الثقل: فعل الأرض على جملة ميكانيكية، مخطط الأفعال المتبادلة، مميزات قوة الثقل

🔊 المعلّمة تقرأ لك

ادفع كرة تنس بيدك شاقوليّا نحو الأعلى ثمّ اتركها: تصعد، وتتوقّف لحظة عند أعلى نقطة تبلغها، ثمّ تعود وتسقط نحو الأرض. وفي رحلة العودة هذه لم تعد اليد تلمسها. ما القوّة الخفيّة التي تُرجع الكرة إلى الأرض بعد أن تفارق اليد؟

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:

التمييز بين الفعل الميكانيكي التلامسي والفعل البعدي في وضعيّة بسيطة
إنجاز مخطّط الأفعال المتبادلة لجملة ميكانيكيّة وقراءته
تعريف ثقل جملة ميكانيكيّة، وذكر مميّزاته الأربعة: المبدأ (مركز الثقل) والمنحى والجهة والقيمة
قياس قيمة الثقل بالربيعة، ومعرفة وحدته وكيفيّة قراءة تدريجها
التمييز في الكتابة بين شعاع الثقل وقيمة الثقل

🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:

أنّ الكتلة مقدار فيزيائي يقاس بالميزان ووحدته الأساسيّة الكيلوغرام
أنّ الأفعال الميكانيكيّة نوعان: تلامسيّة وبعديّة
أنّ الفعل الذي تؤثّر به جملة على أخرى يسمّى قوّة، وتقاس بالربيعة

نشاط: دراسة حركة كرة التنس

🧭الهدف: جرد الأفعال الميكانيكيّة التي تخضع لها كرة في الهواء، وتمييز التلامسي منها عن البعدي.

📌التجربة:

ندفع الكرة باليد بقوّة شاقوليّا نحو الأعلى، ثمّ نتركها.
نتابعها بأعيننا وهي صاعدة، ونسجّل ما يحدث لها عند أعلى نقطة تبلغها.
نتابعها بعد ذلك إلى غاية وصولها إلى الأرض.

🔍الملاحظة: تتّجه الكرة نحو الأعلى بفعل دفع اليد لها، وهو فعل تلامسي. وبعد بلوغها ارتفاعا معيّنا تتوقّف لأقلّ من لحظة، ثمّ تسقط حرّة نحو الأرض وقد فارقت اليد تماما.

أربع بيضات تحمل: الكرة، اليد، الأرض، الهواء، تربطها أسهم مزدوجة بعضها متّصل وبعضها متقطّع — الخطّ المتّصل يعني فعلا تلامسيّا، والخطّ المتقطّع يعني فعلا بعديّا

ثلاث بيضات فقط: الأرض والكرة والهواء، وقد اختفت بيضة اليد من المخطّط — بيضة أقلّ، إذن فعل أقلّ — ومع ذلك تواصل الكرة صعودها ثمّ تسقط

بعد مغادرة اليد لم يبق على الكرة إلاّ فعلان: فعل الهواء وهو تلامسي، وفعل الأرض وهو بعديّ. والذي يُرجعها إلى الأرض هو هذا الفعل البعديّ: الأرض تؤثّر في الكرة دون أن تلمسها.

كيف يُقرأ مخطّط الأفعال المتبادلة؟

المخطّط يجرد، في وضعيّة معيّنة، كلّ الجمل التي تؤثّر على الجملة المدروسة، ويقول من كلّ واحدة منها: هل تلمسها أم لا؟

قواعد المخطّط

كلّ جملة ميكانيكيّة تُكتب داخل بيضة: الكرة، اليد، الأرض، الهواء…
سهم مزدوج الرأسين بين بيضتين يعني أنّ كلّا منهما تؤثّر على الأخرى، لا واحدة فقط.
خطّ متّصل: فعل تلامسي، أي أنّ الجملتين متلامستان.
خطّ متقطّع: فعل بعدي، أي أنّ الفعل يحدث عن بعد، دون تلامس.

الثقل: فعل الأرض على جملة ميكانيكيّة

كانت هناك عدّة إجابات عن سؤال سقوط الأجسام، لكنّ الجواب المقنع جاء به إسحاق نيوتن: تؤثّر الأرض على كلّ جسم بفعل ميكانيكي يسمّى الجاذبيّة، وهذه الجاذبيّة نحو مركز الأرض هي التي تجعل الأجسام تسقط.

نسمّي التأثير الميكانيكي للأرض على جملة ميكانيكيّة «الثقل». وثقل جملة ميكانيكيّة هو مقدار قوّة جذب مركز الأرض لهذه الجملة.

مميّزات قوّة الثقل

المبدأ (نقطة التأثير): مركز ثقل الجملة الميكانيكيّة، رمزه ⁦G⁩، ومنه يبدأ شعاع الثقل.
المنحى: شاقولي. والشاقول هو الخطّ المارّ بمركز ثقل الجسم وبمركز الأرض، أي الخطّ العمودي على سطح الأرض.
الجهة: نحو مركز الأرض، دائما.
القيمة: تقاس بالربيعة، ووحدتها النيوتن ⁦(N)⁩.

أجسام موزّعة حول الكرة الأرضيّة، من كلّ واحد منها سهم أحمر يتّجه إلى مركز الأرض — لا يوجد «أسفل» واحد للجميع: الأسفل هو دائما جهة مركز الأرض

لاحظ أنّ الشاقول ليس الجهة نفسها في كلّ مكان من الأرض: كلّ جسم له شاقوله الخاصّ، وكلّ هذه الشواقيل تلتقي في نقطة واحدة هي مركز الأرض. لذلك يقف الناس في الجهة المقابلة من الكرة الأرضيّة دون أن يسقطوا.

الربيعة: الجهاز الذي يقيس قيمة الثقل

الربيعة (أو الدينامومتر) نابض داخل غلاف، مرفوق بتدريج. نعلّق الجسم بخطّافها فيستطيل النابض بقدر ثقله، ويقف المؤشّر عند التدريجة الموافقة. وللربيعة أشكال مختلفة: منها المسطّحة التي يُرى نابضها، ومنها ذات القرص الدائري.

نوعان من الربيعة: واحدة مسطّحة يظهر نابضها وتدريجها، وأخرى ذات قرص دائري معلّقة على حامل — مهما اختلف شكلها، الربيعة نابض يستطيل بقدر ما يُعلّق به من ثقل

مثال: قراءة تدريج ربيعة

الربيعة المسطّحة مدرّجة من 0 إلى 5 نيوتن، وتحمل إحدى عشرة تدريجة مكتوبة. وعدد المجالات المحصورة بين التدريجات أقلّ بواحد من عدد التدريجات نفسها، أي عشرة مجالات.

🎯المطلوب: احسب قيمة الفاصل بين تدريجتين متتاليتين على هذه الربيعة

📌المعطيات

P_max = 5 N ; n = 10

🔹الخطوة 1: كتابة العلاقة

نقسم مدى الربيعة على عدد المجالات، فنحصل على قيمة المجال الواحد.

e = P_maxn

🔹الخطوة 2: التعويض

e = 510

✅النّتيجة

e = 0,5 N

قبل أيّ قياس، اقرأ المدى الأقصى المكتوب على الربيعة: هو أكبر ثقل تستطيع قياسه. أمّا الفاصل بين تدريجتين فهو ما يحدّد دقّة قراءتك.

انتبه إلى الكتابة: الرمز الذي يعلوه سهم يدلّ على شعاع الثقل بمميّزاته كلّها — مبدؤه ومنحاه وجهته وقيمته معا. أمّا الرمز نفسه بدون سهم فوقه فيدلّ على القيمة وحدها. لذلك تُكتب قيمة الثقل بدون سهم، ولا يُكتب أبدا سهم فوق رمز يساوي عددا.

الكتابة الصحيحة لقيمة الثقل

P = 3,2 N

المصطلحات العلمية

العربية	français	english
جملة ميكانيكيّة	Système mécanique	Mechanical system
فعل ميكانيكي	Action mécanique	Mechanical action
قوّة	Force	Force
ثقل	Poids	Weight

كما وردت في المنهاج، بثلاث لغات

🎓 نحو شهادة التّعليم المتوسّط. يأتي هذا الدرس في سؤال «ارسم مخطّط الأفعال المتبادلة للكرة»، أو «اذكر مميّزات قوّة الثقل ومثّلها»، أو «اقرأ قيمة الثقل على الربيعة». ثلاثة عناصر جاهزة: ① فعل بعديّ: الثقل قوّة جذب الأرض للجملة، ولا تحتاج الأرض أن تلمس الجسم لتؤثّر فيه، فيُرسم في المخطّط بخطّ متقطّع ② المميّزات الأربع: المبدأ مركز الثقل ⁦G⁩، والمنحى شاقوليّ، والجهة نحو مركز الأرض، والقيمة تُقاس بالربيعة بوحدة النيوتن ③ الكتابة: القيمة تُكتب بوحدتها وبلا سهم، مثل ⁦P = 3,2 N⁩. ⛔ والخطأ الشائع: الخلط في الكتابة بين شعاع الثقل وقيمته ؛ الرمز الذي يعلوه سهم يدلّ على الشعاع بمميّزاته كلّها، والرمز بلا سهم يدلّ على القيمة وحدها. وخطأ ثانٍ: نسيان الثقل بعد أن تفارق الكرة اليد، وهو الذي يُرجعها إلى الأرض.

الثقل قوّة جذب الأرض لكلّ جملة ميكانيكيّة. منحاه شاقولي، وجهته دائما نحو مركز الأرض، وقيمته تقاس بالربيعة بوحدة النيوتن. وهو فعل بعديّ: لا تحتاج الأرض أن تلمس الجسم لتؤثّر فيه — وهذا بالضبط ما يُرجع كرة التنس إلى الأرض بعد أن تفارق اليد.

الصفحة 1/7