Physics Energy PDF

‫ّ‬ ‫الطاقة‪:‬‬ ‫لعبة البولينغ من األلعاب التي تعتمد على التّركيز الدّقيق والمهارة في التّصويب‪ ،‬حيث تصطدم الكرة‬ ‫الرائعة بأكبر عدد ممكن من األهداف للفوز بالبطولة‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫أتأمل وأجيب‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫•هل تنجز الكرة عمال ً حينما تصطدم بالهدف؟‬ ‫•ما الذي تمتلكه الكرة لكي تتم ّكن من إنجاز هذا العمل؟‬ ‫أﺳ...

‫ّ‬ ‫الطاقة‪:‬‬ ‫لعبة البولينغ من األلعاب التي تعتمد على التّركيز الدّقيق والمهارة في التّصويب‪ ،‬حيث تصطدم الكرة‬ ‫الرائعة بأكبر عدد ممكن من األهداف للفوز بالبطولة‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫أتأمل وأجيب‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫•هل تنجز الكرة عمال ً حينما تصطدم بالهدف؟‬ ‫•ما الذي تمتلكه الكرة لكي تتم ّكن من إنجاز هذا العمل؟‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫•الطّاقة‪ :‬هي قدرة الجسم على القيام بعمل‪.‬‬ ‫•تقاس الطّاقة بوحدة قياس العمل وهي الجول )‪. (J‬‬ ‫ّ‬ ‫الطاقة الحرك ّية‪:‬‬ ‫اللعبين‪ ،‬والجمهور يترقَّب‪ ،‬يرفع ّ‬ ‫في مباراة كرة المضرب‪ ،‬المنافسة قويّة بين ّ‬ ‫اللعب الكرة عالياً في‬ ‫‪63‬‬ ‫تتحرك الكرة في‬ ‫ثم يضربها بمضربه‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫الهواء ّ‬ ‫يلوح بمضربه‪،‬‬ ‫اتجاه الالعب الثّاني الذي ّ‬ ‫وعندما تصطدم الكرة في ال ّشبكة تجعلها تهت ّز‪.‬‬ ‫•ماذا قدّم ّ‬ ‫اللعب للكرة؟‬ ‫•ماذا اكتسبت الكرة أثناء حركتها؟‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫•الطّاقة الحركيّة‪ :‬هي الطّاقة النّاتجة عن حركة الجسم‪.‬‬ ‫العوامل الّتي تتو ّقف عليها ّ‬ ‫الطاقة الحرك ّية‪:‬‬ ‫أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫أدوات التجربة‪:‬‬ ‫لوح أملس ‪ -‬كرتان معدنيّتان مختلفتان في الكتلة ولهما الحجم ذاته ‪ -‬صندوق كرتون صغير‪.‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ 1‬أضع صندوق الكرتون عند نهاية المستوي المائل‬ ‫كما في ال ّشكل المجاور‪.‬‬ ‫‪ 2‬أضع الكرة الخفيفة عند أعلى المستوي المائل‬ ‫السكون دو َن سرعة ابتدائيّة‪.‬‬ ‫وأتركها تتحرك من ّ‬ ‫الصندوق عند اصطدام‬ ‫‪ 3‬أقيس المسافة التي سيقطعها ّ‬ ‫الكرة به‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫مرة أخرى‪.‬‬ ‫أكرر المحاولة ّ‬ ‫ّ‬ ‫السابقة من أجل الكرة الثّقيلة علماً َّ‬ ‫أن سرعتها ستكون مساوية لسرعة‬ ‫‪ 5‬أقوم بنفس الخطوات ّ‬ ‫الكرة األولى‪.‬‬ ‫جل النّتائج في الجدول اآلتي‪ .‬ماذا أالحظ؟‬ ‫‪ 6‬أس ّ‬ ‫‪64‬‬ ‫أي الكرتين تملك طاقة حركيّة أكبر؟‬ ‫‪ 7‬برأيك ّ‬ ‫رقم المحاولة‬ ‫المسافة المقطوعة‬ ‫الكرة ال ّثقيلة‬ ‫الكرة الخفيفة‬ ‫األولى‬ ‫الثانية‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫الصندو َق مسافة أطول فهي تقوم بعمل أكبر‪ ،‬وبالتّالي‬ ‫ِّ‬ ‫تحر ُك الكرةُ الثّقيلة (ذات الكتلة األكبر) ّ‬ ‫تملك طاقة حركيّة أكبر من الطّاقة الحركيّة التي تملكها الكرة الخفيفة (ذات الكتلة األقل)‪.‬‬ ‫ﻧﺸﺎط‪:‬‬ ‫‪1.1‬أستخدم إحدى الكرتين (الخفيفة أو ّ‬ ‫الثقيلة)‪.‬‬ ‫وأسجل المسافة‬ ‫ابتدائية‪،‬‬ ‫السطح المائل دون سرعة‬ ‫‪2.2‬أترك الكرة‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫تتحرك من أعلى ّ‬ ‫ّ‬ ‫المقطوعة‪.‬‬ ‫أكرر المحاولة مرة أخرى‪.‬‬ ‫‪ّ 3.3‬‬ ‫السطح األملس عن األرض لزيادة سرعة الكرة‪.‬‬ ‫‪4.4‬أقوم بزيادة زاوية ميل ّ‬ ‫وأسجل المسافة ّالتي يقطعها‬ ‫السطح المائل‬ ‫‪5.5‬أترك الكرة‬ ‫ّ‬ ‫تتحرك من أعلى ّ‬ ‫ّ‬ ‫الصندوق‪.‬‬ ‫مرة أخرى‬ ‫وأسجل النّ تائج في الجدول اآلتي‪ .‬ماذا أالحظ؟‬ ‫ّ‬ ‫أكرر المحاولة ّ‬ ‫‪ّ 6.6‬‬ ‫الحركية للكرة أكبر؟ ولماذا؟‬ ‫الطاقة‬ ‫ّ‬ ‫ي الحالتين تكون فيها ّ‬ ‫‪7.7‬أ ّ‬ ‫رقم المحاولة‬ ‫المسافة المقطوعة‬ ‫زاوية الميل صغيرة‬ ‫زاوية الميل كبيرة‬ ‫األولى‬ ‫الثانية‬ ‫‪65‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫السرعة األكبر الصندو َق مسافة أطول فهي تقوم بعمل أكبر وبالتّالي تملك طاقة‬ ‫تحر ُك الكرةُ ذات ّ‬ ‫ّ‬ ‫السرعة األق ّل‪.‬‬ ‫حركيّة أكبر من الكرة ذات ّ‬ ‫النّتيجة‪:‬‬ ‫•تتعلّق الطّاقة الحركيّة بعاملين‪:‬‬ ‫‪ 1.‬كتلة الجسم ‪ m‬وحدتها ‪. kg‬‬ ‫‪ 2.‬سرعة الجسم ‪ v‬وحدتها ‪. m.s -1‬‬ ‫•تحسب الطّاقة الحركيّة من العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪E K = 2 mv 2‬‬ ‫ﻧﺸﺎط‪:‬‬ ‫معين عن سطح‬ ‫ابتدائية من ارتفاع‬ ‫جسم كتلته ‪ 4 kg‬يسقط دون سرعة‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫أتمم الجدول اآلتي‪:‬‬ ‫الطاقة‬ ‫الحركية أثناء سقوطه‪ ،‬ثم ّ‬ ‫ّ‬ ‫تغيرات ّ‬ ‫األرض‪ ،‬أدرس ّ‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪25‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪v2‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪32‬‬ ‫‪8‬‬ ‫الطاقة‬ ‫البياني‬ ‫الخط‬ ‫أرسم‬ ‫الحركية ‪E K‬‬ ‫ّ‬ ‫لتغيرات ّ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫‪(J ) E K‬‬ ‫‪EK‬‬ ‫الخط‬ ‫ثم أالحظ شكل‬ ‫ّ‬ ‫السرعة ‪ّ ، v 2‬‬ ‫مربع ّ‬ ‫بداللة ّ‬ ‫البياني‪ .‬ماذا أستنتج؟‬ ‫ّ‬ ‫‪v2‬‬ ‫‪66‬‬ ‫)‪v (m.s -1‬‬ ‫‪O‬‬ ‫ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل‪:‬‬ ‫كرة كتلتها ‪ 0.4 kg‬وسرعتها‬ ‫‪ 3.‬احسب طاقتها الحركيّة‪.‬‬ ‫‪ 4.‬كم تصبح طاقتها الحركيّة إذا تضاعفت سرعتها‪.‬ماذا تستنتج؟‬ ‫‪5 m.s -1‬‬ ‫والمطلوب ‪:‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪E K = 2 mv 2 = 2 # 0.4 # (5) 2 = 5 J 1.‬‬ ‫السرعة تصبح‪v = 10 m.s -1 :‬‬ ‫‪ 2.‬عند مضاعفة ّ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫نعوض‪E K = 2 mv 2 = 2 # 0.4 # (10) 2 = 20 J :‬‬ ‫ّ‬ ‫أستنتج َّ‬ ‫السرعة تصبح الطّاقة الحركيّة أربعة أضعاف ما كانت عليه‪ ،‬ألن‬ ‫أن‪ :‬عند مضاعفة ّ‬ ‫السرعة‪.‬‬ ‫الطّاقة الحركيّة تتناسب طردا ً مع مربّع ّ‬ ‫ﺗﻔﻜﻴﺮ ﻧﺎﻗﺪ‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫وتتحرك‬ ‫السيّارة األولى‪،‬‬ ‫سيارتان‬ ‫تتحرك األولى بسرعة ‪ 10 m.s‬والثّانية كتلتها نصف كتلة ّ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫‪-1‬‬ ‫للسيّارتين متساوية؟ علّل إجابتك‪.‬‬ ‫بسرعة ‪ ، 20 m.s‬هل الطّاقة الحركيّة ّ‬ ‫الطّاقة الكامنة الثّقاليّة‪:‬‬ ‫مما سبق َّ‬ ‫المتحرك يملك طاقة‬ ‫أن الجسم‬ ‫تعلّمت ّ‬ ‫ّ‬ ‫حركيّة وقادر على القيام بعمل‪ .‬فهل يمتلك الجسم‬ ‫الساكن طاقة؟‬ ‫ّ‬ ‫يقوم طالب برفع جسم من سطح األرض (الموضع‬ ‫األول) إلى ارتفاع ‪( h‬الموضع الثّاني) عن سطح‬ ‫األرض‪ .‬أجيب عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫القوة المطبّقة على الجسم لرفعه إلى‬ ‫‪ 1.‬ما جهة ّ‬ ‫األعلى؟ ولماذا؟‬ ‫القوة لرفع الجسم‬ ‫‪ 2.‬ما العمل الذي قامت به تلك ّ‬ ‫األول إلى الموضع الثّاني؟‬ ‫من الموضع ّ‬ ‫‪ 3.‬أترك الجسم يسقط من الموضع الثّاني إلى‬ ‫األول‪ .‬ماذا أستنتج؟‬ ‫الموضع ّ‬ ‫ ‬ ‫‪h‬‬ ‫ ‬ ‫‪67‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫القوة لرفع هذا الجسم إلى ارتفاع‬ ‫يختزن الجسم طاقة كامنة ثقاليّة نتيجة العمل الذي قامت به ّ‬ ‫تتحول هذه الطّاقة إلى طاقة حركيّة‪.‬‬ ‫معيّن عن سطح األرض‪ ،‬وعندما يسقط الجسم‬ ‫ّ‬ ‫نتيجة‪:‬‬ ‫•الطّاقة الكامنة الثّقاليّة‪ :‬هي الطّاقة التي يختزنها الجسم نتيجة العمل الذي بذل عليه لرفعه إلى ارتفاع‬ ‫معيّن عن سطح األرض‪.‬‬ ‫•الطّاقة الكامنة الثّقاليّة تساوي العمل الذي بذل على الجسم لرفعه إلى ارتفاع معيّن عن سطح‬ ‫األرض ‪. E P = W‬‬ ‫الطاقة الكامنة ّ‬ ‫العوامل التي تتو ّقف عليها ّ‬ ‫الثقال ّية‪:‬‬ ‫أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫أدوات التجربة‪:‬‬ ‫ورقي رقيق‪.‬‬ ‫كرتان معدنيّتان صغيرتان مختلفتان بالكتلة )‪ ، (m 2 2 m 1‬حاجز‬ ‫ّ‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪ 1‬أترك الكرة المعدنيّة ‪ m 1‬تسقط على‬ ‫ضح في‬ ‫الحاجز الورقي كما هو مو ّ‬ ‫ال ّشكل‪ ،‬ماذا أالحظ؟‬ ‫‪ 2‬أترك الكرة المعدنيّة ‪ m 2‬تسقط على‬ ‫السابق‬ ‫الحاجز الورقي من االرتفاع ّ‬ ‫ضح في ال ّشكل‪،‬‬ ‫نفسه‪ ،‬كما هو مو ّ‬ ‫ماذا أالحظ؟‪.‬‬ ‫أي الكرتين أنجزت عمال ً أكبر؟‬ ‫‪ّ 3‬‬ ‫ولماذا؟‬ ‫‪68‬‬ ‫‪m1‬‬ ‫‪m2‬‬ ‫‪h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫تقوم الكرة المعدنيّة ‪ m 2‬بعمل أكبر من الكرة المعدنيّة‬ ‫الورقي‪ ،‬فهي بذلك تملك طاقة كامنة ثقاليّة أكبر‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫‪m1‬‬ ‫ألنّها استطاعت اختراق الحاجز‬ ‫أﺟﺮب وأﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫أدوات التجربة‪:‬‬ ‫‪m1‬‬ ‫ورقي رقيق‪.‬‬ ‫كرة معدنيّة صغيرة ‪ -‬حاجز‬ ‫ّ‬ ‫‪m1‬‬ ‫خطوات العمل‪:‬‬ ‫‪h2 >h1‬‬ ‫‪ 1‬أترك الكرة المعدنيّة تسقط على‬ ‫الحاجز الورقي من ارتفاع ‪ h 1‬كما‬ ‫ضح في ال ّشكل‪ ،‬ماذا أالحظ؟‬ ‫هو مو ّ‬ ‫السابقة وأجعل الكرة‬ ‫‪ 2‬أعيد الخطوة ّ‬ ‫تسقط من ارتفاع ‪ ، h 2 2 h 1‬ماذا‬ ‫أالحظ؟‬ ‫‪h1‬‬ ‫أي الحالتين تنجز الكرة فيها عمال ً أكبر؟ ولماذا؟‬ ‫‪ّ 3‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫تقوم الكرة المعدنيّة عندما تسقط من ارتفاع ‪ h 2‬أعلى من‬ ‫الحاجز الورقي‪ ،‬فهي بذلك تملك طاقة كامنة ثقاليّة أكبر‪.‬‬ ‫‪h1‬‬ ‫بعمل أكبر‪ ،‬ألنّها استطاعت اختراق‬ ‫النّتيجة‪:‬‬ ‫•تتوقّف الطّاقة الكامنة الثّقاليّة على عاملين‪:‬‬ ‫‪ 1.‬ثقل الجسم ‪ W‬وحدته نيوتن ‪. N‬‬ ‫‪ 2.‬ارتفاع الجسم ‪ h‬وحدته متر ‪. m‬‬ ‫•تحسب الطّاقة الكامنة الثّقاليّة لجسم كتلته‬ ‫‪m‬‬ ‫على ارتفاع‬ ‫‪E P = W.h = m.g.h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫عن سطح األرض بالعالقة‪:‬‬ ‫‪69‬‬ ‫ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل‪:‬‬ ‫نبذل عمال ً قيمته ‪ 150 J‬لرفع حقيبة كتلتها ‪ m = 5 kg‬إلى ارتفاع‬ ‫أ ّن تسارع الجاذبيّة األرضيّة ‪ g = 10 m.s -2‬المطلوب حساب‪:‬‬ ‫‪ 1.‬الطّاقة الكامنة الثّقاليّة للحقيبة‪.‬‬ ‫‪ 2.‬االرتفاع ‪ h‬عن سطح األرض‪.‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪E P = W = 150 J 1.‬‬ ‫‪150‬‬ ‫‪150‬‬ ‫‪5 # 10 = 50 = 3 m 2.‬‬ ‫‪h‬‬ ‫عن سطح األرض‪ ،‬بفرض‬ ‫‪EP‬‬ ‫=‬ ‫‪h = m.g‬‬ ‫أﺗﻔﻜﺮ‪:‬‬ ‫أقارن بين قيمة الطّاقة الكامنة الثّقاليّة لألجسام‬ ‫الثّالثة المبيَّنة في ال َّ‬ ‫شكل‪.‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫الطّاقة الكامنة المرونيّة‪:‬‬ ‫لعلَّك سمعت يوماً عن استخدام اإلنسان قديماً للقوس والن ّ ّشاب‪.‬‬ ‫أتأمل َّثم أجيب‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫‪70‬‬ ‫ت هذه األداة قديماً؟‬ ‫•لماذا است ُ ْ‬ ‫خ ِدمَ ْ‬ ‫ضح مبدأ عمل هذه األداة‪.‬‬ ‫•أو ّ‬ ‫•بماذا يتميّز النّابض؟‬ ‫أفسر‬ ‫بقوة خارجيّة؟ كيف ّ‬ ‫•ماذا يحصل للنّابض عندما نؤثّر عليه ّ‬ ‫ذلك؟‬ ‫•برأيك‪ ،‬هل يتشابه عمل النّابض مع عمل القوس والن ّ ّشاب؟‬ ‫‪m‬‬ ‫‪2m‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫بقوة خارجيّة‪ ،‬ث َّم تعود إلى‬ ‫•تمتاز بعض المواد‬ ‫ّ‬ ‫بخاصيّة المرونة بحيث يتغيّر شكلها إذا أثّرنا فيها ّ‬ ‫األصلي بعد زوال القوَّة المؤثِّرة‪.‬‬ ‫شكلها‬ ‫ّ‬ ‫بقوة خارجيّة تؤدّي تغيّر شكلها‪.‬‬ ‫•تختزن األجسام طاقة كامنة مرونيّة ‪ E P‬عند تأثّرها ّ‬ ‫َّ‬ ‫الطاقة الميكانيك َّية‪:‬‬ ‫مما سبق َّ‬ ‫أن األجسام تمتلك طاقة كامنة أو طاقة حركيّة‪ ،‬فنتساءل هل يمكن للجسم أن يمتلك‬ ‫تعلَّ َ‬ ‫مت ّ‬ ‫طاقة كامنة وطاقة حركيّة في الوقت ذاته؟ وهل يمكن أن تتحوَّل الطَّاقة الكامنة إلى حركيَّة أو العكس؟‬ ‫َّ‬ ‫أتأمل ث َّم أجيب‪:‬‬ ‫يبيّن ال َّ‬ ‫شكل المجاورالطَّاقة التي تمتلكها كرة عند‬ ‫نقاط مختلفة أثناء سقوطه دون سرعة ابتدائيّة في‬ ‫منطقة يسودها حقل الجاذبيّة األرضيّة (بإهمال‬ ‫مقاومة الهواء)‪.‬‬ ‫أي نقطة يكون للطّاقة الكامنة الثّقاليّة قيمة‬ ‫•عند ّ‬ ‫عظمى؟ ولماذا؟‬ ‫أي نقطة يكون للطّاقة الحركيّة قيمة‬ ‫•عند ّ‬ ‫عظمى؟ ولماذا؟‬ ‫•كيف تتغيّر ك ّل من الطّاقة الكامنة الثّقاليّة‬ ‫والطّاقة الحركيّة أثناء سقوط الجسم؟‬ ‫أحسب مجموع الطّاقة الكامنة الثّقاليّة والطّاقة‬ ‫•‬ ‫ُ‬ ‫الحركيّة عند ك ّل نقطة‪ .‬ماذا أالحظ؟ وماذا‬ ‫الفيزيائي؟‬ ‫أسمي هذا المقدار‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫‪E P = 1000 J‬‬ ‫‪Ek = 0 J‬‬ ‫‪E P = 750 J‬‬ ‫‪E k = 250 J‬‬ ‫‪E P = 500 J‬‬ ‫‪E k = 500 J‬‬ ‫‪E P = 500 J‬‬ ‫‪E k = 750 J‬‬ ‫‪E P = 500 J‬‬ ‫‪E k = 1000 J‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫تتحول الطَّاقة الكامنة الثّقاليَّة إلى طاقة حركيّة ويبقى مجموع الطّاقتين ثابتاً والذي يسمى الطّاقة‬ ‫• ّ‬ ‫الكلّيّة (الطّاقة الميكانيكيّة)‪.‬‬ ‫•الطّاقة الميكانيكيّة تساوي مجموع الطّاقتين الكامنة والحركيّة‪E = E P + E K = const .‬‬ ‫تتحول من شكل آلخر دون‬ ‫نص قانون مصونيّة الطّاقة‪ :‬الطّاقة ال تفنى وال تستحدث من العدم بل‬ ‫ّ‬ ‫• ّ‬ ‫زيادة أو نقصان‪.‬‬ ‫‪71‬‬ ‫ﻧﺸﺎط‪:‬‬ ‫ً‬ ‫مستخدما الكلمات المناسبة اآلتية‪:‬‬ ‫أكمل الفراغات اآلتية‬ ‫ُ‬ ‫الكامنة – الزيادة – الطاقة الميكانيكية – ثابتة – النقصان – تزداد – الحركية ‪ -‬تتناقص‬ ‫ً‬ ‫فإن طاقته الكامنة‬ ‫عندما يسقط الجسم‬ ‫حر ًا من األعلى إلى األسفل َّ‬ ‫سقوطا ّ‬ ‫ّ‬ ‫في‬ ‫بحيث يكون‬ ‫الحركية‬ ‫أما طاقته‬ ‫قالية‬ ‫َّ‬ ‫‪َّ ،‬‬ ‫الث َّ‬ ‫الطاقة‬ ‫ّ‬ ‫يساوي‬ ‫الطاقة ّ‬ ‫الكل َّية للجسم تبقى‬ ‫َّ‬ ‫أن‬ ‫وهذا يعني َّ‬ ‫الطاقة‬ ‫في ّ‬ ‫وتسمى‬ ‫ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻣﺤﻠﻮل‪:‬‬ ‫يوضح ال ّشكل عربة كتلتها ‪ ، 500 kg‬بدأت‬ ‫متعرجة ملساء‬ ‫بالحركة من ّ‬ ‫السكون على س ّكة ّ‬ ‫باعتبار ‪ g = 10m.s -2‬والمطلوب حساب‪:‬‬ ‫‪ 1.‬الطّاقة الميكانيكيّة للعربة عند النّقطة (أ)‪.‬‬ ‫‪ 2.‬الطّاقة الحركيّة للعربة عند النّقطة (ب)‪.‬‬ ‫السيّارة عند النّقطة (جـ)‪.‬‬ ‫‪ 3.‬سرعة ّ‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫‪ 1.‬عند النّقطة (أ)‪َّ E K = 0 J :‬‬ ‫السيّارة‬ ‫ألن ّ‬ ‫السكون‪.‬‬ ‫بدأت حركتها من ّ‬ ‫)ﺃ(‬ ‫)ﺝ(‬ ‫‪30 m‬‬ ‫)ﺏ(‬ ‫‪20 m‬‬ ‫‪10 m‬‬ ‫‪E P = m.g.h = 500 # 10 # 30 = 150000 J‬‬ ‫‪E = E P + E K = 150000 + 0 = 150000 J‬‬ ‫‪ 2.‬عند النّقطة (ب)‪:‬‬ ‫‪E P = m.g.h = 500 # 10 # 10 = 50000 J‬‬ ‫‪E K = E - E P = 150000 - 50000 = 100000 J‬‬ ‫‪72‬‬ ‫مصونة)‪.‬‬ ‫(الطّاقة الميكانيكيّة‬ ‫ّ‬ ‫مصونة‪:‬‬ ‫‪ 3.‬عند النّقطة (جـ)‪ :‬الطّاقة الميكانيكيّة‬ ‫ّ‬ ‫لكن‪:‬‬ ‫‪E = 150000 J‬‬ ‫‪E P = m.g.h = 500 # 10 # 20 = 100000 J‬‬ ‫‪E K = E - E P = 150000 - 100000 = 50000 J‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪E K = 2 mv 2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪50000 = 2 # 500 # v 2‬‬ ‫‪v 2 = 200 ( v = 14.14 m.s -1‬‬ ‫أﺗﻔﻜﺮ‪:‬‬ ‫ذهبت الطّالبة هند مع عائلتها إلى الحديقة‬ ‫فركبت األرجوحة‪ .‬أجيب عن السؤالين‬ ‫اآلتيين‪:‬‬ ‫أي من النّقاط تكون الطّاقة الكامنة‬ ‫‪ 1.‬عند ّ‬ ‫لهند في األرجوحة أكبر ما يمكن؟‬ ‫ولماذا؟‬ ‫أي من النّقاط تكون الطّاقة الحركيّة‬ ‫‪ 2.‬عند ّ‬ ‫لهند في األرجوحة أكبر ما يمكن؟‬ ‫ولماذا؟‬ ‫‪h‬‬ ‫)ﺃ(‬ ‫)ﺝ(‬ ‫)ﺏ(‬ ‫أمثلة عن تحوّالت الطّاقة‪:‬‬ ‫تتحول الطّاقة من شكل آلخر من أجل االستخدامات المتعدّدة في حياتنا‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫ً‬ ‫أهم وجبة في اليوم)‪ ،‬برأيك لماذا؟‬ ‫باح‬ ‫الص‬ ‫(فطور‬ ‫يقول‪:‬‬ ‫ما‬ ‫ا‬ ‫يوم‬ ‫غذية‬ ‫ت‬ ‫ال‬ ‫خبير‬ ‫سمعت‬ ‫ما‬ ‫ب‬ ‫ّ‬ ‫•ر ّ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫تتحول الطّاقة الكيميائيّة النّاتجة عن أكسدة الغذاء‬ ‫ّ‬ ‫في جسم اإلنسان إلى طاقة حركيّة للقيام باألنشطة‬ ‫المختلفة طوال اليوم‪ ،‬وإلى طاقة حراريّة للمحافظة‬ ‫على درجة حرارة الجسم‪.‬‬ ‫‪73‬‬ ‫َّ‬ ‫الكهربائي‬ ‫الغسالة يدور؟ وما الذي يجعل المصباح‬ ‫محرك ّ‬ ‫•هل سألت نفسك يوماً ما الذي يجعل ّ‬ ‫ّ‬ ‫يضيء؟ وما الذي يجعل المكواة تسخن؟‬ ‫المحرك‬ ‫فتتحول في‬ ‫الكهربائي يملك طاقة كهربائيّة تؤدّي دورا ً هاماً في مجاالت متعدّدة‪،‬‬ ‫التّيّار‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫الكهربائي إلى طاقة حركيّة وإلى طاقة ضوئيّة في المصباح وإلى طاقة حراريّة في المكواة‪.‬‬ ‫ﻧﺸﺎط‪:‬‬ ‫ً‬ ‫موضحا فيها بعض‬ ‫اليومية‬ ‫اكتب أسماء ثالثة أجهزة تستخدمها في حياتك‬ ‫ّ‬ ‫دون ذلك في الجدول اآلتي‪:‬‬ ‫ثم ِّ‬ ‫الطاقة‪ّ ،‬‬ ‫تحوالت ّ‬ ‫ّ‬ ‫اسم الجهاز‬ ‫ّ‬ ‫الطاقة المستخدمة في تشغيل الجهاز‬ ‫ّ‬ ‫حول‬ ‫الطاقة النّاتجة عن ال ّت ّ‬ ‫الطاقة (مردود ّ‬ ‫كفاءة ّ‬ ‫الطاقة)‪:‬‬ ‫المحركات انتشار طاقة حراريّة!!!‬ ‫تحول الطّاقة من شكل إلى آخرفي‬ ‫يرافق ّ‬ ‫ّ‬ ‫ﻫﻞ ﺗﻌﻠﻢ؟‬ ‫‪74‬‬ ‫إن مقدار الطاقة الحرارية التي ينتجها جسم اإلنسان في ثانية واحدة يساوي مقدار الطاقة‬ ‫الحرارية التي يشعها مصباح استطاعته ‪ 60 W‬في الثانية‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫أتأمل ث ُمّ أجيب‪:‬‬ ‫السيّارة كي يعمل؟‬ ‫محرك ّ‬ ‫•ما الذي يحتاجه ّ‬ ‫تحوالت الطّاقة النّاتجة عن احتراق الوقود‬ ‫•ما ّ‬ ‫السيّارة؟‬ ‫محرك ّ‬ ‫في ّ‬ ‫تحولت‬ ‫•هل الطّاقة النّاتجة عن احتراق الوقود ّ‬ ‫بأكملها إلى طاقة حركيّة؟‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫•يعمل الجهاز عند تزويده بطاقة على تحويل جزء منها إلى شكل آخر للطّاقة يكون مفيدا ً إلنجاز‬ ‫العمل‪ ،‬والجزء اآلخر يكون بشكل حراري غير مفيد‪.‬‬ ‫•تقاس كفاءة الطّاقة (المردود) من العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫الطاقة الناتجة المفيدة‬ ‫كفاءة تحويل الطاقة =‬ ‫الطاقة الداخلية المستهلكة‬ ‫  ‬ ‫  ‬ ‫      ‬ ‫   ‬ ‫ 
       ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫المتجددة‪:‬‬ ‫والطاقات غير‬ ‫المتجددة‬ ‫الطاقات‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫ي لألرض يوفّر لنا الهواء الّذي نتن ّفسه‪،‬‬ ‫ضروري للحياة تقريباً‪ ،‬فالغالف‬ ‫توفّر لنا األرض ك ّل ما هو‬ ‫الجو ّ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫كما أ ّن المسطّحات المائيّة كالمحيطات والبحار تمدّنا بالموارد الغذائيّة والماء الذي نحتاج إليه‪ ،‬هذه‬ ‫تسمى الموارد الطبيعيّة‪.‬‬ ‫الموارد التي توفّرها األرض ّ‬ ‫‪75‬‬ ‫أتأمل ثم أجيب‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫المتنوعة للطّاقة‪.‬‬ ‫•أضع قائمة بالمصادر‬ ‫ّ‬ ‫أي من هذه المصادر غير متجدّدة‪ .‬ولماذا؟‬ ‫•أحدّد ّ‬ ‫أي من هذه المصادر متجدّدة‪ .‬ولماذا؟‬ ‫•أحدّد ّ‬ ‫•ما الدّور الذي تراه مناسباً لك في المحافظة على أنواع الموارد الطبيعيّة وترشيد استهالك الطّاقة‪.‬‬ ‫أﺳﺘﻨﺘﺞ‪:‬‬ ‫أهم‬ ‫•الطّاقات غير المتج ّددة (القابلة للنّفاد)‪ :‬طاقات تحتاج إلى ماليين ّ‬ ‫السنين لتتش ّكل من جديد‪ّ .‬‬ ‫ّ‬ ‫بيعي‪ ،‬والمواد المش ّعة‪.‬‬ ‫مصادرها‪ :‬الفحم الحجري‪ ،‬والنّفط (البترول)‪ ،‬والغاز الط ّ‬ ‫•الطّاقات المتج ّددة (غير القابلة للنّفاد)‪ :‬طاقات موجودة ومتوفّرة بشكل دائم ويمكن استعادتها خالل‬ ‫الرياح‪ ،‬وطاقة المياه‬ ‫أهم مصادرها‪ :‬الطّاقة ال ّشمسيّة‪ ،‬وطاقة ّ‬ ‫فترة زمنيّة قصيرة بعد استهالكها‪ّ ،‬‬ ‫الجارية‪ ،‬وطاقة الم ّد والجزر‪.‬‬ ‫الراحة في المستقبل‪.‬‬ ‫•ترشيد استهالك الطّاقة‪ :‬خفض ضياع الطّاقة بهدف ضمان مستوى من ّ‬ ‫‪76‬‬ ‫ﺗﻌﻠﻤﺖ‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫•الطّاقة‪ :‬هي قدرة الجسم على القيام بعمل‪ ،‬وت ُقاس بوحدة الجول ‪. J‬‬ ‫•الطّاقة الحركيّة ‪ : E K‬هي الطّاقة النّاتجة عن حركة الجسم‪.‬‬ ‫ •العوامل الّتي تتوقّف عليها الطّاقة الحركيّة‪:‬‬ ‫‪ 1.‬كتلة الجسم ‪ m‬وحدتها ‪. Kg‬‬ ‫‪ 2.‬سرعة الجسم ‪ v‬وحدتها ‪. m.s -1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ •ت ُحسب الطّاقة الحركيّة من العالقة اآلتية‪E K = 2 mv 2 :‬‬ ‫•الطّاقة الكامنة الثّقاليّة ‪ : E P‬هي الطّاقة التي يختزنها الجسم نتيجة العمل الذي بذل عليه لرفعه‬ ‫إلى ارتفاع معيّن عن سطح األرض‪.‬‬ ‫ •الطّاقة الكامنة الثّقاليّة تساوي العمل الذي بذل على الجسم لرفعه إلى ارتفاع معيّن عن‬ ‫سطح األرض‪E P = W .‬‬ ‫ •العوامل الّتي تتوقّف عليها الطّاقة الكامنة الثّقاليّة‪:‬‬ ‫‪ 1.‬ثقل الجسم ‪ ، W‬وحدته نيوتن ‪. N‬‬ ‫‪ 2.‬ارتفاع الجسم ‪ ، h‬وحدته المتر ‪. m‬‬ ‫ •ت ُحسب الطّاقة الكامنة الثّقاليّة لجسم كتلته ‪ m‬على ارتفاع ‪ h‬عن سطح األرض بالعالقة‪:‬‬ ‫‪E P = W.h = m.g.h‬‬ ‫ث يتغيّر شكلها إذا أثَّرنا فيها بقوَّة خارجيَّة‪ ،‬ث َّم تعود‬ ‫•تمتاز بعض الموادّ‬ ‫بخاصيّة المرونة‪ ،‬بحي ُ‬ ‫ّ‬ ‫األصلي بعد زوال القوَّة المؤثّرة‪ ،‬وتختزن األجسام المرنة طاقة كامنة مرونيّة ‪. E P‬‬ ‫إلى شكلها‬ ‫ّ‬ ‫•الطّاقة الميكانيكيّة (الكلّيّة) ‪ : E‬هي مجموع الطّاقتين الكامنة والحركيّة‪.‬‬ ‫‪E = E P + E K = const‬‬ ‫تتحول من شكل إلى آخر‬ ‫نص قانون مصونيّة الطّاقة‪ :‬الطّاقة ال تفنى وال ت ُستحدَث من العدم بل‬ ‫ّ‬ ‫• ّ‬ ‫دون زيادة أو نقصان‪.‬‬ ‫•تقاس كفاءة الطّاقة (فاعليّة الجهاز) من العالقة اآلتية‪:‬‬ ‫الطاقة الناتجة المفيدة‬ ‫كفاءة تحويل الطاقة =‬ ‫الطاقة الداخلية المستهلكة‬ ‫السنين لتتش ّكل من جديد‪.‬‬ ‫•الطّاقات غير المتج ّددة (القابلة للنّفاد)‪ :‬طاقات تحتاج إلى ماليين ّ‬ ‫•الطّاقات المتج ّددة (غير القابلة للنّفاد)‪ :‬طاقات موجودة ومتوفّرة بشكل دائم‪ ،‬ويمكن استعادتها‬ ‫خالل فترة زمنيّة قصيرة بعد استهالكها‪.‬‬ ‫الراحة في المستقبل‪.‬‬ ‫•ترشيد استهالك الطّاقة‪ :‬خفض ضياع الطّاقة بهدف ضمان مستوى من ّ‬ ‫‪77‬‬ ‫أﺧﺘﺒﺮ ﻧﻔﺴﻲ‪:‬‬ ‫السؤال األول‪:‬‬ ‫الصحيحة لك ّل ممّا يأتي‪:‬‬ ‫اختر اإلجابة ّ‬ ‫‪ 1.‬ازدادت سرعة جسم متحرك ‪ v‬لتصبح ثالثة أمثال ما كانت عليه ‪ ، 3v‬فتصبح طاقته الحركيّة‪:‬‬ ‫‪ .b‬تسعة أمثال ما كانت عليه‪.‬‬ ‫‪ .a‬ثالثة أمثال ما كانت عليه‪.‬‬ ‫‪ .d‬ثلث أمثال ما كانت عليه‪.‬‬ ‫‪ .c‬ستّة أمثال ما كانت عليه‪.‬‬ ‫‪ 2.‬تبلغ الطّاقة الحركيّة‬ ‫تساوي‪:‬‬ ‫‪4 m.s -1 .a‬‬ ‫‪E K = 16 J‬‬ ‫‪.b‬‬ ‫لجسم كتلته‬ ‫‪16 m.s -1‬‬ ‫‪m = 2 kg‬‬ ‫‪.c‬‬ ‫يتحرك بسرعة ثابتة‬ ‫عندما‬ ‫ّ‬ ‫‪.d‬‬ ‫‪1 m.s -1‬‬ ‫‪َّ 3.‬‬ ‫إن وحدة الطّاقة (الجول) تكافئ في الجملة الدّوليَّة‪:‬‬ ‫‪kg.s .b‬‬ ‫‪kg.m .a‬‬ ‫‪kg.m.s -2 .c‬‬ ‫‪ 4.‬تبلغ الطَّاقة الحركيَّة‬ ‫تساوي‪:‬‬ ‫‪8 kg .a‬‬ ‫‪E K = 64 J‬‬ ‫‪.b‬‬ ‫يتحرك بسرعة ثابتة‬ ‫لجسم َّ‬ ‫‪16 kg‬‬ ‫‪.c‬‬ ‫‪4 kg‬‬ ‫‪.d‬‬ ‫‪v = 2 m.s -1‬‬ ‫‪v‬‬ ‫‪32 m.s -1‬‬ ‫‪kg.m 2 .s -2‬‬ ‫إذا كانت كتلته‬ ‫‪.d‬‬ ‫‪32 kg‬‬ ‫‪ 5.‬جسم كتلته ‪ m = 1 kg‬على ارتفاع مناسب من سطح األرض‪ ،‬تبلغ طاقته الكلّيّة‬ ‫وسرعته ‪َّ ، 1 m.s -1‬‬ ‫فإن طاقته الكامنة الثّقاليَّة تساوي‪:‬‬ ‫‪0.5 J .c‬‬ ‫‪0.25 J .a‬‬ ‫‪10 J .d‬‬ ‫‪0 J .b‬‬ ‫‪0.5 J‬‬ ‫المحركات من شكل إلى آخر يضيع جزء منها على شكل طاقة‪:‬‬ ‫تتحول الطَّاقة في‬ ‫‪ 6.‬عندما‬ ‫َّ‬ ‫ّ‬ ‫‪ .d‬حرار ّية‪.‬‬ ‫‪ .c‬ميكانيك ّية‪.‬‬ ‫‪ .b‬حرك ّية‪.‬‬ ‫‪ .a‬كامنة‪.‬‬ ‫السؤال َّ‬ ‫الثاني‪:‬‬ ‫الصحيحة وكلمة (غلط) أمام العبارة المغلوط فيها‪ ،‬ث َّم ص ّححها‪:‬‬ ‫ضع كلمة (صح) أمام العبارة َّ‬ ‫‪ 1.‬إ َّن توليد الكهرباء من الماء المتساقط على شكل َّ‬ ‫لتحوالت الطَّاقة‪.‬‬ ‫شلل هو مثال‬ ‫ّ‬ ‫َّ‬ ‫غير متجدّدة‪.‬‬ ‫‪ 2.‬الطاقة التي يمكن استعادتها خالل فترة زمنيّة قصيرة تسمَّى طاقة َ‬ ‫‪ 3.‬عند اصطدام الجسم باألرض تنعدم طاقته الكامنة فقط‪.‬‬ ‫القوة الخارجيّة المؤثِّرة فيه‪.‬‬ ‫‪ 4.‬األجسام المرنة تعود لشكلها‬ ‫األصلي بعد زوال ّ‬ ‫ّ‬ ‫‪78‬‬ ‫‪m‬‬ ‫السؤال َّ‬ ‫الثالث‪:‬‬ ‫لديك ثالثة أشكال بيانيَّة تعبّر عن تغيّر الطّاقة بداللة االرتفاع عند سقوط الجسم من ارتفاع معين عن سطح األرض‪.‬‬ ‫‪h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫البياني الذي يُعبّر عن العالقة بين ك ّل من‪:‬‬ ‫ح ّدد الخ ّط‬ ‫ّ‬ ‫‪ 1.‬الطّاقة الكامنة الثّقاليّة وارتفاع الجسم عن األرض‪.‬‬ ‫‪ 2.‬الطّاقة الحركيّة وارتفاع الجسم عن األرض‪.‬‬ ‫‪ 3.‬الطّاقة الميكانيكية وارتفاع الجسم عن سطح األرض‪.‬‬ ‫السؤال الرابع‪:‬‬ ‫حراً من ارتفاع ‪ 20 m‬عن سطح األرض‪ ،‬المطلوب‪ :‬أكمل الفراغات في‬ ‫جسم كتلته ‪ 4 kg‬يسقط سقوطاً ّ‬ ‫‪-2‬‬ ‫الجدول اآلتي‪ ،‬بفرض أنّ تسارع الجاذبيَّة األرضيَّة ‪ ، g = 10 m.s‬وبإهمال مقاومة الهواء‪.‬‬ ‫النقطة‬ ‫بعد الجسم عن‬ ‫نقطة السقوط‬ ‫الطاقة الكامنة‬ ‫الثقالية )‪(J‬‬ ‫سرعة الجسم‬ ‫الطاقة الحركية‬ ‫الطاقة الميكانيكية‬ ‫) ‪(m.s‬‬ ‫)‪(J‬‬ ‫)‪(J‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫)‪(m‬‬ ‫أ‬ ‫‪0‬‬ ‫ب‬ ‫جـ‬ ‫‪5‬‬ ‫‪400‬‬ ‫د‬ ‫‪800‬‬ ‫السؤال الخامس‪:‬‬ ‫ح ّل المسائل اآلتية‪:‬‬ ‫المسألة األولى‪:‬‬ ‫من سطح األرض‪ ،‬وباعتبار تسارع الجاذبيَّة‬ ‫جسم كتلته ‪ m = 8 kg‬ساكن على ارتفاع‬ ‫األرضيَّة ‪ . g = 10 m.s -2‬المطلوب‪:‬‬ ‫‪ 1.‬احسب عند هذا االرتفاع ّ‬ ‫كل ً من‪ :‬طاقته الكامنة الثّقاليّة‪ ،‬وطاقته الحركيّة‪ ،‬وطاقته الكلّيّة‪.‬‬ ‫‪ 2.‬يسقط الجسم إلى ارتفاع ‪ h 2 = 4.75 m‬من سطح األرض‪ ،‬احسب عند هذا االرتفاع ّ‬ ‫كل ً من‬ ‫طاقته الكامنة الثّقاليّة‪ ،‬وطاقته الحركيّة‪ ،‬وسرعته عندئ ٍذ‪.‬‬ ‫‪h1 = 6 m‬‬ ‫‪79‬‬ ‫المسألة الثَّانيَة‪:‬‬ ‫نترك جسماً كتلته ‪ m = 80 kg‬يسقط تحت تأثير ثقله فقط من ارتفاع ‪ 15 m‬عن سطح األرض‪،‬‬ ‫وبفرض أ ّن ‪ g = 10 m.s -2‬والمطلوب‪:‬‬ ‫‪ 1.‬ما نوع الطّاقة التي يمتلكها الجسم على ارتفاع ‪ 15 m‬؟ واحسب قيمتها‪.‬‬ ‫‪ 2.‬احسب قيمة ك ّل من الطّاقة الثّقاليّة‪ ،‬والطّاقة الحركيّة على ارتفاع ‪. 4 m‬‬ ‫‪ 3.‬ما نوع الطّاقة التي يمتلكها الجسم لحظة وصوله إلى سطح األرض؟ واحسب قيمتها‪.‬‬ ‫قوة ثقل الجسم لدى سقوطه من االرتفاع السَّ ابق‪.‬‬ ‫‪ 4.‬احسب العمل الذي قامت به ّ‬ ‫المسألة الثّ َالثة‪:‬‬ ‫بالسرعة نفسها ‪ v = 10 m.s‬كتلة األولى ‪ m 1 = 1000 kg‬وكتلة الثّانية‬ ‫تتحرك سيّارتان ّ‬ ‫‪ّ 1.‬‬ ‫‪EK‬‬ ‫السيّارتين تمتلك طاقة حركيّة أكبر؟ احسب النِّسبة ‪. E K‬‬ ‫‪ ، m 2 = 1500 kg‬أي ّ‬ ‫تتحرك سيّارتان كتلة كل منهما ‪ m 1 = m 2 = 1000 kg‬بسرعتين مختلفتين ‪، v 2 = 20 m.s -1‬‬ ‫‪ّ 2.‬‬ ‫‪EK‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫السيّارتين تمتلك طاقة حركيّة أكبر؟ احسب النّسبة ‪. E K‬‬ ‫‪ّ ، v 1 = 40 m.s‬‬ ‫أي ّ‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫قض ّية للبحث‪:‬‬ ‫الشــابكة بال َتّعــاون مــع زمالئــك عــن مصــادر َّ‬ ‫ابحــث فــي َّ‬ ‫الطاقــة ال َنّظيفــة‪ ،‬ث ـ َّم ق ـ ّدم تقريــر ًا عــن ذلــك‬ ‫لمعلمــك‬ ‫‪80‬‬