فيزياء 12 ف1 عمان التعليمية.pdf

‫الفيزياء‬ ‫الفيزيا‬ ‫الفيزياء‬ ‫الثاني عشر‬ ‫عشرعشر‬‫عشر‬ ‫الثاني‬ ‫الصف‬ ‫الثاني‬ ‫الثاني‬ ‫الصف‬ ‫الصف‬ ‫الصف‬ ‫الطالب‬ ‫الطالب‬ ‫الطالب‬ ‫الطالب‬...

‫الفيزياء‬ ‫الفيزيا‬ ‫الفيزياء‬ ‫الثاني عشر‬ ‫عشرعشر‬‫عشر‬ ‫الثاني‬ ‫الصف‬ ‫الثاني‬ ‫الثاني‬ ‫الصف‬ ‫الصف‬ ‫الصف‬ ‫الطالب‬ ‫الطالب‬ ‫الطالب‬ ‫الطالب‬ ‫كتاب‬ ‫كتاب‬ ‫كتاب‬ ‫كتاب‬ ‫الدراسي األول‬ ‫الدراسي األول‬ ‫األول‬ ‫الفصل‬ ‫الدراسياألول‬ ‫الدراسي‬ ‫الفصل‬ ‫الفصل‬ ‫الفصل‬ ‫‪1445‬مهـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫‪2023‬‬ ‫م‪-‬م‪2023‬‬ ‫‪2023‬‬ ‫هـ‬ ‫‪1445‬‬ ‫‪1445‬‬ ‫التجريبية‪1445‬‬ ‫التجريبية ‪-‬‬ ‫هـهـ‪-‬‬ ‫التجريبية‬ ‫التجريبية‬ ‫الطبعة‬ ‫الطبعة‬ ‫الطبعة‬ ‫الطبعة‬ ‫الفيزياء‬ ‫الصف الثاني عشر‬ ‫كتاب الطالب‬ ‫الفصل الدراسي األول‬ ‫‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫الطبعة التجريبية‬  ‫مطبعة جامعة كامبريدج‪ ،‬الرمز البريدي ‪ ،CB2 8BS‬المملكة المتحدة‪.‬‬ ‫تشكل مطبعة جامعة كامبريدج جز ًءا من الجامعة‪.‬‬ ‫وللمطبعة دور في تعزيز رسالة الجامعة من خالل نشر المعرفة‪ ،‬سع ًيا وراء‬ ‫تحقيق التعليم والتعلم وتوفير أدوات البحث على أعلى مستويات التميز العالمية‪.‬‬ ‫© مطبعة جامعة كامبريدج ووزارة التربية والتعليم في سلطنة ُعمان‪.‬‬ ‫يخضع هذا الكتاب لقانون حقوق الطباعة والنشر‪ ،‬ويخضع لالستثناء التشريعي‬ ‫المسموح به قانو ًنا وألحكام التراخيص ذات الصلة‪.‬‬ ‫ال يجوز نسخ أي جزء من هذا الكتاب من دون الحصول على اإلذن المكتوب من‬ ‫مطبعة جامعة كامبريدج ومن وزارة التربية والتعليم في سلطنة ُعمان‪.‬‬ ‫الطبعة التجريبية ‪ ٢٠٢٣‬م‪ُ ،‬طبعت في سلطنة ُعمان‬ ‫تمت مواءمتها من كتاب الطالب ‪ -‬الفيزياء للصف الثاني عشر ‪ -‬من سلسلة كامبريدج للفيزياء‬ ‫هذه نسخة َّ‬ ‫لمستوى الدبلوم العام والمستوى المتقدم ‪ AS & A Level‬للمؤلفين دايفيد سانغ‪ ،‬وغراهام جونز‪ ،‬وغوريندر تشادا‪،‬‬ ‫وريتشارد وودسيد‪.‬‬ ‫تمت مواءمة هذا الكتاب بنا ًء على العقد الموقع بين وزارة التربية والتعليم ومطبعة‬ ‫جامعة كامبريدج‪.‬‬ ‫ال تتحمل مطبعة جامعة كامبريدج المسؤولية تجاه المواقع اإللكترونية‬ ‫المستخدمة في هذا الكتاب أو د ّقتها‪ ،‬وال تؤكد أن المحتوى الوارد على تلك المواقع دقيق‬ ‫ومالئم‪ ،‬أو أنه سيبقى كذلك‪.‬‬ ‫تمت مواءمة الكتاب‬ ‫بموجب القرار الوزاري رقم ‪ ٢٠٢٣/٣٦‬واللجان المنبثقة عنه‬ ‫جميع حقوق الطبع والتأليف والنشر محفوظة لوزارة التربية والتعليم‬ ‫وال يجوز طبع الكتاب أو تصويره أو إعادة نسخه ً‬ ‫كامل أو مج ًّزأ أو ترجمته‬ ‫أو تخزينه في نطاق استعادة المعلومات بهدف تجاري بأي شكل من األشكال‬ ‫ّإال بإذن كتابي مسبق من الوزارة‪ ،‬وفي حال االقتباس القصير يجب ذكر المصدر‪.‬‬  ‫حضـرة صـاحب الجـاللـة‬ ‫المغفور له‬ ‫السلطان هيثم بن طارق المعظم‬ ‫السلطان قابوس بن سعيد‬ ‫‪-‬حفظه ّ‬ ‫الله ورعاه‪-‬‬ ‫‪-‬طيب ّ‬ ‫الله ثراه‪-‬‬ ‫ّ‬  ‫ﺳﻠطﻧــــــﺔ ﻋُﻣــــــﺎن‬ ‫)اﻟﻣﺣﺎﻓظﺎت واﻟوﻻﯾﺎت(‬ ‫‪ 52°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 54°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 56°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 58°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 60°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫ﻣﺿـﯾﻖ ھرﻣز‬ ‫ﺧﺻب‬ ‫اﻟﺟﻣﮭورﯾﺔ اﻹﺳﻼﻣـﯾﺔ اﻹﯾــراﻧﯾﺔ‬ ‫! ! ﺑﺧﺎء‬ ‫‪ 26°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫‪ 26°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ ﻣﺳﻧدم‬ ‫!‬ ‫دﺑﺎ‬ ‫اﻟﺧــــﻠــﯾـــــﺞ اﻟــﻌــــــــرﺑﻲ‬ ‫ﻣدﺣﺎء‬ ‫!‬ ‫)ﺳﻠطﻧﺔ ﻋﻣﺎن(‬ ‫ﺷﻧﺎص‬ ‫!‬ ‫ﻟوى‬ ‫ﻣﺣﺿﺔ‬ ‫!‬ ‫ﺻﺣﺎر (‬ ‫ﻣﯾﻧﺎء ﺻﺣﺎر‬ ‫ﺑﺣـــــر ﻋُـﻣـــــــﺎن‬ ‫ﺎ ط ﻧﺔ‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫ﻣطﺎر ﺻﺣﺎر‬ ‫اﻟﺑرﯾﻣﻲ‬ ‫‪r‬‬ ‫اﻟﺑ‬ ‫ﺻﺣم‬ ‫!‬ ‫دوﻟﺔ اﻹﻣﺎرات‬ ‫ﻣ‬ ‫ﻣﺎ ل‬ ‫‪ 24°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫‪ 24°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫!‬ ‫ﺣﺎ‬ ‫اﻟﺧﺎﺑورة‬ ‫ظﺔ‬ ‫ﻓظ‬ ‫ﺷ‬ ‫اﻟﻌرﺑﯾﺔ اﻟﻣﺗﺣدة‬ ‫ﺣ ﺎﻓ‬ ‫ﺟزر اﻟدﯾﻣﺎﻧﯾﺎت اﻟﺳوﯾﻖ‬ ‫!‬ ‫ﻟ‬ ‫ﺔا‬ ‫ﻣ‬ ‫!‬ ‫اﻟﻣﺻﻧﻌﺔ‬ ‫ﻣطﺎر ﻣﺳـﻘط اﻟدوﻟﻲ‬ ‫ﺑرﯾ‬ ‫!‬ ‫ﻣﯾﻧﺎء اﻟﺳﻠطﺎن ﻗﺎﺑوس اﻟﺳﯾب ﺑرﻛﺎء‬ ‫وادي ﻣﺣﺎﻓظﺔ‬ ‫ﻣﻲ‬ ‫ﺿﻧك‬ ‫ﯾﻧﻘل‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫ﻣطرح‪( !.‬‬ ‫ﻣﺳﻘط‬ ‫اﻟﻣﻌﺎولﺟﻧوب اﻟﺑﺎطﻧﺔ‬ ‫‪r‬‬ ‫!‬ ‫اﻟﺳﻧﯾﻧﺔ‬ ‫!‬ ‫! ﺑوﺷر‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫طاﻟﻌﺎﻣرات ﺑدﺑد‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫ﻧﺧل ! اﻟرﺳﺗﺎق‬ ‫ﻗرﯾﺎت ! ﺳﻘ‬ ‫اﻟﻌواﺑﻲ‬ ‫ﺔﻣ‬ ‫!‬ ‫ﻋﺑري‬ ‫!‬ ‫ﺳﻣﺎﺋل‬ ‫! اﻟﺣﻣراء‬ ‫اﻟﺟﺑل اﻷﺧﺿر‬ ‫! دﻣﺎء‬ ‫ﻓظ‬ ‫ﺣﺎ‬ ‫!‬ ‫ﻧزوى ! ﺑﮭﻼء‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫واﻟطﺎﺋﯾﯾن‬ ‫ﻣ‬ ‫إزﻛﻲ‬ ‫! ﻣﻧﺢ‬ ‫إﺑراء‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ اﻟظﺎھرة‬ ‫اﻟﻣﺿﯾﺑﻲ‬ ‫!‬ ‫وادي ﺑﻧﻲ ﺧﺎﻟد‬ ‫ﺻور‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫! اﻟﻘﺎﺑل‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ‬ ‫!‬ ‫ﺳﻧﺎو‬ ‫! أدم‬ ‫ﺑدﯾﺔ‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ‬ ‫ﺟﻧوب اﻟﺷرﻗﯾﺔ‬ ‫ﺷﻣﺎل اﻟﺷرﻗﯾﺔ‬ ‫! اﻟﻛﺎﻣل واﻟواﻓﻲ‬ ‫‪ 22°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫‪ 22°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫! ! ﺟﻌﻼن ﺑﻧﻲ ﺑو ﺣﺳن‬ ‫ﺟﻌﻼن ﺑﻧﻲ ﺑو ﻋﻠﻲ‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ اﻟداﺧﻠﯾﺔ‬ ‫اﻟﻣﻣﻠﻛـــــــﺔ‬ ‫اﻟﻌرﺑﯾــــﺔ اﻟﺳﻌودﯾــــــﺔ‬ ‫ﻣﺣوت‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫ﻣﺻﯾرة‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ اﻟوﺳطﻰ‬ ‫‪ 20°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫‪ 20°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫! ھﯾﻣﺎء‬ ‫ﻣﯾﻧﺎء اﻟدﻗم‬ ‫! ﻣﻘﺷن‬ ‫(! اﻟدﻗم‬ ‫ﻣطﺎر اﻟدﻗم‬ ‫‪r‬‬ ‫! اﻟﺟﺎزر‬ ‫ﻣﺣﺎﻓظﺔ ظﻔﺎر‬ ‫ﺑﺣـــــر اﻟـﻌــــــرب‬ ‫‪ 18°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫‪ 18°‬ﺷﻣﺎﻻ‬ ‫ﺷﻠﯾم وﺟزر اﻟﺣﻼﻧﯾﺎت‬ ‫!‬ ‫اﻟﻣزﯾوﻧﺔ‬ ‫أﻧﺘﺠـــﺖ ﺑﺎﻟﮭﯿﺌــــﺔ اﻟﻮطﻨﯿـــﺔ ﻟﻠﻤﺴﺎﺣـــــﺔ ‪ ،‬وزارة اﻟﺪﻓـــــﺎع‪ ،‬ﺳﻠﻄﻨــــﺔ ﻋُﻤــــﺎن ‪ 2022‬م ‪.‬‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫ﺣﻘوق اﻟطﺑﻊ © ﻣﺣﻔوظﺔ ﻟﻠﮭﯾﺋﺔ اﻟوطﻧﯾﺔ ﻟﻠﻣﺳﺎﺣﺔ‪ ،‬وزارة اﻟدﻓﺎع‪ ،‬ﺳﻠطﻧﺔ ﻋُﻣﺎن ‪ 2022‬م ‪.‬‬ ‫ﺛﻣرﯾت‬ ‫ﻻ ﯾﻌﺗد ﺑﮭذه اﻟﺧرﯾطﺔ ﻣن ﻧﺎﺣﯾﺔ اﻟﺣدود اﻟدوﻟﯾﺔ ‪.‬‬ ‫ﺟزر اﻟﺣﻼﻧﯾﺎت‬ ‫طﺮﯾﻖ ﻣﺮﺻﻮف‬ ‫ﺣﺑروت‬ ‫‪.‬‬ ‫!‬ ‫ﻋﺎﺻﻤﺔ‬ ‫طﺮﯾﻖ ﻣﻤـﮭﺪ‬ ‫!‬ ‫وﻻﯾﺔ‬ ‫اﻟﺟﻣﮭـورﯾﺔ‬ ‫ﻣطﺎر ﺻﻼﻟﺔ‬ ‫اﻟﺤﺪود اﻻدارﯾﺔ‬ ‫(‬ ‫ﻣﯿﻨﺎء‬ ‫‪r‬‬ ‫!‬ ‫!‬ ‫اﻟﺤﺪود اﻟﺪوﻟﯿﺔ‬ ‫!‬ ‫ﺳدح‬ ‫ﻣﻄﺎر‬ ‫‪r‬‬ ‫!‬ ‫اﻟﯾﻣﻧﯾـــــﺔ‬ ‫(‬ ‫طﺎﻗﺔ ﺻﻼﻟﺔ‬ ‫ﻣرﺑﺎط‬ ‫‪0‬‬ ‫‪50‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪150‬‬ ‫ﻛﻢ ‪200‬‬ ‫ﻣﯾﻧﺎء ﺻﻼﻟﺔ‬ ‫!‬ ‫رﺧﯾوتﺿﻠﻛوت‬ ‫!‬ ‫‪ 52°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 54°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 56°‬ﺷرﻗﺎ‬ ‫‪ 58°‬ﺷرﻗﺎ‬  ‫ط ِن ُّي‬t َ ‫النَّ ضي ُد ال َْـو‬ ¿É``£``∏r ``°``ù``dG t án ````dn Ó````Ln r Øn MG É````æ`d ß`` r É```æ`Hs Qn É``j ¿É`````````eC’n Gh õ```` p dr É````Hp u ©```` ¿É```Whr nC’G »``a Ö n ©`` r °ûdGs hn Gó``` k `é``` s `ª``` p `Y k `gÉ```` n `eo Ó```` Gó`````` k js ƒD n ```e o Ωr ó````````` o n dr hn «``` ió``àn ``Ør ``jo ¢``p `Sƒ```Ø```æt ```dÉ```Hp p `cp ø` Üp ôn ©n dr G ΩGô` o `«``ap hr nCG r `ep AÉ` »Ñæs dG óp ¡r Yn ør ep øo ër fn ¿Éª o Yo Éj AÉ```«°†`dG u ¿n ƒ```r μn dr G »`Ä`∏n eGr hn AÉ``ª°ùdG s ΩÉ`````g n »```≤Jn QÉ``a r s Hp »`ª©n fr Ghn …ó©n °SG AÉ``NôdÉ r hn indd 7 6/8/20 1:59 PM PM 7 oe-b9.indd indd 7 7 6/8/20 9/9/20 1:59 PM1:43 PM PM indd 7.ٌ‫ َم ْو ِق ٌع َو َح ضا َرة‬.. ُ‫َو َطني ُعمان‬ 6/8/20 1:59 PM MP  ‫تقديم‬ ‫الحمد هلل رب العالمين‪ ،‬والصالة والسالم على خير المرسلين‪ ،‬س ّيدنا ُمح َّمد‪ ،‬وعلى آله وصحبه‬ ‫أجمعين‪.‬وبعد‪:‬‬ ‫فقد حرصت وزارة التربية والتعليم على تطوير المنظومة التعليمية في جوانبها ومجاالتها المختلفة‬ ‫كافة؛ لتُل ّبي ُمتطلّبات المجتمع الحالية‪ ،‬وتطلُّعاته المستقبلية‪ ،‬ولتتواكب مع ال ُمستج ّدات العالمية في‬ ‫اقتصاد المعرفة‪ ،‬والعلوم الحياتية المختلفة؛ بما يؤ ّدي إلى تمكين المخرجات التعليمية من المشاركة‬ ‫في مجاالت التنمية الشاملة للسلطنة‪.‬‬ ‫وقد حظيت المناهج الدراسية‪ ،‬باعتبارها مك ِّو ًنا أساس ًيا من مك ِّونات المنظومة التعليمية‪ ،‬بمراجعة‬ ‫مستمرة وتطوير شامل في نواحيها المختلفة؛ بد ًءا من المق ّررات الدراسية‪ ،‬وطرائق التدريس‪،‬‬ ‫وأساليب التقويم وغيرها؛ وذلك لتتناسب مع الرؤية المستقبلية للتعليم في السلطنة‪ ،‬ولتتوافق مع‬ ‫فلسفته وأهدافه‪.‬‬ ‫وقد أولت الوزارة مجال تدريس العلوم والرياضيات اهتما ًما كبي ًرا يتالءم مع مستجدات التطور‬ ‫العلمي والتكنولوجي والمعرفي‪.‬ومن هذا المنطلق اتَّجهت إلى االستفادة من الخبرات الدولية؛‬ ‫اتسا ًقا مع التط ُّور المتسارع في هذا المجال‪ ،‬من خالل تبنّي مشروع السالسل العالمية في تدريس‬ ‫والتقصي واالستنتاج لدى‬ ‫ّ‬ ‫هاتَين الما ّدتَين وفق المعايير الدولية؛ من أجل تنمية مهارات البحث‬ ‫الطلبة‪ ،‬وتعميق فهمهم للظواهر العلمية المختلفة‪ ،‬وتطوير قدراتهم التنا ُفسية في المسابقات العلمية‬ ‫والمعرفية‪ ،‬وتحقيق نتائج أفضل في الدراسات الدولية‪.‬‬ ‫إن هذا الكتاب‪ ،‬بما يحويه من معارف ومهارات وق َيم واتجاهات‪ ،‬جاء ُمح ِّق ًقا ألهداف التعليم في‬ ‫يتضمنه من أنشطة وصور ورسوم‪.‬‬ ‫َّ‬ ‫السلطنة‪ ،‬وموائ ًما للبيئة العمانية‪ ،‬والخصوصية الثقافية للبلد‪ ،‬بما‬ ‫وهو أحد مصادر المعرفة الداعمة لتعلُّم الطالب‪ ،‬باإلضافة إلى غيره من المصادر المختلفة‪.‬‬ ‫نتمنّى ألبنائنا الطلبة النجاح‪ ،‬ولزمالئنا المعلّمين التوفيق فيما يبذلونه من جهود ُمخلِصة‪ ،‬لتحقيق‬ ‫أهداف الرسالة التربوية السامية؛ خدمة لهذا الوطن العزيز‪ ،‬تحت ظل القيادة الحكيمة لموالنا‬ ‫ّ‬ ‫المعظم‪ ،‬حفظه اهلل ورعاه‪.‬‬ ‫حضرة صاحب الجاللة السلطان هيثم بن طارق‬ ‫واهلل ولي التوفيق‬ ‫د‪.‬مديحة بنت أحمد الشيبانية‬ ‫وزيرة التربية والتعليم‬ ‫المحتويات‬ ‫المحتويات‬ ‫‪xiii‬‬ ‫المقدمة ‪.............................................................................................‬‬ ‫كيف تستخدم هذه السلسلة ‪xiv......................................................................‬‬ ‫كيف تستخدم هذا الكتاب ‪xvi.........................................................................‬‬ ‫األمان والسلمة في مختبر الفيزياء ‪xviii...........................................................‬‬ ‫الوحدة األولى‪ :‬مجاالت الجاذبية‬ ‫‪21‬‬ ‫تمثيل مجال الجاذبية ‪...........................................................................‬‬ ‫‪1-1‬‬ ‫‪2٥‬‬ ‫شدة مجال الجاذبية )‪......................................................................... (g‬‬ ‫‪2-1‬‬ ‫‪2٧‬‬ ‫الطاقة وجهد الجاذبية ‪..........................................................................‬‬ ‫‪3-1‬‬ ‫‪31‬‬ ‫الدوران تحت تأثير الجاذبية ‪....................................................................‬‬ ‫‪4-1‬‬ ‫الوحدة الثانية‪ :‬المجاالت الكهربائية وقانون‬ ‫كولوم‬ ‫‪44‬‬ ‫المجال الكهربائي ‪..............................................................................‬‬ ‫‪1-2‬‬ ‫‪4٨‬‬ ‫شدة المجال الكهربائي‪..........................................................................‬‬ ‫‪2-2‬‬ ‫‪٥1‬‬ ‫القوة المؤ ّثرة على شحنة كهربائية ‪.............................................................‬‬ ‫‪3-2‬‬ ‫‪٥2‬‬ ‫قانون كولوم والمجاالت الشعاعية‪...............................................................‬‬ ‫‪4-2‬‬ ‫‪٥٧‬‬ ‫الجهد وطاقة الوضع الكهربائية ‪................................................................‬‬ ‫‪٥-2‬‬ ‫الوحدة الثالثة‪ :‬الدوائر الكهربائية‬ ‫‪٧4‬‬ ‫التيار الكهربائي ‪................................................................................‬‬ ‫‪1-3‬‬ ‫‪٨2‬‬ ‫فرق الجهد الكهربائي ‪...........................................................................‬‬ ‫‪2-3‬‬ ‫‪٨3‬‬ ‫المقاومة النوعية ‪................................................................................‬‬ ‫‪3-3‬‬ ‫‪٨٦‬‬ ‫قانونا كيرشوف‪..................................................................................‬‬ ‫‪4-3‬‬ ‫‪٩2‬‬ ‫الدوائر العملية ‪..................................................................................‬‬ ‫‪٥-3‬‬ ‫‪xi‬‬  ‫الفيزياء ‪ -‬الصف الثاني عشر ‪ -‬الفصل الدراسي األول‪ :‬كتاب الطالب‬ ‫الوحدة الرابعة‪ :‬المكثفات‬ ‫‪11٧‬‬ ‫التعرف على المكثفات ‪..........................................................................‬‬ ‫‪1-4‬‬ ‫‪120‬‬ ‫الطاقة المخزنة في مكثف ‪......................................................................‬‬ ‫‪2-4‬‬ ‫‪124‬‬ ‫توصيل المكثفات على التوازي ‪..................................................................‬‬ ‫‪3-4‬‬ ‫‪12٦‬‬ ‫توصيل المكثفات على التوالي‪...................................................................‬‬ ‫‪4-4‬‬ ‫‪12٨‬‬ ‫شبكات المكثفات ‪................................................................................‬‬ ‫‪٥-4‬‬ ‫‪130‬‬ ‫شحن المكثفات وتفريغها‪........................................................................‬‬ ‫‪٦-4‬‬ ‫الوحدة الخامسة‪ :‬المغناطيسية والحث‬ ‫الكهرومغناطيسي‬ ‫‪142‬‬ ‫توليد المجاالت المغناطيسية وتمثيلها ‪.........................................................‬‬ ‫‪1-٥‬‬ ‫‪14٥‬‬ ‫القوة المغناطيسية‪...............................................................................‬‬ ‫‪2-٥‬‬ ‫‪14٧‬‬ ‫كثافة الفيض المغناطيسي ‪......................................................................‬‬ ‫‪3-٥‬‬ ‫‪1٥0‬‬ ‫المزيد عن القوى على الموصالت الحاملة لتيار كهربائي ‪......................................‬‬ ‫‪4-٥‬‬ ‫‪1٥3‬‬ ‫الحث الكهرومغناطيسي ‪.........................................................................‬‬ ‫‪٥-٥‬‬ ‫‪1٦1‬‬ ‫قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ‪.........................................................‬‬ ‫‪٦-٥‬‬ ‫‪1٦3‬‬ ‫قانون لنز ‪........................................................................................‬‬ ‫‪٧-٥‬‬ ‫‪1٦٨‬‬ ‫تطبيقات الحث الكهرومغناطيسي ‪..............................................................‬‬ ‫‪٨-٥‬‬ ‫قائمة المصطلحات ‪١٨٠................................................................................‬‬ ‫ملحق‪ :‬المك ّونات الكهربائية ورموزها ‪١٨٤...........................................................‬‬ ‫‪xii‬‬ ‫المقدمة‬ ‫المقدمة‬ ‫يغطي هذا الكتاب منهج الفيزياء للفصل الدراسي األول للصف الثاني عشر بما يل ّبي السياسة التعليمية‬ ‫وغاياتها في سلطنة ُعمان‪.‬‬ ‫يطرح هذا الكتاب المفاهيم الفيزيائية المختلفة ويشرحها ويعمق فهمك حولها‪ ،‬كما يز ّودك باألمثلة‬ ‫واألسئلة التي ستساعدك على اختبار فهمك‪ ،‬وعلى تطوير المهارات األساسية الالزمة للنجاح في هذه‬ ‫المادة‪.‬كما توضح صفحات «كيف تستخدم هذا الكتاب» مك ّونات وميزات هذا الكتاب‪.‬‬ ‫خالل دراستك لمادة الفيزياء‪ ،‬ستجد أن بعض المفاهيم األساسية قد تتكرر؛ وذلك ألن موضوعات‬ ‫الفيزياء مترابطة في المجاالت المختلفة‪ ،‬وسوف تمضي قد ًما في دراستها بتعمق أكثر في الصفَّين‬ ‫الحادي عشر والثاني عشر‪ ،‬بذلك ستكتسب المزيد من الثقة في فهم مادة الفيزياء إذا تع ّمقت في‬ ‫هذه الموضوعات‪.‬ويشمل هذا الكتاب المفاهيم األساسية اآلتية‪:‬‬ ‫نماذج األنظمة الفيزيائية كالنموذج الرياضي للجاذبية األرضية‪.‬‬ ‫‬ ‫اختبار التنبؤات مقابل األدلة‪.‬‬ ‫‬ ‫الرياضيات كلغة وأداة لحل المسائل الفيزيائية‪.‬‬ ‫‬ ‫المادة والطاقة‬ ‫‬ ‫القوى والمجاالت‬ ‫‬ ‫تُع ّد دراسة الفيزياء تجربة مثيرة وممتعة وجديرة باالهتمام؛ فالفيزياء مادة أساسية للعديد من‬ ‫المجاالت والتخصصات العلمية المختلفة كالطب والهندسة وغيرهما‪ ،‬ومتكاملة مع مواد العلوم‬ ‫المختلفة كالجيولوجيا والكيمياء واألحياء‪.‬وتُع ّد تدري ًبا مفي ًدا الكتشاف كيف أس َهم مختلف العلماء‬ ‫في تطوير معرفتنا ورفاهيتنا‪ ،‬وذلك من خالل أبحاثهم التي أجروها في مفاهيم الفيزياء وتطبيقها‪.‬‬ ‫نأمل ّأال يساعدك هذا الكتاب على النجاح في دراساتك ومهنتك المستقبلية فحسب‪ ،‬بل أن يحفّز‬ ‫أيضا؛ فقد يصبح طلبة اليوم من العلماء والمهندسين المبدعين غ ًدا‪ ،‬كما‬ ‫فضولك وخيالك العلمي ً‬ ‫نأمل أن تكون التجارب التي أجراها الفيزيائيون في الماضي درجة من درجات سلّم التط ّور‪ ،‬فنمضي‬ ‫بالفيزياء ُقد ًما نحو مستويات أعلى وأرقى‪.‬‬ ‫‪xiii‬‬  ‫الطالب‬ ‫كتابالطالب‬ ‫األول‪:‬كتاب‬ ‫الدراسياألول‪:‬‬ ‫الفصلالدراسي‬ ‫عشر‪--‬الفصل‬ ‫الثانيعشر‬ ‫الصفالثاني‬ ‫الفيزياء‪--‬الصف‬ ‫الفيزياء‬ ‫كيف تستخدم هذه السلسلة‬ ‫تق ّدم هذه المك ّونات (أو المصادر) الدعم للطلبة في الصف الثاني عشر في سلطنة‬ ‫عمان لتعلم مادة الفيزياء واستيعابها‪ ،‬حيث تعمل كتب هذه السلسلة جميعها م ًعا‬ ‫لمساعدة الطلبة على تطوير المعرفة والمهارات العلمية الالزمة لهذه المادة‪.‬كما‬ ‫تق ّدم الدعم للمعلمين إليصال هذه المعارف للطلبة وتمكينهم من مهارات االستقصاء‬ ‫العلمي‪.‬‬ ‫الفيزياء‬ ‫ً‬ ‫شامال لمنهج الفيزياء‬ ‫يق ّدم «كتاب الطالب» دع ًما‬ ‫الفيزياء‬ ‫كتاب الطالب‬ ‫شرحا‬ ‫ً‬ ‫للصف الثاني عشر في سلطنة عمان‪ ،‬ويق ّدم‬ ‫للحقائق والمفاهيم والتقنيات العلمية بوضوح‪ ،‬كما‬ ‫الصف الثاني عشر‬ ‫يستخدم أمثلة من العالم الواقعي للمبادئ العلمية‪.‬‬ ‫كتاب الطالب‬ ‫واألسئلة التي تتضمنها كل وحدة تساعد على تطوير‬ ‫الفصل الدراسي األول‬ ‫فهم الطلبة للمحتوى‪ ،‬في حين أن األسئلة الموجودة‬ ‫في نهاية كل وحدة تحقق لهم مزي ًدا من التطبيقات‬ ‫العلمية األساسية‪.‬‬ ‫الطبعة التجريبية ‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫الطبعة التجريبية‬ ‫الفيزياء‬ ‫الفيزياء‬ ‫كتاب التجارب العملية واألنشطة‬ ‫يحتوي «كتاب التجارب العملية واألنشطة» على أنشطة‬ ‫وأسئلة نهاية الوحدة‪ ،‬والتي ت ّم اختيارها بعناية‪ ،‬بهدف‬ ‫الصف الثاني عشر‬ ‫مساعدة الطلبة على تطوير المهارات المختلفة التي‬ ‫كتاب التجارب العملية واألنشطة‬ ‫يحتاجون إليها أثناء تقدمهم في دراسة كتاب الفيزياء‪.‬‬ ‫الفصل الدراسي األول‬ ‫كما تساعد هذه األسئلة الطلبة على تطوير فهمهم لمعنى‬ ‫األفعال اإلجرائية المستخدمة في األسئلة‪ ،‬إضافة إلى‬ ‫دعمهم في اإلجابة عن األسئلة بشكل مناسب‪.‬‬ ‫كما يحقّق هذا الكتاب للطلبة الدعم الكامل الذي يساعدهم‬ ‫الطبعة التجريبية ‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫الطبعة التجريبية‬ ‫على تطوير مهارات االستقصاء العملية األساسية‪.‬وكذلك‬ ‫مهارات تخطيط االستقصاءات‪ ،‬واختيار الجهاز المناسب‬ ‫وكيفية التعامل معه‪ ،‬وطرح الفرضيات‪ ،‬وتدوين النتائج‬ ‫وعرضها‪ ،‬وتحليل البيانات وتقييمها‪.‬‬ ‫‪xiv‬‬ ‫السلسلة‬ ‫العملية‬ ‫تستخدم هذه‬ ‫المهارات‬ ‫كيف‬ ‫األولى‪:‬‬ ‫الوحدة‬ ‫يدعم دليل المعلم «كتاب الطالب» و «كتاب التجارب العملية‬ ‫واألنشطة»‪ ،‬ويعزز األسئلة والمهارات العملية الموجودة فيهما‪.‬‬ ‫ويتض ّمن هذا الدليل أفكا ًرا تفصيلية للتدريس وإجابات عن كل‬ ‫سؤال ونشاط وارد في «كتاب الطالب» وفي «كتاب التجارب‬ ‫ً‬ ‫فضال عن اإلرشادات التعليمية لكل موضوع‪،‬‬ ‫العملية واألنشطة»‪،‬‬ ‫بما في ذلك خطة التدريس المقترحة‪ ،‬وأفكار للتعلم النشط‬ ‫الفيزياء‬ ‫والتقويم التكويني‪ ،‬والمصادر المرتبطة بالموضوع‪ ،‬واألنشطة‬ ‫التمهيدية‪ ،‬والتعليم المتمايز (تفريد التعليم) والمفاهيم‬ ‫الفيزياء‬ ‫ً‬ ‫الخاطئة وسوء الفهم‪.‬كما يتضمن ً‬ ‫دليل املعلّم‬ ‫مفصال إلجراء‬ ‫أيضا دع ًما‬ ‫االستقصاءات العملية وتنفيذها في «كتاب التجارب العملية‬ ‫الصف الثاني عشر‬ ‫واألنشطة»‪ ،‬بما في ذلك فقرات «مهم» لجعل األمور تسير‬ ‫دليل املعلّم‬ ‫الفصل الدراسي األول‬ ‫بشكل جيد‪ ،‬إضافة إلى مجموعة من عينات النتائج التي يمكن‬ ‫استخدامها إذا لم يتمكن الطلبة من إجراء التجربة‪ ،‬أو أخفقوا‬ ‫في جمع النتائج النموذجية‪.‬‬ ‫الطبعة التجريبية ‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫‪ 1445‬هـ ‪ 2023 -‬م‬ ‫الطبعة التجريبية‬ ‫‪xv‬‬  ‫الفيزياء ‪ -‬الصف الثاني عشر ‪ -‬الفصل الدراسي األول‪ :‬كتاب الطالب‬ ‫كيف تستخدم هذا الكتاب‬ ‫خالل دراستك هذا الكتاب‪ ،‬ستالحظ الكثير من الميزات المختلفة التي ستساعدك في‬ ‫التعلم‪.‬هذه الميزات موضحة على النحو اآلتي‪:‬‬ ‫مصطلحات علمية‬ ‫أهداف التعلّم‬ ‫يتم تمييز المصطلحات‬ ‫تُم ّثل هذه األهداف مضمون كل وحدة دراسية‪ ،‬وتساعد على إرشاد الطلبة خالل دراسة‬ ‫األساسية في النص‬ ‫«كتاب الطالب»‪ ،‬كما تشير إلى المفاهيم المهمة المطروحة في كل موضوع‪ ،‬ويتم التركيز‬ ‫عند تقديمها ألول‬ ‫عليها عند تقويم الطالب‪.‬‬ ‫مرة‪.‬ثم يتم تقديم‬ ‫تعريفات لها في‬ ‫الهامش تشرح معاني‬ ‫الوحدة‬ ‫قبل أن تبدأ بدراسة َ‬ ‫هذه المصطلحات‪.‬‬ ‫تحتوي هذه الميزة على أسئلة وأنشطة تتمحور حول المعرفة القبلية للموضوعات التي‬ ‫سوف تجد ً‬ ‫أيضا‬ ‫ستحتاج إليها قبل البدء بدراسة الوحدة‪.‬‬ ‫تعريفـات لـهذه‬ ‫المصطلحات في‬ ‫العلوم ضمن سياقها‬ ‫قائمة المصطلحات‬ ‫الواردة في نهاية هذا‬ ‫تُق ّدم هذه الميزة أمثلة وتطبيقات واقعية للمحتوى الموجود في كل وحدة دراسية‪ ،‬ما‬ ‫الكتاب‪.‬‬ ‫يعني أنها تشجع الطلبة على إجراء المزيد من البحث في الموضوعات المختلفة‪.‬‬ ‫أفعال إجرائية‬ ‫مهارة عملية‬ ‫لقد ت ّم إبراز األفعال‬ ‫ال يحتوي هذا الجزء من الكتاب على تعليمات مفصلة إلجراء تجارب مع ّينة‪ ،‬لكنك‬ ‫اإلجرائية الواردة‬ ‫ستجد‪ ،‬في مر ّبعات النص هذه‪ ،‬توجيهات أساسية حول النشاط العملي الذي تحتاج إلى‬ ‫في المنهج الدراسي‬ ‫تطبيقه‪.‬‬ ‫بلون غامق في أسئلة‬ ‫نهاية الوحدة‪ ،‬ويمكن‬ ‫استـخدامـها فـي‬ ‫المعادلة‪ :‬يتم تمييز المعادالت‬ ‫خصوصا‬ ‫ً‬ ‫االختبارات‪،‬‬ ‫األساسية في النص عند تقديم‬ ‫عندما يتم تقديمها‬ ‫ترد التعريفات للمفاهيم العلمية والمبادئ والقوانين‬ ‫المعادلة ألول مرة‪.‬تعريف‬ ‫للمرة األولى‪.‬وستجد‬ ‫والنظريات العلمية المهمة في الهامش‪ ،‬ويتم‬ ‫للمعادلة ومزيد من المعلومات‬ ‫في الهامش تعري ًفا لها‪.‬‬ ‫ترد في الهامش‪.‬‬ ‫إبرازها في النص بلون غامق عند تقديمه ألول‬ ‫مرة‪.‬وستجد هذه التعريفات ً‬ ‫أيضا في قائمة‬ ‫سوف تجد ً‬ ‫أيضا‬ ‫التعريفات نفسها في‬ ‫المصطلحات الموجودة في نهاية هذا الكتاب‪.‬‬ ‫قائمة المصطلحات‬ ‫الواردة في نهاية هذا‬ ‫الكتاب‪.‬‬ ‫‪xvi‬‬ ‫كيف تستخدم هذا الكتاب‬ ‫مهم‬ ‫ّ‬ ‫أمثلة‬ ‫يتم في مر ّبعات‬ ‫توضح كيفية استخدام صيغة رياضية مع ّينة إلجراء عملية‬ ‫تحتوي على أمثلة محلولة ّ‬ ‫النص هذه إدراج‬ ‫حسابية‪.‬‬ ‫حقائق وإرشادات‬ ‫مه ّمة للطلبة‪.‬‬ ‫أسئلة‬ ‫يتخلّل النص أسئلة تمنحك فرصة للتحقق من أنك قد فهمت الموضوع الذي قرأت عنه‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫ملخص‬ ‫تحتوي مر ّبعات النص هذه على ملخّ ص للنقاط الرئيسية في نهاية كل وحدة‪.‬‬ ‫أسئلة نهاية الوحدة‬ ‫تقيس هذه األسئلة مدى تحقّق األهداف التعليمية في الوحدة‪ ،‬وقد يتطلب بعضها استخدام معارف علمية من وحدات‬ ‫سابقة‪.‬تتوافر إجابات هذه األسئلة في دليل المعلم‪.‬‬ ‫قائمة تقييم ذاتي‬ ‫تلي الملخّ ص عبارات تتض ّمن عناوين منها‪« :‬أستطيع أن» التي تتطابق مع أهداف التعلم الموجودة في بداية الوحدة؛‬ ‫و «أحتاج إلى بذل المزيد من الجهد»‪ ،‬أو «متم ّكن إلى ٍّ‬ ‫حد ما» اللتَين تشيران إلى وجوب مراجعة ما تراه ضرور ًيا في‬ ‫هذا المجال‪.‬وقد تجد أنه من المفيد تقييم مدى ثقتك بكل من هذه العبارات أثناء عملية المراجعة‪.‬‬ ‫مستعد‬ ‫ّ‬ ‫أحتاج إلى‬ ‫متمكّ ن إلى‬ ‫أراجع‬ ‫للمضي‬ ‫بذل المزيد‬ ‫أستطيع أن‬ ‫حد ما‬ ‫ٍّ‬ ‫الموضوع‬ ‫قدما‬ ‫ً‬ ‫من الجهد‬ ‫‪xvii‬‬  ‫الفيزياء ‪ -‬الصف الثاني عشر ‪ -‬الفصل الدراسي األول‪ :‬كتاب الطالب‬ ‫األمان والسالمة في مختبر الفيزياء‬ ‫العمل بأمان في مختبر الفيزياء جانب أساسي من جوانب التعلّم الذي يتم ّيز به العمل التجريبي‪.‬‬ ‫‬ ‫كن دائ ًما مستم ًعا جي ًدا للتعليمات‪ ،‬وملتز ًما التوجيهات وقواعد السلوك بعناية‪.‬‬ ‫‬ ‫إذا لم تكن متأ ّك ًدا من أي جانب من جوانب عملك التجريبي‪ ،‬فال تتوا َن في سؤال معلّمك‪ ،‬وإذا كنت تو ّد تصميم‬ ‫‬ ‫خطتك قبل تنفيذها‪.‬‬ ‫خاص بك‪ ،‬فاطلب إلى معلّمك أن يتحقّق من ّ‬ ‫ّ‬ ‫استقصاءٍ‬ ‫العديد من احتياطات األمان والسالمة في مختبر الفيزياء تُعنى بمنع حدوث ضرر يلحق بالطالب أو باألجهزة‬ ‫‬ ‫واألدوات‪.‬‬ ‫ضع كل األدوات في حوض بحيث إذا انسكب شيء منها ال يؤ ّثر على أوراق العمل‪.‬‬ ‫فإذا كنت تستخدم الماء الساخن أو المغلي؛ فاستخدم ماس ًكا لحمل األوعية مثل‬ ‫استخدام السوائل في العمل‬ ‫الكؤوس‪.‬‬ ‫ضع ميزان الحرارة بشكل آمن على الطاولة فور االنتهاء من استخدامه‪ ،‬وتأ ّكد من‬ ‫موقعه بحيث ال يتدحرج‪ ،‬وإذا تع ّرض للكسر؛ فأبلغ معلّمك فو ًرا‪ ،‬وال تلمس الزجاج‬ ‫استخدام ميزان الحرارة‬ ‫المع ّبأ بسائل‬ ‫الزجاجي ُ‬ ‫ّ‬ ‫المكسور أو السائل المتس ّرب منه‪.‬‬ ‫تحس ًبا لحدوث انقطاع في السلك‪ ،‬واحذر من سقوط أثقال في‬ ‫ّ‬ ‫ارتدِ ّ‬ ‫نظارات واقية‬ ‫حال انقطاع السلك؛ َ‬ ‫وضع وسادة أو ما شابه على األرض‪.‬‬ ‫تعليق موا ّد على أسلك رفيعة‬ ‫ال تتجاوز فرق الجهد الكهربائي الموصى به للمك ِّون الكهربائي‪ ،‬على سبيل المثال‪:‬‬ ‫فرق الجهد الكهربائي لمصباح ما هو )‪.(6 V‬‬ ‫توصيل مك ّونات كهربائية‬ ‫إذا كان الحامل متح ّر ًكا أو مع ّر ً‬ ‫ضا لخطر االنقالب‪ ،‬فث ّبته على الطاولة بإحكام‪.‬‬ ‫استخدام الحوامل المع ّرضة‬ ‫للنقلب‬ ‫ضع شي ًئا مناس ًبا مثل صندوق لجمع األجسام القابلة للتدح ُرج‪ ،‬بحيث ال تسقط على‬ ‫استخدام األجسام القابلة‬ ‫األرضية أو تؤ ّثر على تجربة شخص آخر‪.‬‬ ‫للتدحرج كاألسطوانات‬ ‫ُ‬ ‫ال توصل قط َبي الخلية أو البطارية أحدهما باآلخر بسلك كهربائي‪.‬‬ ‫الخليا الجافة ‪1.5 V‬‬ ‫الجدول ‪ ١‬احتياطات األمان والسالمة في مختبر الفيزياء‬ ‫‪xviii‬‬  ‫الوحدة األولى‬ ‫مجاالت الجاذبية‬ ‫‪Gravitational fields‬‬  ‫الفيزياء ‪ -‬الصف الثاني عشر ‪ -‬الفصل الدراسي األول‪ :‬كتاب الطالب‬ ‫أهداف التعلّم‬ ‫يستخدم المعادلة‪ ϕ = – GM :‬لجهد الجاذبية في‬ ‫‪8-١‬‬ ‫يذكر أن مجال الجاذبية هو مثال على مجال القوة‬ ‫‪١-١‬‬ ‫‪r‬‬ ‫مجال كتلة نقطية‪.‬‬ ‫ويع ّرف شدة مجال الجاذبية على أنها القوة لكل‬ ‫يصف كيف أن مفهوم جهد الجاذبية مرتبط‬ ‫‪9-١‬‬ ‫وحدة كتلة‪.‬‬ ‫بطاقة وضع الجاذبية لكتلتَين نقطيتَين ويستخدم‬ ‫يم ّثل مجال الجاذبية باستخدام خطوط المجال‪.‬‬ ‫‪2-١‬‬ ‫المعادلة‪.E = – GMm :‬‬ ‫‪p‬‬ ‫يذكر أنه بالنسبة إلى نقطة خارج كرة منتظمة‬ ‫‪3-١‬‬ ‫‪r‬‬ ‫يحلّل المدارات الدائرية في مجاالت الجاذبية‬ ‫‪١0-١‬‬ ‫يمكن اعتبار كتلة الكرة كتلة نقطية في مركزها‪.‬‬ ‫بداللة الجاذبية التي تعمل كقوة مركزية والتسارع‬ ‫يذكر نص قانون الجاذبية لنيوتن ويستخدم‬ ‫‪4-١‬‬ ‫المركزي الذي تسببه هذه القوة‪.‬‬ ‫المعادلة‪.F = Gmr m :‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫يذكر أن القمر الصناعي الثابت بالنسبة لألرض‬ ‫‪١١-١‬‬ ‫يستنتج من قانون الجاذبية لنيوتن وتعريف شدة‬ ‫‪5-١‬‬ ‫يبقى في النقطة نفسها فوق سطح األرض‪ ،‬ويدور‬ ‫‪ g = GM‬لشدة مجال‬ ‫مجال الجاذبية المعادلة‪:‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪2‬‬ ‫بزمن دوري مدته ‪ 24‬ساعة‪ ،‬من الغرب إلى الشرق‪،‬‬ ‫الجاذبية لكتلة نقطية‪.‬‬ ‫مباشرة فوق خط االستواء‪.‬‬ ‫‪GM‬‬ ‫يستخدم المعادلة‪.g = r :‬‬ ‫‪6-١‬‬ ‫‪2‬‬ ‫يع ّرف جهد الجاذبية عند نقطة مع ّينة على أنه‬ ‫‪7-١‬‬ ‫الشغل المبذول لوحدة الكتل لنقل كتلة نقطية (كتلة‬ ‫اختبارية) صغيرة من الالنهاية إلى تلك النقطة‪.‬‬ ‫قبل أن تبدأ بدراسة الوحدة‬ ‫لقد تعرضنا جمي ًعا للجاذبية وتأثيراتها في الحياة اليومية‪ ،‬تخ ّيل ما سيحدث إذا «انعدمت» الجاذبية‪ ،‬وناقش التأثيرات‬ ‫‬ ‫اتساعا‪ :‬ماذا سيحدث لألشياء الموجودة على مكتبك على سبيل‬ ‫ً‬ ‫الناجمة عن ذلك في الحياة اليومية‪ ،‬وعلى نطاق أكثر‬ ‫المثال؟ وهل يمكنك تو ّقع ما سيحدث لمدار األرض حول الشمس؟‬ ‫العلوم ضمن سياقها‬ ‫قوى الجاذبية ومجاالتها‬ ‫الجاذبية من عجائب خلق اهلل تعالى‪ ،‬حيث إنها التفاعل األول الذي‬ ‫نتعرض له‪ ،‬وبدونها لن يكون هناك أرض وال شمس وال مجرات‪ ،‬وال‬ ‫حتى نحن البشر!‬ ‫ربما قد شاهدت من قبل صو ًرا مثل الصورة ‪ ،١-١‬حيث يمكن لر ّواد‬ ‫الفضاء العوم داخل محطة الفضاء الدولية )‪ ،(ISS‬وهذا ليس بسبب‬ ‫عدم وجود جاذبية على هذا االرتفاع؛ ولكن ألن محطة الفضاء‬ ‫الدولية هي في الحقيقة في حالة سقوط ح ّر في أثناء دورانها‬ ‫حول األرض‪ ،‬فر ّواد الفضاء هم الوحيدون الذين يتعرضون النعدام‬ ‫الصورة ‪ ١-١‬رائد فضاء على متن محطة الفضاء‬ ‫الجاذبية وقد جربوها أثناء طريقهم إلى القمر وعودتهم منه‪ ،‬ومع‬ ‫في مدار حول األرض‪.‬‬ ‫ذلك فإنه ال يزال هناك تأثير صغير للجاذبية بسبب جذب األرض‬ ‫‪20‬‬ ‫الوحدة األولى‪ :‬مجاالت الجاذبية‬ ‫تابع‬ ‫مدهشا؟ ألن تأثير الجاذبية ضعيف ج ًدا؛‬ ‫ً‬ ‫عد هذا‬ ‫لماذا يُ ّ‬ ‫والشمس والقمر نفسه‪ ،‬ويُشار إلى هذه الجاذبية أحيا ًنا‬ ‫عند مقارنتها بالتأثير الكهرومغناطيسي حيث يُعتبر أقوى‬ ‫بمس ّمى الجاذبية الميكروية‪.‬‬ ‫بكثير منها؛ فالتنافر الكهربائي بين بروتونَين في نواة الذ ّرة‬ ‫تتجلى عظمة اهلل تعالى في جعل كافة أشكال الحياة على‬ ‫أكبر بنحو ‪ 10‬مرة (أي ‪ 10‬متبوعة بـ ‪ 35‬صف ًرا!) من قوة‬ ‫‪36‬‬ ‫األرض متكيفة للعيش ضمن مجال الجاذبية األرضية‪ ،‬وقد‬ ‫جذب الجاذبية‪.‬‬ ‫خلق أجسام جميع الكائنات الحية بحيث تتمكن من التعامل‬ ‫ومع ذلك يكون تأثير الجاذبية هو الغالب‪ ،‬ولكن لماذا؟ ألن‬ ‫مع تأثيرات القوى الكامنة؛ وذلك من أجل العيش في مجال‬ ‫قوة الجاذبية دائ ًما تكون في حالة تجاذب‪ ،‬في حين يوجد‬ ‫الجاذبية‪ ،‬فعلى سبيل المثال سيجد ر ّواد الفضاء الذين‬ ‫نوعان من الشحنات الكهربائية (موجبة وسالبة)؛ لذلك‬ ‫يقضون فترات طويلة من الوقت تحت تأثير الجاذبية‬ ‫يمكن أن يكون التأثير الكهرومغناطيسي إما تجاذ ًبا أو‬ ‫الميكروية ‪ -‬كما في الرحالت المخطط لها إلى المريخ ‪-‬‬ ‫تناف ًرا‪ ،‬وتعمل الشحنات السالبة والموجبة بشكل عام على‬ ‫أن أجسامهم تفقد الكالسيوم‪ ،‬وتضعف عضالتهم التي‬ ‫إلغاء تأثير بعضهما على بعض‪ ،‬األمر الذي يجعل أي جسم‬ ‫تُستخدم في دعم أوزانهم‪.‬‬ ‫ً‬ ‫متعادال كهربائ ًيا تقري ًبا‪.‬‬ ‫كبير الحجم‬ ‫من أكثر األشياء المدهشة حول الجاذبية هو دورها في تط ّور‬ ‫الكون‪ ،‬فالسدم (الصورة ‪ )2-١‬هي سحب كبيرة من الغبار‬ ‫وأغلبها غاز الهيدروجين موجودة في الفضاء الخارجي‪،‬‬ ‫حيث يؤدي عدم االنتظام في كثافة السحابة إلى جذب‬ ‫المزيد من المواد إلى المناطق ذات الكثافة األعلى وبالتالي‬ ‫تصبح هذه المناطق أكثر تركيزًا في المادة كلما ُجذب إليها‬ ‫مزي ٌد من المواد‪.‬تجري هذه العملية بوتيرة متسارعة إذ‬ ‫تتحول الكمية الهائلة من طاقة وضع الجاذبية للهيدروجين‬ ‫المنتشر إلى طاقة حركة كبيرة ج ًدا لذ ّرات الهيدروجين‬ ‫إلى الح ّد الذي يكون كاف ًيا لحدوث اندماج نووي بين هذه‬ ‫الذ ّرات فيولد النجم‪.‬‬ ‫السدُ م (حاضنات النجوم الغازية)‪.‬‬ ‫الصورة ‪ُ ٢-١‬‬ ‫‪ 1-1‬تمثيل مجال الجاذبية‬ ‫لتوضيح مفهوم الجاذبية وتأثيراتها استخدم الفيزيائيون مفهوم مجاالت الجاذبية‪.‬يُمثل مجال الجاذبية ‪Gravitational‬‬ ‫‪ field‬باستخدام خطوط المجال‪ ،‬والتي تسمح لهم بفهم كيفية عمل الجاذبية‪.‬ويوضح الشكل ‪ ١-١‬خطوط مجال‬ ‫الجاذبية األرضية‪.‬‬ ‫مصطلحات علمية‬ ‫تب ّين لنا خطوط مجال الجاذبية أم َرين‪:‬‬ ‫خطوط‬ ‫مجال الجاذبية‬ ‫مجال‬ ‫تشير األسهم على خطوط المجال إلى اتجاه قوة‬ ‫‬ ‫‪:Gravitational field‬‬ ‫الجاذبية‬ ‫الجاذبية المؤثرة على كتلة موضوعة في المجال‪.‬‬ ‫منطقة من الفضاء‬ ‫ّ‬ ‫يدل التباعد بين خطوط المجال على شدة مجال‬ ‫‬ ‫تتأثر فيها كتلة ما بقوة‬ ‫الجاذبية‪.‬‬ ‫الجاذبية‪ ،‬فكلما تباعدت خطوط المجال بعضها‬ ‫الشكل ‪ ١-١‬تمثل خطوط المجال‪،‬‬ ‫عن بعض‪ ،‬أصبح المجال أضعف‪.‬‬ ‫مجال الجاذبية األرضية‪.‬‬ ‫‪21‬‬  ‫الفيزياء ‪ -‬الصف الثاني عشر ‪ -‬الفصل الدراسي األول‪ :‬كتاب الطالب‬ ‫مصطلحات علمية‬ ‫يب ّين رسم خطوط مجال الجاذبية األرضية أن كل األجسام تنجذب نحو مركز‬ ‫األرض‪ ،‬وهذا صحيح حتى لو كانت هذه األجسام تحت سطح األرض‪ ،‬وتصبح‬ ‫مركز الكتلة ‪:Centre of mass‬‬ ‫هو النقطة التي يمكننا اعتبار‬ ‫قوة الجاذبية أضعف كلما ابتعدت عن سطح األرض‪ ،‬وهذا واضح من خالل‬ ‫إجمالي كتلة الجسم مر ّكزًا فيها‪.‬‬ ‫التباعد األكبر بين خطوط المجال‪.‬‬ ‫قليال عند خط‬ ‫تُع ّد األرض كتلة كروية منتظمة تقري ًبا‪ ،‬على الرغم من انتفاخها ً‬ ‫االستواء‪.‬ويُعتبر مجال الجاذبية لألرض كما لو كان مجمل كتلتها مر ّكزًا في مركزها؛ ويُس ّمى هذا المركز مركز الكتلة‬ ‫‪.Centre of mass‬ولذلك تُعامل األرض ككتلة نقطية مهما ابتعد أي جسم خارج سطحها‪.‬‬ ‫يب ّين الشكل ‪ 2-١‬مجال الجاذبية األرضية بالقرب من سطح األرض‪ ،‬ويتضح من خطوط مجال الجاذبية األرضية‬ ‫داخل المبنى وحوله أن قوة الجاذبية متجهة في كل مكان رأس ًيا إلى األسفل‪ ،‬وبما أن خطوط المجال تكاد تكون‬ ‫متوازية تما ًما‪ ،‬وتفصل بينها مسافات متساوية تقري ًبا‪ ،‬فإن شدة مجال الجاذبية هي نفسها تقري ًبا في جميع النقاط‬ ‫داخل المبنى وحوله‪ ،‬وهذا يعني أن وزنك هو تقري ًبا نفسه في كل مكان ضمن مجال الجاذبية هذا‪ ،‬وبالتالي ال يصبح‬ ‫وزنك أقل عندما تصعد إلى الطابق العلوي‪.‬‬ ‫خطوط‬ ‫مجال‬ ‫الجاذبية‬ ‫الشكل ‪ ٢-١‬مجال الجاذبية األرضية منتظم ضمن مقياس مبنى ما‪.‬‬ ‫نَ ِصف مجال الجاذبية األرضية بأنه شعاعي ‪ ،Radial‬حيث تتباعد (تنتشر) خطوط المجال شعاع ًيا كلما ابتعدنا عن‬ ‫منتظما ‪ Uniform‬نظ ًرا إلى أن المسافات بين‬ ‫ً‬ ‫مركز األرض‪ ،‬ومع ذلك ‪ -‬على مقياس مبنى ما ‪ -‬يكون مجال الجاذبية‬ ‫خطوط المجال متساوية تقري ًبا‪ ،‬وبما أن كوكب المشتري أضخم بكثير من األرض فإننا سنمثل مجال جاذبيته برسم‬ ‫خطوط مجال أكثر تقار ًبا من تلك التي لألرض‪.‬‬ ‫قانون نيوتن للجاذبية‬ ‫‪M‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪m‬‬ ‫استخدم نيوتن أفكاره حول الكتلة والجاذبية ليقترح قانون الجاذبية لكتلتَين‬ ‫نقطيتَين (الشكل ‪.)3-١‬‬ ‫‪r‬‬ ‫أخذ نيوتن بعين االعتبار كتلتَين نقطيتَين )‪ (M‬و )‪ (m‬تفصل بينهما مسافة )‪،(r‬‬ ‫الشكل ‪ ٣-١‬كتلتان نقطيتان‬ ‫→(‪(.‬ووف ًقا لقانون نيوتن الثالث للحركة‬ ‫وكل كتلة نقطية تجذب األخرى بقوة ) ‪F‬‬ ‫تفصلهما مسافة )‪.(r‬‬ ‫‪22‬‬ ‫الوحدة األولى‪ :‬مجاالت الجاذبية‬ ‫فإن ً‬ ‫كال من الكتلتَين النقطيتَين تتفاعل مع األخرى؛ وبالتالي تؤثر كل منهما على األخرى بقوة مساوية في المقدار‬ ‫ولكنها معاكسة في االتجاه)‪.‬‬ ‫مهم‬ ‫ينص قانون نيوتن للجاذبية ‪ Newton’s law of gravitation‬على أن أي كتلتَين‬ ‫ّ‬ ‫قانون نيوتن للجاذبية‬ ‫نقطيتَين تجذب كل منهما األخرى بقوة تتناسب طرد ًيا مع حاصل ضرب‬ ‫‪:Newton’s law of gravitation‬‬ ‫كتلتَيهما وعكس ًيا مع مربع المسافة بينهما‪.‬‬ ‫أي كتلتَين نقطيتَين تجذب كل منهما‬ ‫بدال من ذلك استخدام‬ ‫الحظ أن القانون يشير إلى «الكتلة النقطية» ويمكنك ً‬ ‫األخرى بقوة تتناسب طرد ًيا مع‬ ‫خصوصا إذا ف ّكرنا‬ ‫«جسيمات»‪ّ ،‬إال أن الموضوع يصبح أكثر تعقي ًدا‬ ‫ً‬ ‫مصطلح ُ‬ ‫حاصل ضرب كتلتَيهما وعكس ًيا مع‬ ‫في األجسام الصلبة الكبيرة؛ فكل ُجسيم من مك ّونات جسم ما يجذب كل‬ ‫مربع المسافة بينهما‪.‬‬ ‫ُجسيم من مك ّونات الجسم اآلخر؛ وبناء على ذلك علينا أن نجمع كل هذه‬ ‫القوى م ًعا إليجاد القوة التي يؤثر بها كل جسم على الجسم اآلخر‪.‬‬ ‫استطاع نيوتن إثبات أن ُكرتَين منتظمتَين تجذب إحداهما األخرى بقوة هي نفسها كما لو كانت كتلة كل منهما تتر ّكز‬ ‫في مركزها (شرط أن تكون المسافة من المركز إلى المركز أكبر من مجموع نص َفي قط َريهما)‪.‬‬ ‫ووف ًقا لقانون نيوتن للجاذبية يكون لدينا‪:‬‬ ‫القوة ∞ حاصل ضرب كتلة الجس َمين‬