Page 6 - كتاب المعلم فيزياء اول ثانوي
P. 6
اﻟﺘﻔﻜﻴﺮ اﻟﻨﺎﻗﺪ الضكل 5-4 ﹸﺗﺴـﻤﻰ ﻋﻤﻠﻴﺔ ﺗﺠﺰﺋﺔ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﺇﻟﻰ ﻣﺮﻛﺒﺎﺗﻪ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ .ﻻﺣﻆ ﺃﻥ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﺍﻷﺻﻠﻲ ﻳﻤﺜﻞ
العمل يات ا�ضمو باإرائها
ﺍﻟﻮﺗـﺮ ﻓـﻲ ﻣﺜﻠﺚ ﻗﺎﺋـﻢ ﺍﻟﺰﺍﻭﻳﺔ ،ﻣﻤﺎ ﻳﻌﻨﻲ ﺃﻥ ﻣﻘـﺪﺍﺭ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﺍﻷﺻﻠﻲ ﻳﻜـﻮﻥ ﺩﺍﺋ ﹰﻤﺎ ﺃﻛﺒﺮ ﻣﻦ
ﺍﺳـﺄﻝ ﺍﻟﻄـﻼﺏ :ﻣـﺎ ﺍﻟﻌﻤﻠ ﹼﻴـﺎﺕ ﺍﳊﺴـﺎﺑﻴﺔ ﺍﻟﺘـﻲ ﳚﻮﺯ ﻣﻘﺪﺍﺭ ﺃﻱ ﻣﺮ ﹼﻛﺒﺔ ﻣﻦ ﻣﺮﻛﺒﺘﻴﻪ.
ﺇﺟﺮﺍﺅﻫـﺎ ﺑﲔ ﺍﻟﻜﻤﻴـﺔ ﺍﳌ ﹼﺘﺠﻬﺔ ﻭﺑﲔ ﺍﻟﻜﻤﻴﺔ ﺍﻟﻘﻴﺎﺳـ ﹼﻴﺔ؟
ﻻ ﻳﻤﻜـﻦ ﺇﺟﺮﺍﺀ ﻋﻤﻠ ﹼﻴﺔ ﺍﳉﻤﻊ ﺃﻭ ﺍﻟ ﹼﻄﺮﺡ ﺑﲔ ﺍﳌ ﹼﺘﺠﻬﺎﺕ الربع الا الربع الأو ﻭﻫﻨﺎﻙ ﺳـﺒﺐ ﺁﺧﺮ ﻻﺧﺘﻴﺎﺭ ﺍﻟﻨﻈﺎﻡ ﺍﻹﺣﺪﺍﺛﻲ ،ﻫﻮ ﺃﻥ ﺍﺗﺠﺎﻩ ﺃﻱ ﻣﺘﺠﻪ ﹸﻳﺤ ﱠﺪﺩ ﺑﺎﻟﻨﺴـﺒﺔ ﺇﻟﻰ ﻫﺬﻩ
ﻭﺍﻟﻜﻤ ﹼﻴـﺎﺕ ﺍﻟﻘﻴﺎﺳـ ﹼﻴﺔ ،ﻭﻟﻜﻦ ﻳﻤﻜـﻦ ﴐﺏ ﺍﳌ ﹼﺘﺠﻪ ﰲ ﺍﻹﺣﺪﺍﺛﻴﺎﺕ .ﻭﻳﻌ ﹼﺮﻑ ﺍﺗﺠﺎﻩ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﻋﻠﻰ ﺃﻧﻪ ﺍﻟﺰﺍﻭﻳﺔ ﺍﻟﺘﻲ ﻳﺼﻨﻌﻬﺎ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﻣﻊ ﻣﺤﻮﺭ xﻣﻘﻴﺴﺔ
ﻛﻤﻴﺔ ﻗﻴﺎﺳـ ﹼﻴﺔ .ﹸﻳﻐ ﹼﲑ ﺍﻟﴬﺏ ﻃـﻮﻝ ﺍﳌ ﹼﺘﺠﻪ ﺩﻭﻥ ﺃﻥ ﻳﻐ ﹼﲑ ﻓـﻲ ﺍﺗﺠـﺎﻩ ﻋﻜﺲ ﻋﻘﺎﺭﺏ ﺍﻟﺴـﺎﻋﺔ .ﻓﻔﻲ ﺍﻟﺸـﻜﻞ 5-3bﺗﻤﺜـﻞ ﺍﻟﺰﺍﻭﻳﺔ θﺍﺗﺠـﺎﻩ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ .A
ﺍﲡﺎﻫﻪ ،ﺇﻻ ﺇﺫﺍ ﻛﺎﻧﺖ ﺍﻟﻜﻤ ﹼﻴﺔ ﺍﻟﻘﻴﺎﺳـ ﹼﻴﺔ ﺳـﺎﻟﺒﺔ ﻓﻴﻨﻌﻜﺲ
ﺍﲡـﺎﻩ ﺍﳌﺘﺠﻪ .ﻣﺜـ ﹰﻼ ﻋﻤﻠ ﹼﻴﺔ ﻃـﺮﺡ ﺍﳌ ﹼﺘﺠﻬـﺎﺕ ﻋﺒﺎﺭﺓ ﻋﻦ ﹸﻳﻤﻜـﻦ ﻗﻴﺎﺱ ﺃﻃﻮﺍﻝ ﻣﺮ ﹼﻛﺒﺎﺕ ﺍﻟﻤﺘﺠﻬﺎﺕ ﺑﻄﺮﻳﻘﺔ ﺍﻟﺮﺳـﻢ ،ﻛﻤﺎ ﻳﻤﻜﻦ ﺃﻳ ﹰﻀﺎ ﺇﻳﺠﺎﺩ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒﺎﺕ
ﴐﺏ ﺍﳌ ﹼﺘﺠـﻪ ﺍﻟﺜﺎﲏ ﰲ ﺍﻟﺮﻗﻢ ،-1ﺛـﻢ ﲨﻌﻪ ﻣﻊ ﺍﳌﺘﺠﻪ ﺑﺎﺳـﺘﻌﻤﺎﻝ ﻋﻠﻢ ﺍﻟﻤﺜﻠﺜﺎﺕ .ﻓﺘﺤﺴﺐ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒﺎﺕ ﺑﺎﺳـﺘﻌﻤﺎﻝ ﺍﻟﻤﻌﺎﺩﻻﺕ ﺍﻟﻤﺒﻴﻨﺔ ﺃﺩﻧﺎﻩ ،ﻭﺗﻜﻮﻥ
ﺍﻷﻭﻝ1 . ﺍﻟﺰﺍﻭﻳﺔ θﻣﻘﻴﺴﺔ ﻓﻲ ﻋﻜﺲ ﺍﺗﺠﺎﻩ ﻋﻘﺎﺭﺏ ﺍﻟﺴﺎﻋﺔ ﻣﻦ ﻣﺤﻮﺭ xﺍﻟﻤﻮﺟﺐ.
اﻟﺘﻘﻮﻳﺔ الربع الال الربع الرابع ﺍﻟﻀﻠﻊ ﺍﳌﺠﺎﻭﺭ = Ax ⇒ Ax = Acos θ
مع ا تجهات ﻋﻨﺪﻣـﺎ ﺗﻄﺮﺡ ﻋـﲆ ﺍﻟﻄﻼﺏ ﻣﺴـﺄﻟﺔ ﺍﻟﻮﺗﺮ = cos θ A
ﺷﻔﻬﻴﺔ ﺗﺸﺘﻤﻞ ﻋﲆ ﺍﳌ ﹼﺘﺠﻬﺎﺕ ﰲ ﻣﻀﻤﻮﳖﺎ ،ﻗﺪ ﻳﻠﺠﺆﻭﻥ sin =θ ﺍﳌﻘﺎﺑﻞ = Ay ⇒ Ay = Asin θ
ﺍﻟﻮﺗﺮ A
ﻋﻨـﺪ ﺣﻠﻬـﺎ ﺇﱃ ﻋﻤﻠ ﹼﻴﺔ ﺍﳉﻤـﻊ ﺍﳌﺄﻟﻮﻓـﺔ .ﻭﻟﺘﺠﻨﺐ ﺫﻟﻚ الضكل Rx 55
ﺍﻃﻠـﺐ ﺇﻟﻴﻬﻢ ﲣ ﹼﻴـﻞ ﺃﻥ ﻻﻋ ﹰﺒﺎ ﻳﺮﻛﺾ 50 mﰲ ﻣﻠﻌﺐ، ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﻜﻮﻥ ﺍﻟﺰﺍﻭﻳﺔ ﺍﻟﺘﻲ ﻳﺼﻨﻌﻬﺎ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﻣﻊ ﻣﺤﻮﺭ xﺍﻟﻤﻮﺟﺐ ﺃﻛﺒﺮ ﻣﻦ 90°ﻓﺈﻥ ﺇﺷـﺎﺭﺓ
ﺛـ ﹼﻢ ﻳﻨﻌﻄﻒ ﺑﺰﺍﻭﻳـﺔ 90°ﻭﻳﺮﻛـﺾ 50 mﺇﺿﺎﻓ ﹼﻴﺔ .ﺛﻢ ﺇﺣﺪ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒﺘﻴﻦ ﺃﻭ ﻛﻠﺘﻴﻬﻤﺎ ﺗﻜﻮﻥ ﺳﺎﻟﺒﺔ ﻛﻤﺎ ﻓﻲ ﺍﻟﺸﻜﻞ .5-4
ﺍﺳـﺄﳍﻢ :ﻛﻢ ﹸﻳﺒﻌﺪ ﺍﻟﻼﻋـﺐ ﻋﻦ ﻧﻘﻄـﺔ ﺍﻟﺒﺪﺍﻳﺔ؟ 71 m RyCBA
ﺇﺫﺍ ﻛﺎﻧﺖ ﺇﺟﺎﺑﺘﻬﻢ ،100 mﻓﺎﺳﺄﳍﻢ :ﳌﺎﺫﺍ ﻗﺎﻡ ﺍﻟﻼﻋﺐ ﺟﻤﻊ اﻟﻤﺘﺠﻬﺎت ﺟﺒﺮ ًّﻳﺎ Algebraic Addition of Vectors
ﲠﺬﻩ ﺍﳉﻮﻟﺔ ﻭﱂ ﻳﺬﻫﺐ ﻣﻦ ﻧﻘﻄﺔ ﺍﻟﺒﺪﺍﻳﺔ ﺇﱃ ﻧﻘﻄﺔ ﺍﻟﻨﻬﺎﻳﺔ ﻟﻤﺎﺫﺍ ﹸﺗﺤ ﹼﻠﻞ ﺍﻟﻤﺘﺠﻬﺎﺕ ﺇﻟﻰ ﻣﺮ ﹼﻛﺒﺎﺗﻬﺎ؟ ﻷﻥ ﺫﻟﻚ ﹸﻳﺴﻬﻞ ﻋﻤﻠﻴﺔ ﺟﻤﻊ ﺍﻟﻤﺘﺠﻬﺎﺕ ﻣﻦ ﺍﻟﻨﺎﺣﻴﺔ
ﻣﺒﺎﴍﺓ ) ﻗﻄﺮ ﹰﹼﻳﺎ( ؟ 1 C B A
RyRx ﺍﻟﺤﺴﺎﺑﻴﺔ .ﻓﻴﻤﻜﻦ ﺟﻤﻊ ﻣﺘﺠﻬﻴﻦ ﺃﻭ ﺃﻛﺜﺮ ﻣﺜﻞ …. ،C ، B ، Aﺇﻟﺦ ،ﻭﺫﻟﻚ ﺑﺘﺤﻠﻴﻞ ﻛﻞ ﻣﺘﺠﻪ
ﺇﻟـﻰ ﻣﺮﻛﺒﺘﻴـﻪ xﻭ yﺃﻭ ﹰﻻ ،ﺛـﻢ ﺗﺠﻤﻊ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒـﺎﺕ ﺍﻷﻓﻘﻴﺔ )ﻣﺮﻛﺒﺎﺕ ﺍﻟﻤﺤـﻮﺭ ( xﻟﻠﻤﺘﺠﻬﺎﺕ
.CBA ﻟﺘﻜ ﹼﻮﻥ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒﺔ ﺍﻷﻓﻘﻴﺔ ﻟﻠﻤﺤﺼﻠﺔ. Rx = Ax + Bx + Cy :
ﻭﺑﺎﻟﻤﺜـﻞ ﺗﺠﻤـﻊ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒﺎﺕ ﺍﻟﺮﺃﺳـﻴﺔ )ﻣﺮﻛﺒـﺎﺕ ﺍﻟﻤﺤﻮﺭ
(yﻟﻠﻤﺘﺠﻬـﺎﺕ ﻟﺘﻜـﻮﻥ ﺍﻟﻤﺮﻛﺒـﺔ ﺍﻟﺮﺃﺳـﻴﺔ ﻟﻠﻤﺤﺼﻠـﺔ:
Ry = Ay + By + Cyﻭﻫـﺬﻩ ﺍﻟﻌﻤﻠﻴـﺔ ﻣﻮﺿﺤـﺔ ﺑﻴﺎﻧ ﹰﹼﻴـﺎ
ﻓﻲ ﺍﻟﺸـﻜﻞ .5-5ﻭﻷﻥ Rxﻭ Ryﻣﺘﻌﺎﻣﺪﺗﺎﻥ؛ ﻟﺬﺍ ﻳﻤﻜﻦ
ﺣﺴـﺎﺏ ﻣﻘـﺪﺍﺭ ﺍﻟﻤﺘﺠـﻪ ﺍﻟﻤﺤﺼـﻞ ﺑﺎﺳـﺘﻌﻤﺎﻝ ﻧﻈﺮﻳﺔ
ﻓﻴﺜﺎﻏﻮﺭﺱ R2 = Rx2 + Ry2
ﻭﻹﻳﺠـﺎﺩ ﺍﻟﺰﺍﻭﻳـﺔ ﺃﻭ ﺍﺗﺠـﺎﻩ ﺍﻟﻤﺤﺼﻠـﺔ ﺗﺬﻛـﺮ ﺃﻥ ﻇـﻞ
ﺍﻟﺰﺍﻭﻳﺔ ﺍﻟﺬﻱ ﻳﺼﻨﻌﻪ ﺍﻟﻤﺘﺠﻪ ﺍﻟﻤﺤﺼﻞ ﻣﻊ ﻣﺤﻮﺭ xﹸﻳﻌ ﹼﺒﺮ ﻋﻨﻪ ﺑﺎﻟﻌﻼﻗﺔ ﺍﻟﺘﺎﻟﻴﺔ:
ﻟﻠﻤﺘﺠﻪ x ﺍﳌﺮﻛﺒﺔ ﻋﲆ ﻣﻘﺴﻮﻣﺔ y ﺍﳌﺮﻛﺒﺔ ﻗﺴﻤﺔ ﳋﺎﺭﺝ =θ "ﺯﺍﺯﺍﻭﻳﻭﺔﻳ ﺍﺔﳌﺍﺘﳌﺘﺠﻪﺠ ﺍﻪﳌﺍﳌﺤﺤﺼﺼﻞﻞ)ﺗyxﺴRﺎRﻭ(ﻱ 1ﺍ-ﻟnﻈaﻞt
ﺍﻟﻌﻜﴘ
ﺍﳌﺤﺼﻞ".
11
11