قوانين بقاء كمية التحرك الخطية
مقدمة
-من المعروف أن كمية التحرك الخطية =حاصل ضرب كتلة الجسم × سرعتة
-ويلاحظ أن قانون نيوتن الثاني يرتبط بمعدل التغير فى كمية الحركة إذ أن القوة هى التى تسبب هذا التغير فى زمن معين
*القوة :- هى المعدل الزمنى للتغير فى كمية التحرك
F= ma = F =
-وإذا كانت m ثابتة تصبح العلاقة
F= ma = =
بذلك تكون هذة الصورة هى الصورة الأعم لقانون نيوتن الثانى
اى أن القوة هى المعدل الزمنى للتغير فى كمية التحرك
علل تلعب كمية التحرك الخطية دورا هاما فى علم الميكانيكا
لأنها تعبير عما يمتلكة الجسم المتحرك من إمكانية تأثير عند التصادم مع جسم أخر فمثلا عند تصادم سيارتين متحركتين فان تأثير التدمير يزاد بزيادة كل من السرعة والكتلة لكل من الجسمين المتصادمين
الدفــــــع :I imp
تعريف الدفع :
هو التغير فى كمية التحرك
القـــــــــوة: هى المعدل الزمنى للتغير فى كمية التحرك
F = =
F Δ t = m ΔV
اى أن التغير فى كمية التحرك
هو حاصل ضرب القوة المؤثرة فى الزمن الذى تؤثر القوة خلالة
-يطلق على الكمية F Δt اسم الدفع ويرمز لة بالرمزI imp
I imp = F Δt = m Δ V
*وحدات قياس الدفع
الدفع وحدة القياس
F Δt = Δ mV N . S =Kgm/S
تطبيقات على الدفع :-
1- لاعب التنس
يدرك لاعب التنس أنة يلزم مواصلة الدفع على الكرة بعد ضربها وذلك لإطالة الفترة الزمنية Δt التى تكون فيها الكرة ملامسة للمضرب وبالتالي يزداد الدفع ومن ثم يزداد التغير فى كمية الحركة وبالتالي تزداد سرعة الكرة وتقطع مسافات أطول
2-لاعب كرة القدم يلزم توجية القوة التى يؤثر بها على الكرة إما لاياقافها أو لمواصلة دفعها
3-عند انطلاق طلقة من مسدس يحدث ارتداد حسب قانون نيوتن الثالث وتكون سرعة الرصاصة لحظة خروجها Vb والسرعة الارتدادية Vg مرتبطتين بالعلاقة mbVb=mgVg حيث m هى كتلة المسدس ويشعر الفرد الذى أطلق الرصاصة بالدفع فى يدة
4-اندفاع الصاروخ أو الطائرة النفاثة عند خروج غازات مشتعلة من مؤخرتها
-عند خروج غازات مشتعلة من مؤخرة صاروخ أو محرك طائرة نفاثة فأنة تسبب تسارع الصاروخ للأمام وهى قوة ذاتية ناشئة عن اندفاع الصاروخ للخارج من قانون نيوتن الثانى
F=
ولان كل من m ,V متغيرة فان
F= + =0
ولان القوة الخارجية =صفر
Fi= = -
-هذة القوة Fi التى تسبب تسارع الصاروخ وتسمى قوة دفع الصاروخ
قوة دفع الصاروخ
هى قوة ذاتية ناشئة عن اندفاع الغازات إلى الخارج وتسمى قوة الدفع وتتناسب مع معدل خروج الغازات اى تناقص كتلتها
5-لاعب الكاراتية يمكنة أن يستجمع قواة فى تحطيم كتلة خشبية ولكن بشرط ألا يحدث ارتداد وألا كسر ذراعة
6-إذا سقط جسم على راس شخص ما فأنة يصاب بأذى ولكن إذا ارتد الجسم من على راسة فأنة يصاب بأذى اكبر
7-فائدة حزام الأمان للسيارات إعطاء الدفع الذى يجعل كمية حركة السائق صفرا عند التصادم فلا يصيبة أذى
ملاحظات
1-الدفع لة أهمية بالغة عند دراسة التصادم بين جسمين حيث تكون القوة المؤثرة علية غير ثابتة فعندما يضرب لاعب التنس الكرة بمضربة تختلف القوة المؤثرة على الكرة من لحظة لأخرى أثناء عملية التصادم فى هذة الحالة نهتم فقط بمتوسط القوة كمقدار ينشا عن التغير فى كمية التحرك
-الدفع كمية متجهة اتجاهه فى نفس اتجاه القوة
علل تتهشم البيضة عند سقوطها من ارتفاع على سطح معدني ولكن لا تتهشم عند سقوطها على وسادة هوائية من نفس الارتفاع
لان زمن التلامس فى حالة السطح المعدني يكون صغير وتكون قوة الدفع كبيرة أما فى حالة الوسادة يكون زمن التلامس كبير وقوة الدفع صغيرة
علل إذا سقط جسم على راس شخص ما و ارتد الجسم من على راسبة فأنة يصاب بأذى اكبر
لان الدفع فى هذة الحالة يتضاعف
علل : لتعيين الدفع نلجأ لتعيين مقدار التغير فى كمية التحرك
- لأنه من الصعب تعيين مقدار القوة المؤثرة
- يحدث الدفع فى فترة زمنية صغيرة جداً أو يصعب حسابها .
علل عندما يحاول شخص تحطيم قطعة خشب وترتد يدية قد تصاب بالكسور
لان الدفع فى هذة الحالة يتضاعف
علل يجب على لاعب التنس أن يواصل دفع الكرة بعد ضربها
وذلك لإطالة الفترة الزمنية Δt التى تكون فيها الكرة ملامسة للمضرب وبالتالي يزداد الدفع ومن ثم يزداد التغير فى كمية الحركة وبالتالي تزداد سرعة الكرة وتقطع مسافات أطول
علل يستخدم لاعب كرة القدم مفهوم الدفع عند لعب الكرة
لأنة يحسب القوة التى تؤثر على الكرة والتي يلزم توجيها على الكرة أما لاياقافها أو لمواصلة دفعها
علل يستخدم السائق حزام الأمان
ليجعل الدفع الذى يجعل التغير فى كمية حركة السائق صفرا عند التصادم فلا يصيبة أذى
علل عند انطلاق طلقة من مسدس يشعر الفرد الذى أطلق الرصاصة بالدفع فى يدة
لأنة حسب قانون نيوتن الثالث يحدث ارتداد عند انطلاق الطلقة وتكون سرعة الرصاصة لحظة خروجها Vb والسرعة الارتدادية Vg مرتبطتين بالعلاقة mbVb=mgVg حيث m هى كتلة المسدس
علل يستطيع لاعب الكاراتية تحطيم كتلة خشبية بشرط ألا يحدث ارتداد للكتلة الخشبية
لان ارتداد الكتلة الخشبية يسبب تضاعف الدفع فيسبب كسر ذراعة
علل يزداد الأذى الناتج عن سقوط جسم فوق راس شخص عندما يرتد هذا الجسم
لان ارتداد هذا الجسم يسبب تضاعف الدفع فيسبب زيادة الأذى
مسائل على الدفع
1-كرة كتلتها 0.2 kg متحركة بسرعة 12m/s ضربت بمضرب جعلها ترتد فى الإتجاة المضاد بسرعة 18 m/s إذا استغرقت قوة قذف الكرة بالمضرب 0.01s احسب القوة المتوسطة التى يؤثر بها اللاعب على الكرة
F = = = 600 N
======================================================
2-كرة كتلتها 200 جم تتحرك أفقيا بسرعة 12m/s اصطدمت بمضرب راسي فارتدت أفقيا بسرعة 8m/S احسب أ- دفع المضرب على الكرة
F Δt = Δ mV = 0.200 ( 8- -12)=0.2 ×20 = 4 kgm/s
ب-التغير فى طاقة الحركة نتيجة اصطدامها بالمضرب
Δ KE=½ m(V22-V12) = ½ × 0.2 ×(64 -144)= -8 J
=================================================
2- صاروخ سرعة نفسة للغازات 6000 م/ث وتندفع النواتج الغازية من فتحة محركة بمعدل 1300 كجم فى الثانية احسب قوة الدفع التي تعطى للصاروخ
F = = 1300 × 6000= 78× 10 5 N
=================================================
4- تندفع النواتج الغازية للاشتعال من صاروخ بمعدل 1700Kg/s وكانت سرعة هذة النواتج 1200 m/s أوجد قوة الدفع الذى يعطى للصاروخ فى الثانية
F = = 1700 × 1200= 204× 10 5 N
=================================================
5-لاعب تنس يدفع الكرة بقوة متوسطة مقدارها 70.01 N خلال فترة زمنية 8 mm/s بيدة اليمنى وعند استخدامة اليد اليسرى يدفع الكرة بقوة متوسطة 93.35N خلال 6 mm/s فاى اليدين ينصح مدربة باستخدامها
I imp = F Δt
I imp (يمنى ) 79.01 x 8x10-3= 560.08x x10-3N.S
I imp (يسرى) = 93.35 x 6 x10-3= 560.01x10-3N.S
على الرغم من الدفع فى الحالتين متساوي إلا أن المدرب يفضل استخدام اللاعب لليد اليمنى لان زمن التأثير أطول والقوة المبذولة اقل وذلك للحفاظ على مجهود اللاعب
=================================================
6-احسب سرعة اندفاع النواتج الغازية لصاروخ لتكسبة قوة دفع مقدارها 65X106N/s علما بان معدل خروج النواتج الغازية للاشتعال من فتحة محركة بمعدل 1300 kg/s
I imp = F Δt = m ( V 2 -V1)
56 x106 x1=1300(V2-0)
56 x106 x1=1300V2
V2 =56 x 106x1/1300=50 x103m/s
=================================================
7-أطلقت رصاصة كتلتها 0.1 x10-3kg من بندقية نصف إلى طول ماسورتها واحد متر إذا كان ضغط الغاز داخل الماسورة يعادل 80 x 102N احسب سرعة انطلاق الرصاصة من القذيفة
W=KE = F.d=½ mV2 =
80 x 102 x1=½ x 0.1 x V2
V2=2 x 80 x 102 x1/0.1=16 x 104 m/s & V=400m/s
=================================================
8-جسم ساكن كتلتة 2 كجم أثرت علية قوة مقدارها 20 نيوتن فاكتسب دفعا يساوى 100 نيوتن 0ثانية احسب السرعة التي يكتسبها الجسم والزمن التى أثرت خلالة القوة
I imp = F Δt = m Δ V
100=2 V , V=50 m/s
I imp = F Δt
100=20 Δt
Δt =100/20=5 s
==================================================
9-الجدول التالي يوضح العلاقة بين الدفع المؤثر على جسم وزمن تأثير القوة علما بان التغير فى كمية التحرك ثابتة فى كل الحالات
الدفع المؤثرN.S 10 20 30 40
زمن التأثيرS 0.01 0.02 0.03 0.04
أرسم علاقة بين الدفع على المحور الراسي
وزمن التأثير على المحور الافقى ثم أوجد
من الرسم مقدار القوة
Iimp = F Δt
F= = =103 N
الرئيسية 
أحدث الصور 
موضوع: الدرس الاول ... قوانين بقاء كمية التحرك الخطية 
الأربعاء أبريل 15, 2009 12:19 am