++ الشــرح الـوافي لمـوضوع : عمل قـوة ثــابتة ++

- المســـــــتوى : السنة الثانية رياضي و تقني رياضي - المجـــــال : الميكانيك و الطاقة

- المـــــــــــادة : فيزياء - الوحـــــدة : العمل و الطاقة الحركية

- المدة الزمنية :2ساعة - الموضوع : عمل قوة ثابتة

- نوع الحصـة :درس

مؤشرات الكفاءة :

- يعرف المفهوم العلمي للعمل
- يعبر و يحسب عمل قوة ثابتة لجسم صلب في حركة انسحابية.
الأدوات و المواد المستعملة :
- دراسة وثيقة
مراحل سير الدرس و نشاط الأستاذ
نشاط التلميذ و الاستنتاج
1- مفهوم عمل قوة:
في المفهوم العام تعبر كلمة عمل عن جهد متبوع بإحساس بتعب و هذا لا يعبر عن المفهوم العلمي للعمل.
عندما يقوم شخص برفع جسم ثقيل بواسطة حبل ، فإنه يتعب نتيجة الجهد العضلي الذي يبذله، نقول أن هذا الشخص بذل عملا، و نقصد به الجهد العضلي الذي يبذله و هو عمل فيزيولوجي.
في الحقيقة، من الناحية الفيزيائية إن الذي بذل عملا هنا هو القوة الساحبة التي تتمثل أيضا في قوة توتر الحبل حيث انتقلت نقطة تأثيرها مسافة معينة
2- عمل قوة ثابتة:
نشاط:
أ- كيف تعمل القوة؟
E لاحظ الأشكال الثلاثة المقابلة.
في الشكل – 1: يطبق شخص قوة دفع على سيارة متوقفة بغية نقلها من النقطة إلى النقطة على مسار مستقيم ، بحيث يكون حامل القوة موازيا للطريق و جهتها من إلى .
في الشكل – 2:يطبق الشخص نفس القوة على السيارة من أجل نفس الهدف بحيث يكون حامل القوة يصنع زاوية معينة () مع الطريق.
في الشكل – 3:يطبق نفس الشخص نفس القوة من أجل نفس الهدف، و لكن هذه المرة يكون حامل القوة عموديا على الطريق :
E هل يفلح هذه المرة في نقل السيارة؟
E ما هو تأثير القوة على السيارة في كل حالة و في أية حالة يحقق هذا الشخص مبتغاه بسهولة؟
E ما هي الشروط التي تجعل القوة التي يبذلها الشخص تقوم بعمل ما؟ ما هو تأثير الزاوية a ؟
ب- عمل قوة على مسار مستقيم:
اعتمادا على النتائج السابقة، يمكننا تعريف عمل القوة الثابتة عندما تنتقل نقطة تأثيرها من نحو انتقالا مستقيما بالجداء السلمي لشعاع القوة في شعاع الانتقال:
يقاس العمل بوحدة الجول ().
جـ- متى يكون العمل محركا و متى يكون مقاوما؟:
لتحريك سيارة من نقطة نحو نقطة على مسار مستقيم فإن محركها يبذل قوة أفقية دافعة تكون في الاتجاه الموجب للحركة (من X' نحو X) (شكل - 1) و يكون عملها خلال هذا الانتقال موجبا و قيمته:
و يدعى هذا العمل بالعمل المحرك.
و إذا افترضنا أن هذه السيارة يتوقف محركها لحظة مرورها من النقطة A فإن حركتها تتباطأ تحت تأثير قوة احتكاكƒ المعاكسة لها و تتوقف تماما عند النقطة B (شكل - 2).
فإن عمل هذه القوة يكون سالبا و مقاوما:
و يدعى هذا العمل بالعمل المقاوم.
F

T


نتيجة:
العمل الميكانيكي يرتبط بمفهوم القوة و الانتقال معا.

A

B

F

شكل - 1

A

B

F

شكل - 3

A

B

F

شكل - 2


التعليل:
عندما يبذل الشخص قوة عضلية لتحريك السيارة مسافة معينة فإن القوة المبذولة تقوم بعمل ميكانيكي عندما تنتقل نقطة تأثيرها بانتقال السيارة المدفوعة:
في الشكل – 1: لا يجد الشخص صعوبة كبيرة في دفع السيارة من النقطة إلى النقطة . و تكون الزاوية بين حامل القوة و الطريق هي: و يكون العمل منجزا على أحسن وجه ().
في الشكل – 2:يجد هنا الشخص صعوبة شديدة في القيام بنفس العمل السابق و قد يزيد من شدة القوة الدافعة، لأن حامل القوة لا يكون موازيا للطريق، حيث تكون الزاوية () و يكون العمل منجزا و لكن بفعالية أقل ().
في الشكل – 3: يستحيل القيام بهذا العمل، لأن القوة المؤثرة على السيارة تكون عمودية على الطريق و هذا مهما زاد من شدة القوة الدافعة و حتى لو استعان بعشرات الأشخاص تكون الزاوية () و يكون العمل معدوما ().
نتيجة:
* يتعلق عمل قوة ثابتة بشدة هذه القوة و بطول المسار و بوضعية حامل القوة .
* لا تقوم القوة بأي عمل إذا كان حاملها عموديا على الانتقال.
* يتناسب عمل القوة الثابتة مع جيب تمام الزاوية () المحصورة بين حامل القوة و الطريق.

A

B

F

a

A

B

ƒ

شكل - 2

X'

X

A

B

F

شكل - 1

X'

X


نتيجة:
يكون العمل الموجب محركا في حين أن العمل السالب يكون مقاوما.