🎯 ماذا ستتعلم في هذه الوحدة؟
- الفرق بين الكتلة والوزن
- تأثير مجال الجاذبية على الأجسام
- كيفية حساب وزن جسم
- كيفية مقارنة الأوزان
📖 المفاهيم الأساسية
🔹 الكتلة (Mass)
كمية المادة التي يتكون منها الجسم، وتُقاس بوحدة الكيلوغرام (kg).
مهم: الكتلة ثابتة ولا تتغير بتغير المكان.
🔹 الوزن (Weight)
قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على جسم ما، ويُقاس بوحدة النيوتن (N).
مهم: الوزن يتغير بتغير شدة مجال الجاذبية.
🔹 مجال الجاذبية (Gravitational Field)
المجال الذي يحيط بالأرض ويجعل لأي جسم فيه وزن ناتج عن جذب الأرض له نحوها.
🔹 شدة مجال الجاذبية الأرضية (g)
قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على وحدة الكتل.
على سطح الأرض: g = 10 N/kg تقريباً
📐 القوانين والمعادلات
w = m × g
حيث:
- w: الوزن بوحدة النيوتن (N)
- m: الكتلة بوحدة الكيلوغرام (kg)
- g: شدة مجال الجاذبية بوحدة (N/kg)
⚡ معلومات مهمة
🌍 على سطح الأرض:
تجذب الأرض كل كيلوغرام من المادة بقوة 10 N تقريباً
لذلك: وزن كتلة 1 kg = 10 N
🌙 على سطح القمر:
شدة مجال الجاذبية أقل من الأرض
الكتلة تبقى ثابتة، لكن الوزن يقل
🪐 في الفضاء:
كلما ابتعدت عن الأرض، تقل قيمة g
قيمة g تختلف من كوكب لآخر
🎪 ظاهرة السقوط الحر
عندما تُسقط جسماً، فإنه يسقط نحو الأرض بسرعة متزايدة (يتسارع)
السبب: قوة الجاذبية الأرضية تجذب الجسم نحو الأسفل
🌌 شدة مجال الجاذبية على الكواكب المختلفة
| الكوكب | شدة مجال الجاذبية g (N/kg) | مقارنة بالأرض |
|---|---|---|
| عطارد | 3.7 | أقل من الأرض |
| الزهرة | 8.9 | قريب من الأرض |
| الأرض | 10 | المرجع |
| المريخ | 3.7 | أقل من الأرض |
| المشتري | 25 | أكبر من الأرض |
🎮 محاكاة تفاعلية: سقوط الكرة
شاهد كيف تسقط الكرة بسرعة متزايدة بسبب الجاذبية الأرضية
💡 لاحظ كيف تزداد المسافة بين مواقع الكرة المتتالية (السرعة تتزايد)
✏️ أمثلة محلولة
مثال 1: حساب الوزن
السؤال: احسب وزن جسم كتلته 50 kg على سطح الأرض.
الحل:
المعطيات: m = 50 kg, g = 10 N/kg
القانون: w = m × g
التعويض: w = 50 × 10
الجواب: w = 500 N
مثال 2: حساب الكتلة
السؤال: جسم وزنه 280 N على سطح القمر تيتان، حيث g = 1.4 N/kg. احسب كتلة الجسم.
الحل:
المعطيات: w = 280 N, g = 1.4 N/kg
القانون: w = m × g
إعادة ترتيب: m = w ÷ g
التعويض: m = 280 ÷ 1.4
الجواب: m = 200 kg
مثال 3: مقارنة الأوزان
السؤال: شخص كتلته 60 kg. قارن وزنه على الأرض (g = 10 N/kg) ووزنه على المريخ (g = 3.7 N/kg).
الحل:
على الأرض:
w = 60 × 10 = 600 N
على المريخ:
w = 60 × 3.7 = 222 N
الاستنتاج: وزن الشخص على المريخ أقل بكثير من وزنه على الأرض، لكن كتلته تبقى 60 kg في كلا المكانين.
📝 أسئلة متوقعة مع الإجابات
السؤال 1: تعريف
اذكر المقصود بكل مما يأتي:
أ. الكتلة
ب. الوزن
الإجابة:
أ. الكتلة: كمية المادة في جسم ما، وتُقاس بوحدة الكيلوغرام (kg).
ب. الوزن: قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على جسم ما، ويُقاس بوحدة النيوتن (N).
السؤال 2: الفرق بين الكتلة والوزن
اشرح الفرق بين الكتلة والوزن.
الإجابة:
- الكتلة: كمية المادة في الجسم، ثابتة لا تتغير، تُقاس بـ kg
- الوزن: قوة الجاذبية على الجسم، يتغير بتغير المكان، يُقاس بـ N
السؤال 3: حساب
تبلغ كتلة المسبار مارس روفر بلاس 533 kg.
أ. احسب وزنه على سطح الأرض.
ب. إذا كانت شدة مجال الجاذبية على سطح المريخ 3.7 N/kg، فكم يبلغ وزنه هناك؟
الإجابة:
أ. على الأرض:
w = m × g = 533 × 10 = 5330 N
ب. على المريخ:
w = m × g = 533 × 3.7 = 1972.1 N
السؤال 4: تطبيق
تبلغ كتلة كتاب على الأرض 1 kg. لذلك سيكون وزنه على الأرض 10 N.
صف كتلته ووزنه مقارنة بالأرض عندما يكون على سطح:
أ. القمر (حيث شدة مجال الجاذبية أقل)
ب. كوكب المشتري (حيث شدة مجال الجاذبية أكبر)
الإجابة:
أ. على القمر:
- الكتلة: تبقى 1 kg (الكتلة ثابتة)
- الوزن: أقل من 10 N (لأن g أقل)
ب. على المشتري:
- الكتلة: تبقى 1 kg (الكتلة ثابتة)
- الوزن: أكبر من 10 N (لأن g أكبر)
السؤال 5: تحليل
ماذا يُسمى المجال الذي يحيط بالأرض ويجعل للأشياء وزناً؟
الإجابة: مجال الجاذبية (Gravitational Field)
السؤال 6: مقارنة
يعطي الجدول قيمة شدة مجال الجاذبية g على كواكب مختلفة. ستقوم مسابر فضائية كتلة كل منها 100 kg بزيارة هذه الكواكب.
أ. على أي كوكب سيكون للمسبار أكبر وزن؟
ب. على أي كوكبين سيكون للمسبار الوزن نفسه تقريباً؟
ج. احسب وزن مسبار الفضاء على كوكب الزهرة.
الإجابة:
أ. المشتري (لأن g = 25 وهي الأكبر)
ب. عطارد والمريخ (كلاهما g = 3.7)
ج. w = m × g = 100 × 8.9 = 890 N
السؤال 7: استنتاج
إذا أُسقطت كرة كتلتها 5 kg وكرة كتلتها 1 kg من نفس الارتفاع في نفس الوقت، أيهما تصل إلى الأرض أولاً؟ ولماذا؟
الإجابة: تصلان في الوقت نفسه.
السبب: لأن تسارع الجاذبية الأرضية (g) واحد لجميع الأجسام قرب سطح الأرض، بغض النظر عن كتلتها.
💡 نصائح للدراسة والامتحان
- احفظ المعادلة الأساسية: w = m × g
- تذكر أن الكتلة ثابتة والوزن يتغير
- قيمة g على الأرض = 10 N/kg تقريباً
- الوزن قوة يُقاس بالنيوتن (N)
- الكتلة كمية مادة تُقاس بالكيلوغرام (kg)
- مارس حل المسائل الحسابية
- افهم الفرق بين المفاهيم لا تحفظها فقط
- ارسم مخططات توضيحية لتساعدك على الفهم
📋 ملخص سريع
ما يجب أن تعرفه:
- ✅ الوزن هو قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على جسم ما
- ✅ الكتلة هي كمية المادة في الجسم
- ✅ w = m × g
- ✅ g على الأرض = 10 N/kg
- ✅ الكتلة ثابتة، الوزن يتغير
- ✅ كل الأجسام تسقط بنفس التسارع قرب سطح الأرض