كتاب الفيزياء الحادي عشر فصل ثاني 2025-2026 منهج الإمارات

تضمن النقاط الرئيسية في هذا الملف، الذي يغطي الوحدات 5، 6، و 7 من كتاب الفيزياء (الحادي عشر متقدم)، ما يلي:

الوحدة 5: الطاقة الحركية والشغل والقدرة

• الطاقة الحركية (Kinetic Energy): هي الطاقة المرتبطة بحركة جسم. وتُعطى بالمعادلة $K=\frac{1}{2}mv^{2}$.
• الشغل (Work): هو الطاقة التي تنتقل إلى جسم أو من جسم نتيجة قوة خارجية مسببة للحركة.
  • الشغل المبذول من قوة ثابتة يُعطى بالعلاقة: $W=|\vec{F}||\Delta\vec{r}|\cos\alpha$ أو $W=\vec{F}\bullet\Delta\vec{r}$.
  • الشغل المبذول من قوة متغيرة في بعد واحد يُعطى بالتكامل: $W=\int_{x_{0}}^{x}F_{x}(x’)dx’$.
  • الشغل الموجب ينقل الطاقة إلى الجسم، والسالب ينقلها من الجسم.
• نظرية الشغل والطاقة الحركية: ينص على أن التغير الذي يحدث في الطاقة الحركية لجسم يساوي الشغل المبذول من القوى المؤثرة فيه: $\Delta K\equiv K-K_{0}=W$.
• قوة الزنبرك (Spring Force): تُحدد بقانون هوك: $F_{s}=-k(\vec{x}-\vec{x}{0})$ أو $F{s}=-kx$ (عند $x_{0}=0$).
  • الشغل المبذول من قوة الزنبرك: $W_{s}=\frac{1}{2}kx_{0}^{2}-\frac{1}{2}kx^{2}$.
• القدرة (Power): هي معدل بذل الشغل.
  • القدرة اللحظية: $P=\frac{dW}{dt}$.
  • متوسط القدرة: $\overline{P}=\frac{W}{\Delta t}$.
  • العلاقة بين القدرة والقوة والسرعة المتجهة: $P=\vec{F}\bullet\vec{v}=Fv\cos\alpha$.
• وحدات القياس: وحدة الطاقة والشغل هي الجول (J)، حيث $1\text{ J} = 1\text{ kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}^2$. وحدة القدرة هي الواط (W)، حيث $1\text{ W} = 1\text{ J/s}$.

الوحدة 6: طاقة الوضع وحفظ الطاقة

• طاقة الوضع (Potential Energy): هي الطاقة المختزنة في نظام مكون من أجسام يبذل بعضها قوى على بعض.
  • طاقة الوضع الجاذبية: $U_{g}=mgy$.
  • طاقة الوضع المرتبطة بالزنبرك: $U_{s}(x)=\frac{1}{2}kx^{2}$ (عند $x=0$).
• القوى المحافظة (Conservative Forces): هي القوى التي يكون مقدار الشغل المبذول لها في أي مسار مغلق صفرًا. مثل قوة الجاذبية وقوة الزنبرك.
• القوى غير المحافظة (Nonconservative Forces): هي القوى التي لا يتحقق فيها شرط القوة المحافظة. مثل قوى الاحتكاك ومقاومة الهواء.
• العلاقة بين الشغل وطاقة الوضع: التغير في طاقة الوضع يساوي سالب الشغل الذي تبذله القوة المحافظة: $\Delta U=-W$.
• العلاقة بين طاقة الوضع والقوة: يمكن إيجاد القوة المحافظة من طاقة الوضع باستخدام المشتقة: $F_{x}(x)=-\frac{dU(x)}{dx}$.
• الطاقة الميكانيكية (Mechanical Energy): هي مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع: $E=K+U$.
• قانون حفظ الطاقة الميكانيكية: تحفظ الطاقة الميكانيكية الكلية لأي عملية ميكانيكية تحدث داخل نظام معزول يشمل قوى محافظة فقط: $\Delta E=\Delta K+\Delta U=0$ أو $K+U=K_{0}+U_{0}$.
• حفظ الطاقة الكلية: تحفظ الطاقة الكلية (مجموع كل أشكال الطاقة) دائما في النظام المعزول، سواء أكانت القوى محافظة أم غير محافظة: $E_{\text{total}} = \text{constant} = E_{\text{mechanical}} + E_{\text{other}}$.
• نظرية الشغل – الطاقة المعممة: يمكن استخدامها في وجود القوى غير المحافظة: $W_{f}=\Delta K+\Delta U$.
• نقاط الاتزان والاستقرار:
  • نقاط الاتزان المستقرة: تؤدي الاضطرابات البسيطة إلى ذبذبات صغيرة حول النقطة.
  • نقاط الاتزان غير المستقرة: تؤدي الاضطرابات البسيطة إلى حركة تسارعية بعيدًا عن النقطة.
• نقاط الانقلاب (Turning Points): هي نقاط تكون عندها الطاقة الحركية صفرًا وعندها تنقل القوة المحصلة الجسم بعيدًا عن النقطة.

الوحدة 7: كمية الحركة (الزخم) والتصادمات

• كمية الحركة الخطية (Linear Momentum): هي ناتج ضرب كتلة الجسم في سرعته المتجهة: $\vec{p}=m\vec{v}$. وهي كمية متجهة.
• كمية الحركة والقوة: قانون نيوتن الثاني يُعبر عنه بصيغة عامة: $\vec{F}=\frac{d\vec{p}}{dt}$.
• كمية الحركة والطاقة الحركية: $K=\frac{p^{2}}{2m}$.
• الدفع (Impulse): هو التغير في كمية الحركة: $\vec{J}\equiv\int_{t_{i}}^{t_{f}}\vec{F}dt$.
  • علاقة الدفع بالتغير في كمية الحركة: $\vec{J}=\Delta\vec{p}$.
  • متوسط القوة: $\vec{J}=\vec{F}_{\text{ave}}\Delta t$.
• حفظ كمية الحركة الخطية: في كل التصادمات، يُحفظ مجموع كميتي الحركة الكلية للأجسام المتصادمة (في نظام معزول): $\vec{p}{f1}+\vec{p}{f2}=\vec{p}{i1}+\vec{p}{i2}$.
• التصادمات المرنة (Elastic Collisions):
  • تُحفظ فيها كمية الحركة الكلية والطاقة الحركية الكلية.
  • في بعد واحد، إذا كانت الكتل متساوية، يتبادل الجسمان كميتي الحركة والسرعة المتجهة.
• التصادمات اللامرنة تمامًا (Totally Inelastic Collisions):
  • تلتصق فيها الأجسام المتصادمة معًا وتكون لها السرعة المتجهة نفسها بعد التصادم.
  • لا تُحفظ فيها الطاقة الحركية الكلية.
  • السرعة المتجهة النهائية: $\vec{v}{f}=\frac{m{1}\vec{v}{i1}+m{2}\vec{v}{i2}}{m{1}+m_{2}}$.
  • فقدان الطاقة الحركية: $K_{\text{loss}}=\frac{1}{2}\frac{m_{1}m_{2}}{m_{1}+m_{2}}(\vec{v}{i1}-\vec{v}{i2})^{2}$.
• التصادمات اللامرنة جزئيًا (Partially Inelastic Collisions):
  • التصادمات التي تقع بين التصادم المرن واللامرن تمامًا.
  • تتميز بمعامل الارتداد ($\epsilon$): $\epsilon=\frac{|\vec{v}{f1}-\vec{v}{f2}|}{|\vec{v}{i1}-\vec{v}{i2}|}$.
  • $\epsilon=1$ للتصادم المرن، $\epsilon=0$ للتصادم اللامرن تمامًا.
  • فقدان الطاقة الحركية: $K_{\text{loss}}=\frac{1}{2}\frac{m_{1}m_{2}}{m_{1}+m_{2}}(1-\epsilon^{2})(\vec{v}{i1}-\vec{v}{i2})^{2}$.
• الانفجارات: تُحفظ كمية الحركة الكلية عند انفجار جسم إلى أجزاء (على مدى زمن قصير)، وتُستخدم معادلات مشابهة لتلك المستخدمة في التصادم اللامرن تمامًا ولكن مع تبديل أدلة الحالة الابتدائية والنهائية.