1. General Physics I
Mechanics
Principles and Applications
Lecture 1
Dr. Hazem Falah Sakeek
www.hazemsakeek.com
1
2. Course Text Book
Physics for scientists and engineering with
modern physics.
By
R. A. Serway,
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 2
3. General Physics 1 Course Syllabus
Week no. Courses
Week 1 Physics and Measurements
Kinematics Description of Motion
Week 2 Mechanics: Dynamics The Law of
Motion
Week 3 Work and Energy
Week 4 Revision and Exercises
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 3
4. General Physics 1 Course Syllabus
Week 5 Potential energy and
conservation energy
Week 6
Week 7 Revision and Exercises
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 4
5. General Physics 1 Course Syllabus
Week 8 The law of universal
gravitation
Week 9 Periodic Motion: Simple
Week 10 harmonic motion
Week 11 Revision and Exercises
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 5
6. Physics and Measurements
Physics and Measurements 1.1
Physical Quantity 1.2
Unit systems 1.3
Derived quantities 1.4
Dimensional Analysis 1.5
Vector and Scalar 1.6
Coordinate system 1.7
Properties of Vectors 1.8
The unit vector 1.9
Components of a vector 1.10
Product of a vector 1.11
Problems 1.12
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 6
7. الوحدات، والكميات الفيزيائية، والمتجهات
Units, Physical Quantities, and Vectors
مقدمة
يعتيبر عليم الفيزياء مين العلوم التجريبيية التيي تطورت بالتجارب العلميية ووضع
نتائجها في صورة نظرية ومعادلت رياضية وتبقى هذه النظريات صالحة طالما
تحقق نتائج التجارب التي تجرى وإل تهدم هذه النظريات أو تعدل.
يقوم عليم الفيزياء عليى القياسيات measurementsالتيي تجرى على
ظاهرة معينة وعليه يمكن اعتبار علم الفيزياء بأنه علم التجربة والقياس. وتطور
هذا العلم عبر العصور من خلل انجازات علماء الفيزياء.
1 General Physics Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 7
8. الكميات الفيزيائية
)الكميات الفيزيائية الساسية والكميات الفيزيائية المشتقة(
في البداية سنقوم بتعريف لبعض المفاهيم الساسية التي سنحتاجها خلل دراستنا •
لهذا المقرر، فمثل أيي رقيم تسيتخدمه لوصيف ظاهرة فيزيائية physical
phenomenonتسيمى كميية فيزيائيية physical quantityالكمية
الفيزيائية تعرف باستخدام طريقتين هما
التعريف من خل ل طريقة قياسها measurements
التعريف من خل ل طريقة حسابها calculations
فعليى سيبيل المثال يمكين اسيتخدام المسيطرة لقياس المسيافات أيو اسيتخدام ساعة •
اليقاف لقياس الزمن بين حدثين كل من المسافة والزمن عرف من خلل طريقة
م ً
قياسه. أما الطريقة الثانية تعتمد على الحساب فمثل السرحة تحسب من المسافة
ا ُ
على الزمن.
1 General Physics Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 8
9. تابع: الكميات الفيزيائية
)الكميات الفيزيائية الساسية والكميات الفيزيائية المشتقة(
وقد أصطلح على إن طريقة القياس المستخدمة لتعريف أي كمية فيزيائية على انه تعريف إجرائي •
،operational definitionفكال ملن الكتللة massألو الطول lengthألو الزمن
م ً
timeكلها كميات فيزيائية أساسية تعرف بالطريقة القياس وهي طريقة التعريف الجرائي.
الكميات الساسية
الكميات الساسية
في علم الميكانيكا
في علم الميكانيكا
الزمن
الزمن الطول
الطول الكتلة
الكتلة
Time
Time Length
Length Mass
Mass
كما أن هناك كميات فيزيائية مشتقة مثل السرعة والعجلة والقوة والطاقة وسميت كميات فيزيائية •
مشتقة لنها تعتمد على الكميات الفيزيائية الساسية ويتم تعريف تلك الكميات من خالل طريقة
ظحسابها فمثال تعرف السلرعة بأنها مقدار التغير في المسلافة عللى الزمن، لظحظ هنا ألن تعريف
م ً
السرعة كان من خالل وصف الطريقة التي نحسبها بها والتي تعتمد على كميات فيزيائية أساسية
هي المسافة والزمن.
1 General Physics Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 9
10. الوحدات Units
عندما نقيس كمية فيزيائية نستخدم المقارنة مع مرجع قياسي فمثال ظحينما نقول أن طول ظحبل هو
م ً •
03 متر فهذا يعني ان طول الحبل يعادل 03 مرة طول قطعة مستقيمة تم التعارف عليها ليكون
طولهلا القياسلي مترا وهذا المقياس يسلمى الوظحدة .unitإذا نفهلم ملن ذللك ان المتلر هو وظحدة
م ً
الطول كما أن الثانية هي وظحدة الزمن.
للقيام بقياسات دقيقة نحتاج إلى تعريف دقيق لكل وظحدة ل يعتمد على المتغيرات الفيزيائية مثل •
درجة الحرارة أو الرتفاع أو إذا كان على الرض أو أي مكان أخر في الكون، ولهذا طرأت عدة
تطورات على تعريف الوظحدات بتطور علم القياس فعلى سبيل المثال في عام 1971 عرف المتر
على أنه عشر المليون للمسافة بين خط الستواء والقطب الشمالي للكرة الرضية وعرفت الثانية
عللى أنله الزملن الالزم لبندول طولله متلر لعملل اهتزازة كاملة )ذهاب وإياب(. هذه التعريفات
عدلت في العام 9881 من قبل المنظمة الدولية للقياسات في مؤتمر علمي لتوظحيد نظام المقاييس
والوظحدات فمثال تم تعريف الثانية على انها جزء من طول يوم على الرض.
وفللي العام 0691 أصللبح هناك نظام قياس عالمللي موظحللد يعرف باسللم النظام الدولي •
international systemويرمز له بالرمز SI
1 General Physics Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 01
11. تابع: الوحدات Units
بناءل عللى النظام الدوللي international systemويرملز لله بالرملز SIأصلبح تعريلف الثانية
ً
والمتر والكيلوجرام على انه:
• الثانية
تعرف الثانيلة عللى أنهلا الزملن الالزم لكي تقوم ذرة
سللليزيوم بعدد يساوي 077,136,291,9
اهتزازة.
• المتر
عرف المتلر عللى المسلافة التلي يقطعهلا الضوء في
الفراغ خالل زمن قدره 8542979992/1
ثانية.
• الكيلوجرام
عرفت وظحدة قياس الكتلة وهي الكيلوجرام بأنها تعادل
كتلللة اسللطوانة قياسللية مللن خليط البالتينيوم
والريديوم platinum-iridiumوهي
المرجع للكيلوجرام.
1 General Physics Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 11
12. تابع: الوحدات Units
للتعامل مع مختلف الكميات الفيزيائية في هذا الكون الفسيح باستخدام الوظحدات الساسية فإنه تم •
تقسيمها إلى وظحدات أصغر أو مضاعفتها فمثال للتعامل مع البعاد الذرية يصبح المتر صغيرا جدا
وعند التعامل مع البعاد الكبير كل المسافات بين المدن أو المجرات يصبح المتر صغيرا جدا،
م ً
ولحل هذه المشكلة نستخدم مضاعفات للوظحدة على النحو الموضح في الجدول التالي:
1 General Physics Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 21
13. العبعاد من الصغير جدا إلى الكبير جدا
ً ً
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 13
14. Derived quantitiesالوحدات المشتقة
All physical quantities measured by physicists can be
expressed in terms of the three basic unit of length, mass,
and time. For example, speed is simply length divided by
time, and the force is actually mass multiplied by length
divided by time squared.
)كل الكميات الفيزيائية التي قام بقياسها الفيزيائيين هي عبارة عن كميات مشتقة من الكميات الفيزيائية
السماسية )الطول والكتلمة والزممن( فمثل السمرعة عبارة عمن الطول علمى الزممن، والقوة عبارة عن
.الكتلة مضروبة في الطول مقسومة على مربع الزمن
[Speed] = L/T = LT-1
[Force] = ML/T2 = MLT-2
where [Speed] is meant to indicate the unit of speed, and M,
L, and T represents mass, length, and time units.
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 14
15. Dimensional Analysisتحليل العبعاد
• The word dimension in physics indicates the physical nature
of the quantity. For example the distance has a dimension
of length, and the speed has a dimension of length/time.
• The dimensional analysis is used to check the formula,
since the dimension of the left hand side and the right hand
side of the formula must be the same.
Example
Using the dimensional analysis check that this equation x = ½ at2 is
correct, where x is the distance, a is the acceleration and t is the
time.
Solution
x = ½ at2
الطرف اليسر للمعادلة له بعد طول، ولكي تكون المعادلة صحيحة فإن الطرف اليمن يجب أن يكون
.له بعد طول أيضا، وللتحقق من صحة المعادلة نستخدم تحليل البعاد لطرفي المعادلة
ً،
General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 15
