A.2 · القوى والزخم — ملاحظات مراجعة دبلومة البكالوريا الدولية · IB Diploma · Physics

2.1

النطاق والشروط المسبقة

تركيز HL المدعوم. التقييم الأول 2025؛ تم استكشاف دليل الفيزياء الكامل (84 صفحة PDF). يحتفظ الدليل المتبقي ومتطلبات التقييم والعمل العملي بحواجزه المسجلة.

المتطلبات السابقة: قراءة الكميات والوحدات المعلنة، واستخدام الحساب وشرط النموذج أدناه. طور كل درس طريقته الخاصة قبل النقل المستقل.

هذه أمثلة تعليمية أصلية أو خيالية صراحةً، وليست قياسات فعلية أو تحقيقات مُقيّمة مكتملة من المتعلمين.

مفردات تدريب

English	العربية
momentum/məʊˈmentəm/	الزخم
resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/	القوة المحصلة
contact force/ˈkɒntækt fɔːs/	A force between touching objects, such as the normal reaction or friction.
frictional force	A contact force opposing relative sliding, or the tendency to slide, between the surfaces in contact.
tension/ˈtenʃn/	A pulling force transmitted through a stretched string, cable or similar object.
buoyant force/ˈbɔɪənt fɔːs/	The upward resultant force a fluid exerts on an immersed object.
field force	A force acting at a distance through a field: gravitational, electrostatic or magnetic.
translational equilibrium/trænˈsleɪʃənl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/	Zero resultant force, so the object has no linear acceleration.
impulse/ˈɪmpʌls/	The change in momentum, equal to force multiplied by its duration for a constant force.

2.2

القوى والعزم والتوقف الآمن

ما الذي قد يفسر هذه الملاحظة؟

يستمر الراكب في الحركة عندما تفرامل المركبة. يوفر حزام الأمان القوة اللازمة لتغيير زخم الراكب.
ابدأ بتوقع. حدد الكميات أو الخصائص التي ستقارنها، ثم حدد الدليل الذي يمكنه التمييز بين تفسيرين.

بنِ النموذج

القوة المحصلة تسبب تسارعاً، وليس الحركة نفسها. الزخم هو الكتلة مضروبة في السرعة. بالنسبة لنظام معزول، يحفظ الزخم الكلي حتى عندما لا تحفظ الطاقة الحركية.
الزخم: الكتلة مضروبة في السرعة؛ المحصلة: المجموع الاتجاهي للقوى المؤثرة على جسم.

قوى وزخم وتوقف آمن: مخطط الحالة المحلول الأصلي

اختر الأدلة القادرة على اختبار النموذج

الدفع يساوي تغير الزخم. زيادة زمن التوقف لنفس تغير الزخم يقلل متوسط القوة. حدد القوى الخارجية قبل تطبيق حفظ الزخم.
ارسم مخططاً للقوى الحرة يحتوي فقط على القوى المؤثرة على الجسم المختار. بالنسبة لقياسات الزنبرك، أضف الأحمال على خطوات ضمن النطاق المرن وقيس الاستطالة من الوضع الخالي من الأحمال.

اعمل من الكميات المعروفة

أدر القيم المعروفة ووحداتها. اختر العلاقة لأن افتراضاتها تتناسب مع هذه الحالة، ثم أعد ترتيب المعادلة قبل التعويض.
معلوم: راكب كتلته 60 كجم يتباطأ من 10 إلى 0 متر في الثانية خلال 0.50 ثوانٍ. Δp = m(v-u) = 60(0-10) = -600 كجم·متر/ثانية. متوسط القوة F = Δp/Δt = -600/0.50 = -1,200 نيوتن. يشير الإشارة إلى أن القوة تعاكس الحركة الأولية.

مثال:

عربة كتلتها 2 كجم تتحرك بسرعة 3 متر/ثانية. أوجد عزمها (كمية حركتها). استخدم نفس التسلسل: الكميات المعلومة → النموذج → العلاقة → التعويض → الوحدة والتفسير.

تحقق من الاستنتاج وحدوده

القوى المتوازنة لا تتطلب أن يكون الجسم ساكناً. الكتلة والوزن لهما وحدات ومعاني مختلفة.
عُد إلى الملاحظة الأصلية. اشرح ما يدعمه النتيجة، وما هي الشروط التي تفترضها، وطريقة واحدة لاختبار تفسير منافس.

تحذير:

جسم يتحرك بسرعة ثابتة يجب أن تكون له قوة محصلة غير صفرية. هذا الادعاء خاطئ: القوى المتوازنة لا تتطلب أن يكون الجسم ساكناً. الكتلة والوزن لهما وحدات ومعاني مختلفة.

2.3

قوى التلامس ومجالات القوى (دليل A.2)

يسمّي الدليل كل قوة برمزها، ومعادلة حيثما ينطبق ذلك. قوى التلامس تؤثر عند تلامس الأجسام: القوة العمودية $F_N$ تؤثر عمودياً على السطح؛ الاحتكاك $F_f$ يؤثر موازياً لمستوى التلامس — ساكن $F_f \le \mu_s F_N$ (حتى حد معين) وديناميكي $F_f = \mu_d F_N$؛ الشد يسحب عبر حبل أو خيط؛ قوة الإرجاع المرنة تتبع قانون هوك $F_H = -kx$؛ المقاومة اللزجة على كرة صغيرة هي $F_d = 6\pi\eta rv$؛ والطفو هو $F_b = \rho V g$ على حجم السائل المزاح. قوى المجال تؤثر بدون تلامس: الوزن $F_g = mg$، القوة الكهربائية $F_e$، القوة المغناطيسية $F_m$.

تحقق محلول (الاحتكاك). كتلة مقدارها 2.0 كغ تنزلق على طاولة ($\mu_d = 0.30$، g = 9.8 م/ث²): $F_f = 0.30 \times 2.0 \times 9.8 = 5.9$ نيوتن. لا يمكن لسحب أفقي مقداره 5 نيوتن حتى بدء حركتها إذا كان $\mu_s = 0.40$: الحد الساكن هو $0.40 \times 19.6 = 7.8$ نيوتن.

2.4

قوانين نيوتن والزخم والدفع (دليل A.2)

مخططات الجسم الحر تعزل جسماً واحداً وتظهر كل القوى المؤثرة عليه؛ قسّم لإيجاد المحصلة. قانون نيوتن الأول: المحصلة صفر تعني سرعة ثابتة (اتزان انتقالي). القانون الثاني: $F = ma$ للكتلة الثابتة، أو بشكل عام أكثر:

$$F = \frac{\Delta p}{\Delta t} \qquad p = mv \qquad J = F\Delta t = \Delta p$$

الدفع $J$ الذي تسلمه قوة محصلة يساوي التغير في الزخم الذي يسببه. يبقى إجمالي الزخم ثابتاً إلا إذا عملت قوة خارجية محصلة — لذا يحافظ التصادم والانفجار على الزخم في الأنظمة المعزولة.

تحقق محلول. كرة كتلتها 0.15 كغ تصل بسرعة 12 م/ث وتغادر بسرعة 12 م/ث في الاتجاه المعاكس: $\Delta p = 0.15 \times 24 = 3.6$ كغ·م/ث؛ إذا استمر التلامس 0.020 ث فإن القوة المتوسطة هي $3.6/0.020 = 180$ نيوتن. يعالج الدليل التصادمات الكمية بعد واحد في SL وبعد اثنين في HL؛ أزواج معادلات الطاقة والزخم المتزامنة غير مطلوبة.

المفتاح:

القوى والزخم والتوقف الآمن: الاندفاع يساوي التغير في الزخم. زيادة وقت التوقف لنفس التغير في الزخم يقلل القوة المتوسطة. حدد القوى الخارجية قبل تطبيق حفظ الزخم.