المحاضرة السادسة والسابعة

1. المحاضرة السادسة والسابعة الباب السادس: القوة وقوانين نيوتنForce and Newton’s laws

2. قانون نيوتن الأول كل جسم يبقى على حالته من السكون أو الحركة بسرعة ثابتة إذا كانت محصلة القوة التى تعمل على الجسم تساوى صفر أى أن Isaac Newton السير إسحاق نيوتن فيزيائي إنجليزي وعالم رياضيات وعالم فلك وفيلسوف بعلم الطبيعة وكيمائي، ولد في 4 يناير 1643 وتوفى فى 31 مارس 1727.

3. قانون نيوتن الثانى يتناسب تسارع جسم ما طرديا مع محصلة القوى الخارجية المؤثرة عليه وعكسيا مع كتلته. ويعبر عن ذلك رياضيا على الصورة حيث = محصلة القوى المؤثر، m كتلة الجسم، a التسارع أو العجلة. وتكون وحدة القوة فى نظام الوحدات الدولية هى kg.m/s2 ويطلق عليها اسم نيوتن Newton ويرمز لها بالرمز (N) أى أن 1 N = 1 kg.m/s2

4. ويمكن كتابة القانون فى صيغ المركبات كما يلى:

5. الكتلة والوزن • غالبا ما يستخدم بطريق الخطأ لفظ الكتلة والوزن حيث يتم استبدالهما فى اللغة العربية أحيانا فى المحادثة اليومية. ولكن من الضرورى بالنسبة لطالب الفيزياء عدم الخلط بين مفهوم الوزن لجسم ما وكتلته. • الكتلة كمية قياسية وهى تحدد القصور الذاتى للجسم فى الحركة الإنتقالية. أما الوزن فهو قوة الجادبية المؤثرة على جسم ما ويساوى: • W = F = mg • ونستنتج من ذلك أن وزن أى جسم يتجه دوما نحو الأسفل وأن وحدته وحدة قوة أى نيوتن. ويلاحظ أن الوزن يعتمد على متجه العجلة g والتى تختلف باختلاف الموقع الجغرافى لذلك يختلف وزن الجسم من مكان لاخر.

6. m F مثال (1) • يدفع طالب زلاجة كتلتها m = 240 kg مسافة d= 2.3 m من السكون على سطح عديم الاحتكاك لبحيرة متجمدة. وكانت قوة الزلاجة افقية وثابتة F= 130 N كما هو موضح بالشكل. ما هى السرعة النهائية للزلاجة؟

7. مثال (2) • فى المثال السابق يريد الطالب عكس اتجاه حركة الزلاجة فى زمن قدره 4.5 s فما هى القوة الثابتة التى يجب أن يدفع بها الزلاجة لعمل ذلك؟

8. vo F m مثال (3) • صندوق شحن كتلته 360 kg مثبت على سطح سيارة نقل تتحرك بسرعة ابتدائية كما فى الشكل، استخدم السائق الفرامل ليبطئ السرعة إلى السرعة النهائية فى زمن قدره 17 s ، ما هى القوة المؤثرة على الصندوق خلال هذا الزمن؟

9. y N F W W قانون نيوتن الثالث • لكل فعل رد فعل مساو له فى المقدار ومضاد له فى الإتجاه. أمثلة : كتلة معلقة فى زنبرك كتلة موضوعه على منضدة

10. N W q تطبيقات على قوانين نيوتن • تتبع الخطوات التالية فى تطبيقات قوانين نيوتن: • يحدد الجسم بنقطة وترسم القوى المؤثرة عليه وفى حالة وجود أكثر من جسم يعامل كل جسم على حده. • تحلل محاور الإحداثيات x, y مع تحديد اتجاه أو اتجاهات الحركة. • تحلل القوى ويطبق قانون نيوتن الثالث لكل مركبة للقوة والتسارع.

11. 30o 45o TB TA TB TC TA 45o 30o TC TC m W=mg mg (c) (b) (a) مثال (4) • يبين الشكل أدناه قالب كتلته m =15 kg علق بواسطة ثلاثة حبال A, B, C. احسب الشد فى TA, TB, TC فى الأحمال الثلاثة.

12. y P N 15o x W=mg مثال (5) • زحافة كتلتها M= 7.5 kg شدت على طول افقى عديم الاحتكاك بواسطة حبل بقوة ثابتة P=21 N (كما هو موضح بالرسم ادناه) احسب التسارع إذا كان: • (أ) الحبل أفقى، (ب) الحبل يعمل زاوية مقدارها مع الأفقى.

13. N T T m mgsin(q) mgcos(q) W=mg q=27o (a) (b) مثال (6) • قالب كتلته m =160 kg مثبت فى مكانه بواسطة حبل على سطح عديم الاحتكاك يميل بزاوية 27o مع الأفقى كما هو موضح ادناه. (أ) اوجد الشدة فى الحبل والقوة العمودية. (ب) احسب تسارع القالب بعد قطع الحبل.