الوحدة الثالثة ديناميكا الجسيم علم الديناميكا هو العلم الذي يبنث فا القوي التيثر ة فيا الجسيمم اميا كندري هذه القوي م كسارعات. ايتك كع يك علم الديناميكا أن العلم الذي يهتم دراسح كح األجسام كني كأري القوي التختلفح. فييا الجييلس السييا ”علييم الكينتاكيكييا“ ركلنييا علييف الييك الن كييح مي ا ييح اس عح اكسارع دان النظ الف مسبباكها. افا هذه التناض ة سوف نتع ض لف كتيح فيليائيح هامح اها القوة. اسوف ندرس قواني نيوك للن كح اإلضافح لقانون الجذب العام. القوة تعرف القوة على انها حاصل ضرب كتلة الجسم فى تسارعه تعتمد قوة المؤثرة على جسم ما على تسارعه القوة كمية متجهه ولها وحدة قياس فى النظام الدولى العالمى هى النيوتن وفى النظام االنجليزى هو الداين القوة المتزنة والقوة الغير متزنه اوال القوة المتزنة -:هى القوه التى تؤثر على جسم ما دون ان تحدث تغيرا فى حالته ثانيا القوة الغير متزنه -:هى القوه التى تؤثر على جسم ما بحيث يحدث تغيرا فى حالته من حالة السكون الى حركة او العكس جتع القوى توجد ثالث قواعد اساسية لجمع مجموعه من القوى اوال -:عندما تؤثر قوتان فى نفس االتجاه فان القوة المحصلة تساوى مجموعهما ثانيا -:أذا أثرت قوتان غير متساويتان فى جسم ما ومتعاكسين فى االتجاه فان القوة المحصلة تساوى الفرق بينهما ثالثا -:أذا أثرت قوتان متساويتان فى جسم ما ومتعاكسين فى االتجاه فان القوة المحصلة صفرا قواني نيوك قانون نيوك األال ينص هذا القانون علف ” يبقا كل جسم علف الت م يث السكون أا الن كح س عح منتظتح ما لم كثر علي قوه خارجيح كغي م الت السكونيح أا الن كيح“. انفهم م هذا القانون أن الجسم الساك يظل ساكنا ً ما لم كثر في قوي كن ك . االجسم التتن ك س عح منتظتح ا خط مستقيم يظل متن كا ً هكذا ما لم كثر علي قوة خارجيح كغي م س عت أا كجاه أا كالهتا معا ً. االسثال اآلن :هل يتك كنقي قانون نيوك األال عند التأري علف الجسم تجتوعح م القوى الخارجيح؟ ااإلجا ح :نعمم ايتنق ذلك عندما ككون منصلح كلك القوى مساايح الصف . انستنتج م ذلك أن منصلح القوي التثر ة علا الجسم الساك أا الجسم التتن ك س عح منتظتح كسااي لف اًم ايستا الجسم فا هاكي النالتي الجسم التتلن. أي أن الجسم التتلن هو الجسم الذي ككون منصلح القوي التثر ة علي مساايح للصف . أمثلح لألجسام التتلنح: كتاب مستق علا سطح التكتب. مظلح كهبط إكجاه سطح األرض س عح را تح ا خط مستقيم. قت لناعا يدار ول األرض فا مدار را ا س عح اايح را تح. رجل يتللج علا الجليد فا مسار دائ ي ا س عح اايح منتظتح. قط ة التط اها كسقط إكجاه سطح األرض س عح را تح ا خط مستقيم. الك ة التعدنيح فا كج ح ستوكس لتعيي الللاجحماها كسقط س عح را تح ا خط مستقيم. أمثلح ألجسام غي متلنح: جسم يتن ك رأسيا ً فا مجال الجاذ يح األرضيح. سيارة متن كح اس عتها كتناقص إلستخدام التكا ح. لاراخ ي كفع تسارع را . مصعد ي كفع لا أعلا. قانون نيوك الثانا: ينص هذا القانون علف ” ذا أر ت قوة (أا منصلح قوى) فا جسمم نيث كح انتقاليحم فإن مقدار التسارع الذي يكتسب الجسم يتناسب ط ديا ً كعطي مع القوة التثر ة ايكون فا اكجاهها ارا التناسب هو كتلح الجسم“. ايتك التعبي ع هذا القانون رياضيا علف الصورة: F = ma ها منصلح القوى Fيجب أن نال ظ أن القوة ها الكتلح m .هو التسارع اaالتثر ةم علف جسم ما Fايوضح الشكل التالا قانون نيوك الثانام يث كثر القوة f فتجعل يتن ك كح انتقاليح. ا ذا اد مقدار قوة الشد هذه نال ظ كلايد س عح الجسم ا التالا كسارع . F ا ذلك نستنتج كناسب القوة مع التسارع كناسبا ً ط ديا ً. ها الداي CGS.ها النيوك افا النظام MKSا دة قياس القوة فا النظام )1:مثال ( علت يا ً ييأن كسييارع كسييارع السييقوط الن ي 20 Kgأ سييب ا ن الييد كتلت ي 10 m/sec2.يسااي النل: ا ن الولد يعطف م : W = mg = 20 10= 200 N )2:مثال ( ذا كيان كسيارع 0.3 Kgا سب منصلح القوى التثر ة فا جسيم كتلتي 20 m/sec2. النل: m= 0.3 Kg, a= 20 m/sec2 F = ma = 0.3 20 = 6 N )3:مثال ( م ايقك علف أرضيت رجل كتلت 6 m/sec2يتن ك مصعد الف أعلف تسارع .ا سب مقدار القوة التا كثر ها أرضيح التصعد علا ال جلم علتا ً 80 Kg 10 m/sec2.أن كسارع السقوط الن النل: Nألسفلم ارد فعل أرضيح التصعد علي هو Wذا ف ضنا أن ا ن ال جل ألعلا فا N-Wألعلا .ا التالا فان منصلح القوى التثر ة علا ال جل ها .ا تطبي قانون نيوك الثانا a:كجاه التسارع N – W = ma N – (8010) = 806 N = 1280 N )4:مثال ( فا التثال السا لو ف ضينا أن التصيعد يتني ك ألسيفل ينفس التسيارع .ا سيب مقييدار القييوة التييا كييثر هييا أرضيييح التصييعد علييا ال جييلم علت يا ً ييأن كسييارع 10 m/sec2.السقوط الن النل: Nألسييفلم ارد فعييل أرضيييح التصييعد عليي هييو Wذا ف ضيينا أن ا ن ال جييل ألعليا N-Wألعلا .ا التيالا فيان منصيلح القيوى التيثر ة عليا ال جيل هيا .ا تطبي قانون نيوك الثاناa:عكس كجاه التسارع N – W = - ma N – (8010) = - 806 N = 320 N قانون نيوك الثالث: ينص القانون علف ”لكل فعل رد فعل مساا ل فا التقدار امعاكس ل فا االكجاه“. ايكتب رياضيا ً : الصورة علف F = − F يوضح الشكل التالا فك ة قانون نيوك الثالثم يث ينطل الصاراخ لألمام نتيجح رد الفعل التعاكس لقوة اندفاع الغا ات م الخلك. ملنوظح: الفعل ارد الفعل ال يثر ان فا جسم اا د ل يثر ان فا جستي مختلفي .فعند الضغط يدك علف منضدة فإن قوة الفعل كثر فا التنضدة ينتا قوة رد الفعل كثر علف اليد. )5:مثال ( يستق علف سطح طاالح أفقيحم ا سب رد فعل سطح 10 Nجسم ا نح الطاالح علف الجسم مع ال سم. النل: يوضح الشكل الت اف أن الجسم يضغط علف سطح الطاالح قوة فعل ها ا ن N .اأن سطح الطاالح يثر علا الجسم قوة رد فعل W ام قانون نيوك الثالث: N W=N نيوك N = 10 W )6:مثال ( نيوك واسطح 15علق ر يا ا نها بل مهتل الو ن لف سقك غ فحم فإذا كان الث يا متلنح فا سب الشد فا النبل ا ي قوى الفعل ارد الفعل. النل: Tلف أسفل اقوة الشد فا النبل Wالقوكي التثر كي فا الث يا هتا الو ن لف أعلف .ا يث أن الث يا متلنح فإن: T = 15 N T-15 = 0 اكثر 'Tاعند نقطح التعلي فا السقك ككون قوة الفعل ها الشد فا النبل التا يثر ها Tفا سقك الغ فح لف أسفل ينتا قوة رد الفعل فها القوة سقك الغ فح فا النبل ا كجاهها لف أعلا. ال ظ أن القوكي متساايتي فا التقدار اعلا خط عتل اا د. قانون الجذب العام: ينص القانون علف ”كل جستي فا الكون يتجاذ ان قوة كتناسب ط ديا ً مع الل ض ب كتلتيهتا اعكسيا ً مع م ع التسافح ينهتا“. أال م ي كولييل لييف هييذا القييانون هييو العييالم اإلنجليييلي اسيين نيييوك ايكتييب Mعلف الصورة: رياضيا m F=G ها قوة التجاذب ي الجستي F يث أن: 2 r M كتلح الجسم الثانا mكتلح الجسم األال r را الجذب العام Gالتسافح ي الجستي 6.6710-11 N m2 /Kg2ها KMSفا النظام Gاقيتح را الجذب العام اقوة التجاذب ي أي جسيتي فا الكون ككون متبادلح أي كنق قانون نيوك م Fالثالث (الفعل ارد الفعل)م تعنا أن الجسم األال يجذب الجسم الثانا قوة F' .اهذه القوة كسااي القوة التا يجذب ها الجسم الثانا الجسم األال ي جع الفضل لف قوى التجاذب فا كتاسك الكون فالشتس مثال كجذب ننوها الكواكبم كاألرض االت يخ ا........م ااألرض كجذب ننوها القت ااألقتار الصناعيح. عالقح را الجذب العام مع كسارع الجاذ يح األرضيح: موجود الق ب م mذا كان لدينا جستا كتلت F=G انصك قط ها Mسطح األرض التا كتلتها 2 ) (R E م فان قوة جذب األرض للجسم هاRE: يعطف م قانون نيوك الثانا علف gا فضل هذه القوة يكتسب الجسم كسارعا ً F = mg الصورة: GM ام العالقتي األخي كي يتكننا النصول علف =g 2 عندما يكون الجسم ق يب Gم gعالقح ي ) (R E جدا ً م سطح األرض: أما ذا كان الجسم ي كفع ع سطح األرض GM م dنيث يكون عده ع م كل األرض hتسافح g= 2 d فإن العالقح السا قح ككتب علف الصورة: d=RE+hيث: gع م كل األرضم أي أن dكتناسب عكسيا ً مع عد الجسم gايال ظ أن ع سطح األرضh.كتناسب عكسيا ً مع ركفاع الجسم Mm )7:مثال ( G =6.6710-11 N m2ا سب كتلح األرض ذا علت أن g= 9.8 m/sec2مRE = 6.37106 mم /Kg2 النل: الجذب العام gاكسارع الجاذ يح األرضيح Gم العالقح التا ك ط ي را نجد أن: g (R E ) 2 =M G ) 6 2 ( 9.8 6.37 10 6.67 10 −11 =M = 5.96 10 24 kg كت ي : القت الصناعا ع ب سات يدار ول األرض علا اركفاع 107 × 3.6 مت .فإذا كان كتلت 103كجم انصك قط األرض 106 × 6.3مت م نيوك مت 6.6710-11 / 2اكتلتها 1024 × 6كجمم ارا الجذب العام كجم2م ا سب الس عح الخطيح للقت ليظل فا نفس التدارم رم ا سب اللم الداري لداران القت .