحيوانات في (15) min .
المسافات بوحدة (km):
الفهد: 25 ، الحصان: 20 ، القط: 12.5 ، الفيل: 10 ، الفأر: 2.5
الدرس الثاني: الطاقة الميكانيكية
مصطلحات ومفاهيم علمية
ستتعرف في هذا الدرس على المصطلحات والمفاهيم العلمية التالية:
| الطاقة الحركية | Kinetic Energy |
| طاقة الوضع | Potential Energy |
| الطاقة الميكانيكية | Mechanical Energy |
الطاقة الحركية
Kinetic Energy
الطاقة الحركية: شكل من أشكال الطاقة تمتلكه الأجسام المتحركة.
العوامل المؤثرة في الطاقة الحركية
1- السرعة
تزداد الطاقة الحركية للجسم المتحرك بزيادة سرعته.
مثلاً:
تزداد الطاقة الحركية لجسمي عندما أركض.
2- الكتلة
تزداد الطاقة الحركية للجسم المتحرك بزيادة كتلته.
مثلاً:
الطاقة الحركية التي تمتلكها الشاحنة أكبر من الطاقة الحركية للسيارة الصغيرة.
طاقة الوضع
Potential Energy
طاقة الوضع: طاقة مخزنة في الجسم، وهي ترتبط بموضعه.
العوامل المؤثرة في طاقة الوضع
1- الارتفاع عن سطح الأرض
تزداد طاقة الوضع المختزنة في الجسم بزيادة ارتفاعه عن سطح الأرض.
مثلاً:
تزداد طاقة وضع السيارة عندما تصعد على مرتفع.
2- الكتلة
تزداد طاقة الوضع المختزنة في الجسم بزيادة كتلته.
مثلاً:
الطاقة الوضع المختزنة في صخرة أكبر من طاقة الوضع المختزنة في الحجر الصغير
الطاقة الميكانيكية وتحولاتها
الطاقة الميكانيكية: مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع.
مثال (1):
عند رمي كرة السلة باتجاه السلة، فإن الكرة تمتلك طاقة حركية؛ لأنها متحركة، وطاقة وضع؛ نظراً لارتفاعها عن الأرض.
تسمى مجموع طاقة الحركة وطاقة الوضع للكرة بالطاقة الميكانيكية.
مثال (2):
عند سقوط الماء من الشلال، فإن الماء يمتلك طاقة ميكانيكية تساوي طاقة وضع الماء وطاقة الحركة له.
تحولات الطاقة
قد تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية، مثلما تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة وضع.
مثال:
حركة البندول ذهاباً وإياباً.
إجابات أسئلة مراجعة الدرس
السؤال الأول:
الفكرة الرئيسة: ما المقصود بالطاقة الميكانيكية؟
مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية للجسم.
السؤال الثاني:
المفاهيم والمصطلحات: أكتب المفهوم المناسب في الفراغ:
- طاقة يمتلكها الجسم المتحرك: ( طاقة حركية ).
- طاقة مختزنة في الجسم المرتفع عن سطح الأرض: ( طاقة وضع ).
السؤال الثالث:
أذكر العوامل التي تحكم مقدار طاقة الوضع المتختزنة في الجسم.
كتلة الجسم، وارتفاعه عن سطح الأرض.
السؤال الرابع:
أختار الإجابة الصحيحة:
بناء على الشكل المجاور، تصل الكرة أقصى سرعة عند:
أ- النقطة (س).
ب- النقطة (ص).
ج- النقطة (هـ).
د- سرعة الكرة متساوية عند النقاط (س)، و (ص)، و (هـ).
إجابات أسئلة مراجعة الوحدة
السؤال الأول:
المفاهيم والمصطلحات: أكتب المفهوم المناسب في الفراغ:
- وحدة السرعة التي تظهر أسفل عداد السرعة في السيارة هي: ( كيلومتر لكل ساعة ).
- يمكن حساب الزمن الذي تستغرقه الرحلة بقسمة: ( المسافة ) على ( السرعة ).
- يزداد مقدار الطاقة الحركية للجسم بزيادة: ( كتلته )، و ( سرعته ).
السؤال الثاني:
أكتب بجانب كل حالة من الحالات في القائمة الأولى رمز الإجابة الصحيحة التي تصف شكل طاقة الجسم:
أ- طاقة وضع فقط.
ج- طاقة وضع وطاقة حركية.
د- عدم وجود طاقة وضع أو طاقة حركية.
ب- طاقة حركية فقط.
ج- طاقة وضع وطاقة حركية.
ج- طاقة وضع وطاقة حركية.
السؤال الثالث:
أتأمل: الشكل الآتي، ثم ارتب الكرات الثلاث تنازلياً من حيث مقدار طاقة الوضع، علماً بأن الكرات متساوية في كتلها.
A , C , B
السؤال الرابع:
تدرس لجين، ولين، ودانة في المدرسة نفسها. ويبين الجدول الآتي وقت مغادرة كل منهن المنزل، ووقت وصولها المدرسة، وبعد منازلهن هنها. أدرس الجدول، ثم أجيب عمّا يليه من أسئلة:
أ- أجد الزمن الذي تستغرقه كل منهن في الوصول إلى المدرسة، ثم أدونه في العمود المخصص لذلك.
الزمن بالدقائق:
لجين: 25 دقيقة.
لين: 10 دقيقة.
دانة: 15 دقيقة.
ب- التفكير الناقد: تدعي لين أنها أسرع؛ لأنها تصل المدرسة قبل لجين ودانة. أتحقق من صحة ادعائها.
تحسب سرعة كل طالبة بتقسيم المسافة على الزمن:
لجين: 0.08 km/min
لين: 0.07 km/min
دانة: 0.09 km/min
إذن: دانة هي أسرعهن.
السؤال الخامس:
أتأمل الشكل، ثم أجيب عن الأسئلة الآتية:
عندما تنزلق السيارة على المستوى المائل، أحدد شكل طاقتها الميكانيكية عند:
أ- أعلى المستوى المائل.
طاقة وضع.
ب- أسفل المستوى.
طاقة حركية.
أفسر: حين وصلت السيارة في الشكل (1) إلى أسفل السطح المائل، دفعت المكعب على السطح الأفقي.
أرسم موقعاً تقريبياً للمكعب في الشكل (2) بعد وصول السيارة إلى أسفل السطح، واصطدامها بالمكعب.
لأن السيارة تملك طاقة حركية.
يُرسم المكعب عند موقع أبعد من الموقع المبين في الشكل (1).
الملفات المرفقة