فيزياء أولى ث

32 01007510869محمود السایح/ الفیزیاء للصف األول الثانوي مع أ

Workالشغل

عندما تؤثر قوة على جسم ما لتحركھ مسافة معینة على طول خط عمل ھذه القوة یقال أن القوة تبذل شغال

أي أن

J

زاحة في اتجاه خط عمل القوة القوة في اإلھو حاصل ضرب

اإلزاحة ) 1(ة ــیتناسب الشغل طردیا مع اإلزاح

عند ثبوت القوة والزاویة بین القوة واإلزاحة

القوة المؤثرة على الجسم ) 2(وة ــیتناسب الشغل طردیا مع الق

ثبوت اإلزاحة والزاویة بین عندالقوة واإلزاحة

الزاویة بین القوة واإلزاحة) 3(ام ـردیا مع جیب تمـغل طـیتناسب الش

الزاویة بین القوة واإلزاحة عند ثبوت القوة واإلزاحة

1

W = Fd cos

دارھا واحد نیوتن لتحــرك مقالشغل الذي تبذلھ قوة

.مقدارھا واحد متر في اتجاه القوةجسم إزاحة

W = Fd

F sin

F cos

F

d

ة كمیتان ـــوة واإلزاحـم أن القـرغـى الـعل

)(متجھتان إال أن الشغل كمیة قیاسیة ألن الشغل ھو حاصـل الضـرب القـیاسي

قوة واإلزاحة لمتجھي ال

W

d

W

F

W

cos


0 90 ةموجبقیمةھو الذي یبذل الشغل

= 90

180 90قیمة سالبةذي یبذل الشغل ھو ال

على الشخص

150تتحرك تحت تأثیر قوة شد مقدارھا20kgعربة حدیقة كتلتھا N 60تصنع زاویة مقدارھافإذا مع األفقي

4تحركت العربة إزاحة مقدارھا mمع إھمال قوة االحتكاك ( غل المبذول بواسطة القوة احسب الش(.............................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................2

300احسب الشغل الذي تبذلھ طفلة تحمل دلوا كتلتھ g10ة مقدارھا ــوتتحرك بھ إزاح mاه األفقي ، ثم ـفي االتج10احسب الشغل الذي یبذلھ طفل لرفع دلو لھ نفس الكتلھ إزاحة مقدارھا cm في االتجاه الرأسي بفرض أن قوة شد

10(وزن الدلو تقریبا = الطفل m/s2(.............................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................

F

d

F

d

F

d


مــكما بالرس) اإلزاحة –وة ــــالق( ى ـدام منحنـغل بیانیا باستخـاب الشــكن حسـیم

تؤثر على جسم) F (حیث یعبر الخط المستقیم عن قوة ثابتة في المقدار واالتجاه نفس اتجاه القوة المؤثرة ، وبالرجوع إلى تعریف الشغلفي) d(فتسبب لھ إزاحة

:فإن ) = 0(وعندما تكون = اإلزاحة× القوة

العرض × الطول = ) اإلزاحة –القوة ( المساحة تحت منحنى = = حة اإلزا–القوة ( المساحة تحت منحنى (

)وحدة قیاسھا الجول(ھي القدرة على بذل شغل أو إمكانیة بذل شغل

KE )وحدة قیاسھا الجول ( الطاقة التي یكتسبھا الجسم نتیجة لحركتھ

بعد) vf(لتصل سرعتھ إلى ) a(فتحرك بعجلة منتظمة ) (mعلى جسم ساكن كتلتھ ) F(إذا أثرت قوة

:فإن ) d(أن یقطع مسافة vf

2 = vi2 + 2ad , vi = 0

F(d(بضرب طرفي المعادلة في =, vf2 = 2ad

= mvf2Fd =

Fd الطاقة الالزمة لتحریك السیارة ( یمثل الشغل المبذول (mvf2 Fd =

KE = mv2

) طردیا ( السرعة- 2)طردیا ( الكتلة-1

2000أوجد طاقة حركة سیارة كتلتھا kg 72تسیر بسرعة km / h

........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

W

F

d

م) 1889–1818( ول چیمس چ یعتبر من أوائل من أدركوا أن الشغل

یولد حرارةة ــاربھ أن درجـدى تجـي إحـد فــوج

بر منھا ـالل أكـل الشــاء أسفـحرارة المن ـزء مـــا یثبت أن جـى الشالل ممـأعلرارةـــاقة المیاه الساقطة تحول إلى حط

Vf2

ــــــــــ2a

ML2T-2


PE )وحدة قیاسھا الجول (الطاقة التي یختزنھا الجسم نتیجة لتغیر موضعھ أو حالتھ

:یتعین من العالقة)W(فإن الشغل المبذول ) h(مسافة رأسیة) (mعند رفع جسم كتلة

W = F h

) :w(وزنھ القوة الالزمة لرفع الجسم ألعلى وتساويFحیث F = w = mg

W = mgh

طاقة وضعفي صورةالشغل المبذول یختزن)PE( PE = mgh

) طردیا ( عجلة الجاذبیة-1)طردیا ( كتلة الجسم -2)طردیا ( المسافة الرأسیة-3

الطاقة التي یمتلكھا الجسم نتیجة لوضعھ أو حالتھالطاقة التي یمتلكھا الجسم نتیجة لحركتھ

KE = mv2PE = mgh

كتلة الجسم)m( سرعة الجسم)v(

كتلة الجسم)m( االرتفاع عن سطح األرض)h(

جولالالجول

ML2T-2ML2T-2

الفحم الحجري البترول

بالبیئة وبصحة اإلنسان ألنھ ینتج عنھا موارد ضارة

اقة الطبیعیة طنحو استخدام مصادر ال) خاصة لدى الدول الصناعیة الكبرى ( عالمي الحفاظ على البیئةومساقط المیاه في تولید الكھرباء للحصول على الطاقة ومثل استخدام

دود أو مضغوطمشطاقة وضع مختزنة في ملف زنبركي-1مختزنة في جسم مرفوع عن سطح األرضطاقة وضع -2زنة في اإللكترونات داخل البطاریةطاقة وضع مخت-3مشدودخیط مطاطيطاقة وضع مختزنة في -4

ML2T-2

المصري الطالبوھو بیذاكر الفیزیاء


.ولكن یمكن أن تتحول من صورة إلى أخرى الطاقة ال تفنى وال تستحدث من العدم

عند قذف جسم كتلتھ)m ( ألعلى من نقطة)(بسرعة نھائیة ) 2(لیصل إلى النقطة ) 1vf ( فإنطاقة وضع الجسم تزداد بزیادة االرتفاعطاقة الحركة تقل لتناقص السرعة المعادلة الثالثة للحركة من :vf

2 – vi2 = 2ad

a = – g

vf2 – vi

2 = – 2gd

m(بالضرب في 2

1 (m ( vf2 – vi

2) = – mgd2

1

d = yf – yi

2

1 m ( vf2 – vi

2) = – mg (yf – yi )

2

1 m vf2 –

2

1 m vi2 = – mgyf + mgyi

mgyf +2

1 m vf2 = mgyi +

2

1 m vi2

PEf + KEf = PEi + KEi

2(مجموع طاقتي الوضع والحركة عند النقطة ) = 1(مجموع طاقتي الوضع والحركة عند النقطة( مقدار ثابت = للجسم عند أي نقطة مجموع طاقتي الوضع والحركة

yf1

2

yi

d

مجموع طاقتي الوضع والحركة لجسم

لحركة لجسم عند أي نقطة في مساره یساوي مقدار ثابتمجموع طاقتي الوضع وا


1 الجسم ألسفل بإھمال مقاومة طفإذا سق1470Jمن سطح األرض لھ طاقة وضع 30mساكن على ارتفاع جسم

) علما بأن (الھواء g = 9.8 m/s2 احسب 20طاقة وضع الجسم وطاقة حركتھ عند ارتفاع mمن سطح األرض سرعة الجسم لحظة اصطدامھ باألرض

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 0.5جسم كتلتھ kg 100یسقط من ارتفاع m علما بأن (سقوطا حرا ( g =10 m/s2 احسب: طاقة وضع وطاقة حركة الجسم عند القمةند سطح األرضطاقة وضع وطاقة حركة الجسم ع سرعة الجسم قبل مالمستھ سطح األرض

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ىفي ھذه الحالة تكون طاقة الوضع مساویة للصفر وطاقة الحركة نھایة عظم تزداد طاقة الوضع وتقل طاقة الحركة حتى تصل الكرة ألقصى ارتفاع لھا عند أقصى ارتفاع تكون طاقة الحركة صفر وطاقة الوضع نھایة عظمى عندما تبدأ الكرة في العودة إلى األرض تزداد طاقة الحركة وتقل طاقة الوضع تدریجیافر وطاقة الحركة نھایة عظمى عند وصول الكرة إلى سطح األرض تصبح طاقة الوضع ص


لجسم البارد الطاقة التي تنساب تلقائیا من الجسم الساخن إلى ا

متر . نیوتن ( السعر أو الجول(

) عود كبریت ( حیث أنھ عند احتراق عود ثقاب وحدة صغیرة الجولویعتبر 2000بالكامل فإنھ ینتج حوالي J

4.18= السعر J

)U ( في حالة حركة مستمرة وبذلك یكون لھا تتكون جمیع المواد من جزیئات

طاقة حركة)KE (ناتجة عن حركة الجزیئات طاقة وضع)PE ( ناتجة عن القوى المتبادلة بین الجزیئاتویطلق على مجموع طاقات الحركة والوضع لجزیئات المادة اسم الطاقة الداخلیة

من حیث السخونة أو البرودة كمیة فیزیائیة تدل على حالة الجسم

مقیاس لمتوسط طاقة حركة جزیئات المادة

تزداد طاقتھا الداخلیة مما یؤدي إلى زیادة طاقة حركة

جزیئاتھا فترتفع درجة حرارتھاتقل طاقتھا الداخلیة مما یؤدي إلى نقص طاقة حركة

رجة حرارتھاجزیئاتھا فتنخفض د

أي أن درجة الحرارة تتخذ مقیاسا للسرعة التي تتحرك بھا جزیئات المادة فكلما زادت حركة الجزیئات زادت درجة الحرارة

جزیئات الماء الساخن سریعة الحركة بینما جزیئات الماء البارد بطیئة الحركة

1

ساد االعتقاد قدیما أن الحرارة عبارة عن جسیمات مادیة تنساب من الجسم

ن ــارد ولكـم البــى الجســـن إلـالساخك ـأ ذلـالمشاھدات الحیاتیة أثبتت خط

رارة نتیجة ــحدـكن أن تتولـث یمـحیاءـــــن شتـاردتیـاك الیدین البـــاحتك

مجموع طاقات الحــركة والوضع لجزیئات المادة


فیھا للجسمین المتصلین نفس درجة الحرارة الحالة التي یكون

الحلیب یكتسب كمیة من الطاقة الحراریة بینما یفقد الشاي كمیة من الطاقة الحراریة بحیث تكون:اریة المفقودة من الشاي الطاقة الحر= الطاقة الحراریة المكتسبة في الحلیب

درجة حرارة الخلیط تصبح واحدة بین درجتي حرارة الحلیب البارد والشاي الساخن

:الفرق بین درجة الحرارة وكمیة الحرارة یشبھ الفرق بین مستوى الماء وكمیة الماء كما یلي

المستوى المنخفض الماء ینساب من المستوى المرتفع إلىالطاقة الحراریة تنتقل من الجسم الذي درجة حرارتھ أكبر إلى الجسم الذي درجة حرارتھ أقل

فھذا الیعني أنھا تحتوي الكمیة نفسھا من الماء مختلفة أوان إذا تساوى مستوى الماء فيتحتوي نفس الكمیة من الطاقة أنھا كذلك إذا تساوى أجسام في درجة الحرارة فھذا الیعني

التعرف على درجة حرارة أجسامنا ودرجة حرارة الجوتحدید درجات الحرارة المناسبة لبعض الصناعات

لحرارة تغیر بعض الخواص الفیزیائیة لبعض المواد بانتظام مع تغیر درجة ا

غاز–سائل –صلب (مادة ترمومتریة( درجات الحرارةتغیر خاصیة فیزیائیة لھذه المادة تتغیر بانتظام مع

نبوبة شعریةسائل في أغاز ثابت الحجم

)زئبق أو كحول ( البالتین المصنوع منھ ملف

المقاومة

تغیر طول عمود تغیر ضغط الغاز بانتظامتغیر المقاومة الكھربیة بانتظامالسائل بانتظام

تعتبر حاسة اللمس ھي التي أعطتنا أول

مفھوم عن درجة الحرارة جسام وھي التي تسمح لنا بالتمییز بین األ

الساخنة واألجسام الباردة دار ـى مقـن أن تدلنا علـال یمكلكن حاســة اللمــس

درجة الحرارة الفعلیة للجسم بل تبین لنا االختالف ة ـالنسبي بین درجة حرارة الجسم الملموس ودرج

حرارة الید

مادة تتغیر إحدى خواصھا

ر ـالفیزیائیة بانتظام مع تغیدرجة الحرارة


F

م1714األلماني جبریال فھرنھایت

C م1742زیوس ریھ سیلدالسویدي أن

K م1848ن ڤاللورد كلالبریطاني

رارة ــة حـدرج) 32(م ـرقـتبر الـاعة ـــــدرج) 212(تجمد الماء والرقم

) الصفر ( ـل ـــحــرارة غلیانـھ وجعأقـل درجـة حرارة حصـل علیھا من

ح خلیـــط مـن الثلج والماء والمل

ة ــھي درج) صفـر ( اعتبر درجـــة ) 100 C(اء و ـــد المــحرارة تجم

ھي درجة غلیانھ

یبدأ مقیاس كلفن من الصفر المطلق 273(اعتبر درجة K ( ھي درجــة

373(حرارة انصھار الثلج و K (ھي درجة غلیان الماء

یخلو المقیاس من القیم السالبة لذلكالعملیةیفضل استخدامھ في الحسابات

) بدایة مقیاس كلفن(

درجة الحرارة التي تكون عندھا حركة جزیئات المادة في أضعف حاالتھا والجزیئات في أبرد ما یمكن أن تكون علیھ

على ، بینمادرجة 100مقسمة إلى وسلیزیوس المسافة بین درجة االنصھار ودرجة الغلیان على مقیاس كلفن

درجة 180تدریج فھرنھایت مقسمة إلى عندما تتغیر درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة على تدریج سلیزیوس تتغیر بمقدار درجة واحدة على تدریج

على تدریج فھرنھایت 1.8كلفن بینما بمقدار

TCT

T = TC + 273

TC = T – 273

TFTC

TC =9

5 ( TF – 32 )

TF =5

9 TC + 32

فیزیاء الصف األول الثانويمحمود السایح/ مع أ

01007510869


Tبمقدار وترتفع درجة حرارتھQكمیة حرارةب الماء عند تسخین كمیة من الماء لفترة زمنیة ، یكتس

)m(كتلة الجسم 1

عند ثبوت كمیة الحرارة المكتسبة ) m(عكسیا مع كتلة الجسم ) T(یتناسب التغیر في درجة الحرارة )Q(كمیة الحرارة 2

عند ثبوت الكتلة ) Q(طردیا مع كمیة الحرارة المكتسبة ) T(ي درجة الحرارة ناسب التغیر فیت

T

m

1 , T Q

T m

Q Q mT

Q = ثابت × mT)c(یختلف ھذا الثابت باختالف نوع مادة الجسم ، ویسمى الحرارة النوعیة

Q = c mT

من المادة درجة واحدة1kgھي كمیة الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة

c =Tm

Q

تعتبر الحرارة النوعیة خاصیة ممیزة لنوع مادة الجسم

تتوقف على كتلة الجسم ألنھا ال

J/kg.K وھي تكافئm2.s-2.K-1

130= الحرارة النوعیة للرصاص J/kg.K

1كمیة الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارةkg 130= من الرصاص درجة واحدة كلفنیة J


مسعر جول

ترمومتر عوارض ثابتة

عوارض متحركة

ثقل رصاصثقل رصاصجھاز جول

العوارض الثابتة المتحركة مع الماء وبالتالي زیادة الطاقة الداخلیة للماء

تختلف الحرارة النوعیة من مادة إلى أخرى وبالتالي تختلف في سرعة

تسخینھا أو تبریدھا

عند وضع كتلتین متساویتین من الماء والحدید على النار نجد أن الحدیدیسخن أسرع بكثیر من الماء

لكل مادة حرارة نوعیة خاصة بھا أعلى قیمة للحرارة النوعیة في الجدول للماء وھذا یفسر ما یلي:مقاومة أجسام الكائنات الحیة للتغیرات السریعة في درجة الحرارة-1

الحتواء أجسامھا على نسبة كبیرة من الماء

استخدام الماء في عملیات التبرید كما في السیارات-2عالت النوویة وبعض الصناعاتوالمفا

إذا تم استخدام سائل آخر حرارتھ النوعیةمنخفضة ، فإن درجة حرارتھ سترتفع كثیرا عندما

یمتص كمیة صغیرة من الحرارةاعتدال الحرارة في الصیف واعتدال البرودة في -3

الشتاء في المناطق القریبة من البحر یسخن بدرجة أقل منإلى أن ماء البحر

الیابسة في الصیف ویبرد بدرجة أقل من الیابسة في الشتاء

سخنت قطعة من ) 20C(من الماء عند درجة حرارة ) 150g(یحتوي على ) 20g(وعاء معزول من األلومنیوم كتلتھ

أوجد ) 25C(ة الحرارة النھائیة للخلیط ثم أسقطت في الماء فإذا كانت درج) 100C(إلى درجة ) 30g(المعدن كتلتھا 4200علما بأن الحرارة النوعیة للماء واأللومنیوم على الترتیب ھي(الحرارة النوعیة للمعدن J/kg.K , 900 J/kg.K(

q مقدار الطاقة الحراریة الالزمة لرفع درجة حرارة الجسم كلھ درجة واحدة

الحراریة من العالقة ویمكن حساب السعةكجم كلفن/ الحرارة النوعیة للجسم بالجول ) c(الكتلة بالكیلوجرام ، ) m(حیث

كلفن / ھي جول)J/K(

تتوقف على كتلة الجسم ألنھا

490 J/K490= أي أن الطاقة الحراریة الالزمة لرفع درجة حرارة ھذا الجسم درجة واحدة كلفنیة J

J/kg.K

870األلومنیوم

390النحاس

126الذھب

490الحدید

130الرصاص

4200الماء

Qq = m.c = ــــــــــــــــ

T


Latent Heat ةـازیـغ–لة ائـس–لبة ـــصحاالت توجد المادة في ثالث

ویمكن تحویل المادة من حالة إلى أخرى بفقد أو اكتساب طاقة حراریة

1عند تسخین kg من الثلج درجة حرارتھ

)- 40C ( اقة حراریة تعمل طفإنھ یكتسبة ـالـــعلى رفع درجة الحرارة أو تغییر الح

كما یتضح من الشكل المقابل

-ترتفع درجة حرارة الثلج من تسخین الثلج 40C 0حتى تصل إلى درجة Cثلج فقطماء+ ثلج حتى ینصھر الثلج تماما 0Cتثبت درجة الحرارة عند درجة انصھار الثلج100حتى تصل إلى درجة 0Cالماء من حرارة درجة ترتفع تسخین الماء Cماء فقطبخار+ ماء حتى یتبخر كل الماء 100Cتثبت درجة الحرارة عند درجة تبخر الماء

بخار فقطویزداد االرتفاع باستمرار التسخین 100Cترتفع درجة الحرارة عن تسخین البخار

لبینیة بین جزیئات الماء دون أن ن الحرارة في فك الروابط امعملیتي انصھار الثلج وتبخر الماء استھلكتا كمیة

یحدث تغیر في درجة الحرارة ، لذلك أطلق على ھذه الحرارة مصطلح

ماء وثلج فقطماء

روبخاماء

قطر ف

خاب

0 02 010 020 074)kcal(الحرارة المكتسبة بوحدة كیلو سعر

رة را

لحة ا

رجد

) C(

- 40- 20

0

02040608

100120

Lf ن ـم1kgل ـویـة لتحــة الالزمــالطاقة الحراری

دون المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلةتغیر في درجة الحرارة

Lv ن ـم1kgل ـویـة لتحــة الالزمــالطاقة الحراری

دون إلى الحالة الغازیةالمادة من الحالة السائلةتغیر في درجة الحرارة

L =m

Q

01007510869محمود السایح / مع أطیب التمنیات بالنجاح والتفوق أ


m.vL+T.m.c+m.fL=Q

إذا علمت ) 100C(إلى بخار في درجة ) 0C(جلید في درجة من ال) 100g(الزمة لتحویل لاحسب كمیة الحرارة ا3.34(رارة الكامنة النصھار الجلید ـالح x 105 J/kg (رارة النوعیة للماء ـوالح)4200J/kg.K ( والحرارة الكامنة

2.25(لتصعید الماء x 106J/kg(.................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ارة عندما تتحول من سائل إلى بخار تمتص السوائل الحر

ائلــى سـخار إلــن بــحول مـرارة عندما تتــرد الحــوتط

مدــول المجــودة حــالل أنابیب التبخر الموجـعندما یمر الفریون السائل خ

یمتص حرارة من األغذیة الموجودة في المجمد ویتحول الفریون إلى بخار رى لسائل ـــرة أخــحول مـرارة منھ لیتـالفریون بسحب الحیتم تكثیف بخار

فیمتص الحرارة الكامنة الكافیة للتبخر بینما عند التكثیف) الفریون ( سائل یتبخر عند درجة حرارة منخفضة طرد الحرارة الكامنة مرة أخرىیتم

التحكم في سریان السائل المبرد من جانب المكثف ذي الضغط العالي إلى المبخر ذي الضغط المنخفض

یستقبل السائل المبرد القادم من صمام التحكم ، ویستمد السائل المبرد حرارتھ الكامنة للتبخر من الوسط المحیط لیتحول إلى غاز

یضغط ویكثف الغاز القادم من المبخر لیتحول مرة أخرى إلى سائل ویفقد الحرارة الكامنة

یتخلص من الحرارة عن طریق أنابیب حلزونیة ، مثبت علیھا عوارض نحاسیة

ریع التبخیر ـائل ســس

-درجة غلیانھ 30C

مبخر

ضاغط

مفتاح التمدد

مكثف

ضغط منخفضضغط مرتفعتنتقل الحرارة من

الھواء داخل الثالجة إلى الفریون

تنتقل الحرارةمن االثالجة إلى الھواء الخارجي


رارة على المواد تمددھا بالحرارة وانكماشھا بالبرودة من مظاھر تأثیر الح

تزداد سرعة اھتزاز الجزیئات مما یؤدي إلى زیادة

ادةـــدد المــات البینیة فتتمــافـالمس تقل سرعة اھتزاز الجزیئات مما یؤدي إلى

ادةــمش الـیة فتنكمــص المسافات البینــنق

123

الطول والعرض واالرتفاع ( التمدد یحدث على كافة أبعاد الجسم(

نفرض أن لدینا سلكا معدنیا طولھ)L0 ( فإذا تغیرت

فإن طولھ سوف یتغیر ) T(درجة الحرارة بمقدار )L(بمقدار

:طردیا معا ) L(ولي طیتناسب التمدد ال

L0(L L0(طول الجسم -1

T(LT(مقدار االرتفاع في درجة الحرارة -2 L L0T L = const. × L0T

) (على نوع المادة ویسمى معامل التمدد الطولي ) .const(ویتوقف ھذا الثابت L = L0T

L = ــــــــــــــــــ

L0T) K-1أو C-1(

L0

T0= قبل التسخین درجة الحرارة

L

T= التسخین درجة الحرارة بعد

L

C1مقدار التغیر في طول متر واحد من المادة لكل تغیر في درجة الحرارة مقداره


L L = L0 +L

من العالقة ) L(بالتعویض عن L = L0T

L = L0 + L0T

L = L0 ( 1 + T )

) 40oC(ما طولھا عندما تكون درجة الحرارة ) 0oC(عندما كانت درجة الحرارة ) 30m(قضبان حدیدیة طولھا

0.000011(معامل التمدد الطولي للحدید إذا علمت أن C-1(.................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

عند تسخین صفیحة معدنیة على ھیئة مستطیل فإنھا تتمدد طولیا وعرضیا

:ة ویحسب معامل التمدد السطحي من العالقة التالی

A = A0T

=(معامل التمدد السطحي ) (حیث 2(

ویحسب التمدد ) الطول والعرض واالرتفاع ( فإنھ یتمدد عند تسخین مكعب معدني

: الحجمي من العالقة V = V0T

) =3(معامل التمدد الحجمي حیث

A

L0

W0W

L

A


رارة ــــعبارة عن مفتاح كھربي یقوم بفتح وغلق الدائرة الكھربیة تبعا لتغیر درجة الح

تثبیت درجة الحرارة خالل مدى معین من درجات الحرارة ال تتجاوزه

اختالف معامل التمدد الحراري للمادة باختالف نوعھا

ھما ــومین مع بعضـول من معدنین مختلفین ملحــي الطـتخدم شریطان متساویان فسی درجة الحرارة إلى الوضع ینحني الشریطان ، وعند عودة عند ارتفاع درجة الحرارة

الطبیعي یعودان إلى وضعھما األصلي

عندما یصعب فتح الغطاء المعدني لبرطمان زجاجي یصب علیھ ماء ساخن مما یؤدي

إلى تمدد المادة المصنوع منھا الغطاء المعدني فیسھل تحریكھ

وضعھ في نیتروجین سائل ( یمكن تثبیت محور معدني في عجلة بالتبرید الشدید للمحور (

فینكمش ثم إدخالھ في العجلة عندما ترتفع درجة حرارة المحور المعدني یتمدد ویثبت داخل العجلة

یتم ترك مسافات بین الوصالت المعدنیة في المباني والجسور والسكك الحدیدیة والرق السریعة )(

لتعطي المجال للتمدد واالنكماش ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

یراعى أن تكون الكابالت بین األعمدة غیر مشدودة )(

حتى ال تنقطع عند انخفاض درجة الحرارة نتیجة النكماشھا ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

یراعى أن یكون معامل تمدد الحدید مساویا لمعامل تمدد الخلیط من الرمل واألسمنت والحجر أثناء عملالخرسانة المسلحة

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ یراعى أن یكون معامل تمدد حشو األسنان مساویا لمعامل تمدد األسنان

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ تصنع محركات السیارات المصنوعة من األلومنیوم ، بحیث یكون لھا قطر داخلي أقل من المحركات

المصنوعة من الحدید للسماح بالتمدد الكبیر لأللومنیوم

01007510869محمود السایح / مع أطیب التمنیات بالنجاح والتفوق أ


بعض األحجار ) تركیا حالیا ( اكتشف اإلغریق منذ أكثر من ألفي عام بالقرب من مدینة مغنسیا بآسیا الصغرى

الطبیعیة التي تتمیز بقدرتھا على جذب القطع الصغیرة من الحدید وأطلقوا علیھا المغناطیس الطبیعي أو حدوة الحصان یمكن الحصول على مغناطیسیات صناعیة ذات أشكال منتظمة مثل القضیب

إذا علق مغناطیس تعلیقا حرا في مستوى أفقي من منتصفھ فإنھ یستقر بحیث یتجھ أحد طرفیھ نحو الشمال الجغرافي القطب الجنوبيتقریبا ویسمى الجغرافي ویتجھ الطرف الثاني نحو الجنوب)N(القطب الشمالي تقریبا ویطلق علیھ

)S( للمغناطیس

تتنافر األقطاب المغناطیسیة المتشابھة تتجاذب األقطاب المغناطیسیة المختلفة

) مثل الحدید والنیكل والكوبلت المواد المغناطیسیة ) الشمالیة أو الجنوبیة

وتتناقص ھذه الشدة حتى تنعدم عند منتصفھ ولذا تسمى المنطقة

ة ــیادیـقة الحــبالمنطناطیس ــن المغــبین مـة بین القطـالمتوسطنطقة الخمودأو م

فعندما نقطع المغناطیس إلى نصفین نحصل على مغناطیسین لكل منھما قطبان ، وال یمكن بھذه

الطریقة أو غیرھا أن نعزل القطب الشمالي عن القطب الجنوبي للمغناطیس

1

األقطــاب المغـناطیسیة المتشابھة تتنــافــر واألقطــاب المغناطیسیة المخــتلفة تتجاذب

المنـطقة المتوسـطة بین قطــبي المغــناطیس

ي والتي تتناقـص فیھا شدة المجال المغناطیسللمغناطیس حتــى تنعدم عند منتصفھ


یصنع عن طریق صھر الحدید ثم صبھ في قوالب معرضة لمجال اــــاطیسـده مغنــد تجمـعـب بـالـح القـوي ، فیصبــیسي قـاطــمغن

المعامل البحثیةإبرة البوصلةباب الثالجة

األرض مغناطیسا ضخما ، قطبھ الجنوبي في نصفیعتبر كوكب

الكرة الشمالي ، وقطبھ الشمالي في نصف الكرة الجنوبي

:تعلیقا حرا فإن سعند تعلیق مغناطی

رضلمغناطیس األالقطب الشمالي للمغناطیس یتجھ نحو الشمال الجغرافي مما یعني وجود القطب الجنوبي القطب الجنوبي للمغناطیس یتجھ نحو الجنوب الجغرافي مما یعني وجود القطب الشمالي لمغناطیس األرض

حیث أن األقطاب المختلفة تتجاذب والمتشابھة تتنافر تبعا لقانون التجاذب والتنافر

شكل إبرة مغناطیسیة حرة الحركة عبارة عن مغناطیس صغیر وخفیف علىحول محور رأسي ثابت لیشیر قطبھا الشمالي نحو الشمال الجغرافي

یستخدمھا البحارة لمعرفة طریقھم أثناء إبحارھم في المحیطات والبحار

األندلس وبذلك تمكن األوربیون من تحقیق أدخل العرب البوصلة إلى أوروبا في العصور الوسطى عن طریق

اكتشافاتھم الجغرافیة الكبرى خالل القرنین الخامس عشر والسادس عشر المیالدي

الطرق التسخین

د ــــكن أن یفقـل یمـــــــھ؟المغناطیس مغناطیسیتھ

مغناطیس یحتفظ بمغناطیسیتھ لمدة طویلة نسبیا

ة ـة بسیطـكنك تصمیم بوصلـیم

ن ـــة مـرك قطعـریق تـن طــعالفلین لتطفو فوق سطح الماء ثم

لة ـویـــة طـرة معدنیــل إبـــأدخینـعة الفلــــي قطــــنطة فــممغیر إلى ــرة تشـظ أن اإلبـــفتالح

ال والجنوب بعد ـي الشمـــاتجاھین ــة الفلـــطعـتقر قــأن تس


یحیط بھا ملف ) على شكل ساق منتظمة المقطع أو شرائح أو حدوة فرس ( یتكون من قلب من الحدید المطاوعلزوني ح عند مرور تیار كھربي في الملف فإن القلب الحدیدي یتمغنطیمكن تغییر شدة مغناطیسیة القلب الحدیدي بتغییر شدة التیار الكھربي

المار في الملف

الجرس الكھربي یعني التلیفونات ال مؤاخذه ( الھواتف(شرائط الفیدیوة المستخدمة في رفع الكتل والمخلفات الحدیدیة ونقلھا من مكان آلخر األوناش الكھربی

قوي يعبارة عن مادة فائقة التوصیل یمر بھا تیار كھربي فتولد مجال مغناطیس

12

یحمل القطار عند أسفلھ مغناطیسات فائقة التوصیل عندما یسیر القطار تتولد تیارات كھربیة في ملفات مثبتة في قاع المسار الخاص بھ بحیث تكون األقطاب

المغناطیسیة متشابھة فتتنافر ا لو كان یسبح في الھواء على رفع القطار عدة سنتیمترات فوق أرضیة مساره لیبدو كمتعمل قوى التنافر

من جمیع الجھات والتي تظھر فیھا آثاره المغناطیسیة سالمنطقة المحیطة بالمغناطی

یف وضع ورقة بیضاء فوق المغناطیس ثم نثر كمیة من برادة الحدید فوقھا مع النقر الخفیمكن ذلك عن طریق

بدأ باالنتشار عند أحد القطبین علیھا فنالحظ أن برادة الحدید تأخذ شكل خطوط منتظمة تحیط بالمغناطیس وھي تثم تأخذ في االنحناء حتى تصل إلى القطب اآلخر

تخرج من القطب الشمالي وتدخل في القطب الجنوبي -1شدة المجال المغناطیسي كبیرة تكثر في المناطق التي تكون فیھا -2ال تتقاطع خطوط المجال المغناطیسي -3

یوجد المجال المغناطیسي في جمیع الجھات في الفراغ المحیط بالمغناطیس وال یقتصر على مستوى واحد -4

یفقد القلب الحدیدي مغناطیسیتھ

عند انقطاع التیار

مواد فائقة التوصیل تولد مجال مغناطیسي

عندما یمر بھا تیار كھربي

تشیر الدراسات إلى أن الطیور وبعض الحشرات

ي ـغیرة جدا فــواألسماك مزودة بمغناطیسات صاغ ـــالیا عصبیة في الدمـــل مع خــھا تتصـعیونال ــــوط المجـــاس بخطــــاإلحسنــــھا مـــتمكن

ى ــــــدھا علــا یساعــسي لألرض ممــــالمغناطیرة ـــــاء الھجـھا أثنـاراتـف مســاستكشا


م بوضع بوصلة صغیرة بالقرب من سلك یمر بھ تیار كھربي 1820عام " ھانز أورستد " عالم الدانماركي قام ال

استعادت البوصلة اتجاھھا األصلي فالحظ انحراف إبرة البوصلة وعندما قطع التیار الكھربي ما یطلق علیھ التأثیر أنھ عند مرور تیار كھربي في موصل یتولد حولھ مجال مغناطیسي وھو " أورستد " استنتج

المغناطیسي للتیار الكھربي

:بطریقتینیمكن تعیین اتجاه المجال المغناطیسي الناشئ عن تیار كھربي یمر في سلك مستقیم

لك بحیث یشـیر عندما تقبض الید الیمنـى علــى الســ

اإلبھام التجاه التیار فإن اتجاه التفاف باقي األصابع یشیر التجاه المجال المغناطیسي

عند وضع بوصلة بالقرب من سلك یمر بھ تیــاركھربي فـإن إبــرة البوصلة تستقر بحیــث یشـیر قطبھا الشمالي إلى اتجاه المجال عند تلك النقطـة

)B(ياطیسكثافة الفیض المغن یعبر عن شدة المجال المغناطیسي عند نقطة

بكثافة الفیض المغناطیسي تتعین كثافة الفیض المغناطیسي عند أي نقطة تبعد مسافة

d من العالقةأمبیر1عن مركز سلك یمر بھ تیار كھربي شدتھ

B = d

I

2

) Wb/A.m(متر . أمبیر / بوحدة وبر للوسط وتقاس معامل النفاذیة المغناطیسیة ) (حیث أن )T.m/A(أمبیر / متر .وتكافئ تسال

، غالبا ما یكون الوسط ھواء) ( 7-10للھواء تساوي Wb/A.m×4π

B = d

I

2

104 = 2 × 10-7

d

1

2م/ وحدة قیاس كثافة الفیض المغناطیسي ھي وبر)Wb/m2 ( أو التسال)tesla(

عدد خطوط المجال المغناطیسي التي تخترق

لك النقطة عمودیا وحدة المساحات المحیطة بت

-7


عند وضع سلك مستقیم یمر بھ تیار كھربي بین قطبي مغناطیس بحیث

:دیا على خطوط المجال المغناطیسي نالحظ یكون السلك عمو تنشأ قوة تؤثر على السلك وتكون عمودیة على اتجاه التیار الكھربي وعلى اتجاه المجال ھذه القوة إلى حركة السلك من الموضع األعلى في كثافة الفیض المغناطیسي إلى تؤدي

الموضع األقل في كثافة الفیض المغناطیسي

تحدید اتجاه القوة المغناطیسیة المؤثرة على سلك مستقیم یمر بھ تیار كھربي وموضوع عمودیا على اتجاه المجال المغناطیسي

اجعل اإلبھام والسبابة والوسطى في الید الیسرى متعامدة

يالسبابة تشیر إلى اتجاه المجال المغناطیس إلى اتجاه التیار الكھربي الوسطى تشیر اإلبھام یشیر إلى اتجاه القوة المغناطیسیة

القوة المغناطیسیة المؤثرة على سلك یمر بھ تیار كھربي موضوع عمودیا على فیض مغناطیسي

:تتناسب طردیا مع عند ثبوت ( كثافة الفیض المغناطیسيL , I (

F B عند ثبوت ( شدة التیار الكھربيL , B(

F I عند ثبوت ( طول السلكI , B(

F L

F = BIL إذا كان السلك یصنع زاویةθ مع اتجاه الفیض یتم تحلیل متجھ

:إلى مركبتین ) B(كثافة الفیض المغناطیسي

مركبة موازیة التجاه التیار في السلك =B cos θ

مركبة عمودیة على اتجاه التیار في السلك =B sin θ

Fوبالتالي فإن = BIL sin θθIالسلك B cos θ

B sin θ


مى ـــأي تصبح القوة المؤثرة على السلك قیمة عظأي تنعدم القوة المؤثرة على السلك وفي ھذه الحالة فإن كثافة الفیض تتعین من العالقة

B =IL

F

نیوتنــــــــــــــــــ= تسال

أمبیر . متر

T.70

1(القوة المغناطیسیة المؤثرة على سلك طولھm ( یمر بھ تیار شدتھ)1A ( موضوع عمودیا

0.7= المغناطیسي عند ھذه النقطة على الفیض N

)L(طول السلك ) 1(

عندLا مع طردیFسب تتناθثبوت , I , B

)B(كثافة الفیض المغناطیسي ) 2(عند Bطردیا مع Fتتناسب θثبوت , L , I

الزاویة بین السلك واتجاه الفیض) 3(sinطردیا مع Fتتناسب θ عند

,ثبوت B L , I

)I(شدة التیار ) 4(θثبوت عندIطردیا مع Fتتناسب , L , Bمت حبمد اهللا وتوفيقه

F = BIL sin 0 = 0F = BIL sin 90 = BIL

تقدر عددیا بمقدار القوة المغناطیسیة المؤثرة على سلك

موضــوع 1Aیمر بھ تیـــار كھربي شدتھ 1mطولھ عمودیا على اتجاه المجال المغناطیسي

) 1N(الفیض المغناطیسي الذي یولد قوة مقدارھا كثافة

عندما ) 1A(یمر بھ تیار شدتھ ) 1m(على سلك طولھ یكون السلك عمودیا على اتجاه المجال المغناطیسي

F

L

F

B

F

Sin θ

F

I

Education

فيزياء أولى ث