المملكة العربية السعودية فيزياء 2 )مسار العلوم الطبيعية( دليل التجارب العملية

Transkript

1 المملكة العربية السعودية فيزياء 2 التعليم الثانوي نظام المقررات )مسار العلوم الطبيعية( دليل التجارب العملية طبعة ه م

2 ùjqó```j º```«`ل`` `à```dg IQGRh äqô````b É `à`قøf Y `ل`ى ` `Ñ`Wh ÜÉ`à`µ`dG Gò``g فيزياء 2 التعليم الثانوي )نظام المقررات( )م سار العلوم الطبيعية( دليل التجارب العملية طبعة ه م قام بالتاأليف والمراجعة فريق من المتخ ص صين

3 `g1437,º«ل àdg IQGRh ì فهرسة مكتبة امللك فهد الوطنية أثناء النشر وزارة التعليم فيزياء - ٢ التعليم الثانوي - نظام املقررات )مسار العلوم الطبيعية( - دليل التجارب العملية. وزارة التعليم. الرياض ١٤٣٧ ه. ٧٢ ص ٢٧ ٥ x ٢١ سم ١٤٣٨/٤٥٥٩ : GójE G ºbQ eoqك : ٩٧٨-٦٠٣-٥٠٨-٤٥٧-٤ ردمك : ٩٧٨-٦٠٣-٥٠٨-٤٥٧-٤ ١ العلوم كتب دراسية ٢ التعليم الثانوي السعودية كتب دراسية. أ العنوان ديوي ١٤٣٨/٤٥٥٩ ٣٧٥ ٥٣ لهذا المقرر قيمة مهمة وفائدة كبيرة فلنحافß عليه ولنجعل نظافته ت صهد على ح صن صلوكنا معه. اإذا لم نحتفß بهذا المقرر في مكتبتنا الخا صة في اآخر العام لال صتفادة فلنجعل مكتبة مدر صتنا تحتفß به. ájoƒ ùdg á«hô dg áµلªªdg ` º«ل àdg IQGRƒd áxƒøëe ô ûædgh Ñ dg ƒقm موقع وزارة التعليم موقع م صروع الريا صيات والعلوم الطبيعية ال`ب`ري`د االإلك`ت`رون`ي : لق صم ال````ع```ل`````وم - االإدارة العامة للمناهج science.cur@moe.gov.sa

4 المقدمة عزيزي الطالب / عزيزتي الطالبة تتكامل أدلة التجارب العملية لفروع مادة العلوم املختلفة ) والكيمياء واألحياء وعلم األرض( مع الكتب املطورة لكل فرع منها ويف الصفوف املختلفة يف نظام توحيد املسارات من حيث املحتوى واملضمون وتتامشى أيض ا مع طبيعة العلم باعتباره مادة وطريقة وتعتمد يف الوقت نفسه عىل فلسفة املناهج املطورة وفق ا ألحدث التوجهات التي تنطلق من مبادئ الرتبية العلمية ومعايريها العاملية. وهتدف هذه املناهج بموادها التعليمية املختلفة - ومنها هذا الدليل املصاحب لكتاب فيزياء 2 للمرحلة الثانوية- إىل تعزيز املفاهيم واملهارات العلمية لديك وإىل إكسابك مهارات االستقصاء العلمي والطرائق العلمية يف تنفيذ التجارب العملية ومجع البيانات وتسجيلها والتعامل مع اجلداول والرسوم البيانية واستخالص النتائج وتفسريها. كام هيدف هذا الدليل إىل إكسابك مهارات التعامل مع األدوات واألجهزة يف املخترب. ويتضمن الدليل جتارب عملية تتالءم مع حمتوى فصول كتاب فيزياء 2 وسياق املوضوعات املقد مة فيه وتتضمن إرشادات عن كيفية التعامل مع التجارب وفق خطوات متسلسلة من حيث حتديد املشكلة لكل جتربة وأهدافها وإرشادات السالمة واملواد واألدوات. وإذ نقدم لك هذا الدليل فإنا لنأمل أن تكون قادر ا عىل استيعاب األهداف املنشودة وحتقيقها من خالل تنفيذ التجارب الواردة فيه وأن تتفاعل مع معلمك واملعنيني يف املخترب تفاعال إجيابي ا يف مجيع املجاالت واملستويات بدء ا بمراعاة مبادئ األمن والسالمة ومرور ا بالتخطيط والتصميم والتجريب وانتهاء بالتحليل واالستنتاج. واهلل نسأل التوفيق وحتقيق الفائدة املرجوة لناشئتنا عىل درب التقدم والنجاح.

5 قائمة المحتويات تعزيز االجتاهات العلمية... االإ سعافات ا أالولية يف املخترب... احتياطات ال سالمة يف املخترب... املخاطر واالحتياطات الالزم مراعاتها... مرجع... إاعداد وكتابة تقارير التجارب العزوم هل الزخم حمفوظ كيف تساعدك البكرات عىل رفع األشياء هل الطاقة حمفوظة ما مقدار الطاقة الالزمة لصهر اجلليد ملاذا تبدو الصخرة خفيفة يف املاء ملاذا تؤملك أذناك عندما تغوص يف املاء كيف تنعكس املوجات وكيف تنكرس كيف يبدو حيود املوجات وتداخلها ما الديسبل ما مقدار رسعة الصوت...

6 تعزيز االتجاهات العلمية عمليات العلم يستخدم المتخصصون في العلوم عمليات العلم في اتخاذ القرارات وحل المشكالت وتعميق فهمهم للطبيعة. ويتضمن دليل التجارب العملية العديد من العمليات العلمية في جميع أنشطة المختبر حيث تقوم بوضع الفرضيات والتحقق من صحتها وإجراء التجارب وجمع البيانات وتسجيلها وتمثيلها بياني ا وكتابة االستنتاجات. وباإلضافة إلى كل ذلك يشتمل دليل التجارب العملية على العمليات العلمية التالية: المالحظة استخدام الحواس للحصول على معلومات عن العالم الطبيعي. التصنيف وضع مجموعة من المواد أو األحداث ضمن ترتيب محدد. التواصل نقل معلومات من شخص إلى آخر. القياس استخدام أداة إليجاد قيمة ما مثل الطول أو الكتلة. استخداماألرقامللتعبيرعناألفكار والمشاهدات والعالقات. ضبط المتغيرات تحديد وإدارة العوامل المختلفة التي يمكن أن تؤثر في موقف أو حدث ما. تصميم التجارب القيام بسلسلة من عمليات جمع البيانات التي تعد أساس ا الختبار الفرضيات أو لإلجابة عن سؤال محدد. التعريف اإلجرائي صياغة تعريف لمفهوم أو حدث بعبارات وصفية ذات طابع فيزيائي. تشكيل النماذج عمل آلة أو برنامج أو هيكل قادر على تمثيل األشياء في الواقع ويحاكي وقوع األحداث كما تجري في الطبيعة. االستدالل تفسير المشاهدات استناد ا إلى الخبرة السابقة. تفسير البيانات البحث عن نمط أو معنى في مجموعة من البيانات يتيح التعميم. التوقع التنبؤ بنتائج مستقبلية اعتماد ا على المعرفة السابقة. السؤال التعبير عن عدم اليقين أو الشك القائم على القدرة على إدراك التناقض بين ما هو معلوم وما هو موضوع م شاهدة. وضع الفرضيات تفسير عدد كبير نسبي ا من األحداث بوضع تعميم مؤقت ومن ثم اختباره سواء في الحال أو في نهاية تجربة أو أكثر. تعزيز االجتاهات العلمية 5

7 تعزيز االتجاهات العلمية التجربة ن ظ مت التجارب في عدة أجزاء وبعض التجارب جاءت تقليدية تبدأ بمراجعة مفاهيم السابقة ذات العالقة بالتجربة. وتساعدك األهداف المدونة في الهامش على التركيز على استقصائك. يتضمن جزء المواد واألدوات التجهيزات واألشياء المستخدمة في التجربة وهي عادة من النوع الذي يمكن الحصول عليه بسرعة وفاعلية. ومعظم التجهيزات متوافرة في مختبرات في المدارس الثانوية. وقد يتطلب األمر إحداث بعض التغييرات الطفيفة في التجهيزات دون أن يؤثر ذلك في إجراء التجارب الواردة في دليل التجارب العملية. كما تحذرك رموز السالمة من األخطار المحتملة في االستقصاء التجريبي. أم ا جزء الخطوات فيتضمن تعليمات تنفيذ التجربة خطوة خطوة مما يساعدك على اإلفادة من الزمن المحدد لحصة المختبر. وأم ا جزء البيانات والمشاهدات فيعينك على تنظيم تقرير التجربة حيث تم عرض جميع الجداول وتصنيفها كما أدرجت مجموعة من األسئلة لتوجيه مشاهداتك في معظم التجارب. وأما في جزء التحليل واالستنتاج فسوف تربط المشاهدات والبيانات بالمبادئ العامة في فقرة أهداف التجربة وسترسم المنحنيات البيانية وتفسرها وتضع االستنتاجات المتعلقة بالبيانات. ويتضمن جزء التوسع والتطبيق خطوات عمل إضافية ومسائل توسع آفاق التجربة وتتيح لك التعمق في بعض أوجه المفهوم الفيزيائي الذي قمت باستقصائه كما يشرح التطبيقات العملية الحالية للمفهوم. وقد جاءت بعض التجارب تحت عنوان»صمم تجربتك«وعلى غرار النمط الموجود في كتاب بعنوان»مختبر «حيث تبدأ كما في التجارب التقليدية بالمعلومات التمهيدية واألهداف. ويركز عرض المشكلة )السؤال( على عنصر التحفيز الذي يدفع إلى إجراء التجربة. ويذكرك جزء الفرضية باستخدام ما تعرفه لتطور تفسير ا محتمال للمشكلة. وبعدئذ تتاح لك الفرصة لتطوير خطواتك الختبار فرضيتك. ويزودك جزء خطة التجربة باإلرشاد الكامل لهذه العملية. وتتضمن قائمة المواد األشياء التي يمكن استخدامها في التجربة اعتماد ا على الخطوات التي وضعتها بنفسك. وقد تحتار في استخدام جميع هذه المواد أو بعضها وهنا يأتي دور المعلم الذي يقدم لك المساعدة الالزمة حول االستخدام اآلمن للمواد وذلك بعد اطالعه على خطوات العمل التي اقترحتها لتجربتك. وفي معظم الحاالت يقدم لك جدوال لتدوين بياناتك فيه. كما تساعدك أسئلة التحليل واالستنتاج على فهم البيانات التي حصلت عليها لتقرر إذا كانت تدعم فرضيتك أم ال. وأخير ا تمنحك األسئلة التطبيقية الفرصة لتطبيق ما تعلمته في مواقف جديدة. تعزيز االجتاهات العلمية 6

8 تعزيز االتجاهات العلمية الهدف من التجارب المختبرية يهدف العمل المختبري في إلى مساعدتك على فهم مبادئها األساسية بشكل أفضل حيث تبحث في كل تجربة عن هدف وتستقصي مبدأ أساسي ا أو تحل مشكلة محددة باستخدام الطريقة العلمية. وسوف تقوم بإجراء قياسات وتدوينها بوصفها بيانات تساعدك على حل المشكلة ثم تفسرها الستخالص النتائج المتعلقة بها. وقد ال تتفق القيم التي تحصل عليها دائم ا مع القيم المقبولة في القياس ألسباب مختلفة منها مثال أن التجهيزات المختبرية قد تكون غير متطورة بحيث تمك ن من تنفيذ التجربة بشكل دقيق كما أن الزمن المخصص للتجربة قد ال يكون كافي ا. إن العالقات بين مشاهداتك والقوانين العامة للفيزياء أكثر أهمية من الدقة العددية الصارمة. ا ستخدام االأرقام المعنوية من المحتمل عند إجراء الحسابات باستخدام كميات مقيسة الوقوع في خطأ تدوين نتائج العمليات الحسابية بدقة أكبر مما تسمح به قياساتك. ولتجنب هذا الخطأ اتبع اإلرشادات التالية: عند جمع الكميات المقيسة أو طرحها يجب تقريب جميع القيم إلى عدد المنازل العشرية المعنوية للقياس األقل دقة. عند إجراء عمليات الضرب أو القسمة على الكميات المقيسة يجب أن يكون عدد األرقام المعنوية في ناتج الضرب أو القسمة مساوي ا عددها في القياس األقل دقة. ال ضبط والدقة هناك دائم ا درجة من الخطأ في قياس الكميات الفيزيائية التي تنتج عن عدة مصادر من أسبابها: نوع األداة المستخدمة في القياس. وطريقة إجرائه وكيفية قراءة أداة القياس. ومن جهة أخرى يعود مدى اقتراب قيمة قياسك من القيمة المقبولة )المعيارية( إلى مقاربتك )الضبط( في القياس. وست قارن النتائج التجريبية بالقيم المقبولة في العديد من أنشطة كراسة التجارب العملية. فعندما ت جرى عدة قياسات فإن تقارب قيمها يشير إلى مدى دقة القياس وكلما اقتربت قيم القياسات بعضها من بعض كانت دقة القياس أكبر. لكن من المحتمل أن تحصل على دقة ممتازة وتكون النتائج مع ذلك غير صحيحة )غير قريبة من القيم المعيارية( وربما تكون الدقة قليلة وتكون النتائج صحيحة وذلك عندما يكون متوسط البيانات قريب ا من القيمة المعيارية )الضبط(. والشيء المثالي هو الحصول على قياس دقيق ومضبوط في الوقت نفسه. تعزيز االجتاهات العلمية 7

9 تعزيز االتجاهات العلمية الر سوم البيانية كثير ا ما تتضمن التجارب إيجاد العالقات وكيفية ارتباط كمية ما بكمية أخرى. وفي أكثر األحيان ال يمكن التحقق بسهولة من العالقة بين المتغيرين التابع والمستقل من خالل البيانات المكتوبة لكن إذا تم تمثيل القيم بياني ا فإن المنحنى البياني الناتج سيشير بوضوح إلى نوع العالقة بين المتغيرين. استخدم اإلرشادات التالية عند التمثيل البياني: عي ن قيم المتغير المستقل على المحور األفقي )اإلحداثي x(. عي ن قيم المتغير التابع على المحور الرأسي )اإلحداثي y(. ارسم الخط أو المنحنى الذي يمر بمعظم النقاط الممثلة على الرسم البياني أو بأقرب ما يمكن منها. يزودك دليل الرياضيات في كتاب بمعلومات حول العالقات الخطية والمعادلة التربيعية والعالقات العكسية بين المتغيرات. تعزيز االجتاهات العلمية 8

10 اإلسعافات األولية في المختبر اأخبر معلمك في الحال عن اأي حوادث قد تقع وعليك أان تكون على علم بما يلي: احتياطات السالمة في المختبر. كيف ومتى تبلغ عن حادث أو إصابة أو جرح أو مادة مسكوبة. مكان صندوق اإلسعافات األولية ومستلزماتها ومواقع كل من أجهزة إنذار الحريق والهاتف ومكتب الممرض في المدرسة. احلروق املوقف ي سكب عليها املاء البارد بغزارة. اال ستجابة ا آالمنة اجلروح والكدمات الصدمة الكهربائية اتباع التعليامت واإلرشادات املوجودة يف صندوق اإلسعافات األولية. تزويد الشخص باهلواء املنعش ومتديد الشخص املصاب يف وضع يكون فيه الرأس منخفض ا عن باقي اجلسم وإجراء عملية التنفس االصطناعي إذا كان رضوري ا. اإلغامء أو االهنيار استدعاء اإلسعاف فور ا. احلريق مادة جمهولة يف العني التسمم النزف الشديد إقفال مجيع مصادر اللهب وإغالق صنابري الغاز ولف املصاب ببطانية احلريق واستعامل طفاية احلريق إلمخاد النار. ال يستخدم املاء إلطفاء احلريق فقد يتفاعل مع املواد املحرتقة فيسبب ازدياد احلريق. غسل العني باملاء النظيف. معرفة العامل املسبب للتسمم وإبالغ املعلم للقيام بالالزم. الضغط عىل اجلرح لوقف النزيف وطلب املساعدة الطبية يف احلال. احلروق الناجتة عن انسكاب املواد القاعدية H 3 وغسل املنطقة املصابة بكمية كبرية من املاء. BO 3 استخدام محض اليوريك 9 االإ سعافات االأولية يف املخترب

11 احتياطات السالمة في المختبر إذا اتبعت التعليامت بدقة وعرفت األخطار املحتملة التي قد تواجهها يف أثناء استخدامك األدوات وإجراءات التجربة فسيكون خمترب مكان ا آمن ا. وانتبه إىل أنك لست مطالب ا باملحافظة عىل سالمتك الشخصية فحسب بل عىل سالمة زمالئك ومعلمك أيض ا. وفيام ييل بعض القواعد التي ترشدك إىل محاية نفسك واآلخرين من اإلصابات واحلفاظ عىل بيئة خمتربية آمنة: 1.1 استخدام خمترب يف العمل اجلاد فقط. 2.2 عدم إحضار الطعام والرشاب ومواد التجميل إىل املخترب وعدم تذوق أي يشء فيه أو العبث بأواين املخترب الزجاجية أو استخدامها يف الطعام أو الرشاب. 3.3 ال جتر أي جتارب غري مقررة واطلب اإلذن من معلمك دائام قبل البدء يف أي نشاط. 4.4 اقرأ التجربة املقررة قبل جميئك إىل املخترب واسأل معلمك إذا كان لديك شك أو استفسار حول أي خطوة. 5.5 حافظ عىل بقاء أماكن العمل من حولك نظيفة وجافة. 6.6 استخدم أدوات السالمة املتاحة وتعرف مكان كل من طفاية احلريق ورشاش املاء وصندوق اإلسعافات األولية. 7.7 أبلغ معلمك عن أي حادث أو إصابة أو إجراء غري صحيح يف التجربة. 8.8 احتفظ بجميع املواد بعيدة عن مصادر اللهب وعند استخدام أي مصدر حراري اربطي الشعر الطويل إىل اخللف وأحكم املالبس الفضفاضة )للطالبات(. ويف حال وصول النار إىل مالبسك قم بإمخادها ببطانية أو معطف أو طفاية احلريق وحذار أن تركض قبل إطفائها. 9.9 التزم متام ا بتعليامت معلمك وتوجيهاته عند استخدام املواد السامة أو املواد القابلة لالشتعال وإن سكبت محض ا أو مادة كيميائية فعالة قد تسبب التآكل فاغسل مكان تأثريها باملاء فور ا ضع الزجاج املكسور واملواد الصلبة يف احلاويات املخصصة هلا واحتفظ باملواد غري الذائبة يف املاء خارج املغسلة ال تستخدم األدوات الكهربائية إال حتت إرشاف معلمك. وتأكد أن املعلم قد قام بتفحص توصيل الدائرة الكهربائية قبل تشغيلها. ال تلمس األدوات الكهربائية بيد مبللة باملاء أو حني تكون واقف ا عىل أرض رطبة بعد االنتهاء من االستقصاء تأكد من إغالق صنابري املياه والغاز وافصل الوصالت الكهربائية ونظ ف مكان عملك وأعد مجيع املواد واألجهزة إىل األماكن املخصصة هلا واغسل يديك جيد ا قبل خروجك من املخترب. احتياطات ال سالمة يف املخترب 10

12 املخاطر واالحتياطات الالزم مراعاتها رموز ال سالمة املخاطر ا أالمثلة االحتياطات العالج التخل ص من املخلفات خملفات التجربة قد تكون ضارة با إالن سان. بع ض املواد الكيميائية واملخلوقات احلية. ال تتخل ص من هذه املواد يف املغ سلة اأو يف سلة املهمالت. تخل ص من املخلفات وفق تعليمات املعلم. ملوثات حيوية بيولوجية خملوقات ومواد حية قد ت سب ب ضرر ا لالإن سان. البكترييا الفطريات الدم ا أالن سجة غري املحفوظة املواد النباتية. جتنب مالم سة اجللد لهذه املواد وارتد كمامة وقفازين. اأبلغ معلمك يف حالة حدوث مالم سة للج سم واغ سل يديك جيد ا. ا درجة احلرارة املوؤذية أالج سام احلادة االأ شياء التي قد حترق اجللد ب سبب حرارتها اأو برودتها ال شديدتني. ا ستعمال االأدوات والزجاجيات التي جترح اجللد ب سهولة. غليان ال سوائل ال سخانات الكهربائية اجلليد اجلاف النيرتوجني ال سائل. املق صات ال شفرات ال سكاكني االأدوات املدب بة اأدوات الت شريح الزجاج املك سور. ا ستعمال قفازات واقية. تعامل بحكمة مع االأداة واتبع إار شادات ا ستعمالها. اذهب اإىل معلمك طلب ا لالإ سعاف االأويل. اذهب اإىل معلمك طلب ا لالإ سعاف االأويل. االأبخرة ال ضارة خطر حمتمل على اجلهاز التنف سي من االأبخرة. االأمونيا االأ ستون الكربيت ال ساخن كرات العث )النفثالني(. تاأكد من وجود تهوية جيدة وال ت شم االأبخرة مبا شرة وارتد كمامة. اترك املنطقة و أاخرب معلمك فور ا. الكهرباء خطر حمتمل من ال صعقة الكهربائية اأو احلريق. ت أاري ض غري صحيح سوائل من سكبة متا س كهربائي اأ سالك معر اة. تاأكد من التو صيالت الكهربائية لالأجهزة بالتعاون مع معلمك. ال حتاول اإ صالح االأعطال الكهربائية وا ستعن مبعلمك فور ا. املواد املهي جة مواد قد تهيج اجللد اأو الغ شاء املخاطي للقناة التنف سية. حبوب اللقاح كرات العث سلك املواعني األياف الزجاج برمنجنات البوتا سيوم. ضع واقي ا للغبار وارتد قفازين وتعامل مع املواد بحر ص شديد. اذهب اإىل معلمك طلب ا لالإ سعاف االأويل. املواد الكيميائية املواد الكيميائية التي قد تتفاعل مع ا أالن سجة واملواد االأخرى وتتلفها. املبي ضات مثل فوق أاك سيد الهيدروجني وا أالحما ض كحم ض الكربيتيك والقواعد كاالأمونيا وهيدروك سيد ال صوديوم. ارتد نظارة واقية وقفازين والب س معطف املخترب. اغ سل املنطقة امل صابة باملاء واأخرب معلمك بذلك. املواد ال سامة مواد ت سبب الت سمم إاذا ابت لعت اأو ا ست ن شقت أاو مل ست. الزئبق العديد من املركبات الفلزية اليود النباتات ال سامة. اتبع تعليمات معلمك. اغ سل يديك جيد ا بعد االنتهاء من العمل واذهب اإىل معلمك طلبا ل إال سعاف االأويل. مواد قابلة لال شتعال اللهب امل شتعل بع ض الكيماويات التي ي سهل ا شتعالها بو ساطة اللهب أاو ال شرر اأو عند تعر ضها للحرارة. ترك اللهب مفتوح ا ي سبب احلريق. الكحول الكريو سني االأ ستون برمنجنات البوتا سيوم املالب س ال شعر. ال شعر املالب س الورق املواد القابلة لال شتعال. جتنب مناطق اللهب عند ا ستخدام هذه الكيماويات. اربط ال شعر اإىل اخللف وال تلب س املالب س الف ضفا ضة )للطالبات( واتبع تعليمات املعلم عند إا شعال اللهب اأو اإطفائه. أابلغ معلمك طلب ا لالإ سعاف االأويل وا ستخدم طفاية احلريق اإن وجدت. أابلغ معلمك طلب ا لالإ سعاف االأويل وا ستخدم طفاية احلريق اإن وجدت. سالمة العني يجب دائم ا ارتداء نظارة واقية عند العمل يف املخترب. وقاية املالب س يظهر هذا الرمز عندما ت سبب املواد بقع ا اأو حريق ا للمالب س. سالمة احليوانات ي شري هذا الرمز اإىل الت أاكيد على سالمة املخلوقات احلية. ن شاط إا شعاعي يظهر هذا الرمز عند ا ستعمال مواد م شعة. غ سل اليدين اغ سل يديك بعد كل جتربة باملاء وال صابون قبل نزع النظارة الواقية. املخاطر واالحتياطات الالزم مراعاتها 11

13 ثوابت فيزيائية عامة مرجع تسارع الجاذبية األرضية g = 9.80 m/ s 2 G = N. m 2 / kg 2 ثابت الجذب العام سرعة الضوء في الفراغ c = m/s الصفر المطلق o C = 0 K الضغط الجوي )المعياري( 1atm = Pa = 760 mm Hg الحرارة الكامنة النصهار الجليد J/kg الحرارة الكامنة لتصعيد الماء J/kg معامالت التحويل 1 kg = 10 3 g الكتلة: 1 g = 10 3 mg 1L = 10 3 ml الحجم: 1ml = 1cm 3 1km = 10 3 m الطول: 1m = 10 2 cm 1 m = 10 3 mm مرجع 12

14 مرجع بادئات ت ستعمل مع النظام الدولي للوحدات معامل الرضب الرمز البادئة معامل الرضب الرمز البادئة p بيكو T تريا 10-9 n نانو 10 9 G جيجا 10-6 μ مايكرو 10 6 M ميجا 10-3 m مليل 10 3 k كيلو 10-2 c سنتي 10 2 h هكتو d ديس 10 1 da ديكا خ صائ ص المواد ال شائعة: ال سعة الحرارية النوعية والكثافة 1-10 الكثافة g/cm ختتلف بحسب املكونات عند 0.99,4 0 C عند 0 0 C 0.8 احلرارة النوعية J/kg. 0 C املادة األلومنيوم النحاس األصفر الكربون النحاس الزجاج الذهب اجلليد احلديد )الفوالذ( الرصاص النيكل البالتني الفضة اخلارصني )الزنك( التنجستن الزئبق بخار املاء املاء الكحول 13 مرجع

15 إاعداد وكتابة تقارير التجارب إعداد وكتابة تقارير التجارب إن أحد أهم جوانب العمل املختربي هو حتقيق النتائج التي حصلت عليها خالل االستقصاء. لذا فقد ص م م دليل التجارب العملية بحيث تكون كتابة التقرير املختربي فعالة قدر املستطاع. وسوف تكتب تقاريرك عىل األوراق املرفقة )النامذج( اخلاصة بالتقارير مبارشة بعد إجراء التجربة وقد متت عنونة مجيع اجلداول املعروضة لتسهل عملية تسجيل البيانات وإجراء احلسابات. وت ركت مساحات فارغة كافية يف التقرير إلجراء احلسابات الرضورية ومناقشة النتائج واالستنتاجات والتفسريات. وفيام ييل العنارص التي يشتمل عليها تقرير املخترب: 1.1 المقدمة تشتمل عىل: aكتابة a. ملخص لكل من أهداف التجربة وخطوات العمل واخللفية النظرية للتجربة. bاملخططات b. ومتثل رسوم ا ختطيطية لألجهزة والدوائر الكهربائىة املستخدمة مع كتابة عنوان خمترص لكل رسم. 2.2 البيانات استخدام البيانات التي تم احلصول عليها من التجربة وحتليل النتائج مبارشة. 3.3 النتائج والتحليل a.aحيتوي اجلزء املخصص للنتائج عىل فراغات إلجراء احلسابات وكتابة النتائج النهائية. b.bإذا تعددت النتائج جيب كتابتها ضمن جداول. c.cجيب أن يعطى كل جدول عنوان ا مناسب ا أو أي مالحظات إضافية تساعد عىل توضيح حمتوياته للقارئ. 4.4 الر سوم البيانية a.aكتابة معلومات كاملة عىل الرسم تتضمن العنوان وأسامء الكميات عىل املحاور ووحداهتا. b.bرسم أفضل خط يمر بمعظم النقاط ويتوسطها مجيع ا )ال تص ل كل نقطة بام بعدها بخطوط منفصلة(. اإعداد وكتابة تقارير التجارب 14

16 إعداد وكتابة تقارير التجارب 5.5 الح سابات جيب أن حتتوي مجيع احلسابات عىل ما ييل: a.aاملعادلة الفيزيائية بصورهتا املألوفة. b.bاحلل اجلربي للمعادلة. c.cتعويض الكميات املعلومة مع مراعاة وحداهتا. d.dالناتج العددي للقيمة املطلوبة مع وحداهتا. مثال: موجة صوتية ترددها 192 Hz وسرعتها 337 m/s فما طولها الموجي λ= v 337 m/s = f 192 Hz =1.76 m 6.6 المناق شة يكون االستنتاج الذي خترج به من التجربة يف بعض احلاالت واضح ا بحيث يمكن إمهال جزء املناقشة من التقرير ففي هذه احلالة قد تفي مجلة قصرية بالغرض. ويف حاالت أخرى تكون مناقشة نتائج التجربة رضورية لتوضيح دالالهتا كام يمكنك التعليق عىل أسباب اخلطأ املحتملة ووضع مقرتحات لتحسني خطوات التنفيذ واألدوات املستخدمة يف التجربة. 7.7 اال ستنتاجات االستنتاج جزء مهم يف أي تقرير وهو عمل فردي جيب أن يقوم به الطالب الذي كتب التقرير دون مساعدة من أحد )إال من معلمه(. يتكون االستنتاج من فقرة أو أكثر مصوغة بشكل جيد بحيث تستطيع تلخيص النتائج النهائية. ويتميز االستنتاج بأنه: a.aيغطي مجيع النقاط الرئيسة يف املوضوع. b.bيستند إىل نتائج التجربة وبياناهتا. c.cيشري إىل الرسوم بتحديد عنواهنا كامال يف حال اعتامده عليها. d.dيتسم بالوضوح واإلجياز ويتجنب استخدام الصيغ الشخصية مثل )أنا نحن( إال إذا كان ذلك رضوري ا. 15 إاعداد وكتابة تقارير التجارب

17 الف صل مختبر احتياطات ال سالمة المواد وا أالدوات مسطرة مرتية ميزانان نابضيان ثقل تعليق 500 g رشيط الصق ماسك مسطرة مرتية )عدد 3( العزوم هناك سبب مقنع لجعل مقبض الباب بعيد ا قدر اإلمكان عن الم فص الت. ولفتح باب فإنك يجب أن تؤثر فيه بقوة. أين يجب أن تؤثر بهذه القوة وفي أي اتجاه يجب أن تسحب الباب أو تدفعه ليكون فتح الباب ودورانه أسهل ال تول د القوى حركة في خط مستقيم فقط بل يمكن أن تولد دوران ا للجسم الصلب حول محور أيض ا. وتعرف فاعلية القوة على تدوير جسم حر قابل للدوران بالعزم. τ ويعبر عن مقدار العزم لقوة متجهة F إذا كانت ذراع القوة L بالعالقة: τ=f L ويقاس العزم بوحدة.)N.m( كما أن ذراع القوة L تساوي r sin θ حيث r المسافة العمودية من محور الدوران إلى نقطة تأثير القوة و θ هي الزاوية التي تؤثر بها القوة بالنسبة إلى r. وهكذا فكلما ابتعدت نقطة تأثير القوة عن محور الدوران كان عزمها أكبر. في هذه التجربة تؤثر القوة بزاوية 90 بالنسبة إلى r لذا فإن = 1 (90 ) sin sin θ = فيكون ذراع القوة L. = r A C B A C الشكل A ت واز ن قوتا الميزانين النابضيين في هذه التجربة القوة المؤثرة في اتجاه األسفل والناتجة عن تعليق الثقل كما هو موضح في الشكل A. وتعمل القوتان المتوازيتان على إحداث الدوران ألن كلتيهما تؤثر خالل مسافة محددة )ذراع القوة( أي البعد عن القوة الثالثة وهي وزن الثقل المعلق. وتؤثر قوة الوزن عند النقطة B التي احلركة الدورانية 16

18 1 مختبر تعد محور الدوران وتؤثر القوة عند النقطة A خالل المسافة AB وتول د عزم ا ذا قيمة سالبة ألنها تعمل على تدوير المسطرة )الجسم( في اتجاه حركة عقارب الساعة حول النقطة B )محور الدوران(. كما تؤثر القوة عند النقطة C خالل المسافة BC وتول د عزم ا ذا قيمة موجبة ألن هذه القوة ستعمل على تدوير المسطرة في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة. وقد يؤدي مجموع العزمين إلى دوران المسطرة المترية حول محور الدوران في أحد االتجاهين. فإذا كان مجموع العزوم حول المحور في اتجاه حركة عقارب الساعة ومجموع العزوم حول المحور نفسه في عكس اتجاه حركتها يساوي صفر ا فلن تدور المسطرة المترية. وعندما تكون القوتان المتوازيتان في حالة اتزان مع القوة الثالثة كما في هذه التجربة فإن مجموع العزوم يساوي صفر ا ويكون النظام في حالة اتزان دوراني. ا أالهداف ي ت وقع بعد تنفيذ هذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: تقيس القوى التي تولد العزم. تحسب العزم في اتجاه حركة عقارب الساعة وفي عكس اتجاه حركتها لجسم يدور. تبي ن العالقة بين العزم وذراع القوة. الخطوات 1.1 جه ز األدوات كما في الشكل A دون تعليق الكتلة. عل ق الميزانين النابضيين من نقاط التثبيت على طاولة المختبر أو ثبتهما بشريط الصق ثم تأكد أن مؤشر ك ل منهما حر الحركة. 2.2 ضع الخط اف عند نقطة التدريج 5 cm على المسطرة المترية )النقطة A( في المحاولة األولى وضع الخط اف اآلخر عند نقطة التدريج 95 cm )النقطة C( كما هو موضح في الشكل A. 3.3 الحظ قراءة مؤشر كل ميزان وسجل قراءة كل منهما في الجدول 1 على أنها قراءة أولية. 4.4 عل ق الكتلة 4.9) (N 500 g بالخط اف عند النقطة B في مركز المسطرة المترية والحظ قراءتي تدريجي الميزانين النابضيين المثبتين عند النقطتين A وC عند االتزان. وسج ل القراءة الجديدة لكل منهما في الجدول 1 على أنها قراءة نهائية. احلركة الدورانية 17

19 مختبر القيمة الحقيقية )المقبولة( لقراءة كل ميزان نابضي هي الفرق بين القراءة النهائية والقراءة األولية. كما أن القيمة الحقيقية هي القوة الناتجة عن تعليق الكتلة عند النقطة B. احسب القيمة الحقيقية لكل قراءة ثم سج ل القيمة الناتجة في الجدول قس المسافتين AB و BC ثم سجلهما في الجدول عزم القوة التي تؤثر في اتجاه حركة عقارب الساعة يساوي حاصل ضرب القيمة الحقيقية لقراءة الميزان A في المسافة AB وعزم القوة التي تؤثر في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة يساوي حاصل ضرب القيمة الحقيقية لقراءة الميزان C في المسافة.BC احسب كال من عزمي القوتين ثم سجل هاتين القيمتين في الجدول كر ر الخطوات من 2 إلى 7 للمحاولتين 2 و 3 وسجل نتائجك في الجدولين وذلك بتحريك الخط اف عند النقطة A إلى موضعين مختلفين على المسطرة المترية. البيانات والم شاهدات اجلدول 1 الميزان C الميزان A المحاولة القراءة األولية )N( القراءة النهائية )N( القراءة الحقيقية )N( القراءة األولية )N( القراءة النهائية )N( القراءة الحقيقية )N( اجلدول 2 المحاولة عزم القوة في اتجاه حركة عقارب الساعة )N.m( عزم القوة في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة )N.m( المسافة BC )m( المسافة AB )m( احلركة الدورانية 18

20 1 مختبر التحليل واال ستنتاج 1.1 ما الشروط التي تحققت في كل محاولة كان النظام فيها متزن ا 2.2 ما العالقة بين مقادير القوى المؤثرة )القراءات الحقيقية( وطول ذراع القوة الذي أثرت فيه كل قوة 3.3 قارن بين القيم المطلقة لعزم القوى في اتجاه حركة عقارب الساعة وعزم القوة في عكس اتجاه حركتها لكل محاولة وذلك بإيجاد الفرق النسبي بين القيمتين. العزم في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة - العزم في اتجاه حركة عقارب الساعة الفرق النسبي = 100% العزم في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة %difference = counterclockwise torque - clockwise torque 100% counterclockwise torque 4.4 ما العالقة بين عزم القوة في عكس اتجاه حركة عقارب الساعة وعزم القوة في اتجاه حركة عقارب الساعة عندما يكون النظام في حالة اتزان احلركة الدورانية 19

21 مختبر لماذا يجب أن تبقى المسطرة المترية مستوية في جميع حاالت تعليق الكتلة وكيف تتغير الحسابات إذا أصبحت المسطرة المترية مائلة التو سع والتطبيق 1.1 يمكن استخدام آلية قياس القوى في هذه التجربة لتحديد القوتين اللتين تؤثر بهما دعامتا الجسر فيه. تكون القوى في هذه الحالة متعاكسة حيث يستبدل بالميزانين النابضيين الدعامتان اللتان تؤثران بقوتين رأسيتين F 1 إلى أعلى ويستبدل بالكتلة المعلقة شخص يقف على الجسر ويؤثر فيه بقوة إلى أسفل. احسب القوتين F 2 المؤثرتين بوساطة الدعامتين في جسر مشاه تتوزع كتلته البالغة kg بالتساوي على طوله البالغ و 5.0 m وذلك عندما يقف شخص كتلته 55 kg على بعد 2.0 m من إحدى نهايتي الجسر. احلركة الدورانية 20

22 الف صل 2 مختبر احتياطات ال سالمة المواد وا أالدوات مدرج هوائي عربتان للمدرج اهلوائي مسطرة مرتية ساعة إيقاف/بوابة ضوئية رشيط الصق ميزان كتل متنوعة هل الزخم محفوظ خالل التصادمات البسيطة بين جسمين ال تؤثر فيهما قوى خارجية يتفاعل أحدهما مع اآلخر لتغيير حركة كل منهما. وفي الظروف العادية يمكن توقع كل من سرعتيهما واتجاهيهما باستخدام قانون حفظ الزخم. في هذه التجربة سيتضح لك صحة قانون حفظ الزخم لذلك ستقوم بتحليل تصادمات بسيطة تشتمل على جسمين يتحركان في خط مستقيم )حركة في بعد واحد( على مدرج هوائي. وقد تم استخدام المدرج الهوائي ألن الهواء المنبعث من فتحاته يعمل على تقليل االحتكاك بين العربات المتحركة عليه وسطحه المالمس للعربات بشكل كبير. وبذلك تكون الطاقة المفقودة بسبب االحتكاك قليلة جد ا. وعندها يمكن إهمال قوة االحتكاك واعتبار أن السطح الذي تتحرك عليه العربات عديم االحتكاك. وبهذا يكون الفرق بين القيم التجريبية والقيم المتوقعة نظري ا قليال. قانون حفظ الزخم m 1 ν 1 + m 2 ν 2 = m 1 ν' 1 + m 2 ν' 2 m 1 كتلتا العربتين األولى والثانية. m 2 حيث إن ν 2 سرعتا العربتين األولى والثانية قبل التصادم. ν 1 'ν 2 سرعتا العربتين األولى والثانية بعد التصادم. ν' 1 m 1 ستقوم في هذه التجربة بتنفيذ تصادم بين عربتين األولى كتلتها.ν 2 m 2 وسرعتها =0 ν 1 والثانية كتلتها وسرعتها إذا كان التصادم مرن ا فإن الزخم والطاقة الحركية يكونان محفوظين وبذلك يمكنك استخدام التعبير الرياضي اآلتي للحصول على سرعة كل من العربتين بعد التصادم على أن تكون العربة الثانية ساكنة قبل التصادم: ν' 1 = ( (m 1 m 2 )/ (m 1 + m 2 ) ) ν 1, ν' 2 = ( 2m 1 / (m 1 + m 2 ) ) ν 1 الزخم وحفظه 21

23 مختبر m 1 أما إذا كان التصادم عديم المرونة فإن الزخم يكون محفوظ ا والطاقة الحركية غير محفوظة ويمكنك استخدام التعبير الرياضي اآلتي للحصول على سرعة كل من العربتين بعد التصادم على أن تكون العربة الثانية ساكنة قبل ν' 1 =ν' 2 = ( m 1 +m 2 ) ν 1 التصادم : ا أالهداف يتوقع بعد قيامك بهذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: ت ثبت أن الزخم محفوظ في جميع أنواع التصادمات. الخطوات 1.1 شغل مضخة الهواء على المدرج الهوائي بعد التأكد من أن مستوى سطح المدرج أفقي. العربة الا ولى العربة الثانية 2.2 ضع أربع عالمات على طول المدرج الهوائي بحيث تقع أول عالمتين على بعد 30 cm عن يمين ويسار منتصف المدرج والعالمتان األخريان على بعد 60 cm عن يمين ويسار منتصف المدرج. 3.3 ضع إحدى العربتين عند منتصف المدرج واألخرى في أقصى يمين المدرج. 4.4 ادفع العربة األولى التي عن أقصى اليمين واطلب إلى زميلك أن يستعمل ساعة اإليقاف لقياس الزمن الذي ν 1 بداللة كل من المسافة والزمن. تستغرقه العربة لالنتقال بين العالمتين عن اليمين ثم احسب سرعتها 'ν 2 بعد التصادم 5.5 بعد أن تصطدم العربة األولى بالعربة الثانية الساكنة احسب سرعة انطالق العربة الثانية وذلك بقياس الزمن الذي تستغرقه لقطع المسافة بين العالمتين عن اليسار. 'ν 2 بعد التصادم مستخدم ا العالقة الرياضية التالية: 6.6 احسب سرعة العربة الثانية ν' 2 = (2m 1 / (m 1 + m 2 )) ν 1 ثم سج ل النتائج التي تحصل عليها في الجدول 1. ν' 2 ν كر ر الخطوات من ثم ارسم العالقة البيانية بين السرعتين الزخم وحفظه 22

24 2 مختبر ν' 2 2m 1 ν = m 1 +m احسب ميل المنحنى البياني الذي حصلت عليه وقارنه بالقيمة النظرية المحسوبة من العالقة 2 اجلدول 1 ν' 2 (cm/s) ν 1 (cm/s) m 2 (kg) m 1 (kg) المحاولة هل تطابقت توقعاتك مع النتائج التي حصلت عليها إذا كان الجواب ال فابحث عن السبب وكر ر الخطوتين )4 و 5( وتأكد أن المدرج موضوع بشكل أفقي وأن الهواء يخرج من جميع فتحاته ثم تأكد من حساباتك بمشاركة زمالئك. إذا كان الجواب نعم فكرر الخطوتين )4 و 5( لحاالت مختلفة كما يأتي: m 1 = m 2, ν 2.a عندما = 0 m 1 m 2, ν 2.b عندما = 0 c. ضع مادة الصقة على الجزأين المتقابلين من العربتين بحيث تلتصق إحداهما باألخرى لحظة التصادم ليكون التصادم عديم المرونة ثم نفذ الخطوات )4 و 5( عندما: m 1 = m 2, ν 2 = 0 m 1 m 2, ν 2 = 0 ν' 2 ν = m 1 1 m 1 +m الحظ أنه في هذه الحالة ارسم العالقة البيانية بين السرعات قبل التصادم وبعده في كل حالة من الحاالت السابقة هل تطابقت نتائج تجربتك مع قانون حفظ الزخم في جميع الحاالت ماذا تستنتج اأ سئلة 1.1 إذا لم تكن نتائجك في بعض الخطوات متوافقة مع قانون حفظ الزخم فما سبب ذلك 2.2 هل تدعم نتائج تجاربك قانون حفظ الزخم في الحياة اليومية فسر إجابتك. الزخم وحفظه 23

25 الف صل مختبر احتياطات ال سالمة المواد واالأدوات بكرتان منفردتان بكرتان مزدوجتان جمموعة كتل قابلة للتعليق ميزان نابيض داعم بكرة حبل طوله 2 m مسطرة كيف ت ساعدك البكرات على رفع ا أال شياء تعد البكرات من اآلالت البسيطة التي يمكن استعمالها لتغيير اتجاه القوة أو لتقليل القوة الالزمة لتحريك الحمل مسافة معينة أو لزيادة مقدار السرعة التي يتحرك بها الحمل. والبكرات كاآلالت البسيطة األخرى ال تغير مقدار الشغل المبذول لذا كلما قل ت المسافة التي يتحركها الحمل بالنسبة للمسافة التي تؤثر خاللها القوة قلت القوة المسل طة الالزمة. ويمكن أن تتضمن أنظمة البكرات بكرة مفردة أو مجموعة من البكرات الثابتة والمتحركة. ا أالهداف ي ت وقع بعد تنفيذ هذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: ترك ب وت شغ ل أنظمة بكرات ثابتة ومتحركة. تحسب كفاءة أنظمة مختلفة من البكرات. تستنتج كيف يؤثر ترتيب نظام البكرة في الفائدة الميكانيكية المثالية وفي كفاءة النظام. الخطوات 1.1 رك ب نظام البكرة المفردة الثابتة كما في الرسم 1 أدناه في الشكل A. (1) (2) (3) (4) الشكل A ال شغل والطاقة واالآالت الب سيطة 24

26 3 مختبر F r 2.2 اختر كتلة يمكن قياسها بوساطة الميزان النابضي ثم سج ل قيمة الكتلة في الجدول 1. إن قوة المقاومة F. r احسب وزن الكتلة المراد رفعها = F g للكتلة المراد رفعها تساوي وزن هذه الكتلة ولذا فإن mg, = بوحدة النيوتن وذلك بضرب كتلتها-بوحدة -kg في تسارع الجاذبية األرضية. d r التي ترتفعها الكتلة بوحدة المتر 3.3 ارفع الكتلة بحذر وذلك بسحب الميزان النابضي ثم قس المسافة W 0 لنظام البكرة وذلك بضرب وزن الكتلة في وسجل هذه القيمة في الجدول 1. ثم احسب الشغل الناتج F r وسج ل هذه القيمة في الجدول 2. d r المسافة التي ارتفعتها 4.4 ارفع الكتلة بوساطة الميزان النابضي إلى االرتفاع نفسه في الخطوة 3 واطلب إلى زميلك قراءة تدريج الميزان النابضي مباشرة حيث تمثل القراءة القوة التي يتطلبها رفع الكتلة )بوحدة N(. وإذا كان الميزان النابضي معاير ا بالجرامات بدال من النيوتن فاحسب القوة بضرب القراءة المعبر عنها بوحدة الكيلوجرام في F e للميزان النابضي. انتبه الى تسارع الجاذبية األرضية وسج ل هذه القيمة في الجدول 1 على أنها قوة جهد ضرورة سحب الميزان النابضي ببطء وبسرعة ثابتة في أثناء رفع الحمل بوساطة الميزان النابضي مستخدم ا أقل مقدار من القوة الالزمة لرفع الحمل وذلك ألن أي قوة زائدة ستحدث تسارع ا للكتلة مما يؤدي إلى حدوث أخطاء في حساباتك. 5.5 قس المسافة )بوحدة المتر( التي أثرت خاللها القوة في رفع الكتلة إلى االرتفاع السابق. وسج ل هذه القيمة W i الذي F( e. ثم احسب الشغل المبذول d e التي أثرت خاللها القوة ( في الجدول 1 على أنها المسافة يتطلبه رفع الكتلة وذلك بضرب قيمة القوة التي حصلت عليها من الميزان النابضي في المسافة التي أثرت F. e وسج ل قيمة الشغل المبذول في الجدول 2. d e خاللها القوة 6.6 أعد الخطوات من باستخدام كتل مختلفة. 7.7 أعد الخطوات من لكل ترتيب من ترتيبات البكرات األخرى الموضحة في الشكل A. وتأكد من تضمين كتلة البكرة )أو البكرات( السفلية بوصفها جزء ا من الكتلة المرفوعة. 8.8 احسب عدد أجزاء الخيط التي ترفع الثقل أو الحمل لكل نظام بكرة موضح في الشكل A وسج ل هذه القيم في الجدول 2. ال شغل والطاقة وا آالالت الب سيطة 25

27 مختبر البيانات والم شاهدات اجلدول 1 (d e المسافة F( e القوة التي يقيسها ) ( ترتيب البكرة الكتلة المرفوعة وزن الكتلة (d r االرتفاع ) الذي رفعت إليه الكتلة (m) الميزان النابضي التي تؤثر خاللها القوة (m) )N( (F r ) (N) (kg) اجلدول 2 ترتيب البكرة الشغل الناتج الشغل المبذول الفائدة الميكانيكية المثالية عدد الخيوط التي ترفع الثقل الكفاءة IMA = (d e /d r ) (W i = F e d e ) (J) (W 0 =F r d r ) (J) التحليل واال ستنتاج 1.1 احسب كفاءة كل نظام ثم اكتب النتائج في الجدول 2. وعل ل لماذا ال تصل الكفاءة إلى % 100 ال شغل والطاقة واالآالت الب سيطة 26

28 3 مختبر d r ثم اكتب النتائج في d e على 2.2 احسب الفائدة الميكانيكية المثالية IMA لكل نظام بكرة وذلك بقسمة F e عندما تزداد الفائدة الميكانيكية الجدول 2. ماذا يحدث لقوة الجهد 3.3 كيف تؤثر زيادة الحمل في الفائدة الميكانيكية المثالية وكفاءة نظام البكرة 4.4 كيف تؤثر زيادة عدد البكرات في الفائدة الميكانيكية المثالية وكفاءة نظام البكرة 5.5 يمكن تحديد الفائدة الميكانيكية المثالية أيض ا من خالل عدد الخيوط التي ترفع الثقل أو الحمل. كيف يمكن مقارنة الفائدة الميكانيكية المثالية IMA التي تم حسابها في المسألة 2 بعدد أجزاء الخيوط التي حسبتها لكل نظام بكرة 6.6 وض ح لماذا يعد التعبير التالي غير صحيح: " تعمل اآللة على تقليل مقدار الشغل الذي يجب أن تبذله" ما الذي تعمله اآللة في الواقع ال شغل والطاقة وا آالالت الب سيطة 27

29 مختبر التو سع والتطبيق 1. ارسم في الفراغ أدناه مخط ط ا توضيحي ا لنظام البكرة التي يمكن استعمالها لرفع قارب من مقطورة إلى 5. m في حين يتحرك الحمل مسافة 30 m لمسافة F( e عوارض خشبية في مرآب بحيث تؤثر القوة ( ال شغل والطاقة واالآالت الب سيطة 28

30 الف صل 4 مختبر احتياطات ال سالمة المواد وا أالدوات قطعة قامش ميزان نابيض لقياس القوة سطح مائل ميالنه قابل للضبط ميزان قياس الكتلة قطعة خشبية ملساء م ثب ت عند أحد طرفيها خطاف نابض علبة رش سليكون منقلة هل الطاقة محفوظة عندما ترفع جسم ا رأسي ا إلى أعلى فإنك تبذل عليه شغال بوساطة القوة التي تبذلها لرفعه. وإذا رفعت الجسم ببطء وبسرعة ثابتة فإن القوة التي بذلتها ستكون في حالة اتزان مع وزن الجسم وألن الجسم ال يتسارع فإنه ال يوجد تغي ر في طاقته الحركية. وفي ضوء نظرية الشغل الطاقة فإن شخص W. إن الشغل الذي تبذله القوة التي أثرت بها غير + W g = 0 غ م W ألنه ال يمكن تخزينه واستخدامه بعد ذلك شخص = W محفوظ )غ م( في تسريع الجسم. في حين يكون شغل الجاذبية األرضية محفوظ ا على PE=-W g إذ ت حد د h بقياس المسافة شكل طاقة وضع جاذبية =mgh الرأسية بين موقع الجسم ومستوى اإلسناد حيث يمكن استخدام طاقة وضع الجاذبية الحق ا لمسارعة الجسم. لذلك عند تطبيق نظرية الشغل غ م W. الطاقة في مثل هذه الحالة نتوصل إلى المعادلة التالية: = PE إذا رفعت الجسم السابق نفسه بسحبه على سطح مائل أملس إلى االرتفاع الرأسي نفسه فإن مقدار القوة التي تبذلها يكون أقل ألن هذه القوة تكون في حالة اتزان مع مرك بة وزن الجسم الموازية للسطح المائل. وهذه القوة األقل أثرت خالل مسافة أطول عند رفع الجسم للوصول إلى االرتفاع الرأسي نفسه لذا فإنك ستبذل المقدار نفسه من الشغل على الجسم وسيكون للجسم الزيادة نفسها في طاقة وضع الجاذبية. إذ ا فالحاجة إلى القوة الصغيرة هي السبب في استخدام السطوح المائلة عند رفع األجسام الثقيلة إلى مستويات أعلى. أما عندما تسحب جسم ا إلى أعلى سطح مائل خشن فإن عليك سحب الجسم في عكس اتجاه قوة االحتكاك ويكون الشغل الذي تبذله قوة االحتكاك غير محفوظ أيض ا. ويكون مقدار القوة التي تسحب بها الجسم إلى أعلى السطح الخشن أكبر من تلك التي تسحب بها الجسم الطاقة وحفظها 29

31 مختبر نفسه على سطح أملس له الميل نفسه ألن قوة االحتكاك تؤثر في اتجاه معاكس لقوة سحبك. وإذا سحبت الجسم إلى أعلى السطح الخشن بسرعة ثابتة فإن مجموع مرك بة وزن الجسم الموازية للسطح ومقدار قوة االحتكاك يساوي مقدار قوة السحب: سحب F موازيةg = F + f k وعندما تسحب الجسم إلى أعلى السطح المائل الخشن فإن قوة سحبك مطروح ا منها مقدار قوة االحتكاك تساوي القوة التي بذلتها لسحب الجسم على السطح المائل نفسه بإهمال قوة االحتكاك إذا كان السطح أملس. لذا يكون مقدار الشغل المبذول على الجسم في هذه الحالة مساوي ا للشغل المبذول عليه في حالة إهمال قوة االحتكاك ومساوي ا للزيادة في طاقة وضع الجاذبية له. وعندما تسحب الجسم إلى أسفل السطح المائل الخشن فإن قوة االحتكاك المؤثرة هي نفسها ولكن في اتجاه أعلى السطح: سحب F موازيةg = F - f k في هذه التجربة ستستخدم ميزان ا نابضي ا لقياس مقدار القوة التي يتطلبها سحب جسم إلى أعلى سطح مائل وإلى أسفله وتستخدم هذه القوى المقيسة لتحديد قوة االحتكاك بين السطح المائل والجسم. ثم تحسب صافي الشغل غير المحفوظ المبذول على الجسم عندما تسحبه ضد قوة االحتكاك إلى أعلى السطح المائل وتقارنها بطاقة وضع الجاذبية المتوقع أن يكتسبها الجسم. االأهداف ي ت وقع بعد تنفيذ هذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: تقيس القوى المؤثرة في جسم موضوع على سطح مائل. تحسب الشغل غير المحفوظ لقوتي السحب واالحتكاك. تطبق نظرية الشغل الطاقة. تقارن النتائج التجريبية بقانون حفظ الطاقة وقانون حفظ الطاقة الميكانيكية. الخطوات 1.1 قس كتلة قطعة الخشب باستخدام ميزان قياس الكتلة وسج ل القيمة على الخط فوق الجدول نظ ف السطح المائل وسطوح القطعة الخشبية مستخدم ا السليكون. الطاقة وحفظها 30

32 4 مختبر اضبط ميل السطح بحيث ينزلق الجسم )قطعة الخشب( عليه إلى أسفل دون التأثير فيه بقوة دفع ثم قس زاوية ميل السطح θ وسجلها في المحاولة 1 في الجدول اطلب إلى أحد زمالئك في المجموعة تثبيت الميزان النابضي بالجسم وسحب الجسم إلى أعلى السطح ببطء وبسرعة ثابتة كما في الشكل A. في أثناء تحريك الجسم بسرعة ثابتة اطلب إلى زميل آخر في المجموعة قراءة تدريج الميزان النابضي وتسجيل هذه القيمة باعتبارها مقدار قوة السحب في المحاولة 1 في الجدول 1. ƒ k ƒ k الشكل A الشكل B 5.5 كر ر الخطوة 4 مستعين ا بالشكل B واسمح للجسم باالنزالق إلى أسفل السطح المائل من أعلى نقطة بسرعة ثابتة ثم سج ل قراءة الميزان النابضي على أنها قوة سحب إلى أسفل في المحاولة 1 في الجدول كر ر الخطوتين 3 و 4 بزاويتين أكبر من السابق وسج ل البيانات في المحاولتين 2 و 3 في الجدول 1. البيانات والم شاهدات كتلة الجسم (kg) = اجلدول 1 المحاولة زاوية الميل )θ( قوة سحب إلى أعلى سحب F قوة سحب إلى أسفل F (N) (N) الطاقة وحفظها 31

33 مختبر اجلدول 2 المحاولة قوة االحتكاك محصلة قوتي السحب الشغل غير المحفوظ إلى أعلى واالحتكاك غ م W غ م = F d غ م F سحب إلى أعلى = F -ƒ k (J) (N) طاقة وضع الجاذبية m g d sinθ (J) ƒ k (N) التحليل واال ستنتاج 1.1 حل نظام المعادالت الذي يربط قوتي السحب إلى أعلى وإلى أسفل بقوة االحتكاك. 2.2 احسب مقدار قوة االحتكاك لكل محاولة وسج ل القيم في الجدول احسب محصلة قوتي السحب إلى أعلى واالحتكاك لكل محاولة وسج ل القيم في الجدول احسب الشغل غير المحفوظ الذي ي بذل عندما ي سحب الجسم إلى أعلى مسافة 1m في كل محاولة وسج ل القيم في الجدول 2. الطاقة وحفظها 32

34 4 مختبر احسب طاقة وضع الجاذبية التي يكتسبها الجسم في كل محاولة معتمد ا على سحب الجسم مسافة 1.00 m إلى أعلى السطح المائل حيث ( 2 g( = 9.80 m/s وسج ل القيم في الجدول قارن بين الشغل غير المحفوظ المبذول عند سحب الجسم إلى أعلى السطح المائل وطاقة وضع الجاذبية التي يكتسبها الجسم. التو سع والتطبيق 1.1 فس ر لماذا يكون شغل قوتي السحب واالحتكاك غير محفوظ الحظ ما يحدث عند فرك يديك مع ا بسرعة. والحظ كذلك ما يحدث عندما تحمل كتاب ا ثقيال بيدك وهي ممدودة فترة طويلة. ما شكل الشغل الذي يأخذه كل من االحتكاك والعضلة عر ف النظام في كل حالة تكون فيها الطاقة محفوظة. 2.2 طب ق مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية على طالب كتلته 60.0 kg بدأ التزلج من السكون من أعلى منحدر ثلجي ارتفاعه الرأسي 10.0 m متجه ا إلى أسفله. هل تحولت طاقة وضع المتزلج جميعها إلى طاقة حركية وض ح ذلك. ما الفرق بين هذه الحالة وبين تجربة قطعة الخشب التي أجريتها الطاقة وحفظها 33

35 الف صل مختبر احتياطات ال سالمة المواد واالأدوات صفيحة تسخني أسطوانة مدرجة 100 ml مقياس حرارة أكواب بالستيكية مكعبات جليد قضيب حتريك ميزان ساعة إيقاف ما مقدار الطاقة الالزمة ل صهر الجليد إذا أمسكت مكعب جليد بيديك فإنه سينصهر ببطء. وهذه العملية هي عملية امتصاص للحرارة حيث يمتص الجليد الطاقة )الحرارة( من يديك. وحتى ينصهر الجليد يجب أن يتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة حيث تزداد درجة حرارة الجليد في البداية حتى يصل إلى درجة االنصهار وباستمرار امتصاص الحرارة يتحول الجليد إلى ماء )سائل( عند درجة االنصهار نفسها. وبعد أن يتحول الجليد كامال إلى ماء تؤدي إضافة أي كمية من الطاقة إلى زيادة درجة حرارة الماء. وتسمى كمية الطاقة الالزمة لصهر 1 kg من مادة معينة عند درجة االنصهار نفسها ودون رفع درجة حرارتها بالحرارة الكامنة لالنصهار. فإذا امتص 1.0 kg من الجليد عند درجة انصهاره )0 C أوK 273( طاقة مقدارها 10 5 J 3.34 فسيصبح الجليد ماء كتلته 1.0 kg بدرجة حرارة مقدارها 0 C أو 273 K حيث أد ت الطاقة الممتصة إلى تغيير الحالة دون أن تغير درجة الحرارة. ينصهر مكعب الجليد عند وضعه في ماء دافئ وتكون كمية الحرارة Q الالزمة لصهر المادة الصلبة مساوية لحاصل ضرب كتلة المادة الصلبة m جليد إلى ماء Q. وفي =mh ƒ H ƒ أي أن في الحرارة الكامنة النصهار هذه المادة أثناء انصهار مكعب الجليد ي نق ل الماء الدافئ الحرارة إلى الجليد. وي عب ر C w ماء Q حيث = m w C w ماء Q بالعالقة T عن كمية الطاقة التي يفقدها الماء m w كتلة الماء و T الفرق الحرارة النوعية للماء وتساوي 4.18 J/g. C و النهائية )T. االبتدائية - T بين درجتي الحرارة االبتدائية والنهائية للماء ( ستصم م في هذه التجربة خطة عمل لقياس كمية الطاقة الالزمة النصهار الجليد. تحتاج في هذه التجربة إلى قياس تغيرات درجة الحرارة التي تحدث عندما ينصهر الجليد في دورق ماء دافئ. الطاقة احلرارية 34

36 5 مختبر ا أالهداف ي ت وقع بعد تنفيذ هذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: تطب ق قانون حفظ الطاقة بوصفها طريقة لقياس الحرارة الكامنة النصهار الجليد. تحسب الطاقة المنتقلة والحرارة الكامنة النصهار الجليد. تفس ر مبدأ عمل المسعر الحراري. الم شكلة كيف يمكن استخدام كمية الطاقة التي يفقدها الماء الدافئ ويمتصها الجليد- مسب بة صهره ثم رفع درجة حرارته بعد أن يتحول كامال إلى ماء- في حساب الحرارة الكامنة النصهار الجليد الفر ضية كو ن فرضية تصف فيها كيفية حفظ الطاقة وانتقالها من الماء الدافئ إلى الجليد. التخطيط للتجربة 1.1 فكر مع أفراد مجموعتك في طريقة تستخدمون فيها المواد واألدوات المقترحة أو أي مواد أخرى تختارونها وذلك لجمع بيانات حول انصهار الجليد في الماء. 2.2 قر ر أي أنواع البيانات ست جمع وكيف ست حل ل. يمكنك تسجيل البيانات في الجدول في الصفحة التالية. وتذكر أن تضع لكل عمود عنوان ا مناسب ا. 3.3 اكتب الخطوات في ورقة منفصلة أو في دفترك وارسم في المكان المخص ص في الصفحة التالية تركيب الجهاز الذي تخط ط الستخدامه. 4.4 تحقق من خطة العمل اعرض الخطة على المعلم للموافقة عليها قبل بدء إجراء التجربة. الطاقة احلرارية 35

37 مختبر مخطط التجربة البيانات والم شاهدات التحليل واال ستنتاج 1.1 لخ ص كيف تأثر تبريد الماء بوضع مكعبات الجليد فيه الطاقة احلرارية 36

38 5 مختبر استخدم األرقام a. احسب كمية الحرارة التي فقدها الماء. b. احسب كمية الحرارة التي اكتسبها الجليد المنصهر. وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. 3.3 حل ل البيانات ما مقدار الحرارة التي اكتسبها الجليد وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. 4.4 فس ر البيانات احسب الحرارة الكامنة النصهار الجليد. وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. 5.5 حل ل النتائج حد د النسبة المئوية للخطأ بين القيمة المحسوبة للحرارة الكامنة النصهار الجليد والقيمة المقبولة لها. وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. 6.6 استنتج إضافة النتقال الطاقة من الماء إلى الجليد ما األماكن األخرى المحتمل انتقال الطاقة إليها الطاقة احلرارية 37

39 مختبر اختبر فرضيتك ما كمية الحرارة الالزمة لتحويل 100 g من الجليد درجة حرارتها 0 C إلى ماء درجة حرارته 50 C وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. التو سع والتطبيق 1.1 لم ينتج عن الحرارة التي امتصها الجليد في أثناء انصهاره تغير في درجة حرارته فأين ذهبت هذه الطاقة 2.2 ما الفائدة من استخدام ماء دافئ في هذه التجربة بدال من الماء البارد أو الماء في درجة حرارة الغرفة الطاقة احلرارية 38

40 الف صل 6 مختبر احتياطات ال سالمة المواد وا أالدوات لماذا تبدو ال صخرة خفيفة في الماء تنص قاعدة أرخميدس على أن الجسم المغمور كلي ا أو جزئي ا في مائع تؤثر فيه قوة رأسية إلى أعلى تساوي وزن المائع المزاح بوساطة الجسم. تذك ر الطفو F حيث تمثل ρ كثافة المائع وV حجم المائع المزاح المائع = ρ أن Vg وg تسارع الجاذبية األرضية. فعندما تكون كثافة الجسم أقل من كثافة المائع المغمور فيه الجسم يبدأ الجسم في الغوص في المائع حتى يزيح كمية من المائع وزنها يساوي وزن الجسم. وفي هذه اللحظة يتوقف الجسم عن الغوص ويصبح مغمور ا جزئي ا وتحدث حالة اتزان فيكون: إناء خمتربي 500 ml ميزان نابيض 5 N كتلة تعليق 500 g كتلة تعليق 100 g كأس بالستيكية منشفة ورقية المائع ρ المائع المزاح V الجسم = ρ الجسم V أما إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة المائع فإن قوة الطفو التي تؤثر إلى أعلى نتيجة ضغط المائع على الجسم تكون أقل من أن ت واز ن قوة وزن الجسم المؤثرة إلى أسفل فيغوص الجسم لينغمر كلي ا في المائع وينقص وزنه الظاهري بمقدار مساو لقوة الطفو المؤثرة فيه. ستستقصي في هذه التجربة قوة طفو الماء المؤثرة في جسم. تذك ر أن كتلة 1 ml من الماء تساوي 1 g ووزنها يساوي 0.01 N وإن قوة الطفو F المؤثرة في الجسم تساوي الفرق بين وزن الجسم في الطفو الظاهري F عندما ينغمر في الماء. F g ووزنه الظاهري الهواء الطفو F = F g الظاهري - F 39 حاالت املادة

41 مختبر االأهداف ي ت وقع بعد تنفيذ هذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: توض ح العالقة بين قوة الطفو ووزن الجسم في الهواء ووزنه الظاهري في الماء. تطب ق مبدأ أرخميدس على الطفو. تستنتج تأثير مساحة سطح وكثافة كتلة معلومة في كمية الماء المزاح. الخطوات 1.1 اسكب 300 ml ماء صنبور في إناء مختبري سعته 500 ml ثم اقرأ بدقة الحجم من التدريج الذي على اإلناء المختبري وسج ل هذه القيمة في الجدول عل ق كتلة مقدارها 500 g في نهاية الميزان النابضي ثم قس وزن الكتلة في الهواء وسج ل هذه القيمة في الجدول 1. الشكل A 3.3 اغمر الكتلة 500 g المعلقة في نهاية الميزان النابضي في الماء كما في الشكل A وال تدع الكتلة تستقر في قاع اإلناء المختبري أو تالمس جوانبه. ثم قس الوزن الظاهري للكتلة المغمورة وسج ل هذه القيمة في الجدول قس حجم الماء والكتلة مغمورة فيه وسج ل الحجم الجديد في الجدول 1 ثم ارفع الكتلة 500 g من اإلناء وضعها جانب ا. 5.5 قس حجم الماء في اإلناء المختبري وسج له في الجدول 2 ثم ضع كتلة مقدارها 100 g في اإلناء المختبري وقس حجم الماء في اإلناء والكتلة مغمورة فيه وسجله في الجدول استخدم الكأس البالستيكية كقارب في الخطوة التالية. أزل الكتلة من الماء وجففها بوساطة منشفة ورقية ثم ضعها في الكأس البالستيكية وعو م الكأس بأفضل طريقة ممكنة في اإلناء المختبري وقس حجم الماء الجديد وسج له في الجدول 2. حاالت املادة 40

42 البيانات والم شاهدات وزن الكتلة التي مقدارها 500 g في الهواء. الوزن الظاهري للكتلة التي مقدارها 500 g وهي مغمورة في الماء. حجم الماء في اإلناء المختبري. حجم الماء في اإلناء المختبري والكتلة 500 g مغمورة فيه. حجم الماء في اإلناء المختبري. حجم الماء والكتلة 100 g مغمورة فيه. حجم الماء والكتلة 100 g في الكأس البالستيكية عائمة فيه. التحليل واال ستنتاج 6 مختبر اجلدول 1 اجلدول احسب قوة طفو الماء المؤثرة في الكتلة 500. g وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. 2.2 احسب باستخدام البيانات في الجدول 1 حجم الماء المزاح بوساطة الكتلة 500 g ثم احسب وزن الماء المزاح. وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. قارن بين وزن الماء المزاح وقوة الطفو المؤثرة في الجسم المغمور التي حسبتها في السؤال 1. وإذا كانت القيم مختلفة فاذكر مصادر الخطأ التي سببت ذلك. 3.3 ماذا حدث لمستوى الماء في اإلناء المختبري عندما وضعت الكتلة 100 g في القارب )الكأس البالستيكية( اقترح تفسير ا ألي فرق في الحجم وجدته في الخطوتين 5 و 6 على أن يتضمن مفهوم الكثافة. 41 حاالت املادة

43 مختبر التو سع والتطبيق 1.1 يركب طارق ومحمود قارب ا مطاطي ا في بركة سباحة. ماذا يحدث لمستوى الماء في البركة إذا سقطا في الماء 2.2 الجبال الجليدية كتل جليدية ضخمة عائمة انفصلت عن األنهار الجليدية أو عن الصفائح القطبية الجليدية ويمكن مشاهدة قممها فوق سطح الماء. فإذا علمت أن كثافة الجليد 0.92 g/cm 3 وكثافة ماء البحر 1.03 g/cm 3 فما النسبة المئوية لحجم جزء جبل الجليد الظاهر فوق سطح المحيط بالنسبة إلى حجم جبل الجليد الكلي 3.3 تحمل سفن الشحن مئات الحاويات. في أثناء إبحار إحدى السفن عبر قناة مائية تحطمت بعض السالسل التي تثبت الحاويات في السفينة فسقطت عشرات الحاويات في القناة. ماذا يحدث لمستوى الماء في القناة 4.4 تخي ل إناء مختبري ا فيه ماء موضوع على سطح ميزان. هل يزداد وزن اإلناء أم ينقص أم يبقى ثابت ا عند إنزال كتلة معل قة في نهاية ميزان نابضي في داخله 5.5 لماذا تبدو الصخرة أقل وزن ا في الماء مقارنة بوزنها عندما تكون في الهواء بناء على مفهوم قوة الطفو حاالت املادة 42

44 الف صل 6 مختبر احتياطات ال سالمة لماذا ت ؤولمك أاذناك عندما تغو ص في الماء ي عد الفيزيائي الفرنسي بليز باسكال أحد الرواد في التمهيد ألساسيات علم الهيدروستاتيكا -)hydrostatics( علم دراسة الموائع الساكنة. حيث وجد أن الضغط في المائع المحصور ينتقل دون نقصان إلى كل جزء من المائع وإلى جدران الوعاء الذي يحويه كما يعتمد ضغط المائع على عمق المائع في النقطة التي يقاس عندها. ماذا يحدث عندما تغوص إلى قاع بركة سباحة عميقة تشعر بزيادة الضغط كلما غ صت إلى عمق أكبر في الماء. وألن الماء مثل جميع السوائل غير قابل لالنضغاط عملي ا فإن أي تغيير في ضغط أي جزء منه ولو كان قليال سينتشر خالل السائل بسرعة تساوي سرعة الصوت فيه. ينتج الضغط المؤثر في سب اح بوساطة الماء في بركة السباحة عن قوة الجاذبية األرضية التي تؤثر في عمود الماء فوق جسمه. والضغط هو القوة المؤثرة في وحدة المساحة لذا ي عب ر عن ضغط الماء بالعالقة التالية: P = _ F g A المواد وا أالدوات ماص ة عصري أسطوانة مدر جة 100 ml بطاقة فهرسة 7.5 cm x 12.5 cm كأس زجاجية مسطرة وعاء سعته 250 ml قارورة بالستيكية سعتها 2 L خمرز أو إبرة وعاء أو صحن بارومرت مرتي F g هي وزن عمود الماء فوق جسم السب اح و A مساحة عمود الماء حيث فوق جسمه. يعبر عن وزن كتلة الماء فوق جسم السب اح بالعالقة التالية: F g =mg=ρvg حيث m كتلة الماء و g تسارع الجاذبية األرضية و ρ كثافة الماء وV حجم الماء. ويمكن التعبير عن الحجم بضرب المساحة A في ارتفاع عمود الماء h. لذا يمكن كتابة ضغط الماء في الصورة: P = F g /A = mg/a = ρ V g /A = ρg Ah/A أو تبسيطه في الصورة: gh P = ρ 43 حاالت املادة

45 مختبر االأهداف ي ت وقع بعد تنفيذ هذه التجربة أن تكون قادر ا على أن: تحل ل القوى المؤثرة في المائع. تطو ر فهمك لمبدأ باسكال. تالحظ تأثير القوة في المائع. الخطوات A. القارورة 1.1 أحضر قارورة نظيفة سعتها 2 L وعي ن عليها ثالث نقاط وحددها بحيث تقع النقطة األولى عند ربع المسافة بين قاع القارورة وقمتها وتقع النقطة الثانية عند نصف المسافة أما النقطة الثالثة فتقع عند ثالثة أرباع المسافة بين قاع القارورة وقمتها مستخدم ا المخرز أو اإلبرة لثقب كل نقطة حد دتها على القارورة. 2.2 أغلق الثقوب الثالثة بأصابعك ثم امأل القارورة بالماء وضعها في الصحن بعناية وأزل أصابعك. راقب تدفق الماء خالل الثقوب وسج ل مشاهداتك في الجدول 1 ثم مث لها بياني ا. 3.3 اسكب الماء المتدفق في الحوض ثم كر ر الخطوة 2. B. األنابيب المفتوحة والمغلقة 1.1 قس الضغط الجوي وسج ل القيمة في الجدول امأل األسطوانة المدرجة بالماء ثم أدخل أحد طرفي ماص ة العصير فيه. 3.3 ضع إبهامك على الطرف اآلخر للماص ة إلغالقه. 4.4 اسحب الماص ة رأسي ا إلى أعلى من األسطوانة المدر جة. سج ل مشاهداتك في الجدول ارفع إصبعك عن الطرف العلوي للماص ة في أثناء اإلمساك بها فوق األسطوانة المدر جة. سج ل مشاهداتك في الجدول أعد وضع الماص ة في األسطوانة المدرجة ثم اسحبها من الماء دون أن تغطي نهايتها. سج ل مشاهداتك في الجدول 2. حاالت املادة 44

46 6 مختبر C. الكأس الزجاجية المقلوبة 1.1 قس قطر الكأس الزجاجية وارتفاعها وسج ل هذه القيم في الجدول 3. الشكل A 2.2 امأل الكأس الزجاجية تمام ا بالماء إلى قمتها ثم ضع بطاقة الفهرسة على سطح الماء كما في الشكل A. 3.3 بينما تحمل الكأس الزجاجية فوق حوض الماء ضع إحدى يديك فوق البطاقة ثم اقلب الكأس بحذر رأس ا على عقب بيدك األخرى كما في الشكل B ثم أبعد يدك التي أصبحت أسفل البطاقة بحذر وسج ل مشاهداتك في الجدول 3. الشكل B اجلدول 1 البيانات والم شاهدات المشاهدات والرسم التوضيحي للقارورة. 45 حاالت املادة

47 مختبر اجلدول 2 الضغط البارومتري = kpa المشاهدات الخاصة بماص ة العصير عند إخراجها من الماء )عند إغالق نهاية الماص ة بوساطة اإلبهام(. المشاهدات الخاصة بالماص ة والماء عند إزالة اإلبهام. المشاهدات الخاصة بالماص ة عند إخراجها من الماء )اإلبهام ال يغلق طرف الماص ة(. اجلدول 3 قطر الكأس: ارتفاع الكأس: المشاهدات الخاصة بالكأس المقلوبة والبطاقة: حاالت املادة 46

48 6 مختبر التحليل واال ستنتاج 1.1 تؤثر قوة الجاذبية األرضية بقوة جذب في جميع جزيئات الماء داخل القارورة التي سعتها 2 L في الجزء A. ص ف الضغط في جميع أجزاء القارورة. 2.2 لخ ص نتائج إخراج الماص ة من األسطوانة المملوءة بالماء. 3.3 أنشئ رسم ا توضيحي ا للضغط والقوى المؤثرة في الماص ة المملوءة بالماء. 4.4 احسب باستخدام البيانات في الجدول 3 الضغط الذي يؤثر به الماء الموجود داخل الكأس الزجاجية في بطاقة الفهرسة علم ا بأن كثافة الماء تساوي 10 3 kg/m وض ح حساباتك في الفراغ أدناه. 47 حاالت املادة