ورقاتشرح درس قوانين نيوتن للحركة اول متوسط الفصل الأول
القوة دفع أو سحب يغيّر حركة الجسم، ويصف نيوتن علاقتها بالحركة في ثلاثة قوانين: القصور الذاتي، والقوة = الكتلة × التسارع، وفعل ورد فعل.
أهداف الدرس
- يعرّف القوة ويذكر وحدتها ويحسب القوة المحصلة.
- يطبّق قانون نيوتن الأول ويفسّر القصور الذاتي والاحتكاك.
- يستعمل قانون نيوتن الثاني لحساب القوة والتسارع والكتلة.
- يفرّق بين الكتلة والوزن.
- يفسّر قانون نيوتن الثالث بأمثلة من الحياة.
المفهوم الأساسي
القوة دفع أو سحب يغيّر حركة الجسم، ويصف نيوتن علاقتها بالحركة في ثلاثة قوانين: القصور الذاتي، والقوة = الكتلة × التسارع، وفعل ورد فعل.
شرح الدرس
حين تدفع عربة التسوق الفارغة تتحرك بسهولة، وحين تمتلئ تحتاج إلى دفع أشد. وحين تتوقف السيارة فجأة تندفع أجسامنا إلى الأمام. هذه الظواهر فسّرها العالم إسحاق نيوتن بثلاثة قوانين.
القوة
القوة دفع أو سحب يؤثر في جسم، وتُقاس بوحدة النيوتن. وقد تحرك الجسم أو توقفه أو تغيّر اتجاهه. وعند تأثير عدة قوى نجمعها لنجد القوة المحصلة:
- قوى في الاتجاه نفسه: نجمعها، فقوتان ٢٠ و ١٠ نيوتن تعطيان ٣٠ نيوتن.
- قوى متعاكسة: نطرح الصغرى من الكبرى، فقوة ٣٠ نيوتن يمينًا وقوة ١٠ نيوتن يسارًا تعطيان ٢٠ نيوتن يمينًا.
وإذا تساوت القوى المتعاكسة فالمحصلة صفر وتسمى قوى متزنة، فلا يتغير سكون الجسم ولا سرعته.
قانون نيوتن الأول
«يبقى الجسم الساكن ساكنًا والجسم المتحرك متحركًا بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم ما لم تؤثر فيه قوة محصلة غير صفرية.»
ويسمى ميل الجسم إلى مقاومة تغيير حالته الحركية القصور الذاتي، وكلما زادت كتلة الجسم زاد قصوره. لذلك تندفع أجسامنا إلى الأمام عند توقف السيارة فجأة، ولذلك نربط حزام الأمان ليمنعنا بقوة عن الاندفاع.
أما الاحتكاك فقوة تقاوم حركة سطحين متلامسين. ولولا الاحتكاك لاستمر الجسم المتحرك في حركته دون توقف، فهو سبب توقف الكرة المتدحرجة على الأرض.
قانون نيوتن الثاني
يتسارع الجسم عند تأثير قوة محصلة فيه، ويزيد تسارعه بزيادة القوة وينقص بزيادة الكتلة.
«القوة = الكتلة × التسارع»
مثال محلول: دُفع صندوق كتلته ٥ كجم فتسارع ٣ م/ث². القوة = ٥ × ٣ = ١٥ نيوتن.
ومنه التسارع = القوة ÷ الكتلة. فقوة ٢٠ نيوتن على جسم كتلته ٤ كجم تعطي تسارعًا ٢٠ ÷ ٤ = ٥ م/ث².
الكتلة والوزن
- الكتلة: مقدار ما في الجسم من مادة وتُقاس بالكيلوجرام ولا تتغير بتغير المكان.
- الوزن: قوة جذب الأرض للجسم ويُقاس بالنيوتن، ويتغير بتغير الجاذبية.
وبما أن تسارع الجاذبية على الأرض نحو ٩٫٨ م/ث² فإن الوزن = الكتلة × ٩٫٨. فجسم كتلته ٥ كجم وزنه ٥ × ٩٫٨ = ٤٩ نيوتن. وعلى القمر تكون الجاذبية أقل فيقل الوزن وتبقى الكتلة كما هي.
قانون نيوتن الثالث
«لكل قوة فعل قوة رد فعل مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.»
قوتا الفعل ورد الفعل تؤثران في جسمين مختلفين ولذلك لا تلغي إحداهما الأخرى. فعندما تدفع الحائط بيدك يدفعك الحائط بالقوة نفسها. وينطلق الصاروخ للأعلى لأن غازات العادم تندفع للأسفل بقوة فيدفعه رد الفعل للأعلى، وكذلك يتحرك السباح إلى الأمام لأنه يدفع الماء إلى الخلف.
تقنيات الفضاء ومهمات رواد الفضاء كريانة برناوي والأمير سلطان بن سلمان قامت على فهم قوانين نيوتن.
نشاط تعليمي
النشاط الأول
ضع بطاقة على كأس فارغ وضع عليها قطعة نقود، ثم اسحب البطاقة بحركة سريعة بإشراف المعلم.
تسقط القطعة داخل الكأس لأن قصورها الذاتي يبقيها في موضعها.
أن يلاحظ الطالب القصور الذاتي.
التطبيق الثاني
احسب القوة اللازمة لإكساب جسم كتلته ٨ كجم تسارعًا ٢ م/ث².
القوة = ٨ × ٢ = ١٦ نيوتن.
أن يطبق الطالب القانون الثاني.
المسألة الثالثة
احسب وزن طالب كتلته ٤٠ كجم على الأرض.
الوزن = ٤٠ × ٩٫٨ = ٣٩٢ نيوتن.
أن يميز الطالب الوزن من الكتلة.
ملاحظات مهمة
- 1القوة تُقاس بالنيوتن، والمحصلة تجمع أو تطرح القوى.
- 2القصور الذاتي ميل الجسم إلى مقاومة تغيّر حركته.
- 3القوة = الكتلة × التسارع.
- 4لكل فعل رد فعل مساوٍ له ومعاكس.
أخطاء شائعة
- ✗ خطأالقول إن الكتلة والوزن شيء واحد.✓ الصواب: الكتلة مقدار المادة بالكيلوجرام، والوزن قوة الجذب بالنيوتن.
- ✗ خطأالاعتقاد أن قوتي الفعل ورد الفعل تلغيان بعضهما.✓ الصواب: تؤثران في جسمين مختلفين فلا تلغي إحداهما الأخرى.
ملخص الدرس
- القوة دفع أو سحب وتُقاس بالنيوتن.
- القانون الأول: القصور الذاتي.
- القانون الثاني: القوة = الكتلة × التسارع.
- القانون الثالث: الفعل ورد الفعل متساويان ومتعاكسان.
هل أتقنت الدرس؟اختبر نفسك من خلال اختبار قصير من عدة أسئلة.
