Full transcript
Intro - defining Newton's Second Law, and reading the example problem
0:00- صباح الخير!
0:00قانون نيوتن الثاني للحركة عبارة عن معادلة.
0:04- يا شباب.
0:05- يا بو.
0:05- مرحبا بو.
0:06♫ فيزياء التقليب ♫
0:14- القوة الصافية تساوي الكتلة مضروبة في التسارع
0:17حيث تكون القوة والتسارع متجهين،
0:19قانون نيوتن الثاني للحركة.
0:21مجموع القوى أو القوة المحصلة
0:24يساوي الكتلة مضروبة في التسارع
0:25حيث تكون القوة والتسارع متجهين.
0:28وهذا هو قانون نيوتن الثاني.
0:30الآن دعونا نتحدث عن هذا الرمز.
0:33هذا الرمز هو الحرف اليوناني الكبير سيجما.
0:38ومعناه الجمع.
0:40إذن سيجما F يعني مجموع القوى المؤثرة على الجسم،
0:44أو الأشياء التي تقوم بجمع القوى عليها.
0:46وM وA هما كتلة وتسارع
0:49الجسم أو الأشياء التي تقوم بجمع القوى المؤثرة عليها.
0:52الآن، أفضل طريقة لفهم قانون نيوتن الثاني
0:55هي حل مسألة مثال.
0:57إذن يا بو، هل يمكنك قراءة المشكلة من فضلك.
1:16بو، من فضلك توقف عند هذا الحد، سنصل إلى الجزء ب بعد قليل.
1:18إذن لدينا كتاب كتلته 1627 جرامًا
1:22ونؤثر عليه بقوة مقدارها 5.0 نيوتن.
1:25ونحن نحاول معرفة جميع القوى
1:27المؤثرة على الكتاب أثناء تطبيق تلك القوة عليه.
1:31لذا، يرجى من بوبي إدراج جميع المعطيات.
1:34- تمام.
1:34القوة المؤثرة تساوي 5.0 نيوتن.
1:38قوة الاحتكاك تساوي 3.6 نيوتن.
1:40كتلة الكتاب تساوي 1627 جرامًا.
1:44حسنًا، يبدأ الكتاب في حالة سكون،
1:45لذا فإن السرعة الابتدائية تساوي صفرًا.
Drawing the Free Body Diagram
1:52- وبيلي، نحن نحل مشكلة مع القوى الموجودة فيها،
1:54فماذا علينا أن نفعل بعد ذلك؟
1:55- نحن بحاجة إلى رسم مخطط الجسم الحر.
1:59- حسنًا بيلي، تفضل.
2:00أخبرني ما هي القوى التي يجب إضافتها إلى مخطط الجسم الحر.
2:02- تمام.
2:04هناك قوة الجاذبية، والتي هي إلى أسفل.
2:07والقوة العمودية، التي تكون عمودية على
2:09الطاولة أو عمودية عليها، والدفع، أي أنها لأعلى.
2:13هناك أيضًا القوة التي طبقتها، وهي إلى اليمين
2:16وقوة الاحتكاك تعمل على منع الحركة
2:20أو إبطاء الكتاب، لذا فهي عكس
2:22الاتجاه الذي ينتهي به الكتاب إلى الحركة،
2:24وبالتالي فإن قوة الاحتكاك تكون إلى اليسار.
2:32- جميل جدا، بيلي.
2:34الجزء (أ) يسأل عن مقادير
2:36جميع القوى المؤثرة على الكتاب.
2:38وتبين أن اثنتين من هذه القوى
2:40مذكورتان في بيان المشكلة.
2:43القوة المطبقة وقوة الاحتكاك.
2:46ولدينا معادلة لقوة الجاذبية.
Solving for the magnitudes of the forces in the y-direction (Part A)
2:48بو، هل يمكنك من فضلك معرفة مقدار
2:50قوة الجاذبية المؤثرة على الكتاب.
2:52- قوة الجاذبية تساوي كتلة الجسم
2:54مضروبة في تسارع الجاذبية.
2:56إذن 1627 في سالب 9.81.
3:00- في الواقع، نحتاج إلى تحويل الكتلة إلى كيلوغرامات أولًا،
3:03لأن النيوتن يساوي كيلو
3:06جرامًا في متر في الثانية المربعة.
3:07- وتسارع الجاذبية موجب
3:099.81 متر في الثانية المربعة.
3:12- حسنًا، فلنحول الكتلة.
3:16اضرب 1627 جرامًا في كيلوجرام واحد على ألف جرام
3:22وسنحصل على 1.627 كيلوجرامًا.
3:25إذن فإن قوة الجاذبية تساوي 1.627 في موجب 9.81،
3:29وهو ما يساوي 15.961
3:33وبرقمين سيج يساوي 16 نيوتن.
3:42- عظيم، الآن لدينا مقدار قوة الجاذبية.
3:45ومن أجل معرفة مقدار القوة العمودية،
3:47علينا استخدام قانون نيوتن الثاني.
3:50الآن، نظرًا لأن القوة متجهة، في أي وقت تستخدم فيه
3:53قانون نيوتن الثاني وتقوم بجمع القوى،
3:54فإنك تحتاج إلى تحديد الاتجاه
3:56الذي تجمع فيه القوى.
3:58لنبدأ بجمع القوى في الاتجاه Y.
4:01بوبي، من فضلك أنظر إلى مخطط الجسم الحر
4:04وأخبرني ما هي القوى المؤثرة على الكتاب
4:06في الاتجاه Y.
4:09- في الاتجاه Y هناك قوتان،
4:12القوة العمودية وقوة الجاذبية.
4:15- وبوبي، من فضلك أخبرني إذا
4:17كانت تلك القوى إيجابية أم سلبية.
4:19- وكيف لي أن أعرف ذلك؟
4:20- تذكر أن الأعلى إيجابي، والأسفل سلبي.
4:23- أوه نعم.
4:25وبالتالي فإن القوة العمودية تكون لأعلى وموجبة،
4:28وقوة الجاذبية لأسفل وسالبة.
4:30شكرا بو.
4:31- على الرحب والسعة.
4:33- إذن، القوة المحصلة في الاتجاه Y تساوي
4:36القوة الموجبة العمودية ناقص قوة الجاذبية،
4:39والتي تساوي
4:40الكتلة مضروبة في التسارع في الاتجاه Y.
4:43الآن، أعلم أن هذه القطعة بالذات
4:45قد تكون مربكة للطلاب في بعض الأحيان،
4:47لذلك دعونا نلقي نظرة فاحصة عليها.
4:49القوة المحصلة في الاتجاه Y
4:51تعني فقط مجموع القوى في الاتجاه Y،
4:53إذن هذه هي القوة العادية
4:54التي تكون موجبة لأنها لأعلى،
4:56ناقص قوة الجاذبية، وسالبة لأنها لأسفل.
4:58هذه هي القوة المحصلة في الاتجاه Y.
5:01لكن القوة المحصلة تساوي دائمًا
5:03الكتلة مضروبة في التسارع،
5:05لذلك نجمع القوى في الاتجاه Y،
5:07أي التسارع في الاتجاه Y.
5:09لذا فإن القوة المحصلة في الاتجاه Y تساوي
5:12القوة العمودية ناقص قوة الجاذبية
5:14وتساوي الكتلة مضروبة في التسارع
5:16في الاتجاه Y.
5:17ولذلك، فإن القوة العمودية ناقص قوة الجاذبية
5:20تساوي الكتلة مضروبة في التسارع في الاتجاه Y.
5:24- شكرا، كنت أتساءل عن ذلك.
5:25ولكن الآن أصبح الأمر منطقيًا.
5:27- جيد.
5:28والآن يا بيلي،
5:29ما مقدار التسارع في اتجاه Y للكتاب
5:32أثناء تأثير القوة عليه؟
5:36- موجب 9.81 متر في الثانية المربعة.
5:39- في الحقيقة لا يا بيلي، هذا هو تسارع
5:41الجاذبية هنا على كوكب الأرض، أو G الصغير.
5:43هذا ليس التسارع في الاتجاه Y
5:46للكتاب نفسه بينما أدفعه.
5:48لذا انظر إليها مرة أخرى وأخبرني ما هو التسارع
5:51في اتجاه Y للكتاب أثناء تطبيق القوة.
5:56- [بيلي] نعم، والكتاب لا يتحرك لأعلى أو لأسفل
5:59أثناء الضغط عليه،
5:59وبالتالي فإن التسارع في اتجاه Y للكتاب هو صفر.
6:04- نعم.
6:04الكتاب لا يتحرك لأعلى أو لأسفل،
6:06مما يعني أن التسارع في اتجاه Y للكتاب
6:08سيكون مساويًا للصفر.
6:09أي شيء مضروب في صفر يساوي صفرًا، وهو ما يعني
6:14أن القوة العمودية ناقص قوة الجاذبية
6:16تساوي صفرًا، والآن يمكننا إضافة قوة الجاذبية
6:19إلى طرفي المعادلة.
6:22وبالتالي فإن مقدار القوة العمودية
6:24يساوي مقدار قوة الجاذبية،
6:26والتي تساوي 16 نيوتن تقريبًا.
6:29لذا، مرة أخرى، ساعدنا قانون نيوتن الثاني في معرفة
6:32مقادير القوى.
6:33يوضح لنا مخطط الجسم الحر الاتجاهات.
6:36هذا في الواقع يكمل الجزء أ.
Solving for the acceleration in the x-direction (Part B)
6:38بو، هل يمكنك قراءة الجزء ب.
6:41- الجزء ب، ما هو تسارع الكتاب؟
6:44- لإيجاد تسارع الكتاب
6:46علينا استخدام قانون نيوتن الثاني مرة أخرى.
6:48هذه المرة فقط سنقوم
6:49بجمع القوى في الاتجاه X.
6:52بو، من فضلك أنظر إلى مخطط الجسم الحر
6:54وأخبرني ما هي القوى المؤثرة في الاتجاه X
6:57وما إذا كانت إيجابية أم سلبية.
7:00- القوة المؤثرة كانت في اتجاه اليمين، لذا فهي موجبة.
7:02قوة الاحتكاك تكون في اتجاه اليسار، وبالتالي فهي سلبية.
7:07- ونعلم أن القوة المحصلة في الاتجاه X
7:09تساوي الكتلة في التسارع في الاتجاه X،
7:12وبالتالي فإن القوة المحصلة في الاتجاه X
7:14تساوي القوة المطبقة ناقص قوة الاحتكاك،
7:16كما أنها تساوي
7:17الكتلة في التسارع في الاتجاه X.
7:20ونحن نحسب التسارع في الاتجاه X،
7:23حتى نتمكن من قسمة المعادلة بأكملها على الكتلة.
7:28ونحصل على أن التسارع
7:29في الاتجاه X للكتاب يساوي
7:31القوة المؤثرة مطروحًا منها قوة الاحتكاك،
7:33وهي تلك الكمية مقسومة على كتلة الكتاب.
7:36والآن يمكننا التعويض بالأعداد.
7:40وسنحصل على 5.0 ناقص 3.6، الكل مقسوم على 1.627،
7:44وهو ما يساوي
7:470.86048
7:50أو 0.86 متر لكل ثانية مربعة.
7:53لذلك ساعدنا قانون نيوتن الثاني في معرفة
7:55مقادير كل القوى
7:57وتسارع الجسم.
Checking the dimensions, and why constant net force means constant acceleration
7:59- [بو] السيد ف؟ - نعم بو؟
8:01- هل يمكنك من فضلك توضيح كيف
8:02تكون أبعاد التسارع في تلك المعادلة
8:04بالمتر في الثانية المربعة؟
8:06- في الواقع، هل تعرف ماذا يا بوبي؟
8:07لماذا لا تشرح ذلك.
8:09- اه بالتأكيد، من حيث الأبعاد،
8:12يصبح التسارع نيوتن مقسومًا على كيلوجرام.
8:17يمكننا التعويض
8:18بالكيلوجرام في المتر لكل ثانية تربيع بالنيوتن.
8:23أوه، علينا أن نقلب الرجل ونضربه،
8:25والشخص الموجود في الأسفل يساوي
8:27كيلوجرامًا مقسومًا على واحد، لذلك نقلب الرجل
8:31ونضربه في واحد على كيلوجرام
8:33، ونحذف الكيلوجرامات معًا ليتبقى لدينا
8:36متر لكل ثانية مربعة فقط.
8:46- بالضبط.
8:47الآن، من فضلك تذكر، في أي وقت تتعامل فيه مع القوى،
8:50أن ترسم مخطط الجسم الحر أو مخطط القوة.
8:53شيء آخر.
8:55ولأن جميع القوى كانت ثابتة،
8:58فهذا يعني أن القوة المحصلة كانت ثابتة،
9:00وهو ما يعني أن العجلة كانت ثابتة.
9:02كان التسارع يساوي رقمًا.
9:04ولذلك يمكننا استخدام
9:06معادلات الحركة المتسارعة بشكل منتظم مع هذه المشكلة.
9:10يمكننا على سبيل المثال،
9:12لأننا نعلم أن السرعة الابتدائية للكتاب هي صفر،
9:14وعجلة الكتاب
9:15تساوي 0.86048 متر لكل ثانية مربعة،
9:18يمكننا استخدام معادلات UAM لمعرفة
9:21الزمن الذي سيستغرقه الكتاب
9:23ليتحرك خلال إزاحة مقدارها 1.0 متر.
9:25إنه مثال.
9:27لن نفعل ذلك اليوم.
9:28ومع ذلك، بالتأكيد سنفعل أشياء كهذه
9:30في المستقبل.
9:31شكرًا جزيلاً لك على التعلم معي اليوم،
9:33لقد استمتعت بالتعلم معك.