20206,5083,,04012005 التجربة الثالثة عشرة: تركيب القوى المستوية

 

التجربة الثالثة عشرة: تركيب القوى المستوية

الهدف من التجربة

1- إيجاد محصلة قوتين مستويتين ومتلاقيتين في نقطة، بينهما زاوية.

2- استنتاج قاعدة متوازي أضلاع القوى.

 

الأساس النظري للتجربة

          إذا أثرت قوتان مستويتان متلاقيتان في جسم جاسئ وكان بين القوتين زاوية، فإن محصلة هاتين القوتين هي قوة واحدة، إذا أثرت في الجسم فإنها تحدث فيه الأثر الذي تحدثه القوتان معاً. أي أننا نستطيع استبدال القوتين المؤثرتين في الجسم بقوة لها مقدار معين واتجاه معين.

          وهذه القوة تحدث في الجسم التأثير الحركي الذي تحدثه القوتان مجتمعتين، وتسمى هذه القوة المحصلة ويعتمد مقدار المحصلة على مقدار كل من القوتين، ومقدار الزاوية بينهما.

          فمحصلة قوتين متوازيتين تعملان باتجاه واحد هي مجموعها الجبري.

          ومحصلة قوتين مستويتين مختلفتين في المقدار، بينهما زاوية، وتؤثران في جسم واحد هي قطر متوازي الأضلاع الذي يخرج من نقطة تلاقي القوتين، وتكون فيه القوتان ضلعين متجاورين كما في الشكل (28).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

أدوات التجربة

          لوحة خشبية 30سم × 40 سم، حاملان، خيوط نايلون خفيفة الوزن وقوية، أثقال مختلفة، بكرات مختلفة، بكرات ملساء عدد 2، ورق رسم بياني، مسطرة مترية، ثلاثة خطافات لحمل الأثقال، دبابيس طبع.

 

خطوات التجربة

1- ثبت ورقة الرسم البياني على اللوحة الخشبية بوساطة دبابيس الطبع.

2- علق اللوحة الخشبية بالحاملين بشكل رأسي.

3- اجمع بدايات 3 خيوط، واربطهما معاً في عقدة واحدة، ولتكن هذه العقدة م. كما في الشكل (29)

4- اربط خطافاً بنهاية كل خيط، ومرر الخيطين الأول والثاني حول بكرتين، وأبق الخيط الثالث مدلى بينهما بشكل رأسي كما في الشكل (30).

 

 

 

 

     5- علق 3 عيارات معلومة الثقل في الخطافات الثلاثة، وليكن الثقل (ق1) في نهاية الخيط الأول، و(ق2) في نهاية الخيط الثاني، و(ق3) في نهاية الخيط الثالث، واجعل (ق3) أكبرها، ثم اترك الخيوط حتى تصل النقطة (م) إلى حالة الاتزان، ولاحظ اتجاه الخيوط ومكان العقدة (م)، والزوايا بين الخيوط، والقوى المؤثرة في هذه الخيوط.

القوة المؤثرة في الخيط تساوي وزن الثقل المعلق به

    تتزن العقدة (م) في هذه الحالة تحت تأثير قوى الشد في الخيوط (ق1)، (ق2)، (ق3)، وإذ أن القوى متزنة، فإنه يمكن اعتبار محصلة (ق1)، (ق2) تساوي (ق3)، وتعاكسها في الاتجاه، وبذلك نستطيع القول أن محصلة (ق1) و (ق2) تساوي (ق3).

     6- عين على ورقة الرسم البياني موضع العقدة (م)، وحدد اتجاه كل من الخيوط الثلاثة.

7- اختر مقياس رسم مناسباً، ومثل قوى الشد في الخيوط الثلاثة بأسهم تنطلق من (م)، ودع السهم (م أ) يمثل القوة ق1، والسهم (م ب) يمثل القوة ق2، والسهم (م جـ) يمثل القوة ق3. ثم أكمل رسم متوازي الأضلاع إلي ضلعاه (م أ)، (م ب)، وليكن هذا المتوازي (م أ د ب)، الشكل (31).

8- صل الخط (م د)، ثم جد طوله، وقارنه مع طول الخط (م جـ).

هل هما متساويان؟

          هل (م د) و (م جـ) على الاستقامة نفسها تقريباً؟

     لماذا يجب أن تستخدم بكرات ملساء؟

     هل تحصل على نتائج دقيقة إلا لامست الخيوط اللوحة الخشبية واحتكت بها؟

9- ما الأخطاء المحتمل وقوعها في التجربة؟

10- ما الاحتياطات الواجب اتخاذها للحصول على نتائج دقيقة؟

 

الشكل(28): إيجاد محصلة قوتين متلاقيتين
الشكل(29): عقدة متصل بها ثلاثة خيوط
الشكل(30): جهاز لتعيين محصلة قوتين متلاقيتين
الشكل(31): محصلة قوتين متلاقيتين