الفصل األول : مدخل إلى علم الفيزياء

A Physics Toolkit

استكشاف حركة جسم الهدف : ساقط سقوطا

حرا .هل تسقط جميع األجسام بالسرعة

نفسها ؟كيف يؤثر وزن الجسم في سرعة

سقوطه ؟

الخطوات : ( الصKKق اربKKع قطKKع نقKKد معدنيKKة 1

50من فئة هللKKة معKKا باسKKتخدام شKKريط

الصق . ( ضKKع القطKKع النقديKKة الملتصKKقة 2

على راحة يKKدك , ثم ضKKع بجوارهKKا قطعKKة

نقد منفردةمن خالل دفKKع القطKKع الحKKظ : ( 3

لراحة يدك أيهمKا أثقKل : القطKع الملتصKقة

أم القطعة المنفردة ؟

أسKقط القطKع جميعهKا الحKظ : ( 4من يدك في

ثم الحKظ حركتهKا الKوقت نفسKه , أيهما

أسرع في السقوط ؟

الرياضيات و الفيزياء 1 - 1Mathematics and Physics: التحليل

اعتق&د ارس&طو أن ال&وزن عام&ل م&ؤثر في سرعة سقوط الجسم

و أن سKKرعة سKKقوط الجسKKم تKKزداد مKKع ازديKKاد وزنه ..

أي سKرعة القطKع الملتصKقة أكKبر أربKع من سKرعة القطعة المنفردة .

وفقا لنظرية ارسطو , ما سرعة سقوط قطعة النقد المنفردة

مقارنة بالنقود الملتصقة ماذا تسنتج ؟

وضح تأثير كل من الخصائص التفكير الناقد : التالية في سرعة

سقوط الجسم : الحجم , الكتلة , الوزن , اللون , الشكل ؟

االستنتاج :تؤثر مقاومKة الهKواء في معKدل سKقوط األجسKام , وتعتمKKد على شKKكل الجسKKم , وكثافKKة الهKKواء , و

سرعته بالنسبة للهواء . حيث تسKKقط القطKKع األربKKع المربوطKKة معKKا كمKKا

لوكانت تسقط كل منها على حدة .

?What is Physyicsما الفيزياء ؟ الفيزياء هو علم دراسة المادة و الطاقة و العالقة بينهما

.

Mathematics in Physyics الرياضيات في الفيزياء الرياضيات تعتبر لغة فيزيائية قادرة على تفسير

الظواهر الفيزيائية المختلفة على شكل معادالت رياضية .

القانون الرياضي

الجهد فرقالكهربائي

قياسه ووحدةVالفولت

التيار شدةالكهربائي

األمبير قياسه ووحدةA

الكهربائية المقاومةاألوم قياسه ووحدة

Ωالجهد ( V = I Rالمعادلة ) فرق أن عن Vتعني ينتج الفولت بوحدة المقاس

التيار شدة ضرب المقاومة Iحاصل في األمبير بوحدة المقاسة Rالمقاساألوم . بوحدة

أمثلة حسابية دهاKKيارة جهKKة سKKلت بطاريKK12وص V

, مKا Ω 3بمصKباح الكKوابح الKذي مقاومتKه شدة التيار الذي يحمل الطاقة للمصباح ؟

هK5سلك مقاومت Ω دتهKار شKه تيKر بK2 يم Aفما مقدار فرق الجهد الناتج ؟ ,

دهاKة جهK24بطاري V دتهKارا شK4 تعطي تي A دارKب مقKائي , احسKاز كهربKر خالل جهKيم

مقاومة الجهاز الكهربائية ؟

أمثلة حسابية ارع منتظمKكون بتسKم من السKرك جسKإذا تحa انKف

مKا vf = at تعطى بالعالقKة t بعKد زمن مقKداره vfسKرعته 6تسKارع دراجKة تتحKرك من السKكون فتصKل سKرعتها إلى

m/s 4خالل زمن قدره s؟

ارع منKKة تتسKKة ناريKKتغرقه دراجKKذي تسKKزمن الKKما ال m/s 4 حKتى تبلKغ سKرعتها m/s2 0.400السKكون بمعKدل

vf = atعلما بان

غطKب الضKيحسP دارKمة مقKا بقسKطح مKؤثر في سKالم فKإذا أثKر ⁄ A P = F حيث A على مسKاحة السKطح FالقKوة

يقKKف على األرض بضKKغط مقKKداره N 520رجKKل وزنKKه 32500 N/m2 فما مساحة نعلي الرجل ؟

يجري هؤالء الطالب تجربة تحديد قدرة كل منهم عند

صعود الدرج .يستخدم كل طالب نتائجه لتوقع الزمن الالزم

لرفع ثقل مختلف باستخدام القدرة نفسها .

هل هذا منطقي ؟ m 5من خالل خبرتKك هKل تحتKاج كKرة نحاسKية تسKقط من ارتفKاع

إلى 0.002 s 17 أم إلى s حتى تصل إلى سطح األرض ؟

ما الوحKKدة المناسKKبة لقيKKاس سKKرعة السKKيارة ومKKا المقيKKاس المناسب لقياس نصف قطر العين وطول الغرفة ؟

الطريقة العلمية : منهج أو أسلوب يستخدم لإلجابة على تساؤالت علمية بهدف تفسير الظواهر

المختلفة خطوات الطريقة العلمية :

المالحظة – السؤال – البحث – التخمين – التجربة – تحليل النتائج – اإلستنتاج الفرضية :

تجربة : قياس التغير في طول النابضتخمين علمي عن كيفية ارتباط المتغيرات بعضها مع بعض اجمKKع خمس حلقKKات معدنيKKة متماثلKKة و نابضKKا يسKتطيل بشKكل ملحKوظ عنKدما نعلKق بKه حلقKة

معدنية قس طول النابض األصلي عند تعليق : حلقة , •

ثم حلقتين , ثم ثالث حلقات معدنية به .ارسم بيانيا العالقة بين طول النابض و الكتلة •

المعلقة به . حلقات 5 ثم 4 توقع طول النابض عند تعليق •

به . اختبر توقعاتك .•صف شكل الرسم التحليل و اإلستنتاج : •

البياني وكيف تستخدمه لتوقع طولين جديدين ؟

ما هKو النمKوذج ؟ ومKا فوائKد النمKاذج ؟ ومKا األشKياء الKتي يمكن أن نعمKل لها نماذج ؟ ولماذا هذه األشياء ؟

النماذج و القوانين و النظريات

النماذج العلمية : ظواهر ناتجة عن فكرة و معادلة تم تركيبها بالتجريب .

سؤال ( ما الفرق بين النظرية العلمية والقانون العلمي ؟

قاعدة طبيعية تجمع مشاهدات مترابطة لوصف ظاهرة طبيعية .القانون العلمي :

إطار يجمع بين عناصر البناء العلمي في موضوع من موضوعات العلم و هو قادر على النظرية العلمية : أسئلة للمراجعة :تفسير القانون .

ماذا يمثل مخطط المصطلحات المجاور ؟ لماذا توصف المفاهيم في الفيزياء بوساطة المعادالت ؟

تحسب القوة المؤثرة على شحنة تتحرك في مجال مغناطيسي بالعالقة F = Bqv: حيث F القوة المؤثرة بوحدة Kg . m/s2 - q الشحنة بوحدة A.s - v السرعة

m/sبوحدة B كثافة الفيض المغناطيسي بوحدة T تسال ( , ما وحدة ( T معبرا عنها

بالوحدات أعاله

: أعد كتابة المعادلة F = Bqv للحصول على v : بداللة كل من F و q و B؟

9.80القيمة المقبولة لتسارع الجاذبية األرضية هي m/s2 و في تجربة لقياسها هل تقبل هذه القيمة ؟ فسر m/s2 9.4 باستخدام بندول حصلت على قيمة

اجابتك ؟

مقدمةعن&&دما ت&&زور الط&&بيب إلج&&راء الفحوص&ات الطبي&ة، فإن&ه يق&وم ب&&إجراء ع&&دة قياس&&ات منه&&ا : طول&ك، ووزن&ك، وض&غط دم&ك، ومع&&دل دق&&ات قلب&&ك، وح&&تى نظ&&&رك يق&&&اس ويع&&&بر عن&&&ه بأرق&ام. كم&ا يتم إخ&ذ عين&ة من ال&&دم إلج&&راء بعض القياس&&ات مث&&&&ل مس&&&&توى الحدي&&&&د أو

الكولسترول في الدم.

Measurementالقياس 2 - 1SI Unitsالنظام الدولي للوحدات

هي عبارة عن وحدات قياس متفق عليها دوليا .

أكتب تقري&&&را علمي&&&ا عن أنظم&&&ة سؤال (القي&&&اس في بعض الحض&&&ارات القديم&&&ة بحيث يحت&&&وي على س&&&لبيات ك&&&ل نظ&&&ام وإيجابيات&ه ، والوح&دات المس&تخدمة في ك&ل نظ&&ام والعالق&&ة بين الوح&&دات ووح&&دات

النظام الدولي ؟

عب&&&ارة عن مقارن&&&ة كمي&&&ة القي&&&اس : مجهولة بأخرى

معيارية. فعلى س&بيل المث&ال إذا قس&ت كتل&ة عرب&ة ذات عجالت ف&&إن الكمي&&ة المجهول&&ة هي كتل&&ة العرب&&ة و الكمي&&ة المعياري&&ة هى

(K.g) علم&&ا ب&&ان الكتل&&ة الكيل&&و ج&&رامتق&&اس باس&&تخدام الم&&يزان الن&&ابض أو الم&يزان ذى الكف&تين . في تجرب&ة قي&اس التغ&&ير ال&&واردة س&&ابقا، يمث&&ل ط&&ول

( m)الن&ابض الكمي&ة المجهول&ة بينم&ا يمث&لالكمية المعيارية . المتر

الدولي النظام في قياسها ووحدات األساسية الكميات

الرمز

الوحدة األساسية

األساسية الكمية

mmeter الطولlength

kgkilogram الكتلةmass

ssecond الزمنtime

kkelvin الحرارة temperatureدرجة

molmole المادة amount ofكميةsubstance

Aampere الكهربائي electricالتيارcurrent

cdcandela اإلستضاءة luminousشدةintensty

مقاييس األطوال في الشريعة اإلسالمية

عند عند الحنابلةالشافعية

األطوالعند الحنفيةعند المالكية

61.834 cm

61.834 cm

53 cm46.375 cm

الذراع

2.576 cm 2.576 cm 1.472 cm1.923 cmاإلصبع

10.304 cm

10.304 cm

5.888 cm7.728 cmالقبضة

15.456 cm

15.456 cm

8.832 cm11.592 cm

الشبر

2.473 m2.473 m2.12 m1.855 mالباع

2810 m2810 m1855 m1855 mالميل

11130 m11130 m5565 m5565 mالفرسخ

44520 m44520 m22260 m22260 mالبريد

89.04 km89.04 km44.520 km

44.520 km

المرحلة

المكاييل و الموازين في الشريعة اإلسالمية

عند الجمهور

عند الحنفية

عند المكاييلالجمهور

عند الحنفية

المكاييل

1.625 kg

1.625 kg

الكيلةL16.5 L 16.5القسط

30.6 kg48.75 kg

2.0625العرقL

2.0625 L

القدح

48.96 kg

78 kg510اإلردب g812.5 gالمد

510 g812.5 gالحفنة24.480

kg98 kg2.04القفيز kg3.25 kgالصاع

97.92 kg

156 kg122.4الجريب kg

195 kgالوسق

45.9 kg45.9 kgالمدى

6.12 kg6.5 kg1468.8الفرق kg

2340 kgالكر

38.250 kg

40.625 kg

الويبةL33 L 33القربة

3.06 kg3.06 kg95.625المكوك kg

101.56 kg

القلة

التحويل بين الوحداتإن س&هولة التحوي&ل بين الوح&دات م&يزة أخ&رى من م&يزات النظ&ام ال&دولي، فللتحوي&ل بين

نضKرب أو نقسKم على الKرقم عشKرة مرفوعKا إلى قKوة مالئمKة وهنالKك وح&دات النظ&ام ال&دولي فإنن&ا .10مجموعة بادئات تستخدم في تحويل وحدات النظام الدولي باستخدام قوة مناسبة للرقم

تحليل الوحداتتس&تطيع اس&تخدام الوح&دات للتحق&ق من ص&حة إجابت&ك، ف&أنت تس&تخدم ع&ادة معادل&ة أو مجموع&ة من المع&&ادالت لح&&ل مس&&ألة فيزيائي&&ة، و للتحق&&ق من حله&&ا بش&&كل ص&&حيح اكتب المعادل&&ة أو مجموع&&ة المع&ادالت ال&تي ستس&تخدمها في الح&ل، وقب&ل إج&راء الحس&ابات تحق&ق من أن وح&دات إجابت&ك ص&حيحة

. ف&أعرف أن هنال&ك خط&أ s/mفعلى س&بيل المث&ال إذا وج&دت عن&د حس&اب الس&رعة أن اإلجاب&ة بوح&دة

في ح&ل المس&ألة. ه&ذه الطريق&ة في التعام&ل م&ع الوح&دات باعتباره&ا كمي&ات جبري&ة تس&مى تحلي&ل الوحدات .

الدولي النظام وحدات مع المستخدمة البادئات

فيه القوةمثال البادئةالرمزالمضروب

femtosecond ( fs )picoometer ( pm )nanometer ( nm )microgram ( µg )milliams ( mA )centimeter ( cm )deciliter ( dL )kilometer ( km )megagram ( Mg )gigameter ( Gm )teraherttz ( THz )

10-15

10-12

10-9

10-6

10-3

10-2

10-1

103

106

109

1012

0.0000000000000010.0000000000010.0000000010.0000010.0010.01

0 .110001000,0001000,000,0001000,000,000,000

fpnµmcdkMGT

femto– picoo- nano- micro- milli- centi- deci- kilo–

mega- giga– tera-

معامل التحويل يس&تخدم تحلي&ل الوح&دات في إيج&اد معام&ل التحوي&ل، ومعام&ل التحوي&ل ه&و معام&ل ض&رب يس&اوى واح&د

ومن هنا نستطيع بناء معامل التحويل التالي: kg =1000 g 1صحيحيا على سبيل المثال :

أمثلة حسابية : كمMHz 750 في kHz؟

5201حول cm إلى km؟

يوما ( ؟ 366كم ثانية في السنة الكبيسة علما بأن : ) السنة الكبيسة تساوي

5.30 حول السرعة m/s إلى km/h

:مما يلي إلى متر � حو�ل كال 42.3 cm .a 6.2 pm .b 21 km .c 0.023 mm .d 214 μm .e 57

nm .f

: ماذا يطلق على قيم المتر التالية a . 0.01 m b . 0.001 m c . 1000 m

اختالف زاوية النظر عنديجب أن يكون النظر القياس :

للجهاز عند القياس بزاوية عامودية حتى يحصل على

القياس المضبوط .أي الموازين يعطي قراءة أدق

و أضبط ؟

معKKKايرة أجهKKKزة القياس :

يتم معKKKKKKKKKايرة الجهاز بضبط

صKفر الجهKاز , ثم بمعايرة

الجهKKKKKKKاز بحيث يعطي قيمة

مضKKKKKKKKKبوطة و صحيحة عندما

يقيس كميKKة ذات قيمKKة معتمKKدة , فمن الضKKروري اجKKراء الضKبط الKدوري لألجهKزة في المختKبر مثKل

الموازين و الجلفانومترات

كلما كانت األداة ذات تدريجات بقيم أصغر

كانت قياساته أكثر دقة ودقة القياس تساوي

نصف قيمة أصغر تدريج في األداة .دقة القياس = ½ قيمة أصغر تدريج في األداة

bدورق a مخبار

aإذا كان أصغر تدريج في المخبار سؤال ( b , و أصغر تدريج في الدورق 1mLيساوي , أيهما يعتبر أكثر دقة في 50mLيساوي

القياس ؟

الدقة و الضبط Precision Versus Accuracy

تمث&&ل ك&&ل من الدق&&ة و الض&&بط خاص&&&&&ية من خص&&&&&ائص القيم

المقاسة .

دق&ة القي&اس : هي درج&ة اإلتق&ان في القياس .

العوام&ل ال&تي تعتم&د عليه&ا الدق&ة :

األداة ) الجه&&&از ( المس&&&تخدمفي القياس .

الطريق&&&&ة المس&&&&تخدمة فيالقياس .

الض&&&بط : معن&&&اه اتف&&&اق نت&&&ائج القياس مع

القيم&&ة المقبول&&ة في القياس .