قانون هوك

قانون هوك
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
ميكانيكا الأوساط المتصلة


[أظهر]ميكانيكا المواد الصلبة
[أظهر]ميكانيكا الموائع
[أظهر]علماء
عرض · نقاش · تعديل
في الميكانيكا والفيزياء, قانون هوك للمرونة هو تقريبا يشير إلى أن الكمية التي يتغير بها الجسم (الإجهاد) مرتبطة خطيًا بالقوة المسببة لهذا التغير (الشد). المواد التي ينطبق عليها قانون هوك تقريبًا هي مواد خطية المرونة.
سمى قانون هوك على اسم الفيزيائي الإنجليزي روبرت هوك الذي عاش في القرن السابع عشر. لقد ذكر هذا القانون في 1676 كبديل لاتيني, نشره في 1678 كجملة تعني :
"لزيادة القوة يزيد الامتداد"
من أجل الأنظمة التي يطبق عيها قانون هوك، الامتداد الناتج يتناسب مباشرة مع الحمل:

حيث :
هي الفرق في المسافة بين موضع الجسم الجديد وموقعه الأصلي سواء كان مضغوطًا أو ممدودا"الازاحة الحاصلة" (عادة تقاس بالمتر)
هي قوة الإعادة أو كما يطلق عليها القوه المشوهه للجسم اي معناها ان هذه القوه تغير من ابعاد الجسم ولو وصلت لحد معين قد تسبب تشوه للجسم اي لا يعود لشكله الاصلي قبل ان تؤثر عليه تلك القوه التي تمارسها المادة (عادة تقاس بالنيوتن)
و
هو ثابت القوة ووحدته القوة إلى الطول (يقاس بالنيوتن لكل متر)
هذه بذرة تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.
ةالة لىل ىىر ابيلا

قانون شارل
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
في التحريك الحراري والكيمياء الفيزيائية يعتبر قانون شارل على أنه أحد قوانين الغازات وبشكل خاص الغاز المثالي والذي ينص على مايلي:
عند ضغط ثابت، فإن حجم كتلة معينة من غاز مثالي يزداد أو ينقص بنفس المقدار عند زيادة ونقصان درجة حرارته (كلفن)
ان حجم كمية معينة من الغاز تحت ضغط ثابت تتغير طرديا مع درجة الحرارة
تم نشر هذا القانون من قبل جوزيف لويس غاي-لوساك في العام 1802، ولكنه أشار إلى أعمال غير منشورة تعود إلى جاك شارل من عام 1787.
[عدل]القانون

قام العالم تشارل بتثبيث ضغط الغاز ودرس العلاقة بين درجة الحرارة وحجم الغاز. واكتشف العالم جاك شارل عام 1787م ان عند ثبات ضغط كتلة معينة من غاز يتناسب حجمها تناسبا طرديا مع درجة حرارتها المطلقة ونستنتج القانون التالي:

حيث أن:
V حجم الغاز
T درجة حرارة الغاز مقاسة بالكلفن
k ثابت
ومنه ينتج أن:
.
[عدل]تجربة

ناتي بإناء يحتوي على ماء ذو درجة منخفضة..وكذلك بالونة مطاطية ممتلئة بغاز،عندما نغمس البالونة في الماء ينكمش البالون ولكن لماذا؟ذلك بسبب أن مع انخفاض درجة الحرارة البالون يصغر حجم الغاز وتقترب جزيئاته قرب بعضها البعض..وعند إبعاد البالون يعود إلى حالته الطبيعية.

قانون بويل
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
قانون بويل هو إحدى قوانين الغازات والتي على أساسها تم اشتقاق قانون الغاز المثالي.
قام العالم روبيرت بويل بتثبيت درجة حرارة الغاز (T) وقام بقياس تغير حجم الغاز (V) بتغير ضغطه (P)، واكتشف أن هناك علاقة تناسب عكسي بين الضغط والحجم .
بمعنى انه إذا زاد الضغط قل الحجم بنفس النسبة ،وكلما زاد الحجم قل الضغط وذلك مع الاحتفاظ بدرجة حرارة ثابتة . تصاغ تلك العلاقة كالآتي :
V=1/P
"عند درجة حرارة ثابتة , عنما يتغير ضغط كمية معينة من غاز يتناسب الحجم عكسيا مع تغير الضغط ."
يمكن تمثيل ذلك رياضياً بالقانون:

حيث :
P : ضغط الغاز ويقاس بعدة وحدات منها مم زئبق ، أو بار ، أو باسكال ،
V : حجم الغاز ويقاس بعدة وحدات منها لتر ، أو سنتيمتر3، ديسيلتر وغيرها.
k : ثابت
كما قام بعمل علاقه أخرى بين حجم الهواء والكثافه واكتشف ان هناك علاقه عكسيه حيث يزداد حجم الهواء كلما قلت كثافته .
[عدل]اقرأ أيضا

غاز مثالي
غاز حقيقي
معادلة الحالة
معادلة فان دير فالس

قانون كولوم
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
كهرومغناطيسية

كهرباء · مغناطيسية.
[أظهر]كهروستاتيكا
[أظهر]مغناطيسية ساكنة
[أظهر]الكهرومغناطيسية التقليدية
[أظهر]دائرة كهربائية
[أظهر]Covariant formulation
[أظهر]العلماء
عرض · نقاش · تعديل


صورة للعالم شارل كولوم صاحب القانون الذي عرف باسمه


رسم بياني يصف الآلية الأساسية لقانون كولوم
قانون كولوم في الفيزياء يعطى العلاقة بين القوة الكهربائية ومقدر هذه الشحنات الكهربية والمسافة بينهما، توصل إليه العالم الفرنسى شارل كولوم (1736-1806 عام 1795، وهو ضرورى لتطوير نظرية الكهرومغناطيسية.[1]
محتويات [أخف]
1 نص قانون كولوم
2 الصيغة الرياضية
3 ملاحظات حول القانون
4 اثبات قانون كولوم
5 شكل عددى للقانون
6 ثابت كولوم
7 المجال الكهربى
8 توزيع الشحنة المتصلة
9 التجاذب والتنافر
10 جدول الكميات المشتقة
11 مراجع
[عدل]نص قانون كولوم

"تؤثر شحنتان نقطيتان ساكنتان ببعضهما في الخلاء بقوتين متعاكستين محمولتين على الخط الواصل بينهما شدتهما المشتركة تتناسب طردياً مع القيمتين المطلقتين لكل منهما، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما".
[عدل]الصيغة الرياضية


حيث أن :
:هي القوة المتبادلة بين الشحنتين بوحدة نيوتن.
:قيمة الشحنة الأولى بوحدة كولوم.
:قيمة الشحنة الثانية بوحدة كولوم.
شعاع الوحدة وقيمته تساوي واحد واتجاهه من الشحنة الأولى إلى الشحنة الثانية.
:مربع المسافة بين الشحنتين بوحدة متر تربيع.

ملاحظات حول القانون

قيمة الشحنتان تعوض بدون إشارة(يعني الشحنة السالبة تعوض في القانون بدون الإشارة السالبة)
في نهاية الحل وبعد ايجاد قيمة القوة يجب تحديد اتجاه القوة (ما إذا كانت تجاذب ام تنافر) وسيتم توضيح ذالك في جزء لاحق
الوحدات السابقة كانت حسب النظام الدولي للوحدات وتختلف بالنسبة للأنظمة الأخرى.
[عدل]اثبات قانون كولوم

القوة تتناسب طردي مع مقدار الشحنتين
القوة تتناسب عكسي مع مربع المسافة بين الشحنتين
[عدل]شكل عددى للقانون

يمكن القول أن قانون كولوم في عددي شكل على النحو التالي :
تتناسب القوة الكهروستاتيكية بين اثنين من نقاط الشحنات الكهربائية تناسبا طرديا مع حاصل ضرب الشحنتين ، ويتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الشحنتين.

حيث r هي المسافة بين الشحنتين،
q_1 شحنة الجسيم 1 و q_2 شحنة الجسيم 2 ،
وke ثابت كولوم.


رسم التوازن الالتواء
[عدل]ثابت كولوم

k : هو ثابت كولوم ووحدة قياسة هي نيوتن متر مربع لكل كولوم تربيع. و هو حسب العلاقة:

ويمكن حسابه بالضبط:

بحكم تعريفها في نظام الوحدات الدولي سرعة الضوء في الفراغ المرموز لها C'O' [2] هي 299792458 م.ث 1 والثابت المغناطيسي (μ0)، تـُعرّف كالتالي nowrap|4π × 10−7 هـ·م،، يؤدي إلى تعريف الثابت الكهربائي (ε0) كالتالي ε0 = 1/(μ0c
2
0
) ≈ 8.854187817×10−12 ف·م−1.في وحدات cgs، وحدة الشحنة، esu of charge أو ستات كولوم statcoulomb، تـُعرّف بحيث أن تلك ثابت القوة "كولوم" يكون قيمته 1.

المجال الكهربى

مقال تفصيلي :حقل كهربي
بناء على قانون قوى لورنتز فإن مقدار المجال الكهربائي (E) الذي تخلقه شحنة نقطية واحدة (q) على مسافة معينة (r) هو:

للحصول على شحنة موجبة، وجهت الاتجاه من النقاط على طول خطوط الحقل الكهربائي بعيدا شعاعيا من موقع الاتهام نقطة، في حين أن الاتجاه هو عكس لشحنة سالبة. وحدات SI للمجال الكهربى هي فولت لكل متر أو نيوتن في الكولوم.
[عدل]توزيع الشحنة المتصلة

لتوزيع شحنة، فإن تكامل على المنطقة المحتوية على الشحنة يناظر تجميع لانهائي، يعامل كل عنصر متناهي الصغر من الفراغ كشحنة نقطية .
لتوزيع خطي لشحنة (وهو تقريب جيد لشحنة في سلك) حيث تعطي الشحنة لوحدة طول عند الموقع ، و هي عنصر طول متناهي الصغر،
.
لتوزيع سطحي لشحنة (وهو تقريب جيد لشحنة من طبق على (مكثف) طبق آخر موازي) حيث تعطي الشحنة لوحدة المساحة عند الموقع , and هي عنصر مساحة متناهي الصغر،

لتوزيع حجمي لشحنة (مثلما هو الحال لشحنة داخل كتلة معدنية) حيث تعطي الشحنة لوحدة الحجم عند الموقع ، و هي عنصر حجم متناهي الصغر،

القوة على شحنة اختبار صغيرة عند الموقع هي

التجاذب والتنافر

إذا كانت الشحنتان متشابهتان بالنوع فتكون القوة المتبادلة بينهما تنافر وإذا كانت الشحنتان مختلفتان بالنوع تكون القوة تجاذب.
وإذا أردنا أن نحسب المحصلة الكلية لعديد من القوى الناشئة عن أكثر من شحنة نقوم بدراسة تاثير كل شحنة على الشحنات الأخرى وثم نقوم بتحليل تلك القوى الناشئة تحليل اتجاهي وثم نجمع القوى الواقعة على كل محور. ونأتي بذلك على متجه يمثل محصلة القوي الناشئة عن توزيع الشحنات في توزيع معين.
استخدام التكامل للتوزيع النتصل يكون مفيد لايجاد المحصلة بسهولة وهذا القانون تم استنتاجه عن طريق التجربة وليس الاستنتاج الرياضي.
[عدل]جدول الكميات المشتقة

خاصية الجسيم العلاقة خاصية المجال
كم المتجه
القوة (على 1 من 2)


مجال كهربائي (عند 1 من 2)

العلاقة
قيمة عددية
طاقة الوضع (عند 1 من 2)


الوضع (عند 1 من 2)

[عدل]مراجع