ملخص العلوم أولى إعدادي، الترم الأول القوى الكهربية والمغناطيسية وقوى الجاذبية

أهداف التعلم

• يفسر شحن الأجسام بالدلك وكيفية تولد الكهربية الساكنة. • يتعرف المجال الكهربي وخطوط القوى الكهربية وخواصها. • يتعرف المغناطيس وأقطابه والمجال المغناطيسي وقانون التجاذب والتنافر. • يميز بين قوى التلامس وقوى المجال ويحدد العوامل المؤثرة في قوة الجاذبية. • يفرق بين الكتلة والوزن ويحسب الوزن من الكتلة وشدة مجال الجاذبية.

المصطلحات والتعريفات العلمية

الكهربية الساكنة (الكهروستاتيكية): شحنات كهربية تتراكم على سطح جسم نتيجة دلكه بجسم آخر، وتستقر على الجزء المدلوك ولا تنتقل لبقية الجسم. المجال الكهربي: المنطقة المحيطة بشحنة كهربية ويظهر فيها تأثيرها دون اتصال. خطوط القوى الكهربية: خطوط وهمية توضح المسار الذي تتخذه شحنة موجبة صغيرة حرة الحركة في المجال. الإلكتروسكوب (الكشاف الكهربي): جهاز يكشف الحالة الكهربية لجسم ونوع شحنته ويقارن مقدار الشحنات. المغناطيس: جسم يجذب بعض المواد المعدنية، والمواد المغناطيسية تنجذب إليه (كالحديد والنيكل والكوبالت)، وغير المغناطيسية لا تنجذب (كالنحاس والألومنيوم والبلاستيك). المجال المغناطيسي: الحيز المحيط بالمغناطيس الذي يؤثر فيه على المواد المغناطيسية عن بعد، ويُمثل بخطوط المجال المغناطيسي. قوة الجاذبية: قوة تجاذب متبادلة بين أي جسمين. شدة مجال الجاذبية: تقدر لسطح الأرض بنحو 10 نيوتن لكل كجم. الكتلة: مقدار ما يحتويه الجسم من مادة وتقاس بالكيلوجرام. الوزن: قوة جذب الأرض للجسم ويقاس بالنيوتن بميزان زنبركي. قوى التلامس: قوى تؤثر عند التلامس كالتصادم والاحتكاك. قوى المجال: تؤثر عن بعد كالكهربية والمغناطيسية والجاذبية. الحركة المدارية: حركة جسم في مسار منحنٍ حول جسم مركزي بفعل قوة الجاذبية، كحركة القمر حول الأرض.

الموضوعات الرئيسية

القوى الكهربية

عند دلك جسمين غير مشحونين تنتقل إلكترونات من سطح أحدهما إلى الآخر، فيصير الجسم الذي فقد الإلكترونات موجب الشحنة والذي اكتسبها سالب الشحنة، والشحنتان متساويتان ومتضادتان. وفي السلسلة الكهروستاتيكية، عند دلك مادة بأخرى تالية لها فإن المتقدمة تشحن موجبًا والتالية سالبًا. يختلف نوع الشحنة باختلاف مادة الدالك. تتجاذب الشحنات المختلفة وتتنافر المتشابهة، وقد ينجذب جسم غير مشحون إلى جسم مشحون. من التطبيقات: الطلاء الكهروستاتيكي (جسم سالب ورذاذ موجب فيتجاذبان ويتوزع الطلاء بانتظام)، ومانعة الصواعق (ساق معدنية مدببة متصلة بلوح مدفون في التربة تمرر الشحنات من السحب إلى الأرض)، والسلاسل المعدنية في ناقلات الوقود لتفريغ الشحنات في الأرض. خطوط القوى: وهمية لا تتقاطع، تبدأ من الشحنة الموجبة وتنتهي عند السالبة، وتكون عمودية على أسطح الأجسام المشحونة ولا تخترقها. عند تقريب جسم مشحون من قرص كشاف مشحون فإن زيادة انفراج الورقتين تعني أن للجسم نفس نوع شحنة الكشاف، ونقصان الانفراج يعني شحنة مخالفة.

القوى المغناطيسية

قوة الجذب أكبر ما يكون عند قطبي المغناطيس وتقل نحو المنتصف. المغناطيس المعلق حرًا يشير قطبه الشمالي إلى الشمال الجغرافي لأن الأرض تعمل كمغناطيس ضخم. عند تجزئة المغناطيس يصبح كل جزء مغناطيسًا جديدًا له قطبان، فلا يوجد قطب منفرد. قانون التجاذب والتنافر: الأقطاب المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب. تشبه القوى المغناطيسية القوى الكهربية في أنها تؤثر عن بعد ولها مجال وخطوط قوى. من التطبيقات: البوصلة وقطار الماجليف وفرشاة كشف البصمات.

قوى الجاذبية

تتسبب في سقوط الأجسام نحو مركز الأرض. هي قوة متبادلة تؤثر بنفس المقدار على كل من الجسمين في اتجاهين متضادين، وتزداد بزيادة كتلتي الجسمين وتقل بزيادة مربع المسافة بين مركزيهما. وهي أضعف القوى لكن لها تأثيرات مهمة كالمد والجزر الناتج عن جذب القمر للأرض (يحدث مرتين يوميًا). الوزن = الكتلة × شدة مجال الجاذبية (و = ك × جـ). كل 1 كجم عند سطح الأرض يجذبها الأرض بنحو 10 نيوتن. الكتلة لا تتغير بتغير المكان، أما الوزن فيتغير من كوكب لآخر. شدة مجال جاذبية القمر عند سطحه تعادل نحو سدس شدة مجال الأرض، وتقل شدة مجال الأرض كلما ابتعدنا عن مركزها. وينعدم الوزن عند انعدام الجاذبية في الفضاء الخارجي.

أخطاء شائعة

• الخلط بين الكتلة والوزن. • الاعتقاد أن جسمًا كبيرًا يجذب جسمًا صغيرًا بقوة أكبر مما يجذبه الصغير؛ القوتان متساويتان. • اعتبار أن خطوط المجال تتقاطع أو تخترق الأجسام المشحونة. • القول بأن الأقطاب المتشابهة تتجاذب.

قائمة المراجعة

☐ أفسر شحن الأجسام بالدلك. ☐ أحدد نوع الشحنة من السلسلة الكهروستاتيكية. ☐ أرسم خطوط المجال لشحنة وشحنتين. ☐ أستخدم الإلكتروسكوب لتحديد الشحنة. ☐ أميز المواد المغناطيسية من غير المغناطيسية. ☐ أطبق قانون التجاذب والتنافر. ☐ أميز قوى التلامس من قوى المجال. ☐ أذكر العوامل المؤثرة في الجاذبية. ☐ أحسب الوزن من الكتلة.