مدخل إلى علم الفيزياء

الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء الفكرة الرئيسة يستخدم علماء الفيزياء المنهج العلمي لدراسة الطاقة والمادة. األقسام 1 المنهج العلمي 3 القياس بيانيا 4 تمثيل البيانات Source/SuperStock 2 الرياضيات والفيزياء تجربة استهاللية حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education الكتلة واألجسام الساقطة هل تؤثر كتلة اجلسم يف معدل سقوطه 2 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء 8/18/2016 3:14:00 AM CH01.indb 2

McGraw-Hill McGraw-Hill Education Education مؤسسة لصاحل مؤسسة حمفوظة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 3 الفيزياء علم إلى مدخل 1 الوحدة

في حياتك ما الفيزياء الفكرة الرئيسة ال تتبع التحقيقات العلمية الخطوات نفسها على الدوام لكنها تنطوي على طرق متشابهة. األسئلة المهمة ما خصائص المنهج العلمي لم يستخدم العلماء النماذج ما الفرق بين النظرية العلمية والقانون العلمي اذكر بعض قيود العلم. مراجعة المفردات تقارن نتائج الضابط هو المعيار الذي وفقا له. االختبارات في التجربة مفردات جديدة الفيزياء المنهج العلمي الفرضية النموذج النظرية العلمية scientific methods hypothesis model scientific theory scientific law E = m وربما تتخيل _ = c 2, I _ = V, x الرياضيات من قبيل 1 at 2 + v 0 t + x 0 : ) (2 R بعض العلماء يرتدون معاطف المختبر البيضاء أو تخطر ببالك صور بعض علماء الفيزياء المشهورين من أمثال ماري كوري أو ألبرت أينشتين. وقد تفكر في الكثير من وسائل التكنولوجيا الحديثة التي تم تطويرها باستخدام علم الفيزياء مثل األقمار الصناعية الخاصة باستطالع األحوال الجوية أو أجهزة الكمبيوتر المحمول أو الليزر. كما يدرس علماء الفيزياء حركة اإللكترونات والصواريخ والطاقة في الموجات الصوتية وفي الدوائر الكهربائية وكذلك تركيب المادة بدءا بالبروتون وانتهاء بالكون. والهدف من دراسة هذا الكتاب هو مساعدتك على فهم العالم الطبيعي من حولك. باحثا في الجامعات يعمل دارسو الفيزياء في مهن عديدة ومختلفة. فبعضهم يعمل والكليات أو في المصانع ومراكز األبحاث. والبعض اآلخر يعمل في المجاالت األخرى المرتبطة بعلم الفيزياء ومنها الهندسة وعلوم الكمبيوتر والتدريس والطب وعلم الفلك كما يظهر في الشكل.1 وهناك آخرون يستخدمون مهارات حل المشكالت الفيزيائية للعمل في القطاع المالي أو قطاع اإلنشاءات أو في شتى المجاالت األخرى. وخالل السنوات الخمسين األخيرة أسفر البحث في الفيزياء عن ابتكار الكثير من الوسائل التكنولوجية الجديدة مثل االتصاالت عبر األقمار الصناعية والماسحات الدقيقة عالية السرعة المستخدمة في الكشف عن األمراض. الشكل 1 يعمل علماء الفيزياء في مهن متنوعة. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة القانون العلمي physics ال يقتصر العلم على كونه مادة ندرسها في المدرسة. بل هو طريقة لدراسة العالم الطبيعي. فكلمة ( science العلم) مأخوذة من اللفظة الالتينية scientia وتعني "المعرفة". والعلم عملية تقوم على االستقصاء الذي يساعدنا على وضع تفسيرات لألحداث التي تجري في الطبيعية. والفيزياء فرع من فروع العلم يعنى بدراسة العالم الطبيعي : الطاقة والمادة وطريقة ارتباطهما. وعندما ترى كلمة فيزياء قد تتبادر إلى ذهنك شكل سبورة مليئة بالصيغ ومسائل McGraw-Hill Education الفيزياء تخيل شكل العالم إذا كنا ال نزال نعتقد أن األرض مسطحة أو إذا لم تكن بيوتنا تحتوي على أنابيب المياه والصرف أو الكهرباء. إن العلم يساعدنا على اكتشاف العالم الطبيعي وتحسين حياتنا. VICTOR ROJAS/CHINE NOUVELLE/SIPA/Newscom القسم 1 المنهج العلمي 4 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء 8/18/2016 3:14:02 AM CH01.indb 4

تحديد المسا لة. الشكل 2 تمثل سلسلة اإلجراءات الموضحة في هذا الشكل أحد أساليب استخدام المنهج العلمي لحل مشكلة ما. التكرار لمرات عديدة. جمع المعلومات. وضع فرضية. اختبار الفرضية. تعديل الفرضية. تحليل البيانات. استخلاص النتاي ج. تو يد الفرضية. لا تو يد الفرضية. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة M cgraw-hill Education المنهج العلمي ا ما تتبع التحقيقات التي يقومون بها أنماط ا ال يتبع العلماء دائما مجموعة ثابتة من الخطوات لكن غالب متشابهة. وتسمى هذه األنماط المتبعة في إجراءات التحقيق المنهج العلمي. ويوضح الشكل 2 الخطوات العامة المستخدمة في المنهج العلمي. وحسب كل تحقيق على حدة يمكن للعال م أن يضيف خطوات جديدة أو يكرر بعض الخطوات أو يستغني عن بعضها تمام ا. تحديد المشكلة عندما تبدأ تحقيق ا ينبغي أن تحدد ما ستحقق فيه. وتبدأ الكثير من التحقيقات عندما يالحظ أحد األشخاص حدث ا طبيعي ا ويتساءل لماذا يحدث أو كيف يحدث. إن السؤال "لماذا" أو "كيف" هو ما يحدد المشكلة. وقديما طرح العلماء هذه األسئلة: لماذا تسقط األجسام إلى األرض وما السبب في حدوث الليل والنهار وكيف نول د الكهرباء لنستخدمها في أنشطتنا اليومية وفي كثير من األحيان يظهر تحديد المشكلة بعد أن ينتهي أحد التحقيقات وتثير نتائجه أسئلة جديدة. على سبيل المثال بعد أن فهم العلماء السبب في حدوث الليل والنهار أرادوا أن يعرفوا السبب في دوران األرض حول محورها. وفي بعض األحيان يظهر سؤال جديد أثناء التحقيق. في أربعينيات القرن الماضي كان الباحث بيرسي سبنسر يحاول اإلجابة عن السؤال الذي يدور حول كيفية اإلنتاج الضخم ألنابيب ماغنترون المستخدمة في أجهزة الرادار. وعندما وقف أمام أنابيب ماغنترون وهي قيد التشغيل والتي تصدر موجات ميكروية انصهرت قطعة حلوى كان يحتفظ بها في جيبه. وعندها ظهر سؤال جديد عن كيفية استخدام المغنترون في طهو الطعام. البحث وجمع المعلومات قبل البدء في إجراء تحقيق من المفيد أن نبحث في ما تم التوصل إليه بالفعل بشأن المشكلة. فإجراء المالحظات والتفسيرات ودراستها من ق بل المصادر الموثوقة يساهم في ضبط السؤال وصياغته في شكل فرضية. القسم 1 المنهج العلمي 5

Lynn Goldsmith/Corbis تجربة مصغرة التغي قياس كيف تؤثر زيادة الكتلة يف طول النابض وضع فرضية واختبارها الفرضية هي تفسير محتمل لمشكلة ما استناد ا إلى ما تعرفه وما الحظته. ويمكن اختبار الفرضيات العلمية من خالل التجريب والمالحظة. وفي بعض األحيان ينتظر العلماء تطوير وسائل تكنولوجية جديدة حتى يتمكنوا من اختبار فرضية ما. على سبيل المثال ظهرت أولى الفرضيات القائلة بوجود الذرات قبل أكثر من 2300 عام لكن الوسائل التكنولوجية المطلوبة الختبار هذه الفرضيات لم تكن متوفرة طوال هذه القرون. بعض الفرضيات يمكن اختبارها بالمالحظات. وبعضها يمكن اختباره عن طريق بناء نماذج وربطها بمواقف من الحياة اليومية. ومن الطرق الشائعة الختبار الفرضيات إجراء تجربة. فالتجربة تختبر تأثير شيء في آخر باستخدام ضابط. ولكن في بعض األحيان يتعذر إجراء التجارب وفي هذه الحاالت تصبح التحقيقات ذات طبيعة وصفية. على سبيل المثال ال يستطيع علماء الفيزياء إجراء التجارب في الفضاء. لكنهم يستطيعون جمع بيانات قي مة وتحليلها كي يساعدونا على معرفة المزيد عما يقع به من أحداث. تحليل البيانات من األجزاء المهمة في كل تحقيق تسجيل المالحظات وتنظيم البيانات في جداول ورسومات بيانية تسهل قراءتها. وستدرس في أجزاء الحقة من هذه الوحدة طرق عرض البيانات. وعند إجراء المالحظات وتسجيلها ينبغي تسجيل جميع النتائج حتى النتائج غير المتوقعة. فقد أدت النتائج غير المتوقعة إلى الكثير من االكتشافات المهمة. تستند االستدالالت العلمية إلى المالحظات العلمية. وال بد من األخذ في االعتبار بجميع التفسيرات العلمية المحتملة. وإذا لم ت نظ م البيانات بطريقة منطقية فقد يتم استنتاج خالصات غير صحيحة. فعندما يشارك أحد العلماء بعض البيانات يفحص غيره من العلماء تلك البيانات وطريقة تحليلها ويقارنون البيانات باألعمال التي قام بها علماء آخرون. ويقوم العلماء مثل عالم الفيزياء الذي يظهر في الشكل 3 بمشاركة البيانات والتحليالت التي توصلوا إليها من خالل التقارير والمؤتمرات. االستنتاج بناء على تحليل البيانات تكون الخطوة التالية تحديد ما إذا كانت البيانات تؤيد الفرضية أم ال تؤيدها. ولكي ت عد الفرضية صحيحة ومقبولة على نطاق واسع يجب الحصول على النتائج نفسها في كل مرة يتكرر فيها إجراء التجربة. وإذا لم تكن التجربة مؤيدة للفرضية فيجب إعادة النظر في الفرضية. فربما تكون الفرضية بحاجة إلى تنقيح أو ربما تكون اإلجراءات التي اتبعها القائم بالتجربة بحاجة إلى تحسين. الشكل 3 من األجزاء المهمة في المنهج العلمي مشاركة البيانات والنتائج مع العلماء اآلخرين. وهذا الفيزيائي يقدم عرض ا في المهرجان العالمي للعلوم. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education 6 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء

مراجعة النظراء قبل نشر المعلومات المستندة إلى المنهج العلمي يراجعها مجموعة من نظراء العال م وهم علماء متخصصون في مجال الدراسة نفسه. ومراجعة النظراء عملية تقي م اإلجراءات والنتائج الخاصة بتجربة ما على يد مجموعة من نظراء العال م الذي أجرى البحث. ومراجعة أعمال العلماء اآلخرين هي مسؤولية يضطلع بها الكثير من العلماء. الموضوعية ينبغي الحرص أيض ا على الحد من التحيز في التحقيقات العلمية. فقد يحدث التحيز عندما تؤثر توقعات العال م في طريقة تحليل البيانات أو استنتاج الخالصات. وقد يؤدي ذلك إلى أن يختار العال م نتيجة تجربة معينة دون نتائج التجارب األخرى. وقد يحدث التحيز أيض ا إذا كانت مزايا المنتج الخاضع لالختبار مستخدمة في الترويج للمنتج من دون ذكر عيوبه. لكن بإمكان العلماء تقليل التحيز عن طريق إجراء أكبر عدد ممكن من التجارب وتدوين ملحوظات دقيقة عن جميع المالحظات التي يشاهدونها. النماذج يتعذر على العلماء أحيان ا مشاهدة كل شيء يقومون باختباره. فقد تكون أجسام ا كبيرة أو صغيرة للغاية أو قد تكون عملية تستغرق وقت ا طويال يحول دون المشاهدة الكاملة أو قد تكون مادة خطرة. في هذه الحاالت يلجأ العلماء إلى استخدام النماذج. النموذج تمثيل لفكرة أو حدث أو بنية أو جسم لمساعدتنا على فهمه بشكل أفضل. تاريخ النماذج لقد است خدمت النماذج على مدار التاريخ. ففي أوائل القرن العشرين وضع الفيزيائي البريطاني جوزيف جون طومسون نموذج ا للذرة يتكون من إلكترونات داخل كرة من الشحنات الموجبة. وبعد عدة سنوات وضع الفيزيائي إرنست رذرفورد نموذج ا للذرة على أساس األبحاث الجديدة. في وقت الحق من القرن العشرين اكتشف العلماء أن النواة ليست كرة صلبة وإنما تتكون من البروتونات والنيوترونات. أما النموذج الحالي للذرة فهو نواة من البروتونات والنيوترونات تحيط بها سحابة من اإللكترونات. وتظهر هذه النماذج الثالثة في الشكل 4. كما أن العلماء يستخدمون نماذج الذرة لتمثيل ما يفهمونه عنها في الوقت الحالي بسبب صغر حجمها. الشكل 4 على مر التاريخ قام العلماء بعمل نماذج للذرة. استدل لماذا تغيرت نماذج الذرة بمرور السنين حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة M cgraw-hill Education نموذج طومسون )1904( مادة تحتوي على شحنة موجبة موزعة بصورة متساوية. ا لكترونات النواة نموذج رذرفورد )1911( ا لكترونات نموذج سحابة اإللكترونات )الوقت الحاضر( النواة الذرة سحابة الا لكترونات القسم 1 المنهج العلمي 7

الشكل 5 هذه محاكاة بالكمبيوتر لطائرة تهبط على مدرج طيران. وتحاكي الشكل المعروضة على الشاشة أمام الطيار ما سيراه لو كان يهبط بطائرة حقيقية. ح د د نماذج أخرى في أرجاء غرفة الفصل. Angelo Giampiccolo/Shutterstock.com النماذج عالية التقنية النماذج العلمية ليست دوم ا ملموسة. فهناك نوع آخر من النماذج وهو المحاكاة بالكمبيوتر. وفيها ي ستخدم الكمبيوتر الختبار عملية أو إجراء ما إلى جانب ت صمم بعض برامج الكمبيوتر لمحاكاة العمليات التي تجري دراستها. جمع البيانات. إذ فمثال ال يمكن لعلماء الفلك مالحظة الطريقة التي تكو ن بها نظامنا الشمسي لكن عند تقديم نماذج لهذه العملية يمكن اختبارها باستخدام أجهزة الكمبيوتر. كما أن المحاكاة بالكمبيوتر تمك ن الطيارين كما يظهر في الشكل 5 من ممارسة الطيران بجميع جوانبه دون اإلقالع عن األرض بتات ا. إضافة إلى ذلك يمكن للمحاكاة بالكمبيوتر أن تحاكي الظروف الجوية السيئة أو غيرها من الصعوبات والمخاطر المحتملة التي قد يواجهها الطيارون أثناء الطيران. التأكد من فهم النص حد د ميزتني الستخدام احملاكاة بالكمبيوتر. النظريات والقوانين العلمية النظرية العلمية تفسير أشياء أو أحداث على المعرفة المكتسبة من عدة بناء مالحظات وتحقيقات. ا وتظهر النتائج دائما مؤيدة للفرضية وهي ليست تخمين ا. فعندما يكرر العلماء تحقيق يمكننا أن نسمي الفرضية نظرية. ولكن وجود بيانات تؤيد نظرية علمية معينة ال يعني أن هذه النظرية لن تتغير أبد ا. فمع ظهور معلومات جديدة يمكن تنقيح النظريات أو تعديلها كما يتضح في الشكل 6 في الصفحة التالية. القانون العلمي عبارة تصف شيئ ا يحدث في الطبيعة ويبدو أنه صحيح في جميع األحوال. والقوانين العلمية تذكر ما سيحدث في ظروف معينة لكنها ال تفسر سبب حدوثه أو كيفية حدوثه. وتعد الجاذبية مثاال على القانون العلمي. إذ ينص قانون الجاذبية على أن الكتل تجذب بعضها البعض. وحتى يومنا هذا لم تخرج تجارب تدحض قانون الجاذبية. يمكن استخدام نظرية معينة لتفسير قانون معين لكن النظريات ال تتحول إلى قوانين. على سبيل المثال ط رحت الكثير من النظريات لشرح كيف يعمل قانون الجاذبية. ورغم ذلك فالنظريات المقبولة في نطاق العلم قليلة والقوانين أقل منها عدد ا. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education 8 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء

الطبيعية. ا ماكنها في لتستقر تسقط الا جسام ا ن اليونان فلاسفة اقترح سقوطه. سرعة زادت الجسم كتلة زادت وكلما رؤى التجارب أظهرت إذا 6 الشكل النظرية ل ت عد ما نظرية عن جديدة وأدلة تصف التي النظرية مرت وقد لذلك. ا وفق بمراجعات سقوطها عند األجسام سلوك الجديدة. األدلة على بناء عديدة مراجعة الذي الوقت مقدار على تتوقف الجسم سقوط سرعة ا ن جاليليو ين ب الجسم. كتلة على وليس السقوط في الجسم استغرقه مراجعة الا جسام ا ن فاقترح الا جسام. سقوط لسبب تفسيرا نيوتن دم ق ذكر كما الا رض. وبين بينها تجاذب قوة وجود بسبب تسقط كتلة. لهما جسمين ا ي بين تجاذب قوة توجد ا نه ضا ا ي نيوتن مراجعة الكتلة ا ن هو جسمين بين التجاذب قوة وجود سبب ا ن ا ينشتين اقترح حولها. المكان انحناء ا لى تو دي M cgraw-hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق لم الع قيود حولنا العالم في تحدث التي األمور من الكثير تفسير على العلم يساعدنا أن يمكن العلماء مهمة أن من وبالرغم المشكالت. كافة حل أو شيء كل تفسير يستطيع ال أنه غير لالختبار قابلة افتراضاتهم أن من يتأكدوا أن ا أيض عليهم أن إال االفتراضات وضع هي صحتها. من والتحقق ألنها العلم نطاق في تدخل فال العواطف أو القيم أو باآلراء تتعلق التي المسائل أما أنه فني عمل في البعض رأي يكون قد المثال سبيل على لالختبار. تخضع أن يمكن ال البيتزا مثل أطعمة أن األشخاص بعض يجد وقد كذلك. اآلخرون يراه ال حين في جميل األزرق أن األشخاص بعض يرى قد أو كذلك. اآلخرون يجدها ال حين في المذاق لذيذة لجمع ا استطالع تجري وقد أفضلها. هو األخضر أن آخرون يرى لكن األلوان أفضل هو الجميع. إلى بالنسبة صحيحة اآلراء هذه أن يثبت لن ذلك لكن األسئلة هذه عن اآلراء مراجعة 1 القسم إلجراء تتبعها قد التي الخطوات ص لخ الرئيسة الفكرة 1. العلمي. المنهج باستخدام تحقيق إحدى الختبار طرق ثالث د وحد فرضية المصطلح عر ف 2. الفرضيات. التحيز. العلماء يتجنب أن في األهمية وجه ف ص 3. نموذج على مثاال اضرب للنماذج. العلماء استخدام سبب اشرح 4. القسم. هذا في ي ذكر لم علمي إلى تتحول أن يمكن ال العلمية النظرية أن في السبب اشرح 5. علمي. قانون المدرسة في الطالب فيه يسأل ا استطالع صديقك يجري حل ل 6. من بالمئة 90 أن ووجد الكافيتريا. تقدمها التي الغداء وجبات عن يثبت هذا أن فاستنتج البيتزا. يحبون االستطالع شملهم الذين الطالب صديقك استنتاج على تعليقك ما البيتزا. يحبون الجميع أن علمي ا. 9.8 m/s 2 هي الحر السقوط لتسارع المقبولة القيمة الناقد التفكير 7. 9.4 m/s 2 القيمة. لهذه حسابك كان البندول باستخدام تجربة وفي إليها توصلت التي الجديدة بالنتيجة ونأخذ جانب ا المقبولة القيمة نطرح إجابتك. اشرح 9 العلمي المنهج 1 القسم

القسم 2 الرياضيات والفيزياء الفيزياء في حياتك إذا ألقيت كرة تنس إلى أعلى في الهواء فكيف يمكنك تحديد المسافة التي ستبلغها الكرة والمدة التي ستبقى فيها في الهواء كيف يمكنك تحديد السرعة المتجهة لالعب القفز الحر في هذا الشكل يستخدم علماء الفيزياء الرياضيات لمساعدتهم على التوصل إلى إجابات عن هذه األسئلة وغيرها بشأن الحركة والقوى والطاقة والمادة. Digital Vision/Getty Images الفكرة الرئيسة ت ستخدم الرياضيات للتعبير عن مفاهيم الفيزياء. األسئلة المهمة لماذا يستخدم العلماء النظام المتري كيف يمكن للتحليل الب عدي أن يساعد على تقييم اإلجابات ما األرقام المعنوية مفردات للمراجعة النظام الدولي للوحدات )SI( هو النسخة ا حسنة والمقبولة عالمي من النظام الم المتري وتستند إلى مضاعفات العدد عشرة. مفردات جديدة الرياضيات في الفيزياء غالب ا ما يستخدم علماء الفيزياء لغة الرياضيات. فالمعادالت من األدوات المهمة التي ت ستخدم في نمذجة المالحظات وعمل التوقعات في الفيزياء. وهي إحدى الطرق التي ت ستخدم في تمثيل العالقات بين القياسات. كما يعتمد علماء الفيزياء على النظريات والتجارب ذات النتائج العددية لدعم النتائج التي يتوصلون إليها. فعلى سبيل المثال يمكنك أن تتوقع أنك إذا أوقعت قطعة نقدية فإنها ستسقط لكن هل يمكنك أن تتوقع سرعتها عندما تصل إلى األرض هناك نماذج مختلفة لسقوط األجسام تعطينا إجابات مختلفة بشأن التغير في سرعة األجسام عند سقوطها أو العوامل التي تتوقف عليها السرعة. وعن طريق قياس سرعة سقوط جسم ما يمكنك مقارنة البيانات التجريبية بالنتائج المتوقعة حسب النماذج المختلفة. وي عد هذا بمثابة اختبار للنماذج مما يتيح اختيار النموذج األنسب أو وضع نموذج جديد. وحدات النظام الدولي لمشاركة النتائج من المفيد أن نستخدم وحدات يفهمها الجميع. وفي الوقت الحالي يستخدم المجتمع العلمي في جميع أنحاء العالم نسخة مأخوذة من النظام المتري للقياسات. ويوضح الجدول 1 أن النظام الدولي للوحدات )SI( يتضمن سبع كميات أساسية. أما الوحدات األخرى التي ي طلق عليها الوحدات المشتقة فتتكون عن طريق الجمع بين وحدات أساسية بطرق متعددة. فمثال ت قاس السرعة المتجهة بالمتر في الثانية.)m/s( وفي الغالب تسمى الوحدات المشتقة بأسماء مميزة. على سبيل المثال ت قاس الشحنة الكهربائية باألمبير في الثانية )A s( وتسمى أيض ا كولوم ا )C(. وقد جرى تعريف الكميات األساسية في البداية بالقياسات المباشرة. وأنشئت مؤسسات علمية منذ ذلك الحين لتعريف القياسات وتنظيمها. فمثال ينظ م المكتب الدولي لألوزان والمقاييس في مدينة سيفر بفرنسا النظام الدولي للوحدات. الجدول 1 الوحدات األساسية في النظام الدولي للوحدات الكمية األساسية الطول الكتلة الزمن درجة الحرارة كمية المادة التيار الكهربائي شدة اإلضاءة الوحدة األساسية المتر كيلوجرام ثانية كلفن مول أمبير شمعة الرمز حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education m kg s K mol A cd التحليل البعدي dimensional analysis األرقام المعنوية significant figures 10 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء

يشترك هذا المكتب مع المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا )NIST( في غايثرسبيرج بماريالند في وضع معايير الطول والزمن والكتلة التي ت عاير على أساسها العصي المترية والساعات والموازين. ويظهر الكيلوجرام القياسي في الشكل 7. لعلك تعلمت في حصة الرياضيات أن تحويل األمتار إلى كيلومترات أسهل بكثير من تحويل األقدام إلى أميال. إن سهولة التحويل بين الوحدات هي ميزة من ميزات النظام الدولي للوحدات. وللتحويل بين الوحدات نضرب في قوة العدد 10 المناسبة أو نقسم عليها. وت ستخدم البادئات لتغيير الوحدات األساسية في النظام الدولي للوحدات باستخدام قوى العدد عشرة كما هو موضح في الجدول 2. وسترى هذه البادئات كثير ا في الحياة اليومية مثل الملليجرام والنانوثانية والسنتيمتر. البادئة الجدول 2 البادئات المستخدمة في وحدات النظام الدولي الرمز المضروب فيه الترميز العلمي مثال فيمتو ثانية )fs( بيكو متر )pm( نانومتر )nm( ميكرو جرام )µg( ميللي أمبير )ma( سنتيمتر )cm( الشكل 7 النموذج األولي الدولي للكيلوجرام هو المعيار لكتلة الكيلو جرام ويتكون من خليط من البالتينيوم واألريديوم محفوظ في فراغ كي ال يفقد كتلته. ويعمل العلماء على إعادة تعريف معيار الكيلوجرام باستخدام كرة تامة االستدارة مصنوعة من السيليكون. ص ف ما وجه األهمية في وجود معايير للقياسات 10-15 10-12 10-9 10 6 10 3 10 2 0.000000000000001 0.000000000001 0.000000001 0.000001 0.001 0.01 f p n µ m c -femto pico nano micro milli centi Alamy/SOTK2011 10-1 ديسيليتر )dl( 0.1 d deci 10 3 كيلو متر )km( 1000 k kilo 10 6 ميجا جرام )Mg( 1,000,000 M mega 10 9 جيجا متر )Gm( 1,000,000,000 G giga 10 12 تيرا هرتز )THz( 1,000,000,000,000 T tera التأكد من فهم النص حد د البادئة اليت ستستخدم يف التعبري عن 2,000,000,000 بايت من ذاكرة الكمبيوتر. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education التحليل الب عدي يمكنك استخدام الوحدات للتحقق من صحة إجابتك. وستحتاج عادة إلى استخدام صيغة أو سلسلة من الصيغ لحل مسألة فيزيائية. وللتحقق من حل المسألة بشكل صحيحة اكتب المعادلة أو مجموعة المعادالت التي تخطط الستخدامها في الحل. وقبل إجراء الحسابات تحقق من أن اإلجابة بالوحدات المتوقعة. فمثال إذا كنت تحسب سرعة سيارة ووجدت أن إجابتك ستكون بوحدة m/s أو m/s 2 فاعلم أن هناك خطأ في حل المسألة. وت سمى هذه الطريقة في التعامل مع الوحدات باعتبارها كميات جبرية يمكن شطبها التحليل الب عدي. ومع ذلك فكونك تعرف أن إجابتك ستكون بالوحدة الصحيحة ال يضمن أن اإلجابة نفسها ستكون صحيحة لكن إذا عرفت أن إجابتك ستكون بالوحدات الخاطئة فمن المؤكد أنك وقعت في خطأ ما. كما ي ستخدم التحليل البعدي صحيحا.)1( في اختيار معامالت التحويل. ومعامل التحويل هو معامل ضرب يساوي واحد ا القسم 2 الرياضيات والفيزياء 11

Hutchings Photography/Digital Light Source التالية: التحويل معامالت إنشاء يمكنك 1 kg = 1000 ألن g ا نظر المثال سبيل على على نحصل بحيث األولية الوحدات شطب إلى يؤدي الذي التحويل معامل اختر الخام الحديد من 1.34 لتحويل kg المثال سبيل على المطلوبة. بالوحدات اإلجابة يلي. بما قم الجرام إلى 1.34 kg ( 1000 g 1 kg ) = 1340 g m/s إلى 43 لتحويل km/h التحويالت. من سلسلة عمل إلى ا أيض تحتاج وقد يلي: بما قم ( 43 km 60 s ) = 12 m/s المعنوية األرقام 1 h ) ( 1000 m 1 km ) ( 1 h 60 min ) ( 1 min يتخطى القلم طرف أن ووجدت قلم لقياس مترية مسطرة تستخدم أنك افترض القلم أن ر تقد ثم ومن 8. الشكل في موضح هو كما المسطرة على 138 عالمة قليال القلم طول وتسجل الملليمتر من عشري جزء بمقدار المسطرة عالمةعلى آخر يتخطى األولىمنهاأرقام الثالثة صحيحة: أرقام أربعة القياس هذا.يتضمن 138.1 mm أنه على األرقام اسم القياس في الصحيحة األرقام على ي طلق مؤكد. غير األخير والرقم مؤكدة الصفرية غير األرقام وجميع المؤكد. غير الرقم هو القياس في األخير والرقم المعنوية. معنوية. أرقام هي القياس في لوأ ي ستخدم 0.0860 مثال m القياس ففي ال معنوية أرقام األصفار جميع هل األخير الصفر أما معنويين. رقمين ليسا وهما فقط العشرية الفاصلة مكان لتحديد صفرين 5 وأ 4 أو 3 172,000 على القياس m يحتوي وقد معنوي. رقم وهو قدر الرقم فهو الم القياس أن الواضح من العلمي. الترميز ستخدم ي اللبس لهذا ومنعا معنوية. أرقام 6 أو معنوية. أرقام خمسة على يحتوي 10 1.7200 5 m أن المهم من حسابية عملية أي إجراء عند المعنوية باألرقام الحسابية العمليات ا. ضبط األقل القياس من ا ضبط أكثر تكون أن يمكن ال النتيجة أن تتذكر تتوافق بحيث النتيجة ب ثم قر أوال الحسابية العملية نف ذ طرحها أو القياسات لجمع ا ضبط األقل القياس ألن 3.86 m + 2.4 m = 6.3 m فمثال ا. ضبط األقل القيمة مع المتر. من عشري جزء إلى ب مقر عدد يكون بحيث الناتج ب ثم الحسابية العملية نف ذ قسمتها أو القياسات لضرب قر فمثال ا. ضبط األقل القياس في الموجودة لتلك مساوي ا فيه المعنوية األرقام 409.2 km = 35.9 km/l 11.4 L الحاسبة اآلالت بعض تعرض معنوية. أرقام ثالثة يتضمن ا ضبط األقل القياس ألن تأكد معينة. نقاط إلى بالتقريب اآلخر البعض يقوم حين في اإلضافية األرقام من العديد األرقام. من الصحيح بالعدد إجاباتك تسجيل من طول قاس الذي الطالب ل سج 8 الشكل 138.1. mm طوله أن القلم هذا هذا في األخير الرقم ي عد لماذا استدل مؤكد غير القياس المسائل حل 1 = 1 kg 1000 g 1 = 1000 g 1 kg أن وستجد التدريبية. المسائل بعض ستكمل الكتاب هذا في الدراسة مواصلة مع من العديد الكتاب هذا يتضمن لحلها. استراتيجية إلى وتحتاج معقدة مسائل معظمها واتبع 1 المسألة مثال اقرأ خطوات. ثالث من عملية إلى حلها يحتاج التي المسائل أمثلة والزمن. المسافة ا مستخدم سيارة سرعة متوسط لحساب الخطوات McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق الفيزياء علم إلى مدخل 1 الوحدة 12

1 المسألة مثال 4.5 h في 434 تقطع km السيارة كانت إذا السرعة إليجاد والزمن المسافة استخدم السيارة سرعة متوسط فما المسافة هي المعلومة القيم مجهولة. السيارة سرعة ورسمها المسألة تحليل السرعة بين العالقة استخدم فيه. قطعتها الذي والزمن السيارة قطعتها التي السيارة. سرعة إليجاد والزمن والمسافة المجهول المعطيات km/h = السرعة 434 km= المسافة 4.5 h = الزمن المجهول إيجاد الزمن السرعة = المسافة = السرعة 96.4 km/h = 434 km = السرعة 4.5 h معادلة. شكل في العالقة اذكر السرعة. معادلة أوجد 434 km المسافة عن عو ض 4.5 h = والزمن 96 km/h = السرعة اإلجابة تقييم المسافة الزمن واحسبها. الوحدات اقسم السيارة. قطعتها التي المسافة حساب في باستخدامها إجابتك صحة من تحقق 96.4 km/h 4.5 h = 434 km = الزمن السرعة = المسافة المسألة. في المذكورة المسافة تطابق المحسوبة المسافة صحيح. السرعة متوسط أن يعني وهذا المسألة بعناية. المسألة اقرأ 1. في المطلوب تفهم أنك من تأكد 2. المسألة. ورسمها المسألة تحليل ثانية. مرة المسألة اقرأ 1. البيانات ودو ن المعطيات حدد 2. من المعلومات اجمع المعلومة. أو الجداول أو البيانية الرسومات الحاجة. عند الصور ودو نها. المجهولة القيم حدد 3. رسم إلى تحتاج كنت إذا ما حدد 4. حلها. في للمساعدة المسألة ستتبعها التي الخطوات خطط 5. الحل. إليجاد المجهول إيجاد رياضية بصيغة الحل كان إذا 1. العامل عزل مع المعادلة فاكتب المجهول. في المعلومة الكميات عن عو ض 2. المعادلة. المعادلة. حل 3. تحل حتى الحل عملية تابع 4. المسألة. اإلجابة تقييم اإلجابة هل المسألة. قراءة د أع 1. مقبولة العمليات صحة من تحقق 2. واألرقام الوحدات هل الرياضية. صحيحة المعنوية مسألة مثال 1 2 3 13.78 g / 11.3 ml.d 6.201 cm + 7.4 cm + 0.68 m + 12.0 cm.e mc 0021 + m 26.1 + mk 6.1.f q و F بداللة v إليجاد F = Bqv كتابة د أع المسائل حل 13. B. و مراجعة 2 القسم الصيغ باستخدام الفيزياء مفاهيم عن ي عبر لماذا الرئيسة الفكرة 8. النظام استخدام مزايا إحدى اذكر للوحدات الدولي النظام 9. العلوم. في للوحدات الدولي هرتز ميجا 750 في هرتز كيلو كم الب عدي التحليل 10. الكبيسة السنة في ثانية كم الب عدي التحليل 11. األرقام عدد باستخدام التالية المسائل حل المعنوية األرقام 12. مرة. كل في الصحيح المعنوية ومعادلة المسألة في المعطاة القيم باستخدام الناقد التفكير 14. 290 بأنها السيارة سرعة حسبت الزمن السرعة = المسافة أن يمكن التي الظروف ما ال لم أو لم مقبولة اإلجابة هل.km/h مقبولة اإلجابة هذه فيها تكون 139 cm 2.3 cm.a 13.78 g / 11.3 ml.b 6.201 cm + 7.4 cm + 0.68 m + 12.0 cm.c McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 13 والفيزياء الرياضيات 2 القسم

القسم 3 القياس ما القياس عندما تزور الطبيب إلجراء فحص طبي فإنه يجري عدة قياسات منها الطول والوزن ويعبر عنه بأرقام. كما تؤخذ وضغط الدم ومعدل ضربات القلب لديك. وحتى النظر يقاس وتجرى عليها بعض القياسات لمعرفة أعداد خاليا الدم أو مستويات الكوليسترول عينة دم الفكرة الرئيسة أخذ القياسات الدقيقة يتيح للعلماء تكرار التجارب ومقارنة النتائج. األسئلة المهمة لماذا تسجل نتائج القياسات في الغالب بهامش خطأ ما الفرق بين الضبط والدقة اذكر أحد مصادر الخطأ الشائعة عند أخذ القياسات. مفردات للمراجعة اختالف زاوية النظر التغير الظاهري في موقع الجسم عند النظر إليه من زوايا مختلفة مفردات جديدة القيا س الضبط الدقة measurement precision accuracy في الدم. فالقياسات تحول مالحظاتنا إلى مقادير كمية فال يقال إن ضغط الدم لدى 110 مثل وهو الحد األدنى المقبول نوعا ما" بل يقال إن ضغط دمه _ الشخص "جيد 60 لضغط الدم لدى اإلنسان. ست كتلة عربة القياس : مقارنة كمية مجهولة بأخرى معيارية. على سبيل المثال إذا ق وتقاس صغيرة في تجربة فإن الكمية المجهولة هي كتلة العربة والكمية المعيارية هي الجرام بالميزان ذي الكفتين أو الميزان النابض. وفي التجربة المصغرة الواردة في القسم 1 يمثل طول النابض الكمية المجهولة والسنتيمتر الكمية المعيارية. مقارنة النتائج كما تعلمت في القسم 1 يتشارك العلماء النتائج التي يتوصلون إليها. قبل أن تقبل تماما يقوم علماء آخرون بدراسة التجربة والبحث عن المصادر المحتملة البيانات الجديدة وتسجل النتائج في الغالب بهامش خطأ. وإذا كان القياس للخطأ ومحاولة إعادة إنتاج النتائج. الجديد في حدود هامش الخطأ فإنه يتطابق مع القياس القديم. على سبيل المثال يستخدم علماء اآلثار التأريخ بالكربون المشع لتحديد عمر الرسومات الموجودة في الكهوف كتلك الموجودة في كهف السكو الموضح في الشكل 9 وكهف شوفيه. وتسجل جميع التواريخ المقيسة بالكربون المشع بهامش خطأ. هناك ثالثة أعمار مقيسة بالكربون المشع تم تحديدها من لوحة في كهف شوفيه وهي,30,230 ± 530 سنة,30,790 ± 600 سنة.30,940 ± 610 تماما تتقاطع هوامش الخطأ في القياسات الثالثة في حين أن هذه القياسات ال تتطابق ومن ثم يمكن القول بأن القياسات متوافقة مع بعضها. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة قدر العلماء أن هذه الرسومات رسمت وي الشكل 9 توجد هذه الرسومات في كهف السكو في فرنسا. منذ 17,000 سنة. McGraw-Hill Education في حياتك ( t)stockbyte/getty Images, (b)rieger Bertrand/hemis/age fotostock الفيزياء هناك العديد من األدوات التي تستخدمها كثيرا ألخذ القياسات فالساعات تقيس الزمن والمساطر تقيس المسافة وعدادات السرعة تقيس السرعة. ما أدوات القياس األخرى التي استخدمتها من قبل 14 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء 8/18/2016 3:14:05 AM CH01.indb 14

مرات عدة 1 القسم في الواردة المصغرة التجربة نفذوا طالب ثالثة أن افترض األول الطالب أخذ النابض. على حلقتين تعليق مع نفسه الطول لها نوابض مستخدمين امك 14.6 قياساته cm متوسط وكان 14.8 و cm 14.4 بين cm تراوحت قياسات عدة الطالب وسجل. ) 14.6 ± (0.2 أنها cm على النتيجة هذه جلت س 10. الشكل في يظهر النابض طول الثالث الطالب ل وسج ). 14.8 ± (0.3 أنه cm على النابض طول الثاني.(14.0 ± 0.1) أنه cm على الثالثة القياسات بين ا توافق هناك أن تستنتج أن يمكن هل بين والثاني األول الطالبين نتائج نطاقات تتقاطع األول الطالب نتيجة تتكرر هل لا ث م ومن الثالث الطالب نتيجة مع نتائجهما تتقاطع ال ولكن 14.8. و cm 14.5 cm معها. تتوافق والدقة الضبط في يظهر كما المقيسة القيم خصائص من خاصية والدقة الضبط من كل يمثل تسمى أعاله الواردة الثالثة الطالب قياسات في والدقة الضبط مدى ما 11. الشكل الطالب قياسات أعاله الوارد المثال في معينة. لكمية المختلفة القياسات توافق درجة قياسات كانت حين في ± 0.1 مقداره cm خطأ وبهامش ا ضبط األكثر هي الثالث ± 0.2 cm= األول )الطالب أكبر خطأ هامش لها ألن ا ضبط أقل اآلخرين الطالبين ±=. 0.3 الثاني( cm الطالب كلما عام وبوجه القياس. في المستخدمة والطريقة األداة من كل على الضبط يعتمد يساوي القياس وضبط ا. ضبط أكثر القياسات كانت أصغر بقيم تدريج ذات األداة كانت تدريجات المدرج للمخبار كان إذا المثال سبيل فعلى األداة. في تدريج أصغر قيمة نصف إلى يصل بضبط تقيس أن األداة هذه خالل من تستطيع فإنك 1 يساوي ml منها كل مقارنة قياساتك ضبط فما 50 يساوي ml الكأس في تدريج أصغر كان إذا أما 0.5. ml المدرج بالمخبار المأخوذة بالقياسات 67.100 مضبوط فالقياس g ضبطها. درجة إلى اإلجابة في المعنوية األرقام تشير العمليات إجراء قواعد 2 القسم في ذكرنا وقد الجرام. في األلف من جزء أقرب إلى حمض من 1.2 إضافة ml فعند المختلفة. الضبط مستويات ذات بالقياسات الخاصة 10 2.4 2 ml لديك بأن القول يمكن ال الماء من 10 2.4 2 على ml يحتوي كأس إلى إلى بل الملليلتر من عشرة من جزء أقرب إلى قياسه يتم لم الماء حجم ألن السائل من 10. أقرب ml المصغرة التجربة بيانات الطالب قياسات طالب ثالثة أخذ 10 الشكل الخطأ هامش الحمراء القضبان توضح متعددة. قياس. كل في نتيجة تتكرر هل القياسات تتطابق هل اشرح ال لم أو لم الثالث الطالب (cm) النابض طول McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق عند المتجمعة األسهم دقيقة قياسات تمثل المركز ومضبوطة. عن ا بعيد المتجمعة األسهم قياسات ثالثة تمثل المركز ليست ولكنها مضبوطة دقيقة. وبعيدة متفرقة األسهم هذه ثالثة وتمثل المركز. عن وغير دقيقة غير قياسات مضبوطة. مركز في الصفراء المنطقة تمثل 11 الشكل تمثل معين. لقياس المقبولة القيمة هدف كل إحدى أثناء العلماء أحد أخذها قياسات األسهم التجارب. 15 القياس 3 القسم

حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education Source( t)mcgraw-hill Education, (br bl)hutchings Photography/Digital Light الشكل 12 يتم فحص الدقة من خالل تحديد قيمة صفرية في األداة قبل استخدامها في القياس. لم ال استدل هل هذه األداة دقيقة لم أو الشكل 13 عند النظر إلى التدريج بشكل عمودي )كما في الشكل على اليسار( ستكون نتائجك أكثر دقة مما لو نظرت بشكل مائل )كما في الشكل على اليمين(. حد د إلى أي مدى غي ر اختالف زاوية النظر من القياس الموجود على اليمين تشير الدقة إلى مدى اتفاق نتائج القياس مع القيمة "الحقيقية" أي القيمة المقبولة حسب القياسات التي أخذها خبراء مؤهلون كما يظهر في الشكل 11. إذا كان طول النابض الذي قاسه الطالب الثالثة يساوي cm 14.8 فإن قياس الطالب الثاني هو األكثر دقة وقياس الطالب الثالث هو األقل دقة. ما الذي قد يتسبب في أن يأخذ الشخص قياسات غير دقيقة كيف يمكنك أن تتأكد من دقة القياسات من الطرق الشائعة للتحقق من دقة األدوات طريقة تسمى معايرة النقطتين. أوال هل تكون قراءة األداة صفر ا عندما ينبغي أن تكون كذلك كما هو موضح في الشكل 12 ثاني ا هل تعطي األداة قراءة صحيحة عند قياس قيمة معيارية مقبولة ومن الضروري إجراء فحوص دورية للدقة على أدوات القياس الحساسة مثل الخرج اإلشعاعي لألجهزة التي ت ستخدم في عالج السرطان. التأكد من فهم النص قارن وقابل بني الضبط والدقة. تقنيات القياس الجيد لضمان تحقيق الضبط والدقة يجب أن ت ستخدم األدوات بطريقة صحيحة. كما يجب إجراء القياسات بعناية كي تصل إلى أعلى درجة من الضبط تسمح بها األداة. من مصادر الخطأ الشائعة الزاوية التي تؤخذ منها قراءة أداة القياس. إذ يجب أن ت قرأ القياسات بالنظر عمودي ا وبعين واحدة كما هو موضح في الشكل 13. أما إذا ق رئ القياس بشكل مائل كما هو موضح في الشكل 13 فسنحصل على قيمة مختلفة أقل دقة. ويرجع اختالف القراءات إلى اختالف زاوية النظر وهو التغير الظاهري في موقع الجسم عند النظر إليه من زوايا مختلفة. ولكي تالحظ أثر اختالف زاوية النظر في القياس قم بقياس طول قلم بالنظر إليه بشكل عمودي على تدريج المسطرة ثم اقرأ التدريج بعد أن تحرك رأسك إلى جهة اليمين أو جهة اليسار. القراءة الصحيحة اختالف زاوية النظر 16 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء

تحديد نظام يوضح )GPS( العالمي المواقع تحديد نظام القياس. في والضبط الدقة على مثاال )GPS( العالمي المواقع صناعي ا 24 من )GPS( العالمي المواقع تحديد نظام يتكون ا قمر أجهزة من العديد مع األرض حول مدار في تدور إرسال أجهزة بها بالزمن إشارات الصناعية األقمار ترسل األرض. على االستقبال االستقبال جهاز يستخدم الدقة. عالية الذرية بالساعات مقيسة لتحديد األقل على صناعية أقمار أربعة من الواردة المعلومات في الموجودة )الساعات واالرتفاع. الطول وخط العرض خط على الموجودة الساعات دقة بمستوى ليست االستقبال أجهزة الصناعية(. األقمار لجهاز فيمكن الضبط. من مختلفة مستويات االستقبال ألجهزة أما قليلة. أمتار خطأ بهامش موقعك يحدد أن سيارة في موجود هو كما )الجيوفيزياء( األرض فيزياء علماء يستخدمها التي األجهزة في تحدث التي الحركات قياس فيمكنها 14 الشكل في موضح بالملليمتر. األرضية القشرة وزارة يد على )GPS( العالمي المواقع تحديد نظام و ر ط التي الذرية الساعات النظام هذا ويستخدم األمريكية. الدفاع وفي والجاذبية. النسبية عن أينشتين نظريات الختبار ورت ط ا متاح )GPS( العالمي المواقع تحديد نظام أصبح المطاف نهاية المواقع تحديد نظام إشارات أصبحت فقد المدني. لالستخدام وت ستخدم بالمجان العالم أنحاء جميع في متوفرة )GPS( العالمي في كذلك وت ستخدم والجو البحر وفي األرض على المالحة في األقمار وشبكات بعد عن االتصاالت وفي والمسح الخرائط عمل والصفائح الزالزل عن العلمي البحث في ت ستخدم كما الصناعية التكتونية. الدقة عالي GPS استقبال جهاز بإعداد العالم هذا يقوم 14 الشكل وتحليلها. القارية الصفائح حركات تسجيل أجل من الفيزياء تجربة واحلجم الكتلة احلجم على الكتلة تعتمد كيف مراجعة 3 القسم طول لقياس ت ستخدم )أداة ميكرومتر لديك الرئيسة الفكرة 15. النثناء ض تعر 0.001( أقرب mm إلى قطرها أو األجسام من جيدة نوعية ذات جديدة مترية بعصا تقارنه كيف شديد. الدقة حيث ومن الضبط حيث الحافة عند صفرها يبدأ ال الخشبية المساطر بعض الدقة 16. ذلك يحسن أن يمكن كيف منها. ملليمترات عدة بعد وإنما المسطرة دقة من في النظر زاوية اختالف يؤثر هل النظر زاوية اختالف 17. إجابتك. اشرح تأخذها التي القياسات ضبط 182. يبلغ cm طوله أن صديقك يخبرك الخطأ هامش 18. العبارة. هذه تتضمنها التي األطوال معدل بأسلوبك اشرح وارتفاعه 19.2 وعرض cm 18.1 طوله cm صندوق الضبط 19..20.3 cm الصندوق حجم ما a. الحجم قياس ضبط مدى وما الطول قياس ضبط مدى ما b. نفسه النوع من ا صندوق 12 من مجموعة ارتفاع ما c. ارتفاع ضبط مدى ما واحد صندوق ارتفاع قياس ضبط مدى ما d. ا صندوق 12 من مجموعة الالزم الزمن متوسط أن تقريره في زميلك كتب الناقد التفكير 20.. 65.414 1.5mi هو s طوله مسار في كاملة دورة سيارة لتدور باستخدام دورات 7 زمن قياس طريق عن القراءة هذه جلت س وقد يف الواردة النتائج في ثقتك مدى ما. 0.1 ضبطها s درجة ساعة إجابتك. اشرح التقرير TED S. WARREN/AP Images McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 17 القياس 3 القسم

السباق على منصب المحافظ نسبة التصويت الفكرة الرئيسة ارتورو هيريرا فانيسا جونسون دانيال زهو المرشح تسه ل الرسومات البيانية من تفسير البيانات كما أنها تحد د االتجاهات وتظه ر العالقات بين مجموعة من المتغيرات. األسئلة المهمة ماذا نتعلم من الرسومات البيانية اذكر بعض العالقات المشتركة في الرسومات البيانية. كيف يجري العلماء التوقعات مفردات للمراجعة الميل نسبة التغير الرأسي إلى التغير األفقي على رسم بياني. مفردات جديدة القسم 4 تمثيل البيانات بياني ا تحديد المتغيرات غالب ا ما ت ستخدم الرسومات البيانية في المقاالت اإلخبارية عقب االنتخابات. حيث ت ستخدم الرسومات البيانية باألعمدة والقطاعات الدائرية لعرض عدد األصوات أو النسبة المئوية التي حصل عليها المرشحون. أما الرسومات البيانية األخرى فت ستخدم لعرض الزيادات واالنخفاضات في عدد السكان أو الموارد على مر السنين. عندما تجري تجربة ما من المهم أن تغير عامال واحد ا فقط في كل مرة. على سبيل المثال يعرض الجدول 3 طول نابض عند تعليق كتل مختلفة به. ستتغير الكتلة وحدها فإذا ع لقت كتل مختلفة في أنواع مختلفة من النوابض فلن تعرف مقدار الفرق بين زوجي البيانات الذي كان بسبب الكتل المختلفة ومقدار الفرق الذي كان بسبب النوابض المختلفة. المتغيرات المستقلة والمتغيرات التابعة المتغير هو عامل قد يؤثر في نمط إعداد التجربة. والعامل المستخد م أثناء التحقيق هو المتغير المستقل. لذلك فإن الكتلة هي المتغير المستقل في هذا التحقيق. أما العامل الذي يعتمد على المتغير المستقل فهو المتغير التابع. وفي هذا التحقيق اعتمد مقدار تمدد النابض على الكتلة ومن ث م كان مقدار التمدد هو المتغير التابع. إلى جانب ذلك قد يدرس أحد العلماء كيفية تغي ر اإلشعاع مع مرور الوقت أو كيفية اعتماد شدة المجال المغناطيسي على المسافة من مغناطيس. الخط األفضل مطابقة يوضح الرسم البياني الخطي كيف يختلف المتغير التابع بحسب المتغير المستقل. ويوضح الشكل 15 تمثيال بياني ا للبيانات الواردة في الجدول 3. فالخط ذو اللون األزرق المرسوم بالقرب من جميع نقاط البيانات بقدر اإلمكان هو الخط األفضل مطابقة. وهو نموذج للتوقعات أفضل من أي نقطة واحدة على طول الخط. كما ت قدم الشكل 15 تعليمات مفصلة حول كيفية تصميم رسم بياني وتمثيل البيانات ورسم خط أفضل مطابقة. إن الرسم البياني جيد التصميم يوفر األنماط التي ال يمكن رؤيتها بسرعة وسهولة في قائمة من األرقام. يوضح الرسم البياني في الشكل 15 أن طول النابض يزيد كلما زادت الكتلة المعل قة في النابض. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education المتغير المستقل independent variable المتغير التابع dependent variable الخط األفضل مطابقة line of best fit العالقة الخطية linear relationship العالقة التربيعية quadratic relationship العالقة العكسية inverse relationship الفيزياء في حياتك الجدول 3 العالقة بين طول النابض والكتلة المعلقة الكتلة المعل قة في النابض )g( 0 طول النابض )cm( 13.7 14.1 14.5 14.9 15.3 15.7 16.0 16.4 5 10 15 20 25 30 35 18 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء

إعداد الرسومات البيانية الخطية طول نابض مع كتل مختلفة عنوان الرسم البياني الخط الا فضل مطابقة المتغير التابع الطول (cm) الكتلة (g) النطاق محور x المتغير المستقل نقطة الا صل محور y النطاق حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education 1. حدد المتغير المستقل والمتغير التابع في بياناتك. في هذا المثال المتغير المستقل هو الكتلة )g( سم والمتغير التابع هو الطول.)cm( ر س م المتغير المستقل على المحور األفقي أي المحور السيني )x(. ور المتغير التابع على المحور الرأسي أي المحور الصادي )y(. 2. حدد نطاق المتغير المستقل الذي سيتم رسمه. في هذه الحالة النطاق هو 35-0. 3. حدد ما إذا كانت نقطة األصل )0,0( نقطة بيانات صحيحة. 4. وس ع بين البيانات بقدر اإلمكان. اجعل كل قسم على ورقة الرسم البياني يمثل وحدة مالئمة. ويعني هذا عادة الوحدات التي تكون مضاعفات لألعداد 2 أو 5 أو 10. حدد اسما للمحور األفقي. يجب أن يحتوي االسم على الوحدات مثل الكتلة )g(..5 6. كرر الخطوات 5-2 للمتغير التابع. 7. مث ل نقاط البيانات على الرسم البياني. 8. ارسم الخط األفضل مطابقة أو المنحنى الذي يمر بأكبر عدد ممكن من نقاط البيانات. ويسمى ذلك في بعض األحيان التقدير بالنظر. ال تستخدم سلسلة من القطع المستقيمة التي تربط بين النقاط. فالخط الذي يبدو أنه األفضل مطابقة بالنسبة إليك قد ال يكون األفضل في نظر شخص آخر. ومن ث م هناك إجراء رسمي تستخدمه معظم اآلالت الحاسبة الرسومية ت سمى طريقة المربعات الصغرى التي تنشئ مستقيما منفرد ا أفضل مطابقة لكن ذلك خارج نطاق هذا الكتاب المدرسي. 9. ضع عنوان ا للرسم البياني ي ظهر ما يمثله بوضوح. الشكل 15 استخدم الخطوات الموضحة أعاله لرسم رسومات بيانية خطية من جداول البيانات. القسم 4 تمثيل البيانات بياني ا 19

(cm) الطول يتغير الخطية العالقة في 16 الشكل خطي ا - هنا الطول وهو - التابع المتغير المستقل المتغير أما المستقل. المتغير حسب الكتلة. فهو التجربة هذه في تزيد عندما النابض لطول يحدث ماذا ف ص الكتلة مختلفة كتل مع النابض طول الارتفاع الا فقية المسافة (g) الكتلة الخطية العالقات مختلفة. عالقات على للداللة مختلفة أشكال عدة للبيانات المبعثرة النقاط تأخذ العكسية. والعالقات التربيعية والعالقات الخطية العالقات ا شيوع األكثر العالقات ومن الرياضيات. حصة في عليها تعرفت قد تكون أن المحتمل ومن هناك تكون 15 الشكل في كما مستقيما ا خط مطابقة األفضل الخط يكون عندما بحسب خطي ا التابع المتغير يتغير الخطية العالقة ففي المتغيرات. بين خطية عالقة التالية. المعادلة شكل في العالقة كتابة ويمكن المستقل. المتغير y = mx + b متغيرين بين الخطية العالقة مصغرة تجربة تقريب ا مدى أي إىل والقطر احمليط بني العالقة ما الموجودة النقاط استخدم 16. الشكل في موضح هو كما )m( والميل y مقطع أوجد الرأسي التغير نسبة هو والميل كذلك. تكون ال أو البيانات نقاط تكون قد الخط على الخط. على بعضهما عن بعيدتين وQ P نقطتين حدد الميل وإليجاد األفقي. التغير إلى التغير أما وQ. P للنقطتين الرأسية القيم بين الفرق هو )Δy( )االرتفاع( الرأسي والتغير وQ. P للنقطتين األفقية القيم بين الفرق فهو )Δx( األفقية( )المسافة األفقي الميل الرأسي بالتغير ا أيض عنه التعبير ويمكن األفقية المسافة على ا مقسوم االرتفاع يساوي الخط ميل األفقي. التغير على ا مقسوم اإلرتفاع m = األفقية المسافة = _ Δy Δx m = (16.0 cm - 14.1 cm) = 0.08 cm/g :16 الشكل في (30 g 5 g) من أسفل إلى الخط ويميل سالبة _ Δy فستكون x قيمة زيادة عند y قيمة قل ت إذا Δx المحور مع الخط عندها يتقاطع التي النقطة هو y مقطع( b ) ويكون اليمين. إلى اليسار. b = 13.7 المثال cm هذا وفي ا. صفر تساوي x قيمة تكون عندما y قيمة أو الرأسي b تكون وعندما 13.7. cm طوله يكون بالنابض معل قة كتلة توجد ال عندما أنه ذلك ويعني ميل دائما يحتوي الفيزياء في لكن x. مع مباشرة تتغير y الكمية إن يقال y = mx أو = 0 البياني. الرسم يصفه الذي الفيزيائي النظام حول معلومات على y ومقطع الخط McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق الفيزياء علم إلى مدخل 1 الوحدة 20

الزمن مقابل كرة سقوط مسافة القطع عالقة أو التربيعية العالقة 17 الشكل غير العالقة على مثال هنا الموضحة المكافئ الخطية. (m) المسافة (s) الزمن الخطية غير العالقات البياني الرسم أن الحظ الزمن. مقابل نحاس كرة سقوط مسافة 17 الشكل تعرض للعالقات عديدة أنواع وهناك خطية. ليست العالقة أن يعني مما مستقيما ا خط ليس التربيعية العالقة وهما ا شيوع األكثر األنواع من اثنين نذكر العلوم. في الخطية غير العكسية. والعالقة بالمعادلة ممث لة تربيعية عالقة 17 الشكل في البياني الرسم يوضح التربيعية العالقة آخر. متغير مربع على متغير يعتمد عندما التربيعية العالقة وتوجد التالية. متغيرين بين التربيعية العالقة y = ax 2 + bx + c McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق في c و وb a الثوابت قيم إيجاد رسومية حاسبة آلة أو كمبيوتر برنامج يستطيع الرياضيات كتيب راجع. d = 5t 2 هي المعادلة 17 الشكل في بسهولة. المعادلة هذه الرسومات إنشاء حول المزيد على لالطالع اإلنترنت عبر أو األنشطة كتي ب في الموجود واستخدامها. الخطية البيانية تربيعية. عالقة يف ببعضهما متغيان يرتبط كيف اشرح النص فهم من التأكد الفيزياء في تحفيزية مسألة الجسم هذا ن زع ثم x. 1 تساوي تمدده( )مسافة النابض واستطالة 1 النابض في معل ق جسم يوجد x. 1 من أكبر x 2 وكانت x. 2 تساوي 2 النابض استطالة فكانت. ثان نابض في وعل ق األول النابض من نفسها. المحاور على النابضين لكال االستطالة مقابل للكتلة البيانية الرسومات ارسم 1. ال لم أو لم البياني الرسم في األصل نقطة تضمين ينبغي هل 2. ا انحدار األشد الميل ما 3. النابض النابض x 1 قيمة فما x 2 = 5.3 كان cm فإذا.x 2 = 1.6x 1 كان معينة كتلة عند.4 21 بياني ا البيانات تمثيل 4 القسم

الشكل 18 ي ظهر هذا الرسم البياني العالقة العكسية بين السرعة وزمن الوصول. ص ف كيف يتغير زمن الوصول كلما زادت السرعة العالقة بين السرعة وزمن الوصول زمن الوصول (h) السرعة (km/h) تجربة مصغرة العالقة العكسية يظهر الرسم البياني في الشكل 18 كيف يختلف الزمن المستغرق لقطع 300km مع زيادة سرعة السيارة. وهذا مثال على العالقة العكسية وتمثله المعادلة التالية. العالقة العكسية هي عالقة عكسية يعتمد فيها متغير على معكوس المتغير اآلخر. العالقة العكسية بين متغيرين y = _ a x الدليل يف الدم خمترب الطب الشرعي كيف ميكن احلصول على أدلة من بقع الدم العالقات الثالثة التي تعلمتها مثال على العالقات التي ستدرسها غالب ا في هذا الكتاب. كما أن هناك عدة نماذج رياضية أخرى مستخدمة. ومن األمثلة المهمة على تلك النماذج منحنيات الجيب وتستخدم لنمذجة الظواهر الدورية والنمو والتحلل األسي ويستخدمان لدراسة النشاط اإلشعاعي. وتمثل التراكيب المؤلفة من نماذج رياضية مختلفة الظواهر األكثر تعقيد ا. التأكد من فهم النص اشرح كيف يرتبط متغريان ببعضهما يف عالقة عكسية. مسائل تدريبية مسائل تدريبية 21. يوضح الجدول 4 قيم الكتل ألحجام معينة من سبائك الذهب الخالص. a. مث ل الكتلة مقابل الحجم من واقع القيم الموضحة في الجدول وارسم المنحنى األفضل مطابقة لجميع النقاط. b. صف المنحنى الناتج. c. وفق ا للرسم البياني ما نوع العالقة بين كتلة سبيكة الذهب الخالص وحجمها d. ما قيمة الميل لهذا الرسم البياني أدخ ل الوحدات المناسبة. e. اكتب معادلة توضح الكتلة كدالة لحجم الذهب. f. اكتب ا مختصرا لميل الخط. تفسير حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education الجدول 4 كتلة سبائك الذهب الخالص الكتلة )g( الحجم ) 3 (cm 19.4 1.0 38.6 2.0 58.1 3.0 77.4 4.0 96.5 5.0 22 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء

McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق القيم ع توق هذا في البيانية الرسومات في الموضحة كتلك عالقات العلماء يكتشف عندما البياني الرسم معادلة تكون المثال سبيل على التوقعات. إلجراء يستخدمونها القسم y = (0.08 cm/g)x + 13.7 يلي: cm كما 16 الشكل في الموضح الخطي الرسومات من مأخوذة أو صيغ شكل في أكانت سواء العالقات استخدام ويمكن في النابض يتمدد مدى أي إلى مباشرة. بصورة قياسها يتم لم التي القيم ع لتوق البيانية 49 تساوي g كتلة وجود حالة في 3 الجدول y = (0.08 cm/g)(49 g) + 13.7 cm = 18 cm سبيل على لديك. المتوفرة البيانات من االستنتاج يمكنك مدى أي إلى تحدد أن المهم من نم بدال النابض ينكسر وقد المقيسة القيم عن بعيدة قيمة 90هي القيمة g المثال الحد. هذا إلى التمدد ما فمثال: دقيقة بصورة األنظمة سلوك لتوقع النماذج الفيزياء علماء يستخدم الشمس سطح من لمادة هائل )انفجار شمسي انفجار حدوث إلى تؤدي قد التي الحاالت قدرتها تغير إلى قديمة ساعة بندول على التغيرات إجراء يؤدي كيف أو الفضاء( في الطبية. األجهزة أحد في المغناطيسية المجاالت تؤثر كيف أو الدقيق الوقت عرض على مثاال 19 الشكل وتعرض متعددة. بطرق الحياة مناحي جميع في النماذج البشر يستخدم األسئلة عن اإلجابة تستطيع الوحدة هذه في تعلمتها التي األدوات خالل ومن ذلك. على الكتاب. هذا بقية في ستواجهك التي الفيزيائية للمسائل نماذج وتصميم مراجعة 4 القسم المتغير هو الزمن بياني ا. التالية البيانات ارسم الرئيسية الفكرة 22. المستقل. في صفري غير y مقطع وجود يعني ماذا ا بياني ا رسم ر فس 23. الحجم مقابل كلية لكتلة بياني رسم 35 2 30 2 25 2 20 4 15 6 10 8 5 10 0 12 )s( الزمن السرعة )m/s( واقعي متحرك رسم إلنشاء 19 الشكل بواسطة المتحركة الرسومات صانعو يستخدم اليومية الحياة من رياضية نماذج الكمبيوتر النموذج وهذا مقنع. خيالي عالم إلنشاء على التطوير قيد النافيرون لجزيء الحاسوبي المتحركة. الرسوم صانع كمبيوتر الفيزياء تجربة املتحركة األجسام استكشاف مركبة سرعة حتدد كيف لتحديد 16 الشكل في الموضحة العالقة استخدم ع توق 24. 15. بمقدار cm النابض لتمدد الالزمة الكتلة ع لتوق 18 الشكل في الموضحة العالقة استخدم ع توق 25. السرعة 110km/h. تكون عندما الوصول زمن الموجود البياني الرسم إلى أخرى مرة انظر الناقد التفكير 26. النابض سيختلف كيف الخاص بأسلوبك واشرح 16. الشكل في ميل له أو ا عمق أقل البياني الرسم في الموجود الخط كان إذا صغير. Image Source/Alamy 23 بياني ا البيانات تمثيل 4 القسم

طاقة جهاز الكمبيوتر طاقة جهاز الكمبيوتر الالزمة لنقل جميع هذه المعادالت أمر أساسي. على سبيل المثال تستخدم معادلة المعالجة الالزمة لإلضاءة الشاملة - محاكاة اإلضاءة التي ترتد حول بيئة ما 10 - ماليين نقطة ولكل منها معادلتها خاصة. ويستغرق كل إطار في الرسم المتحرك يمثل 0.04 s من زمن العرض ست ساعات تقريبا. الشخصيات الحقيقية تجنب مؤيدو الرسوم المتحركة المعتمدة على الرياضيات في الماضي استخدام الشخصيات المعقدة مثل البشر التي تظهر غير حقيقية بشكل مزعجة مقارنة بنظائرها من غير البشر. وفي فضلت معظم أستديوهات هذه الحاالت الرسوم المتحركة استخدام تقنية التقاط الحركة. ومن ناحية أخرى أدت التطورات خالل العقد الماضي إلى وجود بيئات افتراضية معقدة بصورة كبيرة مثل المحيطات والشخصيات البشرية الرائعة "المتحركة بشكل طبيعية". الشكل 1 كل نقطة على المثلثات العديدة التي تكون شبكة الشخصية مرتبطة بواسطة معادالت هندسية. البحث هناك جدال قائم حول ما إذا كان التقاط احلركة تقنية جترد الرسوم املتحركة من الفن احلقيقي. قارن بني مزايا وعيوب الرسوم املتحركة املعتمدة على الرياضيات والرسوم املتحركة املعتمدة على تقنية التقاط احلركة. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة ذهنك. في المهن التي ن يتبادر إلى ب منك ذكر كان الرسوم م طل ل المتحركة أو إذا )3D ح لت م م و س ( ر د ل ا عا يكون صانع بية ثالثية األب ليد كوسيطة ركة الحاسو نت ترسم با رسوم المتح عاد التي كا رفة بالفيزياء ال ية ثنائية األب كبيرة. فالمع حركة التقليد على شاشة ال نعي الرسوم مت ال ل المتحركة مر مهم لصا عرض األشكا عل الضوء أ قيقة فيزيائيا. ل الحركة وتفا شاء نماذج د ستخدمة في سعون إلى إن م ل ا مين الذين ي متحركة القاد ال McGraw-Hill Education في الرسوم لمستخدمة الفيزياء ا المحتمل أال لفيزياء فمن المتحركة تستخدم ا حين أن نمذجة الحركة في البداية يتم تصميم النماذج ثالثية األبعاد باليد أو بواسطة جهاز كمبيوتر مباشرة. ويتم توصيل نقاط التحكم الداخلية بشبكة كبيرة بعدد أقل من نقاط التحكم الخارجية تسمى الهيكل كما يظهر في الشكل.1 وتسمح المعادالت الهندسية الخطية التي تربط بين الهيكل ومتغيرات الرسم المتحرك لصانعي الرسوم المتحركة بإنشاء حركة معقدة ودقيقة فيزيائيا دون الحاجة إلى تحريك كل نقطة تحكم على حدة. ( t)casey Lee/E+/Getty Images, (c)xiaoke ma/getty Images, (bl)heinz Hemken/iStock/Getty Images, (br)howard Lipin/ZUMApress/ Newscom, (bkgd)i Dream Stock/SuperStock ة اليومية ق يف احليا تطبي 24 الوحدة 1 مدخل إلى علم الفيزياء 8/18/2016 3:14:14 AM CH01.indb 24

الوحدة 1 دليل الدراسة الفكرة الرئيسة يستخدم علماء الفيزياء الطرق العلمية لدراسة الطاقة والمادة. املفردات الفيزياء )ص 4( الطرق العلمية )ص 5( الفرضية )ص 6( النموذج )ص 7( النظرية العلمية )ص 8( القانون العلمي )ص 8( املفردات التحليل الب عدي )ص 11( األرقام المعنوية )ص 12( القسم 1 الطرق العلمية الفكرة الرئيسة القسم 2 الرياضيات والفيزياء الفكرة الرئيسة ال تتبع التحقيقات العلمية الخطوات نفسها على الدوام لكنها تنطوي على طرق متشابهة. تتضمن الطرق العلمية إجراء مالحظات وطرح أسئلة عن العالم الطبيعي. يستخدم العلماء النماذج لتمثيل األشياء التي قد تكون صغيرة أو كبيرة للغاية أو العمليات التي تستغرق وقت ا كبير ا يحول دون رؤيتها بالكامل أو قد تكون مادة خطرة. النظرية العلمية تفسير أشياء أو أحداث بناء على المعرفة المكتسبة من المالحظات والتحقيقات. القانون العلمي عبارة تصف شيئ ا يحدث في الطبيعة ويبدو أنه صحيح في جميع األحوال. ال يمكن أن يفسر العلم كل شيء أو يحل ه. ال يمكن اختبار األسئلة المتعلقة باآلراء أو القيم. نستخدم الرياضيات للتعبير عن المفاهيم في الفيزياء. استخدام النظام المتري يساعد العلماء حول العالم في التواصل بسهولة. عدي للتحقق من أن اإلجابة ضمن الوحدات الصحيحة. ي ستخدم التحليل الب األرقام المعنوية هي األرقام الصحيحة في القياس. القياس )ص 14( الضبط )ص 15( الدقة )ص 16( حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education املفردات املفردات المتغير المستقل )ص 18( المتغير التابع )ص 18( الخط األفضل مطابقة )ص 18( العالقة الخطية )ص 20( العالقة التربيعية )ص 21( العالقة العكسية )ص 22( القسم 3 القياس الفكرة الرئيسة ت سج ل القياسات بهامش خطأ ألن أخذ قياس جديد ضمن هامش الخطأ يؤكد القياس القديم. الضبط درجة توافق القياسات المختلفة لكمية معينة. الدقة هي مدى مطابقة القياس للقيمة الصحيحة. ت عد الزاوية التي ت قرأ منها أداة القياس من أسباب الخطأ الشائعة عند أخذ القياس. فإذا ق رئ القياس في أداة ما بشكل مائل على عكس مستوى النظر فسيكون القياس أقل دقة. القسم 4 تمثيل البيانات بياني ا الفكرة الرئيسة أخذ القياسات الدقيقة يتيح للعلماء تكرار التجارب ومقارنة النتائج. تسه ل الرسومات البيانية من تفسير البيانات كما أنها تحد د االتجاهات وتظهر العالقات بين مجموعة من المتغيرات. تتضمن الرسومات البيانية معلومات حول العالقات بين المتغيرات. األنماط التي ال تكون واضحة بشكل مباشرة في قائمة من األرقام يمكن رؤيتها بسهولة عند تمثيل البيانات بياني ا. تتضمن العالقات المشتركة الموضحة في الرسومات البيانية العالقات الخطية والعالقات التربيعية والعالقات العكسية. ففي العالقة الخطية يتغير المتغير التابع خطي ا بحسب المتغير المستقل. وتحدث العالقة التربيعية عندما يعتمد متغير على مربع متغير آخر. أما في العالقة العكسية فيعتمد متغير على معكوس متغير آخر. يستخدم العلماء النماذج والعالقات بين المتغيرات لتسجيل التوقعات. الوحدة 1 دليل الدراسة 25

التقويم 1 القسم 632. تساوي N ما جسم على الجاذبية عن الناتجة القوة b. كتلته فما إن حيث الباسكال بوحدات الضغط قاس ي الب عدي التحليل 43. الضغط قياس التالية العبارة تعرض هل. 1Pa = = kg/(m s 2 ) (0.55 kg)(2.1 m/s) صحيحة بوحدات 9.8 m/s 2 العلمية الطرق 1 القسم المفاهيم إتقان العلمية. الطرق إحدى صف 27. التالية. النماذج من لكل العلماء استخدام سبب اشرح 28. الشمسي للنظام مادي نموذج a. للطائرات الهوائية للديناميكا حاسوبي نموذج b. جسمين بين الجذب لقوة رياضي نموذج c. والفيزياء الرياضيات 2 القسم المفاهيم إتقان العلوم في الرياضيات أهمية وجه ما 29. للوحدات الدولي النظام ما 30. األساسية الوحدات بين االرتباط وجه ما 31. المشتقة والوحدات.100g يساوي ا قياس سجل التجربة في زميلك أن افترض 32. في المعنوية األرقام عدد حساب في الصعوبة وجه ما a. القياس هذا العدد هذا في المعنوية األرقام عدد توضيح يمكن كيف b. التالية. المتر مضاعفات من كل اسم اذكر 33..a.b 1000 m.c فيه الضرب ينبغي الذي التحويل معامل ما 34. دقائق إلى 1.8 لتحويل h في المعنوية لألرقام الصحيح العدد واذكر مسألة. لكل حال أوجد 35. اإلجابات. 4.667 10 4 g + 3.02 10 5 g ( 1.70 10 2 J) (5.922 10 4 cm 3 ) المسائل إتقان أمتار. إلى التالية القياسات حو ل 36. المطلوب. حسب اطرح أو اجمع 37. 5.80 10 9 s + 3.20 10 8 s..a 4.87 10 6 m 1.93 10 6 m.b 3.14 10 5 kg + 9.36 10 5 kg.c 8.12 10 7 g 6.20 10 6 g.d من األصغر إلى األكبر من التالية األعداد صن ف التصنيف مهمة 38. 0.08. 7.603, 0.250,,1.234, بها: 0.13 المعنوية األرقام عدد حيث خاص. بوجه بينها الروابط وضح التالية. القياسات من كل في المعنوية األرقام عدد اذكر 39. 0.00003 m a. 64.01 fm b. 80.001 m c. 6 10 8 kg d. 4.07 10 16 m e. المطلوب. حسب اطرح أو اجمع 40. 16.2 m + 5.008 m + 13.48 m a. 5.006 m + 12.0077 m + 8.0084 m b. 78.05 cm 2 32.046 cm 2 c. 15.07 kg 12.0 kg d. المطلوب. حسب اقسم أو اضرب 41. ( 6.2 10 18 m)(4.7 10 10 m) a. ( 5.6 10 7 m).b ( 2.8 10 12 s) ( 8.1 10 4 km) ( 1.6 10 3 km).c ( 6.5 10 5 kg).d ( 3.4 10 3 m 3 ) إن حيث F = mg هي الجاذبية عن الناتجة القوة الجاذبية 42..g = 9.8 N/kg 41.63. kg كتلته جسم على الجاذبية عن الناتجة القوة أوجد.a القياس 3 القسم المفاهيم إتقان القياس ضبط يحدد الذي ما 44. القياس في األخرى األرقام عن األخير الرقم يختلف كيف 45. McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 1_ 100 m 1 1000 m 42.3 cm.a 6.2 pm 21 km.c 0.023 mm.d 214 μm.e 57 nm.a.b.b.f التقويم 1 الوحدة 26

إتقان المسائل فارغا و.46 تزن كتلة أحد خزانات الماء 3.64 kg عندما يكون ممتلئا إلى مستوى معين. فما كتلة الماء في 51.8 kg عندما يكون الخزان.47 يبلغ طول غرفة ما 1 6.40. 3 فما الحجم الذي تحويه m وعرضها m 4.5 وارتفاعها.26 m الغرفة McGraw-Hill Education.48 تبلغ جوانب قطعة أرض رباعية الزوايا 132.68 m و 48.3 m و 132.736 m و. 48.37 m فما محيطها.49 ما مدى ضبط القياس الذي يمكنك أخذه بواسطة الميزان الموضح في الشكل 20.52 درجة الحرارة تنخفض درجة الحرارة خطيا من 24 C إلى 10 C خالل 12 ساعة. تغير درجة الحرارة في كل ساعة. متوسط أوجد.a توقع درجة الحرارة خالل ساعتين إضافيتين إذا استمر االتجاه..b.c هل تستطيع أن تتوقع بدقة درجة الحرارة خالل 24 ساعة ل م أو ل م ال. بيانيا القسم 4 تمثيل البيانات إتقان المفاهيم.53 كيف توجد الميل لرسم بياني خطي.54 أثناء القيادة تسمى المسافة المقطوعة بين رؤية ضوء التوقف والضغط على الفرامل مسافة رد الفعل. وتعتمد مسافة رد الفعل خطيا بالنسبة إلى السائق والمركبة على السرعة..a هل سيكون الرسم البياني لمسافة رد الفعل مقابل السرعة له ميل سلبي أم إيجابي وقتا أطول ليضغط على الفرامل.b السائق المشتت الذهن يستغرق مقارنة بالسائق غير المشتت. هل سيكون الرسم البياني لمسافة رد الفعل مقابل السرعة الخاص بالسائق المشتت الذهن له ميل أكبر من الرسم الخاص بالسائق الطبيعي أم أصغر منه اشرح إجابتك..55 أثناء تجربة معملية تغيرت درجة حرارة الغاز في البالون وأ خذ قياس حجم البالون. حدد المتغير المستقل والمتغير التابع. الشكل 20.56 ما نوع العالقة الموضحة في الشكل 22 اذكر المعادلة العامة لهذا النوع من العالقة. حقوق الطبع والتأليف حمفوظة لصاحل مؤسسة McGraw-Hill Education.50 اذكر المقياس المعروض على العداد الموضح في الشكل 21 على نحو مضبوط إلى أقصى درجة ممكنة. استخدم هامش الخطأ في إجابتك. الشكل 22 الشكل 21 قدر ارتفاع أقرب إطار باب.51 بالسنتيمترات. ثم قم بقياسه. ما مدى دقة تقديرك ما مدى ضبط تقديرك ما مدى ضبط قياسك ما أوجه االختالف بين الضبط في الحالتين 2 _ F = mv ما نوع F.57 في المعادلة R والعالقة بين كل مما يلي.a F و R.b F و m.c F و v الوحدة 1 8/18/2016 3:14:16 AM التقويم 27 CH01.indb 27

التقويم السابقة المسألة في اإلجراء أن افترض 60. والمسافة الزمن يس وق ثابتة. القوة ظلت بينما الكتلة فتغي تغي ر. رت التجربة. نتائج 6 الجدول يوضح كتلة. لكل التسارع سب وح المختلفة الكتل تسارع 6 الجدول (m/s التسارع( )kg( الكتلة 12.0 1.0 5.9 2.0 4.1 3.0 3.0 4.0 2.5 5.0 2.0 6.0 المسائل إتقان مواد ثالث كتل 23 الشكل تعرض 58.. 60 cm 3 و 0 بين تتراوح ألحجام مادة كل من 30 cm 3 كتلة ما a. فماذا مادة كل 100من g لديك كان إذا b. منها كل حجم سيكون الخطوط ميول معنى جملتين أو جملة في صف c. البياني. الرسم هذا في خط. لكل y مقطع معنى اشرح d. الثالث المواد كتلة (g) الكتلة (cm 3 ) الحجم طاولة على كتلة وجود افترض 59. على متعددة أفقية قوى وو ضعت تقريب ا. احتكاكية غير تكون أفقية 5 في الكتلة قطعتها التي المسافة قيست ذلك جانب إلى الكتلة. التجربة. نتائج 5 الجدول يوضح قوة. لكل ثوان المنحنى وارسم الجدول في الموضحة القيم بياني ا مث ل a. النقاط. لجميع مطابقة األفضل الناتج. المنحنى صف b. التي بالكتلة التسارع تربط التي المعادلة اكتب c. البياني. الرسم في البيانات توضحها المعادلة. في الثابت وحدات أوجد d. 8.0. مقدارها kg لكتلة التسارع ع توق e. من 10.0 cm 3 تبلغ كتلة الطالب أحد قاس التجارب إحدى في 61. وبهذه الكحول. من 20.0 cm 3 تبلغ كتلة الطالب قاس ثم الكحول. 7. الجدول في الموجودة البيانات معت ج الطريقة 23 الشكل األفضل المنحنى وارسم الجدول في الموضح القيم بياني ا مث ل a. مطابقة. الناتج. المنحنى صف b. بالقوة. المسافة تربط معادلة لكتابة البياني الرسم استخدم c. المعادلة في الموجود الثابت ما d. قياسه. وحدات أوجد األفضل المنحنى وارسم الجدول في الموجودة القيم بياني ا مث ل a. النقاط. لجميع مطابقة الناتج. المنحنى صف b. الكحول. بكتلة الحجم تربط معادلة لكتابة البياني الرسم استخدم c. على يطلق الذي االسم ما البياني. للرسم الميل وحدات أوجد d. الكمية هذه الكحول من 32.5 cm 3 كتلة ما e. المختلفة القوى باستخدام المقطوعة المسافة 5 الجدول )cm( المسافة 24 49 75 99 120 145 )N( القوة 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 تؤثر عندما المقطوعة المسافة ع توق e. لمدة 5s. الجسم في 22.0 مقدارها N قوة الكحول من معينة ألحجام الكتلة قيم 7 الجدول McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق )g( الكتلة 7.9 15.8 23.7 31.6 (cm 3 ) الحجم 10.0 20.0 30.0 40.0 التقويم 1 الوحدة 28

المفاهيم تطبيق دعم بوضوح فة الخطوات من مجموعة العلمية الطريقة هل 62. المعر إجابتك. العلمي. والقانون العلمية النظرية بين الفرق اشرح 63. سطح من ألعلى ر مي لكرة األرض عن االرتفاع 24 الشكل يعرض 64. ت تو قع t = تكون 0 عندما الكرة ارتفاع ما مسارها. من 1.5 ألول s مبنى. t = 5 تكون s وعندما t = 2 تكون s عندما الكرة ارتفاع (m) الارتفاع (s) الزمن حجمها. على كتلتها قسمة ناتج هي المادة كثافة الكثافة 65. للكثافة. المترية القياس وحدة اذكر a. مشتقة أم أساسية وحدة الكثافة قياس وحدة هل b. كل لقياس تستخدمها التي المترية القياس وحدة ما 66. يلي مما يدك a.عرض كتاب غالف مك س b. الفصل غرفة ارتفاع c. الفصل غرفة إلى منزلك من d.المسافة ما األطوال تتراوح أن يجب األجسام. لحجم ا مخطط صمم الحجم 67. حجم النماذج تتضمن الكيلومترات. من العديد إلى 1 من mm أقل بين الغرفة. وارتفاع 1s خالل الضوء انتقال ومسافة الخلية الزمنية الفترات تتضمن قد الزمنية. للفترات ا مخطط صمم الزمن 68. عمر ومتوسط الرئاسية االنتخابات بين والزمن القلب دقات بين الزمن من أمثلة عدة مخططك في اذكر المتحدة. الواليات وعمر اإلنسان للغاية. الطويلة الزمنية والفترات للغاية القصيرة الزمنية الفترات القياس على األول حصل الضوء. سرعة عالمان يقيس الضوء سرعة 69. القياس على اآلخر حصل بينما ) 3.001 ± 0.001) 10 8 m/s ( 2.999 ± 0.006) 10 8 m/s. ا ضبط األكثر القياس ما a. الضوء سرعة على العثور )يمكنك دقة األكثر القياس ما b. الكتاب(. هذا نهاية في 132 القياسات وكانت مكتب أبعاد تقيس أنك لنفترض 70. يواسي القياسات هذه ومجموع 76. و cm 83 و cm cm حرشا. 8.3 10 5 cm 3 ناتجها يساوي بينما 291 cm حالة. كل في المعنوية األرقام تحديد كيفية األسبوع بداية في تلقيت 15.00$ أنك افترض األموال 71. ز تجه وأنت الغذاء. وجبة مقابل يوم كل منها 2.50$ وأنفقت هل أسبوع. لمدة يوم كل نهاية في المتبقي للمبلغ بياني رسما ا سلبي أم صفرا أم إيجابي ا البياني الرسم هذا ميل سيكون ا لماذا المحور قيمة وكانت بياني رسم على البيانات تمثيل تم 72. الميل فما المستقل. للمتغير قيمة لكل مطابقة y الصادي x قيمة على y قيمة تعتمد كيف لماذا سرعة مقابل الفرملة لمسافة البياني الرسم القيادة 73. بالصيغة المعادلة ت كتب ولذلك مكافئ. قطع من جزء السيارة قياس وحدات )d( للمسافة ويكون.d = av 2 + bv + c باألمتار/الثانية. قياس وحدات )v( المتجهة وللسرعة باألمتار ستكون ماذا a bو قياس cو وحدات إيجاد يمكنك كيف قيمتها استخدم 25 الشكل في الموجودة الورقة طول ما 74. قياسك. في الخطأ هامش 25 الشكل العلمية. والنظرية الفرضية بين الفرق اشرح 75. علمي. لقانون مثاال اذكر 76. ون يشك ال القدماء اليونانيين جعل ربما الذي السبب ما 77. من أسرع تسقط الثقيلة األجسام بأن )الخاطئة( الفرضية في أسرع يسقط أيهما قبل من سألت هل تلميح: الخفيفة األجسام 24 الشكل سقوطها وزمن الكرة ارتفاع بين العالقة Laura Sifferlin McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 29 التقويم 1 الوحدة

التقويم Steve Allen/Alamy الضبط مدى ما.mL كل ج المدر المخبار على عالمة توجد 78. األداة هذه باستخدام أخذه يمكنك الذي للقياس الحياة واقع من أجسام على تحتوي مسألة اكتب عكسية مسألة 79. حلها. من جزء ا 26 الشكل في البياني الرسم يكون أن يمكن الوقت مدار على ما غرفة في األشخاص عدد جامعة مراجعة (min) الزمن ا: ضبط األقل إلى ت ضبط األكثر من التالية األعداد رت ب 80..0.0034 m - 45.6 m - 1234 m غرفة في الا شخاص عدد أن في السبب اشرح نفاثة. لطائرة ا محرك 27 الشكل يعرض 81. ام المحرك. لقطر مقبولة غير قيمة سيكون 80 البالغ m العرض مقبولة ستكون التي القيمة الطول مستطيل: لقضيب التالية القياسات لديك أن لنفترض 83. mm 2.31 = واالرتفاع 3.452 cm= مك سلاو 2.347 m = وكثافته المكعبة باألمتار الشعاع حجم حدد 1659. =g والكتلة. g/cm 3 بوحدات تبخر إذا الجزيئات. من 10 1.7 21 على الماء قطرة تحتوي 84. التي السنوات عدد فكم الثانية في جزيء مليون بمعدل الماء ا تمام لتتبخر النقطة تستغرقها مخبار على ا جرام 17.6 كتلتها المعدن من عينة عت و ض 85. الماء مستوى ارتفع إذا الماء. من 10.0 cm 3 على يحتوي ج مدر المعدن كثافة تكون فماذا 12.20 cm 3 إلى الناقد التفكير مما أكثر أسئلة يطرحون الحمقى إن قيل المفاهيم طب ق 86. الشخص على ينبغي العلوم وفي عنها. اإلجابة الحكيم يستطيع يجيب أن ال الصحيح السؤال بطرح أن األحيان من كثير في الحكيم إجابتك. اشرح عنه. بالكيلوجرامات للماء التقريبية الكتلة أوجد المفاهيم طب ق 87. هقمعو 0.600 1.40 وعرضه m m طوله وعاء لملء الالزم مصدرا )استخدم واحد. معنوي برقم إجابتك ل سج 34.0. cm الماء(. كثافة إليجاد مرجعي ا 101 kpa غاز لوعاء الضغط مقدار يبلغ واستنتج حل ل 88. ىلإ الضغط زاد فإذا 4.00. وكتلته g 324 cm 3 وحجمه عم عكسي ا الضغط يتناسب الغاز كثافة ستكون فماذا 404 kpa الحجم. 26 الشكل التالية: التحويل معامالت واكتشفت ا رمز تحل أنك لنفترض 82. 645 = mediums 74.5 و longs =23.0 mediums 1.23 واحدة long وحدة تساوي shorts وحدة كم.shorts رمي تستطيع الذي االرتفاع ما تجربة صمم 89. الرئيسة الفكرة السؤال هذا إجابة في تؤثر قد التي المتغيرات ما عنده الكرة النهائية اإلجابة تحتوي بحيث المسألة هذه أكمل مسألة طرح 90. التهابات لمنع ي ستخدم منزلي عالج "هناك معنوية: أرقام 3 على الخل من متساوية أجزاء استخدام ويتطلب الخارجية األذن "... الخل. من 45.62 بقياس ml أنت وقمت المحمر. والكحول الفيزياء في الكتابة اشرح بتوضيحه. وقم الفيزياء تاريخ عن موضوع في ابحث 91. على احرص الوقت. بمرور الموضوع عن األفكار تغيرت كيف العلمي التفكير في مساهماتهم تأثير وتقييم العلماء مساهمات ذكر المختبر. خارج والعالم إلى الزمن قياس في ن المحس الضبط سيؤدي كيف اشرح 92. ما. جسم سقوط كيفية عن الدقيقة التوقعات من المزيد McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 27 الشكل التقويم 1 الوحدة 30

املعياري االختبار على تدريب 1 الوحدة D = m_ V متعدد من اختيار عمر لقياس المشع بالكربون التأريخ طريقة مختبران يستخدم 1. )أ( المختبر عثر نفسها. المقبرة في عليهما ثر ع خشبيين رمح مقبضي المختبر عثر بينما ا عام 2250 ± يبلغ 40 األول للجسم عمر على التالية الخيارات أي 2215. ± يبلغ 50 الثاني للجسم عمر على )ب( صحيح )ب(. المختبر قراءة من دقة أكثر )أ( المختبر قراءة a. )ب(. المختبر قراءة من دقة أقل )أ( المختبر قراءة b. المختبر قراءة من ا ضبط أكثر )أ( المختبر قراءة c. )ب(. المختبر قراءة من ا ضبط أقل )أ( المختبر قراءة d. 86.2 يساوي cm يلي ما من أي 2. 8.62 10 4 km.c 8.62 m.a 0.862 mm.d 862 dm لكنه المتجهة والسرعة والمسافة بالزمن متعلقة مسألة لديه جاريو 3. قياس ووحدة بالثواني قياس أخذ السؤال منه ويطلب الصيغة. نسي للحصول فعله جاريو يستطيع فماذا.m/s و هي km المعطاة األعداد بالثواني اإلجابة على. 1000 في الناتج ضرب ثم m/s في القياس km وحدة ضرب a. 1000. في الناتج ضرب ثم m/s على km القياس وحدة قسمة b. على 1000. الناتج قسمة ثم m/s على km القياس وحدة قسمة c. 1000. على الناتج قسمة ثم m/s في km القياس وحدة ضرب d. للصيغة المساوية الصيغ ما 5. V = m_ D.c V = D _ m V = _ m D V.a V = Dm.b الحاسوبية المحاكاة تمثله الذي ما 6. فرضية a. نموذج b. المفتوحة اإلجابة علمي قانون c. علمية نظرية d. بوحدة قوة وجود مع,m/s 2 بوحدات - التسارع تحسب أن تريد 7. القوة فيه تؤثر الذي بوحدة- g وكتلة N (1 N = 1 kg m/s 2 ) عالقة في a تكون بحيث F = ma المعادلة كتابة أعد a. وF. m مع.d لتحويل الضرب عملية في إليه تحتاج الذي التحويل معامل ما b. كيلوجرامات إلى الجرامات المعادلة اكتب مقدارها 350-g. كتلة في 2.7 مقدارها N قوة تؤثر التسارع. إليجاد التحويل معامل ذلك في بما ستستخدمها التي أدناه. الموضحة للبيانات مطابقة األفضل للخط معادلة أوجد 8..b البياني الرسم في الميل ما 4. 0.25 m/s 2.a (m) المسافة (s) الزمن (m/s) السرعة التوقف مسافة (s) الزمن 0.4 m/s 2 2.5 m/s 2 4.0 m/s 2.b.c.d McGraw-Hill Education مؤسسة لصاحل حمفوظة والتأليف الطبع حقوق 31 المعياري االختبار على تدريب 1 الوحدة