فيزياء تاسع متقدم و عاشر عام و متقدم
الوحدة الأولى
مدخل إلى علم الفيزياء
الدرس الأول : المنهج العلمي
ما هو علم الفيزياء ؟
علم الفيزياء : هو فرع من فروع العلم يهتم بدراسة العالم الطبيعي . و علاقة الطاقة و المادة و طريقة ارتباطهما .
** من علماء الفيزياء : ماری کوری - البرت اینشتین
** وسائل التكنولوجيا الحديثة تم تطويرها باستخدام علم الفيزياء :
( الأقمار الصناعية لاستطلاع الأحوال الجوية - أجهزة الكمبيوتر المحمولة - الليزر )
** علم الفيزياء يدرس :
( حركة الالكترونات و الصواريخ - الطاقة - الموجات الصوتية - الدوائر الكهربائية - تركيب المادة - فيزياء الكون ........ )
** بعض مجالات دارسي الفيزياء : ( الهندسة - الكمبيوتر - التدريس - الطب - الفلك )
المنهج العلمي :
هو مجموعة الخطوات العلمية المبنية على تحقيقات في أنماط مختلفة لحل أي مشكلة علمية.
تحديد المشكلة : هي بداية التحقيقات حول ملاحظه أي حدث طبيعي نبحث عن تفسير له ( لماذا و كيف يحدث )
جمع المعلومات : هو إجراء الملاحظات و التفسيرات و دراستها
وضع فرضية : هي تفسير محتمل للمشكلة بناءا على ما تعرفه
اختبار الفرضية : التجربة و الملاحظة
تحليل البيانات : تنظيم البيانات في جداول و رسومات بيانية
استخلاص النتائج : من خلال تحليل البيانات
تؤيد الفرضية : يجب تكرار التجربة للحصول على نفس النتيجة / لا تؤيد الفرضية : يجب وضع فرضية جديدة
مراجعة النظراء : هي عملية يقوم بها علماء آخرون للتحقق من الإجراءات و النتائج الخاصة قبل النشر
الموضوعية : هو صياغة البحث النهائي بعيدا عن التحيز في التحقيقات العلمية
النماذج
ما هو النموذج ؟
النموذج
هو تمثيل لفكرة أو حدث أو بنية أو جسم لمساعدتنا على فهمه بشكل أفضل
** السبب الاختراع العلماء النماذج :
لأنه قد تكون أجساما كبيرة أو صغيرة للغاية أو عملية تستغرق وقتا طويلا أو مادة خطرة أو شيء لا يمكن رؤيته .
تاريخ النماذج :
نموذج طومسون للذرة يتكون الكترونات داخل كرة من الشحنات الموجبة
نموذج رذرفورد للذرة يتكون من نواة تدور مولها الكترونات في مستويات الطاقة
النموذج الذري الحديث يتكون من نواة ليست ليست كرة صلبة وإنما تتكون من بروتونات و نیوترونات تحيط بها سحابة الكترونات
** بم تفسر : تم استخدام نماذج الذرة - بسبب صغر حجمها
النماذج عالية التقنية :
مثل المحاكاة بالكمبيوتر لاختبار عملية أو إجراء ما .
** بم تفسر : نماذج النظام الشمسي - بسبب كبر حجمها
** بم تفسر : نماذج المحاكاة بالكمبيوتر للطيارين - لأنها تساعد الطيارين على التدريب على الظروف الجوية السيئة و المخاطر و الصعوبات دون الإقلاع عن الأرض
النظرية العلمية :
هو تفسير أشياء أو أحداث بناء على المعرفة المكتسبة من عدة ملاحظات و تحقیقات .
القانون العلمي :
هو عبارة عن وصف لشيء يحدث في الطبيعة و هو يذكر ما سيحدث في ظروف معينة لكنه لا يفسر سبب حدوثه أو كيفية حدوثه .
يمكن استخدام نظرية معينة لتفسير قانون معین / لكن النظريات لا تتحول إلى قوانين
الدرس الثاني : الرياضيات و الفيزياء .
يستخدم علماء الفيزياء لغة الرياضيات . و أهم أدواتها هي ( المعادلات الرياضية ) .
كما يعتمد علماء الفيزياء على النظريات و التجارب ذات النتائج العددية لدعم النظريات .
** وحدات النظام الدولي : ( سبعة كميات أساسية )
الكميات الفيزيائية صنفان :
1- كميات أساسية : هي الكميات التي يتضمنها النظام الدولي
2- كميات مشتقة : هي أي كميات تم اشتقاقها من الكميات الأساسية مثل : السرعة المتجهة
الكمية الأساسية ← الوحدة الأساسية ← الرمز
الطول ← متر← M
الكتلة ← كيلوجرام ← kg
الزمن ← ثانية ← S
درجة الحرارة ← كلفن ← K
كمية المادة ← مول ← Mol
التيار الكهربائي ← أمبير ← A
شدة الإضاءة ← شمعة ← Cd
تستخدم البادئات للتحويل بين الوحدات :
عند التحويل من الوحدة الكبيرة إلى الوحدة الصغيرة تقوم بالضرب في 10
وعند التحويل من الوحدة الصغيرة إلى الوحدة الكبيرة نقوم بالضرب في 10
التحليل البعدي :
• يستخدم للتحقق من صحة إجابتك .
• للتحقق من حل المسألة بشكل صحيح
• مثال : سرعة السيارة تقاس بوحدة m/sو لكن إذا وجدت إجابتك s/mأو m/s2فاعلم أن هناك خطأ في حل المسألة
• التحليل البعدي : هو التعامل مع الوحدات باعتبارها كميات جبرية يمكن شطبها
• يستخدم التحليل البعدي في اختيار ( معامل التحويل ) : هو معامل ضرب يساوی واحدا صحيحا (1)
مثال : من خلال العلاقة kg = 1000 g 1يمكن إيجاد قيمة معامل التحويل
مثال : لتحويل1.34kg من الحديد إلى الجرام :
مثال : لتحويل 43km/h إلى m/sيلزم عمل سلسلة من التحويلات
أولا : من kmإلى mنضرب في 103 = 1000
ثانيا : من hإلى sنضرب في min x 60 s = 3600 s 60
الأرقام المعنوية :
هي كل الأرقام المؤكدة إضافة إلى رقم واحد مقدر
مثال : القياس 0.0860 m
أول صفرين لتحديد مكان الفاصلة العشرية فقط و هما ليسا رقمين معنويين
أما الصفر الأخير فهو الرقم المقدر ( رقم معنوی )
86 رقمين مؤكدين ( أرقام معنوية )
مثال :
القياس m172,000يحتوي على ثلاثة أرقام معنوية x 105m 1.72قمنا بالترميز العلمي حتى نعرف كم رقم معنوي
تقريب الأعداد :
القاعدة الأولى : إذا كان الرقم الموجود على يمين آخر رقم معنوي اقل من 5. فلا تغير آخر رقم معنوي
2.532 = 2.53
القاعدة الثانية : إذا كان الرقم الموجود على يمين أخر رقم معنوی اكبر من 5. فقرب آخر رقم معنوی
2.536 = 2.54
القاعدة الثالثة : إذا كانت الأرقام الموجودة على يمين آخر رقم معنوی = 5 يليه رقم غير صفري . فقرب آخر رقم معنوی
2.5351 = 2.54
القاعدة الرابعة : إذا كانت الأرقام الموجودة على يمين آخر رقم معنوی = 5 يليه 0 أو لا يليه عدد آخر مطلقا فانظر إلى آخر رقم معنوي. إذا كان فرديا فقربه - و إذا كان زوجيا فال تقربه .
2.5350 = 2.54
2.5250 = 2.52
* العمليات الحسابية بالأرقام المعنوية :
عند الجمع أو الطرح : يجب أن نلاحظ أن تكون جميع الكميات الفيزيائية من نفس النوع و تكون من نفس نوع الوحدات
1- نفذ العملية الحسابية
2- قرب النتيجة إلى اقرب جزء عشري
مثال :
m + 2.4 m = 6.26 m ≈ 6.3 m3.86
عند الضرب أو القسمة : يمكن ضرب أو قسمة أي كميات فيزيائية حتى لو كانوا مختلفين في النوع و وحدة القياس
1- نفذ العملية الحسابية
2- قرب الناتج إلى اقرب جزء عشري
مثال :
km/ 11.4 L = 35.894 km/L = 35.9 km/L409.2
حل المسائل
مثال 1 : اوجد سرعة السيارة المتوسطة إذا كانت السيارة تقطع434km في 4.5h ؟
الحل
المعطيات : المسافة =434km
الزمن =4.5h
المطلوب : السرعة = ؟؟ km/h
القانون المستخدم : السرعة = المسافة / الزمن v = d / t
تطبيق الحل v = 434 km/ 4.5 h = 96.44 km/h ≈ 96 km/h