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)