Physics Notes PDF

‫علم الفيزياء‬ ‫‪ ‬هو العلم الذى يتناول دراسة الظواهر الطبيعية المختلفة والقوانين التى‬ ‫تحكم حركتها وعالقة ذلك بالحياة وكيفية االستفادة منها فى حياتنا‪.‬‬ ‫ماهى الفيزياء‬ ‫فرع من فروع العلوم الذى يعى بدراسة العالم الطبيعى مثل الطاقة‬...

‫علم الفيزياء‬ ‫‪ ‬هو العلم الذى يتناول دراسة الظواهر الطبيعية المختلفة والقوانين التى‬ ‫تحكم حركتها وعالقة ذلك بالحياة وكيفية االستفادة منها فى حياتنا‪.‬‬ ‫ماهى الفيزياء‬ ‫فرع من فروع العلوم الذى يعى بدراسة العالم الطبيعى مثل الطاقة‬ ‫‪‬‬ ‫والمادة وكيفية ارتباطهم‬ ‫أهمية القوانين الفزيائية‬ ‫‪ ‬تعتبر المرجع االساسي لتفسير مايحدث فى الكون من واهر ومواقف علمية‬ ‫‪ ‬االساس العلمى الذى يبنى علية مانراة من وسائل التكنولوجية مثل (الراديو‬ ‫– التلفزيون ‪.................... -‬وغيرها)‬  ‫علم الفيزياء‬ ‫‪ ‬هو العلم الذى يبحث فى تفسير كل الظواهر الطبيعية والكونيه‬ ‫ماهى الفيزياء‬ ‫فرع من فروع العلوم الذى يعى بدراسة العالم الطبيعى مثل الطاقة‬ ‫‪‬‬ ‫والمادة وكيفية ارتباطهم‬ ‫أهمية القوانين الفزيائية‬ ‫‪ ‬تعتبر المرجع االساسي لتفسير مايحدث فى الكون من واهر ومواقف علمية‬ ‫‪ ‬االساس العلمى الذى يبنى علية مانراة من وسائل التكنولوجية مثل (الراديو‬ ‫– التلفزيون ‪.................... -‬وغيرها)‬  ‫خصائصها‬ ‫‪ ‬ليس لها تبرير نظرى ولكنها تصف ما هو موجود النها تستند على التجربه‬ ‫المعملية‬ ‫‪ ‬منسجمه ومتكاملة مع بعضها البعض بحيث اليتعارض احدهما مع االخر‬ ‫القياس‬ ‫‪ ‬هو عملية مقارنة كمية مجهولة بكمية أخري معياريه‬  ‫االبعاد والوحدات‬ ‫تنقسم الكميات الفيزيائيىة‬ ‫كميات مشتقة‬ ‫كميات اساسية‬ ‫هي كميات فيزيائية تعرف (يمكن اشتقاقها) بداللة‬ ‫هي الكميات الفيزيائية التي تكون معرفة بذاتها وال‬ ‫الكميات الفيزيائية األساسية‬ ‫تحتاج الى كميات اخرى لتعريفها‬ ‫الحجم السرعة القوة الكثافة‬ ‫الطول الكتلة الزمن درجة شدة شدة‬ ‫الحرارةاالستضاءه التيار‬ ‫الكميات االساسية‬ ‫الكميات المشتقة‬ ‫أجزاء الوحدات فى نظام ‪SI‬‬ ‫‪Basic Quantities and Their Dimension‬‬ ‫الكميات االساسية وابعادها‬ ‫ االبعاد هى عبارة عن تعبير معنوى عن فاعلية هذه الكمية‬ ‫وطبيعه الكمية الفزيائية‪.‬‬ ‫ يجب و ضع االبعاد بين قوسين مربعين‪.‬‬ ‫]‪–Length [L‬‬ ‫]‪–Mass [M‬‬ ‫]‪–Time [T‬‬  ‫الكميات المشتقة وابعادها‬ ‫ كميات فيزيائية ليس لها ابعاد‬ ‫االنفعال = االستطالة ‪ /‬الطول االصلى = ‪ = L/L‬عدد‬ ‫ ‬ ‫الوزن النوعى = كتلة الجسم ‪ /‬كتلة حجم مساوى للجسم من الماء = ‪M/M‬‬ ‫=عدد‬ ‫ ‬ ‫تمارين‬  Example -1 Convert 12 inches to centimeters. Ans. : From the table: 1 inch = 2.54 cm 2.54 cm we find that 12 in. = (12 inches) x ( ) = 30.5 cm 1 inch  Example -2 Convert the speed limit of 60 km/hr to m/sec. Ans. : From the table: 1 km = 1000 m , 1 hr = 3600 sec 60 km/hr = 16.66 m/sec  Example -3 (C. G. S) ‫( الى وحدات‬10 m.min-2) ‫عجلة مقدارها‬ 10 m.min-2 = 10 (102 cm) (60 s)-2 = (10 ×102) / (60 × 60) cm. s-2 = 0.28 cm. s-2  Example -4 (S. I) ‫ الى وحدات‬76 cm Hg ‫ ضغط مقدارة‬-3 76 cm Hg = 13600 Kg m-3 × 9.8 ms-2 × 0.76 m = 1.013 × 105 Kg m-1 s-2 = 1.013 × 105 Kg m-1 s-2 = 1.013 × 105 Kg m-1 s-2 × (m/m) = 1.013 × 105 Kg m s-2m -2 1mmHg=133.322kgm -2 s-2 = 1.013 × 105 Nm -2 = 1.013 × 105 Pa ‫ابعاد كميات فيزيائية مختلفة‬  ‫القوة‬ ‫‪ -1‬حاصل ضرب الكتلة فى العجلة‬ ‫‪ -2‬معدل تغير كمية التحرك بالنسبة للزمن‬ ‫‪F = ma‬‬ ‫]‪[F] = [m][a‬‬ ‫]‪[F] = [M][LT-2‬‬ ‫)‪# (1‬‬ ‫‪F = mv/t‬‬ ‫]‪[F] = [M][LT-1][T-1‬‬ ‫]‪[F] = [MLT-2‬‬ ‫)‪# (2‬‬  ‫التأكد من صحة القوانين‬  LHS dimension  RHS dimension  The equation is incorrect If LHS dimension  RHS dimension  The equation is dimensionally correct (But could be physically incorrect)  Example: V  V V t Final velocity Initial velocity time Left Hand Side (LHS) Right Hand Side (RHS) [ L] ? [ L] [ L] [ L]    [T ]   [ L] [T ] [T ] [T ] [T ] LHS dimension RHS dimension RHS dimension  LHS dimension  RHS dimension Correct or not? V  V  a  t Final velocity Initial velocity acceleration time  ‫‪x = ½ at‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ -1‬إيجاد أبعاد كل طرف‬ ‫‪L 2‬‬ ‫‪L  2 T  L‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪L 2‬‬ ‫‪L  2 T  L‬‬ ‫‪T‬‬ ‫الثابت ليس له وحدة‬  ‫استنتاج القوانين‬ ‫اوجد العالقة بين االزاحة والعجلة و الزمن‬ ‫‪x α am tn‬‬ ‫‪[x] α [t]n [a] m‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫] ‪[L] = T [ LT‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪L = Tn Lm T-2m‬‬ ‫‪L=L T‬‬‫‪m‬‬ ‫‪n-2m‬‬  m= 1 n-2m = 0  n = 2 X α at2 X = k at 2 ‫ ثابت تناسب‬k ‫ حيث‬ ‫اوجد معادلة الضغط داخل فقاعة اذا كان يتوقف على التوتر السطحى‬ ‫‪ T‬وعلى نصف قطر الفقاعة ‪ R‬وفقا لقانون المعادلة البعدية ؟‬ ‫ حيث ان التوتر السطحى هو القوة المؤثرة على وحدة االطوال‬ ‫‪P= CTαR‬‬ ‫‪P= F/A = ma/A‬‬ ‫‪[ ML-1T-2] = [MT-2] α [L] ‬‬ ‫‪T= F/L = ma/L‬‬ ‫‪M1= #‬‬ ‫‪-1 =  #‬‬ ‫)‪P=C (T/R‬‬  ‫تابع ‪ :‬استخدامات معادالت االبعاد‬ ‫اشتقاق العالقات الفيزيائية‬ ‫عند توفر المعلومات الكافية عن العوامل المؤثرة فى خاصية فيزيائية ما فانه‬ ‫يمكن ربط هذه المتغيرات مع الكمية التى تتأثر بهم ومثال ذلك‪:‬‬ ‫‪ g‬والعجلة ‪ M‬والكتلة ‪L‬عالقة الزمن الدورى للبندول البسيط تعتمد على الطول‬ ‫‪x‬‬ ‫‪y‬‬ ‫‪z‬‬ ‫‪TαM L g‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪y‬‬ ‫‪_2 z‬‬ ‫) ‪T = K M L (LT‬‬ ‫‪x y+z‬‬ ‫‪T= M L T‬‬ ‫‪_2z‬‬ ‫‪T  2 L‬‬ ‫بمساواة االسس فى الطرفين‬ ‫‪g‬‬ ‫‪X=0‬‬ ‫½‪-2z= 1 ……. Z =-‬‬ ‫½ = ‪y+z= 0 ……y‬‬ ‫‪ -1‬اوجد معادلة المرونة الطولى ( معامل ينج) اذا علمت ان معامل‬ ‫ينج يعرف بأنة النسبة بين االجهاد و االنفعال الطولى الناتج‪.‬‬ ‫)‪Y = (F/A) / (L/L‬‬ ‫)‪Y = ((M(LT-2)) /L2 ) / (L/L‬‬ ‫‪Y = (M(LT-2)) /L2‬‬ Thank you for your attention  ‫ايجاد عالقة السرعة القصوى النسياب سائل خالل‬ ‫انبوبة‬ ‫ وفرق الضغط‬η ‫ ولزوجة السائل‬r ‫العوامل المؤثرة فى سرعة انسياب السائل فى االنبوبة هى نصف قطرها‬ ‫وطول مسار السائل داخل االنبوبة‬Δ p ‫بين طرفى السائل فى االنبوبة‬ x y z V α (η ) (r) (p/L) Suppose we are told that the acceleration of a particle moving with a uniform speed v in a circular orbit of radius r is proportional to some power of r say rn and some power of v say vm. How can we determine the power of r and v? ‫العوامل المؤثرة فى سرعة انسياب السائل فى االنبوبة هى نصف قطرها ‪ r‬ولزوجة السائل ‪ η‬وفرق الضغط‬ ‫بين طرفى السائل فى االنبوبة ‪Δ p‬وطول مسار السائل داخل االنبوبة‬ ‫)‪F = ma= mV/t = (6πη Vr‬قوة اللزوجة‬ ‫‪x‬‬ ‫‪y‬‬ ‫‪z‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪y‬‬ ‫‪z‬‬ ‫)‪V α (η ) (r) (p/L‬‬ ‫)‪V = k ( η ) (r) (p/L‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪1 x‬‬ ‫‪y‬‬ ‫‪-1 -2‬‬ ‫‪Z‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫)‪(x+z‬‬ ‫)‪(-x+y-2z‬‬ ‫)‪(-x-2z‬‬ ‫)‪LT = (ML T- ) (L) (ML T /L‬‬ ‫‪M LT = M‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪T‬‬ ‫وبمساواة االسس فى الطرفين نحصل على المعادالت )‪x+z=0……..(1‬‬ ‫)‪-x+y -2z =1 …….(2‬‬ ‫)‪-x-2z =-1 ………… (3‬‬ ‫بجمع المعادلة( ‪ )1‬مع (‪ ) 3‬نجد ان ‪ z =1‬وبالتعويض عنها فى المعادلة االولى نحصل على ‪x=-1‬‬ ‫بالتعويض عن قيمة ‪ x,z‬فى المعادلة الثانية نجد أن ‪ y = 2‬وبالتالى تكون المعادلة على الصورة‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)‪V = k ) η ( (r) (p/L‬‬ ‫ولقد وجد بالتجربة أن قيمة الثابث ¼=‪ k‬وتصبح المعادلة‬ ‫‪2‬‬ ‫‪V = ¼ r p/ ηL‬‬ Examples of derived units that include units with special names:26 Name Symbol Quantity In SI base units dynamic pascal second Pa⋅s m−1⋅kg⋅s−1 viscosity newton metre N⋅m moment of force m2⋅kg⋅s−2 newton per N/m surface tension kg⋅s−2 metre radian per rad/s angular velocity s−1 second radian per 2 angular rad/s s−2 second squared acceleration watt per square W/m2 heat flux density kg⋅s−3 metre heat joule per kelvin J/K m2⋅kg⋅s−2⋅K−1 capacity, entropy specific heat joule per J/(kg⋅K) capacity, specific m2⋅s−2⋅K−1 kilogram kelvin