دروس الميكانيك هي آخر دروس برنامج السنة الرابعة متوسط، لكنها مهمة جدا لأنها تتكرر دائما في مواضيع شهادة التعليم المتوسط. وأول درس فيها هو المقاربة الأولية لمفهوم القوة، ويركز على نمذجة القوة بشعاع، أي تمثيلها برسم. تعرض الصفحة المصطلحات والخصائص، وتنتهي بتمارين.
الجملة الميكانيكية
الجملة الميكانيكية مصطلح نطلقه على جسم أو جزء من جسم أو مجموعة أجسام ندرسها.
عند دراسة أي حالة نحدد أولا الجملة المدروسة، ثم القوى المؤثرة عليها من الأجسام الأخرى (الوسط الخارجي).
ما القوة؟
القوة مقدار يمثل فعل جسم على جسم آخر.
آثار القوة
- تغيير الحركة: تحريك جسم ساكن، أو تغيير سرعته، أو اتجاهه (ركل كرة).
- تشويه الجسم: تغيير شكله (ضغط نابض، ثني قضيب).
- حمل جسم ومنعه من السقوط.
أنواع الفعل
| النوع | الوصف | مثال |
|---|---|---|
| تلامسي | الجسمان يتلامسان | دفع طاولة، شد حبل |
| عن بعد | بلا تلامس | الثقل، الفعل المغناطيسي، التجاذب |
نمذجة القوة بشعاع
نمثل القوة بـشعاع (سهم) له أربع خصائص:
| الخاصية | معناها |
|---|---|
| نقطة التأثير | النقطة التي تؤثر فيها القوة، وهي مبدأ الشعاع |
| الحامل | المستقيم الذي يحمل الشعاع (اتجاه الفعل) |
| الجهة | اتجاه السهم على الحامل |
| الشدة | قيمة القوة، وتمثل بطول السهم وفق سلم |
وحدة القوة
- وحدة القوة في النظام الدولي هي النيوتن ورمزها
N. - تقاس القوة بـالربيعة (الدينامومتر).
التمثيل بسلم
عند رسم شعاع القوة نختار سلما:
مثال: القوة F = 20 N والسلم 1 cm لكل 10 N.
- طول الشعاع:
20 / 10 = 2 cm.
وإذا كانت القوة 35 N فالطول 3.5 cm.
أمثلة على القوى
| القوة | نقطة التأثير | الحامل | الجهة |
|---|---|---|---|
الثقل P |
مركز الثقل | الشاقول | نحو الأسفل |
| قوة الشد | نقطة الاتصال بالخيط | الخيط | نحو الخيط |
| قوة الاتصال (رد فعل السطح) | منطقة التلامس | عمودي على السطح | نحو الأعلى |
العلاقة بين الثقل والكتلة
P = m × g
حيث g شدة الجاذبية ونأخذها 10 N/kg تقريبا. مثال: كتلة 2 kg يقابلها ثقل 20 N.
تمرين محلول
مثل بشعاع قوة شدتها 30 N تؤثر أفقيا نحو اليمين على جسم عند النقطة A بسلم 1 cm لكل 10 N.
- الطول
3 cm. - نرسم سهما أفقيا مبدؤه
Aوطوله3 cmونحو اليمين.
تمارين
- ما الخصائص الأربع لشعاع القوة؟ (نقطة التأثير، الحامل، الجهة، الشدة)
- ما ثقل جسم كتلته
5 kg؟ (50 N) - ماذا تقيس الربيعة؟ (شدة القوة)
نصائح
- حدد الجملة قبل أي تمثيل.
- التزم بالسلم عند رسم الأشعة.
- ضع المبدأ عند نقطة التأثير.
أخطاء شائعة
- الخلط بين الكتلة والثقل.
- رسم السهم بطول عشوائي.
- وضع المبدأ في غير نقطة التأثير.
أسئلة يطرحها الأولياء
س: كم من الوقت أخصص لمراجعة هذا الدرس؟ ج: عشرون دقيقة يوميًا لمدة ثلاثة أيام تكفي، مع تمرينين في اليوم الرابع للتأكد من الفهم.
س: ابني يعرف الدرس لكنه يخطئ في الاختبار، لماذا؟ ج: غالبًا بسبب التسرع أو عدم قراءة التعليمة جيدًا. درّبه على قراءة السؤال مرتين وتسطير الكلمات المهمة قبل الإجابة، وعلى مراجعة الجواب في آخر الحصة.
س: هل أعتمد على الكتب الخارجية؟ ج: يمكن الاستعانة بها بعد إتقان الكتاب المدرسي، والأهم أن يفهم الطفل لا أن يحل أكبر عدد من التمارين.
كيف أتحقق من أن الدرس قد فهم؟
اطلب من ابنك أن يشرح الدرس لك أو لأخيه الأصغر بكلماته، وأن يعطي مثالًا من عنده، وأن يحل تمرينًا لم يره من قبل. فإذا استطاع ذلك فقد فهم، وإن تردد فعد معه إلى الأمثلة الملموسة ثم أعد التجربة.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ زوطاط يونس في فيديو «01 الدرس الأول في الميكانيك: المقاربة الأولية للقوة» هذا الدرس في نحو ثلاثين دقيقة.