الدرس 1نشاط 1: الشغل والتغيّر في الطاقة الحركية

نعم، يُتوقّع أن تزداد السرعة بسبب محصّلة القوّة الأفقية، فتزداد طاقته الحركية. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

تزداد الطاقة الحركية في هذا النشاط لأن الشغل الكلي موجب؛ وعمومًا يتساوى تغيّرها مع الشغل مع مراعاة الإشارة. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

وزن الركاب إلى أسفل، وردّ فعل المضمار إلى أعلى، وشدّ الخيط على امتداد المضمار؛ ويقلّل المضمار الهوائي الاحتكاك. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

شدّ الخيط يبذل شغلاً في اتجاه الإزاحة. الوزن وردّ الفعل لا يبذلان شغلاً على المضمار الأفقي لأنهما عموديان على الإزاحة. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

W_net = ΔKE، وفق كتاب الطالب PDF27.

المتوقّع: W_net = ΔKE؛ يساوي الشغل المبذول من محصّلة القوى الخارجية تغيّر الطاقة الحركية. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

نشاط قياس فعلي: تُقاس كتلة الركاب ووزن الكتلة المعلّقة والسرعتان والإزاحة، ثم تُسجّل في الجدولين بوحداتها. لا توجد قيم عددية مطبوعة نعوّض بها. يُستخدم في الحساب m قبل الإضافة وm + m₁ بعدها وفق رموز الجدولين. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

نعم، يُتوقّع أن تزداد السرعة بسبب محصّلة القوّة الأفقية، فتزداد طاقته الحركية. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

تزداد الطاقة الحركية في هذا النشاط لأن الشغل الكلي موجب؛ وعمومًا يتساوى تغيّرها مع الشغل مع مراعاة الإشارة. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

وزن الركاب إلى أسفل، وردّ فعل المضمار إلى أعلى، وشدّ الخيط على امتداد المضمار؛ ويقلّل المضمار الهوائي الاحتكاك. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

شدّ الخيط يبذل شغلاً في اتجاه الإزاحة. الوزن وردّ الفعل لا يبذلان شغلاً على المضمار الأفقي لأنهما عموديان على الإزاحة. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

KE₁ = (1/2)mv₁² KE₂ = (1/2)mv₂² تُعوّض قياسات الجدول الأول الفعلية. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

ΔKE = (1/2)m(v₂² − v₁²). (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

KE₁ = (1/2)(m + m₁)v₁² KE₂ = (1/2)(m + m₁)v₂² تُستخدم السرعتان المقاسوَتان بعد إضافة الكتلة. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

ΔKE = (1/2)(m + m₁)(v₂² − v₁²). (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

W_net = F_net d على المضمار الأفقي. يُحسب لكل تجربة على حدة باستخدام محصّلة القوى الفعلية. ويمكن التحقق منه بـ W_net = ΔKE. لا نفترض أن شدّ الخيط يساوي وزن الكتلة المعلّقة المتسارعة. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

يتساوى الشغل الكلي مع تغيّر الطاقة الحركية في كل تجربة ضمن دقة القياس. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

لا تتغير العلاقة W_net = ΔKE بتغيّر الكتلة؛ وقد تتغير القيم المقيسة، فيُعاد الحساب بكتلة كل تجربة وسرعتيها. (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

الشغل الناتج عن محصّلة القوّة الخارجية المؤثّرة في الجسم في فترة زمنية محدّدة يساوي التغيّر في طاقته الحركية في الفترة نفسها. W_net = ΔKE (كتاب الطالب ص26 المطبوعة، PDF27؛ والطاقة الحركية ص24، PDF25.)

تصميم عملي مقترح وفق قوانين كتاب الطالب: ثبّت المضمار بزاوية معلومة، وقِس كتلة الركاب وسرعته عند بوابتين والإزاحة بينهما، ثم احسب ΔKE = (1/2)m(v₂² − v₁²). احسب مجموع أشغال القوى وفق W = Fd cosθ؛ يدخل شغل مركّبة الوزن على المسار المائل، بخلاف المضمار الأفقي. قارن المجموع بفرق الطاقة وكرر القياس. لا توضع نتائج عددية قبل التنفيذ. (كتاب الطالب ص19–20، PDF20–21؛ وص26، PDF27.)