الفيزياء فصل أول

مراجعة الدرس

1.الفكرة الرئيسة: ما العزم؟ وما شرطا اتّزان جسم؟

العزم مقياس  لمقدرة  قوة على إحداث دوران للجسم، وهو كمية متجهة. ويُعرف رياضيًّا على

 أنه ناتج الضرب المتجهي لمتجه القوة ومتجه موقع نقطة تأثير القوة الذي يبدأ من نقطة على

محور الدوران وينتهي عند نقطة تأثير القوة. وشرطا اتزان  جسم  هما:

                           - القوة المحصّلة المؤثرة فيه تساوي صفرا  (  $\sum _{ }F=0$   )

                           - العزم المحصّل المؤثر فيه  حول محور الدوران يساوي صفرا. ($\sum _{ }\tau =0$ )

2 . أُفسّر: إذا أردتُ أن أفتح بابًا دوّارًا؛ أُحدّد موقع نقطة  تأثير القوّة، بحيث أدفع الباب بأقلِّ مقدارٍ من القوّة.

    أُحدّد بأيّ اتّجاهٍ أؤثّر بهذه القوّة في الباب.

 الحل: أن يكون موقع نقطة تأثير القوة أبعد ما يُمكن عن محور الدوران، وأن يكون اتجاه القوة عموديًّا

        على مستوى الباب. وحسب  العلاقة: $\tau =rF\sin \theta , \sin {90}^0 =1$   ( أعلم أن أكبر قيمة  لجيب  أي زاوية =1 )
 

3 . أُوضّحُ المقصود بمركز كتلة جسم.

     الجواب: النقطة التي يُمكن افتراض أن  كتلة الجسم كاملةً مُركّزةً فيها.
 

4 . أُفسّرُ: أثّرت قوًى عدّة في جسم؛ بحيث تمرُّ خطوط عملها في مركز كتلته، وكانت القوّة المحصلة المؤثرة فيه

   تساوي صفرًا. هل يكون الجسم مُتّزنًا أم لا؟ أُفسّر إجابتي.

 الجواب: بما أن القوة المحصّلة المؤثرة فيه تساوي صفرًا، فقد تحقق الشرط الأول للاتزان . وبما أن خطوط عمل

            القوى جميعها  تمر  في نقطة واحدة ( مركز الكتلة) فإن العزم لكل منها يساوي صفر، بالتالي العزم  المحصّل

            لها يساوي صفرا ، فيتحقق الشرط الثاني للاتزان. لذا يكون الجسم متزنًا.
 

5 . حلّ المشكلات: يُعالج الاهتزاز في إطار عجل سيارة بوضع قطع رصاص على الجزء الفلزّي من الإطار

           (الجنط). كيف يعمل ذلك على التخلّص من اهتزاز الإطار؟

  الحل:توجد مراكز  ثقل هذه الإطارات في مراكزها  الهندسية منطبقة تمامًا على محور الدوران لكل منها، ممّا يمنع

        الإطارات من الاهتزاز. والإطارات بعد الاستخدام  قد يتغير مركز الكتلة بسبب تشوهات ولو بسطية ويبتعد عن

       محور الدوران مما يسبب الاهتزاز  لذلك توضع قطع  الرصاص على الإطار لإعادة مركز الكتلة على محور الدوران.

      
 

معلومة إضافية (إثراء)  تتعرض الإطارات بمرور الوقت إلى تآكل في أجزاء مختلفة منها، مما يسبب   عدم تماثل في توزيع كتلتها حول محور الدوران، وهذا  يؤدي إلى عدم انطباق   مركز كتلة الإطار  مع مركز دورانه الهندسي ما يسبب  اهتزاز   إطار السيارة ،  خصوصاً عند السرعات  العالية.ولضمان التوزيع  المنتظم  لكتلة الإطار  بحيث  يتطبق مركز  كتلته مع مركز دورانه الهندسي، يتم إضافة قطع من الرصاص لاستعادة التوزيع المنتظم  لكتلة الإطار حول محور دورانه، وهذا يؤدي  بدوره إلى توقف الإطار عن الاهتزاز  عند السرعات العالية.

6. أُقارنُ بين الاتّزان السكونيّ والاتّزان الانتقالي من حيث: القوّة المُحصّلة المؤثّرة،

   السرعة الخطيّة، التسارُع الخطيّ.

نوع الاتزان	القوة المحصلة المؤثرة	السرعة الخطية	التسارع الخطي
الاتزان السكوني	صفر	صفر	صفر
الاتزان الانتقالي	صفر	ثابتة مقدارا واتجاها	صفر

7. أُحلّل وأستنتج: رأت ذكرى أخاها يحاول فكَّ إطار سيارته المثقوب باستخدام مفتاح شدٍّ لفكّ الصواميل 

 التي تُثبّت الإطار، لكنه لم يستطع فكّها. أذكر طريقتين -على الأقل- يُمكن أن تقترحهما ذكرى على أخيها

   لمساعدته على فكّ الصواميل. أُفسّر إجابتي.

    الحل:        - وَصْل أنبوبة في طرف المفتاح  لزيادة طول ذراع القوة، فيزداد العزم المحصّل المؤثر .

                     - التأثير بقوة عمودية  على ذراع المفتاح، فيزداد العزم المحصّل المؤثر.

                     - زيادة مقدار القوة المؤثرة في مفتاح الشد، عن طريق الاستفادة من وزنه؛ وذلك بالوقوف

                       على طرف المفتاح بحذر.

8. أُقارنُ:  يوضّح الشكل أدناهُ منظرًا عُلويًّا لقوّةٍ مقدارُها (F) تؤثّر في الباب نفسه عند مواقع مختلفة.

        أُرتّب العزم  الناتج عن هذه القوة حول محور الدوران (O) تصاعُديًّا.

عزم (ب)   ثم     عزم (ج)       ثم      عزم (أ).

9. التفكير الناقد: عندَ انطلاق سيارةٍ بشكل مفاجئ ترتفع مقدمتها إلى أعلى. أُفسّر ذلك.

 الحل:    تؤثر قوة الاحتكاك السكوني بين إطارات السيارة وسطح الطريق إلى الأمام لتحريك

               السيارة، ومركز   كتلة السيارة يقع على مستوى  فوق مستوى سطح الطريق كما

               في الشكل  التالي:  

                                       

          فيكون لقوة الاحتكاك السكوني عزم حول مركز الكتلة وذو أثر دوراني يعمل على رفع مقدمة

        السيارة نحو الأعلى.

         

         ،