شرح دروس الظواهر الميكانيكية و الكهربائية للسنة الرابعة متوسط 2014

الظواهر الميكانيكية

التجاذب والقوة

1. الجملة الميكانيكية:
تمثل الجملة الميكانيكية جسما أو عدة أجسام وهي محددة بالنسبة للوسط الخارجي.
تحديد الأفعال الميكانيكية المؤثرة (و تمثيلها بأسهم) في الجملة ( الممثلة بفقاعة) يسمى " مخطط أجسام متأثرة "
أنواع الأفعال: تلامسية و بعدية .
و لها تأثير : موضعي أو موزع على سطح.

2. المقاربة الأولية للقوة كشعاع :
ننمذج الأفعال الميكانيكية المتبادلة بين الجمل الميكانيكية بقوة.
تمثيل هذه القوة بشعاع ( F A/B ) الجملة A تؤثر على الجملة B
خواص شعاع القوة:
الحامل : منحى الفعل
الجهة : جهة الفعل
الطويلة : تتناسب مع قيمة القوة ( يستعمل سلم رسم مثل : 1N 1cm .
تقاس قيمة القوة بالربيعة و وحدة قياسها النيوتن ( N )

3. فعل الأرض على جملة ميكانيكية:
الثقل : هو التأثير الميكانيكي للأرض على جملة ميكانيكية و يرمز له بالرمز FT/S أو P .
مميزات الثقل:
الحامل ( المنحى ) : الخط الواصل بين الجملة و مركز الأرض
الجهة: نحو مركز الأرض.
القيمة: تتناسب مع كتلة الجملة ( P = g ×m ) و تقاس بالربيعة.

القوة والحركة

4. القوة F والحالة الحركية لجملة ميكانيكية :
عند التأثير على جملة ميكانيكية بقوة يمكن أن تتغير:
حالتها الحركية ( تتغير سرعتها ) - مسار حركتها - شكلها .

إذا كان تأثير القوة في نفس جهة الحركة تتزايد سرعة الجملة.
إذا كان تأثير القوة عكس جهة الحركة تتناقص سرعة الجملة.
انعدام سرعة الجملة لا يعني عدم وجود قوى مؤثرة أي:
( قوى متساوية في القيمة و متعاكسة في الجهة ).
بازدياد قيمة القوة المؤثرة تزداد سرعة الجملة.

5. الاحتكاك :
ينتج الاحتكاك عن التأثير المتبادل باللمس بين جملتين ميكانيكيتين.
مظهرا الاحتكاك:
احتكاك مقاوم : يعيق الحركة
احتكاك محرك: يساعد على الحركة مثل: الاحتكاك الملتصق بالأرض
( يساعد على المشي و إقلاع السيارة )
ينمذج الاحتكاك بقوة: F F/B و تمثل هذه القوة بشعاع جهته تكون في :
الاحتكاك المقاوم : عكس جهة الحركة.
الاحتكاك المحرك : في نفس جهة حركة الجملة

الظواهر الميكانيكية

التجاذب والقوة

1. الجملة الميكانيكية:
تمثل الجملة الميكانيكية جسما أو عدة أجسام وهي محددة بالنسبة للوسط الخارجي.
تحديد الأفعال الميكانيكية المؤثرة (و تمثيلها بأسهم) في الجملة ( الممثلة بفقاعة) يسمى " مخطط أجسام متأثرة "
أنواع الأفعال: تلامسية و بعدية .
و لها تأثير : موضعي أو موزع على سطح.

2. المقاربة الأولية للقوة كشعاع :
ننمذج الأفعال الميكانيكية المتبادلة بين الجمل الميكانيكية بقوة.
تمثيل هذه القوة بشعاع ( F A/B ) الجملة A تؤثر على الجملة B
خواص شعاع القوة:
الحامل : منحى الفعل
الجهة : جهة الفعل
الطويلة : تتناسب مع قيمة القوة ( يستعمل سلم رسم مثل : 1N 1cm .
تقاس قيمة القوة بالربيعة و وحدة قياسها النيوتن ( N )

3. فعل الأرض على جملة ميكانيكية:
الثقل : هو التأثير الميكانيكي للأرض على جملة ميكانيكية و يرمز له بالرمز FT/S أو P .
مميزات الثقل:
الحامل ( المنحى ) : الخط الواصل بين الجملة و مركز الأرض
الجهة: نحو مركز الأرض.
القيمة: تتناسب مع كتلة الجملة ( P = g ×m ) و تقاس بالربيعة.

القوة والحركة

4. القوة F والحالة الحركية لجملة ميكانيكية :
عند التأثير على جملة ميكانيكية بقوة يمكن أن تتغير:
حالتها الحركية ( تتغير سرعتها ) - مسار حركتها - شكلها .

إذا كان تأثير القوة في نفس جهة الحركة تتزايد سرعة الجملة.
إذا كان تأثير القوة عكس جهة الحركة تتناقص سرعة الجملة.
انعدام سرعة الجملة لا يعني عدم وجود قوى مؤثرة أي:
( قوى متساوية في القيمة و متعاكسة في الجهة ).
بازدياد قيمة القوة المؤثرة تزداد سرعة الجملة.

5. الاحتكاك :
ينتج الاحتكاك عن التأثير المتبادل باللمس بين جملتين ميكانيكيتين.
مظهرا الاحتكاك:
احتكاك مقاوم : يعيق الحركة
احتكاك محرك: يساعد على الحركة مثل: الاحتكاك الملتصق بالأرض
( يساعد على المشي و إقلاع السيارة )
ينمذج الاحتكاك بقوة: F F/B و تمثل هذه القوة بشعاع جهته تكون في :
الاحتكاك المقاوم : عكس جهة الحركة.
الاحتكاك المحرك : في نفس جهة حركة الجملة


الظواهر الكهربائية

التكهرب:
1. الشحنة الكهربائية :
التكهرب: يمكن كهربة الأجسام بـ : الدلك – اللمس – التأثير .
يوجد نوعان من الكهرباء : كهرباء ( شحن ) موجبة ( الزجاج المكهرب ) ، كهرباء ( شحن ) سالبة ( الإيبونيت المكهرب ).
التجاذب : يحدث بين الشحن المختلفة ( + و - ) . التنافر : يحدث بين الشحن المتشابهة ( + و + ) ، ( - و - ).
تقاس الشحنة الكهربائية بالكولوم ( C ).
نموذج مبسط للذرة : ( نموذج روذرفورد )
تتكون الذرة من نواة مركزية موجبة الشحنة ( بها بروتونات ) تدور حولها الكترونات سالبة الشحنة.
الذرة متعادلة كهربائيا ( الشحن السالبة = الشحن الموجبة ) ، شحنة الإلكترون :تساوي e - = -1.6 × 10 -19 C
النواقل : تسمح بانتقال الالكترونات عبرها ( المعادن ) ، العوازل : لا تسمح بانتقال الالكترونات ( خشب ، زجاج ، بلاستيك ..)
التيار الكهربائي : هو الحركة الإجمالية للالكترونات الحرة داخل جسم ناقل.


الكهرو مغناطيسية :
2. التأثير المتبادل بين التيار الكهربائي والمغناطيس
يولد التيار الكهربائي لمار في ناقل مستقيم أو في وشيعة حقلا مغناطيسيا في الفضاء المحيط بهما

تتعلق جهة حركة ناقل مغمور في حقل مغناطيسي بجهة التيار الكهربائي و بجهة الحقل المغناطيسي المغمور فيه ، و تتعلق سرعته بشدة التيار الكهربائي و شدة الحقل المغناطيسي. ( تجربة لابلاس )
تنحرف حزمة الكترونية تحت تأثير حقل مغناطيسي.


التوتر والتيار الكهربائيان
3. التوتر والتيار الكهربائيان المتناوبان:
حركة مغناطيس أمام وشيعة تنتج توترا كهربائيا خلال مدة هذا الانتقال.
الدوران المنتظم لمغناطيس أمام وشيعة يولّد توترا كهربائيا متناوبا بين طرفيها
التيار الكهربائي المستمر له جهة واحدة ( من الموجب إلى السالب ) و له شدة ثابتة ( I ).
التيار الكهربائي المتناوب حركته تتناوب في جهتين متعاكستين و شدته تتغير بين ( Imin – 0 – Imax )
يسمح راسم الاهتزاز المهبطي بالكشف عن طبيعة التوتر الكهربائي و قياس قيمته الأعظمية و ذلك بعد إجراء المسح الزمني.
الفولطمتر يسمح بقياس القيمة المنتجة للتوتر الكهربائي المتناوب.( ).
- الدور T: هو زمن إشارة كاملة ( يقاس بالثانية s ) f = 1 / T
- التواتر f: هو عدد الإشارات في الثانية الواحدة ( يقاس بالهرتز Hertz ).

الأمن الكهربائي:

4. مآخذ 220 فولط: به ثلاثة أسلاك ( طور Ph - حيادي N – توصيل أرضي)
التوصيل الأرضي : يحمي الإنسان من التكهرب ( في حالة تكهرب هيكل الجهاز ).
القاطع التفاضلي: يحمي الدارة الكهربائية من الاستقصار.
المنصهرة: الحماية من شدة تيار كهربائي فائقة ( أيضا من دارة قصيرة )
الكاشف الكهربائي( مفك براغي كاشف ): التعرّف على الطور و الحيادي.
يجب توصيل المصابيح في الشبكة الكهربائية بشكل سليم ( المصباح متصل مباشرة بالحيادي و القاطعة بسلك الطور)


المادة و تحولاتها

المحاليل الكيميائية
1. الشاردة والمحلول الشاردي:
المحلول المائي: هو المحلول الذي يكون فيه المذيب هو الماء (الماء المقطر ).
نوعا المحاليل المائية: محلول مائي جزيئي ( مثل: الماء المقطر + سكر ) و محلول مائي شاردي (مثل: ماء مقطر + ملح الطعام ).
الأجسام الصلبة الجزيئية ومحاليلها لا تنقل التيار الكهربائي وكذلك الأجسام الصلبة الشاردية.
أما المحاليل الشاردية مثل محلول كلور الصوديوم فهي تنقل التيار الكهربائي.
التمييز بين الذرة والشاردة:
الذرة متعادلة كهربائيا ( عدد الالكترونات = عدد البروتونات ) مثل : O , H , C , Cu.
الشاردة : هي ذرة فقدت أو اكتسبت إلكترونا أو أكثر ( تسمى شاردة بسيطة )
شاردة الصوديوم (Na+ ) فقدت إلكترون : Na Na+ + 1 e-
شاردة الكلور ( Cl – ) اكتسبت إلكترون واحد : Cl + 1 e- Cl –
أنواع الشوارد:
شوارد بسيطة موجبة مثل: Zn2+ , Ag+ , Cu2+ , Ca2+ , Na+ شوارد بسيطة سالبة مثل : I- , F- , Br - , Cl-
شوارد مركبة سالبة : OH – ( الهيدروكسيد) ، SO4 2 – ( الكبريتات ) ، NO3 – ( النترات ) ، CO32- ( الكربونات )...
صيغ بعض المحاليل الشاردية: محلول كلور البوتاسيوم ( K + + Cl - ) ، محلول كلور المغنزيوم ( Mg 2+ + 2 Cl - ) .
المحلول الشاردي متعادل كهربائيا ( مجموع الشوارد الموجبة = مجموع الشوارد السالبة )

التحليل الكهربائي البسيط

2. التحليل الكهربائي البسيط :
يحدث التحليل الكهربائي عندما يمر تيار كهربائي في محلول شاردي.
فتحدث تحولات كيميائية على مستوى المسريين.
في التحليل الكهربائي البسيط المسريان لا يحدث لهما تآكل ( محفوظان ).
المهبط : هو المسرى المتصل بالقطب السالب للمولد و تتجه نحوه الشوارد الموجبة لكسب الكترونات.
المصعد: هو المسرى المتصل بالقطب الموجب للمولد و تتجه نحوه الشوارد السالبة لتفقد الكترونات.
مثال: التحليل الكهربائي البسيط لـمحلول كلور الزنك ( Zn2+ ; 2 Cl - )
مسريي المهبط و المصعد من الفحم.
في المصعد + ( أنود ) : تصاعد غاز الكلور ( Cl 2)
في المهبط - ( كاتود ) : ترسب الزنك ( صلب )

التيار الكهربائي في المحاليل الشاردية ناتج عن انتقال
الشوارد الموجبة و السالبة في اتجاهين متعاكسين.

التحليل الكهربائي غير البسيط:
يحدث فيه تآكل أحد المسريين ( المصعد) و ترسب على المهبط.
( في حالة وجود شوارد المعدن المصنوع منه المصعد – في المحلول - يحدث له تآكل.
مثال: المحلول نترات الفضة ( Ag + + NO3 - ) و المسريين هما ( المهبط من الفحم و المصعد من معدن الفضة Ag (s) )
يستعمل هذا التحليل الكهربائي في : طلي المعادن ( المعدن المراد طليه يكون في المهبط ( الغلفنة ) و مادة الطلاء في المصعد.
تنقية المعادن من جميع الشوائب ( المعدن المراد تنقيته يكون في المصعد و المحلول الشاردي يكون أحد أملاح هذا المعدن ).

التفاعلات الكيميائية
3. التفاعلات الكيميائية في المحاليل الشاردية.
الفرد الكيميائي مثل : الذرة ، الشاردة ، الجزيء ، ...
النوع الكيميائي : هو مجموعة من الأفراد الكيميائية المتماثلة ( جزيئات ، شوارد ، ذرات مثل : H2O ، Fe(s) ، CO2 ...
خلال التفاعلات الكيميائية يكون (عدد الذرات و الشحن في المتفاعلات = عدد الذرات و الشحن في النواتج ) أي محفوظة.
يفسر التفاعل الكيميائي في المحاليل الشاردية بمعادلة كيميائية ( تكتب بالصيغ الشاردية أو بالصيغ الجزيئية ).
مثال : تفاعل حمض كلور الماء HCl مع الحديد Fe(s)
بالصيغة الشاردية : Fe (s) + 2 ( H+ +Cl- )(aq) H2(g) + ( Fe 2+ + 2 Cl - )(aq)
بالصيغة الجزيئية : Fe (s) + 2HCl (aq) H2 (g) + FeCl2(aq)