علوم 12 | مراجعة شاملة للوحدة الثالثة - الجزء الثاني

⚗️ الكيمياء وعلم المواد – الجزء الثاني

الملابس والأحذية – أدوات الحماية – المواد المركبة – التعليلات

الملابس والأحذية الرياضية (البوليمرات)

1. الأحذية الرياضية

النعل الخارجي

يصنع من المطاط المعالج لزيادة الاحتكاك والثبات

النعل الأوسط (Midsole)

أهم جزء، يصنع من "الفوم" (EVA) أو البولي يوريثان
الوظيفة: امتصاص الصدمات وتخزين الطاقة لإعادة دفع اللاعب (مثل الزنبرك)

2. بدلات السباحة والجري

النايلون

ألياف صناعية ناعمة جداً لتقليل الاحتكاك مع الهواء/الماء

السباندكس (الليكرا)

يتميز بمرونة عالية جداً (يستطيل 600%)
فائدته: يضغط على العضلات (Compression) مما يحسن الدورة الدموية ويقلل إنتاج حمض اللاكتيك (تأخير التعب)

⚠️ محاكاة جلد القرش: بدلات سباحة تحتوي على نتوءات دقيقة جداً تحاكي جلد القرش لتقليل اضطراب الماء وزيادة السرعة (تم حظر بعضها لأنها تعطي ميزة غير عادلة)

أدوات الحماية (الخوذات)

🛡️ مبدأ الحماية: تعتمد على فيزياء "الدفع والزخم" (زيادة زمن التصادم لتقليل القوة)

الطبقة الخارجية (الصلبة)

مصنوعة من "البولي كربونات"
الوظيفة: توزيع قوة الضربة على مساحة واسعة ومنع الاختراق

الطبقة الداخلية (الرغوية/الفوم)

الوظيفة: تنضغط عند التصادم لتمتص الطاقة وتبطئ حركة الرأس تدريجياً، مما يحمي الدماغ من الارتجاج

المواد المركبة (Composites)

مفهوم المواد المركبة

🔗 هي مواد تتكون من دمج مادتين مختلفتين للحصول على خصائص أفضل (مثل الخرسانة المسلحة)

التركيب

1. مادة التقوية (الألياف)

مثل ألياف الزجاج أو الكربون (تتحمل الشد والقوة)

2. المصفوفة (Matrix)

مادة بلاستيكية/راتينج (تحيط بالألياف وتحميها وتوزع الحمل)

مقارنة هامة: ألياف الزجاج vs ألياف الكربون

وجه المقارنة	ألياف الزجاج (Fiberglass)	ألياف الكربون (Carbon Fiber)
الوزن	أثقل نسبياً	خفيفة جداً
التكلفة	رخيصة وسهلة التصنيع	غالية جداً
الصلابة	مرنة (تتحمل الانحناء)	صلبة جداً (High Stiffness)
الاستخدام	قوارب الكاياك، زانة القفز (للمبتدئين)	دراجات السباق، سيارات الفورمولا 1، مضارب التنس للمحترفين

صور الكربون (تأصل الكربون)

الجرافيت

ذرات كربون مرتبة في طبقات (ناعم، يستخدم في أقلام الرصاص والتزييت)

الألماس

ذرات كربون مرتبة في شبكة ثلاثية الأبعاد (أقسى مادة طبيعية)

ألياف الكربون

تجمع بين خفة الجرافيت وقوة الألماس بسبب ترتيب الذرات في سلاسل طويلة

أهم التعليلات (تفسير علمي) – للجزء الثالث

علل: يفضل استخدام ألياف الكربون في دراجات السباق بدلاً من الفولاذ؟

لأن ألياف الكربون أخف وزناً بكثير مع صلابة عالية، مما يقلل الجهد اللازم لتحريك الدراجة ويزيد السرعة.

علل: توضع ألياف الكربون في اتجاهات متعاكسة عند صنع المضارب؟

لضمان القوة في جميع الاتجاهات ومنع الكسر (لأن الألياف قوية طولياً فقط).

علل: تستخدم رغوة الفوم داخل الخوذات الرياضية؟

لأنها تحتوي على فقاعات غازية تنضغط عند التصادم، مما يستهلك طاقة الصدمة ويزيد زمن التوقف، فتقل القوة المؤثرة على الرأس.

علل: يحظر استخدام بعض أنواع بدلات السباحة المتطورة (جلد القرش)؟

لأنها تعطي ميزة ميكانيكية كبيرة (تقليل الاحتكاك والطفو) لا تعتمد على مهارة السباح الجسدية (منشطات تكنولوجية).

علل: القوس المركب الحديث يحتوي على بكرات؟

لتقليل القوة التي يحتاجها الرامي لتثبيت الوتر مشدوداً، مما يسمح له بالتصويب بدقة أكبر ولفترة أطول.

علوم 12 | ملخص شامل للوحدة الأولى - الجزء الثاني

🫀 الأحياء والفسيولوجيا – الجزء الثاني

الجهاز التنفسي والدوري – الدم والمنشطات – التعليلات العلمية

الجهاز التنفسي والدوري

ميكانيكية التنفس

ينقبض الحجاب الحاجز ويهبط لأسفل

➜

يتسع القفص الصدري → يدخل الهواء (شهيق)

ينبسط الحجاب الحاجز ويرتفع لأعلى

➜

يضيق القفص الصدري → يخرج الهواء (زفير)

💡 العضو الرئيسي: الحجاب الحاجز (عضلة هيكلية لا إرادية يمكن التحكم بها جزئياً)

تبادل الغازات

يحدث في الحويصلات الهوائية لأن جدرانها رقيقة جداً ومحاطة بشعيرات دموية لتسهيل وسرعة انتقال الأكسجين للدم وخروج ثاني أكسيد الكربون.

القلب والأوعية الدموية

العضو/الوعاء	الوظيفة	الخصائص
القلب	ضخ الدم	عضة بحجم قبضة اليد، 4 حجرات، البطين الأيسر هو الأقوى والأسمك
الشرايين	تنقل الدم من القلب	ضغطها عالي، جدرانها سميكة ومرنة
الأوردة	تنقل الدم إلى القلب	ضغطها منخفض، تحتوي على صمامات لمنع رجوع الدم

فوائد الرياضة للقلب (سبب ونتيجة)

الرياضة تزيد حجم عضلة القلب (خاصة البطين الأيسر)

➜

يضخ كمية دم أكبر في الدقة الواحدة → ينخفض معدل نبضات القلب وقت الراحة

الرياضة تزيد شبكة الشعيرات الدموية

➜

ينخفض ضغط الدم المرتفع

الرياضة تقلل الدهون الحشوية وتحسن استجابة الجسم للأنسولين

➜

وقاية من السكري

الدم، المنشطات، والتدريب في المرتفعات

مكونات الدم

خلايا الدم الحمراء

تعيش ما بين 80 إلى 120 يوماً

الهيموجلوبين

البروتين المسؤول عن حمل الأكسجين

هرمون الإرثروبويتين (EPO)

EPO الطبيعي: تفرزه الكليتان عند نقص الأكسجين لتحفيز النخاع على إنتاج خلايا دم حمراء.

EPO الصناعي (المنشط): يحقنه الرياضيون لزيادة عدد الخلايا الحمراء صناعياً لرفع القدرة على التحمل.

مخاطر المنشطات ونقل الدم

⚠️ زيادة عدد كريات الدم الحمراء بشكل غير طبيعي تؤدي إلى:

• زيادة لزوجة (كثافة) الدم
• صعوبة ضخ القلب للدم الثقيل
• النتيجة القاتلة: جلطات دموية، سكتات دماغية، أو توقف القلب

التدريب في المرتفعات (High Altitude)

في المرتفعات يقل ضغط الأكسجين (نقص الأكسجة - Hypoxia)

➜

يفرز الجسم EPO طبيعياً لزيادة إنتاج خلايا الدم الحمراء للتأقلم

العودة لمستوى سطح البحر بعد التدريب

➜

فائض من الخلايا الحمراء يحسن الأداء (10-20 يوماً)

مخاطر العيش في المرتفعات:

• ضعف جهاز المناعة
• الانسداد الرئوي المزمن (COPD)
• فقدان الوزن بسبب زيادة معدل الأيض

الجواز البيولوجي (Biological Passport)

طريقة لكشف الغش عن طريق مراقبة التغيرات في دم الرياضي عبر الزمن، بدلاً من البحث عن المادة المنشطة نفسها (لأن EPO الصناعي يختفي بسرعة، لكن أثره في الدم يبقى).

أهم التعليلات (سؤال وجواب للاختبار)

علل: يشعر اللاعب بحرقة في العضلات عند العدو السريع؟

بسبب التنفس اللاهوائي وتراكم حمض اللاكتيك في الألياف سريعة الانقباض.

علل: ينصح المبتدئ بالبدء بتمارين خفيفة وتدرج؟

لأن الانقباض المفاجئ يرفع ضغط الدم بشدة، والتدرج يسمح للأوعية بالتوسع واستيعاب تدفق الدم.

علل: عضلات الساق عند عداء الماراثون حمراء داكنة؟

لأنها تحتوي نسبة عالية من الألياف بطيئة الانقباض الغنية بالأوعية الدموية والميوجلوبين.

علل: تم منع عملية نقل الدم الذاتي دولياً؟

لأنها تعتبر غشاً رياضياً، وتسبب مخاطر صحية خطيرة مثل الجلطات وتلوث الدم.

علل: وجود صمامات في الأوردة؟

لمنع رجوع الدم للخلف لأن ضغط الدم فيها منخفض، ولضمان وصوله للقلب.

علوم 12 | مراجعة الوحدة الثانية ـ الجزء الثاني والأخير

⚙️ قوانين نيوتن والميكانيكا الحيوية – الجزء الثاني

مقاومة الموائع – التعليلات العلمية – المقارنات – الجداول الكاملة

مقاومة الموائع (الهواء والماء)

المفهوم والعوامل المؤثرة

المفهوم: قوة احتكاك تنشأ عند تحرك جسم داخل مائع (هواء أو ماء).

السرعة

كلما زادت السرعة زادت المقاومة.

المساحة السطحية

كلما زادت المساحة المعرضة للهواء زادت المقاومة.

الشكل الانسيابي (التطبيق)

الجسم ذو الشكل الانسيابي (مثل الدمعة)

➜

يزيح الهواء بسلاسة → يقلل الاضطراب خلفه → تزيد سرعته

الجسم المسطح يواجه مقاومة كبيرة ويتطلب قوة أكبر للإزاحة.

أهم التعليلات (تفسير علمي للظواهر الرياضية)

علل: ارتداد المدفع للخلف عند انطلاق القذيفة للأمام؟

تطبيقاً لقانون نيوتن الثالث (لكل فعل رد فعل). القذيفة تندفع للأمام (فعل)، فيرتد المدفع للخلف (رد فعل).

علل: على الرغم من أن قوتي الفعل ورد الفعل متساويتان، إلا أن محصلتهما لا تساوي صفراً؟

لأن القوتين تؤثران في جسمين مختلفين (المدفع والقذيفة) وليس في جسم واحد، فلا تلغيان بعضهما.

علل: يستخدم العداء مساند للقدم (Starting Blocks) في بداية السباق؟

ليدفع المسند بقوة للخلف (فعل)، فيحصل على قوة رد فعل قوية من المسند تدفعه للأمام وتساعده على الانطلاق بسرعة.

علل: يميل متسابق الدراجات بجذعه للأسفل؟

لتقليل مساحة السطح المعرضة للهواء، مما يقلل من مقاومة الهواء (الاحتكاك المائع) فتزيد سرعته.

علل: في الرماية، يفضل استخدام بندقية ذات كتلة كبيرة؟

لأن الكتلة الكبيرة تجعل تسارع الارتداد للخلف قليلاً جداً (حسب القانون a=F/m) مما يحمي كتف الرامي ويزيد دقة التصويب.

علل: يزداد الاحتكاك بزيادة وزن الجسم؟

لأن زيادة الوزن تزيد من القوة العمودية (F_N) التي تضغط الأسطح ببعضها، وحسب القانون (F_f = μ × F_N) تزداد قوة الاحتكاك.

علل: توجد طاقة حرارية ضائعة في السيارة؟

بسبب الاحتكاك بين الإطارات والطريق، وبين أجزاء المحرك، حيث تتحول الطاقة الحركية إلى حرارية.

مقارنات سريعة (من الدرس)

الكتلة: ثابتة (كجم) | الوزن: يتغير بناءً على الجاذبية (نيوتن)
القوى المتزنة: محصلة = صفر | غير المتزنة: محصلة ≠ صفر وتولّد تسارعًا

علوم 12 | مراجعة الوحدة الثانية ـ الجزء الأول

⚡ قوانين نيوتن والميكانيكا الحيوية – الجزء الأول

قوانين الحركة – الكتلة والوزن – المسائل الحسابية – الاحتكاك

ملخص قوانين نيوتن الثلاثة

القانون	المفهوم (النص)	الصيغة الرياضية	تطبيق رياضي
الأول (القصور الذاتي)	الجسم في حالة السكون أو الحركة المنتظمة يبقى كذلك ما لم تؤثر عليه قوة غير متزنة.	محصلة القوى = صفر	صعوبة تغيير اتجاه لاعب ضخم أثناء الجري (كلما زادت الكتلة زاد القصور الذاتي).
الثاني (التسارع)	تسارع الجسم = محصلة القوى المؤثرة ÷ الكتلة.	F = m × a	زيادة قوة الركل تزيد من تسارع الكرة؛ زيادة كتلة الكرة تقلل تسارعها عند ثبات القوة.
الثالث (الفعل ورد الفعل)	لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه.	F1 = –F2	سباح يدفع الماء للخلف (فعل) فيدفعه الماء للأمام (رد فعل).

الفرق بين الكتلة والوزن (هام جداً)

الكتلة (Mass – m)

• مقدار ما يحتويه الجسم من مادة.
• الوحدة: كجم (Kg)
• ثابتة (لا تتغير بتغير المكان).
• قانون: m = F / a

الوزن (Weight – Fw)

• قوة جذب الأرض للجسم.
• الوحدة: نيوتن (N)
• متغير (يتغير بتغير الجاذبية).
• قانون: Fw = m × g

المسائل الحسابية (أمثلة تطبيقية)

1. حساب الوزن على الأرض والقمر

مثال: جسم كتلته 100 kg، احسب وزنه على الأرض (g=9.8) وعلى القمر (g=1.62)

الوزن على الأرض = 100 × 9.8 = 980 N
الوزن على القمر = 100 × 1.62 = 162 N

الاستنتاج: الكتلة تظل 100 kg، الوزن يتغير.

2. حساب القوة والتسارع (F = m × a)

مثال (حساب القوة): سيارة 2000 kg تتسارع بـ 10 m/s²

F = 2000 × 10 = 20,000 N

مثال (حساب التسارع): قوة 100 N تؤثر في رمح 0.8 kg

a = 100 / 0.8 = 125 m/s²

3. محصلة القوى (Net Force)

قوة 6 N لليمين و 1 N لليسار على جسم 0.8 kg

المحصلة = 6 – 1 = 5 N (باتجاه الأقوى)
التسارع = 5 / 0.8 = 6.25 m/s²

4. حساب الاحتكاك

القانون: F_f = μ × F_N
شخص وزنه 500 N وقوة احتكاك 125 N

μ = 125 / 500 = 0.25

القوى والاحتكاك (المفاهيم والتطبيقات)

أنواع القوى

قوى متزنة

محصلتها = صفر
الجسم ساكن أو بسرعة ثابتة

قوى غير متزنة

محصلتها ≠ صفر
تسبب تسارعًا (تغير سرعة أو اتجاه)

مثال: سدادة القارورة عندما يتغلب الضغط على الاحتكاك

مخطط الجسم الحر

القوى المؤثرة عادةً:

الوزن (F_w): لأسفل

القوة العمودية (F_N): لأعلى

قوة الدفع: باتجاه الحركة

الاحتكاك (F_f): عكس الحركة

الاحتكاك في الرياضة (سلاح ذو حدين)

زيادة الاحتكاك

➜

أحذية كرة القدم (براغي)، قفازات الحارس، بودرة المغنيسيوم

تقليل الاحتكاك

➜

أسطح التزلج الناعمة، ملابس السباحة الناعمة

العوامل المؤثرة: خشونة السطحين (μ) + القوة العمودية (الوزن)

علوم 12 | مراجعة شاملة للوحدة الثالثة - الجزء الأول

⚗️ الكيمياء وعلم المواد – الجزء الأول

فيزياء التصادم – تطور الأدوات الرياضية (الأقواس، الزانة، المضارب، الرمح)

فيزياء التصادم (معامل الارتداد)

مفهوم معامل الارتداد (CR)

التعريف: مقياس لقدرة الجسم على استعادة شكله وطاقته بعد التصادم.

القاعدة: كلما كان الجسم أكثر مرونة، قل فقدان الطاقة، وزاد ارتفاع الارتداد.

معامل الارتداد = السرعة بعد ÷ السرعة قبل
الارتفاع الجديد = الارتفاع الأصلي × مربع معامل الارتداد

تطور المواد في الأدوات الرياضية

الخشب (طبيعي)

رخيص، غير متسق، يتأثر بالرطوبة والطقس

الألومنيوم/الفولاذ

صلب، ثقيل، مرونة محدودة

المواد المركبة (حديثاً)

ألياف كربون وزجاج، خفيفة جداً، قوية جداً، متسقة الأداء

الأقواس والسهام (الرماية)

العلاقة الفيزيائية

زيادة انحناء القوس (المرونة)

➜

زيادة طاقة الوضع المرنة المخزنة → زيادة طاقة الحركة للسهم (سرعة أكبر ومسافة أطول)

💡 القوس المركب الحديث يحتوي على بكرات لتقليل القوة اللازمة للإمساك بالوتر، مما يزيد الدقة.

تطور المواد

المادة	المميزات	العيوب
الخشب (قديماً)	طبيعي، رخيص	يتأثر بالرطوبة، يتشوه بمرور الوقت
المواد المركبة (حديثاً)	ألياف كربون وزجاج، خفيفة، قوية	غالية الثمن

القفز بالزانة (Pole Vault)

الهدف والميكانيكا

🎯 تحويل الطاقة الحركية (جري اللاعب) إلى طاقة وضع (انحناء الزانة) لرفع اللاعب لأقصى ارتفاع.

زيادة مرونة الزانة

➜

زيادة تخزين الطاقة → زيادة الارتفاع

تطور الزانة

النوع	الخصائص	الأداء
الخيزران (Bamboo)	مرن، طبيعي	يكسر فجأة، يتأثر بالطقس
الألومنيوم	صلب، ثقيل	مرونة أقل، أداء محدود
ألياف الكربون والزجاج	خفيفة جداً، فائقة المرونة	حققت أرقاماً قياسية جديدة

مضارب التنس

الخشب (القديم)

إذا كان القشر موازياً للقوة: ضعيف وينكسر
إذا كان القشر عمودياً على القوة: قوي وصلب

💡 المشكلة: الخشب قوي في اتجاه واحد فقط!

ألياف الكربون (الحديث)

توضع في طبقات مختلفة الاتجاهات لتكوين مادة قوية في كل الاتجاهات، خفيفة جداً، ومقاومة للكسر.

رمي الرمح

التعديل الحديث

تم تعديل تصميم الرمح (أصبح مجوفاً من المعدن)

➜

تغيير مركز الثقل → يسقط عمودياً (ينغرس رأسه في الأرض) بدلاً من السقوط مسطحاً

الفائدة: يسهل قياس المسافة ويحمي الجمهور من الإصابات.