Physics: Torque - PDF

‫مفهوم عزم القوة‪:‬‬ ‫أالحظ وأستنتج‪:‬‬ ‫•أطبق قوة لفتح ك ّل من النافذتين في الشكلين )‪. (A, B‬‬ ‫•أالحظ الفعل الذي قامت به القوة في ك ّل من الحالتين‪.‬‬ ‫•أحدّد شكل مسار حركة ك ّل من النافذتين‪.‬‬ ‫وأسمي المحور المار منها‪.‬‬ ‫•أبيّن دور مفاصل النافذة في الشكل ‪ B‬أثناء الحركة‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫‪T‬‬ ‫ﺍﻟﺸ...

‫مفهوم عزم القوة‪:‬‬ ‫أالحظ وأستنتج‪:‬‬ ‫•أطبق قوة لفتح ك ّل من النافذتين في الشكلين )‪. (A, B‬‬ ‫•أالحظ الفعل الذي قامت به القوة في ك ّل من الحالتين‪.‬‬ ‫•أحدّد شكل مسار حركة ك ّل من النافذتين‪.‬‬ ‫وأسمي المحور المار منها‪.‬‬ ‫•أبيّن دور مفاصل النافذة في الشكل ‪ B‬أثناء الحركة‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫‪T‬‬ ‫ﺍﻟﺸﻜﻞ ‪A‬‬ ‫ﺍﻟﺸﻜﻞ ‪B‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫•تسبّب القوة في الشكل ‪ A‬حركة انسحابيّة‪ ،‬أمّا في الشكل‬ ‫دائري‪.‬‬ ‫شكل ‪B‬‬ ‫•مسار الحركة في ال ّشكل ‪ A‬مستقيم‪ ،‬وفي ال ّ‬ ‫ّ‬ ‫(المار من مفاصل النافذة)‪.‬‬ ‫•تدور النافذة في الشكل ‪ B‬حول محور الدوران ‪T‬‬ ‫ّ‬ ‫‪B‬‬ ‫تسبّب القوة حركة دورانيّة‪.‬‬ ‫نتيجة‪:‬‬ ‫للقوة في الجسم‪ ،‬حول محور دوران ثابت ‪. T‬‬ ‫القوة‪ :‬هو الفعل الت ّ‬ ‫ّ‬ ‫عزم ّ‬ ‫دويري ّ‬ ‫ﺗﻔﻜﻴﺮ ﻧﺎﻗﺪ‪:‬‬ ‫ما دور المفاصل في جسم اإلنسان؟‬ ‫‪37‬‬ ‫ﻧﺸﺎط‪:‬‬ ‫كل من األشكال اآلتية‪:‬‬ ‫الدوران في ٍّ‬ ‫أحدد محور ّ‬ ‫ّ‬ ‫‪North Pole‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪South Pole‬‬ ‫القوة‪:‬‬ ‫العوامل الّتي يتو ّقف عليها عزم‬ ‫ّ‬ ‫أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫أدوات التجربة‪:‬‬ ‫بكرة ‪ -‬خيوط مهملة الكتلة ال تمت ّ‬ ‫ط ‪ -‬أثقال مختلفة‪.‬‬ ‫خطوات التّجربة‪:‬‬ ‫‪ 1‬أعلّق ثقال ً‬ ‫ماذا أالحظ؟‬ ‫‪ 2‬أعلّق ثقال ً ‪ ، F 2 = W 2‬حيث‬ ‫‪F1 = W1‬‬ ‫المار على مح ّز البكرة‪،‬‬ ‫بطرف الخيط‬ ‫ّ‬ ‫‪m1‬‬ ‫‪ ، W 2 2 W 1‬ماذا أالحظ؟‬ ‫‪3‬‬ ‫أكرر التجربة من أجل أثقال مختلفة‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫القوة المؤثّرة‪.‬‬ ‫القوة بازدياد شدّة ّ‬ ‫•يزداد عزم ّ‬ ‫‪38‬‬ ‫‪T1‬‬ ‫‪W1‬‬ ‫أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫ﻣﺤﻮر اﻟﺪوران‬ ‫خطوات التّجربة‪:‬‬ ‫‪ 1‬أحدّد على الباب نقطتين‬ ‫أفقية واحدة كما في الشكل‪.‬‬ ‫قوة ‪ F‬عموديّة على سطح الباب عند‬ ‫‪ 2‬أطبّق ّ‬ ‫النّقطة ‪. a‬‬ ‫)‪(a, b‬‬ ‫ﻣﺤﻮر اﻟﺪوران‬ ‫على استقامة‬ ‫‪F‬‬ ‫القوة نفسها ‪ F‬عند النّقطة ‪. b‬‬ ‫‪ 3‬أطبّق ّ‬ ‫للقوة ‪ F‬في الحالتين‪.‬‬ ‫‪ 4‬أقارن الفعل‬ ‫ّ‬ ‫التدويري ّ‬ ‫‪d1‬‬ ‫‪b‬‬ ‫اﻟﺒﺎب ﻳﺪور ﺑﺼﻌﻮﺑﺔ‬ ‫‪F‬‬ ‫‪d2‬‬ ‫‪a‬‬ ‫اﻟﺒﺎب ﻳﺪور ﺑﺴﻬﻮﻟﺔ‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫سمى ذراع القوة)‪.‬‬ ‫القوة عن محور الدّوران (والذي ي ُ ّ‬ ‫القوة يزداد بازدياد بُعد حامل ّ‬ ‫•عزم ّ‬ ‫القوة ومحور الدّوران ‪. d‬‬ ‫القوة‪ :‬البعد‬ ‫ّ‬ ‫(العمودي) بين حامل ّ‬ ‫•ذراع ّ‬ ‫القوة‪:‬‬ ‫قانون عزم‬ ‫ّ‬ ‫نتيجة‪:‬‬ ‫القوة يتناسب طردا ً مع‪:‬‬ ‫عزم ّ‬ ‫القوة‪.‬‬ ‫‪ 1.‬ذراع ّ‬ ‫‪C = d.F‬‬ ‫القوة‪.‬‬ ‫‪ 2.‬شدّة ّ‬ ‫القوة‪ ،‬ويُقدّر في الجملة الدوليّة بالمتر )‪. (m‬‬ ‫حيث‪ d :‬ذراع ّ‬ ‫القوة وت ُقدّر في الجملة الدوليّة بالنيوتن )‪. (N‬‬ ‫‪ F‬شدّة ّ‬ ‫القوة وت ُقدّر في الجملة الدوليّة بالمتر‪ x‬نيوتن )‪. (m.N‬‬ ‫‪ C‬عزم ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫اصطالح‪:‬‬ ‫يكون عزم الق ّوة موجب ًا إذا استطاعت تدوي َر‬‫الساعة‪.‬‬ ‫الجسم بعكس اتّجاه دوران عقارب ّ‬ ‫يكون عزم الق ّوة سالب ًا إذا استطاعت تدوير‬‫الساعة‪.‬‬ ‫الجسم مع اتّجاه دوران عقارب ّ‬ ‫‪O‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫ﻗﻮﺓ ﻋﺰﻣﻬﺎ ﺳﺎﻟﺐ‬ ‫ﻗﻮﺓ ﻋﺰﻣﻬﺎ ﻣﻮﺟﺐ‬ ‫‪39‬‬ ‫ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل‪:‬‬ ‫بقوة ِشدّتها‬ ‫نستخدم مفتاح صامولة طول ِذراعه ‪ 20 cm‬لفك عزقة دوالب سيّارة‪ ،‬نؤثّر ّ‬ ‫بالقوة‬ ‫آخر طو ُل ذراعه ‪ ، 40 cm‬ونؤثّر فيه‬ ‫ّ‬ ‫عموديّة على نهاية المفتاح‪ّ ،‬‬ ‫ثم نستخدم مفتاح صامولة َ‬ ‫أي المفتاحين أسهل لفكّ العزقة‪ ،‬ولماذا؟‬ ‫السابقة نفسها‪ ،‬والمطلوب‪ :‬بيّن بالحساب ّ‬ ‫ّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫األول‪:‬‬ ‫القوة المؤثّرة في المفتاح ّ‬ ‫عزم ّ‬ ‫‪60 N‬‬ ‫‪C 1 = d 1 .F = 0.2 # 60 = 12 m.N‬‬ ‫القوة المؤثّرة في المفتاح الثّاني‪:‬‬ ‫عزم ّ‬ ‫‪C 2 = d 2 .F = 0.4 # 60 = 24 m.N‬‬ ‫األول‪ ،‬أل ّن‬ ‫المفتاح الثّاني أسهل لفكّ العزقة من ّ‬ ‫أكبر من عزم‬ ‫أكبر من ذراع المفتاح ّ‬ ‫األول‪ ،‬وبالتّالي عزم المفتاح الثّاني ُ‬ ‫ذراع المفتاح الثّاني ُ‬ ‫األول‪.‬‬ ‫المفتاح ّ‬ ‫القوة‪:‬‬ ‫حاالت انعدام عزم‬ ‫ّ‬ ‫أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫خطوات التّجربة‪:‬‬ ‫يمر‬ ‫‪ 1‬أطبّق ّ‬ ‫قو ًة على الباب حاملها ّ‬ ‫بمحور الدّوران‪ ،‬ماذا أالحظ؟‬ ‫قوة على الباب حاملها‬ ‫‪ 2‬أطبّق ّ‬ ‫يوازي محور الدّوران‪ ،‬ماذا‬ ‫أالحظ؟‬ ‫ﻣﺤﻮﺭ‬ ‫ﺍﻟﺪﻭﺭﺍﻥ‬ ‫اﻟﺒﺎب ﻻ ﻳﺪور‬ ‫‪F‬‬ ‫ﺣﺎﻣﻞ ﺍﻟﻘﻮﺓ ﻣﺎﺭﺍ ً ﻣﻦ ﻣﺤﻮﺭ ﺍﻟﺪﻭﺭﺍﻥ‬ ‫‪40‬‬ ‫ﻣﺤﻮﺭ‬ ‫ﺍﻟﺪﻭﺭﺍﻥ‬ ‫اﻟﺒﺎب ﻻ ﻳﺪور‬ ‫‪F‬‬ ‫ﺣﺎﻣﻞ ﺍﻟﻘﻮﺓ ﻳﻮﺍﺯﻱ ﻣﺤﻮﺭ ﺍﻟﺪﻭﺭﺍﻥ‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫القوة في الحالتين اآلتيتين‪:‬‬ ‫ينعدم عزم ّ‬ ‫القوة يالقي محور الدّوران‪.‬‬ ‫‪ 1.‬إذا كان حامل ّ‬ ‫القوة يوازي محور الدّوران‪.‬‬ ‫‪ 2.‬إذا كان حامل ّ‬ ‫ﻧﺸﺎط‪:‬‬ ‫حدد ّ‬ ‫القوة‬ ‫الشكل الذي يكون فيه عزم‬ ‫ّ‬ ‫‪ُ 1.1‬أ ّ‬ ‫ً‬ ‫معدوما‪ ،‬ولماذا؟‬ ‫‪a‬‬ ‫أحدد ّ‬ ‫الشكل الذي يكون فيه العزم‬ ‫‪ّ 2.2‬‬ ‫ً‬ ‫القوة‪.‬‬ ‫ثم أرسم ذراع‬ ‫َّ‬ ‫موجبا‪ّ ،‬‬ ‫أحدد ّ‬ ‫الشكل الذي يكون فيه العزم‬ ‫‪ّ 3.3‬‬ ‫ً‬ ‫القوة‪.‬‬ ‫ثم أرسم ذراع‬ ‫ّ‬ ‫سالبا‪ّ ،‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪W‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪O c‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪W‬‬ ‫‪W‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪C‬‬ ‫الفيزياء في حياتنا‪:‬‬ ‫القوة في كثير من األدوات التي نستخدمها في حياتنا العمليّة‪.‬‬ ‫يُطبّق عزم ّ‬ ‫مفتاح جنط‬ ‫مفتاح صامولة‬ ‫زرديّة‬ ‫‪41‬‬ ‫ﺗﻌﻠﻤﺖ‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫دويري في الجسم‪.‬‬ ‫القوة‪ :‬هو فعلها الت ّ‬ ‫ّ‬ ‫•عزم ّ‬ ‫القوة على عاملين‪:‬‬ ‫•يتوقّف عزم ّ‬ ‫القوة عن محور الدّوران‪.‬‬ ‫القوة ‪ d‬وهو بُعد حامل ّ‬ ‫‪ 1.‬طول ذراع ّ‬ ‫القوة المؤثّرة على الجسم ‪. F‬‬ ‫‪ِ 2.‬شدّة ّ‬ ‫القوة‪C = d.F :‬‬ ‫•قانون عزم ّ‬ ‫مارا ًّ بمحور الدّوران‪ ،‬أو موازياً له‪.‬‬ ‫القوة إذا كان حاملها ّ‬ ‫•ينعدم عزم ّ‬ ‫أﺧﺘﺒﺮ ﻧﻔﺴﻲ‪:‬‬ ‫السؤال األول‪:‬‬ ‫الصحيحة لك ّل مما يأتي‪:‬‬ ‫اختر اإلجابة ّ‬ ‫قوة حول محور الدّوران بالعالقة‪:‬‬ ‫‪ 1.‬يُعطى عزم ّ‬ ‫‪C = d.F .b‬‬ ‫‪C = d ' F .a‬‬ ‫‪.c‬‬ ‫القوة في الجملة الدّوليّة‪:‬‬ ‫‪ 2.‬وحدة قياس عزم ّ‬ ‫‪m.kg .a‬‬ ‫‪m/N .b‬‬ ‫‪.c‬‬ ‫قوة شدّتها‬ ‫‪ّ 3.‬‬ ‫‪0.2 m .a‬‬ ‫‪60N‬‬ ‫‪C = d+F‬‬ ‫‪m.N‬‬ ‫‪.d‬‬ ‫‪.d‬‬ ‫‪C = d-F‬‬ ‫‪m/g‬‬ ‫وعزمها حول محور الدّوران ‪ . 1.2m.N‬فيكون طول ذراعها‪:‬‬ ‫‪0.02 m .d‬‬ ‫‪2 m .c‬‬ ‫‪1 m .b‬‬ ‫شدتها ‪ F‬عزمها حول محور َّ‬ ‫قوة َّ‬ ‫القوة إلى أربعة أمثال ما كانت‬ ‫الدوران ‪ ، C‬نزيد شدّة ّ‬ ‫‪ّ 4.‬‬ ‫عليه‪ ،‬فيصبح عزمها‪:‬‬ ‫‪5C .d‬‬ ‫‪4C .c‬‬ ‫‪3C .b‬‬ ‫‪2C .a‬‬ ‫قوة شدّتها ‪ F‬عزمها حول محور الدّوران ‪ ، C‬نزيد ِشدة القوة إلى مثلي ما كانت عليه‪،‬‬ ‫‪ّ 5.‬‬ ‫وننقص طول الذّراع إلى نصف ماكان عليه‪ ،‬فيصبح عزمها‪:‬‬ ‫‪2C .d‬‬ ‫‪6C .c‬‬ ‫‪3C .b‬‬ ‫‪C .a‬‬ ‫‪42‬‬ ‫السؤال الثاني‪:‬‬ ‫أجب بـ كلمة (صح) أو كلمة (غلط)‪ ،‬وص ّحح اإلجابة المغلوط فيها‪:‬‬ ‫القوة إذا كان حاملها يالقي محور الدّوران‪.‬‬ ‫‪ 1.‬ينعدم عزم ّ‬ ‫القوة فقط‪.‬‬ ‫القوة ِبشدّة ّ‬ ‫‪ 2.‬يتعلّق عزم ّ‬ ‫الساعة‪.‬‬ ‫القوة موجباً إذا استطاعت القوة تدوير الجسم بجهة دوران عقارب ّ‬ ‫‪ 3.‬يكون عزم ّ‬ ‫يمر بمحور الَدّوران‪.‬‬ ‫‪ 4.‬يمكن فتح الباب بتطبيق ّ‬ ‫قوة حاملها ّ‬ ‫السؤال الثالث‪:‬‬ ‫أعط تفسيراًعلميّاً لك ّل ممّا يأتي‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫دورانه‪.‬‬ ‫‪ 1.‬ت ُوضع قبضة الباب أبع َد ما يمكن عن محور‬ ‫ونصف قطر كبير‪.‬‬ ‫ذات سطح‪،‬‬ ‫‪ 2.‬تكون شفرات ال َعنَفات الهوائيَّة َ‬ ‫َ‬ ‫‪ 3.‬نستخدم بكر ًة قُطرها كبير لرفع األثقال الكبيرة‪.‬‬ ‫الصامولة باليد‪.‬‬ ‫الصامولة عندما يصعب علينا فكّ ّ‬ ‫‪ 4.‬نلجأ إلى استخدام مفتاح ّ‬ ‫السؤال الرابع‪:‬‬ ‫ح ّل المسائل اآلتية‪:‬‬ ‫األولى‪:‬‬ ‫المسألة ّ‬ ‫‪+‬‬ ‫'‪F‬‬ ‫ساق أفقيّة متجانسة طولها ‪ AB = 2m‬تستطيع‬ ‫‪1m‬‬ ‫عمودي على‬ ‫أفقي ثابت‬ ‫ّ‬ ‫الدّوران حول محور ّ‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫ويمر من النقطة ‪ ، B‬وتؤثّر عليها أربع‬ ‫مستويها‬ ‫‪1.5 m‬‬ ‫‪2m‬‬ ‫‪0.5 m‬‬ ‫ّ‬ ‫‪F‬‬ ‫قوى متساوية في ال ّشدّة ‪ . F = 20N‬وت َبعد نقاط‬ ‫تأثيرها عن محور الدّوران ‪0.5 m,1 m,1.5m, 2 m‬‬ ‫على التّرتيب‪ ،‬كما في ال ّشكل المجاور‪ .‬والمطلوب حساب‪:‬‬ ‫‪ 1.‬عزم ك ّل من هذه القوى حول محور الدّوران‪ ،‬ماذا تستنتج؟‬ ‫الساق معاً‪.‬‬ ‫‪ 2.‬محصلة العزوم التي تؤثّر فيها هذه القوى على ّ‬ ‫السابقة عند‬ ‫القوة ‪ F l‬التي تؤثّر في النّقطة ‪ ، A‬ويكون لها نفس الفعل الت ّ‬ ‫ّ‬ ‫دويري للقوى ّ‬ ‫‪ِ 3.‬شدّة ّ‬ ‫الساق مجتمعة‪.‬‬ ‫تطبيقها على ّ‬ ‫المسألة الثّانية‪:‬‬ ‫‪F4‬‬ ‫‪F1‬‬ ‫‪F3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫قوة عزمها ‪ ، 2m.N‬وذراعها ‪ ، 0.2 m‬والمطلوب‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫القوة‪.‬‬ ‫‪ 1.‬احسب شدّة ّ‬ ‫القوة لتصبح نصف ماكانت عليه‪ ،‬مع بقاء ذراعها ِ‬ ‫القوة‬ ‫نفسه‪ ،‬احسب عزم هذه ّ‬ ‫‪ 2.‬نُنقص شدّة ّ‬ ‫في هذه الحالة‪.‬‬ ‫‪43‬‬