الميكانيكا · الفصل 6 — كمّيّة الحركة وحفظهاהתנע ושימורו · פיזיקה 5 יח"ל⌂📚🏠
الفصل 6

كمّيّة الحركة وحفظها

התנע ושימורו
الفيزياء — 5 وحدات تعليمية · 20 ساعات تعليمية

لماذا يصعب إيقاف شاحنة أكثر من إيقاف درّاجة تسير بالسرعة نفسها؟ ولماذا تحمي الوسادة الهوائية السائق، ولماذا ترتدّ البندقية إلى الخلف عند الإطلاق، وكيف يندفع الصاروخ في الفضاء حيث لا هواء يدفعه؟ في هذا الفصل نتعرّف على مقدار فيزيائي جديد هو كمّيّة الحركة، وعلى الدفع الذي يغيّرها، ثم نصل إلى أحد أهمّ قوانين الفيزياء: قانون حفظ كمّيّة الحركة، ونطبّقه على الاصطدامات والارتداد والانفجار.

في نهاية هذا الفصل سنعرف أن:
  • نُعرّف كمّيّة الحركة p = m·v كمتّجه، ونحسب كمّيّة الحركة الكلّية لمنظومة.
  • نُعرّف دفع القوّة الثابتة J = F·Δt، ونجد دفع القوّة المتغيّرة من المساحة تحت منحنى القوّة–الزمن.
  • نثبت أنّ الدفع الكلّي يساوي التغيّر في كمّيّة الحركة J = Δp، وأنّ القوّة هي معدّل تغيّر كمّيّة الحركة.
  • نميّز بين القوى الداخلية والخارجية، ونُعرّف المنظومة المغلقة.
  • نستنتج قانون حفظ كمّيّة الحركة من قانون نيوتن الثالث، ونصوغه صياغة دقيقة.
  • نطبّق القانون على الاصطدامات المباشرة وفي المستوى، على الارتداد، على النابض المضغوط والانفجار، وعلى الدفع الصاروخي.

מתקף, תנע והקשר ביניהם – الدفع، كمّيّة الحركة والعلاقة بينهما (Impulse and Momentum)

كمّيّة الحركة – תנע:

عندما تريد إيقاف جسم متحرّك، لا تكفي معرفة سرعته: إيقاف شاحنة تسير بسرعة 5 m/s أصعب بكثير من إيقاف كرة بالسرعة نفسها. المقدار الذي يجمع بين الكتلة والسرعة هو كمّيّة الحركة.

كمّيّة الحركة (الزخم) (תנע): كمّيّة حركة جسم هي حاصل ضرب كتلته في سرعته: p = m·v. وهي مقدار متّجه اتّجاهه هو اتّجاه السرعة، ووحدة قياسها kg·m/s. في الحركة على خطّ مستقيم نختار اتّجاها موجبا، فتكون كمّيّة الحركة موجبة أو سالبة حسب اتّجاه السرعة.
كمّيّة الحركة · תנע
p = m·v
الرمزالمعنىوحدة القياس
pكمّيّة الحركة[kg·m/s]
mكتلة الجسم[kg]
vسرعة الجسم[m/s]
mvpp = m·v
كمّيّة حركة العربة متّجه في اتّجاه السرعة نفسه، ومقداره m·v

لكمّيّة الحركة وجهان يجب أن نتذكّرهما دائما: الأوّل أنّها تتناسب مع الكتلة ومع السرعة معا، فجسم ثقيل بطيء وجسم خفيف سريع قد تكون لهما كمّيّة الحركة نفسها؛ والثاني أنّها متّجه: جسمان يتحرّكان بالسرعة نفسها في اتّجاهين متعاكسين لهما كمّيّتا حركة متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الإشارة.

الجسمالكتلةالسرعةكمّيّة الحركة
رصاصة0.01 kg800 m/s8 kg·m/s
كرة قدم0.45 kg20 m/s9 kg·m/s
إنسان يمشي70 kg1.5 m/s105 kg·m/s
سيّارة1200 kg25 m/s30000 kg·m/s
شاحنة20000 kg15 m/s300000 kg·m/s
مثال 6.1
سيّارة كتلتها 1200 kg تسير شرقا بسرعة 20 m/s.
أ. نحسب كمّيّة حركتها.
ب. نقارنها بكمّيّة حركة رصاصة كتلتها 10 g تنطلق بسرعة 800 m/s.
ج. ما هي كمّيّة حركة السيّارة إذا سارت غربا بالسرعة نفسها؟
الحل:

أ. نختار اتّجاه الشرق موجبا:

p = m·v = 1200 · 20 = 24000 kg·m/s

ب. نحوّل كتلة الرصاصة إلى كيلوغرام: m = 0.01 kg:

p = 0.01 · 800 = 8 kg·m/s

كمّيّة حركة السيّارة أكبر بـ 3000 مرّة رغم أنّ الرصاصة أسرع بأربعين مرّة، لأنّ الكتلة أكبر بمئة وعشرين ألف مرّة.

ج. السرعة الآن في الاتّجاه السالب v = −20 m/s:

p = 1200 · (−20) = −24000 kg·m/s

المقدار نفسه، لكنّ الإشارة سالبة: كمّيّة الحركة متّجه.

p = ±24000 kg·m/s

كمّيّة الحركة الكلّية لمنظومة – התנע הכולל של מערכת:

عندما تتكوّن المنظومة من عدّة أجسام، كمّيّة حركتها الكلّية هي المجموع المتّجه لكمّيّات حركة أجسامها. على خطّ مستقيم نجمع جبريا مع مراعاة الإشارات:

ptot = p1 + p2 + ... = m1·v1 + m2·v2 + ...
مثال 6.2
عربتان على سكّة: الأولى كتلتها 2 kg وتتحرّك يمينا بسرعة 3 m/s، والثانية كتلتها 3 kg وتتحرّك يسارا بسرعة 2 m/s. نحسب كمّيّة الحركة الكلّية للمنظومة.
الحل:
m1m2v1v2+x

نختار اليمين اتّجاها موجبا، فسرعة الثانية سالبة:

p1 = m1·v1 = 2 · 3 = 6 kg·m/s
p2 = m2·v2 = 3 · (−2) = −6 kg·m/s
ptot = p1 + p2 = 6 + (−6) = 0 kg·m/s

كمّيّة الحركة الكلّية صفر مع أنّ العربتين تتحرّكان! لو جمعنا المقدارين من دون إشارة لحصلنا على 12 kg·m/s، وهذا خطأ.

ptot = 0
سؤال 6.1: كرة كتلتها 0.5 kg تتحرّك بسرعة 8 m/s.
أ. احسبوا كمّيّة حركتها.
ب. بأيّ سرعة يجب أن يتحرّك جسم كتلته 2 kg لتكون له كمّيّة الحركة نفسها؟
ج. ما هي كمّيّة الحركة الكلّية إذا تحرّك الجسمان في اتّجاهين متعاكسين؟

الدفع — دفع قوّة ثابتة – מתקף של כוח קבוע:

لتغيير كمّيّة حركة جسم نحتاج إلى قوّة، لكنّ القوّة وحدها لا تكفي: قوّة كبيرة تؤثّر لحظة قصيرة قد تغيّر الحركة أقلّ ممّا تغيّرها قوّة صغيرة تؤثّر زمنا طويلا. المقدار الذي يجمع بين القوّة وزمن تأثيرها هو الدفع.

الدفع (מתקף): دفع قوّة ثابتة F تؤثّر خلال فترة زمنية Δt هو حاصل ضرب القوّة في زمن تأثيرها: J = F·Δt. الدفع متّجه اتّجاهه اتّجاه القوّة، ووحدة قياسه N·s.
دفع القوّة الثابتة · מתקף של כוח קבוע
J = F·Δt
الرمزالمعنىوحدة القياس
Jالدفع[N·s]
Fالقوّة الثابتة[N]
Δtزمن تأثير القوّة[s]
ملاحظة: وحدة الدفع هي نفسها وحدة كمّيّة الحركة: 1 N·s = 1 kg·ms2·s = 1 kg·m/s. هذا ليس صدفة — سنرى بعد قليل أنّ الدفع يساوي التغيّر في كمّيّة الحركة.

تمثيل الدفع بيانيا: نرسم القوّة كدالّة للزمن. عندما تكون القوّة ثابتة يكون الرسم خطّا أفقيا، والدفع F·Δt هو بالضبط مساحة المستطيل المحصور بين الخطّ ومحور الزمن: ارتفاعه F وعرضه Δt. هذا التمثيل سيصبح الأداة الأساسية عندما تتغيّر القوّة مع الزمن.

0.10.22550tFJ = F·ΔtF ثابتة
قوّة ثابتة مقدارها 50 N تؤثّر خلال 0.2 s: دفعها هو مساحة المستطيل الملوّن
مثال 6.3
تؤثّر قوّة ثابتة مقدارها 50 N على جسم خلال 0.2 s (الرسم أعلاه). نحسب دفع القوّة مرّة من الصيغة ومرّة من المساحة.
الحل:

من الصيغة:

J = F·Δt = 50 · 0.2 = 10 N·s

من الرسم: مساحة المستطيل الذي ارتفاعه 50 N وعرضه 0.2 s:

J = 50 · 0.2 = 10 N·s
J = 10 N·s

دفع قوّة متغيّرة — المساحة تحت منحنى القوّة–الزمن – מתקף של כוח משתנה — השטח מתחת לעקומת כוח–זמן:

في معظم الحالات الواقعية لا تكون القوّة ثابتة: عندما يضرب المضرب الكرة تبدأ القوّة من الصفر، تكبر بسرعة إلى قيمة قصوى، ثم تعود إلى الصفر عند انفصال الكرة. كيف نحسب الدفع عندئذ؟ نقسّم الزمن إلى فترات صغيرة جدا تكون القوّة في كلّ منها ثابتة تقريبا، فيكون دفع كلّ فترة مساحة مستطيل رفيع، والدفع الكلّي مجموع هذه المساحات، أي المساحة تحت منحنى القوّة–الزمن.

دفع القوّة المتغيّرة = المساحة تحت منحنى القوّة–الزمن · מתקף של כוח משתנה
J = Favg·Δt
الرمزالمعنىوحدة القياس
Jالدفع في الفترة الزمنية: المساحة تحت المنحنى[N·s]
Favgمعدّل القوّة: ارتفاع مستطيل عرضه Δt ومساحته تساوي المساحة تحت المنحنى[N]
Δtالفترة الزمنية[s]
معدّل القوّة (القوّة المتوسّطة) (כוח ממוצע): هو القوّة الثابتة التي تعطي الدفع نفسه في الفترة الزمنية نفسها: Favg = JΔt. بيانيا: ارتفاع مستطيل عرضه Δt ومساحته تساوي المساحة تحت المنحنى.
0.050.1tFFmaxFavgالمساحة = الدفعمعدّلالقوّة
قوّة متغيّرة أثناء ضربة: الدفع هو المساحة الملوّنة، والمستطيل المتقطّع — بارتفاع معدّل القوّة — له المساحة نفسها
مثال 6.4
يبيّن الرسم القوّة التي تؤثّر بها قدم لاعب على كرة: تزداد القوّة خطّيا من الصفر إلى 400 N خلال 0.02 s ثم تنقص خطّيا إلى الصفر في اللحظة t = 0.05 s. نحسب دفع القوّة ومعدّل القوّة أثناء الضربة.
0.020.05200400tF
الحل:

الدفع هو مساحة المثلّث الذي قاعدته 0.05 s وارتفاعه 400 N:

J = 12·Fmax·Δt = 12 · 400 · 0.05 = 10 N·s

معدّل القوّة هو الدفع مقسوما على زمن التلامس كلّه:

Favg = JΔt = 100.05 = 200 N

لاحظوا أنّ معدّل القوّة نصف القوّة القصوى — وهذا صحيح لكلّ منحنى مثلّثي.

J = 10 N·s , Favg = 200 N
سؤال 6.2: يبيّن الرسم القوّة المؤثّرة على جسم كدالّة للزمن. احسبوا دفع القوّة في الفترة من 0 إلى 4 s، ومعدّل القوّة في هذه الفترة. (إرشاد: قسّموا المساحة إلى مثلّثين ومستطيل.)
1343060tF

الدفع الكلّي – המתקף הכולל:

عندما تؤثّر على الجسم عدّة قوى في الفترة Δt نفسها، لكلّ قوّة دفعها. الدفع الكلّي هو المجموع المتّجه لدفوع جميع القوى، وهو يساوي دفع محصّلة القوى:

Jtot = F1·Δt + F2·Δt + ... = ΣF·Δt
مثال 6.5
جسم كتلته 5 kg على أرض خشنة. يدفعه شخص بقوّة أفقية ثابتة 20 N خلال 3 s، وتؤثّر عليه قوّة احتكاك مقدارها 5 N. نحسب دفع كلّ قوّة والدفع الكلّي.
الحل:
mFfmgN+x

نختار اتّجاه الدفع موجبا. قوّة الجاذبية والقوّة العمودية متساويتان ومتعاكستان، فدفعاهما يلغي أحدهما الآخر. دفع قوّة الدفع ودفع الاحتكاك:

JF = F·Δt = 20 · 3 = 60 N·s
Jf = −f·Δt = −5 · 3 = −15 N·s

الدفع الكلّي هو مجموعهما، وهو أيضا دفع المحصّلة ΣF = 20 − 5 = 15 N:

Jtot = 60 + (−15) = 45 N·s
Jtot = ΣF·Δt = 15 · 3 = 45 N·s
Jtot = 45 N·s

الدفع الكلّي كتغيّر في كمّيّة الحركة – המתקף הכולל כשינוי התנע:

نربط الآن بين المفهومين. وفق قانون نيوتن الثاني محصّلة القوى تساوي الكتلة في التسارع، والتسارع هو التغيّر في السرعة مقسوما على الزمن:

ΣF = m·a = m·ΔvΔt
ΣF·Δt = m·Δv = m·v2 − m·v1
Jtot = p2 − p1 = Δp
الدفع الكلّي والتغيّر في كمّيّة الحركة · משפט המתקף והתנע
Jtot = ΣF·Δt = Δp
الرمزالمعنىوحدة القياس
Jtotالدفع الكلّي (دفع محصّلة القوى)[N·s]
Δpالتغيّر في كمّيّة الحركة p2 − p1[kg·m/s]
Δtزمن تأثير القوى[s]

هذه العلاقة متّجهة: اتّجاه الدفع الكلّي هو اتّجاه التغيّر في كمّيّة الحركة، وليس بالضرورة اتّجاه الحركة. وهي تصلح أيضا للقوّة المتغيّرة، لأنّ الدفع عندئذ هو المساحة تحت المنحنى. وأهمّ ما يجب الانتباه إليه: Δp هو فرق متّجهين، فإذا انعكس اتّجاه الحركة يكون التغيّر أكبر من كلّ من القيمتين.

مثال 6.6
كرة كتلتها 0.2 kg تتحرّك نحو حائط بسرعة 6 m/s، تصطدم به وترتدّ بسرعة 4 m/s. زمن التلامس مع الحائط 0.05 s. نحسب التغيّر في كمّيّة حركة الكرة، ومعدّل القوّة التي أثّر بها الحائط عليها.
الحل:
mv1قبلmv2بعد+x

نختار الاتّجاه نحو الحائط موجبا: السرعة قبل الاصطدام v1 = +6 m/s وبعده v2 = −4 m/s (الإشارة السالبة لأنّ الكرة ارتدّت):

Δp = m·v2 − m·v1 = m·(v2 − v1) = 0.2 · (−4 − 6) = −2 kg·m/s

الإشارة السالبة تعني أنّ التغيّر في كمّيّة الحركة — والدفع — في الاتّجاه المبتعد عن الحائط. الحائط هو القوّة الوحيدة الأفقية، لذلك:

Favg = ΔpΔt = −20.05 = −40 N

القوّة سالبة: الحائط يدفع الكرة بعيدا عنه بقوّة معدّلها 40 N — نحو عشرين ضعف وزن الكرة.

Δp = −2 kg·m/s , Favg = −40 N
انتبهوا: الخطأ الشائع هو طرح المقدارين: 0.2 · (6 − 4) = 0.4 kg·m/s. هذا خطأ! السرعة انعكست، فالتغيّر هو 0.2 · (6 + 4) = 2 kg·m/s. اكتبوا دائما الإشارات قبل الطرح.
مثال 6.7
نعود إلى المثال 6.5: الجسم الذي كتلته 5 kg انطلق من السكون وتأثّر بدفع كلّي 45 N·s خلال 3 s. نحسب سرعته في نهاية الفترة، ونتحقّق من النتيجة بقانون نيوتن الثاني.
الحل:

الدفع الكلّي يساوي التغيّر في كمّيّة الحركة، والجسم بدأ من السكون (p1 = 0):

Jtot = Δp = m·v2 − 0
v2 = Jtotm = 455 = 9 m/s

التحقّق بالطريقة التي تعلّمناها في الفصل الثالث:

a = ΣFm = 155 = 3 m/s²
v2 = a·t = 3 · 3 = 9 m/s

الطريقتان تعطيان النتيجة نفسها؛ ميزة طريقة الدفع أنّها تصلح أيضا عندما لا تكون القوّة ثابتة.

v2 = 9 m/s
مثال 6.8
كرة كتلتها 0.4 kg تسقط وتصل إلى الأرض بسرعة 5 m/s، وترتدّ بسرعة 3 m/s. زمن التلامس مع الأرض 0.02 s. نحسب التغيّر في كمّيّة الحركة، معدّل محصّلة القوى أثناء التلامس، ومعدّل القوّة التي أثّرت بها الأرض على الكرة.
الحل:
mv1قبلmv2بعد+y

نختار الاتّجاه نحو الأعلى موجبا: v1 = −5 m/s ، v2 = +3 m/s:

Δp = m·(v2 − v1) = 0.4 · (3 − (−5)) = 3.2 kg·m/s

معدّل محصّلة القوى من العلاقة ΣF·Δt = Δp:

ΣFavg = ΔpΔt = 3.20.02 = 160 N

أثناء التلامس تؤثّر على الكرة قوّتان: قوّة الأرض N نحو الأعلى وقوّة الجاذبية m·g = 4 N نحو الأسفل. المحصّلة هي N − m·g:

N − m·g = 160
N = 160 + 4 = 164 N

دفع الجاذبية خلال زمن التلامس القصير (0.08 N·s) صغير جدا مقارنة بالدفع الكلّي، ولذلك نهمله كثيرا في الاصطدامات القصيرة — لكن في هذا المثال رأينا الحساب الدقيق.

Δp = 3.2 kg·m/s , N ≈ 164 N
مثال 6.9
نحرّر كرة كتلتها 0.5 kg من السكون من ارتفاع 5 m فوق الأرض، فترتدّ وتصل إلى ارتفاع 1.8 m. زمن التلامس مع الأرض 0.1 s. نحسب التغيّر في كمّيّة حركة الكرة في الاصطدام، ومعدّل القوّة التي أثّرت بها الأرض عليها. (أهملوا مقاومة الهواء.)
الحل:
mv1v2h₁h₂قبلبعد

أوّلا نجد السرعتين بصيغ السقوط الحرّ من الفصل الأوّل. سرعة الوصول إلى الأرض:

v1 = 2·g·h1 = 2 · 10 · 5 = 10 m/s

سرعة الارتداد — الكرة تصعد إلى 1.8 m وتتوقّف هناك:

v2 = 2·g·h2 = 2 · 10 · 1.8 = 6 m/s

الأعلى موجب: قبل الاصطدام v1 = −10 m/s وبعده v2 = +6 m/s:

Δp = m·(v2 − v1) = 0.5 · (6 − (−10)) = 8 kg·m/s

معدّل محصّلة القوى، ثم قوّة الأرض (نضيف الوزن m·g = 5 N):

ΣFavg = ΔpΔt = 80.1 = 80 N
N = ΣFavg + m·g = 80 + 5 = 85 N

لاحظوا كيف اجتمع في سؤال واحد الفصل الأوّل (السقوط الحرّ) وهذا الفصل (الدفع) — وهذا شائع جدا في أسئلة البجروت.

Δp = 8 kg·m/s , N = 85 N
سؤال 6.3: كرة تنس كتلتها 60 g تصل إلى المضرب بسرعة 20 m/s ويعيدها اللاعب في الاتّجاه المعاكس بسرعة 30 m/s. زمن التلامس مع المضرب 4 ms. احسبوا التغيّر في كمّيّة حركة الكرة ومعدّل القوّة التي أثّر بها المضرب. (أهملوا الجاذبية.)

الدفع والتغيّر في كمّيّة الحركة من الرسم البياني سرعة–زمن – מתקף ושינוי תנע מגרף מהירות–זמן:

في كثير من أسئلة الامتحان لا تُعطى السرعات مباشرة بل من رسم بياني للسرعة كدالّة للزمن. نقرأ منه السرعة قبل التفاعل وبعده بإشارتيهما، فنحصل على Δp، ونقرأ منه أيضا زمن التفاعل فنحصل على معدّل القوّة.

مثال 6.10
يبيّن الرسم البياني سرعة جسم كتلته 2 kg يتحرّك على خطّ مستقيم كدالّة للزمن.
أ. صفوا حركة الجسم.
ب. احسبوا التغيّر في كمّيّة حركته بين اللحظتين t = 1 s و t = 1.5 s.
ج. احسبوا معدّل محصّلة القوى عليه في هذه الفترة، واتّجاهها.
الحل:
0.511.522.5−224tv

أ. حتى اللحظة 1 s يتحرّك الجسم بسرعة ثابتة 4 m/s في الاتّجاه الموجب. بين 1 s و 1.5 s تنخفض سرعته بانتظام، تمرّ بالصفر عند t ≈ 1.33 s، وينعكس اتّجاهه؛ وبعد ذلك يتحرّك بسرعة ثابتة 2 m/s في الاتّجاه السالب.

ب. نقرأ السرعتين بإشارتيهما:

Δp = m·(v2 − v1) = 2 · (−2 − 4) = −12 kg·m/s

ج. زمن التفاعل من الرسم Δt = 1.5 − 1 = 0.5 s:

ΣFavg = ΔpΔt = −120.5 = −24 N

القوّة في الاتّجاه السالب، وهي ثابتة هنا لأنّ الخطّ مستقيم (الميل ثابت). نتحقّق بقانون نيوتن الثاني:

a = ΔvΔt = −2 − 40.5 = −12 m/s²
ΣF = m·a = 2 · (−12) = −24 N
Δp = −12 kg·m/s , ΣF = −24 N
مثال 6.11
جسم كتلته 8 kg يتحرّك على سطح أملس بسرعة 5 m/s. تؤثّر عليه في اتّجاه حركته قوّة متغيّرة كما في الرسم: تزداد خطّيا إلى 80 N خلال ثانية، تبقى ثابتة ثانية واحدة، ثم تنقص خطّيا إلى الصفر خلال ثانية. نحسب سرعة الجسم في نهاية الثواني الثلاث.
الحل:
1234080tF

الدفع هو المساحة تحت المنحنى: مثلّث ومستطيل ومثلّث:

J = 12 · 1 · 80 + 1 · 80 + 12 · 1 · 80 = 160 N·s

الدفع يساوي التغيّر في كمّيّة الحركة، والجسم لم يبدأ من السكون:

J = m·v2 − m·v1
160 = 8·v2 − 8 · 5
v2 = 160 + 408 = 25 m/s

لا نستطيع هنا استعمال v = v0 + a·t لأنّ التسارع ليس ثابتا — طريقة الدفع هي الطريقة المناسبة عندما تتغيّر القوّة.

v2 = 25 m/s

القوّة كمعدّل تغيّر كمّيّة الحركة – הכוח כקצב שינוי התנע:

إذا قسمنا طرفي العلاقة ΣF·Δt = Δp على Δt حصلنا على صيغة أخرى لقانون نيوتن الثاني، وهي الصيغة التي كتبها نيوتن نفسه:

القوّة ومعدّل تغيّر كمّيّة الحركة · הכוח כקצב שינוי התנע
ΣF = ΔpΔt
الرمزالمعنىوحدة القياس
ΣFمحصّلة القوى (معدّلها في الفترة Δt)[N]
Δpالتغيّر في كمّيّة الحركة[kg·m/s]
Δtالفترة الزمنية[s]

محصّلة القوى هي معدّل تغيّر كمّيّة الحركة. عندما تكون الكتلة ثابتة تعود هذه الصيغة إلى ΣF = m·a، لكنّها أعمّ منها. ولها نتيجة عملية مهمّة: عند تغيّر معيّن في كمّيّة الحركة، كلّما طال الزمن صغرت القوّة.

0.10.30.5100300tFزمن قصير — قوّة كبيرةزمن طويل — قوّة صغيرةالمساحتان متساويتان
منحنيان للقوّة–الزمن بالمساحة نفسها (الدفع نفسه): إطالة الزمن تخفّض القوّة القصوى

هذا هو مبدأ عمل كلّ وسائل الأمان: الوسادة الهوائية تطيل زمن توقّف السائق فتقلّ القوّة عليه؛ مقدّمة السيّارة مصمّمة لتنضغط في الاصطدام لإطالة زمن التوقّف؛ قفّاز اللاعب المبطّن يطيل زمن التقاط الكرة؛ وثني الركبتين عند القفز من ارتفاع يطيل زمن الهبوط. في كلّ الحالات التغيّر في كمّيّة الحركة محدّد سلفا، والشيء الوحيد الذي نتحكّم به هو الزمن.

تصوّر خاطئ شائع: يعتقد كثيرون أنّ القوّة الكبيرة تُحدث دائما تغييرا كبيرا في كمّيّة الحركة. الحقيقة أنّ الذي يحدّد التغيير هو الدفع F·Δt — القوّة والزمن معا: قوّة هائلة تؤثّر لحظة قصيرة جدا قد تغيّر كمّيّة الحركة أقلّ ممّا تغيّرها قوّة صغيرة تؤثّر زمنا طويلا. وبالاتّجاه المعاكس: عندما يكون التغيّر في كمّيّة الحركة محدّدا سلفا — كتوقّف سائق في حادث أو هبوط قافز — لا نستطيع تصغير الدفع، لكنّنا نستطيع إطالة زمن التوقّف فتصغر القوّة. هذا بالضبط ما تفعله الوسادة الهوائية وثني الركبتين.
مثال 6.12
يقفز شخص كتلته 60 kg من ارتفاع ويصل إلى الأرض بسرعة 6 m/s. نحسب معدّل محصّلة القوى عليه أثناء التوقّف في حالتين:
أ. يهبط بساقين مستقيمتين فيتوقّف خلال 0.05 s.
ب. يثني ركبتيه فيتوقّف خلال 0.5 s.
الحل:
vساقان مستقيمتانvثني الركبتين

نختار الأعلى موجبا. في الحالتين كمّيّة الحركة تتغيّر من m·v = 60 · (−6) إلى صفر:

Δp = 0 − (−360) = 360 kg·m/s

أ. بساقين مستقيمتين:

ΣFavg = ΔpΔt = 3600.05 = 7200 N

ب. بثني الركبتين:

ΣFavg = 3600.5 = 720 N

في الحالة الأولى المحصّلة تساوي 12 ضعف الوزن (600 N) — قوّة قد تكسر العظام؛ في الثانية 1.2 أضعاف الوزن فقط. قوّة الأرض نفسها أكبر من المحصّلة بمقدار الوزن: N = ΣF + m·g.

ΣFavg = 7200 N , 720 N

التغيّر في كمّيّة الحركة في المستوى – שינוי התנע במישור:

عندما تغيّر الحركة اتّجاهها في المستوى، Δp هو فرق متّجهين غير متوازيين. نحلّل عندئذ كمّيّة الحركة إلى مركّبتين على محورين متعامدين، ونحسب التغيّر في كلّ مركّبة على حدة.

مثال 6.13
كرة كتلتها 0.5 kg تصل إلى أرض ملساء بسرعة 10 m/s في اتّجاه يصنع زاوية 30° مع الأرض، وترتدّ بالسرعة نفسها وبالزاوية نفسها. نحسب التغيّر في كمّيّة حركتها.
الحل:
vvθθvyvxxyالأرض

نحلّل السرعة إلى مركّبة أفقية ومركّبة عمودية (الأعلى موجب):

vx = v·cos 30° = 10 · 0.866 = 8.66 m/s
vy = v·sin 30° = 10 · 0.5 = 5 m/s

المركّبة الأفقية لا تتغيّر في الاصطدام (الأرض ملساء، لا قوّة أفقية)، فالتغيّر فيها صفر:

Δpx = m·(vx − vx) = 0

المركّبة العمودية تنعكس: قبل الاصطدام −5 m/s وبعده +5 m/s:

Δpy = m·(vy − (−vy)) = 2·m·vy = 2 · 0.5 · 5 = 5 kg·m/s

التغيّر في كمّيّة الحركة متّجه عمودي على الأرض نحو الأعلى — في اتّجاه القوّة التي أثّرت بها الأرض — مقداره 5 kg·m/s.

Δpy = 5 kg·m/s , Δpx = 0
سؤال 6.4: قرص هوكي كتلته 0.16 kg يتحرّك بسرعة 20 m/s نحو الشرق، يضربه لاعب فيتحرّك بالسرعة نفسها نحو الشمال. ارسموا متّجهي كمّيّة الحركة قبل وبعد، واحسبوا مقدار التغيّر في كمّيّة الحركة واتّجاهه.
p1p2ΔpΔp = p₂ − p₁
▶تجربة حية — الدفع وكمّيّة الحركةنغيّر القوّة وزمن التلامس ونراقب المساحة تحت منحنى القوّة–الزمن والتغيّر في كمّيّة الحركة. نطيل زمن التلامس عشرة أضعاف ونرى كيف تهبط القوّة — هذا ما تفعله الوسادة الهوائية.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#impulse
نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#impulse

חוק שימור התנע – قانون حفظ كمّيّة الحركة (Conservation of Momentum)

المنظومة المغلقة والقوى الداخلية والخارجية – מערכת סגורה וכוחות פנימיים וחיצוניים:

حتى الآن نظرنا إلى جسم واحد وإلى القوى التي تؤثّر عليه. الآن ننظر إلى منظومة من عدّة أجسام، ونميّز بين نوعين من القوى:

القوّة الداخلية والقوّة الخارجية (כוח פנימי וכוח חיצוני): القوّة الداخلية هي قوّة يؤثّر بها جسم من المنظومة على جسم آخر منها (مثلا: قوّة التلامس بين عربتين تصطدمان). القوّة الخارجية هي قوّة يؤثّر بها جسم من خارج المنظومة على أحد أجسامها (مثلا: احتكاك السكّة، دفع يد من الخارج).
المنظومة المغلقة (מערכת סגורה): هي منظومة لا تؤثّر عليها قوى خارجية، أو تكون محصّلة القوى الخارجية عليها صفرا. تقسيم القوى إلى داخلية وخارجية يتعلّق باختيارنا لحدود المنظومة: الاحتكاك بين العربة والسكّة قوّة خارجية إذا كانت المنظومة هي العربتين، وقوّة داخلية إذا ضممنا الأرض إلى المنظومة.
المنظومة: العربتانm1m2F12F21قوى داخليةقوّة خارجيةالاحتكاك: قوّة خارجية
حدود المنظومة (الخطّ المتقطّع): قوى التلامس بين العربتين داخلية؛ الدفع من الخارج والاحتكاك مع السكّة قوى خارجية
المنظومةقوى داخليةقوى خارجيةهل المنظومة مغلقة؟
عربتان على سكّة أفقية ملساءقوى التلامس بين العربتينالجاذبية والقوّة العمودية (تلغي إحداهما الأخرى)نعم (أفقيا)
عربتان على سكّة خشنةقوى التلامسالاحتكاكلا
بندقية ورصاصة لحظة الإطلاققوّة الغازات على الرصاصة وعلى البندقيةالجاذبية (مهملة في اللحظة القصيرة)تقريبا
كرة تصطدم بحائط—قوّة الحائطلا (الحائط خارج المنظومة)
كرة وحائط والأرض كلّهاقوّة الحائط على الكرة—نعم

حفظ كمّيّة الحركة في منظومة من جسمين – שימור התנע במערכת דו-גופית:

m1m2F12F21أثناء التلامس: Δt
أثناء التلامس تؤثّر العربة 1 على العربة 2 بالقوّة F12، والعربة 2 على العربة 1 بالقوّة F21 — متساويتان ومتعاكستان

لننظر إلى منظومة مغلقة من عربتين على سكّة ملساء تصطدمان. أثناء التلامس، الذي يستمرّ فترة Δt، تؤثّر العربة الأولى على الثانية بقوّة F12، والثانية على الأولى بقوّة F21. وفق قانون نيوتن الثالث هاتان القوّتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتّجاه، وتؤثّران خلال الفترة الزمنية نفسها بالضبط. لذلك الدفعان متساويان ومتعاكسان:

F21 = −F12
F21·Δt = −F12·Δt
Δp1 = −Δp2

التغيّر في كمّيّة حركة العربة الأولى يساوي بالضبط سالب التغيّر في كمّيّة حركة الثانية: ما تخسره إحداهما تكسبه الأخرى. ومن هنا التغيّر في كمّيّة الحركة الكلّية صفر:

Δp1 + Δp2 = 0
p1 + p2 = const
قانون حفظ كمّيّة الحركة (منظومة من جسمين) · חוק שימור התנע
ptot,before = ptot,after
m1·v1 + m2·v2 = m1·v′1 + m2·v′2
الرمزالمعنىوحدة القياس
v1 , v2سرعتا الجسمين قبل التفاعل[m/s]
v′1 , v′2سرعتا الجسمين بعد التفاعل[m/s]
m1 , m2كتلتا الجسمين[kg]
ملاحظة: الاستنتاج لا يعتمد على نوع القوّة بين الجسمين ولا على مقدارها ولا على مدّة تأثيرها — فقط على كونها داخلية. لذلك يصلح للاصطدام الذي يستغرق جزءا من الألف من الثانية، كما يصلح للنابض الذي يدفع العربتين خلال ثوانٍ.
تصوّر خاطئ شائع: يعتقد كثيرون أنّ الجسم الأكبر أو الأسرع "يضرب أقوى": أنّ الشاحنة تؤثّر على السيّارة الصغيرة بقوّة أكبر من القوّة التي تؤثّر بها السيّارة عليها. الحقيقة أنّ القوّتين متساويتان في المقدار دائما — هذا قانون نيوتن الثالث، وهو لا يتعلّق بالكتلتين ولا بالسرعتين. الفرق كلّه في النتيجة: القوّة نفسها تعطي الجسم الخفيف تسارعا أكبر بكثير (a = Fm)، فسرعته تتغيّر تغيّرا أكبر — ولذلك يتضرّر ركّاب السيّارة الصغيرة أكثر، مع أنّ القوّة عليها ليست أكبر.

صياغة القانون – ניסוח החוק:

قانون حفظ كمّيّة الحركة (חוק שימור התנע): في منظومة مغلقة (محصّلة القوى الخارجية عليها صفر) تبقى كمّيّة الحركة الكلّية ثابتة مقدارا واتّجاها، مهما كانت القوى الداخلية التي تؤثّر بين أجسامها.

نؤكّد أربع ملاحظات مهمّة عند استعمال القانون:

  1. القانون متّجه. على خطّ مستقيم نختار اتّجاها موجبا ونعطي كلّ سرعة إشارتها؛ في المستوى نكتب معادلة حفظ لكلّ محور على حدة.
  2. الحفظ في كلّ لحظة. كمّيّة الحركة الكلّية ثابتة قبل التفاعل، وأثناءه، وبعده — لا فقط في لحظتي "قبل" و"بعد".
  3. كمّيّة الحركة تُحفَظ حتى عندما تضيع الطاقة. في اصطدام تلتصق فيه العربتان تتحوّل طاقة حركية كثيرة إلى حرارة وتشوّه، لكنّ كمّيّة الحركة الكلّية لا تتغيّر. (نناقش الطاقة في الفصل السابع.)
  4. تقريب الاصطدام القصير. إذا كانت القوى الخارجية (مثل الاحتكاك) صغيرة جدا مقارنة بالقوى الداخلية الهائلة أثناء الاصطدام، فإنّ دفعها خلال زمن الاصطدام القصير مهمل، ونعتبر كمّيّة الحركة محفوظة بين اللحظة التي قبل الاصطدام مباشرة واللحظة التي بعده مباشرة.
مثال 6.14
عربة كتلتها 3 kg تتحرّك على سكّة أفقية ملساء بسرعة 4 m/s وتصطدم بعربة ساكنة كتلتها 5 kg. تلتصق العربتان وتتحرّكان معا. نحسب سرعتهما المشتركة بعد الاصطدام.
الحل:
m1m2v1v₂ = 0قبلm1m2v′بعد+x

السكّة ملساء، والجاذبية والقوّة العمودية تلغي إحداهما الأخرى، فالمنظومة مغلقة أفقيا. نختار اتّجاه حركة العربة الأولى موجبا. كمّيّة الحركة الكلّية قبل الاصطدام:

pbefore = m1·v1 + m2·v2 = 3 · 4 + 5 · 0 = 12 kg·m/s

بعد الاصطدام تتحرّك العربتان كجسم واحد كتلته m1 + m2 = 8 kg بسرعة v′:

pafter = (m1 + m2)·v′ = 8·v′

نساوي كمّيّة الحركة قبل بكمّيّة الحركة بعد:

8·v′ = 12
v′ = 128 = 1.5 m/s

السرعة موجبة: تتحرّك العربتان في اتّجاه حركة العربة الأولى، وأبطأ منها.

v′ = 1.5 m/s
مثال 6.15
عربتان تتحرّكان إحداهما نحو الأخرى على سكّة ملساء: الأولى كتلتها 1.5 kg وسرعتها 4 m/s يمينا، والثانية كتلتها 2.5 kg وسرعتها 2 m/s يسارا. بعد الاصطدام ترتدّ الأولى يسارا بسرعة 2 m/s. نحسب سرعة الثانية بعد الاصطدام.
الحل:
m1m2v1v2قبلm1m2v′1v′2بعد+x

اليمين موجب. كمّيّة الحركة الكلّية قبل الاصطدام (انتبهوا إلى إشارة السرعة الثانية):

pbefore = 1.5 · 4 + 2.5 · (−2) = 6 + (−5) = 1 kg·m/s

بعد الاصطدام سرعة الأولى v′1 = −2 m/s، وسرعة الثانية v′2 مجهولة:

pafter = 1.5 · (−2) + 2.5·v′2 = −3 + 2.5·v′2

حفظ كمّيّة الحركة:

−3 + 2.5·v′2 = 1
v′2 = 42.5 = 1.6 m/s

السرعة موجبة: انعكس اتّجاه العربة الثانية أيضا، وهي تتحرّك الآن يمينا بسرعة 1.6 m/s.

v′2 = 1.6 m/s
سؤال 6.5: كرة كتلتها 0.2 kg تتحرّك بسرعة 5 m/s وتصطدم اصطداما مباشرا بكرة ساكنة كتلتها 0.3 kg. بعد الاصطدام ترتدّ الكرة الأولى بسرعة 1 m/s. احسبوا سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام.

عندما لا تكون المنظومة مغلقة – כשהמערכת אינה סגורה:

إذا أثّرت على المنظومة قوّة خارجية محصّلتها ليست صفرا، فإنّ كمّيّة الحركة الكلّية تتغيّر — وتغيّرها يساوي بالضبط دفع القوى الخارجية: ΣFext·Δt = Δptot. القوى الداخلية لا تستطيع تغيير كمّيّة الحركة الكلّية مهما كانت كبيرة.

تصوّر خاطئ شائع: يعتقد كثيرون أنّ كمّيّة الحركة "محفوظة دائما"، فيطبّقون قانون الحفظ في كلّ سؤال. الحقيقة أنّ القانون يصلح فقط عندما تكون محصّلة القوى الخارجية على المنظومة صفرا (أو عندما يكون دفعها مهملا خلال اصطدام قصير). كرة تسقط سقوطا حرّا كمّيّة حركتها تزداد باستمرار، وعربة على سكّة خشنة كمّيّة حركتها تنقص — وقد تُحفَظ المركّبة على محور معيّن فقط، كما سنرى في البند 6.3. قبل كلّ استعمال للقانون اسألوا: ما هي المنظومة؟ وما القوى الخارجية المؤثّرة عليها؟
مثال 6.16
عربة كتلتها 2 kg تتحرّك على سكّة خشنة بسرعة 3 m/s، ومعامل الاحتكاك الحركي بينهما 0.1. نحسب كمّيّة حركة العربة بعد ثانية واحدة، ونبيّن أنّ التغيّر فيها يساوي دفع قوّة الاحتكاك.
الحل:
mvfسكّة خشنة+x

الاحتكاك قوّة خارجية على العربة، فكمّيّة حركتها ليست محفوظة. مقدار قوّة الاحتكاك:

f = μ·N = μ·m·g = 0.1 · 2 · 10 = 2 N

دفع الاحتكاك خلال ثانية واحدة (اتّجاه الحركة موجب، والاحتكاك يعاكسه):

Jf = −f·Δt = −2 · 1 = −2 N·s
p2 = p1 + Jf = 2 · 3 + (−2) = 4 kg·m/s

نقصت كمّيّة الحركة من 6 kg·m/s إلى 4 kg·m/s، أي أنّ سرعة العربة أصبحت 2 m/s. لو ضممنا الأرض إلى المنظومة لأصبح الاحتكاك قوّة داخلية، ولكانت كمّيّة الحركة الكلّية (عربة + أرض) محفوظة: الأرض تكتسب كمّيّة الحركة التي خسرتها العربة — لكنّ كتلتها هائلة فلا نلاحظ لها أيّ سرعة.

p2 = 4 kg·m/s
ملاحظة: هذا هو السبب في أنّ كمّيّة حركة كرة تسقط ليست محفوظة (الجاذبية قوّة خارجية عليها)، بينما كمّيّة حركة المنظومة "كرة + أرض" محفوظة: الأرض "تسقط" نحو الكرة بسرعة لا تُقاس.

نشاط: فحص قانون الحفظ على سكّة هوائية – פעילות: בדיקת חוק השימור על מסלול אוויר:

نشاط: على سكّة هوائية (الاحتكاك فيها مهمل) نطلق عربة نحو عربة ساكنة أو متحرّكة، وتلتصق العربتان بشريط لاصق. بوّابتان ضوئيتان تقيسان السرعة قبل الاصطدام وبعده. في الجدول نتائج أربع تجارب: احسبوا كمّيّة الحركة الكلّية قبل الاصطدام وبعده في كلّ تجربة، وقارنوا. ماذا تلاحظون في التجربة الثالثة؟
m1m2بوّابة ضوئيةبوّابة ضوئيةv1سكّة هوائية (احتكاك مهمل)
المنظومة التجريبية: سكّة هوائية، عربتان، وبوّابتان ضوئيتان لقياس السرعة
التجربةm1v1m2v2v′ (معا)pbeforepafter
10.25 kg0.8 m/s0.25 kg0 m/s0.4 m/s0.2 kg·m/s0.2 kg·m/s
20.25 kg0.8 m/s0.5 kg0 m/s0.27 m/s0.2 kg·m/s0.203 kg·m/s
30.25 kg0.6 m/s0.25 kg−0.6 m/s0 m/s0 kg·m/s0 kg·m/s
40.5 kg0.4 m/s0.25 kg0 m/s0.27 m/s0.2 kg·m/s0.203 kg·m/s

في التجارب كلّها كمّيّة الحركة الكلّية بعد الاصطدام تساوي التي قبله (الفرق الضئيل في التجربتين 2 و 4 ناتج عن دقّة القياس). في التجربة الثالثة كانت كمّيّتا الحركة متساويتين في المقدار ومتعاكستين، فكمّيّة الحركة الكلّية صفر — والعربتان الملتصقتان تتوقّفان تماما.

▶تجربة حية — حفظ كمّيّة الحركة في منظومة مغلقةنضبط كتلتي العربتين وسرعتيهما ونتابع مقاييس كمّيّة الحركة قبل الاصطدام وأثناءه وبعده. نفعّل قوّة خارجية ونرى كيف يتوقّف الحفظ.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#pcons
نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#pcons

יישומים של חוק שימור התנע – تطبيقات قانون حفظ كمّيّة الحركة (Applications of Momentum Conservation)

الاصطدامات وأنواعها – התנגשויות וסוגיהן:

الاصطدام (التصادم) (התנגשות): هو تفاعل قصير بين جسمين أو أكثر تؤثّر فيه قوى داخلية كبيرة خلال زمن قصير. في كلّ اصطدام في منظومة مغلقة تُحفَظ كمّيّة الحركة الكلّية. نصنّف الاصطدامات حسب ما يحدث للطاقة الحركية الكلّية:
نوع الاصطدامماذا يحدث للأجسام؟كمّيّة الحركةالطاقة الحركية الكلّية
اصطدام مرن (אלסטית)ينفصل الجسمان بعد الاصطدام من دون تشوّه دائممحفوظةمحفوظة
اصطدام غير مرن (לא אלסטית)ينفصل الجسمان، لكن مع تشوّه أو تسخينمحفوظةتنقص
اصطدام غير مرن تماما (لدن) (פלסטית לחלוטין)يلتصق الجسمان ويتحرّكان معا بسرعة مشتركةمحفوظةتنقص أكبر نقصان ممكن
ملاحظة: في هذا الفصل نستعمل حفظ كمّيّة الحركة فقط، وهو يصلح لكلّ أنواع الاصطدام. حساب الطاقة الحركية والتمييز الكمّي بين المرن وغير المرن يأتيان في الفصل السابع. نسمّي الاصطدام مباشرا عندما تكون الحركة قبله وبعده على خطّ مستقيم واحد (بُعد واحد).

الاصطدام المباشر غير المرن تماما – התנגשות חזיתית פלסטית לחלוטין:

عندما يلتصق الجسمان تكون لهما سرعة مشتركة واحدة بعد الاصطدام، فيكفي حفظ كمّيّة الحركة لإيجادها:

السرعة المشتركة بعد الالتصاق · התנגשות פלסטית לחלוטין
m1·v1 + m2·v2 = (m1 + m2)·v′
v′ = m1·v1 + m2·v2m1 + m2
الرمزالمعنىوحدة القياس
v′السرعة المشتركة بعد الاصطدام[m/s]
v1 , v2السرعتان قبل الاصطدام (بإشارتيهما)[m/s]
مثال 6.17
رصاصة كتلتها 20 g تتحرّك أفقيا بسرعة 300 m/s وتخترق كتلة خشبية ساكنة كتلتها 1.98 kg موضوعة على أرض ملساء، وتستقرّ داخلها. نحسب سرعة الكتلة مع الرصاصة بعد الاصطدام.
الحل:
Mmvساكن+x
قبل
M+mv′+x
بعد

الاصطدام قصير جدا والأرض ملساء، فكمّيّة الحركة الأفقية محفوظة. كتلة الرصاصة 0.02 kg، واتّجاه حركتها موجب:

m·v = (m + M)·v′
0.02 · 300 = (0.02 + 1.98)·v′
v′ = 62 = 3 m/s

الرصاصة الخفيفة السريعة أعطت كمّيّة حركتها كلّها لجسم أثقل بمئة مرّة، فتحرّك بسرعة أصغر بمئة مرّة.

v′ = 3 m/s
مثال 6.18
سيّارة كتلتها 1000 kg تسير بسرعة 20 m/s وتصطدم من الخلف بسيّارة كتلتها 1500 kg تسير أمامها في الاتّجاه نفسه بسرعة 10 m/s. تتشابك السيّارتان وتتحرّكان معا. نحسب سرعتهما مباشرة بعد الاصطدام.
الحل:
m1m2v1v2قبلm1m2v′بعد+x

السيّارتان تتحرّكان في الاتّجاه نفسه، فالسرعتان موجبتان:

pbefore = 1000 · 20 + 1500 · 10 = 35000 kg·m/s
v′ = pbeforem1 + m2 = 350002500 = 14 m/s

السرعة المشتركة بين السرعتين الأصليتين، كما هو متوقّع: الأولى أبطأت والثانية أسرعت.

v′ = 14 m/s
مثال 6.19
ثلاث عربات على سكّة ملساء: A كتلتها 1 kg تتحرّك بسرعة 6 m/s نحو B الساكنة التي كتلتها 2 kg، وبعدها C الساكنة التي كتلتها 3 kg. في كلّ اصطدام تلتصق العربات. نحسب السرعة بعد الاصطدام الأوّل وبعد الاصطدام الثاني.
الحل:
ABCvv = 0v = 0قبل الاصطدام الأوّلABCv′1v = 0بعد الاصطدام الأوّلABCv′2بعد الاصطدام الثاني+x

الاصطدام الأوّل: A تلتصق بـB:

mA·vA = (mA + mB)·v′1
1 · 6 = 3·v′1
v′1 = 2 m/s

الاصطدام الثاني: AB (كتلتها 3 kg) تلتصق بـC:

(mA + mB)·v′1 = (mA + mB + mC)·v′2
3 · 2 = 6·v′2
v′2 = 1 m/s

طريقة أسرع: كمّيّة الحركة الكلّية للمنظومة كلّها (A وB وC) محفوظة من البداية إلى النهاية، فنستطيع القفز مباشرة إلى الحالة النهائية:

mA·vA = (mA + mB + mC)·v′2
v′2 = 66 = 1 m/s

النتيجة نفسها — لأنّ كلّ القوى بين العربات داخلية، ولا يهمّ كم اصطداما حدث بينها.

v′1 = 2 m/s , v′2 = 1 m/s
سؤال 6.6: عربة كتلتها 4 kg تتحرّك يمينا بسرعة 3 m/s، وعربة كتلتها 2 kg تتحرّك يسارا بسرعة 6 m/s. تصطدمان وتلتصقان. احسبوا سرعتهما المشتركة. ماذا تستنتجون؟

الاصطدام المباشر المرن – התנגשות חזיתית אלסטית:

في الاصطدام المرن ينفصل الجسمان بسرعتين مختلفتين، فهناك مجهولان. حفظ كمّيّة الحركة يعطينا معادلة واحدة، ولذلك نحتاج إلى معطى إضافي: إمّا سرعة أحد الجسمين بعد الاصطدام (كما في الأمثلة هنا)، وإمّا حفظ الطاقة الحركية (الفصل السابع).

مثال 6.20
كرة كتلتها 2 kg تتحرّك بسرعة 6 m/s وتصطدم اصطداما مرنا مباشرا بكرة ساكنة كتلتها 4 kg. بعد الاصطدام ترتدّ الكرة الأولى إلى الخلف بسرعة 2 m/s. نحسب سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام.
الحل:
m1m2v1v₂ = 0قبلm1m2v′1v′2بعد+x

اتّجاه الحركة الأصلي موجب، فسرعة الأولى بعد الاصطدام v′1 = −2 m/s:

m1·v1 + 0 = m1·v′1 + m2·v′2
2 · 6 = 2 · (−2) + 4·v′2
12 = −4 + 4·v′2
v′2 = 164 = 4 m/s

الكرة الثانية تتحرّك في الاتّجاه الأصلي بسرعة 4 m/s. لاحظوا: الكرة الخفيفة ترتدّ عندما تصطدم بكرة أثقل منها.

v′2 = 4 m/s
ملاحظة: حالة خاصّة مهمّة — كتلتان متساويتان: إذا اصطدمت كرة اصطداما مرنا مباشرا بكرة ساكنة لها الكتلة نفسها، فإنّ الأولى تتوقّف والثانية تنطلق بسرعة الأولى — تتبادل الكرتان سرعتيهما. هذا ما نراه في البلياردو وفي "مهد نيوتن". تحقّقوا بحفظ كمّيّة الحركة: إذا توقّفت الأولى فإنّ m·v1 = m·v′2، أي v′2 = v1.
ملاحظة: الاصطدام بجسم ثقيل جدا: عندما تصطدم كرة بحائط أو بالأرض، فإنّ "الجسم الثاني" هو الحائط مع الأرض كلّها. كمّيّة حركة المنظومة "كرة + أرض" محفوظة، والأرض تكتسب كمّيّة حركة تساوي ما خسرته الكرة — لكنّ كتلتها هائلة فتغيّر سرعتها لا يُقاس. لذلك نعامل الحائط كجسم لا يتحرّك، ونحسب فقط ما يحدث للكرة بواسطة الدفع، كما فعلنا في البند 6.1.

مثال بأسلوب البجروت: قراءة الرسم البياني سرعة–زمن – דוגמה בסגנון הבגרות: קריאת גרף מהירות–זמן:

مثال 6.21
يبيّن الرسم البياني سرعة جسمين A وB يتحرّكان على سكّة ملساء على خطّ مستقيم واحد، قبل اصطدامهما وأثناءه وبعده. كتلة الجسم A هي 2 kg.
أ. صفوا ما حدث.
ب. احسبوا كتلة الجسم B.
ج. احسبوا معدّل القوّة التي أثّر بها A على B أثناء الاصطدام، ومعدّل القوّة التي أثّر بها B على A.
الحل:
1234123456tvABAB

أ. حتى اللحظة t = 2 s يتحرّك A بسرعة 6 m/s وB بسرعة 1 m/s في الاتّجاه نفسه، فيلحق A بـB. الاصطدام يستمرّ من 2 s حتى 2.2 s: سرعة A تنخفض إلى 1 m/s وسرعة B ترتفع إلى 3.5 m/s، وبعده يتحرّكان بسرعتين ثابتتين (اصطدام مرن أو غير مرن — لم يلتصقا).

ب. السكّة ملساء فكمّيّة الحركة الكلّية محفوظة: ما خسره A كسبه B. التغيّر في كمّيّة حركة A:

ΔpA = mA·(v′A − vA) = 2 · (1 − 6) = −10 kg·m/s
ΔpB = −ΔpA = 10 kg·m/s
mB·(v′B − vB) = 10
mB = 103.5 − 1 = 4 kg

ج. القوّة هي معدّل تغيّر كمّيّة الحركة، وزمن الاصطدام من الرسم Δt = 0.2 s:

FA→B = ΔpBΔt = 100.2 = 50 N

وفق قانون نيوتن الثالث القوّة التي أثّر بها B على A مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتّجاه: FB→A = −50 N. يمكن التحقّق من الرسم: ميل خطّ A أثناء الاصطدام هو تسارعه، ومنه القوّة:

aA = ΔvAΔt = 1 − 60.2 = −25 m/s²
FB→A = mA·aA = 2 · (−25) = −50 N
mB = 4 kg , F = ±50 N
ملاحظة: في أسئلة البجروت من هذا النوع تذكّروا: القراءة من الرسم تعطي السرعات بإشاراتها؛ زمن الاصطدام هو عرض الفترة التي تتغيّر فيها السرعتان؛ وميل كلّ خطّ أثناء الاصطدام هو تسارع ذلك الجسم.
سؤال 6.7: جسم كتلته 3 kg يتحرّك بسرعة 4 m/s ويصطدم اصطداما مباشرا بجسم ساكن كتلته 1 kg. بعد الاصطدام يتحرّك الجسم الخفيف بسرعة 6 m/s. احسبوا سرعة الجسم الثقيل بعد الاصطدام، وحدّدوا اتّجاهها.
▶تجربة حية — الاصطدام المباشر: مرن مقابل غير مرننضبط الكتلتين والسرعتين ونختار نوع الاصطدام، ونتابع كمّيّة الحركة الكلّية — المحفوظة دائما — والسرعتين بعد الاصطدام.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#col1d
نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#col1d

الاصطدام في المستوى — الحفظ بالمركّبات – התנגשות במישור — שימור ברכיבים:

عندما لا يكون الاصطدام مباشرا يتحرّك الجسمان بعده في اتّجاهين مختلفين داخل المستوى. قانون حفظ كمّيّة الحركة قانون متّجه، ولذلك يتحقّق في كلّ محور على حدة: نختار محورين متعامدين x وy، ونكتب معادلة حفظ لكلّ منهما.

حفظ كمّيّة الحركة في المستوى · שימור התנע במישור
Σpx : m1·v1x + m2·v2x = m1·v′1x + m2·v′2x
Σpy : m1·v1y + m2·v2y = m1·v′1y + m2·v′2y
الرمزالمعنىوحدة القياس
v1x , v1yمركّبتا سرعة الجسم 1 على المحورين[m/s]
v′السرعة بعد الاصطدام[m/s]

مركّبة متّجه مقداره v يصنع زاوية θ مع المحور x هي v·cos θ على المحور x و v·sin θ على المحور y، مع الإشارة حسب الاتّجاه. في الامتحان نستعمل التقريبين sin 37° ≈ 0.6 و cos 37° ≈ 0.8 (ومنهما sin 53° ≈ 0.8 ، cos 53° ≈ 0.6).

مثال 6.22
قرص كتلته 0.2 kg ينزلق على سطح أفقي أملس بسرعة 5 m/s ويصطدم بقرص مطابق ساكن. بعد الاصطدام يتحرّك القرص الأوّل في اتّجاه يصنع زاوية 37° فوق اتّجاهه الأصلي، والثاني في اتّجاه يصنع زاوية 53° تحته. نحسب سرعة كلّ قرص بعد الاصطدام.
الحل:
m1v1m2v₂ = 0قبلv′1v′2θ₁θ₂بعدxy

نختار المحور x في اتّجاه الحركة الأصلية والمحور y نحو الأعلى. الكتلتان متساويتان فتُختصر m من كلّ المعادلات. حفظ المركّبة y (قبل الاصطدام لا توجد حركة في اتّجاه y):

0 = v′1·sin 37° − v′2·sin 53°
0.6·v′1 = 0.8·v′2
v′2 = 0.75·v′1

حفظ المركّبة x:

v = v′1·cos 37° + v′2·cos 53°
5 = 0.8·v′1 + 0.6·v′2

نعوّض v′2 = 0.75·v′1:

5 = 0.8·v′1 + 0.6 · 0.75·v′1 = 1.25·v′1
v′1 = 51.25 = 4 m/s
v′2 = 0.75 · 4 = 3 m/s

نتحقّق في المحور y: 0.2 · 4 · 0.6 = 0.48 و 0.2 · 3 · 0.8 = 0.48 — المركّبتان متساويتان ومتعاكستان، كما قبل الاصطدام.

v′1 = 4 m/s , v′2 = 3 m/s
مثال 6.23
في مفترق طرق تصطدم سيّارة A كتلتها 1000 kg تسير شرقا بسرعة 15 m/s بسيّارة B كتلتها 1500 kg تسير شمالا بسرعة 10 m/s. تتشابك السيّارتان وتتحرّكان معا. نحسب مقدار سرعتهما المشتركة واتّجاهها مباشرة بعد الاصطدام.
الحل:
vAvBABقبلv′αبعدxy

المحور x نحو الشرق والمحور y نحو الشمال. قبل الاصطدام لسيّارة A مركّبة x فقط ولسيّارة B مركّبة y فقط:

px = mA·vA = 1000 · 15 = 15000 kg·m/s
py = mB·vB = 1500 · 10 = 15000 kg·m/s

بعد الاصطدام تتحرّك الكتلة الكلّية 2500 kg بسرعة v′ مركّبتاها:

v′x = pxmA + mB = 150002500 = 6 m/s
v′y = pymA + mB = 150002500 = 6 m/s

مقدار السرعة واتّجاهها:

v′ = v′x2 + v′y2 = 62 + 62 = 8.49 m/s
tan α = v′yv′x = 66 = 1
α = 45°

تتحرّك السيّارتان معا نحو الشمال الشرقي بزاوية 45° مع اتّجاه الشرق.

v′ = 8.49 m/s , α = 45°
سؤال 6.8: كرة كتلتها 1 kg تتحرّك على المحور x بسرعة 6 m/s وتصطدم بكرة ساكنة كتلتها 2 kg. بعد الاصطدام تتحرّك الكرة الأولى في اتّجاه المحور y الموجب بسرعة 3 m/s. احسبوا مركّبتي سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام، ومقدار سرعتها، والزاوية التي تصنعها مع المحور x.
▶تجربة حية — الاصطدام في المستوىنغيّر الكتلتين ومعامل الإصابة ونتابع مركّبات كمّيّة الحركة على المحورين: كلّ مركّبة محفوظة على حدة.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#col2d
نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#col2d

الارتداد – רתע:

حتى الآن كان الجسمان يتحرّكان ثم يصطدمان. الآن العكس: منظومة ساكنة تنقسم فجأة إلى جزأين. كمّيّة الحركة الكلّية قبل الانقسام صفر، ولذلك تبقى صفرا بعده: يتحرّك الجزآن في اتّجاهين متعاكسين بكمّيّتي حركة متساويتين في المقدار.

الارتداد (רתע): هو حركة الجسم القاذف (بندقية، مدفع) في الاتّجاه المعاكس لحركة القذيفة، نتيجة لحفظ كمّيّة الحركة. كلّما كان القاذف أثقل كانت سرعة ارتداده أصغر.
سرعة الارتداد (منظومة ساكنة قبل الإطلاق) · רתע
M·V + m·v = 0
V = −m·vM
الرمزالمعنىوحدة القياس
M , Vكتلة القاذف وسرعة ارتداده[kg] , [m/s]
m , vكتلة القذيفة وسرعتها[kg] , [m/s]
مثال 6.24
بندقية كتلتها 3 kg تطلق رصاصة كتلتها 8 g بسرعة 600 m/s. البندقية حرّة وساكنة قبل الإطلاق. نحسب سرعة ارتدادها.
الحل:
MmvVالبندقيةالرصاصة+x

المنظومة: البندقية والرصاصة. قوّة الغازات داخلية، فكمّيّة الحركة الأفقية محفوظة. قبل الإطلاق المنظومة ساكنة فكمّيّة حركتها صفر. نختار اتّجاه الرصاصة موجبا، وكتلتها 0.008 kg:

0 = m·v + M·V
0 = 0.008 · 600 + 3·V
V = −4.83 = −1.6 m/s

الإشارة السالبة تعني أنّ البندقية ترتدّ إلى الخلف. كمّيّة حركة البندقية (4.8 kg·m/s) تساوي كمّيّة حركة الرصاصة في المقدار، لكنّ سرعتها أصغر بـ 375 مرّة لأنّ كتلتها أكبر بهذا العدد من المرّات.

V = −1.6 m/s
ملاحظة: مع أنّ كمّيّتي حركة الرصاصة والبندقية متساويتان في المقدار، فإنّ الطاقة الحركية تتوزّع بينهما بشكل غير متساوٍ إطلاقا — الجسم الخفيف يأخذ معظمها. سنحسب ذلك في الفصل السابع.
مثال 6.25
مدفع مثبّت على عربة حرّة الحركة على سكّة أفقية ملساء؛ كتلة العربة مع المدفع 500 kg. يطلق المدفع قذيفة كتلتها 5 kg بسرعة 200 m/s في اتّجاه يصنع زاوية 37° مع الأفق. نحسب سرعة ارتداد العربة.
الحل:
MmvθV+x

في الاتّجاه الأفقي لا توجد قوّة خارجية (السكّة ملساء)، فالمركّبة الأفقية لكمّيّة الحركة محفوظة. أمّا في الاتّجاه العمودي فتؤثّر السكّة على العربة بقوّة عمودية خارجية كبيرة أثناء الإطلاق تمنعها من الغوص في الأرض — لذلك المركّبة العمودية ليست محفوظة، ونكتب الحفظ للمحور الأفقي فقط.

المركّبة الأفقية لسرعة القذيفة:

vx = v·cos 37° = 200 · 0.8 = 160 m/s

حفظ كمّيّة الحركة الأفقية (قبل الإطلاق كلّ شيء ساكن):

0 = m·vx + M·V
V = −m·vxM = −5 · 160500 = −1.6 m/s

ترتدّ العربة إلى الخلف بسرعة 1.6 m/s. لو أطلق المدفع القذيفة أفقيا لكان الارتداد أكبر: 2 m/s.

V = −1.6 m/s
انتبهوا: قانون الحفظ يُطبَّق لكلّ محور على حدة: يكفي أن تنعدم محصّلة القوى الخارجية في اتّجاه معيّن كي تُحفَظ مركّبة كمّيّة الحركة في ذلك الاتّجاه، حتى لو لم تُحفَظ في اتّجاه آخر.
مثال 6.26
شخص كتلته 50 kg يقف على عربة طويلة ساكنة كتلتها 100 kg على سكّة ملساء، ثم يبدأ يمشي عليها بسرعة 1.5 m/s بالنسبة إلى العربة. نحسب سرعة العربة بالنسبة إلى الأرض، وسرعة الشخص بالنسبة إلى الأرض.
الحل:
MmvV+x

قوّة الاحتكاك بين قدمي الشخص والعربة داخلية، فكمّيّة الحركة الكلّية (بالنسبة إلى الأرض) محفوظة وتساوي صفرا. انتبهوا: السرعة المعطاة نسبية إلى العربة، وقانون الحفظ يُكتب بسرعات بالنسبة إلى منظومة إسناد واحدة — الأرض. إذا تحرّكت العربة بسرعة V (اتّجاه مشي الشخص موجب) فسرعة الشخص بالنسبة إلى الأرض هي v = 1.5 + V:

0 = m·(1.5 + V) + M·V
0 = 50 · 1.5 + 50·V + 100·V
V = −75150 = −0.5 m/s
v = 1.5 + (−0.5) = 1 m/s

تتحرّك العربة إلى الخلف بسرعة 0.5 m/s ويتقدّم الشخص بالنسبة إلى الأرض بسرعة 1 m/s فقط. نتحقّق: 50 · 1 + 100 · (−0.5) = 0.

V = −0.5 m/s , v = 1 m/s
انتبهوا: عندما تُعطى سرعة "بالنسبة إلى العربة" أو "بالنسبة إلى القارب"، لا نعوّضها مباشرة في قانون الحفظ. نحوّلها أوّلا إلى سرعة بالنسبة إلى الأرض بجمعها مع سرعة العربة (بإشارتها).
سؤال 6.9: يقف شخص كتلته 60 kg في مقدّمة قارب ساكن كتلته 180 kg على بحيرة هادئة، ثم يقفز إلى الماء أفقيا بسرعة 3 m/s بالنسبة إلى البحيرة. أهملوا مقاومة الماء. احسبوا سرعة القارب مباشرة بعد القفز، وحدّدوا اتّجاهها.
MmvV+x

حفظ كمّيّة الحركة أثناء التفاعل: النابض المضغوط و"الانفجار" – שימור תנע במהלך אינטראקציה: קפיץ דחוס ו"פיצוץ":

قانون الحفظ لا يقتصر على الاصطدامات القصيرة. في كلّ تفاعل بقوى داخلية فقط — نابض مضغوط يدفع عربتين، أو انفجار يفتّت جسما إلى شظايا — تبقى كمّيّة الحركة الكلّية كما كانت قبل التفاعل. وإذا كانت المنظومة ساكنة في البداية، يبقى مجموع كمّيّات الحركة صفرا.

مثال 6.27
عربتان كتلتاهما 1 kg و3 kg على سكّة ملساء، بينهما نابض مضغوط، ويمسكهما خيط. نقطع الخيط فيدفع النابض العربتين فتتباعدان. قيست سرعة العربة الخفيفة بعد الانفصال فكانت 3 m/s. نحسب سرعة العربة الثقيلة، ونجد النسبة بين سرعتي العربتين.
الحل:
m2m1خيطالنابض مضغوط والخيط يمسك العربتينقبلm2m1v′2v′1بعد قطع الخيط: تتباعد العربتانبعد+x

قوّة النابض داخلية، والمنظومة ساكنة قبل قطع الخيط فكمّيّة حركتها صفر. نختار اتّجاه العربة الخفيفة موجبا:

0 = m1·v′1 + m2·v′2
0 = 1 · 3 + 3·v′2
v′2 = −33 = −1 m/s

تتحرّك العربة الثقيلة في الاتّجاه المعاكس. النسبة بين مقداري السرعتين:

v′1v′2 = m2m1 = 31 = 3

السرعات تتناسب عكسيا مع الكتل: الخفيفة أسرع ثلاث مرّات. هذه النتيجة لا تتعلّق بصلابة النابض ولا بمقدار انضغاطه — النابض الأقوى يعطي سرعتين أكبر، لكنّ نسبتهما تبقى 3.

v′2 = −1 m/s , v′1v′2 = 3
مثال 6.28
قذيفة ساكنة كتلتها 9 kg تنفجر إلى ثلاث شظايا: الأولى كتلتها 2 kg تنطلق شرقا بسرعة 6 m/s، والثانية كتلتها 3 kg تنطلق شمالا بسرعة 4 m/s. نحسب سرعة الشظيّة الثالثة واتّجاهها.
الحل:
p1p2p3xy

كتلة الشظيّة الثالثة 9 − 2 − 3 = 4 kg. المحور x نحو الشرق وy نحو الشمال. قبل الانفجار كمّيّة الحركة صفر في كلّ محور، فبعده مجموع المركّبات في كلّ محور صفر:

x : 0 = 2 · 6 + 0 + p3x
p3x = −12 kg·m/s
y : 0 = 0 + 3 · 4 + p3y
p3y = −12 kg·m/s

مقدار كمّيّة حركة الشظيّة الثالثة وسرعتها:

p3 = 122 + 122 = 16.97 kg·m/s
v3 = p3m3 = 16.974 = 4.24 m/s

المركّبتان سالبتان متساويتان، فالشظيّة الثالثة تنطلق نحو الجنوب الغربي بزاوية 45° مع كلّ من المحورين — في الاتّجاه المعاكس لمحصّلة كمّيّتي حركة الشظيّتين الأوليين.

v3 = 4.24 m/s
مثال 6.29
قذيفة كتلتها 6 kg أُطلقت قذفا مائلا، وفي أعلى نقطة من مسارها — حيث سرعتها أفقية ومقدارها 20 m/s — انفجرت إلى جزأين متساويي الكتلة. مباشرة بعد الانفجار كانت سرعة الجزء الأوّل صفرا (فسقط عموديا). نحسب سرعة الجزء الثاني مباشرة بعد الانفجار.
الحل:
vxلحظة الانفجاريسقط عمودياm1v2m2xy

الانفجار قصير جدا، ودفع الجاذبية خلاله مهمل، فكمّيّة الحركة محفوظة في لحظة الانفجار. في أعلى نقطة لا توجد مركّبة عمودية للسرعة. المحور x في اتّجاه الحركة:

m·vx = m1·v1 + m2·v2
6 · 20 = 3 · 0 + 3·v2
v2 = 1203 = 40 m/s

الجزء الثاني يواصل الحركة أفقيا بضعف سرعة القذيفة الأصلية. أمّا المركّبة العمودية فتبقى صفرا للجزأين، ولذلك يصل الجزآن إلى الأرض في اللحظة نفسها — الأوّل تحت نقطة الانفجار مباشرة، والثاني على بُعد ضعف المدى المتبقّي.

v2 = 40 m/s
سؤال 6.10: عربة كتلتها 2 kg تتحرّك بسرعة 2 m/s وتنفجر إلى نصفين متساويين يواصلان الحركة على الخطّ نفسه. توقّف أحد النصفين تماما. احسبوا سرعة النصف الآخر.

الدفع الصاروخي – הנעה רקטית:

الغاز المقذوفvMuالصاروخ
الصاروخ يقذف الغاز إلى الخلف بسرعة u، فيندفع هو إلى الأمام

كيف يتحرّك الصاروخ في الفضاء حيث لا يوجد هواء ولا أرض يدفعها؟ الجواب في حفظ كمّيّة الحركة. يحرق الصاروخ وقوده ويقذف الغازات الناتجة إلى الخلف بسرعة كبيرة. المنظومة "صاروخ + غاز" مغلقة، فكمّيّة الحركة الكلّية محفوظة: الغاز المقذوف يحمل كمّيّة حركة إلى الخلف، ولذلك يكتسب الصاروخ كمّيّة حركة مساوية إلى الأمام. بلغة القوى: الصاروخ يدفع الغاز إلى الخلف، والغاز — وفق القانون الثالث — يدفع الصاروخ إلى الأمام بقوّة مساوية ومعاكسة. الصاروخ لا يحتاج إلى هواء يستند إليه؛ بل يعمل في الفراغ أفضل، لأنّ لا مقاومة للهواء.

الدفع الصاروخي (הנעה רקטית): هو دفع جسم إلى الأمام بقذف جزء من كتلته (الغاز) إلى الخلف. القوّة الدافعة تكبر كلّما زادت سرعة قذف الغاز وكلّما زادت كتلة الغاز المقذوفة في الثانية.
مثال 6.30
صاروخ صغير كتلته الكلّية 1000 kg ساكن في الفضاء بعيدا عن أيّ كوكب. يقذف دفعة واحدة 10 kg من الغاز إلى الخلف بسرعة 2000 m/s بالنسبة إلى منظومة الإسناد التي كان ساكنا فيها. نحسب سرعة الصاروخ بعد القذف.
الحل:

المنظومة مغلقة وساكنة في البداية. بعد القذف كتلة الصاروخ 1000 − 10 = 990 kg. نختار اتّجاه حركة الصاروخ موجبا، فسرعة الغاز سالبة:

0 = (M − Δm)·V + Δm·(−u)
0 = 990·V − 10 · 2000
V = 20000990 = 20.2 m/s

في الصاروخ الحقيقي يُقذف الغاز باستمرار لا دفعة واحدة، والكتلة تنقص تدريجيا، لكنّ المبدأ هو نفسه: كلّ كيلوغرام غاز يُقذف إلى الخلف يدفع الصاروخ إلى الأمام.

V = 20.2 m/s
سؤال 6.11: رائد فضاء كتلته مع بدلته 100 kg يطفو ساكنا على بُعد عدّة أمتار من مركبته، ومعه مطرقة كتلتها 2 kg. اشرحوا كيف يستطيع العودة إلى المركبة، وفي أيّ اتّجاه يجب أن يرمي المطرقة. إذا رماها بسرعة 10 m/s، فبأيّ سرعة يتحرّك هو؟
▶تجربة حية — الارتداد والدفع الصاروخيفي الوضع الأوّل نغيّر كتلة القاذف والقذيفة ونراقب سرعة الارتداد؛ وفي الوضع الثاني نتابع صاروخا يقذف الغاز باستمرار وتنقص كتلته.
⚠
المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.
https://fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#recoil
نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/physics/mechanics_momentum#recoil

أهمّ أفكار الفصل:

ملخّص قوانين الفصل:

القانونالصيغة
كمّيّة الحركةp = m·v
كمّيّة الحركة الكلّية لمنظومةptot = m1·v1 + m2·v2 + ...
دفع قوّة ثابتةJ = F·Δt
دفع قوّة متغيّرة (المساحة تحت منحنى القوّة–الزمن)J = Favg·Δt
معدّل القوّةFavg = JΔt
الدفع الكلّي والتغيّر في كمّيّة الحركةΣF·Δt = Δp = m·v2 − m·v1
القوّة كمعدّل تغيّر كمّيّة الحركةΣF = ΔpΔt
حفظ كمّيّة الحركة (جسمان)m1·v1 + m2·v2 = m1·v′1 + m2·v′2
الاصطدام غير المرن تماماv′ = m1·v1 + m2·v2m1 + m2
الحفظ في المستوىΣpx = const , Σpy = const
الارتداد (منظومة ساكنة)m·v + M·V = 0 , V = −m·vM

قاموس المصطلحات – מילון מונחים:

بالعربيةبالعبرية (كما تظهر في الامتحان)English
كمّيّة الحركة (الزخم)תנעMomentum
الدفعמתקףImpulse
معدّل القوّة (القوّة المتوسّطة)כוח ממוצעAverage force
منحنى القوّة–الزمنגרף כוח–זמןForce–time graph
الدفع الكلّيמתקף כוללTotal (net) impulse
التغيّر في كمّيّة الحركةשינוי התנעChange in momentum
المنظومةמערכתSystem
منظومة مغلقةמערכת סגורהClosed (isolated) system
قوّة داخليةכוח פנימיInternal force
قوّة خارجيةכוח חיצוניExternal force
حفظ كمّيّة الحركةשימור התנעConservation of momentum
الاصطدام (التصادم)התנגשותCollision
اصطدام مباشرהתנגשות חזיתית (בממד אחד)Head-on collision
اصطدام مرنהתנגשות אלסטיתElastic collision
اصطدام غير مرن (لدن)התנגשות לא אלסטית (פלסטית)Inelastic collision
اصطدام غير مرن تماماהתנגשות פלסטית לחלוטיןPerfectly inelastic collision
الاصطدام في المستوىהתנגשות במישורCollision in a plane
المركّبةרכיבComponent
الارتدادרתעRecoil
الانفجارפיצוץExplosion
الدفع الصاروخيהנעה רקטיתRocket propulsion

تمارين ملائمة لبنود الفصل:

1.
(للبند 6.1) شاحنة كتلتها 3000 kg تسير بسرعة 15 m/s.
أ. احسبوا كمّيّة حركتها.
ب. بأيّ سرعة يجب أن تتحرّك كرة كتلتها 0.5 kg لتكون لها كمّيّة الحركة نفسها؟ هل هذا ممكن عمليا؟
الإجابات: أ. 45000 kg·m/s ؛ ب. 90000 m/s — أسرع من الصوت، غير ممكن عمليا
2.
(للبند 6.1) تؤثّر قوّة ثابتة مقدارها 12 N على جسم كتلته 4 kg ساكن على سطح أملس خلال 5 s. احسبوا دفع القوّة، التغيّر في كمّيّة حركة الجسم، وسرعته في نهاية الفترة.
الإجابات: J = Δp = 60 N·s ، v = 15 m/s
3.
(للبند 6.2) في اصطدام بين عربتين على سكّة أفقية ملساء نقصت كمّيّة حركة العربة الأولى بمقدار 6 kg·m/s.
(أ) ما هو التغيّر في كمّيّة حركة العربة الثانية؟
(ب) ما هو التغيّر في كمّيّة الحركة الكلّية للمنظومة؟
الإجابات: أ. ازدادت بمقدار 6 kg·m/s، لأنّ Δp2 = −Δp1 ؛ ب. صفر — قوى التلامس داخلية
4.
(للبند 6.2) عربة كتلتها 2 kg تتحرّك بسرعة 6 m/s على سكّة ملساء وتصطدم بعربة ساكنة كتلتها 4 kg وتلتصق بها. احسبوا سرعتهما المشتركة بعد الاصطدام.
الإجابات: v′ = 2 m/s في اتّجاه الحركة الأصلي
5.
(للبند 6.3) بندقية كتلتها 5 kg تطلق رصاصة كتلتها 15 g بسرعة 500 m/s. احسبوا سرعة ارتداد البندقية. لماذا يضغط الرامي البندقية إلى كتفه؟
الإجابات: V = 1.5 m/s ؛ لتصبح كتلة القاذف (بندقية + جسم الرامي) أكبر فتصغر سرعة الارتداد
6.
(للبند 6.3) عربتان كتلتاهما 2 kg و6 kg بينهما نابض مضغوط على سكّة ملساء. بعد تحرير النابض تحرّكت العربة الثقيلة بسرعة 0.5 m/s. احسبوا سرعة العربة الخفيفة. هل تتغيّر الإجابة إذا استعملنا نابضا أقوى؟
الإجابات: v′1 = 1.5 m/s ؛ نعم تتغيّر السرعتان، لكنّ نسبتهما تبقى 3

تمارين تلخيصية:

1.
يبيّن الرسم القوّة المؤثّرة على جسم كتلته 2 kg كان ساكنا: تزداد خطّيا من الصفر إلى 200 N خلال 0.2 s ثم تنقص خطّيا إلى الصفر في اللحظة 0.4 s. احسبوا الدفع الكلّي، معدّل القوّة، وسرعة الجسم في اللحظة 0.4 s.
0.20.4100200tF
الإجابات: J = 40 N·s ، Favg = 100 N ، v = 20 m/s
2.
كرة بيسبول كتلتها 150 g تصل إلى الضارب بسرعة 20 m/s ويعيدها في الاتّجاه المعاكس بسرعة 25 m/s. زمن التلامس 5 ms. احسبوا التغيّر في كمّيّة حركة الكرة ومعدّل القوّة التي أثّر بها المضرب.
الإجابات: Δp = 6.75 kg·m/s ، Favg = 1350 N
3.
بيضة كتلتها 60 g تسقط وتصل إلى الأرض بسرعة 4 m/s وتتوقّف.
أ. احسبوا معدّل محصّلة القوى عليها إذا توقّفت على بلاط خلال 2 ms.
ب. وإذا توقّفت على وسادة إسفنجية خلال 0.1 s. فسّروا لماذا تنكسر في الحالة الأولى فقط.
الإجابات: أ. 120 N ؛ ب. 2.4 N — القوّة أصغر خمسين مرّة لأنّ الزمن أطول خمسين مرّة
4.
كرة كتلتها 0.2 kg تتحرّك بسرعة 8 m/s وتصطدم بحائط أملس في اتّجاه يصنع زاوية 30° مع الحائط، وترتدّ بالسرعة نفسها وبالزاوية نفسها. احسبوا مقدار التغيّر في كمّيّة حركتها واتّجاهه. (إرشاد: المركّبة الموازية للحائط لا تتغيّر.)
الإجابات: Δp = 1.6 kg·m/s عموديا على الحائط، مبتعدا عنه
5.
عربتان كتلتاهما 3 kg و2 kg تتحرّكان إحداهما نحو الأخرى بسرعة 5 m/s لكلّ منهما، وتلتصقان عند الاصطدام. احسبوا سرعتهما المشتركة واتّجاهها.
الإجابات: v′ = 1 m/s في اتّجاه حركة العربة الثقيلة
6.
كرة كتلتها 1 kg تتحرّك بسرعة 8 m/s وتصطدم اصطداما مرنا مباشرا بكرة ساكنة كتلتها 3 kg. بعد الاصطدام ترتدّ الأولى بسرعة 4 m/s. احسبوا سرعة الكرة الثانية بعد الاصطدام.
الإجابات: v′2 = 4 m/s
7.
شخص كتلته 50 kg يقف على قارب ساكن كتلته 100 kg، ويقفز منه أفقيا بسرعة 2 m/s بالنسبة إلى الماء. احسبوا سرعة القارب بعد القفز.
الإجابات: V = 1 m/s في الاتّجاه المعاكس

تمارين تعمّق:

1.
(*) يبيّن الرسم البياني سرعة جسمين A (كتلته 3 kg) وB قبل الاصطدام وبعده: كان B ساكنا، وبعد اصطدام استمرّ 0.3 s تحرّك A بسرعة 2 m/s وB بسرعة 4.5 m/s. احسبوا كتلة B ومعدّل القوّة بين الجسمين أثناء الاصطدام.
1234123456tvABAB
الإجابات: mB = 2 kg ، F = 30 N
2.
(*) قرص كتلته 0.5 kg ينزلق بسرعة 6 m/s على المحور x ويصطدم بقرص ساكن كتلته 1 kg. بعد الاصطدام يتحرّك القرص الأوّل في اتّجاه المحور y الموجب بسرعة 2 m/s. احسبوا مركّبتي سرعة القرص الثاني، مقدارها، والزاوية مع المحور x.
الإجابات: v′2x = 3 m/s ، v′2y = −1 m/s ، v′2 = 3.16 m/s ، 18.4° تحت المحور x
3.
(*) جسم ساكن كتلته 4 kg ينفجر إلى ثلاث شظايا: 1 kg بسرعة 4 m/s في اتّجاه المحور x الموجب، و1 kg بسرعة 3 m/s في اتّجاه المحور y الموجب. احسبوا سرعة الشظيّة الثالثة والزاوية التي تصنعها مع المحور x السالب.
الإجابات: v3 = 2.5 m/s ، بزاوية 36.9° تحت المحور x السالب
الإجابات النهائية لأسئلة الفصل
6.1 أ. 4 kg·m/s ؛ ب. 2 m/s ؛ ج. صفر
6.2 J = 180 N·s ، Favg = 45 N
6.3 Δp = 3 kg·m/s ، Favg = 750 N في اتّجاه الارتداد
6.4 Δp = 4.53 kg·m/s نحو الشمال الغربي (بزاوية 45° مع كلّ من المحورين)
6.5 v′2 = 4 m/s في اتّجاه حركة الكرة الأولى الأصلي
6.6 v′ = 0 — تتوقّف العربتان، لأنّ كمّيّتي الحركة كانتا متساويتين في المقدار ومتعاكستين
6.7 v′1 = 2 m/s في الاتّجاه الأصلي
6.8 v′2x = 3 m/s ، v′2y = −1.5 m/s ، v′2 = 3.35 m/s بزاوية 26.6° تحت المحور x
6.9 V = 1 m/s في الاتّجاه المعاكس لقفزة الشخص
6.10 v′ = 4 m/s في اتّجاه الحركة الأصلي
6.11 يرمي المطرقة في الاتّجاه المعاكس للمركبة؛ V = 0.2 m/s نحو المركبة

שאלות בגרות – أسئلة بجروت للفصل 6

الأسئلة التالية مأخوذة كما هي من امتحانات البجروت لوزارة التربية والتعليم في الفيزياء، نموذج الميكانيكا (מכניקה — 36361): حتى سنة 2025 نعرض النسخة العربية الرسمية للامتحان، ومن سنة 2026 النسخة العبرية كما يحصل عليها الطالب في قاعة الامتحان. تحت كل سؤال جدول البنود والإجابات النهائية. الحل الكامل، خطوة بعد خطوة وبالعربية، مع محاكاة حية للسؤال، موجود في موقع المؤلف: نضغط على الرابط تحت السؤال.
بجروت 2026 السؤال 5 — رصاصة تنغرس في جسم مربوط — حفظ الزخم، الطاقة في التصادم والحركة الدائرية
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أحفظ الطاقة في التصادمفي الحل الكامل
بالسرعة المشتركة في الحالات الثلاثفي الحل الكامل
جشدّ الخيط في الحركة الدائريةفي الحل الكامل
دفي أيّ حالة ينقطع الخيطالحالة الثالثة — رصاصة 0.5m بسرعة 2v · هناك يكون الشدّ أقصى
هـحفظ الزخم في ربع دورةفي الحل الكامل
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2026 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2025 السؤال 4 — انفجار نابض بين جسمَين واصطدام مرن أحاديّ البُعد — حفظ الزخم وميزان الطاقة
البندالمطلوبالإجابة النهائية
ألماذا A و B والنابض منظومة مغلقةمجموع القوى الخارجيّة صفر — الجاذبيّة والعموديّ يلغي أحدهما الآخر، الاحتكاك قابل للإهمال، وقوى النابض داخليّة — ولذلك المنظومة مغلقة والزخم محفوظ
بحساب السرعة u_B مباشرةً بعد الانفصالu_B = 0.9 m/s ، باتّجاه اليمين
جالشغل الذي نُفّذ على الجسم A أثناء الانفصالW_A = −0.018 J ، شغل سالب مقداره 18 mJ
دحساب u_C، سرعة الجسم C بعد الاصطدامu_C = 0.45 m/s ، باتّجاه اليمين
هـحساب m_C، كتلة الجسم Cm_C = 0.6 kg
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2025 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2024 السؤال 4 — صندوقان يتحرّكان الواحد باتّجاه الآخر — تصادم، دفع ومعدّل القوّة
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أأيّ رسم بيانيّ يمثّل الصندوق Bالرسم البيانيّ 2 يمثّل الصندوق B ، والرسم البيانيّ 1 يمثّل الصندوق A
بحساب كتلة الصندوق Bm_B = 0.04 kg ، أي 40 غرامًا
جالدفع الذي أثّر به الصندوق B على الصندوق Aمقدار الدفع 0.28 N·s ، واتّجاهه نحو اليسار ، أي J = −0.28 N·s
دمعدّل القوّة الذي أثّر به الصندوق B على الصندوق Aمقدار معدّل القوّة 56 N ، واتّجاهه نحو اليسار ، أي F = −56 N
هـمَن مِن الطالبَين على حقّالطالب ب على حقّ · أثّر على كلّ واحد من الصندوقَين دفع مقداره 0.28 N·s
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2024 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2022 (موعد خاص) السؤال 5 — نابض مضغوط بين جسمَين، ارتداد مرن عن الحائط، قراءة الدفع من رسم القوّة مقابل الزمن واصطدام يتلاصق فيه الجسمان
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أ(1)كمّيّة حركة المنظومة مباشرةً بعد تحرير النابضكمّيّة الحركة الكلّيّة لمنظومة الجسمَين A و B مباشرةً بعد تحرير النابض هي صفر
أ(2)سرعة الجسم B، مقدارها واتّجاههامقدار سرعة الجسم B هو 0.35 m/s ، في الاتّجاه المعاكس لحركة الجسم A ، أي مبتعدًا عن الحائط ونحو الجسم C
ب(1)سرعة الجسم A مباشرةً بعد الاصطدام المرن بالحائطمقدار سرعة الجسم A مباشرةً بعد الاصطدام هو 0.7 m/s ، باتّجاه مبتعد عن الحائط ، أي بالترميز المحوريّ v_A = −0.7 m/s
ب(2)مقدار الدفع الذي يؤثّر به الحائط على الجسم A واتّجاههمقدار الدفع الذي يؤثّر به الحائط على الجسم A هو 0.14 N·s ، باتّجاه مبتعد عن الحائط
ج(1)ماذا تمثّل المساحة المحصورة بين الرسم ومحور الزمنالمساحة تمثّل مقدار الدفع الذي يؤثّر به الحائط على الجسم A ، وهو يساوي مقدار التغيّر في زخم الجسم A أثناء الاصطدام
ج(2)حساب القوّة القصوى بمساعدة الرسم البيانيّالقوّة القصوى التي أثّر بها الحائط على الجسم A هي F_max = 3.5 N
د(1)حساب سرعة الجسم C قبل الاصطدامv_C = 0.28 m/s ، باتّجاه الحائط ، أي نحو الجسم B
د(2)اتّجاه حركة الجسمَين المتلاصقَين عندما تكون سرعة الجسم C أصغرالجسمان المتلاصقان B و C سيتحرّكان في اتّجاه حركة الجسم B ، أي مبتعدَين عن الحائط
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2022 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2022 السؤال 5 — كرة الجمباز الإيقاعيّ — من حفظ الطاقة في الطيران، عبر الدفع والشغل في لحظة الاصطدام بالأرض، وحتّى تصادم مرن بين كرتين متطابقتين
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أسرعة الكرة في لحظة الاصطدام بالأرضv = √120 = 10.95 m/s ، تقريبًا 11 m/s ، نحو الأسفل
بمقارنة بين السرعة عند الخروج من اليد وبين السرعة عند الاصطدامأصغر. v₀ = 10.00 m/s مقابل v = 10.95 m/s ، بسبب الطاقة الوضعية الإضافيّة على ارتفاع متر واحد
جالدفع المؤثّر على الكرة أثناء الاصطدامنعم. J = 2·m·v = 8.76 N·s ، واتّجاه الدفع نحو الأعلى
دالشغل المنفَّذ على الكرة أثناء الاصطداملم يُنفَّذ شغل كلّيّ. W = ΔEk = 24 − 24 = 0 J ، لأنّ مقدار السرعة لم يتغيّر
هـسرعتا الكرتين مباشرةً بعد انتهاء التصادمu₁ = 0 ، الكرة 1 تتوقّف تمامًا · u₂ = 10.00 m/s نحو الأعلى
وأيّ من المخطّطات 1 حتّى 4 يمكنه وصف حالة الكرتينالمخطّط الوحيد الذي يمكنه وصف حالة الكرتين هو المخطّط 3
ملخّص الأجوبةالسؤال 5أ 10.95 m/s · ب أصغر · ج 8.76 N·s · د صفر · هـ 0 و 10.00 m/s · و المخطّط 3
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2022 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2021 (موعد خاص) السؤال 5 — تصادم مرن جبهيّ بين قرصين — السرعتان بعد التصادم، التعبير العامّ، والقوّة التي يمليها قانون نيوتن الثالث
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أالسرعتان بعد التصادمu₁ = 0.1 m/s باتّجاه الحركة الأصليّ · u₂ = 0.4 m/s باتّجاه الحركة الأصليّ
بالتعبير العامّ لسرعة القرص الساكنu₂ = 2·m₁·v₁ مقسومًا على (m₁ + m₂) · وبالمناسبة u₁ = (m₁ − m₂)·v₁ مقسومًا على (m₁ + m₂)
جإثبات المتباينةv₁ − u₂ = v₁·(m₂ − m₁) مقسومًا على (m₁ + m₂) · فرق موجب عندما تكون m₂ أكبر من m₁، ولذلك u₂ أصغر من v₁
درسم القوّة على القرص الثاني(1) الرسم B · (2) الرسم B — وفقًا لقانون نيوتن الثالث، دون تعلّق بنسبة الكتلتين
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2021 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2021 السؤال 5 — اصطدام مرن بين عربتَين — الدفع كمساحة تحت رسم القوّة، معادلتا الحفظ واختيار رسم السرعة
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أالمقدار الفيزيائيّ الذي تمثّله المساحة تحت المنحنىالمساحة تمثّل الدفع الذي أثّرت به العربة 1 على العربة 2، وحسب مبرهنة الدفع والزخم يساوي التغيّر في زخم العربة 2 · J = 5 N·s باتّجاه اليمين
بحساب الكتلة m₂ للعربة 2m₂ = 4 kg
جمعادلتا إيجاد v₁حفظ الزخم — 2·v₁ = 2·u₁ + 4 · 1.25 ، أي 2·v₁ = 2·u₁ + 5 · حفظ الطاقة الحركيّة — ½ · 2 · v₁² = ½ · 2 · u₁² + ½ · 4 · (1.25)² ، أي v₁² = u₁² + 3.125
دإضافة منحنى القوّة التي أثّرت على العربة 1حسب قانون نيوتن الثالث المنحنى هو انعكاس دقيق للمثلّث المُعطى تحت محور الزمن — من الصفر في الزمن 0 ، إلى حدّ أدنى −10⁴ N في الزمن 0.5 · 10⁻³ s ، وعودة إلى الصفر في الزمن 1 · 10⁻³ s · مساحته −5 N·s
هـاختيار الرسم الملائم لحركة العربة 2الرسم (1) · على AB سرعة ثابتة 1.25 m/s ، على المنحدر BC تباطؤ ثابت بتسارع a = −g·sin θ ولذلك خطّ مستقيم هابط ، وعلى CD تعود السرعة ثابتة لكنّها أصغر 0.75 m/s
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2021 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
بجروت 2020 السؤال 4 — اصطدام صندوق بحائط ومجسّ قوّة — الدفع كمساحة تحت رسم القوّة، انقلاب اتّجاه الحركة، رسم التسارع والقوّة الثابتة المكافئة
البندالمطلوبالإجابة النهائية
أالمقدار الذي تعبّر عنه المساحة وحسابهالمساحة تعبّر عن الدفع · J = 2.2 N·s ، اتّجاهه نحو اليسار ، وبالترميز القياسيّ J = −2.2 N·s
برسم متّجه كمّيّة الحركة ومتّجه الدفعp₀ = 1.6 kg·m/s نحو اليمين ، J = 2.2 N·s نحو اليسار ، النسبة بين طولَي السهمَين 1.375 ، أي 11 مقابل 8
جمقدار سرعة الصندوق بعد الاصطدامv_f = −0.3 m/s ، أي أنّ مقدار السرعة 0.3 m/s والاتّجاه نحو اليسار
درسم التسارع كدالّة للزمنa = 0 بين 0 و 10 ms ، هبوط مستقيم حتّى −20 m/s² في اللحظة 20 ms ، ثابت −20 m/s² حتّى 40 ms ، صعود مستقيم عودةً إلى 0 في اللحظة 100 ms
هـالقوّة الثابتة المكافئةΔt = 0.090 s ، F = 24.44 N ، تقريبًا 24.4 N ، بالاتّجاه نحو اليسار
الحل الكامل بالعربية لامتحان 2020 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/physics
لوحة القوانين: كل قوانين هذا الفصل مجموعة مع رسومها وجداول رموزها في الفصل 10 — لوحة القوانين الشاملة. (נוסחאון הספר)