155
W א אEF א א١٢٢ א אא א

فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

Wאא EFאא

١٢٢ אאאא

Page 2: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١ J

W،،אא،א

א א א אאאא א אאא،אאאאאא

אאאאאWאאאאאאא

Kאאא

א א א א א אא،אאאאאאאאאא،

א ،אאא א אאאאאאאאא

א א ،א א א אא Kאא،אא

? א א א א ? א א? ?א א אא א

אKאאאאא

אאאאאא،אאאאא

אא،אKאאא

א א א א؛ Kא

אאאא

Page 3: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢ J

א

א א

١

אאWאא٣ א

אאWאאא٣١ א

אאWא٤٧ א

אאאWאא ٥٩

אאWאאאא ٧٥

אאאא ١١٢

א١٢٧ א

Page 4: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣ J

א،אאא،Wא،אא

]W١٣א[،

]Wא١٩١[،אאאאאא،

K

אאאאאאא،אאאאאאאאא،

אאאאאאאאאאאKאא

אאאW،

١ J אאאK

٢ J Kאאאא

٣ J Kאא

٤ J Kאא

٥ J Kאאאא

אאאאאEאFאKEאאFאאEF

אאא،אאאאאא،אא

،אאאאא،אאאא،אאא،אאאאאאאאאאאאא

،אאאאא

Page 5: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤ J

אא،אאא،אKאאאאא

אאאאאא،אא،א

Kאאאא

אאאא،אאא،א

א،אא،אא،אאFאאאא،EKKK،אא

Kאאאאאאא،א

Kאאאאאא

אאאאאאאאאא،אאאאאאאאאאאא

،אK

،אאאאKאאא،א

Page 6: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥ J

אאאאאאאאאא

Page 7: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦ J

אא אאא

Force &Linear Motion

١- ١ אIntroductionW אאאאאאא،א،

אאאאאאאאF١EK

אmechanicsאforceאmotionאאאא،א

Kאא

אאאאאW،א،אא

١-אאWאאאmicroscopicא،אאאatomsא،molecules،

אאא?אquantum mechanics?K

٢-אאאWאאאspeed of light،אאאrelativityK

F١Eא،א،אאא

Kא،אא،א

Page 8: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧ J

אאאא،אאא،אאאא،

FאאאאWאא،E

١-אאא،אאאאKאאאא،א

٢-אאאאאא،Kא

٣-אאאאKאא

٤-אאא،אאKאאאא

٥-Kאאאא ٦-Kאאא

،אאאאאK،אא

١- ٢ אאDisplacementW ABF א א ،١-١א ،E

displacement א،אאאאאאAאBK

F א א א א א ١ EF ٢אEFא١-١אא،Edistance،

א אא א Wא א אAB א א ،A،אBאאאא،Kא

Page 9: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨ J

אF١-١אאאאE

١- ٣ אאAverage VelocityW א אaverage velocity א)v( ،

אאאא)x(אא)t(אאWKאא

12

12

tt

xx

t

xv

(1-1)

א א א)v(א א

(x, t) ، אא א א )t,x( 22אא אא א)t,x( 11א،אאא،

Wא x = f(t) (1-2)

(x)function(t)אא،(x)אKאאאאאאvectorK

F١- ١EExample

Wאאאאאאא

x = 1t – 4t2 + t1

١ -אא)4,3,2,1(K

Page 10: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩ J

٢ -אאאא)0t( 1 )s4t( 2 K ٣ -אאא)s2t( 1 )s4t( 2 K

אSolutionW x(1 s) = 1(1) – 4(1)2 + (1)1 = 0 -1

x(2 s) = 1(2) – 4(2)2 + (2)1 = -2 m

x(1 s) = 1(1) – 4(1)2 + (1)1 = 0

x(4 s) = 1(4) – 4(4)2 + (4)1

= 12 – 64+ 64 = 12 m

x = x(4 s) – x(0 s) -2

x = 12 m –0 = 12 m

)s/m(3s4

m12

t

xv

-3

x = x(4 s) – x(2 s) = 12 – (-2) = 14 m

t = 4 s – 2 s = 2 s

)s/m(7s2

m14

t

xv

١- ٤ אאInstantaneous VelocityW א א intanntaneous velocityא

אaverage velocity،אאאWאא

dt

dx

t

xlimv 0t

(1-3)

אאא(v)א(1-1)אאאא(x)(t)Wאא،،

F١- ٢EExample

Wא،אא x = 2 - 2t + 4t2

Page 11: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠ J

אא(x)א(t)Kא

אאt = 1 sK

אSolutionW

אאt = 1 sWאאא

)s/m(6

)1(82t82

)t4t22(dt

d

dt

dx)s1(v 2

١- ٥ אAccelerationW אאא)v( 1אא)v( 2

א ، א א אאaverage accelerationא)a(Wאא

t

v

tt

vva

12

12

(1-4)

אאinstantanous accelerationW

dt

dva

(1-5)

אא א א(1-1)(1-5)א א א א(v) (t) אא א א،(x) (t)،

Wאא،

F١- ٣EExample

Wאאא 2t10t50x

אא(x)א(t)א א،א(t1 = 0)،W

١ -אאKאאאא

Page 12: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١ J

٢ -אאאt2 = 1 sK ١ -אאאt2 = 1 sK

אSolutionW ١ -אאאאאt1 = 0אt2 = 1 sK

)s/m(80)s(3

)m(240v

)s(303ttt

0)0t(x

)m(240)3(10)3(50)s3t(x

t

)0t(x)s3t(xv

12

2

٢ -אאW

)s/m(11032050v

t2050v

)t10t50(dt

dv

3t

3t

2

١ -Wאא

)s/m(20a

)t2050(dt

da

dt

dva

23t

אאאאאאאאWKאאאא،

١- ٦ אאConstant Acceleration MotionW ،אאאאא،אאאא

אאאW .consta

dt

dva o

Page 13: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢ J

،אא)a( oאאt

= 0K

W،א tdavd

WEFאא

.constatv

dtadv

(1-6)

אאאconst.Wאאא

const)o(av

ot

vv

o

o

א constvo

אאאא(1-5)Wאא ovtav

א)v(אאא(a)אא)v()v( oאאאא)v( o

)aa( oא(1-6)Wאא

ovtav (1-7)

Kאא

W

ovatdt

dxv

W dtvdtatdx o

אא--Wא

Page 14: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣ J

consttv2

tax

dtvtdtadx

o

2

1

(1-8)

Wאאאאאא

oxx

ot

Wא const)o(v)o(ax oo

Wא constxo

אא(1-7)Wאא

oo2 xtvat

2

1x

א )x( אאאאא)x()x( oאאאאא)x( oאא،Wא

tvat2

1)xx( o

2o (1-9)

א(1-7)(1-9)Wאא،

א(1-7)א(t)W

a

vvt o (1-10)

(1-9)אW

a2

vv

a2

v2vv2vv2vv

a

vvv

a

)vv2vv(

2

1

a

)vv(v

a

)vv(a

2

1)xx(

2o

2

2ooo

2o

2

2oo

2o

2

oo2

2o

o

)xx(a2vv o2o

2 (1-11)

Page 15: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤ J

א Wא אF١EW

W

)xx(a2)vv(

tvat2

1)xx(

atvv

o2o

2

o2

o

o

F ١- ٤EExample

، א (10 m/s)،א(50 m/s)(160 m)W

١ -Kא ٢ -אאאא(10 m/s)K ٣ -אאאא(10 m/s)K

אSolutionW ١ -א(1-11)

)s(4

s/m5

s/m)3050(

a

)vv(

a

vt

t

va

)s/m(5m)160(2

s

m)30()50(

)xx(2

vva

2o

2

222

o

2o

2

٢ -אאאא(10 m/s)W

F١Eאאאא)xx( oא)d(W،

d)xx( o K

Page 16: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٥ J

tvat2

1xx

)s(5.6

)s/m(5

)s/m(30

a

vt

o2

o

2

٣ -Wא

)m(90

)s5.6)(s/m5(2

1x

at2

1x

0v

0x

22

2

o

o

١- ٧ אאNewton’s First LawW ،אאאאא،אאאאא

אאאאאאא،Wאאאאאא

אאאאWאאKאא

אאאWאאאא،،א

K

אreference system،،אא

אאאאאאאinertia law?אא،אאא،

K?א

Page 17: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٦ J

אאאאאאאאאא،א

Kאא

אאאאאאאאא،א،אאא

?אאא?אאאא،אאאequilibrium conditionsא،

אאאWא،א

0F

אW vmp

)p(אmomemtum،(m)،)v(

١- ٨ אאNewton’s Second LawW אאא F

א(m)א،א)a(

،אאאKא

aF (1-

12)

.consta

F

a

F

a

F

3

3

2

2

1

1

אאא(m)א،אאאאא،אא

אאאKאא(1-12)אWא

Page 18: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٧ J

amF

(1-13)

אאאאexternal forcesאאאא،אinternal forcesאא،

K،אאא

אא(1-13)אאאאKאא(x, y, z)אא

zz

yy

xx

amF

amF

amF

(1-14)

אא(1-14)אאא(m)אא(ax, ay, az)Kאא،

אא(1-13)אאא(SI)א،אאW

N = (1 kg)(1 m/sI2)

F ١- ٥EExample

(8 kg)،א(10 N)Wאאא،

١-אאאאא(1 N)K

٢-Kא؟אאאא

Page 19: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٨ J

אSolutionW

F١-٢אF،E١-٥E

١-אאא)F,f( kאאא(x)W

)s/m(375.38

27a

)a(8330

fFF

2x

x

kx

٢-Wאאאאאא

)s/m(75.38

30a

)a(830

maF

2x

x

x

F ١-٦EExample

(20 kg)אאא(15 m/s)،אאאאאא(45 N)K

١-Kא؟אא

٢-Kא

٣-Kאאאא

אSolutionW

F١-١אF،E١-٦E

Page 20: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٩ J

١-אאאא)s/m15v( o ،אא)0F( K

٢-Wאא

)s/m(25.220

45a

)a(20450

mafF

amF

2

x

xk

xx

٣-א،אאאW،א

)s(6.625.2

150

a

vvt

t

vva

o

o

א(6.6 s)K

F١-٧EExample

(9.110-11 kg)אאא،)s/m10v( 6o

א،אא(8 10-17 N)אא،א(10-8 s)אK

אSolutionW

א،אאאאאאאא،Wא،א

atvv o

אאאאא

0v

0a

oy

x

Page 21: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٠ J

)s/m(1079.8

10101.9

1080

tm

Fvv

m

Fa

amF

amF

5

831

17

e

yyoy

e

yy

yey

yey

١- ٩ אWeightW אweightאאאאא

)amF(

אאא،אא،אא،אא

אא،אgravetational attractionWאאא،אא

gmW

(1-15)

אאאאא(m)،א)g(

א،אא،אא)g(

)a(אאא

K

אאא(1-15)אאא(y)אאאא)j(Wאא

jgmW

(1-16)

אאאאאאאאא(y-axis)Kא،

Page 22: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢١ J

Wאאאאא

١-Kא

٢-א(g)Kאא،

Wאא

-אאinertia massאWא،אאאאא

W،א

a

Fminertia

(1-17)

-אattraction massאאאWא،אKאא)W,W( 21

،אא)m,m( g2g1K

2

1

g2

g1

W

W

m

m

(1-18)

א،אאאאאgravitational accelerationאא

free falling acceleration(g)אאKW

)g)(m(W

)g)(m(W

22

11

(1-

19)

א(1-18)א(1-17)W

.constm

m

m

m

2

1

g2

g1

Page 23: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٢ J

W m mg

אאאWאאאאא

1m

m

g

, m = mg

K

١-١٠אNewton’s Third LawW אאאאא،א

אאאאאאאאאWא،אא

אא،אאKאFאא،אא١-٤אאא،E(A)

)F( AB

א(B)אא،(B)FBAFEא

(A)אאא،אאאWאא

BAAB FF

(1-20)

F١-٤אאE

Wאאא

Page 24: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٣ J

אאKאאאאאאאאאאintertial frames

אאKאאאאאאaction،אאאreactionK

אאאאאאאא،אאא،א،א

F١-٥KE

F١-٥אEאאא)F,F( 11 )F,F( 22

Wאא

-،אאאאאא)W(

אא،)N(

Kאא

-אאאאאאא)F(

אאא)N(K

-אאא)F(אאא

)N(K

١-١١אFrictionW )F(

،אאאאאא

אא،אאאאאאEאאFאאEאFאא

Page 25: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٤ J

אfriction forceאא،אאא

אאאאאאאא،א

١-Kא

٢-Kא

١-١١- ١ Wא

،אאאאאWא

-אאstatic frictional forceW אאאאאאא)F(

،אאאא static frictional force

אא)f( sא،א)f( sאא)N(

Kא،אאאא

-אאkinetic frictional forceW

אאאא)F(א،

אאאkinetic frictional forceאא)f( k،Kא

Wאאאאא

١-אאאא)F(אאא

W

sfF

(1-21)

Page 26: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٥ J

א)F()f( s

א،אא)f( s

א)F(

Fא،١-٦KE

٢-אא)f( s

(fs max)Wאא

Nf smaxs

(1-22)

)N(א)W(

،)( sאאcoefficient of static frictionK

F١-٦אא،אEfsfk

١-אא،אאאא)f( s

Wאאא Nf kk

(1-23)

)( kאאcoefficient of kinetic frictionK

١-١١-٢Wא

א،אאאאא،א؛אאא

אאKאא

Page 27: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٦ J

-EאFאאאNonfrictional incline surface motionW

Fא١-٧KE

F١-٧אE

אאא(m)א(W)،אא،()،אא(x,

y)אאאאא،א،W

١-Wא)mgW(

(g)Kא،אא

٢-אא)N(K

א)W()N(

Kאא،א

Wאאאא

אאאW Wx=W sin

Wאאא Wy = W cos

א(N)(Wy)،אאWאא

Wy + N = 0

א(Wx)אאאW،א

Page 28: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٧ J

Wx = mg sin () = ma

a = g sin (1-24)

אאא(1-18)אאKאאאא

F١-٨EExample

אאאאאא

F١-٧E(20 kg)אא،(45°)K

אאאא،א(g = 9.8 m/s2)

אSolutionW

אאא)(1-24W = 45°

a = g sin

= (9.8) sin (45°) = 6.91 (m/s2)

Kאא

؟אאאאWאא(1-24)K

-אFאאאEFrictional incline surface motionW

F١-٨אE

F١-٨אE

Page 29: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٨ J

אאא(m)א)W(،

אא()،אאא،)y,x(אאא،א

Wאא

١-Wא)mgW( K

(g)א،אאKא

٢-אא)N(K

אאא)W()N(

אאKאאאאא،א

Wx = W sin

Wy = W cos

א)N()W( y

،אאאא)W( xאא)f( kאאא

،אWאא،א

mafsinmg

mafWF

k

kxx

m

fsinmga k

(1-25)

F١-٩EExample

Fאאאאאאאא١-٨E(12 kg)אא،(20 N)אא،

אאא(10°)אא،(9.8

m/s2)K

אSolutionW

אאא(1-25)W

Page 30: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٢٩ J

= 10°

m = 12 kg

fk = 20 N

g = 9.8 (m/s2)

a = 12

20)30sin()8.9)(12(

= 1.2 (m/s2)

؟אאאWא(1-25)K

Page 31: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٠ J

א Summary

،אאאאאWאאאאאאאאא

אאא،אאאKאאWאאאאאאא

0v

K،אא

א אא א א Wא אא(m)א،א

אW،אא،אא

m

Fa

Kא،אאא

אא ? W א Wא K?א

אאא،אאאאאא،אאאאא،،אא

Kאא

א א א א א W א אKאא

a

Fm

Page 32: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣١ J

א،אאאאאWא(W1, W2)א)m,m( g2g1W

2

1

g2

g1

W

W

m

m

، א א א א א Wא אאאאאא ،א א א،אאאKא

Wאא

Nf,fF smaxss

)( s،אאא،אאאאאא(fk)W،

Nf kk

)( kKאא

אא)a(W

)xx(a2)vv(

tvat2

1)xx(

atvv

o2o

2

o2

o

o

W

voאאWKא vKאאW

xoKאאאאW xKאאאW

tKאW aKאW

אאאאאאאאאK

Page 33: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٢ J

אאא Self Test Exams

אאאאאאאא،

،אאאאאאאK

אWאאא (97 kg)א

א (470 N)،אאאאאK

Fא١-٩אKE

Wאאאא אאאאא(15 m)،

K

١-אאאאא(6 m/s)،(110 g)،Fאא،אאאא١٠-

١KE

٢-Kאאאאא

Wאאאאאאאאאאאאא،

KEFא

Page 34: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٣ J

אא Unit One Exercises & Problems

١-١ אאא)s/m30v( o א،(20 s)א)s/m40v( אאא

Kאאאא

١-٢ א(40 m/s)אא،אאאא(-2 m/s2)WK

-Kאאאא -Kאאאאאאא

١- ١ (80 kg)א،א(6 km/h)،W

-Kאאאא

-אאא(4 s)K

١- ٤ (100 kg)אא،F١- ٩E،،אא(g = 9.8 m/s2)Kאאאא

W

-אאאא(1 m/s2)Fא،١- ٩KE

-אאא(1 m/s)K

-אאאא(1 m/s2)Fא،١-٩KE

Page 35: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٤ J

F١-٩אE F١-٩אE

١-٥ (16 kg)א، (40 N)אא،(4 m/s2)K

-Kא،א؟אאאא -Kאאאא

١- ٦ (15 kg)אא،(15°)Fא١-١٠אאאא،E(50 N)K،

-Kאא -אK؟

FאsfkfKE

F١- ١٠אFא،E١-٦E

Page 36: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٥ J

١-٧ אא)x(אא)t(W

2tt102x

)x(،)tx(W،א

١- אאא)t(א)s3t( 2 )s1t( 1 K ٢- אאאא)s3t( 2 ،)s1t( 1 K ٣- אאאא)s3t( 2 ،)s1t( 1 K

٤- אאאא)s2t( K

Page 37: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٦ J

אאאאאאאאאאאא

Page 38: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٧ J

אא אאאא

Uniform Circular Motion

٢-١W

אאאאאאאאאאאאא،

אאאאאאאKאKאאאא

אאאאאאKאאאאאאאאאא

٢-٢ אאאא :

אאאאאxאאKאא

Kאאאאאאאאאאאאא

אO F١ J٢EאKPאאאa אאאb

אאאθWאאK

אאWθ(deg)אאא K

،אאאW(rev) אאאאWא

Page 39: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٨ J

( 2 -1 )K1 rev =

F٢-١אE

אאאWradians KאאאFאאא١ J٢EW

אאθאs אאאθ ( مقدرة بالزاوية النصف قطرية ) ھي النسبة بينs ونصف قطر القرص

r :

( 2 - 2 ) θ =

אאs=2πr א θ=2πr/r = 2πKWאאא

(2 - 3 ) =2π rad 1 rev =

1 rad = degrees =

Page 40: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٣٩ J

א אא אא א Kא

Fא٢ J٢אאאEAא

אB אאאKאאאא

אF٢ J٢E

WאאאאאאאאאאK

‐ ( 2 - 4 )

אאאאאאאK

F٢-١EExample

Wאאאאאאא a) 28            b)  rev           c) 2.18 rad. 

Page 41: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٠ J

אSolutionW

a) 28  =( 28 deg)( ) = 0.078 rev 

       = (28 deg) ( )= 0.49 rad 

  

b) = ( ) ( )= 90 deg. 

= ( ) ( ) = rad  

 

c) 2.18 rad = (2.18 rad) ( )= 0.347 rev. 

               =(2.18 rad) ( ) = 125 deg. 

F٢-٢EExample

٩٠١٥F٣ J٢EK

אאאθאאאאradiansdegreesK

אSolutionW

אF2 J2EWאאאא

radians θ =

Ws=15cm r = 90 cm

θ 0.17rad.

W

Page 42: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤١ J

θ = 0.17rad ( ) = 9.6

אF٣ J٢E

٣ J٢Wאאא

אאאאW

אאאאאאאאאאא אאאא

Wאאא

= = ( 2 - 5 )

אאאאאאאrad/s Kא??אאאrev/m

r.p.m אrevolution per minute EFאאאאאא،א

Page 43: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٢ J

2π אאאאW

( 2 -6 )

fא?frequency ?אאאאאאאאאangular frequency

F٢-٣EExample

900 r.p.m

אאאאω Kאא

אSolutionW

900 =15.0

WW

ω = (15 )= 94.2

Kאאאא

٤ J٢WEאאאFאאא WאאאEאFא

אאאאאאאאא אאאאא

Page 44: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٣ J

= = ( 2 - 7 )

אאאא W radians per second squared

(rad/s2 ) אאאאאאאאKאאאאא

F٢-٤EExample

אאא15 rad/s 9א rad/s ٣א

אKאאאאא

אSolutionW

= = = - 2 rad/s

Kאאאאאאאאא

٥ J٢אאאאאW אאאאאאא

W

אאאאא v =vi + at ω= ωi + αt ( 2 - 8 )

∆θ=ωi t + αt2 ( 2 - 9 ) at2 x=vit + ∆

ω2=ωi2 + 2 α∆ θ v2=vi

2 + 2 a∆x ( 2 - 10 )

Kאאאאאא

Page 45: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٤ J

F٢-٥EExample

א3.5 rad/s2אאKאא 2 rad/s אti=0

אאאאאאאKti=0 אt=2s ) אE

אאאK ω אt=2sK

אSolutionW

JWאאθ=ωi t + αt2 ∆ : يمكن حساب الزاوية التي دارتھا العجلة

Δθ=(2rad/s)(2s)+ (3.5rad/s2)(2s)2 = 11 rad.

אאradians revolutions W Δθ= (11 rad)(1rev/2π rad) = 1.75 rev.

Jאאאאt=2s . ω= ωi + α t = 2 rad/s + (3.5 rad/s2)(2s) = 9 rad/s.

٦ J٢Wאאאאא FאאאאאEאFאאא

WEאא

Page 46: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٥ J

אF٤ J٢E

אPO

Vt = r ω ( 2-11)

١ J אא vt  אEFr אא

אאאωאK 

at= r α ( 2-12 )

٢ J אEאFאatאEFr 

אאאα ويكون اتجاھھا مماسا للمسارK 

ac= = r ω2 (2-13)

٣ J אאא acאאאאאא

אאא:

a = ( 2- 14 )

٤ J אאאאאאrאאא

אאא:

F٢-٦EExample

אאאאאאא31.4א rad/s 0.892s

JKאאאאאא

JKאאאאאא

Jאאאr = 4.45 cm אאאאKאא

אSolutionW

Page 47: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٦ J

Jאאאאאω=ωi+αt א

א0=אωit=0 W = 35.2 rad/s2=

α=

Jאא(Δθ)אאאאאאאאאt=0.892s = 0ωi Wא

Δθ=ωit + αt2 = (35.2 rad/s2)(0.829s)2 = 14 rad.

Jאאvt r=4.45 cm= 0.0445 m Vt= rω = (0.0445 m ) (31.4 rad/s) = 1.4 m/s

Wאאא at= rα = (0.0445 m) (35.2 rad/s2) = 1.57m/s2

F٢-٧EExample

א40m/s60m/s5sאאא400m Jא

א50m/sW

KאאאEF

KאאאEF

KאאEF

אEFKא

אSolutionW

אאאEFacא50m/sW

Page 48: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٧ J

ac= = = 6.25 m/s2

אאאEFω W

ω= = = 0/125 rad/s

אאEFatאEאFאאWאא

at = = = 4 m/s2

אאEFaאאאאא:

a = = = ٤٢}٧ m/s2

٧ J٢Wאאא FאEאאאFא

אאאEKEאאאFאאאאאא

אאאאmאאאac?אאא?אאאאKFCאאFאאאא

KE(2-5)

אF٥ J٢E

Page 49: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٨ J

אאאW

אאאאmvאr Wא

(2-15) Fc = m ac = m

אאאאאאאאאKא

F٢-٨EExample

٢٠٠א1.2m אא3rev/sאF٦ J٢EK

אFאEFאאEK

KאאEF Wא

אF٦ J٢E

אאאEF אאאα EFWאאאat= rα = 0 אא

אאאacK

Page 50: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٤٩ J

aC = = r ω2

אωאrad/s א 3rev/s = 3(2π)=6π rad/sW

aC = ( 6 rad/s )2 (1.2 m ) = 426 m/s2

אאאאאאאEFm=200g FC = m aC W

FC = m aC = (0.200 kg ) (426 m/s2 ) = 85 N

אאTKא(FC =T )

Page 51: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٠ J

אאא Self Test Exams

אאאאאאא،אKאא،אאאאא

אWאאא אWאא 

50 revradiansא 1500rpm rad/s

48π radrevolution22rad/s rpm

72rpsrad/s 2rad/s deg/s

אאאאW 480 rpm–אאאאא30אcm 

Kאא 

אאאאW 25cm א120 rpmאאא660 rpm

9sאKW 

אאאאEאFאEFrad/s2אEאFאEFאK

Page 52: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥١ J

אאאאאW 30cm 8rev/sאא

א14s אאאאאאאאKK 

 

אאאאW א1.5 kgא25cm א2rev/sאK

W אEFKאאEFאאאEFKאא 

אאאאW א6rev/s א4rad/s2–אאא

אאא26rev/sKאא 

W א אא א א א

א א א א א א ، א EFאK

Page 53: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٢ J

אאאאאאאא

Page 54: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٣ J

אא אא

Work & Energy

٣- ١ אIntroductionW אאאאאא

א،אאconservation of energyאאאאא،אא،

אenergy neither be created nor destroyed،Kאאא،

אאאאאאאא،،אאא

،אאאאאאאאאאאאאא

אאאא،אא،Kאאא

אאconservation of momentumKאאאאאאאאא

אאאא،אאא،אאאא،

،EFאאאאאWא

١-Kאא

Page 55: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٤ J

٢-אא،אאאא،Kא

٣-Kאא

٤-אאKאא

٥-Kאא

٦-Kאא

٧-אאא،אאאאאK

٨-אאאאK

٣- ٢ אWorkW אא)F(

(m)،אאא)s(

אא،אW)F(

)s(אאא،א

אאאא،אאא،אאאאאאאאא

אאFא،٣-١אKE

F٣-١אאEאאא

אאאאאאFsEW

Page 56: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٥ J

sFW

)cos(sFW

s.FW

(3-1)

،אאאcos (0)א،אאאא)F(

)s(Fא،٢-٢E

F٣-٢אאאאE)F(

)s(

אF cos ()אא)F( x

אאא،א(2-1)Wאא

)cos(sF)cos(FsW

(3-2)

אא)F(אא،)s(

K،(CGS)אאJouleא(SI)אאאאergeK

אJouleאאאאW(1N)א،א(1 m)W،

1 J = (1 N)(1 m) אאאא

א،electron voltאא،אאאWאא

אWא،א

J106.1

)volt0.1)(C106.1(

)volt0.1)(e(eV1

19

19

Page 57: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٦ J

Wאאאאאאאאאא

F ٣- ١EExample

(15 kg)א(5.7 m)אFאאאא،אE(h = 2.5

m)Fא،٢-٣W،E

١-Kאאאא

٢-אאאאא)F(K

٣-אאאאאא()K؟

אSolutionW

F٣-٣אא،E٣-١

١-אאא)F(،אאא

אאא)gm()singm( K

N65m7.5

m5.2

s

m8.9)kg15(

26

)438.0(sin

438.07.5

5.2

s

hsin

s

hmgsinmgF

2

1

Page 58: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٧ J

٢- )cos(FsW אא()אאאא)s(

א)F(Kא

WF = (65 N)(5.7 m) cos() = 368 J

٣-אא()אאאאאsin ()א،)F(

אאsin ()אא،K

٣- ٣ אאKinetic EnergyW א،אאאא

אאאאאאאאאWא،אאא

אאאאאא،א،אא

Fא،א٣-٢KE

F٣-٢אאאאאE

א)F(אא(m)אאא،

)s(אא)W(

אא،)v( o

אאא)(vאאאא)s(

،אא،אאאאאא

Kאאאא

Page 59: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٨ J

אאא)amF(

א،)d.FW(

-א)F(

אא)s(א

אא-אא،אאאWאא

s)am(W

(3-3)

FaEאא(m)אאא،

א-אא-Wאא as2vv 2

o2 (3-4)

אא(2-2)אא(m)Kאא، mas2)vv(m 2

o2

Fאא٢WE mas)vv(m)2/1( 2

o2

Wאא masvm)2/1(vm)2/1( 2

o2 (3-5)

אאא(2-5)W 2

f vm)2/1(K אאאWfinal kinetic energyK 2oo vm)2/1(K אאאWאinitial kinetic energyK

Wאא

(mas)אW(Fs)אWאא،אאWאאאאא

2vm)2/1(K (3-6)

،אאאKאאא

Wאאאאאאא WKK of (3-7)

Page 60: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٥٩ J

אאאאאאא،)s(

אא)F(אאK-אאwork-kinetic

energy theoremWאאאאאא، of KWK (3-8)

אאאאאאKאא،א

Wאאאא

F ٣-٢EExample

אאאאאא)J107.6( 19K

א،א)kg1011.9( 31K

אSolutionW

)s/m(102.1v

)kg1011.9(

)J107.6)(2(

m

K2v

m

K2v

vm)2/1(K

6

2

1

31

19

2

1

2

2

٢- ٤ אאGravitational Potential EnergyW ،אאא

Fא،אאא٣-٣،אEFאאא؟אאא٣-٥אKE

Page 61: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٠ J

F٣-٥אאEאאאא

אאא(m)Fא٣-٥אאE)y( o)y(אאאאEאאFאא

א)y( o)y(אאאא)y(W، ymgUU of (3-9)

אא(2-9)W

ygmU f אאWאfinal potential energyK

oo ygmU אאאאWinitial potential energyK

אא(3-9)W

mg yאאאאאW)y(K)y(،אKאא

Fא٣-٥אאאאE(y)אאאאאאאאאאא

אאאgravitational potential energyKא

Page 62: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦١ J

אאאאאWא)y(אא،אאאא

Kאאאא

٢- ٥ אPowerW אאא،אאאאאאאKאאאא،

א)W(א،)W(א)t(אforce average powerא

t

WP

(3-10)

אאinstantaneous powerWא،

t

WlimP 0t

W

dt

dWP (3-11)

אאאאאאאW

)cos(Fvdt

dx)cos(FP

(3-12)

אאא(SI)א(Watt)Kאאא

s

J1W1Watt1

אאאhorse powerאWא

Page 63: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٢ J

1 horse power = 1 hp = 726 W

אאאא،אאאאא)F(

אא)v(א،אא

Kאאא

א،אאאאאWא

F٣-٣EExample

א(102 kg)אאא(53 m/s)،אא(2 m/s2)WK

١-Kאאא

٢-Kאאאאאא

٣-Kאאאא

٢-אאאאא،אא(t = 120 s)K

٥-אאאא(2 m/s2)K

אSolutionW

١-Wאא،אא

as2v

N204)s/m2)(kg102(

amF

2o

2

٢-

m2.702)s/m(22

)s/m53(

a2

vs

2

22o

Page 64: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٣ J

٣-Wאא

J1033.14

)m2.702)(N204(FdW4

٤-

W2.1194

)s30(

)J1033.14(

t

Wp

4

٥-Wאאא

N

)s/m.)(m(maF

816

04204 2

KEאאF،אאאא

٣- ٦ אConservation of EnergyW א،،אא،

אmechanical energyאאkinetic energyאאאאgravitational potengal energyאאא،thermal energy،

אאchemical energyאא،optical energyאא،atomic

energyאאא،אאאKאא،א

Kאא

אFאא،٢א-

٢FE٢-٣،אא،،אEאא(K)א،אאא

א(m)FvEWא

2vm)2/1(K (3-13)

Page 65: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٤ J

אא(U)אאאאאאא،א(m)(h)א

Wא hgmU (3-14)

)g(אאgravitational accelerationK

אאspringא،(x)אequilibrium positionא،Wא

2xk)2/1(U (3-15)

(k)،،אאHock’s

lowWאא xkF

(3-16)

אאאאאא(x)אאK)x/Fk(

אאאאא

Wאא،א(N.m-1)K

،אא،אאאאאWאא

hgmvm)2/1(E 2 (3-17)

22 xk)2/1(vm)2/1(E (3-18)

،אאאאאאW

UKE EאאF (3-19)

אא(2-19)אאא،،א

אאאW،א

therEUK0 EאאF (3-20)

Page 66: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٥ J

W

of

of

UUU

KKK

אאאאאאאאאKאא،א

אאאאאא(2-20)אW

W...EUK ther (3-21)

אא،אאאWאא

١-Kאאאא

٢-אאאאאאאאאאא،אאא

אmass-energyWא،א 2mcE (3-22)

(E)،א(m)،א(c)אspeed of lightK

٣-אאquantized،א،אא)E( xא)E( yאא

Wא hfEE yx (3-23)

(h)Planck’s constantW

s.eV1014.4

s.J1063.6h15

34

(f)Kאאא،אא

Page 67: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٦ J

،אאאאאאWאא

F٢- ٢EExample

(m)א(h)،אא(v)Fאא،٣-٦KE

١-Kאאאאא

٢ -אאאאK

F٣-٦אFא،E٣-٢E

אSolutionW

،אאאאאאW

١-،אאאאWאאאאאWאאא،א

0hgmKU

٢-אא،אאWאאW،אאאא

Page 68: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٧ J

2omv)2/1(0KU

א،EאאFאKא

0mghmv)2/1(0 2o

א(v1)Wאאא hg2vo

אאא،אאאאWאא،אא

ax2vv 2o

2

W

vKאאאאW

ov،אאאW(x = h)Fga

EW

hg2v

hg2v0

o

2o

אא،אאאאאא،אאא،א

אאאKא

F٣-٥EExample

(2 kg)אא(300 m/s)K

١-Kאא

٢-Kאאאא

Page 69: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٨ J

٣-א،אאא(25

s)Kאאאא،

אSolutionW

١-אאא،אאWאא،אא

)s/m(8.9ga

gmamF2

Kאאאאאא

٢-Wאא

tgvv

tavv

o

o

א،אאא،אW

ghvaxvv

mghU

J

smkg

mvK

smv

ssmsm

gtvv

ssm

smt

tsmsm

tgv

oo

o

22

6050

)/55)(4)(2/1(

2

1

)/(55

)(25)/(8.9)/(300

)(6.30)/(8.9

)/(300

)/(8.9)/(300

222

2

22

2

0

2

2

אאאא(25 s)K

)s/m8.9(2

)s/m300()s/m55(

g2

vvh

2

22

2o

2

Page 70: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٦٩ J

)J(173950

)m5.4437)(s/m8.9)(kg4(U

)m(5.4437h2

אא(h)אWא

)m(5.4437h

)s25()s/m8.9()2/1()s25()s/m300(

tg)2/1(tvhy22

2o

Kאאאאא

٣- ٧ אMomentumW אאאא)v(

(m)אאא،،

Wאא vmP

(3-24)

)P(אmomentum،אאאאא،

Wאאאאאא

amdt

vdm

vmdt

d

dt

PdF

)( (3-25)

W)adt/vd(

K

אאאא)F(

(t)Wאאא

tm

Fvv

atvvm

Fa

amF

o

o

Page 71: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٠ J

Ftmvvm o (3-26)

אאאא)mvvm( oWא،אא، tFP

(3-27)

אאא،א)tF(

א

א،אאא)(Fאאא(t)K

F ٣-٦EExample

א)(Fא(2000 kg)،(20 m/s) (30 m/s)א(2 s)K

אSolutionW

Ns

smkgF

smkg

smsmkg

vvmvmvmPtF oo

50004

)/(102

)/(102

)/40/30)(2000(

)(

4

2

Kאאא

א(2-27)،אאKאא

cmvmP

(3-28)

(m)،א)v( cm

אcenter of

mass velocityKאאאא

٣- ٨ אConservation of MomentumW

Page 72: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧١ J

אאאאאאא،conservative،

EF،،Wאאא،א

0Fext

(3-29)

0td

vdm

td

)vm(d

td

Pd

Wאא،אא ttanconsP

(3-30)

אWאאא of PP0P

W of PP (3-31)

)P( o،אאא)P( fKאא

F ٣-٧EExample

(75 kg)،(39 kg)(2.3 m/s)،Kאאא،אא

אSolutionW

Wאא

WEאFא cm

Page 73: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٢ J

Wא mm

Wאאאא ov

Wאא cv

s/m7.6

)kg39(

)s/m3.2()kg39()kg75(

m

v)mm(vv

vmv)mm(

c

ocmc

ccocm

Wאאא

)s/m4.4(

)s/m3.2()s/m7.6(vvv o

Page 74: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٣ J

א Summary

אאWא)F(אא)s(

אWאאא

S.FW

אא،אאאאאאא،(1 N)א(1 m)

WאאאאWאאא

WKK of

אאאאאאאW،א

Wאאא 2f vm

2

1K

Wאאאא 2oo mv

2

1K

אWאאאWאאא

WUU of

W

Wאאא hgmU f

Wאאאא oo hgmU

א)h( o)h(אאKא

אאאאאWאWא،א

E = K + U

Page 75: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٤ J

אאאאWW،א

K + U EאאF =0

Kאאאאא

אאאאWאW

vmP

אאאאא Wא،אא

W

0Fext

،אאW

ofof PP0PP

0P

.constP

Page 76: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٥ J

אאאאאאF١E

אא אא אSI

א Force F NewtonN

אא Displacoment s F٢E meter m

א Work W Joule J

א Weight W Joule J

אא Kinetic Energy K Joule J

אא Potential Energy U Joule Jאאא Initial velocity ov m/sec m/s

אא Final velocity v m/sec m/s

א acceleration a m/sec2 m/s2

א power P Watt W

אא Total Energy E Joule J

Planek’s Constant h Joule.sec J.s

א Momentum P kg m/sec kg m/s

א mass m kilogram kg

F١EאאאאKאא

F٢E(x)אאאאא(d)א،(s)Kאא

Page 77: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٦ J

אאא Self Test Exams

אאאאאאאא،Kאא،אאא

אWאאא (m))m2l( א

א(A)אא،١٩٦אאא،(30°)א،אא(A)K

١-אא(B)K

٢-אא(C)K

אאאאW ١-אאאא(102 g)

K،אא

٢-אאאאאאאאא(1 kW)K

אWאאא אא،אאאא(2.31012

Hz)K

Page 78: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٧ J

Wאאאאא אא)m(א،א

א)m90(K

١-Kאאא

٢-אאFאאאאא،א)s/m8.9g( 2KE

Wא א א אא א

א א א א א א ، א EFאK

Page 79: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٨ J

אא Unit Three Exercises & Problems

٣-١ אאא(50 kg)(10 m)אאאא،(0.5)K

٣- ٢ (10 m) א(15°)א אא א Kאאא אא

א(20 kg)K

٣-٣ )kg103( 4 (30 min)א(200 m)(3000 m)K

١-Kאאאאאא

٢- א א א א א אKא

٣-٤ א،א(2.9105 kg)،(11.2 km/s)؟אאK

٣-٥ (200 g)א(20 m/s)אא א (0.3 cm)א אא א ،

Kאא

١-Kאאאא

٢-Kאאאאא

٣-٦ אWאאאא

m

PK

2

2

Page 80: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٧٩ J

٣-٧ (20 g)(50 m/s)א،(7

kg)Kא

١-Kאאא

٢-אאאאאא (1.5 cm)Kא

٣-٨ F٣-٧אאא،אEKאאא،

F٣-٧אFא،E٣-٨E

١-אKא؟אא

٢-אא)m( 1)m( 2אאא،אא(h)K

Page 81: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٠ J

٣-٩ אא(20 m)אא،F٣- ٨KE

١-Kאאאאא

٢-Kאאאאאא

F٣-٨אFאE٣-٩E

Page 82: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨١ J

א

Optional Problems

٣-١ )kg103( 4،אא،אאאאאא(37°)K

١-Kאאא

٢-Kאאא

٣-٢ א)s/m102.1( 7אא)N105.4( 16אא(30 mm)

אאאא،א،א)mg101.9m( 31

eK

٣-٣ (2 kg)א(20 m)אא،אאא،א8)א

m/s)K

٣-٤ (25 kg) א (25°)،א אאאא(209 N)אאאK

(1.5 m)K

١-K؟EאFאאאא

٢-אאאא؟

٣-؟אאאאאאאאא

٢-؟אאאאא

Page 83: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٢ J

٣-٥ א (27 kg) א (9.2 m)א(32°)אאאאאKא

אאא(0.20)אFאא،٣- ٩KE

F٣-٩אFאאE٣-٥E

٣- ٦ (50 kg)(6.0 m)אא(30°)א،אאאא(0.20)،

W

١-Kאאאאא

٢-אאאא،אאאFאא؟א٣-١٠KE

F٣-١٠אFאא،E٣-٦E

Page 84: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٣ J

٣-٧ )kg7.3m( 1 א א א (30°)kg) 2.3 (m2 Fאא،١١ -

٣KE

F٣-١١אFאא،E٣-٧E

١-אא)m( 1)m( 2K

٢-אא)m( 2K

٣-Kאאא

٣-٨ (8 kg)(2 m/s)Kאאא،א

אאא(16 J)Kאאאאא

١-Kאאא

٢-אאKא

Page 85: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٤ J

אאא אא

Fluid Fundamentals

٤- ١ אIntroductionW אאאאאאאאאאאflow ،

אאאאאאאא

אאאאאא،אאאאא

Kאא

אאאWFluid statics W

٤-٢אMass Density W אאאאא

אρאm VW ρ=V/m ( 4 - 1 )

LWאאאא٣אKkg/m3

אא،אאאאאאF١ J٤EאאאאK

אאאאאKאאאKאאאאאאאאKאאאאאא

Page 86: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٥ J

אאאאאאאFאאאאKא

( 4 - 1 )אאאאW אאא אא אא

א אρ

L٣(kg/m3)א

אρ

L٣(kg/m3)א

אρ

L٣(kg/m3)

א 2700 א806 א 1.29

8890 13600 אא1.98

19300 800 0.179

11300 1000 0.0899

10500 F37°C E1060 1.25

917 1.43

אאאאא 

٤-٣אא Specific Gravity

אFאאאאאאאאאEK

אאאFאא٤אEK

Specific Gravity = = (4-2 )

Kאאא،אאאאאF١ J٤Eאא8.89 א،

8.89א א٤K

Page 87: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٦ J

٤-٤אPressure W

אKאאאאFA אP אאא

Wאא

P = ( 4 - 3 )

אאא AאאאKאאא SI LW٢א

א W1N/m2 = 1 Pascal (Pa)

٤-٥Wאאא אאPאאh

אP0 WאFא١א J٤KE P = P0 + ρgh ( 4 - 4 )

F٤-١אE

אאאρgh אאh Kאא

Page 88: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٧ J

אF٢ J٤E אאPאאPKא

F٤-٢אE

אאאאא P0 א(gauge

pressure) Pg W

Pg = P – P0 (4 - 5 )

Pa 1.01قيمة الضغط الجوي تساوي

F ٤-١EExample

א5אm 8m Jאאאא0.700אg/cm3אא1025

kg/m3

Page 89: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٨ J

אSolutionW

אאאF٥ J٤EאKP1אאאאPbotאא

P1 = P0+ ρgh1

= 1.01 Pa + (700kg/m3)(9.8m/s2) (8m)

P1 = 1.56 Pa

Wאאאא Pbot = P1+ ρgh2

= 1.56 Pa + (1025 kg/m3)(9.8m/s2) (5m)

Pbot = 2.06 Pa

٥ J٤W אאאאP0א

אאאאאאWאא

אEFא?אאאאאא?

אאאF1A1אאאA2א

P1=P2

א F1/A1= F2/A2אאF2אF1אA2/A1

אאאאאKאאאאא

Page 90: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٨٩ J

אאאאאאאאאאאאKאא

אF٣ J٤E aאאאאאאאאF1אאא

F2Kאא

אF٣ J٤E bאאאא

F٤-٣אE

F ٤-٢EExample

Page 91: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٠ J

אאאאאאאr1=5cm EFא

r2=15 cm K אאאאאאאאאEF

13300NK KאאאאאאאEF

אSolutionW

אWאאאאEFאאאF2אאאאא

אאA=πr2W

אאאאאEFF1 W

٦ J٤Wא

EאאFWאאאא??אא

אא??אא

Page 92: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩١ J

אאbuoyant force FB אאאאאאאא

אאאאא Wfluid Kאאא

FB = Wfluid (4 - 6 )

Fא٤ J٤E אאאhאאאP1 אP1A Aאא

אP2P2A אאאאאאאאאאא

FBWא

אP2-P1 = ρgh

F٤-٤אE

אאאאאאאאאאEאFאאא

Kאאאא

Page 93: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٢ J

F ٤-٣EExample

אאאρ=2700 kg/m3 אא67 g אturpentine oil 45gK

Kאא

אSolutionW

א FBWאאאא

Kאאאא

אρ=Wאא

=

Wאאאא ρ

= =

EאאאFאאWFluid Dynamics W

אאאאאאאאאאKאא

אאאאאא?Wאאאאאאא

?אאideal fluid flowWאא

Jאnonviscous אאאW

- אאSteady flowאW

Page 94: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٣ J

-אIncompressible אW

Jאאirrotational אWKא

אאW

אאאאאאsteamlineאאאאF٥ J٤KE

F٤-٥אE

٧ J٤אאcontinuity equation

Wאאאא

אEאאFאא??אאאאאא

(4 - 7 )

אAvאאאאQאρAv אEאFא

Page 95: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٤ J

v1A1אאא١v1A1אאא٢Fא٦ J٤KE

אאאאאאאא

F٤-٦אE

אאאאconservation of mass אאאאאFKm m/ΔtEK

F ٤-٤EExample

א2cm 1.5m/s Jאאאא0.5 cm ؟

אSolutionW

Page 96: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٥ J

٨ J٤W

אאאאאאאאא Kאאא

אאאאאKאאFאאא

KאאE

F٤-٧אE

אאsteady flowאאאFאא١אEh1v1 1ρ وP1 ه ائع وكثافت ھي سرعة الم

ل ك النقطة وبالمث د تل ة ( النقطة P2و h2 v2 2ρوضغطه عن بة للنقطة الثاني ه ٢بالنس ) فإن

ه الي ) فإن ائع المث وبشرط ان يكون المائع غير قابل لإلنضغاط ولزوجته مھملة (محققا لشروط الم : يمكن التعبير عن معادلة برنولي كالتالي

(4 - 8 )

gאאρ1=ρ2=ρ

Wאאא

(4 - 9 )

Page 97: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٦ J

F ٤-٥EExample

F٨ J٤EאאK16cm א2 2cm אK1WP1= 180kPa , v1=2m/s

א P2 , v2 K

F٤-٨אE

אSolutionW

אKא h1 = h2 W

v1= 2 m/s Wאא

W

W

Page 98: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٧ J

אאא Self Test Exams

אאאא،אאאאאא،אאאK

אWאאא ١ Jאאאאא63.3אg

0.08 litreK JWא791אkg/m3 J0.791

אאאאW ٢ Jא5אcm–א

2700kg/m3K

אאW0.338 kg

אאאאW ٣ J JאאK

26m ؟Kאא،אא JWא225אkPa

אאאאאW 4 Jאאאא10m

אאאא4m Fא אא kg /m3

1.75( אאW 2.06 Pa

אאאאW ٥ Jאא20cm א،

0.5א cm2אK400N אאEFKאא

Page 99: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٨ J

WאאKאאאאאEF؟Kא105א N 2.5،Pa 8

אאאאW ٦ Jאאא5gאא3g א3.24g–

WאאKאאאkg/m3 , 880 kg/m3 2.5

אאאאW ٧ Jאאאאאא5אcm 0.54m/s

Jאאאא3אcm אK

Wא1.5אm/s

אאאאW ٨ JKאאא١ א20cm א

130kPa 2א1א4m א30cm אאK0.08אm3/sWאאKאאא93kPa

Page 100: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐٩٩ J

אאאא אאאא

Page 101: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٠ J

אא אאאא

Concepts In Heat & Temperature

٥-١ אIntroductionW אאאאאאא،אאא،א

אאאthermal energyאK،אאאאאא

،אאא،אא،א،

Kאאא

א?אאא?אאאאא؛macroscopicא،microscopicאאא،

אאאא،אאאאאא،אא،אא،אאspecific heat،

Kאאאא

،א א א א א א אא،אאאא،

Wאא،EFאאא

١-Kאאאא

٢-،א،אאאKאא

٣-Kאא،אא ٤-אאאWאאאאאKא،

٣

Page 102: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠١ J

٥-אאאאאאKאאא

٦-Kא،אאא

٥-٢ אאThe Concept of TemperatureW אאאאאאא

א(SI)، Kelvin scaleאאWאKא،אאא،

אאאא،אא،אא،אWא

١-אא؟אאKאא??

٢-??אא؟אאאא،אאא،א

אא،א١٩٩٢אאWא

-accelerators(0.999999994 c)(c)Kא

-אאא(0.0000000002 K)K

אא،אאאא،אאאאאאאא،א

א،אFאא٢٠-١٠،Eאאא- אאBig Bang theoryא

Fא١٩٥٥E-(1039 K)،

Page 103: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٢ J

א(300 K)א،א،אאאאאאאאא

٥-٣ אאאאZeroth Law of ThermodynamicsW א،אאאאאאאאאאthermal equilibriumא،

א،،אאאאאאWא

אאא(A)א(B)אא(C)א(A)(B)Kאאא

אאאאאאאthermometer(A)(B)אאאאא،א(A)

אאאאא(B)،(A)(B)אא،אF٥- ١KE

F٥-١אאE(A)(B)

Page 104: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٣ J

אא،אאא

אאאאא،אאאאthermal equilibriumK

٥-٤ אאTmeperature MeasurementW אאאא،אאאא

אאאאאאאאאK

אאאאKאא

אאאאliquidאsolideאgasesEאFvaporאאאאא

،אאאאאאאאאאאא

אtriple point of water،אF٥-٢אEאאא،אאאא،אאאא

Wאאאא

T3 = 273.16 K (5-1)

F٥-٢אאאE

Page 105: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٤ J

אאאא(T3 = 273.16 K)

אאאאאאאW

١-אאCelsius scaleK

٢-Kelven scaleK

٣-Fahrenheit scaleK

Fא٥-٣אKE

F٥-٣אאאאאאאאאE

אאabsolute zero

א(3)א(3-1)אא)T(אאאא)T( 3א

אאאאconstant volume gas thermomemterK

٥-٥ The Celsius And Fahrenheit ScaleW ،אאאאא

אאאאאא

Page 106: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٥ J

אאא،אאאאאאאthermal equilibriumא،

אאmercury،אאKאא

אCelsius scales(-273.15 C)א(100°C)Wאאאאא،(0°C)

zero degree centigradeא،Fא٣-٣אאא،EKelvin scaleWאאא

TC = T – 273.15 (5-2)

)T( C،אאא(T)אאאWאאא،

T = TC + 273.15 (5-3)

Fahrenheit scaleא(-459.67 F)א(32.02°F)zero degree Fahrenheitא(0°C)،

א(212°F)،(180)א،אאאאא،

F٣-٣אKE

אאWאאאא

32T5

9T CF (5-4)

)T( F،אא)T( CאאאK

אאאWאאאא

100

273T

180

32T

100

0T KFC

(5-5)

Page 107: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٦ J

F ٥-١EExample

אא(5-4)אאאאאא(25°C)אאא،(5-5)Kא،

אSolutionW

F7732)25(5

9

32T5

9T

o

CF

W

FT

T

T

T

TT

oF

F

F

F

FC

77

770032004500100

)100)(32(100)180)(25(180

32

100

025180

32

100

0

F ٥-٢EExample

אאא(310)KאאK؟

אSolutionW

Page 108: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٧ J

אאאאאאאאאאאאאא،

Wאא TC = T – 273

= 310 – 273 = 37°C

W TF = 98.6°F

אא(T = 37°C)،א(98.6°F)אאא(5-5)K

F ٥-٣EExample

-אא(-71°C)א،אאK؟

-אאאאא،א(134°F)K؟אאא

אSolutionW

-

F9632)71(

5

9

32T5

9T

o

CF

אאא(3-5)W

Page 109: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٨ J

F96

100

320012780T

127803200T100180

32T

100

071180

32T

100

0T

F

F

F

FC

-

C6.568.17)134(

9

5

8.17T9

5T

o

FC

٥-٦ אאאאSolids Thermal ExpansionW אאאF١Eאא،

،אא،אאאWאא،א

١-אאlinear expansionK

٢-אאsurface expansionK

٣-אאvolume expansionK

אWאאא

٥-٦- ١אאLinear ExpansionW

אאאאexperimantal resultsאאWאאאאא

F١Eאאאא،

Kאא

Page 110: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٠٩ J

١-אאאאאinitial length at room temperature،)L(K

٢-אאאא،אאאא)T( fאאאא)T(،(T)K

٣-אא،אאאאאאא?،،coefficiet of linear expansion?

)( Lא،Kא

אאא،אאWא)L( fאאא)L(א(L)אאא)L(א

אא(T)W، TLL (5-6)

W

TTT

LLL

f

f

אאאא(3-7)א،א،אא،אאא

אא)( LW TLL L (5-7)

TLLL

TLLL

Lf

Lf

)T1(LL Lf (5-8)

אא(5-8)אאאאאאKא

א(5-7)Wאאאא

TL

LL

(5-9)

Page 111: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٠ J

)( LWאאאא

אאאאא،אאאאאאK(5-9)א

אאאאאאא(SI)Wאא، 1

L KK.m

m

TL

L

F ٥-٤EExample

אcopperא(1 m)אאא،א،א(1.000019 m)אא،

)( LK

אSolutionW

אא(5-10)W

16

oL

K)1019(

)K1)(m1(

)m000019.0(

TL

L

F ٥-٥EExample

אcopperא(2.5 m)אא،(15K)،אא(35K)אאא،אא،א(17.0 10-6 K-1)K

Page 112: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١١ J

אSolutionW

אא(5-8)W L = L L T

= (17.0 10-6 K-1)(2.5 m)(35 - 15) K

= 8.5 10-4 m

L = 0.85 mm

אאא،F٥-١EKאאאא

F٥-١אא،אאאאE

(10-6/C)

אאא Substance

51 אא ice (at 0C)

29 א lead

23 א aluminum

19 אא brass

17 א copper

11 א steel

9 אא glass (ordinary)

3.2 glass (pyrex)

0.7 אא invar

0.5 אא fused quartz

Page 113: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٢ J

٥-٦- ٢אאSurface ExpansionW

،אאאאא،א،אאא

Kאאאאא

١-אאאAK

٢-אאאאTW، TAA (5-10)

(A)אאאאאאא(T)K،אאאאא

אאאא،אא،אW،א

A = 2L

אאא(5-10)Wאא TAA A (5-11)

Wאא،אא،אא Af – A = A A T

Af = A + A A T

Af = A (1 + A T) (3-12)

F ٥-٦EExample

אaluminum(30 cm)(50 cm)،אאא(100 K)א،אאא،

אא(23 10-6 K-1)K

Page 114: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٣ J

אSolutionW

אא(5-12)W A = A A T

A = 2L = (2 23 10-6 K-1)

T = 100K

A = (0.3 0.5) = 0.15 m2 = 1500 cm2

A = (46 10-6 K-1)(0.15 m2)(100K)

= 6.9 10-4 m2

= 6.9 cm2

٥-٦- ٣אאאאאThermal Expansion of Solids and LiquidsW

אאאאאאאאvolume

expansionKאאא،

אאאאאW

١-אאא)V(K

٢-אאאא(T)WK TVV (5-13)

אאאvolume expansion coefficient،אא،אאאאאא،אאא؛אא

Wא V = 3L =

א(3-14)Wאא TVV V (5-14)

Page 115: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٤ J

VVV f

)V( fאאאאא(T)אK)(،אא Lאאאא

،(K-1)K

W = 3L = V

Kאאאאאאא

٥- ٧ אאאאאא

The Absorption of Heat by Solids and LiquidsW ،אאאאאא

אאאאabsorption of heatK

אאאאאאא،אאאאkinetic energyאאאrandom motionא

אאmicroscopicאאאאאאאא،אאinternal energyאאא

אאאא،א،אאאא،?אא?א،אאא

(Q)א،א(Q)אKא،אאאאאאא

אא( TS ) body temperatureאאא،( TE )

environment temperatureWא،،א، TS > TE

(Q)אאאאא،אW،אאאאאא

TS < TE

Page 116: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٥ J

(Q)אאא،Wא،א TS = TE

(Q)Kאא،א

אאאWא(Q)אאKאאאאאאא

א،אאאאאEאFcalorieא،jouleאא،british thermal unitא،

W 1 calorie = 4.186 joule

1 btu = 1055 joule = 252.0 calorie

1 k calorie = 4186 joule = 3.969 Btu

אאאאא??אא?אאא،א،אא

Kאא،?אא

FאEאCalorieW

אאאאאאא،אאKאא

אאאאBtuW

אאאאאאpoundאאאא،אאא،א

אאאאאאא(1

nutritionists cal)אאאאאא،Wא

Page 117: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٦ J

٥-٧- ١אאאThe Heat CapacityW

אאאheat capacityאאא(C)אאא(Q)אאא

WKאאאא )TT(Q if (5-15)

)T( fאאאfinal temperature،)T( iאאאאinitial temperatureW،

)TT(CQ if

)TT(

QC

if (5-16)

אא(3-16)אא،(Q)אאא)TT( if אאאא(C)K

אאאאא(C)،אאא)C/cal( ،)K/cal(،)K/J(K

٥-٧- ٢אאאאThermal CapacityW

Fאאאא٣- ٨- ١אאאא،Eא،אאאא

אKאאאאא،אאאאאאאאאאheat capacity per unit massאא،

אא(c)אא،אאאא(3-16)אWאא،

)TT(mcQ if

)TT(m

Qc

if (5-17)

Page 118: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٧ J

אא(3-17)אאא(Q)א))TTאא(m)א if אאא(c)K

א،אאאא)C.g/cal( )K.kg/cal(א)K.g/cal(Wאאא،א،

K.kg/J.419F.lb/Btu1C.g/cal1c

٥-٧- ٣EאFאאאאMolar Heat CapacityW

אאאmolאאאאא،אאאא

אאאא(6.01023 /mol)אאatomsאא،אaluminum oxideאאmolecules،

אWאא mol/1002.6NnumberAvogadros 23

A

Fא٥-٢،אאאאאאאEWאאאאאאא،אא

(cal/mol.k)(J/mol.k)א،אF٥-٢KE

Page 119: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٨ J

F٥-٢א،אאאאאאאאאE

אאאאאאא Molar Heat Capacity אאאא

Thermal Capacity אאא

Characteristic א

J/mol.K J/kg.K cal/g.K א Substance

אא Elemental Solids

26.5 128 0.0305 א lead

24.8 134 0.0321 א tungsten

25.5 236 0.0564 א silver

24.5 386 0.093 א copper

24.4 900 0.215 א aluminum

Other Solids

380 0.092 אא brass

790 0.19 אא granite

840 0.20 א glass

2220 0.550 א ice (-10c)

אאLiquids

140 0.023 א mercuy

2430 0.58 א

א ethyl alcohol

3900 0.93 א seawater

4190 1.00 א water

Page 120: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١١٩ J

٥-٧- ٤אאHeat of TransformationW

אאאאאאabsorption of heat،אאאאאאאchange in temperature،

א،אאאאphase،(state)אאE،،Fconstant temperature transformationK

אאiceאאאאאאאאאKא

אא،אאאאאWא

אאאאאאא،heat of transformationאא(L)K

אא،א(m)Wאאא،

LmQ (5-18)

Wאאאאheat of vaparizationאא(LV)Kאא،

LV = 539 cal/g = 40.7 kJ/mol

= 2260 kJ/kg

אאאsolid phaseאאliquid phaseאאאheat of fusionאא(LF)W،

LF = 79.5 cal/g = 6.01 kJ/mol = 333 kJ/kg

Fא،٥-٣EאאKא

Page 121: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٠ J

F٥-٣אאאאEmeltingאvaporizationא

אאאאאא

א Boiling א Melting

Substance heat of

vaporization (kJ/kg)

אא

boiling point (K)

א

heat of fusion (kJ/kg)

אא

melting

point (K)

455 20.3 58.0 14.0 אhydrogen

213 90.2 13.9 54.8 אoxygen

296 630 11.4 234 א mercury

2256 373 333 273 א water

858 2017 23.2 601 אlead

2336 2123 105 1235 א silver

4730 2868 207 1356 אcopper

٥-٨ אאאאאFirst Law Of ThermodynamicsW אאא،אאאאאא

א،אאאאאWא

Eint = Eint,f - Eint,i = Q - W (5-19)

Wא dEint = dQ - dW (5-20)

W

Eint،אאאאW،אאFאKEא،א

QKאאאאW

Page 122: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢١ J

Wא،אאאאאאאאWK،א

אאWא،א

١-אאadiabatic processesאWאא،אאאא Eint = -W (5-21)

،אאאאאW Q = 0

٢-אconstant volume processesאאאא،א،אאא

Wאא،אא Eint = Q (5-22)

W،אאאאא W = 0

٣-אאcyclic processesאא،،אאאאאאאא

Wא Q = W (5-23)

W،אאאאאא Eint = 0

٤-אאאfree expansion processesאאאאא،،אאWא

Eint = 0 (5-24)

،אאאאאאW

Q = W = 0

Page 123: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٢ J

Fא،אאא٥-٤KE The Law: Eint = Q – W (Eq. 5-

23)

F٥-٤אEאאאא

א Consequences א Restrictionא Process

Eint = -W Q = 0 אadiabatic

Eint = Q W = 0 א constant volume

Q = W Eint = 0 closed cycle

Eint = 0 Q = W = 0 אאאfree expansion

F ٥- ٤EExample

אאאאאא (720 g)אא(-10C)אאאא(15C)K

אSolutionW

א،אאWא

١-אאא(-10C)(0C)K Q1 = Cice m ( Tf - Ti )

= (2220 J/kg. K)(0.720 kg)0 - (-10C)

= 15.98 kJ

٢-אא،K،אא

Q2 = LF m= (333 kJ/kg)(0.720 kg)

Page 124: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٣ J

= 239.8 kJ

٣-אאאאאא(0C)(15C)K Q3 = LLiq m = ( Tf - Ti )

= (4190 J/kg. K)(0.720 kg)(15C - 0C)

= 45.25 kJ

Q = Q1 + Q2 + Q3

= 300 k

J

٥-٩ אאאThe Transfer Of HeatW א،אא

אאאאאאKאאאאWא؛אאא،

Kאא

٥-٩- ١אאאTransfer Of Heat By ConductionW

אאאאאthermal energyאאאא،אאאW،

،אאאEאFאאEאFאאאאא

אאאאאKאאאאאא،אאאאא

،א،אאאאאאאאK

אאאאrate of heat conductionאא)H( Cא(A)אאא،

א)TT( CH אאאאא،(L)Wא،

Page 125: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٤ J

L

TTk

t

QH CH

CC

C

)( (5-25)

W

HCאאW Rate of heat conduction

QCאאאW Transfere thermal energy

tאאW Duration time

kCאאאW Conductivity constant

AאW Conduction area

THאאאW Hot resevoir temperature

TCאאאW Cold resevoir temperature

LאWאא Conduction path thickness

אאאאאWאKאאאא

אא(5-25)אאא)k( CאWא

אאאא)Q( Cאאאא(t)(A)אא(L)אאא،א

(T)Kאא

אאאrate of heat conductionאאאWא،א

t

QH C

C

Page 126: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٥ J

אאאאthermal resistance to conductionWאא

Cther k

LR (5-26)

)R( ther،אאא(L)،אאא)k( Cאאאאאאא،،א

F٥-٥אא،E)k( Cאא(3-26)אא(5-25)W

ther

CHC R

TTAH

)( (5-27)

אאאא)R( ther،א،אאאאFא٥-٥אKE

Page 127: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٦ J

F٥-٥אאאE(kC)אא

אאא(R)אאאאא R-Value

אאא

ft2.h.F/Btu(١)

Conductivity

א KC(W/m.K)

Substance

אא

אMetal

0.010 14 א stainless steel

0.0041 35 א lead

0.0006 235 א aluminum

0.00036 401 א copper

0.00034 428 א silver

אאGases

5.5 0.026 אאא air (dry)

0.96 0.15 א helium

0.80 0.18 א hydrogene

אאBuilding Materials

5.9 0.024 א polyurethane foam

3.3 0.043 rock wool

3.0 0.048 אא fiberglass

1.3 0.11 אא white pine

0.14 1.0 אא window glass

F١אKאאאאE(SI)א

אאא(0.14/k)K

Page 128: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٧ J

F ٥-٨EExample

אF٥-٤E(25 cm)(90 cm2)،אאא(125°C)אא(10°C)אאאא،

אאא،אא)H( CKאא

F٥-٤אFא،E٥-٨E

אSolutionW

אאא(5-25)W

L

)TT(k

t

QH CH

CC

C

אאא(k)(401 W/m.K)K H

C = (401 W/m.k)(90 10-4 m2)(125 - 10)C/(0.25)m

= 1.66 103 J/S

٥-٩- ٢אאאTransfer of Heat by ConvectionW

אאאconvectionאאאאאא

אאאKאא

אא،אאאאKאאא

א،Wא،אאא

Page 129: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٨ J

)TT(AkH iconvconv (5-28)

אאאאconvectionאWאאא(T)،אא)T( iאא

אא،אא 25.1iTT א(3-28)אא

אאאא،)TT( iK

א(3-28)אאא)k( convאWא

אא،אאאאKא

אאאאאאאאאא،אא،אא

Kאא

F ٥-٩EExample

(100 m2)א(40°C)אאאאא(22°C)אאאאאאKא(10 W/m2°C)،

Kאאא

אSolutionW Hconv. = kconv. A(T – Ti)

kconv = 10 W/m2 °C

A = 100 m2

T = 40 C

Ti = 22C

Hconv. = (10 W/m2 C)(100 m2)(40 - 22)C

Page 130: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٢٩ J

= 18000W

٥-٩- ٣אאאTranter of Heat by RadiationW

א،אאאאאא(A)א(B)אelectromagnetic radiationאאultra violet radiationאא

אvisible light(1.0 m)(100 m)K

אאאאאא،אאא

אאאאKאאאאאאאאאאא

א(300K)،אאאאאKאאא

Kאאאאאאא

אאאgood radiatorאabsorper،אאאאאאא

black body،אאא،אKאאאא

אאאאאאאאאאאאאאKאא

W،אאאא

4ATt

QH rad

rad (5-29)

אאאאאאWא

Qrad = At T4

Page 131: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٠ J

אאאאאא)T( iאאא)T(א،Wאאא

)TT(AH 44irad

א)TT( i Kאאא

א-Stefan- BoltzmanW

HradKאאאאאW

W-(5.685 10-8 Wm-2 K-4)אאאK

TKאאאאW

AKאאW

אאאWemissivityא،א(0.1)א(0.9)K

،אאאאאאאאאאאאאאאא

אאאאאאאאא،אאאאאאאאאא

(6C)אאאאאאאאאאאא،

אאאאאאאאאאאא

א،אאאKאא

אאאאאאאאא،אאאא،אא

،אWאאאא

Page 132: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣١ J

Wאא

i

rad

H

H (5-30)

F ٥- ١٠EExample

אאאא(80 W)،٣٠٪אאKא،א

אSolutionW

אא(3-30)W

3.0W80

W24

W24100

8030H

W80H

H

H

i

rad

i

rad

Page 133: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٢ J

א Summary

אאWאא،،אאא،אאאאאא

אא،Kאאא(SI)Kא

אא،אאWאאאאא،אאאאא

אאאאאאאאאKאאאא?אא?אאאא

אאאאWאאא(A)(B)אאא(C)א،(A)אא(B)אK

Kאאאאא

אאWאאאאאא،אK

Wאא

100

273T

180

32T

100

0T KFC

אאאWאאאאWאא

L=L L T

W(L)،אאא(L)،אאא(L)،אאא(T)Kאאאא

،א Wא א אW

A=A A T

Page 134: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٣ J

(A)،אאא(A)،אא،אא(A)،אאאא(T)אא

Kאא

א Wאאאאא،W

V=V V T

(V)،אאא(V)،אא(V)א،אאאא(T)،אאא

אאאKא

אא W אא א(Q)א א א)TT( if ،א،(J/C)(J/K)،

W

)TT(

QC

if

Wא אא א אא (Q) א אא(m)אא)TT( if ،(J/kg C)(J/kg K)W،

)TT(m

QC

if

Wאאאאאאאאאאאאא(W)אאא،(Q)א،

אא (Eint) אא ،KW

Eint = Q - W

(Q)،אאאאאאאא Kאא א א אא (W)א

Kא،אא

Page 135: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٤ J

אאWאאא،אאאW،Wאאא

EאF L

)TT(kH CH

cC

EאF )TT(AkH iconvconv

EאF 4rad ATH

אאאאאאF١E

אא אא א

אא temperatureT K

Celsius scaleTC C

Fahrenheit scaleTF F

אא linear expansion coefficientL 1K

אא surface expansion coefficientA = 2L 1K

אא volume expansion coefficientV = 3L V =

1K

אאא thermal energyQ J

אאא heat copacityC K/J

אאאא heat capacity per unit massc K.kg/J

Avogadro’s numberNA mol/1002.6 23

א heat of transformationL kg/J

אאאא HC W

אאאא kC K.m/W

אאא RC )Btu/F.h.ft( 2

אא Hconv W

F١Eאא،אאא،Kא

Page 136: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٥ J

אא Kconv Cm/W 2

אא Hrad W

אא 42 KWm

Page 137: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٦ J

אאא Self Test Exam

אאאאאאאא،אאאאאא،א

אWאאא אmercury(0.1 liter)אא(10°C)אא(35°C)،אאא،

א(1810-5 K-1)K

אWאאא אsteel(130 cm)(1.1 mm)،

אא(101°C)א،אא(20°C)K

אאאא،אאאאא(11.010-6 K-1)K

Wא אא א א אא א א א א א ، א

EFאK

Page 138: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٧ J

אא Unit Five Exercises & Problems

٥-١ Wאאאאא

١KKאא

٢KKאא

٣KKאא

٥-٢ אאא(32C)(20 cm)،אאאא(50C)K

٥-٣ א،אאא(2.725 cm)אא(0C)אאא(100C)K

٥-٤ א(10 cm)אא،אא،(0C)(100C)K

٥-٥ א(100 cm3)אאא،(22C)،אאאא(28C)א

WאאK؟5.1א 10-4 /C

٥-٦ (a)(b)(A = ab)،א()אאא،(T)אאא،

(a)،(b)Wאאא،אא A = 2 A T

Wאאא

ab

ba

Page 139: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٨ J

אא،אאאWא،K

٥-٧ אKאאEאאFאאאאא،אאאאא

()אאאא(T)אWא T

()Kאא

K؟אאא

٥-٨ אא--אא(130 g)אאא،(15C)א،אאא

W (236 J/kg. K)

٥-٩ (200 W)،(100 g)אאאאאא،א

אאאאא(23C)א،אאWאאאא(4100 J/kg. K)K

٥-١٠ א(1500 kg)،א(90 km/h)א،א(80 m)אאא،Kאאא

٥-١١ black body(50 cm2)א،(1000C)،אאא(30 s)K

W-5.67 10-8 W.m-2. K-4

אאאW(5-29)K

Page 140: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٣٩ J

FאEAppendix אאאPhysical Constants

א אאא אאabsolute zero temperature K0 C15.273

אאא

acceleration due to gravity at sea level (Washington d. c.)

2s/m801.9

Avogadro’s number ON mole/particles10022.6 23

א charge of an electron e C106022.1 19

constant in Coulomb’s K 229 kg/m.N10988.8

אא gravitational constant G 2211 kg/m.N10673.6

א mass of an electron em kg10109.9 31

א mass of a proton pm kg10673.1 27

Planck’s constant h s.eV10136.4

Hz/J10626.615

34

א speed of light in a vacuum c )exact(s/m1099792458.2 8

א mass of neutron nm kg1067492.1 27

אאpermittivity of space o m/F1085.8 12

אאpermeability constant o A/m.T104 7

אConversion Factors ١אאatomic mass unit = 227 c/MeV5.931kg10661.1

١electronvolt = J10602.1 19

١Joule = m.N1

١Joule = C.V1

١coulomb = )unitseargchelementary(10242.6 18

Page 141: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٠ J

FאEAppendix

אאאMathematical SignsW ؛

א١٠Arithmatic Power ofW

abba

baba

baba

1010

1010/10

101010

אAlgebraW الكسورFractions:

bd

bcad

d

c

b

a

bc

ad

d

cb

a

bd

ac

d

c

b

a

cd

b

dc

b

c

ab

c

ba

:جذرا المعادلة التربيعية

א0cbxax2 ،a2

ac4bbx

2 K

א0x2x2 ، 2xK

Page 142: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤١ J

אTrigonometryW تعاريف الدوال المثلثيةDefinitions of trigonometnc Functions:

אאאinverse functionsFאWEsinu F،uEusinarcF،-١uEusin 1WאאאאKucosarc،utanarcKא

y

x

tan

1ctn

x

y

cos

sintan

x

r

cos

1sec

r

xcos

y

r

sin

1csc

r

ysin

خواص بسيطةSimple Properties:

tan)(tancos)(cossin)(sin

ctntan

1

2tansin

2coscos

2sin

tan)(tancos)(cossin)(sin

Page 143: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٢ J

خواص مثلثProperties of a triangle:

sin

c

sin

b

sin

a

cosab2bac

cosca2acb

cosbc2cba

222

222

222

2

W222 cba

الدوال المثلثيةTrigonometric functions:

Page 144: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٣ J

אאאאאאאKא

אאאWא

tan)(tan

cos)(cos

sin)(sin

Wאא

tan)(tan

cos)(cos

sin)(sin

Wאאאאא

tan)(tan

cos)(cos

sin)(sin

Wאא،א

tan

1ctn

cos

1sec

sin

1csc

Page 145: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٤ J

FאE

Appen

dix

Page 146: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٥ J

EFאAppendix אאא

אאאא אWאאא

אא،אאאא

א،W NKאאאW gmKאW

Wאאא

61.0

61.0

)s/m8.9)(kg79(

N470

N

f

Nf

k

2k

k

kk

אWאאא אאK

אאאאאא،

Page 147: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٦ J

amfk

Wאא

12.0

)s/m8.9)(kg11.0(

N13.0

mg

f

gmf

gmN

0gmN

Nf

N13.0f

N13.0)kg11.0)(s/m2.1(f

s/m2.1)m15(2

)s/m6(

x2

va

0v

xa2vv

k

2k

k

kk

kk

k

2k

222

o

f

2o

2f

Page 148: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٧ J

אאאא אWאאא

א 314 rad  157rad/s

24 rev 210rev/min

425rad/s 114.6deg/s

אאאאW 50.3rad/s ,  15.1 m/s

אאאאW 6.28 rad/s2EF157 cm/s

אאאאאW 56 rev , 110 m 

אאאאW EF3.1 m/sEF39 m/s2EF59 N 

אאאאW 502 rev , 31.4s

Page 149: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٨ J

אאאא אWאאא

١-א(A)א،אא،אאW

)732.12(mgmghU A

Wא 0mv)2/1(K 2

oA

)v( 2oKא

א)B(Wאא0UB א،)0h( א)B(Wאא،

2B vm)2/1(K

אאאאאא،

Wאאאא،אאא

s/m2287v

mv)2/1()m267.0)(s/m8.9(m

KU

0KUW

B

2B

2

אא)B(K

Page 150: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٤٩ J

٢-אא)C(אאאא)B()C(W

0v0mvm)2/1(0

KU

)0h(0U

0W

C2C

א)v( Cא)C( )v( Bא،אאאאאאאאא

W،אKאאא،אאאאK

אWאאא ١-אאאאWא

2mcE

)C(א)s/m103( 8K

joule1008.1

)s/m103)(kg12.0(E16

28

٢-אWאאא PtE

)P(אאא)t(W

y1044.3

s1008.1

W1000

Joule1008.1

P

Et

5

13

16

Page 151: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٥٠ J

אWאאא אאאאא

אאא،אאאא)f(K

hfEEE of

)h()s.J1063.6( 34)eV1014.4( 15،)f(א)s103.4( 114 Wא

eV8.1E

)s103.4)(s.eV1014.4( 11415

אאאא)E( oאא)E( fK

Wאאאאא ١-אW0

W

)h(،אאW )h( oKאW

)v(،אאW )v( oKאאאW

)g(KאאW

)s/m(42

)m90()s/m8.9()2(gh2v

vm2

1hgm

2

2o

٢-Wאאאאאא

s28.4)s/m8.9(

)s/m42(t

t)s/m8.9(0tgv)s/m42(

4avv

2

2o

o

2oo

2 mv2

1mghvm

2

1hgm

Page 152: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٥١ J

אאאאא אWאאא

791kg/m3 J0.791

אאאאW 0.338 kg

אאאאW 225kPa

אאאאאW 2.06 Pa

אאאאW 105 N 2.5،Pa 8

אאאאW

kg/m3 , 880 kg/m3 2.5

אאאאW 1.5m/s

אאאאW 93kPa

Page 153: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٥٢ J

אאאא אWאאא

36of

of

36

1534

o

of

36

3o

3

m10)45.0100(VVV

VVV

m1045.0

)K25)(K1018)(m101(

TVV

K25

)10273()35273(TTT

m10100

cm10010001.0liter1.0V

cm1000liter0.1

אWאאא

א،אאאאאKאאא

אא)L(Wאא TLL oL

Wאא

cm16.1m1016.1

)K81)(m3.1)(K1011(L6

16

אאאאYoung`s modulusאstrainאstressWאא

o

o

L

LEAF

)L/L/()A/F(E

W

Page 154: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٥٣ J

(E))m/N10200( 29K

(A)Kא

N1700

m3.1

)m1016.1(

2

m101.1

7

22

m

N10200F

2

101.1

2

drA

2239

2322

Page 155: فيزياء تخصصية 122 فيز (نظري

אאEF

١٢٢

אאאא

‐١٥٤ J

אא The References

אאאThe Arabic ReferencesW

אא א א K

אאא

אאא אאK

אאאא א

א אאאא

אאא

אאאThe English ReferencesW

אא א Fundamentals of physicsJohn Willey

College PhysicsAddison Electric Devices and CircuitsMc Graw

ElectronicsMc Graw Electronic Devices and Circuits Mc Graw