الفصل السادس فيزياء الصف الاول الثانوى من سلسة نور

الفصل السادس
كمية الحركة الخطية (PL):
هى حاصل ضرب كتلة الجسم فى سرعته
PL = m V
PL =   mV = m (V2 – V1)
كمية الحركة الخطية تعتبر عما يمتلكه الجسم المتحرك من إمكانية عند التصادم مع جسم آخر.
فإذا كانت سيارة تتحرك بسرعة واصطدمت بسيارة أخرى فإن تأثيراً تدميرياً يحدث.
وهذا التأثير يزداد بزيادة كل من: الكتلة والسرعة لكل من الجسمين المتصادمين.
إذاً كمية الحركة تعبر عن التأثير التدميرى عند التصادم.
من قانون نيوتن الثانى:
القوة هى المعدل الزمنى للتغير فى كمية الحركة الخطية فإن:
F = m a                        F = m
F =                         F =
تحقيق قانون بقاء كمية الحركة الخطية رياضياً:
مفهوم بقاء كمية الحركة الخطية
إذا تصادم جسمان فمن قانون نيوتن الثالث فإن:
-    الجسم الأول يؤثر على الجسم الثانى بقوة F12
-    والجسم الثانى يؤثر على الجسم الأول بقوة F21
     F21 = - F12

    PL1 = -   PL2

m1 [V/1 - V1] = - m2 [V/2 - V2]
m1 V/1 - m1 V1 = - m2 V/2 + m2V2
     m1 V/1 + m2 V/2 = m1 V1 + m2V2
مجموع كمية الحركة للجسمين قبل التصادم يساوى مجموع كمية الحركة للجسمين بعد التصادم.
وهذا يحقق قانون بقاء كمية الحركة الخطية.

وفيه تكون طاقة الحركة محفوظة (لا يحدث فيها فقد)
أى مجموع الطاقة الحركية للجسمين بعد التصادم يساوى مجموع الطاقة الحركية للجسمين قبل التصادم.
تجربة:

نحضر بندولين بسيطين متساويين فى الكتلة أى أن m1 = m2
يجذب الكرة (m1) إلى اليسار فإننا نبذل شغلاً يختزن فيها على شكل طاقة وضع.
نترك الكرة (m1) حرة فترتد مصطدمة بالكرة (m2)
نلاحظ توقف (m1) وانطلاق (m2) بنفس السرعة لتصل إلى نفس الارتفاع الذى كانت عليه (m1) قبل تركها حرة.
تفسير ما حدث: نطبق قانون بقاء كمية الحركة.
التصادم لا يبدد كمية الحركة
     مجموع كمية الحركة للجسمين قبل التصادم =
                        مجموع كميتى الحركة للجسمين بعد التصادم
قبل التصادم:
كمية الحركة للكرتين = m1V1 + 0
بعد التصادم:
كمية الحركة للكرتين = 0 + m2V2
تبعاً لقانون بقاء كمية الحركة.
m1V1 = m2 V2
     m1 = m2
V1 = V2
مجموع طاقتى الحركة للكرتين قبل التصادم مباشرة =
                    مجموع طاقتى الحركة للكرتين بعد التصادم مباشرة
أى لا يوجد فقد فى طاقة الحركة قبل وبعد التصادم.
أمثلة للتصادم المرن:
تصادم كرات البلياردو.
تصادم جزيئات الغاز مع بعضها ومع جدار الإناء.

وفيها يحدث فقد لطاقة الحركة أى أن مجموع طاقتى الحركة لجسمين بعد التصادم أقل من مجموع طاقتى الحركة لهما بعد التصادم.
تجربة:
نكرر التجربة السابقة مع تغطية موضع التصادم على الكرة (m2) بقطعة من الصلصال (مع إهمال كتلة الصلصال)
أى (m1 = m2)
نلاحظ:
عدم توقف الكرة (m1) عن الحركة بعد التصادم بل تتحرك الكرتين معاً فى نفس الاتجاه بسرعة أقل (V12)
تبعاً لقانون بقاء كمية الحركة:
m1 V1 + 0 = (m1 + m2) V12
V12 =

V12 = ½ V1
وبالتالى تكون طاقة الحركة للكرتين قبل التصادم مباشرة أكبر من طاقة الحركة لهما بعد التصادم مباشرة.
التصادم غير المرن:
يمثل معظم التصادمات التى حولنا حيث يتحول الفقد فى طاقة الحركة إلى صورة أخرى.
التصادم غير المرن يكون مصحوباً بحدوث صوت أو ارتفاع فى درجة الحرارة أو تشوه فى شكل الجسمين المتصادمين أو انبعاث ضوء.
مثال: لعبة البولينج (الطاقة تضيع فى الاحتكاك)

مجموع كمية تحرك جسمين معزولين يظل ثابتاً قبل وبعد التصادم
m1 V/1 + m2 V/2 = m1 V1 + m2V2

صيغة أخرى لقانون بقاء كمية الحركة الخطية:
التغير فى مجموع كميتى تحرك جسمين معزولين قبل وبعد التصادم يساوى صفر
[m1 V/1 + m2 V/2] – [m1 V1 + m2V2] = 0

تحقيق قانون بقاء كمية الحركة الخطية عملياً:-
باستخدام وسادة هوائية
قبل التصادم: أى قبل قطع الخيط
كمية الحركة للجسم الأول = 0
كمية الحركة للجسم الثانى = 0

     مجموع كميتى الحركة للجسمين قبل التصادم = 0

بعد التصادم: أى بعد قطع الخيط
كمية الحركة للجسم الأول = m1V1
كمية الحركة للجسم الثانى = - m2V2
مجموع كميتى تحرك الجسمين بعد التصادم = 0 = m1V1 - m2V2

مجموع كميتى تحرك جسمين قبل قطع الخيط مباشرة =
                   مجموع كميتى التحرك للجسمين بعد قطع الخيط مباشرة

مجموع كميتى تحرك الجسمين قبل التصادم مباشرة =
                مجموع كميتى التحرك بعد التصادم مباشرة
أى أن مجموع كميتى التحرك لجسمين معزولين مقدار ثابت قبل وبعد التصادم.
وهذا يحقق قانون بقاء كمية الحركة

هو التغير فى كمية حركة جسم
ويساوى حاصل ضرب القوة المؤثرة × زمن تأثير القوة
(س) اثبت أن الدفع = التغير فى كمية الحركة لجسم
F   t =   m V
من قانون نيوتن الثانى:
القوة تساوى المعدل الزمنى للتغير فى كمية الحركة
F =

F t = m (V2 – V1)
الدفع = m V   = t   F = I imp
وحدة قياس الدفع:
F   t =   m V
N. S    kg m/s = Kg ms-1
وحدة قياس الدفع         N.S

العوامل التى يتوقف عليها الدفع
القوة المؤثرة.
زمن تأثير القوة.
ملحوظة:
نظر لعدم معرفتنا بمتوسط القوة المؤثرة أو زمن تأثيرها نهتم بدراسة التغير فى كمية الحركة الذى يمثل الدفع.
س1: ماذا نعنى بقولنا أن الدفع = 100 N
معنى ذلك أن التغير فى كمية الحركة للجسم خلال الثانية الواحدة يساوى 100 N
س2: علل الدفع كمية متجهة.
لأن الدفع = t   F
كمية قياسية × كمية متجهة = كمية متجهة
الدفع كمية متجهة لأنه يلزم لتعريفه تعريفاً تاماً معرفة مقداره واتجاهه

علل لما يأتى:-
[1] يواصل لاعب التنس دفع الكرة بعد ضربها.
    يواصل لاعب الكرة دفع الكرة بقدمه.
حتى يطيل الفترة الزمنية t) ( التى تكون فيها الكرة ملامسة للمضرب أو القدم وبالتالى يزداد الدفع أى يزداد التغير فى كمية الحركة مما يزيد من سرعة الكرة وتقطع مسافة أكبر.

[2] عند إطلاق طلقة من مسدس يشعر الشخص الذى أطلق الرصاصة بالدفع فى يده.
لأنه يحدث ارتداد حسب قانون نيوتن الثالث وتكون سرعة الرصاصة Vb والسرعة الارتدادية Vg مرتبطتين بالعلاقة mbVb = - mgVg
أى تتساوى كمية حركة الرصاصة مع كمية حركة المسدس.

[3] يندفع الصاروخ للأمام.
عند خروج غازات مشتعلة من مؤخرة صاروخ
من قانون نيوتن الثانى
ولأن كل من V, m متغيرة فإن
ولأن القوة الخارجية صفر
m   Fi
وهذه القوة Fi التى تسبب تسارع الصاروخ وهى قوة ذاتية ناشئة عن اندفاع الغازات وتسمى قوة الدفع وتتناسب مع معدل خروج الغازات أى تتناقص كتلتها.

[4] استخدام حزام الأمان فى السيارة.
لأنه يعطى الدفع الذى يجعل كمية حركة السائق تساوى صفراً عند التصادم فلا يصيبه أذى.
[5] يزداد الأذى عند ارتداد جسم من رأس شخص.
لأن الدفع فى هذه الحالة يتضاعف.

[6] لاعب الكارتية يستجمع قوته فى تحطيم كتلة خشبية بشرط ألا يحدث ارتداد أثناء التصادم.
حتى لا يتضاعف الدفع وبالتالى يحدث كسر لذراعه.

ملاحظات لحل مسائل التصادمات المرنة وغير المرونة:-
تجعل الجسم الأول يتحرك جهة اليمين
السرعة جهة اليمين موجبة
السرعة جهة اليسار سالبة
الرسم
القانون

التصادم المرن:-
m1 V/1 + m2 V/2 = m1 V1 + m2V2

التصادم غير المرن:-

m1 V1 + m2 V2 = (m1 + m2) V\

قوانين الدفع:-

F   t =   m V = m (V2 – V1)
I imp =   m V = m (V2 – V1)

مسائل:-

مستخدما الشكل التالى استنتج قيمة سرعة الكتلة 3 Kg بعد التصادم.
جسم كتلته 3 Kg يتحرك بسرعة 6 m/s وآخر كتلته 2 Kg يتحرك فى الاتجاه المعاكس للأول وعلى استقامة بسرعة 9 m/s وبعد التصادم ارتد الجسم الأول بسرعة 5 m/s احسب سرعة الجسم الثانى بعد التصادم.

اصطدمت كرة كتلتها 4 Kg وسرعتها 10 m/s بكرة أخرى كتلتها 15 Kg تتحرك بسرعة 2 m/s فى نفس الاتجاه فارتدت الكرة الأولى بعد التصادم بسرعة 5/4 m/s فأوجد سرعة الكرة الثانية بعد التصادم.

إذا تصادم جسم كتلته 5 Kg وسرعته 3 m/s بجسم آخر ساكن فسكن الأول وتحرك الجسم الثانى بسرعة 6 m/s احسب كتلة الجسم الثانى.

إذا اصطدم جسم كتلته (m) وسرعته 2V m/s بجسم كتلته (2m) ساكن يسكن الأول أثر التصادم مباشرة ويتحرك الجسم الثانى بسرعة V m/s فهل التصادم مرن أم غير مرن.

جسم كتلته 6 Kg يتحرك بسرعة 4 m/s اصطدم بجسم آخر ساكن فتحركا معاً كجسم واحد بسرعة 2 m/s فما كتلة الجسم الثانى.

عربة سكة حديد كتلتها 10000 Kg تتحرك بسرعة 4 m/s صدمت عربة أخرى ساكنة كتلتها 6000 Kg فالتحما معاً وتحركا كجسم واحد أوجد سرعتهما المشاركة بعد التصادم.

أطلقت رصاصة كتلتها 0.2 Kg على كرة خشبية ساكنة كتلتها 0.3 Kg فسكنت داخل الكرة وتحركا معاً كجسم واحد بسرعة 100 m/s احسب سرعة الرصاصة قبل التصادم.

سيارة نقل كتلتها 2000 Kg تتحرك بسرعة 50 m/s اصطدمت بسيارة وزنها 1800 N تسير فى الاتجاه المعاكس بسرعة 80 m/s اشتبكت السيارتان احسب سرعتـهما بعد التصادم علماً بأن عجلة الجاذبية الأرضية 10 m/s2

إذا اصطدم جسم كتلته (2m) Kg وسرعته (V) m/s بجسم آخر ساكن كتلته (m) Kg فتحرك الأول أثر التصادم مباشرة بسرعة   وتحرك الجسم الثانى بسرعة   اشرح كيف يمكنك توضيح قانون بقاء كمية الحركة؟ وقانون بقاء الطاقة؟ هل التصادم مرن أو غير مرن؟

أطلقت رصاصـة كتلتـها 200 gm من فوهة مدفع أفقياً على هدف كتلته 20 Kg استقرت الرصاصة داخل الهدف وتحركا معاً بعـد التصـادم بسرعة 5 m/s احسب سرعة الرصاصة قبل التصادم.

صاروخ تندفع النواتج الغازية للاشتعال من فتحة محركه بمعدل 1300 Kg وسرعة انطلاق هذه النواتج هى 50000 m/s بالنسبة للصاروخ وما هى قوة الدفع التى تعطى للصاروخ.

جسم ساكن كتلته 2 Kg أثرت عليه قوة مقدارهـا 20 N فأكسبه دفـعاً 100 N.s احسب
1-    السرعة التى يكتسبها الجسم.
2-    الفترة الزمنية لتأثير القوة.

احسـب سرعـة اندفأاع النواتج الغازية لصاروخ لتكسبه قوة دفع مقداره 65 x 106 N.S علماً بأن معدل خروج النواتج الغازية للاشتعال من فتحة محركة بمعدل 1300 Kg فى الثانية.

احسب متوسط القوة اللازمة لإيقاف مطرقة كمية الحركة لها 50 Kg m/s فى مدة 0.02 s

احسب الدفع الذى تتلقاه كرة بلياردو عند دفعها بقوة 30 N خلال فترة زمنية 0.01 s

» امتحان فيزياء الصف الاول الثانوى للمتفوقين فقط
» مذكرة الشاهين 2 فى 1 شرح ومراجعة فيزياء الصف الاول الثانوى المطور
» تجارب عملى فيزياء الصف الاول الثانوي شاهد وحمل تجارب الفيزياء للصف الاول الثانوى حصرى لكل العلوم ( أ. محمد رمضان)
» سلسلة الرائد مراجعة وتلخيص فيزياء الصف الاول الثانوى 2013.2014
» شرح منهج الصف الاول الثانوى الفصل الدراسي الثاني (حساب مثلثات)2012