تقرير عن ( علم الفيزياء )

علم الفيزياء

مقدمة

بسم الله الرحمن الرحيم
والحمد لله رب العالمين .. وبعد.
يسرني ان اقدم هذا البحث وان اضعه بين يدي الأستاذ العزيز في مدرستنا ..
ولقد راعيت في اعداده ان يكون واضحا سلسا فهو يتضمن على مجمل من المعلومات الاضافية في منهج الفزياء للصف العاشر لذلك قد جاءت لغة البحث بسيطة تم تبسيط المعلومات فيها على ما يتناسب مع مستوى الطلبة في هذه المرحلة ..
وقد اعتمدت في اعداد هذا البحث على مرجعين أساسين وهما:
شبكة المعلومات الدولية وبعض الكتب المتوفرة في المكتبة سيأتي ذكراها في المراجع جميعا..
واخيرا فإنني اضع هذا الجهد المتواضع بين ايدي الطلاب والمدرسين الاكارم متمنين لهم الاستفادة الشيقة من هذا البحث واضافة معومات جديدة من خارج نطاق المنهج الدراسي..









تعريف علم الفيزياء و فروعه المختلفة

اشتهر علم الفيزياء بصعوبته بالمقارنة بالعلوم الاخرى ولكن كنوع من التحدي الذي نواجهه في حياتنا فإن النجاح في دراسة الفيزياء له متعة خاصة. فمن حصل على شهادة علمية في احد تخصصات الفيزياء فإنه يكون مرشح للنجاح في العديد من المجالات التي قد يوضع بها فعلم الفيزياء يكسب دارسه العديد من المهارات ومنها على سبيل المثال ليس للحصر:
• التمثيل الرياضي لاية مشكل لايجاد الحل المنطقي لها.
• اكتساب المهارات الكافية لتصميم التجارب واجراءها،
• العمق في ايجاد تفسير لنتائج التجارب.
• اكتساب الخبرات في مجال البحث العلمي.
من يدرس الفيزياء ?
هل ترغب في معرفة كيف تعمل الاشياء من حولنا مثل الكمبيوتر والليزر والصواريخ الفضائية؟ وهل ترغب في ايجاد تفسير لما يدور في هذا الكون من ظواهر عديدة مثل الجاذبية والضوء والنجوم والعواصف والاعاصير والزلازل. هل ترغب في الشعور بمتعة الاكتشاف والمشاركة بالمعرفة العالمية واجراء التجارب العلمية واكتشاف نظريتها. اذا كنت مغرم بهذا فإن الفيزياء هي لك...



ما هو علم الفيزياء ?


علم الفيزياء هو القاعدة الاساسية لمختلف العلوم فهو يقدم التفاصيل العميقة لفهم كل شيء بدءاً بالجسيمات الاولية إلى النواة والذرة والجزيئات والخلايا الحية والمواد الصلبة والسائلة والغازات والبلازما (الحالة الرابعة للمادة) والدماغ البشري والانظمة المعقدة والكمبيوترات السريعة والغلاف الجوي والكواكب والنجوم والمجرات والكون نفسه. أي ان الفيزيائيين يختصون بمعرفة اصغر عنصر لهذا الكون وهو الجسيمات الاولية إلى الكون الفسيح مرورا بالتفاصيل التي ذكرناها.


[[فروع الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيكا ,الديناميكا الحرارية ,الكهرباء والمغناطيسية ,الضوء.....


الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية, الفيزياء الجزيئية, الفيزياء الذرية, ميكانيكا الكم, الفيزياء النووية, فيزياء الحالة الصلبة....



علوم فيزياء تطورت بتطور مفاهيم الفيزياء الحديثة :

الليزر ,الطاقة الشمسية, الألياف الضوئية ,الأغشية الرقيقة ,الفيزياء الإشعاعية, البلازما ,الجسيمات الأولية, الفلك...



القياسات الفيزيائية

ان أي نظرية عامة للفيزياء تتألف من مجموعة من المفاهيم وافتراضات عن التمثيل الرياضي لهذه المفاهيم وعلاقات رياضية من بين هذه المفاهيم ومن ثم قواعد لربط البنية الرياضية للقياسات الفعلية وبعد ذلك تأتي الأدلة المتراكمة الي تؤيد الافتراضيات والقواعد.
والمفاهيم الفبزيائية يمكن ان تكون كميات قياسية Scalaar Quantities أو كميات متجهة Vector Quantities وحينما نقول ان مفهوما ما هو كمية متجة او قياسية فإن ذلك يعني ان المفهوم يمكن تناوله في معادلات او معالجته رياضيا بحيث يتحدد بقيمة عددية او رياضية ومن الكميات القياسية المألوفة الكتلة Mass والطاقة Energy ودرجة الحرارة Temperature بينما تشمل الكميات المتجهة :القوة Force السرعة Velocity والتسارعAcceleration اذ يعبر عن الكمية بمقدار واتجاه بالنسبة لنقطة مرجعية ..
وهناك نوعان من الكميات الفيزيائية : الكميات الفيزيائية الاساسية وهي الكميات التي تكون معروفة بذاتها وهي لا تعرف بدلالة الكميات الفيزيائية الاخرى لذلك تسمى في بعض الاحيان بالكميات الفيزيائية غير المعرفة مثل الكتلة , المسافة, الزمن, الشحنة.
وثانيهما الكميات الفيزيائية المشتقة وهي الكميات التي يتم اشتقاقها من الكميات الاساسية وتعرف بدلالتها ولذلك تسمى احيان بالكميات المعرفة.




نظام الوحدات System of Units
ان قياس الكمية الفيزيائية يعني تحديد مقدارها بأداة القياس والمقدار يعني رقما ووحدة قياس معيارية. لذلك اتفق العلماء على استخدام وحدات معيارية للكميات الاساسية في الفيزياء(مسافة,كتلة,زمن) وبالتالي اعتمدت ثلاث فئات من الوحدات المعيارية هي:
1. النظام الدولي(SI )The International System : ويرمز له (م,كغم,ث kg,s,m, ) ويعتبر المترmللبعد,الكيلو غرامkg للكتلة,والثانيةsللزمن, والكلفن وهي وحدة لقياس درجة الحرارة.
2. النظام الغاوسي(Cgs) Gaussian:والذي يبنى على اساس السنتمترc والغرامg والثانيةs والكلفن.
3. النظام البريطانيThe British System : ويبنى على اساس القدمFoot والباوندPound والثانيةSecond ودرجة الفهرنهيت.
ولقد تم تبني النظام الدولي من قبل المؤتمر العام الحادي عشر حول الاوزان والمقاييس وميزة هذا النظام انه يشمل وحدات الكهرباء العملية الفولت الامبير الاوم والواط اما وحدتا القوة والطاقة في النظام الدولي(SI) فهما النيوتن (ن,N) والجول(ج,J).
1 ن = اكغم م/ث2 1N=kgm/sec2
1 ج = 1كغم م2/ث2 1J=kgm2/sec2





الوحدات القياسية للقياس:

وحدات الطول Length:

اسنوات عديدة كان المعيار العلمي للطول, قضيب معدني محفوظ في قبو درجة حرارته قيد الضبط بالقرب من باريس وطوله بالتعريف متر واحد,اما الآن فالشيء المعياري هو وحدة طبيعية تعتمد على الانبعاثات الذري وهو موجة ضوئية خاصة لضوء احمر- برتقالي ينبعث من ذرات نظير الكربتون86, فالمتر الواحد هو بالتعريف 1.650.763.73أطول موجة من هذا الضوء.



وحدة الزمن Time:ان وحدة الزمن في النظام البريطاني والمتري هي الثانية وقد عرفت في الاصل ثانية واحدة من الزمن بأنها 1/86400 من اليوم ولتحسين الدقة في قياسات الزمن فقد تم منذ عام 1967م تعيين وحدة طبيعية للزمن كما هو الطول وقد عرفت المعيارية بأنها الزمن اللازم لاتمام 9192631770ذبذبة كاملة لذرة السيزيوم .
وحدة الكتلة Mass:
ان المعيار الدولي للكتلة عبارة عن اسطوانة من البلاتين والايريديوم طولها 9.9سم وقطرها 3.9سم مخزونة في مستودع في سيفر بفرنسا وتعرف ب
ان لها كتلة 1كيلوغرام وقبل المعايرة الحالية كان الكيلوغرام يعرف بأنه كتلة 1لتر من الماء في درجة 4س° وهي درجة الحرارة التي تتخذ فيها كثافة الماء حدها الاعلى.





الكثــافـة..

نعني بالكثافة :
وحدة كتل الحجوم ، أو كل ما تحتوية المادة من جزيئات ويقاس بوحدة الوزن " رطل/فوتمكعب " PSI ..
لو وضعنا ثلاثة مكعبات من الزجاج مقاس كل منهما فوت مكعب ووضعنا في الول كمية من الهواء سوف نجد وزنة يساوي 0.08 رطل ، ولو وضعنا في المكعب الثاني كمية من الماء العذب لوجدنا وزنة يعادل 62.4 رطل ، ولو وضعنا في المكعب الثالث ماء البحر المالح لوجدنا وزنة 64 رطل .
نستنتج من ذلك أن كلما زادة الكثافة زاد وزن وباتالي زاد الضغط المادة ، ونستنتج أن كثافة البحر أكثر 800 مرة عنه في الهواء .
جاء في الموسوعة العالمية: إن الكتلة العظيمة للجو غير موزعة بشكل متساوٍ بالاتجاه العامودي، بحيث تتجمع خمسون بالمئة من كتلة الجو (50 %) مـا بين سطح الأرض وارتفـاع عشريـن ألف قدم (20.000 ft) فوق مستوى البحر، وتسعون بالمئة (90 %) ما بين سطح الأرض وارتفاع خمسين ألف قدم (50,000 ft) عن سطح الأرض.

وعليه: فإن الكثافة ( Density ) تتناقص بسرعة شديدة كلما ارتفعنا بشكل عامودي، حتى إذا بلغنا ارتفاعات جد عالية، وصلت كثافة الهواء إلى حد قليل جداً.




المرونـــــة و العلاقة بين التشوه

يمكن تقسيم المواد من حيث مقدار احتفاظها بالتشوه الحاصل في إلى ثلاث أقسام :
1- مواد تامة المرونة : و هي جميع المواد التي لا تحتفظ بشيء من التشوه بعد زوال القوة المؤثرة عليها . (الزنبرك ، سلك الحديد ، الفولاذ )
2- مواد عديمة المرونة : و هي جميع المواد التي تحتفظ بكامل التشوه بعد زوال القوة المؤثرة عليها . (العجين ، الصلصال ، الطين )
3- مواد مرنة : و هي جميع المواد التي تحتفظ بجزء من التشوه الحاصل لها بعد زوال القوة المؤثرة عليها .(النحاس،المطاط،الرصاص)
تعريف المرونة :ميل المادة للعودة إلى حالتها الأصلية بعد زوال القوى عنها .
العلاقة بين التشوه الحاصل و القوة المؤثرة :
أن الزيادة الحاصلة في الطول تتناسب طردياً مع القوة المؤثرة ما دامت هذه القوة دون حد المرونة .
تعريف حد المرونة : ( أ ) هو الحد الأعلى للقوة التي يمكن التأثير بها على المادة دون أن تفقد مرونتها .
تعريف حد الاستسلام : (ب) و هو الحد الذي بعده تستمر المادة في الاستطالة مع زيادة بسيطة في قوة الشد .
تعريف حد الكسر : (جـ) و هو الحد الذي تنكسر عنده المادة . و تسمى القوة هنا بقوة الكسر.
و تعرف العلاقة بين القوة و الاستطالة بقانون هوك :
[تحت حد المرونة لمادة تحت الشد،فإن الاستطالة الحادثة تتناسب طردا مع قوة الشد المسببة لها.]
و يعبر عنه رياضياً بالعلاقة : ق = أ Dل ................ (1)
(ق) القوة المؤثرة و حيث Dل مقدار الاستطالة (أ) ثابت التناسب و هو ثابت الصلابة = ثابت القوة (نيوتن/م)
قياس المرونـــــــــة
إذا تأثر جسم ما بقوة شد فإن هذا الجسم سوف يتشوه . فإذا أخذنا سلك معدني و علقنا فيه ثقل فإن هذا السلك سوف يتشوه (يزداد طوله) إذن من تعريف المرونة يمكن اعتماد صفة التمدد كأساس لقياس مرونة الشد لأي مادة .





قـاعـدة أرخـمـيـدس

مقدمة :
هل تساءلت يوماً كيف تطفو السفينة المصنوعة من الفولاذ على سطح الماء؟ وكيف تغوص الغواصات تحت الماء؟ ولماذا تشعر بأنك أخف وزناً وأنت تسبح تحت الماء؟
للتعرف على ذلك نقوم بالنشاط التالي:
1-علق جسماً باستخدام ميزان نابضي وسجل قراءة الميزان .
2-أحضر حوض فيه ماء كالموضح في الشكل مع دورق إزاحة وأغمر الجسم المعلق بالميزان النابضي فيه ، ماذا تلاحظ ؟
3-أوجد وزن الماء المزاح وسجله.
ما هي الإستنتاجات التي حصلت عليها ؟
1-عند غمر الجسم بالماء ينقص وزنه .
2-ينقص وزن الجسم بمقدار قوة دفع الماء له ( قوة الطفو) .
3-حجم الماء المزاح = حجم الجزء المغمور من الجسم أو الجسم كله
4-قوة الطفو = وزن الماء المزاح
5-قوة الطفو = وزن الجسم الحقيقي – وزن الجسم الظاهري
كل الإستنتاجات السابقة يمكن تلخيصها في قاعدة أرخميدس التي تنص على " إذا غمر جسم في سائل فإنه يفقد من وزنه بمقدار وزن السائل المزاح ".
ولإستنتاج التعبير الرياضي لهذه القاعدة :
لو قمنا بغمر جسم على شكل متوازي مستطيلات مساحة سطحه العلوي والسفلي(س)وارتفاعه(ع) في سائل ما كثافته(ثَ)وغاص الجسم إلى عمق مقدراه (ل)(من سطح السائل إلى السطح العلوي للجسم).
ماذا نستنتج ؟
القوة التي يؤثر بها السائل على السطح السفلي للجسم أكبر منها على سطحه العلوي, ومحصلة هاتين القوتين هي قوة إلى أعلى تعمل على دفع الجسم إلى أعلى ( قوة الطفو ) وهي المسؤولة عن نقصان وزن الجسم عند غمره في السائل.
قوة الطفو = القوة المؤثرة على السطح السفلي للجسم – القوة المؤثرة على السطح العلوي للجسم
= ض سفلي ( مساحة السطح السفلي ) – ض علوي ( مساحة السطح العلوي )
= ( ل + ع ) ثَ جـ س – ل ثَ جـ س
= ل ثَ جـ س + ع ثَ جـ س – ل ثَ جـ س
= ع ثَ جـ س
لكن ع × س = حجم السائل المغمور = حجم السائل المزاح
قوة الطفو = حجم السائل المزاح × ثَ × جـ
= كتلة السائل × جـ
= وزن السائل المزاح
وزن الجسم في السائل ( الوزن الظاهري ) = وزن الجسم في الهواء – وزن السائل المزاح
= ح ث جـ ـ ح ثَ جـ
وزن الجسم الظاهري = ح جـ ( ث ـ ثَ )





الشغل والطاقة

الشغلWork:
اذا تأثر جسم ما بقوة خارجية ثابتة مثل (F) وعلى ازاحة(S) باتجاه هذه القوة فإن الشغل وفق المفهوم الفيزيائي الذي تنجزه هذه القوة يساوي حاصل ضرب مقدار القوة في مقدار الازاحة أي ان: W=F.S
اما اذا اثرت قوة خارجية مثل(F) على جسم وكانت الزاوية التي تصنعها هذه القوة مع اتجاه الحركة (حركة الجسم) هي (y) فيمكن اعتبار هذه القوة تساوي حاصل جمع متجهين مستقلين من مركبتي القوة السينية(FO) والصادية(Fу) .
FO=Fcosy
Fу=sin
يمكن تعريف الشغل كلآتي:
((يساوي الشغل حاصل ضرب مقدار مركبة القوة الخارجية المؤثرة على الجسم بأتجاه إزاحته في مقدار الازاحة التي تحدثها هذه القوة أي ان )):
W=F.s cosy
حيث y هي الزاوية المحصورة بين متجهي القوة(F ) والازاحة (S ) ومن التعريف السابق للشغل يمكن ملاحظة النقاط التالية:
1. ان الشغل كمية عددية بالرغم من انه حاصل ضرب كميتين متجهتين.
2. يُعرّف الشغل على امتداد مدة زمنية وليس للحظة ويعتمد على كل من القوة الخارجية المؤثرة على الجسم زعلى ازاحته فإذا كانت y أقل من 90° فإن الشغل(W) التي تنجزه القوة يكون موجبا واذا كانت y أكبر من 90° فإن القوة في هذه الحالة تعاكس الحركة ويكون الشغل المنجز سالبا.
3. اذا أمكن تحليل القوة الى مجموع قوتين او اكثر فالشغل المنجز بمحصلة القوة على طول مسار الجسم يساوي مجموع الاشغال المنجزة من قبل مركبات القوة التي تم تحليلها.
4. يتلاشى الشغل تحت ثلاث شروط هي :
أ- اذا انعدمت القوة.....(في حالة جسم معزول من أي مؤثر خارجي).
ب- اذا انعدمت الازاحة.
ت- اذا تعامدت القوة الخارجية المؤثرة على الجسم مع الازاحة حيث يكون الشغل الذي تنجزه القوة(Fу) يساوي صفرا.

5. يقاس الشغل بوحدة القوة المضروبة في وحدة المسافة أي (نيوتن - متر) ويطلق عليها اسم ((جول)) في وحدات النظام الدولي:
1 نت × م = جول 1N.m=j
الطاقة الكامنة Potential Energy :
هي الطاقة التي يتم اكتسابها على حساب الموقع ويرمز لها بالرمز U لنفرض اننا رفضنا جسما ساكنا كتلتهm الى ارتفاع h عن سطح الارض وترك ساكنا.
في هذه الحالة نكزن انجزنا شغلا ضد وزنه(mg) لكن لم يحصل أي تغير في الطاقة الحركية للجسم بل بقيت على حالها مساوية صفرا. إذ ان سرعته عند ارتفاع h هي نفسها كما كانت عند سطح الارض إلا ان الجسم اكتسب طاقة بمقتضى موضعه ويمكن توضيح ذلك بسهولة بأن نجعل الجسم يسقط الى موضعه الاصلي وعندها تصبح سرعته تساوي:v=√2gh .
وطاقته الحركية تساوي:
k = ½mv² =½m{√2gh}² =mgh.
ان تعريف الطاقة الكامنة للجذب الاراضي للجسم هو الشغل mgh الناتج ضد قوة جذب الارض (mg) لرفع جسم كتلته (m) مسافة (h) فوق مستوى معين يدعى بالمتسوى الصفري حيث تساوي الطاقة الكامنة عنده صفرا, أي ان :
U = mgh .
اما الشغل المنجز من قبل قوة جذب الارض على جسم كتلته (m) يرتفع مسافة عمودية مقدراها (h) فيساوي( -mgh)ووحدة الطاقة الكامنة في النظام الدولي هي الجول.







طرائف علمية

تعتبر الطرائف العلمية مدخل لتدريس العلوم فهي تثير الإنتباه و الدهشة لدى الطالب و هذا أمر مهم يحتاج إليه المعلم كي يصل إلى هدفه بسهولة و يسر و هنا سوف نتعرض لبعض الطرائف العلمية و النوادر المدهشة التي يمكن اتخاذها عونا بعد الله في مساعدة معلم الفيزياء لإيصال المعلومة للطالب في المرحلة الثانوية بوجه الخصوص و طلابنا في جميع المراحل عامة .
أتحداك أن تزحزح الأرض ... يا أرخميدس:ـ ( الروافع) :ـ
قال أرخميدس لو وجدت نقطة ارتكاز لرفعت الأرض ، و لو وجدت هناك أرضاَ ثانية لأنتقلت إليها و حركت أرضنا من مكانها ـ نعم يمكن ذلك من الناحية النظرية و لكن هناك اعتبارات أخطأ فيها أرخميدس هل تعرفها ؟
و الأرض تسقط على التفاحة أيضاً يانيوتن ( قانون نيوتن الثالث للحركة ) :ـ
سأل الطالب المعلم بعد أن فهم نص قانون نيوتن الثالث و قال يا أستاذ إذا كان الحصان يجر العربة و العربة تجر الحصان بالقوة نفسها و لكن باتجاه معاكس فمعنى ذلك أن العربة لن تتحرك فلماذا نراها تتحرك اذن ؟
فأجاب المعلم لقد نسي زميلكم أن القوتين غير متعادلتين لأنهما تؤثران على جسمين مختلفين : فالأولى تؤثر على العربة وتؤثر الثانية على الحصان لذا فإن القوى المتساوية إذا أثرت على الجسم نفسة فإن قانون نيوتن الثالث ينطبق عليها تماماً ـ أما إذا أثرت على أجسام مختلفة فإن لكل تأثير يختلف بإختلاف الجسم و طبيعته و على مقدار المقاومة التي يبديها ضد تلك القوة .
رحم الله الاحتكاك :ـ
بعد أن شرح المعلم معنى الاحتكاك و أهميته في المشي و الوقوف و اهتراء الملابس و تفتت الجبال و غيرها الكثير ‘ سأل الطالب قائلا ماذا لو لم يكن هناك احتكاك ؟ قال المعلم لو اختفى الاحتكاك لما استطعت أن تمسك بالقلم و لزلت بك قدمك فتقع على الأرض ... و هناك من الأمثلة الكثير.
الجاذبية ...في اجازة ( قانون الجاذبية العام ) :ـ
عندما فكر كولومبس أن يعبر المحيط الأطلسي كان كثير من الناس يعتقدون أن الأرض منبسطة فقالو ان كولومبس سوف يسقط فور و صوله لحافتها و لم يعلموا ان الأرض كروية أو شبه كروية فما أن انتهى المعلم من كلامه حتى باذره سؤال من بعيد يقول نعم و إلا لكان الناس الذين في أسفل الكرة الأرضية سائرين و رؤوسهم إلى أسفل و لا يمكن هذا قطعا فكيف تكون حياتهم اذن؟
فقال المعلم للطالب تعال و أشر أمام زملائك إلى أسفل فأشار بأصبعة إلى الأرض ثم قال له أشر إلى أعلى فأشار الى السماء فقال المعلم لو سألنا نفس السؤال لأحد الطلاب في بلاد بعيدة عنا فهل يتفق معك في الاجابة ـ قال نعم ـ قال المعلم اذن اسفل الذي تشير اليه و يشير اليه اي طالب أخر هو مركز الأرض كما أن فوق هو بعيدا عن مركز الأرض و هذا هو الخطأ الذي لا يعرفه كثير من الناس.
(خواص السوائل بحر لا يغرق فيه أحد):.
سأل الطالب هل هناك بحر لا يغرق فيه أحد فعلاً يا أستاذ فقال المعلم نعم يقع هذا البحر في الأرض المحتلة فلسطين و يسمى البحر الميت و لكن ما تفسير ذلك علميا؟ إن مياه البحر الميت مالحة جداً لذا فإن مياهه أثقل من مياه البحار الأخرى و هذا سبب استحالة الغرق فيه.






المراجع:www.hazemsakeek.8m.com
http://www.hsphysics.net/phyhoway.htm
http://www.phy4all.net/physics/physics.htm
كتاب الفيزياء العامة 1 ( الدكتور شمس الدين علي ) + كتاب الفيزياء العامة 1 ( الدكتورين : زكريا حسني ظلام و أيمن كسيبي )
كتاب أساسيات الفيزياء














،
[color=red]تقبلوا مروري واحترامي

والسموحه

اختكم يارا ....كانت هنا color]]

مشكووووووووووووووووووووورة ع الموضوع الحلو



و نبي اكثر

تسلمين يا يارا ....

مشكووووووووووووووووووووورة..
و تقبلي مروري ..