Moments العزوم !

1. Momentsالعزوم ! 19.2 Know that the turning effect of a force is called its MOMENT and calculate the moment of a given force أن يعرف الطالب أن تأثير الدوران يسمى عزم الدوران وأن يقوم بحسابه بناء على قيم القوة 19.3 Know that, in a system of moments in equilibrium, the anticlockwise moment is equal to the clockwise moment and use this in calculating unknown forces أن يعرف الطالب في نظام العزم المتوازن ( الرافعة المتزنة ) أن عزم الدوران المؤثر في نفس اتجاه عقارب الساعة يساوي عزم الدوران المؤثر في الاتجاه المعاكس لاتجاه عقارب الساعة

2. Teacher’s Notesملاحظات للمدرس A slide contains teacher’s notes wherever this icon is displayed –الشريحة التي تحتوي ذلك الرمز بها ملاحظات للمدرس To access these notes go to ‘Notes Page View’ (PowerPoint 97) or ‘Normal View’ (PowerPoint 2000). Notes Page View Normal View Flash Files A flash file has been embedded into the PowerPoint slide wherever this icon is displayed – These files are not editable.

3. Moments العزوم

4. Force and rotationالقوة والدوران pivot 5N A force acting on an object can cause it to turn about a pivot.القوة المؤثرة على جسم يمكن أن تجعله يدور حول نقطة ارتكازه What would happen to the see-saw above ?ماذا سيحدث في الصورة التي بالأعلى Would it turn? If so, clockwise or anti-clockwise?هل ستدور وفي أي اتجاه؟

5. Force and rotation pivot The left goes down - an anticlockwise turn. تدور الرافعة في عكس اتجاه عقارب الساعة A turning force is called a moment. تأثير الدوران يسمى عزم الدوران

6. Moments العزوم Pivot نقطة الارتكاز Distance from force to pivotذراع القوة Force نقطة تأثير القوة Suppose you were trying to unscrew a nut using a spanner. The spanner exerts a moment or turning force on the nut.عندما تحاول فك صامولة بمفتاح فإن المفتاح يولد عزم دوران عليها If the moment is big enough it will unscrew the nut. If not there are 2 ways of increasing the moment. إذا كان عزم الدوران كافي فإن المفتاح يفك الصامولة وإن لم يكن كافياً فإن هناك طريقتان لزيادة عزم الدوران

7. Increasing the moment 1. Increase the distance from the force to the pivot - apply the force at the end or use a longer spanner. إما عن طريق زيادة ذراع القوة Pivot نقطة الارتكاز Distance from force to pivotذراع القوة Force القوة

8. Increasing the moment 2. Increase the force applied - push/pull harder or get someone stronger to do it! وإما عن طريق زيادة القوة المؤثرة pivot Distance from force to pivot Force

9. Moment The moment of a force is given by the relationship: يحسب عزم الدوران من العلاقة التالية Moment العزم = Force القوة (N) x Distance طول الذراع(cm or m). Moments are measured in Newton centimetre (Ncm) or Newton metre (Nm). يقاس العزم بوحدة النيوتن.سم أو نيوتن .متر moment F x d

10. Moments calculation Gina weighs 500 N and stands on one end of a seesaw. She is 0.5 m from the pivot. What moment does she exert? وزن جينا 500 نيوتن تقف على لوح خشبي على مسافة نصف متر من نقطة الارتكاز . احسب عزم الدوران Click for solution moment = 500 x 0.5 = 250 Nm 0.5m 500N pivot

11. Principle of moments The green girl exerts an anti-clockwise moment equal to ...الفتاة الخضراء تؤثر في عكس اتجاه العقارب her weight x distance from pivot. The yellow girl exerts a clockwise moment equal to... الفتاة الصفراء تؤثر في اتجاه عقارب الساعة her weight x distance from pivot. pivot

12. Principle of momentsقانون الروافع pivot If the two moments are equal then the seesaw is balanced. This is known as the principle of moments. إذا تساوت العزوم عندها تتزن الرافعة وهو ما يعرف بقانون الروافع When balanced عند اتزان الرافعة فإن Total clockwise moment = total anti-clockwise moment عزم الدوران في اتجاه عقارب الساعة = عزم الدوران الأيمن في عكس الاتجاه “c.m.” = “a-c.m.”

13. Principle of moments The principle of moments can be investigated using 10g masses with this balance.قانون الروافع يمكن استنتاجه باستخدام ثقل 10 جم مع الرافعة التالية moment (right) = (10x3)+(10x4) = 70gcm moment (left) = 10 x 7 = 70gcm Both moments are equal and so the seesaw is balanced. كلا العزمين متساويان ولذلك تتزن الرافعة

14. trolley load arm counterweight loading platform tower Concrete counterweights are fitted to the crane’s short arm. Why are these needed for lifting heavy loads?توضع أثقال الأسمنت على الذراع القصير للرافعة عند رفع أثقال كبيرة عن طريق الآلة Why don’t cranes fall over? Tower cranes are essential at any major construction site. روافع الأبراج مهمة في عمليات التشييد في المواقع

15. 3m 6m 10000N Why don’t cranes fall over? Using the principle of moments, when is the crane balanced? في ضوء قانون الروافع، متى تتزن الرافعة ؟ ? moment of = moment of load counterweight If a 10000N counterweight is 3 metres from the tower, what weight can be lifted when the loading platform is 6 metres from the tower?

16. counterweight x moment of counterweight distance of counterweight from tower = = 10 000 x 3 = 30 000 Nm moment of load load x distance of load from tower = = ? x 6 moment of load = moment of counterweight ? x 6 = 30000 ? = 30000 6 ?= 5000 N Why don’t cranes fall over?لماذا لا تقع الروافع

17. Crane operator activity Where should the loading platform be on the loading arm to carry each load safely? ما هو أفضل مكان تقف فيه الكتلة حتى تحمل الرافعة الثقل بأمان ؟

18. Moments activityنشاط عن العزوم

19. Using moments in calculations 1. Two girls are on a seesaw. One weighs 200N and is 1.5m from the pivot. Where must her 150N friend sit if the seesaw is to balance ?.فتاتان على الرافعة إحداهن تزن 200 نيوتن على بعد 1.5متر من نقطة الارتكاز. أين يجب أن تقف الأخرى التي تزن 150 نيوتن حتى تتزن الرافعة Click for solution At balance total “c.m.” = total “a-c.m.” 200 x 1.5 = 150 x distance 200 x 1.5 = distance 150 distance = 2 m “c.m.” = clockwise moment “a-c.m.” = anti-clockwise moment

20. Pressure and Hydraulics الضغط والضغط المائي

21. Pressure Pressure is exerted whenever a force is applied over an area. يقع الضغط على المكان التي تؤثر فيه القوة 2. 1. Which one exerts the biggest pressure, 1 or 2? أى القوى تولد ضغطاً أكثر؟

22. 1. Case 1. الحالة الأولى The arm applies a force onto a board via a finger tip. تولد اليد قوة على السطح عن طريق طرف الإصبع The force applied produces a high pressure because the force acts over a small area. القوة المؤثرة تولد ضغطاً زائداً بسبب تأثير القوة على مساحة صغيرة

23. 2. Case 2. الحالة الثانية The arm applies the same force onto the board. اليد تؤثر بنفس القوة على السطح The force is now acting over a larger area - the area of the palm is greater than the finger tip. القوة الآن تؤثر على مساحة أكبر حيث أن مساحة راحة اليد أكبر من طرف الإصبع Thus, a lower pressure is produced. أى ضغطاً أقل

24. Pressure F Force Pressure = Area P x A Pressure is the force per unit area so is calculated using the expression shown below: الضغط يساوي القوة المؤثرة على وحدة المساحات Pressure is measured in:يقاس الضغط بوحدات Newtons per metre squared (N/m2) which is called a PASCAL (Pa) Pressure can also be measured in: Newtons per millimetre squared (N/mm2); Newtons per centimetre squared (N/cm2).

25. The same force spread over a big area means low pressure. نفس القوة تؤثر على مساحة أكبر مما يعني ضغطاً أقل Which shoes would you choose for walking over a muddy field?أى الأحذية تختار للسير فوق أرض طينية

26. The boots on the right spread the weight over a larger area. Therefore, the pressure exerted on the ground is low. الحذاء الأيمن مساحته كبيرة يولد ضغطاً أقل In contrast, fashion shoes have a smaller area and exert a higher pressure. These shoes are likely to sink into soft ground.

27. Application of pressureتطبيقات A force spread over a large area means low pressure, e.g. skis and snowboards.القوة موزعة على مساحة أكبر The large surface area of the board means the boy exerts very little pressure on the snow. He therefore slides over the top and does not sink in. كلما زادت المساحة قل الضغط على لوحة التزحلق مما يقلل الضغط

28. Application of pressureتطبيقات A force concentrated on a small area means high pressure, e.g. razor blades, needles, high heeled shoes, spurs, ice skates, sharp knives. The high pressure on the cutting edge of an ice-skate melts the ice and helps the skater slide across the surface.حدة حذاء التزحلق يجعل الضغط على الثلج كبيراً مما يذيبه ليسهل عملية التزحلق On the cutting edge of a knife a very high pressure is exerted - this makes it easier to cut.حدة شفرة السكين يجعل القوة المؤثرة تولد ضغطاً كبيراً يسهل عملية القطع

29. Pressure in liquidsالضغط في السوائل In a liquid:في السوائل Pressure acts in all directions and pressure increases with depth. يؤثر الضغط في كل الاتجاهات ويزيد الضغط بزيادة العمق

30. The relationship between pressure and depth is shown by a water bottle with holes along its length. low pressure High pressure Pressure (N/m2) = 10 N/Kg x depth (m) x density (Kg/m3) The pull of gravity The deeper you go, the higher the pressure The denser the liquid, the heavier it is!

31. Hydraulics Hydraulic systems use the principle that pressure is transmitted throughout a liquid. They are used to transfer movement from one part of a machine to another without linking them mechanically. الهيدروليكي يعتمد على مبدأ تأثير الضغط في جميع الاتجاهات لنقل الحركة من مكان لآخر النظام All hydraulic systems use two pistons linked via a pipe carrying a special oil called hydraulic fluid. يستخدم النظام الهيدروليكي مكبسين متصلين بأنبوب يحتوي على زيت هيدروليكي Force applied here Force transferred here Pressure inside all parts of the hydraulic system is the same

32. Hydraulics brakesمكابح هيدروليكية Force applied Pressure = Area master piston All hydraulic brake systems (e.g. in a car) use a small master piston and a bigger slave piston. من أمثلة الأنظمة الهيدروليكية نظام مكابح السيارة The master piston is used to apply a force. This puts the liquid under pressure. يستخدم المكبس الرئيسي لفرض قوة تولد ضغطاً على الزيت الداخلي The pressure is transmitted to the pistons on all four wheels. الضغط ينتقل لكل الإطارات عن طريق السائل

33. Force exerted Pressure = Area slave piston Theslave pistonalways has a muchlarger areathan themaster piston. The force exerted can be calculated from the same equation: Much larger than master piston Force exerted = Pressure x Area slave piston So, agreater force is exerted by the brakes than the driver exerted on the pedal.

34. The hydraulic brake المكابح الهيدروليكية Friction shoes Hydraulic fluid Slave pistons Foot pedal drum Master piston

35. The hydraulic brake – exampleمثال The car master piston has an area of 5cm2. If a force of 10N is applied to it, calculate the pressure created in the brake pipes. If the slave piston has an area of 50 cm2, calculate the force exerted on the brake disc.مكبس مساحته 5 سم2 يؤثر بقوة 10 نيوتن احسب الضغط الناشئ على المكبس الثاني والذي مساحته 50 سم2 Click for solution At the master piston, P=F/A= 10/5 = 2 N/cm2 At the slave piston, F= PxA =2x50 = 100 N (10 times the original force applied to the master piston).

36. Hydraulics activity نشاط على الهيدروليكا