الدرس الثاني: الدفع Impulse د./حازم فلاح سكيك

1. الموقع التعليمي للفيزياء الوحدة الأولى كمية التحرك الخطيLinear Momentum الدرس الثاني: الدفعImpulse د./حازم فلاح سكيك www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org

2. الموقع التعليمي للفيزياء تمهيد تعلمنا في الدرس السابق كمية فيزيائية متجهة جديدة هي كمية التحرك الخطي وعرفت على أنها حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته. كما تعلمنا أيضاً أن كمية التحرك تتغير نتيجة لتأثير قوة خارجية على جسم متحرك وبدراسة علاقة القوة المؤثرة على التغير في كمية التحرك وجدنا أن القوة تساوي معدل التغير في كمية التحرك بالنسبة للزمن. وكانت هذه الصيغة الثانية لقانون نيوتن الثاني. وعليه يمكن أن نقول أن قانون نيوتن الثاني ينص على أن القوة تساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في تسارعه أو تساوي معدل تغير كمية التحرك بالنسبة للزمن. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

3. التغير في كمية التحرك الزمن الموقع التعليمي للفيزياء القوة القوة التغير في الزمن تسارع الجسم كتلة الجسم التغير في كمية التحرك www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

4. الموقع التعليمي للفيزياء ما هو الدفع؟ نعلم مما سبق ومن ممارساتنا في الحياة العملية أن القوة عندما تؤثر على جسم ما، فإنها سوف تكسبه تسارع وتزيد من كمية تحركه. وكلما كانت القوة كبيرة كلما كان التسارع كبيراَ وكانت الزيادة في كمية التحرك كبيرة ايضاً. هل يعتمد التغير في كمية التحرك على القوة فقط؟؟ www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

5. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: ما هو الدفع؟ بالطبع يعتمد على الفترة الزمنية التي اثرت فيه القوة على الجسم، فكلما كانت الفترة الزمنية للقوة المؤثرة على الجسم كبيرة كلما كان التغير في كمية التحرك كبيراً. نستنتج من ذلك أن التغير في كمية التحرك يعتمد على • مقدار القوة • زمن تأثير القوة ولو ضربنا القوة في زمن تأثيرها لحصلنا على كمية فيزيائية جديدة نسميها الدفع. أي أن الدفع هو حاصل ضرب القوة المؤثرة على جسم في الفترة الزمنية لتأثيرها. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

6. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: ما هو الدفع؟ وإذا كانت هناك اكثر من قوة تأثر على الجسم، فإن الدفع الكلي الذي يتعرض له الجسم في هذه الحالة يساوي حاصل ضرب محصلة القوى المؤثرة على الجسم في الفترة الزمنية لتأثيرها. الدفع محصلة القوى الفترة الزمنية لتأثير القوى www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

7. القوة الزمن الموقع التعليمي للفيزياء منحنى القوة - الزمن في الكثير من الأحيان يكون التمثيل البياني للعلاقات الفيزيائية له معنى ملموس، فمثلاً في حالة الدفع نعلم أنها تساوي القوة التي تؤثر على الجسم خلال الزمن. أي أن الزمن عامل أساسي فيمكن أن يكون لفترة وجيزة تصل إلى أجزاء من الثانية أو عدة ثواني والسؤال هناماذا عن القوة خلال هذه الفترة من الزمن؟ هل كانت منتظمة وثابتة عند قيمة معينة أو أنها كانت متغيرة؟. ولهذا سوف نقوم بتمثيل علاقة القوة مع الزمن في صورة مخطط بياني بحيث نمثل الزمن على محور (س) والقوة على محور (ص). ويوضح الشكل المقابل مثالاً على تغير القوة مع الزمن خلال الفترة الزمنية Δز والتي بدأت عند الزمن ز1 وانتهت عند الزمن ز2. وتعبر المساحة الكلية تحت منحنى تغير القوة مع الزمن عن الدفع لان المساحة تساوي القوة في الفترة الزمنية. منحنى تغير القوة مع الزمن www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

8. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: منحنى القوة - الزمن الحالة الأولى: عندما تكون القوة ثابتة في الشكل المقابل نلاحظ أن القوة ثابتة خلال الفترة الزمنية التي أثرت بها على الجسم ولذلك تم تمثيل منحنى القوة بخط مستقيم يوازي محور س وارتفاعه يعبر عن قيمة القوة. الحالة الثانية: عندما تكون القوة متغيرة في الشكل المقابل نلاحظ أن القوة التي أثرت على الجسم خلال فترة الزمن متغيرة بحيث كانت قيمة صغرى عند ز1 ثم ارتفعت إلى قيمة عظمى وبعدها انخفضت إلى صفر عند نهاية الفترة الزمنية ز2. المساحة تحت المنحنى في كلا الحالتين يعطي قيمة عن الدفع www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

9. الموقع التعليمي للفيزياء متوسط قوة الدفع من منحنى القوة – الزمن يمكننا في حالة القوة المتغيرة مع الزمن أن نعرف كمية فيزيائية جديدة هي متوسط قوة الدفع. متوسط قوة الدفع:هو القوة الثابتة التي إذا اثرت على الجسم خلال نفس الفترة الزمنية التي تؤثر فيه القوة المتغيرة على الجسم، أكسبته نفس الدفع. ويوضح الشكل المقابل قوة متغيرة تؤثر على جسم خلال فترة زمنية Δز تعادل قوة متوسطة قمتوسط منتظمة تؤثر على الجسم خلال نفس الفترة الزمنية. متوسط قوة الدفع وبمعنى آخر فإن المساحة تحت المنحنى الذي يمثل القوة المتغيرة يساوي المساحة تحت المنحنى الذي يمثل القوة المتوسطة. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

10. الموقع التعليمي للفيزياء أثر زمن القوة على الدفع نستفيد أيضا من منحنى القوة – الزمن في دراسة أثر زمن القوة على الدفع حيث نلاحظ من الشكل المقابل قوتين مختلفتين تؤثران على جسم لفترة زمنية مختلفة. القوة الأولى باللون الأزرق قيمتها كبيرة (30 نيوتن) أثرت على جسم لفترة زمنية قدرها 2 ثنانية. القوة الثانية باللون الأحمر قيمتها اقل (10نيوتن) ولكن أثرت على الجسم لفترة زمنية قدرها 6 ثواني. أثر زمن القوة على الدفع نلاحظ في كلا الحالتين أن الدفع متساوي حيث كانت القوة في الحالة الأولى كبيرة لفترة زمنية صغيرة، بينما في الحالة الثانية كانت قيمة القوة صغيرة ولكن لفترة زمنية كبيرة. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

11. الموقع التعليمي للفيزياء نظرية الدفع وكمية التحرك هل هناك علاقة بين الدفع وكمية التحرك؟ لنفكر في الاجابة على هذا السؤال، ماهو الدفع؟ وما هي كمية التحرك؟ ولنضع القانون الفيزيائي الذي يحسب كلا منهما. القانون الأول هو قانون الدفع والذي يربط الدفع مع القوة والقانون الثاني هو قانون كمية التحرك والذي يربط القوة مع كمية التحرك. نستنتج من ذلك أن القوة تربط بين الكميتين. إذا لابد أن يكون هناك علاقة بينهما وسوف نقوم بإيجادها. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

12. القانون الثاني لنيوتن كتلة الجسم ثابتة الموقع التعليمي للفيزياء تابع: نظرية الدفع وكمية التحرك لايجاد العلاقة بين الدفع وكمية التحرك سوف نبدأ باستخدام الصيغة الثانية لقانون نيوتن والتي تعطى بالمعادلة التالية: وتعرف المعادلة (4) بأنها نظرية الدفع – كمية التحرك وتفيدنا هذه العلاقة بأن كمية التحرك لجسم تتغير بتغير القوة المؤثرة على الجسم وكذلك بالفترة الزمنية التي تؤثر فيها القوة، لأن الدفع يعتمد على القوة وزمن تأثيرها. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

13. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

14. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

15. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: حل المثال 3 www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

16. الموقع التعليمي للفيزياء تمارين اضافية دفعت كرة بالعصا بقوة متوسطة مقدارها 50 نيوتن خلال فترة زمنية قدرها 0.01 ثانية ، فما مقدار الدفع الذي تتلقاه الكرة؟ الحل دف = ق × Δز دف = 50 × 0.01 دف = 0.5 نيوتن . ثانية www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

17. ع= 10 م/ث ك=50كغم ق= 100 نيوتن الموقع التعليمي للفيزياء تابع: تمارين اضافية جسم كتلته 50 كغم، يتحرك في خط مستقيم بسرعة قدرها 10 م/ث. فإذا أثرت علية قوة معاكسة مقدارها 100 نيوتن كما في الشكل الموضح. أوجد كلا من:أ– مقدار الدفع المؤثر في الجسم حتى يتوقف.ب– ما مقدار الزمن اللازم لسكون الجسم.ج– إذا كان زمن تأثير القوة المقاومة هو 5.5 ثانية، فما مقدار سرعة الجسم في نهاية هذه الفترة وما اتجاهها؟ الحل أ- دف = Δ كـت = ك (ع2 – ع1) دف = 50 ( 0 – (- 10 ) ) دف = 500 نيوتن.ثانية ب- دف = ق × Δز 500 = 100 × Δز ن = 5 ثوان ج - دف = ق × Δز = ك (ع2 – ع1) 100 × 5.5 = 50 (ع2 – (- 10)) 550 = 50 (ع2 + 10 ) 11 = ع + 10 ع = 1 م/ ث أي أن مقدار سرعة الجسم في نهاية الفترة يكون 1م/ث، وتكون السرعة باتجاه القوة المؤثرة أي أن الجسم يرتد عن اتجاه حركته. www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

18. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: تمارين اضافية تؤثر قوة متغيرة في جسم كتلته 8 كغم، و الشكل البياني التالي يمثل تغير هذه القوة مع الزمن. احسب كلا من: أ– قوة الدفع المؤثرة على الجسم. ب– السرعة النهائية للجسم إذا بدأ حركته من السكون. ج– متوسط القوة المؤثرة في الجسم خلال فترة التأثير وقدرها 10 ثانية. الحل أ- دف = المساحة تحت منحنى القوة - الزمن دف = مساحة مثلث + مساحة مستطيل دف = ½ مساحة قاعدة المثلث في ارتفاعه + الطول في العرض للمستطيل دف = ½ x 4 x 10 + 10 x 6 دف = 20 + 60 = 80 نيوتن.ثانية ب - دف = Δكـت دف = ك (ع2 – ع1) 80 = 8 ( ع2 - 0 ) ع2 = 10 م/ ثج - دف = ق × Δز 80 = ق × 10 ق = 8 نيوتن www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

19. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: تمارين اضافية يوضّح الشكل المجاور تغير القوة المؤثرة في جسم كتلته 2 كغم أثناء عملية تصادم. احسب: أ– متوسط قوة الدفع التي أثرت على الجسم خلال فترة 10ثوان. ب– مقدار التغير في سرعة الجسم نتيجة التصادم. الحل أولا نوجد مقدار الدفع من الرسم البياني والذي يساوي المساحة تحت المنحنى ويساوي مساحة المثلث. دف = 0.5 × القاعدة × الارتفاع دف = 0.5 × 10 × 300 دف = 1500 نيوتن.ثانية أ - دف = ق × Δز 1500 = ق × 10 ق = 150 نيوتن وهذه القوة المتوسطة. ب – دف = Δكـت دف = ك Δ ع 1500 = 2 × Δ ع Δ ع = 750 م/ث www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك

20. الموقع التعليمي للفيزياء تابع: تمارين اضافية دفع لاعب جولف كرة ساكنه كتلتها 0.4 كغم بقوة مقدارها 1000 نيوتن وكان زمن التلامس بين الكرة والمضرب 40 مللي ثانية. أجب عما يلي: أ - ما الدفع المؤثر في الكرة. ب - ما مقدار التغير في كمية تحرك الكرة. الحل ك = 0.4 كجم ع1 = 0 ق = 1000 نيوتن Δز = 40×10-3 ثانية أ – دف = ق × ن دف = 1000 × 40×10-3 دف = 40 نيوتن.ثانية ب – دف = Δكـت Δكـت = 40 كغم.م/ث www.hazemsakeek.com & www.physicsacademy.org د./حازم فلاح سكيك