القوى والحركة
الدرس الأول
القوى والحركة
أنظر وأتساءل
هل رياضة الركض ممتعة؟ كيف يمكنني معرفة سرعة هذا الولد؟ ما العوامل المؤثرة في سرعته؟
استكشف
نشاط استقصائي
ما سرعة الكرة الزجاجية؟
أتوقع
ما الزمن الذي تستغرقه كرة زجاجية لتتدحرج إلى أسفل منحدر؟ هل يؤثر ارتفاع المنحدر في حركة الكرة الزجاجية؟ كيف يكون ذلك؟ أكتب توقعي.
أختبر توقعاتي
- أعمل نموذجًا. أضع على الطاولة ثلاثة كتب بعضها فوق بعض، ثم أضع أنبوب الورق المقوى بشكل مائل بحيث يكون عند منتصفه ملامسًا لحرف الكتاب العلوي، وحافته السفلية ملامسة للكتاب الرابع الموضوع على سطح الطاولة، وأثبت الأنبوب بشريط لاصق كما هو مبين في الصورة.
- أدحرج الكرة الزجاجية في الأنبوب، وفي اللحظة نفسها أشغل ساعة الإيقاف. وعندما أسمع اصطدام الكرة الزجاجية في الكتاب الرابع أوقف الساعة وأسجل في الجدول المجاور الزمن الذي استغرقته حركة الكرة.
- أستخدم المتغيرات. أكرر الخطوات ١ و٢ باستخدام كتابين بدلًا من ثلاثة، ثم أكرر الخطوتين مرة أخرى باستخدام كتاب واحد، وأسجل النتائج.
أستخلص النتائج
- أستنتج. أقارن بين النتائج التي حصلت عليها في المحاولات الثلاث السابقة. في أي المحاولات كانت حركة الكرة أسرع؟
- هل تتفق نتائجي مع توقعي؟ أوضح ذلك.
أستكشف أكثر
هل تتغير النتيجة عندما أستعمل أنبوبًا أطول؟ أو عندما أستعمل مجموعة كتب أكثر ارتفاعًا؟
أحتاج إلى:
أنبوبة كرتون
أنبوب من الورق المقوى
شريط لاصق
ساعة إيقاف
كرة زجاجية
الارتفاع «عدد الكتب»
الزمن «ثانية»
٣
٢
١
أقرأ وأتعلم
ما الحركة؟
عندما تدحرجت الكرة الزجاجية داخل أنبوب الورق المقوى غيرت موقعها من أعلى إلى أسفل. يكون الجسم في حالة حركة إذا تغير موضعه باستمرار.
الموقع
كيف نعرف أن الأشياء تتحرك؟ إننا ننظر إلى موقعها. الموقع هو مكان وجود الجسم. وعندما يتغير موقع الجسم يكون قد تحرك.
وعندما نصف موقع الأجسام فإننا نقارنها بأشياء حولها تسمى نقطة المرجع، ونستخدم بعض الكلمات، مثل: فوق، تحت، يمين، شمال؛ لتحديد الموقع. ويمكن تحديد الموقع باستخدام المسافة، أي البعد بين نقطتين أو موقعين.
تستخدم المسافة لقياس البعد بين مدينتين. كان نقول: تبعد مكة المكرمة عن المدينة المنورة حوالي ٤٠٠ كم، وتقع المدينة المنورة شمال مكة المكرمة.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف تتحرك الأشياء؟
المفردات
السرعة
القوة
التسارع
القصور الذاتي
الاحتكاك
مهارة القراءة
الاستنتاج
إرشادات
ماذا أعرف؟
ماذا أستنتج؟
الحصان يركض بسرعة، لكن الفهد أسرع منه. ما سرعة كل منهما؟
السرعة
كل الأجسام المتحركة لها سرعة. السرعة هي التغير في المسافة بمرور الزمن. يتحرك القطار بسرعة 112 كم في الساعة، أما سرعة الحصان فهي ٧٦ كم في الساعة.
كيف نحسب سرعة الجسم؟ نقيس أولًا المسافة التي قطعها الجسم، ثم نقيس الزمن المستغرق في قطع المسافة، ثم نقسم المسافة على الزمن. فإذا قطعت سيارة مسافة ٧٠ كم في ساعة واحدة، فإن سرعة السيارة ٧٠ كم لكل ساعة، ويعبر عنها ٧٠ كم/س.
السرعة المتجهة
يخلط بعض الناس أحيانًا بين مفهومي السرعة والسرعة المتجهة. فالسرعة تبين مقدار سرعة الجسم فقط دون تحديد اتجاه حركته.
أما السرعة المتجهة فتصف كلًا من مقدار سرعة الجسم واتجاه حركته في آن واحد. فإذا قلنا إن سيارة تقطع ٥٠ كم/س فإننا نصف سرعتها، أما قولنا إن سيارة تقطع ٥٠ كم/س في اتجاه الغرب فإننا نصف سرعتها المتجهة.
تعد حركة البندول مثالًا جيدًا لتوضيح السرعة المتجهة. والبندول ثقل معلق في نهاية الخيط. وبعد الدفعة الأولى له سيتأرجح إلى الأمام وإلى الخلف بشكل دوري، وفي كل تأرجح يتغير اتجاه حركته، وهذا يعني أن سرعته المتجهة تتغير أيضًا.
حتى حركة بندول الساعة تتغير الاتجاه؛ لذلك يتغير مقدار سرعته المتجهة أيضًا.
سرعة هذا القطار ٣٠٠ كم/س، وسرعته المتجهة ٣٠٠ كم/س في اتجاه الشرق.
أختبر نفسي
أستنتج. يركض عداء نحو الغرب في اتجاه خط النهاية. كيف تعرف أنه تحرك؟
التفكير الناقد. ركض جاسر ٥٠ مترًا في اتجاه الشمال، ثم ركض ٥٠ مترًا في اتجاه الغرب، ولم تتغير سرعته في أثناء الركض. هل تغيرت سرعته المتجهة؟ لماذا؟
كيف تغير القوى الحركة؟
ترى، ما عدد مرات الدفع والسحب التي تؤديها أجسامنا يوميًا لتحريك الأشياء؟ عندما تقذف كرة فإن عضلاتنا تؤثر في دفعها وجعلها تتحرك بعيدًا عنا. كل عملية دفع أو سحب تسمى قوة، قد تكون القوى كبيرة أو صغيرة. قوة الرافعة التي تستخدم لرفع السيارات الضخمة قوة كبيرة، لكن القوة التي تستخدمها اليد لحمل ريشة طائر قوة صغيرة.
والقوة تسبب حركة الأجسام الساكنة، كما أن القوة تغير من سرعة الأجسام المتحركة واتجاه حركتها، وقد تسبب توقفها.
التسارع
عندما يتسابق المتزلجون فإنهم يسرعون ويبطئون، كما أنهم ينحرفون يمينًا وشمالًا. إن أي تغير في سرعة الأجسام أو اتجاهها خلال فترة زمنية محددة يسمى تسارعًا.
القصور الذاتي
هل يمكن لجسم ساكن أن يتحرك دون أن تؤثر فيه بقوة؟ الإجابة: لا. فالدراجة مثلًا لا يمكن أن تتحرك دون أن يؤثر راكبها بقوة في البدالات ليحركها؛ أي إنها قاصرة عن أن تغير حركتها ذاتيًا.
إذا كانت متحركة فلا تتغير سرعتها أو اتجاهها دون تأثير قوة. القصور الذاتي يعني أن الجسم المتحرك يستمر في حركته، وأن الجسم الساكن يبقى ساكنًا ما لم تؤثر فيه قوة تغير من حالته.
اقرأ الصورة
كيف يتسارع سائق السيارة الحمراء في أثناء سيره على هذا الطريق إذا قاد سيارته بسرعة ثابتة؟
إرشاد: انظر إلى شكل الطريق. هل يقود السائق سيارته في الاتجاه نفسه؟
نشاط
القصور والاحتكاك
- أضع ورقة على سطح الطاولة، ثم أضع صحنًا بلاستيكيًا عميقًا فوق الورقة.
- أتوقع. ماذا يحدث عندما أسحب الورقة من تحت الصحن بسرعة فائقة؟
- أسحب الورقة بسرعة فائقة، وألاحظ ما حدث للصحن. هل كان توقعي صحيحًا؟
- أستنتج. لماذا كان ضروريًا سحب الورقة بهذه السرعة؟
- ما القوة التي يمكن أن تغير النتيجة؟ أفسر ذلك.
الاحتكاك
جميع الأجسام قاصرة عن الحركة ذاتيًا، ولكن ما الذي جعل الكرة الزجاجية التي تدحرجت في الأنبوب تتوقف؟ لماذا لا تحافظ الأجسام المتحركة على سرعة ثابتة باستمرار؟ تكمن الإجابة في وجود قوة أخرى تجعل الأجسام تتوقف، وهي الاحتكاك.
الاحتكاك قوة تعيق حركة الأجسام بسبب تلامس سطوح الأجسام المتحركة. وهو يؤدي إلى تقليل سرعة الجسم أو توقفه. ويعتمد مقدار الاحتكاك على طبيعة السطوح المتلامسة.
تغير كرة الطاولة حركتها عندما تؤثر فيها قوة.
أختبر نفسي
أستنتج. إذا افترضنا عدم وجود احتكاك، فهل تتوقف الأجسام عن الحركة؟ أفسر ذلك.
التفكير الناقد. تخيل أنني كنت راكبًا سيارة، وفي أثناء حركتها ضغط السائق على الفرامل فجأة. أتوقع ما يحدث لي، ولماذا؟
ما الجاذبية؟
هل تعرف اسم القوة التي تسحبنا نحو الأرض؟ إنها الجاذبية، وهي تؤثر فينا الآن وفي كل لحظة.
الجاذبية قوة تؤثر في الأجسام حتى لو لم تتلامس، وتعمل على سحب بعضها نحو بعض.
وقوة الجاذبية تختلف باختلاف كتل الأجسام. الأرض كتلتها ضخمة، لذلك تسحب الأجسام الأصغر منها نحوها بقوة.
أما القمر فكتلته أقل من كتلة الأرض، ولذلك فإن جاذبيته أقل من جاذبية الأرض.
كما أن قوة الجاذبية تعتمد على المسافة بين الأجسام، فكلما نقصت المسافة بينها زادت الجاذبية.
أثر الجاذبية
تزداد قوة الجذب بزيادة الكتلة.
تقل قوة الجذب بزيادة المسافة.
أقرأ الشكل
كيف تؤثر الجاذبية في حركة التفاحة الساقطة من الشجرة؟
إرشاد: ما الذي يظهره الشكل؟
أختبر نفسي
أستنتج. كتلة كوكب المريخ أصغر من كتلة كوكب الأرض، فكيف تختلف قوة الجاذبية على كوكب المريخ عنها على كوكب الأرض؟ ولماذا؟
التفكير الناقد. كتلة الشمس أكبر كثيرًا من كتلة الأرض، فهل نشعر بقوة جذب الشمس؟ أفسر ذلك.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.