الفيزياء - Cscr1205

الحركة المنتظمة والكميات الأساسية

📍 الإزاحة (Displacement)

هي التغيّر في موضع الجسم من نقطة البداية إلى نقطة النهاية، وهي كمية متجهة (لها اتجاه وقيمة).

الإزاحةΔx = x_f − x_i

⚡ السرعة المتوسطة (Average Velocity)

تُعرَّف بأنها الإزاحة الكلية مقسومةً على الزمن الكلي.

السرعة المتوسطةv = Δx / Δt = (x_f − x_i) / (t_f − t_i)

⚡ السرعة اللحظية (Instantaneous Velocity)

هي السرعة عند لحظة زمنية بعينها، وتُحسب عندما يقترب الفاصل الزمني Δt من الصفر (المشتقة).

السرعة اللحظيةv = lim(Δt→0) Δx/Δt = dx/dt

🚀 التسارع (Acceleration)

هو معدّل تغيّر السرعة مع الزمن. قد يكون تسريعاً (زيادة سرعة) أو تباطؤاً (نقص سرعة) أو تغيّراً في الاتجاه.

التسارع المتوسطa = Δv / Δt = (v_f − v_i) / (t_f − t_i)

التسارع اللحظيa = lim(Δt→0) Δv/Δt = dv/dt

📈 الحركة المنتظمة (Uniform Motion)

يتحرك الجسم في خط مستقيم بسرعة ثابتة.
يقطع مسافات متساوية في أزمنة متساوية.
رسم المسافة–الزمن: خط مستقيم ميله = السرعة.
رسم السرعة–الزمن: خط أفقي موازٍ لمحور الزمن.

💡 في الحركة غير المنتظمة، لا تكون السرعة ثابتة في فترات زمنية مختلفة، وميل المنحنى يتغيّر.

▸ مثال محلول

دراجة نارية تبدأ من السكون وتصل إلى سرعة 60 ميل/ساعة خلال 12 ثانية. أوجد التسارع المتوسط.

التحويل: 60 mph = 26.67 m/s
a = (v_f − v_i) / Δt = (26.67 − 0) / 12 = 2.22 m/s²

معادلات الحركة (Equations of Motion)

تُعبّر معادلات الحركة عن العلاقات الرياضية بين: السرعة الابتدائية u، السرعة النهائية v، التسارع a، الزمن t، والإزاحة S.

المعادلة	الصيغة الرياضية	ما تربطه
الأولى	v = u + at	v, u, a, t
الثانية	S = ut + ½at²	S, u, a, t
الثالثة	v² = u² + 2aS	v, u, a, S

القوة (Force)

تعريف القوة

هي الفعل الذي يمكن أن يُغيّر سرعة الجسم أو شكله أو يقاوم قوى أخرى.
القوة هي سبب الحركة في الميكانيكا الكلاسيكية.
القوة كمية متجهة (لها مقدار واتجاه). وحدتها: نيوتن (N).

أنواع القوى

قوى التماس (Contact Forces): تتطلب تلامساً فيزيائياً — مثال: ركل كرة، سحب عربة.
قوى الحقل (Field Forces): لا تتطلب تلامساً — مثال: الجاذبية، القوة الكهرومغناطيسية.

قوانين نيوتن للحركة

القانون الأول — قانون القصور الذاتي

الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية محصّلة.

القانون الأولΣF = 0 → a = 0

القانون الثاني — قانون القوة والتسارع

إذا أثّرت قوة محصّلة غير صفرية على جسم، فإنها تُعطيه تسارعاً يتناسب طرداً مع القوة وعكساً مع الكتلة.

القانون الثانيΣF = m · a

القانون الثالث — قانون الفعل ورد الفعل

لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه.

القانون الثالثF_2on1 = −F_1on2

▸ مثال محلول

صندوق كتلته 5 kg يُسحب رأسياً للأعلى بقوة T = 68 N. أوجد: (1) تسارع الصندوق، (2) السرعة بعد 2 ثانية.

1) a = T/m − g = 68/5 − 9.8 = 3.8 m/s²
2) v = v₀ + at = 0 + 3.8 × 2 = 7.6 m/s

الزخم الخطي والدفع

الزخم الخطي (Linear Momentum)

هو حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته. كمية متجهة، وحدتها kg·m/s أو N·s.

الزخم الخطيp = m · v

الدفع (Impulse)

الدفع يساوي التغيّر في الزخم — يُعرف بنظرية الدفع والزخم.

الدفعI = F · Δt = ΔP = m·v_f − m·v_i

📦 حفظ الزخم (Conservation of Momentum)

في أي تصادم تكون فيه القوى الخارجية مهملة، يبقى الزخم الكلي للمنظومة محفوظاً:

حفظ الزخمm₁v₁ᵢ + m₂v₂ᵢ = m₁v₁f + m₂v₂f

الشغل والطاقة

الشغل (Work)

الشغل كمية قياسية، وحدته الجول (J).
إذا كانت الإزاحة صفراً → الشغل = صفر.
إذا كانت القوة عمودية على الإزاحة → الشغل = صفر.

الشغلW = F · d · cos(θ)

طاقة الحركة (Kinetic Energy)

طاقة الجسم بسبب حركته. كمية قياسية، وحدتها الجول.

طاقة الحركةKE = ½ · m · v²

نظرية الشغل والطاقة

الشغل المبذول على جسم يساوي التغيّر في طاقة حركته.

نظرية الشغل والطاقةW = KE_f − KE_i

طاقة الوضع الجاذبية (Gravitational PE)

طاقة الجسم بسبب موضعه بالنسبة لمستوى مرجعي.

طاقة الوضعPE_g = m · g · y

🔋 حفظ الطاقة الميكانيكية

في غياب القوى غير المحافظة، مجموع طاقة الحركة وطاقة الوضع يبقى ثابتاً.

حفظ الطاقة الميكانيكيةKE_i + PE_i = KE_f + PE_f

السقوط الحر والقذف الرأسي

السقوط الحر (Free Fall)

جسم يتحرك تحت تأثير الجاذبية فقط، بتسارع ثابت نحو مركز الأرض.

تسارع الجاذبيةg = 9.8 m/s²

المعادلة	الصيغة
السرعة	v = v₀ − gt
الموضع	y = v₀t − ½gt²
السرعة–الموضع	v² = v₀² − 2gy

▸ مثال — كرة مقذوفة للأعلى

رُميت كرة رأسياً للأعلى بسرعة ابتدائية 15 m/s من سطح الأرض.

1) وقت الوصول للأعلى: t = v₀/g = 15/9.8 = 1.53 s
2) أقصى ارتفاع: y_max = v₀²/(2g) = 225/19.6 = 11.48 m
3) عند t=2s: v = 15 − 9.8×2 = −4.6 m/s (نازلة)

تمارين وأسئلة

أسئلة اختيار من متعدد + مسائل حسابية — اختبر فهمك

سؤال 01 — اختيار من متعدد

جسم يتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة 20 m/s. ما نوع حركته؟

حركة غير منتظمة
حركة منتظمة ✓
حركة متسارعة
سقوط حر

سؤال 02 — اختيار من متعدد

ينص القانون الثاني لنيوتن على أن:

الجسم الساكن يبقى ساكناً دائماً
لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس
محصّلة القوة تساوي الكتلة × التسارع ✓
الزخم يتحول إلى طاقة

سؤال 03 — اختيار من متعدد

جسم كتلته 2 kg سقط من ارتفاع 5 m. ما طاقة وضعه الجاذبية؟ (g = 9.8 m/s²)

49 J
98 J ✓
196 J
9.8 J

سؤال 04 — اختيار من متعدد

الشغل المبذول على جسم يعتمد على:

الوقت فقط
القوة والوقت
القوة والإزاحة والزاوية بينهما ✓
الكتلة والسرعة فقط

سؤال 05 — مسألة حسابية

سيارة تتسارع من 10 m/s إلى 30 m/s خلال 5 ثوانٍ. ما تسارعها؟ (بـ m/s²)

سؤال 06 — مسألة حسابية

جسم كتلته 3 kg يتحرك بسرعة 6 m/s. ما طاقة حركته بالجول؟

سؤال 07 — مسألة حسابية

جسم سقط من الراحة. كم تستغرق ليصل سرعته إلى 29.4 m/s؟ (g = 9.8 m/s²)

سؤال 08 — مسألة مفتوحة (انقر لرؤية الحل)

سيارة كتلتها 1200 kg تتحرك بسرعة 20 m/s ثم تتوقف خلال 4 ثوانٍ. أوجد: (أ) التسارع، (ب) القوة اللازمة للإيقاف.

أ) a = (v_f − v_i) / t = (0 − 20) / 4 = −5 m/s² (تباطؤ)

ب) F = m × a = 1200 × 5 = 6000 N (عكس اتجاه الحركة)

سؤال 09 — مسألة مفتوحة

رُمي جسم رأسياً للأعلى بسرعة 20 m/s. أوجد: (أ) الزمن ليصل للقمة، (ب) أقصى ارتفاع. (g = 9.8 m/s²)

أ) عند القمة v=0: t = v₀/g = 20/9.8 ≈ 2.04 s

ب) y_max = v₀²/(2g) = 400/19.6 ≈ 20.4 m

سؤال 10 — مسألة مفتوحة

قوة مقدارها 50 N تؤثر على جسم بزاوية 60° مع الأفقي، فيتحرك الجسم 10 m أفقياً. احسب الشغل المبذول.

W = F × d × cos(θ) = 50 × 10 × cos(60°)
cos(60°) = 0.5
W = 50 × 10 × 0.5 = 250 J

الفيزياء
Physics