الوحدة الثانية : الميكانيكا

الفصل الخامس : الآلات البسيطة

أولا : المستوى المائل

* ما المقصود بالآلة البسيطة ؟

أداة تسهل علينا انجاز الشغل بتغيير مقدار القوة التي تؤثر بها أو اتجاه تلك القوة أو كليهما معا

* ( دائرة 1 أسئلة الفصل ) نستخدم بعض الآلات البسيطة لانجاز الشغل لانها تجعلنا :

ننجز شغل أقل        نؤثر بقوة أقل       نصرف طاقة أقل      نصرف طاقة أكثر

* ما المقصود بالمستوى المائل ؟ اذكر أمثلة من الواقع على استخداماته ؟

المستوى المائل هو أداة ( آلة بسيطة ) تعمل على تقليل القوة اللازمة لرفع جسم لارتفاع معين

مثال : دفع جسم على لوح خشبي مائل لرفعه إلى نقطة محددة بدل رفعه رأسيا إلى الأعلى

* عند مقارنة الشغل المبذول في حالة رفع الجسم رأسيا بالشغل المبذول باستخدام المستوى الأملس أيهما أعلى ؟

متساويان ، فاستخدام المستوى المائل لا يجعل الشغل المطلوب أقل

* المستوى المائل لا يولد طاقة إذن كيف يفيد في تقليل القوة المؤثرة للرفع مسافة معينة ؟

عند استخدام المستوى المائل لرفع جسم نزيد الإزاحة التي يتحركها الجسم فتقل القوة المستخدمة حسب العلاقة

( ش = ق × ف  )  و بذلك  يبقى الشغل المنجز ثابتا

* كيف نحسب الفائدة الآلية للمستوى المائل ؟

الفائدة الآلية = ناتج قسمة المقاومة على القوة

الفائدة الآلية  = م  / ق    =  ل  /  ع

حيث :                         (  م  ) المقاومة : وزن الجسم المراد تحريكه على المستوى المائل

( ق  ) القوة  : قوة السحب للجسم المراد تحريكه على المستوى المائل

( ل ) : طول المستوى المائل                  ( ع ) : ارتفاع المستوى المائل

  * كيف يؤثر ارتفاع المستوى المائل على مقدار الشغل ؟

 تقليل ارتفاع المستوى المائل و زيادة طوله يزيد من الفائدة الآلية و بالتالي يقلل من الشغل

* هل توجد وحدة للفائدة الآلية ؟ فسر اجابتك

لا ، لأنها حاصل قسمة كميتين من النوع نفسه

* ماذا نقصد بقولنا أن الفائدة الآلية لمستوى مائل تساوي ( 2 ) ؟

هذا يعني أننا نرفع الجسم بالتأثير فيه بقوة تساوي نصف وزنه فقط

* مستوى مائل فائدته الآلية ( 3 ) و آخر فائدته ( 2 ) أيهما نحتاج عنده لبذل قوة أكبر ؟

كلما زادت الفائدة الآلية قل مقدار القوة اللازمة فالأول نؤثر به بقوة ( 1  / 3 )  وزنه ، أما الآخر فنصف وزنه

* ( دائرة 4 أسئلة الفصل ) يبين الشكل مستويين مائلين أملسين لهما الإرتفاع نفسه يفضل استخدام المستوى الأول بدلا من الثاني لأنه يجعلنا :

نؤثر بقوة أقل و نحصل على فائدة آلية أكبر

نؤثر بقوة اكبر و نحصل على فائدة آلية أكبر

نؤثر بقوة أقل و نحصل على فائدة آلية أقل

نؤثر بقوة أكبر و نحصل على فائدة آلية أقل

* ( س 2   أسئلة الفصل )  يبين الشكل طريقا للوصول من أسفل جبل إلى قمته :

أ – صف شكل الطريق ؟

الطريق متعرج و يمثل عدة مستويات مائلة

ب ) لماذا تصمم الطرق الجبلية بهذا الشكل ؟

للتقليل من القوة اللازمة لصعود السيارة إلى أعلى الطريق

جـ ) برأيك هل يجب أن تكون الطريق ملساء أم خشنة ؟ لماذا ؟

خشنة حتى تكون قوة الاحتكاك بين العجلات و الطريق كافية لتوفير قوة الصعود اللازمة

* عند طلبك من أحد الزملاء ذكر تطبيقات عملية تتضمن الاستخدام اليومي للمستوى المائل اخبرك بأن البرغي تطبيق عملي ، حاول اثبات صحة كلام زميلك ؟

من الشكل يظهر أن البرغي يمثل مستوى

مائلا ملفوف حول محور و عند تدوير البرغي فإنه يدخل

في الخشب بسهولة و لا يمكن عمل ذلك مع المسمار العادي

* ( س  8   أسئلة الفصل )  يبين الشكل نوعين من البراغي يستخدم اولهما في تثبيت الأجسام الخشبية و يستخدم الثاني في تثبيت القطع الحديدية مثل أجزاء السيارة معتمدا على مفهوم المستوى المائل حدد أي البرغيين له فائدة آلية أكبر تجعله أكثر سهولة في التركيب ؟

الفائدة الآلية للبرغي الثاني أكبر لأن طول المستوى المائل

 فيه أكبر بسبب ميله  القليل و القوة فيه أقل بكثير من المقاومة

* فسر كيف يكون حد السكين مستوى مائلا مزدوجا ؟

عند عمل مقطع عرضي  في السكين نجد أن حد السكين يتكون من مستويين مائلين متقابلين ( إسفين ) مما يسهل قطعه للأشياء

*  ( س  5 أسئلة الفصل )  أراد شخص وضع صندوق كتلته ( 20 كغ ) في شاحنة ففضل استخدام مستوى مائل بدلا من رفعه رأسيا فدفع الصندوق بقوة ( 125  نيوتن ) إذا علمت أن السطح خشن أجب عن الآتي :

أ – بين أن الشغل المبذول باستخدام المستوى المائل أكبر من الشغل المبذول عند رفع الجسم و ذلك بحساب الشغل في كلتاالحالتين ؟

         ب– لماذا يتطلب دفع الصندوق على المستوى المائل شغلا أكبر ؟

لأنه لزم بذل شغل إضافي ضاع بسبب قوة الإحتكاك حيث أن النظام غير محافظ

جـ - لماذا فضل الشخص استخدام المستوى المائل مع أن ذلك يحتم عليه بذل شغل أكبر ؟

لأنه سيبذل قوة أقل من وزن الجسم لرفعه بوساطة السطح المائل بينما ستكون القوة مساوية للوزن عند الرفع رأسيا إلى الأعلى

*       مستوى مائل أملس طوله ( 4 م ) استخدم لرفع عجلة كتلتها ( 35 كغ ) و لزم لذلك التأثير بقوة ( 70 نيوتن ) بإهمال الإحتكاك احسب :

1 – الفائدة الآلية للمستوى المائل      2 – الشغل الذي بذل على العجلة

* يسحب صبي لعبة سيارة كتلتها ( 0,9  كغ )  بوساطة خيط من أسفل مستوى

 مائل أملس إلى اعلاه بقوة شد مقدارها        ( 6  نيوتن )  مسافة ( 1,2  م )  ،

 احسب كلا من :

1 – الفائدة الآلية للمستوى المائل     2  - الإرتفاع الرأسي الذي وصلت اليه السيارة