Arabic:القوة والحركة

مقدمة

عندما تدفع بابًا ليفتح، أو تسحب حقيبة، أو تركل كرة، فأنت تستخدم قوة. وعندما تتحرك الكرة من مكان إلى آخر، فأنت تلاحظ الحركة. في هذا المقرر ستتعلم كيف ترتبط القوة بالحركة، ولماذا يبطئ الاحتكاك بعض الأجسام، ولماذا تسقط الأشياء نحو الأرض بفعل الجاذبية، وكيف نحسب السرعة من المسافة والزمن.

ستتعلم من أمثلة قريبة من حياتك: المشي، ركوب الدراجة، تحريك عربة صغيرة، رمي كرة، الانزلاق على سطح أملس، واستخدام الفرامل. وستجرب أنشطة آمنة وبسيطة تساعدك على الملاحظة والقياس والمقارنة. استخدم أجسامًا خفيفة، وابتعد عن السلالم والطرق والمركبات الحقيقية أثناء التجارب.

حركة متكررة لدراجات ثلاثية للأطفال

حركة متكررة تساعدك على ملاحظة تغير الموقع مع الزمن.

أهداف التعلم

بعد إكمال هذا المقرر، تستطيع أن تشرح القوة بوصفها دفعًا أو سحبًا، وتصف الحركة بتغير موقع الجسم بالنسبة إلى نقطة مرجعية، وتميز بين القوى المتزنة وغير المتزنة، وتفسر دور الاحتكاك والجاذبية في مواقف يومية، وتحسب السرعة البسيطة من المسافة والزمن، وتتوقع كيف يؤثر تغيير القوة أو السطح أو الكتلة في الحركة، وتجري تجارب قصيرة وتسجل نتائجها بوضوح.

القوة: دفع وسحب

القوة مؤثر يمكن أن يغير حركة جسم أو اتجاهه أو شكله. قد تكون القوة دفعًا مثل دفع عربة صغيرة إلى الأمام، أو سحبًا مثل سحب درج إلى الخارج. نقيس القوة بوحدة تسمى النيوتن. لا تحتاج في هذه المرحلة إلى حسابات معقدة للقوة؛ الأهم أن تسأل: ما الجسم الذي تؤثر فيه القوة؟ وفي أي اتجاه؟ وماذا تغير؟

إذا دفعت كرة ساكنة فإنها قد تبدأ بالحركة. وإذا دفعت كرة متحركة في اتجاه حركتها فقد تزداد سرعتها. وإذا دفعتها من الجانب فقد يتغير اتجاهها. وإذا ضغطت قطعة إسفنج فقد يتغير شكلها. إذن القوة لا تعني الحركة فقط، بل يمكن أن تغير السرعة أو الاتجاه أو الشكل.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

أمثلة بصرية لقوى مختلفة تؤثر في أجسام.

تجربة صغيرة: ضع عربة لعبة خفيفة على أرض مستوية. ادفعها مرة برفق ومرة أقوى قليلًا من نقطة البداية نفسها. قارن المسافة التي تقطعها قبل أن تتوقف. غالبًا ستلاحظ أن الدفع الأقوى يجعلها تبدأ بسرعة أكبر وتقطع مسافة أكبر، مع بقاء عوامل أخرى متقاربة.

تحميل الفيديو

يوتيوب

قد يقوم يوتيوب بجمع البيانات الشخصية. سياسة الخصوصية

استمرار تجاهل

القوى المتزنة وغير المتزنة

قد تؤثر عدة قوى في الجسم نفسه. إذا كانت القوى في اتجاهات متعاكسة ومتساوية بحيث تكون القوة المحصلة صفرًا، نقول إن القوى متزنة. عندها لا تتغير حالة حركة الجسم بسبب القوة المحصلة: فقد يبقى ساكنًا، أو يستمر في حركة منتظمة في خط مستقيم إذا كان متحركًا أصلًا.

أما إذا لم تتعادل القوى، فهناك قوة محصلة غير صفرية، وعندها تتغير حركة الجسم: قد يبدأ بالحركة، أو يسرع، أو يبطئ، أو يغير اتجاهه. تخيل لعبة شد الحبل: إذا سحب الفريقان بالقوة نفسها في اتجاهين متعاكسين بقي مركز الحبل تقريبًا في مكانه، وإذا أصبح سحب أحد الفريقين أكبر تحرك الحبل نحو القوة الأكبر.

فكرة مهمة: وجود جسم متحرك لا يعني بالضرورة أن هناك قوة محصلة تدفعه في اتجاه حركته طوال الوقت. ما يغير الحركة هو القوة المحصلة. هذه الفكرة تساعدك على فهم لماذا تستمر بعض الأجسام في الحركة مدة أطول عندما يكون الاحتكاك قليلًا.

الحركة والموقع والمسافة

الحركة هي تغير موقع جسم مع الزمن بالنسبة إلى نقطة مرجعية. إذا قلت إن الحافلة تتحرك، فمن المفيد أن تحدد مرجعًا مثل الرصيف أو مبنى قريب. أما المسافة فهي طول المسار الذي قطعه الجسم بين موضعين.

إذا تحركت لعبة من علامة البداية إلى علامة النهاية، يمكنك قياس المسافة بمسطرة أو شريط قياس. ويمكنك قياس الزمن بساعة إيقاف. عندما تجمع قياسات المسافة والزمن تبدأ في وصف الحركة وصفًا أدق بدل الاكتفاء بقول إن الجسم سريع أو بطيء.

نشاط ملاحظة: اختر نقطة مرجعية ثابتة في الغرفة. راقب شخصًا يمشي بعيدًا عنها ثم يعود إليها. صف كيف يتغير موقعه بالنسبة إلى النقطة المرجعية. لاحظ أن الحركة تتعلق بتغير الموقع مع الزمن.

السرعة: كم مسافة في كم زمن؟

السرعة تخبرك بمقدار المسافة التي يقطعها جسم خلال زمن معين. نحسب السرعة البسيطة بالعلاقة:

السرعة = المسافة ÷ الزمن

فإذا قطعت عربة مسافة 20 مترًا في 4 ثوان، فإن سرعتها المتوسطة تكون 5 أمتار في الثانية. ويمكن أيضًا استخدام العلاقةين البسيطتين:

المسافة = السرعة × الزمن

الزمن = المسافة ÷ السرعة

تستخدم وحدة متر في الثانية للحركات القصيرة، وقد تستخدم كيلومترًا في الساعة لسرعة الدراجة أو السيارة. احرص دائمًا على أن تناسب وحدة المسافة وحدة الزمن.

مقارنة بسيطة: إذا قطع جسمان الزمن نفسه، فالجسم الذي يقطع مسافة أكبر يكون أسرع. وإذا قطعا المسافة نفسها، فالجسم الذي يحتاج زمنًا أقل يكون أسرع.

علاقة فيزيائية مهمة بلغة سهلة: عند مقارنة الجسم نفسه، تؤدي قوة محصلة أكبر عادة إلى تغير أكبر في حركته. وعند استخدام دفع متشابه، يكون تغيير حركة جسم ذي كتلة كبيرة أصعب عادة من تغيير حركة جسم ذي كتلة صغيرة.

الاحتكاك: قوة مفيدة ومقاومة للحركة

الاحتكاك قوة تظهر عندما تتلامس سطوح وتحاول الانزلاق بالنسبة إلى بعضها. غالبًا يكون اتجاه الاحتكاك معاكسًا للانزلاق أو لمحاولة الانزلاق. لهذا تبطئ عربة لعبة بعد تركها تتحرك على الأرض، ولهذا تحتاج إلى الاستمرار في الدوس على دواسات الدراجة للتغلب على قوى مقاومة مثل الاحتكاك ومقاومة الهواء.

الاحتكاك ليس عدوًا دائمًا. نحن نحتاج إليه للمشي من دون انزلاق، ولإمساك القلم، ولعمل فرامل الدراجة. وفي المقابل قد نرغب في تقليله في أجزاء الآلات لتقليل التآكل والحرارة. السطوح الخشنة تعطي غالبًا احتكاكًا أكبر من السطوح الملساء عند مقارنة ظروف متشابهة، وقد تقلل بعض السوائل أو الزيوت الاحتكاك بين أسطح معينة.

كتلتان تنزلقان بسرعتين مختلفتين بسبب اختلاف الاحتكاك

حركة متكررة تقارن بين جسمين يختلف الاحتكاك المؤثر فيهما.

كتلة تبدأ بالانزلاق بعد التغلب على الاحتكاك

حركة قصيرة توضح أن الجسم يبدأ بالانزلاق عندما تتغلب القوة المؤثرة على الاحتكاك السكوني.

تجربة السطوح: حرر عربة صغيرة من النقطة نفسها فوق منحدر منخفض وآمن، ثم دعها تتحرك على سطح أملس، وبعد ذلك على قطعة قماش أو منشفة. قس المسافة التي تقطعها في كل مرة. حاول أن تجعل نقطة البداية وميل المنحدر والعربة نفسها ثابتة. إذا توقفت العربة أسرع على القماش، فهذه ملاحظة تدعم أثر الاحتكاك الأكبر.

لا تخلط بين الاحتكاك والخشونة فقط: نوع المادة والقوة التي تضغط السطحين معًا وحالة السطح كلها عوامل مهمة. لذلك نستخدم كلمة غالبًا عندما نقارن سطحًا خشنًا بآخر أملس في تجارب صفية بسيطة.

الجاذبية: لماذا تسقط الأشياء؟

الجاذبية قوة جذب بين الأجسام التي لها كتلة. جاذبية الأرض تسحب الأجسام القريبة نحو مركز الأرض، ولهذا يسقط جسم عندما تتركه من يدك. كلما كانت كتلة جسم سماوي أكبر كان جذب الجاذبية الذي يمكن أن يحدثه أكبر، كما تتغير قوة الجاذبية مع المسافة بين الأجسام.

الأرض والقمر في حركة متكررة

الأرض والقمر مثال واضح على أجسام تتحرك تحت تأثير الجاذبية.

الكتلة والوزن ليسا الشيء نفسه تمامًا. الكتلة تصف مقدار المادة في الجسم، أما الوزن فهو قوة الجاذبية المؤثرة في الجسم. لذلك تبقى كتلة رائد الفضاء تقريبًا كما هي إذا ذهب إلى القمر، لكن وزنه هناك يكون أقل لأن جاذبية القمر عند سطحه أضعف من جاذبية الأرض عند سطحها.

بندول بسيط يتحرك ذهابًا وإيابًا بفعل الجاذبية والشد.

كرة تتحرك ثم ترتد عن الأرض

حركة مرئية لكرة تتأثر بالجاذبية ثم ترتد عن الأرض.

تجربة الورقة: أسقط ورقة مسطحة وورقة أخرى مماثلة مكوّرة من الارتفاع نفسه في مكان آمن. قد تصل الورقة المكوّرة أولًا. لا يعني ذلك أن الجاذبية لا تؤثر في الورقة المسطحة؛ فالهواء يقاومها أكثر بسبب شكلها ومساحتها. هذه تجربة جيدة لتذكر أن أكثر من قوة قد تؤثر في الجسم في الوقت نفسه.

تحميل الفيديو

يوتيوب

قد يقوم يوتيوب بجمع البيانات الشخصية. سياسة الخصوصية

استمرار تجاهل

كيف ترتبط القوة بالحركة في حياتنا؟

عندما تبدأ دراجة بالحركة بعد الدوس على الدواسات، تتولد قوى تساعد على دفعها إلى الأمام، بينما يقاوم الاحتكاك ومقاومة الهواء الحركة. وعندما تستخدم الفرامل، يزداد تأثير الاحتكاك في أجزاء الفرامل والعجلة فتقل سرعة الدراجة. وعندما تركل كرة، تعطيها قوة فتتغير سرعتها، ثم تستمر قوى أخرى في التأثير فيها مثل الجاذبية والاحتكاك مع الأرض ومقاومة الهواء.

في الملعب، يساعد احتكاك الحذاء بالأرض على الانطلاق والتوقف. وفي المنزل، قد يكون دفع صندوق ثقيل أصعب من دفع صندوق فارغ لأن كتلته أكبر ولأن الاحتكاك قد يكون أكبر. وفي الألعاب، تتحرك الكرة أسرع عندما تتلقى دفعًا أقوى إذا بقيت بقية الظروف متشابهة.

فكر مثل عالم صغير: عندما ترى جسمًا يغير سرعته أو اتجاهه، اسأل عن القوى التي يمكن أن تؤثر فيه. وعندما تقارن تجربتين، غيّر عاملًا واحدًا قدر الإمكان، وثبت العوامل الأخرى، ثم قس النتيجة وسجلها.

مهام تفاعلية

اختبار: اختبر معرفتك

ما الوصف الأبسط للقوة؟ (دفع أو سحب يمكن أن يغير حركة جسم) (!مكان وجود الجسم فقط) (!الزمن الذي تستغرقه الرحلة) (!طول المسار وحده)

متى نقول إن جسمًا يتحرك بالنسبة إلى نقطة مرجعية؟ (عندما يتغير موقعه بالنسبة إليها مع الزمن) (!عندما يبقى في الموقع نفسه دائمًا) (!عندما تكون كتلته كبيرة فقط) (!عندما يكون لونه مختلفًا)

ما وظيفة الاحتكاك في كثير من حالات الانزلاق؟ (يقاوم الانزلاق أو محاولة الانزلاق) (!يجذب كل الأجسام نحو الأرض) (!يزيد المسافة دائمًا) (!يلغي الزمن)

ما القوة التي تسحب الأجسام القريبة نحو الأرض؟ (الجاذبية) (!السرعة) (!المسافة) (!الزمن)

قطعت عربة 20 مترًا في 4 ثوان. ما سرعتها المتوسطة؟ (5 أمتار في الثانية) (!4 أمتار في الثانية) (!16 مترًا في الثانية) (!24 مترًا في الثانية)

ماذا يحدث للقوة المحصلة عندما تؤثر قوتان متساويتان في اتجاهين متعاكسين؟ (تساوي صفرًا) (!تتضاعف دائمًا) (!تصبح جاذبية) (!تصبح سرعة)

لماذا تساعد فرامل الدراجة على تقليل السرعة؟ (لأن الاحتكاك يساعد على إبطاء الحركة) (!لأنها تزيل الجاذبية) (!لأنها تزيد كتلة الدراجة فورًا) (!لأنها توقف الزمن)

إذا دفعت العربة نفسها بقوة محصلة أكبر في الظروف نفسها، فما المتوقع؟ (يتغير مقدار حركتها أكثر عادة) (!تختفي كتلتها) (!لا يمكن أن تتحرك أبدًا) (!تتوقف الجاذبية عن التأثير)

أي مثال يمثل قوى متزنة؟ (شد حبل بقوتين متساويتين ومتعاكستين) (!دفع كرة ساكنة بقوة واحدة) (!ركل كرة فتزداد سرعتها) (!سقوط كرة نحو الأرض)

ما الذي يعنيه تغير اتجاه كرة متحركة؟ (تغيرت حركتها) (!اختفى الزمن) (!أصبحت بلا كتلة) (!لم تؤثر فيها أي قوة)

لعبة الذاكرة

القوة	دفع أو سحب يمكن أن يغير الحركة أو الشكل
الحركة	تغير موقع الجسم بالنسبة إلى مرجع مع الزمن
الاحتكاك	قوة تقاوم الانزلاق أو محاولة الانزلاق بين سطوح متلامسة
الجاذبية	قوة جذب تسحب الأجسام القريبة من الأرض نحوها
السرعة	مقدار المسافة المقطوعة خلال زمن معين
المسافة	طول المسار الذي يقطعه الجسم
القوة المحصلة	النتيجة الكلية لجميع القوى المؤثرة في جسم

السحب والإفلات

طابق العبارة مع النتيجة أو الفكرة المناسبة.	القوة والحركة
سطح خشن	احتكاك أكبر عادة في مقارنة صفية متشابهة
سطح أملس	احتكاك أقل عادة في مقارنة صفية متشابهة
قوتان متساويتان متعاكستان	قوة محصلة تساوي صفرًا
جسم يقطع مسافة أكبر في الزمن نفسه	سرعة أكبر
كرة تسقط نحو الأرض	تأثير واضح للجاذبية
فرامل الدراجة	تستخدم الاحتكاك لإبطاء الحركة

كلمات متقاطعة

القوة	ما الاسم الذي نطلقه على دفع أو سحب يمكن أن يغير حركة جسم؟
الحركة	ما اسم تغير موقع جسم بالنسبة إلى مرجع مع الزمن؟
احتكاك	ما القوة التي تقاوم انزلاق سطح على آخر؟
جاذبية	ما القوة التي تسحب الأجسام نحو الأرض؟
السرعة	ما الكمية التي تساوي المسافة مقسومة على الزمن؟
المسافة	ما اسم طول المسار الذي يقطعه جسم؟

مهام مفتوحة

سهل

1. مفكرة الحركة: راقب ثلاثة أجسام متحركة في المنزل أو المدرسة، واكتب لكل جسم نقطة مرجعية تصف حركته بالنسبة إليها.
2. دفع وسحب حولي: ارسم مشهدين يوميين، أحدهما يوضح الدفع والآخر يوضح السحب، وأضف سهمًا يبين اتجاه القوة.
3. سباق العربات الصغيرة: حرر عربة صغيرة بأمان من نقطة بداية واحدة فوق سطحين مختلفين، وقارن المسافة التي تقطعها على كل سطح.
4. ملصق الجاذبية: أنشئ ملصقًا مصورًا يشرح بثلاثة أمثلة كيف تلاحظ أثر الجاذبية في حياتك اليومية.

متوسط

1. قياس السرعة: اجعل عربة لعبة تقطع مسافة معلومة، وقس الزمن عدة مرات، ثم احسب السرعة المتوسطة وسجل نتائجك في جدول.
2. تجربة الاحتكاك: صمم اختبارًا يقارن حركة الجسم نفسه على ثلاثة سطوح آمنة، وثبت نقطة البداية، ثم اشرح أي سطح أبطأ الجسم أكثر.
3. مقابلة عن القوى: اسأل شخصًا بالغًا يعمل أو يمارس هواية تستخدم أدوات أو مركبات عن أمثلة للدفع والسحب والاحتكاك، ثم لخص ما تعلمته من دون نشر بيانات شخصية.
4. فيديو دقيقة علمية: صوّر فيديو قصيرًا يشرح مثالًا واحدًا للقوى المتزنة أو غير المتزنة باستخدام ألعاب أو رسوم، وتأكد من أن التصوير آمن ولا يظهر أشخاصًا دون موافقتهم.

متقدم

1. تحقيق القوة والكتلة: استخدم عربتين خفيفتين مختلفتي الكتلة بطريقة آمنة، وطبّق دفعًا متقاربًا قدر الإمكان، ثم قارن كيف تتغير حركتهما وناقش حدود تجربتك.
2. مختبر الورقة والهواء: قارن سقوط ورقة مسطحة وورقة مماثلة مكوّرة، وفسر لماذا لا يكفي ذكر الجاذبية وحدها لتفسير الفرق في زمن السقوط.
3. خريطة قوى الدراجة: ارسم دراجة وراكبًا، وأضف أسهمًا وتعليقات توضح الجاذبية والاحتكاك وقوة الدفع والقوى التي قد تبطئ الحركة.
4. تصميم مسار آمن: صمم نموذجًا لمسار عربة صغيرة يتضمن جزءًا أملس وآخر خشنًا ومنحدرًا منخفضًا، وتنبأ بالسرعة والمسافة في كل جزء ثم اختبر تنبؤك وفسر النتائج.

مجالات تعلم مرتبطة

القوة والحركة القوة الحركة الاحتكاك الجاذبية السرعة الكتلة القياس العلمي

ترتبط هذه الموضوعات أيضًا بمهارات الرياضيات عند القسمة والضرب وقراءة الوحدات، وبـالتجربة العلمية عند تثبيت العوامل والمقارنة، وبـالسلامة عند إجراء الأنشطة العملية، وبالتقنية والهندسة عند فهم الفرامل والعجلات والآلات البسيطة.

مسرد

القوة

دفع أو سحب يمكن أن يغير حركة جسم أو اتجاهه أو شكله.

الحركة

تغير موقع جسم بالنسبة إلى نقطة مرجعية مع الزمن.

الموقع

مكان وجود الجسم بالنسبة إلى مرجع محدد.

المسافة

طول المسار الذي يقطعه الجسم.

الزمن

المدة التي تستغرقها حركة أو عملية.

السرعة

المسافة المقطوعة مقسومة على الزمن المستغرق.

الاحتكاك

قوة تقاوم الانزلاق أو محاولة الانزلاق بين سطوح متلامسة.

الجاذبية

قوة جذب بين الأجسام ذات الكتلة، وتشد الأجسام القريبة من الأرض نحوها.

القوة المحصلة

النتيجة الكلية للقوى المؤثرة في جسم بعد مراعاة اتجاهاتها.

القوى المتزنة

قوى تكون محصلتها صفرًا فلا تسبب تغيرًا في حالة الحركة.

القوى غير المتزنة

قوى تكون محصلتها غير صفرية فتسبب تغيرًا في الحركة.

الكتلة

مقياس لكمية المادة في الجسم وتؤثر في مدى سهولة تغيير حركته.

الوزن

قوة الجاذبية المؤثرة في جسم.

نقطة مرجعية

مكان ثابت نستخدمه لوصف تغير موقع جسم.