Question

ملخص درس الآلات فيزياء 2 ثانوي شرح وحل درس الآلات كتاب الفيزياء للصف الثاني الثانوي 

شرح الدرس السابع "الآلات"

الآلات

نرحب بكم طلابنا الاعزاء في موقع المعلم الناجح يسرنا بزيارتكم أن نقدم لكم كل ما يخص الطالب من المنهج الدراسي الجديد شرح وحلول وملخصات جميع الدروس وحل الواجبات المدرسية ومراجعة الفصل وحل تدريبات ونماذج أسئلة وأجوبة امتحان كما نقدم لكم أسئلة الدرس بإجابتها ولكم منا في صفحة موقعنا المعلم الناجح almalnaajih التعلمي حل السؤال الذي يقول....ملخص درس الآلات فيزياء 2 ثانوي شرح وحل درس الآلات كتاب الفيزياء للصف الثاني الثانوي 

.

وتكون اجابتة الصحية هي 

تلخيص درس الآلات

تعريف الآلة :- محركات تدار بقوى بشرية.

الفائدة منها :- 1/ تسهيل المهام. 2/ تخفيف الحمل.

عملها :- تغيير تجاه القوة ومقدارها.

وتنقسم الآلات إلى :-

1/ آلة بسيطة. أمثلة ” فتاحة الزجاجات ، مفك البراغي “

2/ آلة مركبة. أمثلة ” الرافعة ، البكرة ، العجلة والمحور ، المستوى المائل ، الوتد ، البرغي ”

يسمى الشغل الذي بذلته أنت :-الشغل المبذول (Wi)

أما الشغل الذي تبذله الأداة فيسمى :- الشغل الناتج (Wo)

وتسمى القوة المؤثرة في الآلة بواسطة شخص :-القوة المسلطة (Fe)

أما القوة التي أثرت بها الآلة :- القوة المقاومة (Fr)

الفائدة الميكانيكية :- (MA)

تعريفها :- هي عبارة عن ناتج قسمة المقاومة على القوة.

الشغل الناتج أقل من الشغل المبذول.

”آلة حقيقية“

MA = Fr ÷ Fe > 1

”آلة مثالية“

MA = 1

Wo = Wi

الفائدة الميكانيكية المثالية :- (IMA)

تعريفها :- هي حاصل قسمة إزاحة القوة على إزاحة المقاومة.

الشكل الرياضي للفائدة الميكانيكية المثالية :-

IMA = de ÷ dr

Wo = Wi

”آلة مثالية“

Frdr ÷ Fe de = Fe de ÷ Frdr

Fr ÷ Fe = de ÷ dr

MA = IMA

البكرة الثابتة

فتاحة الزجاج

Fr = Fe

Fr ≠Fe

MA = 1

MA > 1

الفائدة منها :- تغيير اتجاه القوه المسلطة.

الفائدة منها :- زيادة القوة المسلطة.

املئي الفراغات التالية :-

1/ تحسب الفائدة الميكانيكية من خلال قياس القوة.

2/ تحسب الفائدة الميكانيكية المثالية من خلال قياس المسافة.

الكفاءة :-

بدلالة الشغل :-

الشغل الناتج مقسوماً على الشغل المبذول مضروباً في 100

e = Wo ÷ Wi X 100

بدلالة الفائدة الميكانيكية :-

الفائدة الميكانيكية مقسومة على الفائدة الميكانيكية المثالية مضروبة في 100

e = MA ÷ IMA X 100

من حيث

الآلة الحقيقية

الآلة المثالية

الشغل

الشغل المبذول > الشغل الناتج

الشغل المبذول = الشغل الناتج

الكفاءة

e < 100

100%

الفائدة

تغيير مقدار القوة

نقل الطاقة

الآلة المركبة :-

هي عبارة عن آلة تتكون من آلتين بسيطتين فأكثر.

الفائدة الميكانيكية :-

MA = MA(1) X MA(2)

الفائدة الميكانيكية المثالية :-

IMA = IMA(1) X IMA(2)

دراجة هوائية متعددة نواقل الحركة :-

1/ كيف يمكن زيادة الفائدة الميكانيكية المثالية لدراجة هوائية في حالة صعود التل؟

يحتاج إلى جعل نصف قطر ناقل الحركة الخلفي كبيراً مقارنة بنصف قطر ناقل الحركة الأمامي، ويتم ذلك إذا أثر السائق بالقوة نفسها عندما يُدور الدواسة عدداً أكبر من الدورات ليدور الإطار دورة واحدة.

2/ كيف يمكن التقليل من الفائدة الميكانيكية المثالية لدراجة هوائية تتحرك بسرعة كبيرة على طريق مستوي؟

بحيث يكون ناقل الحركة الخلفي صغيراً وناقل الحركة الأمامي كبيراً، فإن الإطار يؤثر في الطريق بقوة أقل، لكنه لا يحتاج إلى تدوير الدواسات بمقدار كبير لكل \دورة واحدة للإطار.

3/ ما هو عمل ناقل الحركة في السيارة عندما :-

أـ تنطلق من السكون؟

تحتاج إلى قوة كبيرة لتكتسب تسارعاً وذلك عن طريق زيادة الناقل

 الحركي من الفائدة الميكانيكية المثالية.

ب ـ تتحرك بسرعة كبيرة؟

تحتاج إلى قوة صغيرة للمحافظة على سرعتها وذلك عن طريق

نقص الناقل الحركي من الفائدة الميكانيكية المثالية. 

آلة المشي البشرية :-

1/ قضيب صلب (العظام)

2/ مصدر قوة (انقباض العضلات)

3/ نقطة ارتكاز (المفاصل المتحركة بين العظام)

4/ مقاومة (وزن جزء الجسم أو الشيء الذي يتم رفعه أو تحريكه)

1/ فسري يحتاج جسم الإنسان إلى طاقة في المشي أو العدو البطيء.

لأن قيمة كفاءة النظام للروافع في جسم الإنسان ليست عالية والفوائد

الميكانيكية لها محدودة.

2/ عللي في مسابقة المشي الأشخاص طوال القامة أنظمة الروافع

الميكانيكية فائدتها أقل من الأشخاص قصار القامة.

لأنهم يحتاجون التأثير بقوة أكبر لتحريك الرافعة الطويلة المكونة من

عظام الساق.

3/ ما العوامل التي تؤدي إلى تقليل الأشخاص في مسابقة المشي؟

1ـ طول المسافة. 2ـ انخفاض كفاءة أنظمة الرافعة لطوال القامة.

3ـ طول مضمار المشي لذا تقل قدرتهم على الاحتمال والمواصلة.

الآلات البسيطة :

الآلة المركبة : ( جميع وسائل النقل ) مثل:

مسائل تدريبيه : ص87

سـ(26) يستخدم عامل نظام بكرة عند رفع صندوق كرتون كتلته (24.0 kg) مسافة (16.5 m) كما في الشكل . فإذا كان مقدار القوة المؤثرة (129 N) وسُحب الحبل مسافة (33.0 m) :

a) فما مقدار الفائدة الميكانيكية (MA) لنظام البكرة ؟

b) وما مقدار كفاءة النظام ؟

a.

MA = Fr __ F eالفائدةالميكانيكيةالفائدةالميكانيكيةللآلةتساويناتجقسمةالمقاومةعلىالقوة.

=mg÷Fe

=(24×9.8)÷129

=1.82 

b.

e=

IMA=

=

=2

e=

=0.91

91 =

سـ(27) إذا أثرت بقوة مقدارها (225 N) في رافعة لرفع صخرة وزنها (1.25x103 N) مسافة (13 cm) ، وكانت كفاءة الرافعة (88.7 %) فما المسافة التي تحركتها نهاية الرافعة من جهتك ؟

.

e =

de =

de =

=0.81m  

سـ(28) تتكون رافعة (winch) من ذراع نصف قطره (45 cm) ، يتصل الذراع بأسطوانة نصف قطرها (7.5 cm) ملفوف حولها حبل ، ومن الطرف الثاني للحبل يتدلى الثقل المراد رفعه . عندما تدور الذراع دورة واحدة تدور الأسطوانة دورة واحدة أيضاً :

a) ما مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لهذا الآلة ؟

b) إذا كانت فعالية الآلة (75 %) فقط تأثير الاحتكاك ، فما مقدار القوة التي يجب التأثير بها في مقبض الذراع ليؤثر بقوة مقدارها (750 N) في الحبل ؟

a.

re=45 r ͬ=2.5

IMA=

IMA=

.be=75% Fr=750 rͬ =95 re=7.5                              

75=

Fe=

Fe=1.6     

88.تتكون المركبه من رافعه متصله بنظام بكرات فاذا كانت هذه الاله المركبه في حالتها المثاليه تتكون من رافعه فائدتها الميكانيكيه المثاليه3.0 ونظام بكره فائدتها الميكانيكيه المثاليه2.0

a. فأثبت ان الفائده الميكانيكيه المثاليه IMA للاله المركبه تساوي 6.0

b. واذا كانت كفاءة الاله المركبه60% فما مقدار القوه المسلطه التي يجب التأثير بها في الرافعه لرفع صندوق وزنه 540N

c. اذا تحركت جهه تأثير القوة من الرافعه مسافه 12.0cm فما المسافه التي رفع اليها الصندوق .

a.IMA = IMA1

IMA = 2

b.e =

e =

Fe =

Fe = 150n  

c.60% =

IMA =

3 =

Dr = 12

Dr =36      

Answer 1

أمثلة على الآلات البسيطة :

- فتاحة الزجاجات
- مفك البراغي

فوائد الآلات :

لندرس فتاحة الزجاجات المبينة في الشكل 3-9 , فعندما تستخدم هذه الأداة فإنك ترفع طرفها البعيد , لذا تكون قد بذلت شغلا على الفتاحة , التي تبذل شغلا على الغطاء عندما ترفعه . ويسمى الشغل الذي بذلته أنت في هذه الحالة الشغل Wi , أما الشغل الذي بذلته الأداة فيسمى الشغل الناتج w0

ملاحظة : الشغل هو عملية انتقال الطاقة بالطرق الميكانيكية . فأنت خزنت شغلا في الأداة كفتاحة الزجاجات مثلا , لذا تكون قد نقلت طاقة إلى الأداة . وفي المقابل بذلت فتاحة الزجاجات شغلا على الغطاء , ولذا فقد نقلت الطاقة إليه .لا تعد فتاحة الزجاجات مصدر طاقة , ولذلك لا يكتسب الغطاء طاقة تزيد على كمية الطاقة التي خزنتها في فتاحة الزجاجات . وهذا يعني أن الشغل الناتج لا يمكن ان يكون اكبر من الشغل المبذول .

الفائدة الميكانيكية :




إن القوة التي أثرت في الآلة بواسطة شخص ما تسمى القوة المسلطة Fe , أو اختصارا القوة . أما القوة التي أثرت بها الآلة فتسمى المقاومة Fr . يبين لنا الشكل 3-9a أن Fe (القوة) هي قوة رأسية إلى أعلى أثرت بواسطة الشخص عند استخدام فتاحة الزجاجات , وأن (المقاومة) Fr هي قوة رأسية إلى أعلى أثرت بواسطة فتاحة الزجاجات , وتسمى نسبة المقاومة إلى القوة Fr/Fe الفائدة الميكانيكية MA للآلة .

الفائدة الميكانيكية : MA = Fr/Fe
الفائدة الميكانيكية للآلة تساوي ناتج قسمة المقاومة على القوة .

ملاحظة : عندما تكون الفائدة الميكانيكية أكبر من 1 فإن الآلة تعمل على زيادة القوة التي أثر بها شخص ما .

يمكننا أن نعبر عن الفائدة الميكانيكية للآلة بطريقة أخرى وذلك باستخدام تعريف الشغل :

حيث we = Fede و wr = Fr dr
ويمكننا إعادة كتابة المعادلة على الصورة




تذكر أن الفائدة الميكانيكية يعبر عنها بالمعادلة





لذا فإن الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) تساوي إزاحة القوة مقسومة على إزاحة المقاومة .




الكفاءة :

ملاحظة : يكون الشغل المبذول في الآلات الحقيقية أكبر من الشغل الناتج . وإن إزالة الطاقة من النظام تعني أن هناك نقصانا في الشغل مما يجعل الآلة أقل كفاءة وفاعلية عند إنجاز المهمة .

هناك قانونين يمكننا استعمالها عند إيجاد الكفاءة :
1- الكفاءة :




إن كفاءة الآلة (كنسبة مئوية %) تساوي الشغل الناتج مقسوما على الشغل المبذول مضروبا في العدد 100 .

2- الكفاءة بدلالة الفائدة الميكانيكية والفائدة الميكانيكية المثالية :




إن كفاءة الآلة (كنسبة مئوية % ) تساوي فائدتها الميكانيكية مقسومة على فائدتها الميكانيكية المثالية مضروبة في العدد 100 .

ملاحظة : جميع الآلات الحقيقية كفاءتها اقل من 100%










ملاحظة : يحدد تصميم الآلات فائدتها الميكانيكية المثالية , فالآلة ذات الكفاءة العالية لها فائدة ميكانيكية تساوي غالبا كفاءتها الميكانيكية المثالية , وللحصول على قوة المقاومة نفسها فإنه يجب التأثير بقوة أكبر في الآلة ذات الكفاءة المتدنية مقارنة بالآلة ذات الكفاءة العالية .

الآلات المركبة :
تتكون معظم الآلات بغض النظر عن مستوى تعقيدها من آلة بسيطة واحدة أو أكثر من الآلات التالية :
الرافعة , البكرة , الدولاب والمحور , المستوى المائل , الوتد (الإسفين), البرغي . انظر الشكل التالي :




إن الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لكل الآلات الموضحة في الشكل السابق هي النسبة بين المسافات المقطوعة , ويمكن استبدال هذه النسبة للآلات كالرافعة والدولاب والمحور بنسبة المسافات بين النقاط التي أثرت عندها كل من القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز .

من أمثلة الدولاب والمحور : عجلة القيادة والتي تكون الفائدة الميكانيكية المثالية لها هي النسبة بين قطري الدولاب والمحور . انظر الشكل 3-12




الآلة المركبة : هي الآلة التي تتكون من آلتين بسيطتين أو اكثر ترتبطان معا , بحيث تصبح المقاومة لإحدى هذه الآلات قوة (مسلطة) للآلة الأخرى .

الفائدة الميكانيكية للآلة المركبة (MA) تساوي حاصل ضرب الفوائد الميكانيكية للآلات البسيطة التي تتكون منها .




آلة المشي البشرية :

إن جسم الإنسان مزود أيضا بآلات بسيطة على هيئة رافعات تمنحه القدرة على السير والركض , إلا ان أنظمة الرافعات في جسم الإنسان اكثر تعقيدا ولكل نظام الأجزاء الرئيسية التالية :
- قضيب صلب (العظام)
- مصدر قوة (انقباض العضلات)
- نقطة ارتكاز (المفاصل المتحركة بين العظام )
- مقاومة (وزن جزء الجسم أو الشيء الذي يتم رفعه أو تحريكه )




يوضح الشكل السابق الأجزاء المكونة لنظام الرافعة في قدم الإنسان . إن قيمة كفاءة النظام للروافع في جسم الإنسان ليست عالية , والفوائد الميكانيكية لها محدودة وهذا يفسر حاجة الجسم إلى الطاقة (حرق السعرات الحرارية ) في حال المشي أو العدو البطيء مما يساعد الناس على التقليل من الوزن .

ملاحظة : إن الأشخاص طوال القامة لديهم أنظمة رافعة فائدتها الميكانيكية اقل من الأشخاص القصار القامة . بينما يستطيع طوال القامة المشي اسرع ولكن ذلك يتطلب منه التأثير بقوة أكبر لتحريك الرافعة الطويلة المكونة من عظام الساق .

Answer 2

حل مراجعة الفصل الآلات فيزياء ثاني ثانوي
3-1مراجعة



.15 الشغل تدفع مريم جسماً كتلته 20 kg مسافة 10 m على أرضية غرفة بقوة أفقية مقدارها .80 N احسب مقدار الشغل الذي تبذله مريم.







الإجابة هي







. 8x102 J



.16 الشغل يحمل عامل ثلاجة كتلتها 185 kg على عربة نقل متحركة, وذلك بدفعها إلى أعلى مسافة 10.0 m على لوح مائل عديم الاحتكاك يميل بزاوية 11.0˚ على الأفقي. ما مقدار الشغل الذي يبذله العامل؟







الإجابة هي







. 3.46x103



 



.17 الشغل والقدرة هل يعتمد الشغل اللازم لرفع كتاب إلى رف عالٍِ, على مقدار سرعة رفعة؟ وهل تعتمد القدرة على رفع الكتاب على مقدار سرعة رفعه؟ وضح إجابتك.







الإجابة هي







.



لا، الشغل ليس دالة رياضية بدلالة الزمن بينما القدرة دالة رياضية بدلالة الزمن تعتمد القدرة المطلوبة على مقدار سرعة صعودك



18. القدرة يرفع مصعد جسماً كتلته 1.1 × 103 kg مسافة 40.0 m خلال .12.5 s ما القدرة التي يولدها المصعد؟







الإجابة هي







. 3.4x104 W



.19 الشغل تسقط كرة كتلتها 0.180 kg مسافة 2.5 m, فما مقدار الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية على الكرة؟







الإجابة هي



. 4.4





20. الكتلة ترفع رافعة صندوقاً مسافة 1.2 m, وتبذل عليه شغلاً مقداره 7.0 kj. ما مقدار كتلة الصندوق؟  







الإجابة هي







. 600 kg



.21 الشغل تحمل أنت وزميلك صندوقين متماثلين من الطابق الأول من مبنى إلى غرفة تقع في نهاية ممر في الطابق الثاني. فإذا اخترت أن تحمل الصندوق إلى أعلى الدرج ثم تمر عبر الممر لتصل إلى الغرفة, في حين اختار زميلك أن يحمل صندوقه من الممر في الطابق الأول ثم يصعد به سلماً رأسياً إلى أن يصل إلى الغرفة, فأيهما يبذل شغلاً أكبر؟







الإجابة هي







.



كلاهما ينجز كمية الشغل نفسها



.22 الشغل وطاقة الحركة إذا تضاعفت الطاقة الحركية لجسم بفعل شغل مبذول عليه, فهل تتضاعف سرعة الجسم؟ إذا كان الجواب بالنفي فما النسبة التي تتغير بها سرعة الجسم؟







الإجابة هي







.



تتناسب الطاقة الحركية مع مربع السرعة لذلك فان مضاعفة الطاقة تؤدي إلي مضاعفة مربع السرعة فتتزايد السرعة بالمعامل 1.4



23. التفكير الناقد وضح كيفية إيجاد التغير في طاقة نظام إذا أثرت فيه ثلاث قوى في آنٍ واحد.







الإجابة هي







.



لان الشغل عبارة عن تغير في الطاقة الحركية فاحسب الشغل المبذول بواسطة كل قوة يمكن أن يكون الشغل موجب أو سالب أو صفر ويعتمد على الزاوية بين القوة وإزاحة الجسم يمثل مجموع الكميات الثلاث للشغل التغير في طاقة النظام











3-2 الالات











مسائل تدريبية



24. إذا تضاعف نصف قطر ناقل الحركة في الدراجة الهوائية في المثال 4, في حين بقيت القوة المؤثرة في السلسلة والمسافة التي تحركتها حافة الدولاب دون تغيير, فما الكميات التي تتغير؟ وما مقدار التغير؟







الإجابة هي







.



الفائدة الميكانيكية المثالية=0.225 ، الفائدة الميكانيكية=0.214



F=33.2 N , d=3.15 cm



.25 تستخدم مطرقة ثقيلة لطرق إسفين في جذع شجرة لتقسيمه, فعندما ينغرس الإسفين مسافة 0.20 m في الجذع فإنه ينفلق مسافة مقدارها 5.0 cm. إذا علمت أن القوة اللازمة لفلق الجذع هي 1.7 × 104N, وأن المطرقة تؤثر بقوة 1.1 × 104 N



.a فما مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية ((IMA للإسفين؟  







الإجابة هي







. 4



.b وما مقدار الفائدة الميكانيكية MA)) للإسفين؟  







الإجابة هي







. 1.5



.c احسب كفاءة الإسفين إذا اعتبرناه آلة.







الإجابة هي







. 38%



26. يستخدم عامل نظام بكرة عند رفع صندوق كرتون كتلته 24.0 kg مسافة 16.5 m كما في الشكل 3-14. فإذا كان مقدار القوة المؤثرة 129 N وسحُب الحبل مسافة m 33.0.



.a فما مقدار الفائدة الميكانيكية (MA) لنظام البكرة؟ يستخدم عامل نظام بكرة عند رفع صندوق كرتون كتلته 24.0 kg مسافة 16.5 m كما في الشكل 3-14. فإذا كان مقدار القوة المؤثرة 129 N وسحُب الحبل مسافة m 33.0







الإجابة هي







. 1.82



.b وما مقدار كفاءة النظام؟ يستخدم عامل نظام بكرة عند رفع صندوق كرتون كتلته 24.0 kg مسافة 16.5 m كما في الشكل 3-14. فإذا كان مقدار القوة المؤثرة 129 N وسحُب الحبل مسافة m 33.0







الإجابة هي







. 91%



27. إذا أثرت بقوة مقدارها 255 N في رافعة لرفع صخرة وزنها N 1.25 × 103 مسافة 13 cm, وكانت كفاءة الرافعة 88.7 % فما المسافة التي تحركتها نهاية الرافعة من جهتك؟  







الإجابة هي







. 0.81 m



28. تتكون رافعة (winch) من ذراع نصف قطره 45 cm, يتصل الذراع بأسطوانة نصف قطرها 7.5 cm, ملفوف حولها حبل, ومن الطرف الثاني للحبل يتدلى الثقل المراد رفعه. عندما تدور الذراع دورة واحدة تدور الأسطوانة دورة واحدة أيضاً.



.a ما مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لهذه الآلة؟







الإجابة هي



تتكون رافعة (winch) من ذراع نصف قطره 45 cm, يتصل الذراع بأسطوانة نصف قطرها 7.5 cm, ملفوف حولها حبل, ومن الطرف الثاني للحبل يتدلى الثقل المراد رفعه. عندما تدور الذراع دورة واحدة تدور الأسطوانة دورة واحدة أيضاً يكون مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لهذه الآلة هو . 6







.b إذا كانت فاعلية الآلة 75 % فقط نتيجة تأثير قوة الاحتكاك, فما مقدار القوة التي يجب التأثير بها في مقبض الذراع ليؤثر بقوة مقدارها 750 N في الحبل؟  







الإجابة هي







. 1.7x102 N