شرح لدرس الروافع

معلومات عن الروافع وأنواعها

---

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

تحية طيبة للجميع ..

المخرج المعرفي لدرس الروافع :
في الفيزياء، الرافعة هي أداة تستخدم عند محور أو نقطة ارتكاز مناسبة لمضاعفة القوة الميكانيكية التي يمكن تطبيقها على جسم آخر، ويوصف تأثير الرافعة بالميزة الميكانيكية. والرافعة هي آلة بسيطة.

* البرهنة العملية للطريقة التي تعمل بها الروافع ، وتطبيق مصطلحات المقاومة ومحور الإرتكاز والقوة على روافع متنوعة .

* تحديد استخدام الروافع من قبل الإنسان ، والوظائف التي تقوم بها هذه الروافع .

وهذا المخرج متكرر مع تلاميذ الصف الثامن ..فبإمكان المعلم اللجوء إلى منهج الصف الثامن لتحديد الأمور التي يجب أن يوضحها لتلاميذه .

وهنا في هذا الموضوع رغبت بوضع مجموعة من المعلومات التي تساعد المعلم على تقديم درس الروافع بطريقة سهلة بسيطة لتلاميذه

الروافع : هي من الآلات البسيطة التي يستخدمها الإنسان في حياته اليومية ، ويستخدم فيها عضلاته للتغلب على مقاومة كبيرة .

وفكرة عمل الرافعة : تستخدم الرافعة قوة صغيرة للتغلب على مقاومة كبيرة بإستخدام نقاط تعرف (( بنقطة الإرتكاز ))

وللروافع ثلاثة أنواع حسب موقع القوة والمقاومة ونقطة الإرتكاز :

النوع الأول : تقع نقطة الإرتكاز فيه بين القوة والمقاومة كالمقص .

النوع الثاني : تقع فيه المقاومة بين نقطة الإرتكاز والقوة مثل عربة الحديقة .

النوع الثالث : تقع فيه القوة بين المقاومة ونقطة الإرتكاز مثل مضرب كرة الهوكي .


وفي الملفات المرفقة معلومات مفصلة وجدتها أثناء تصفحي ، أتمنى أن تستفيدوا منها ..

وأي معلم يحتاج إلى توضيح نقطة معينة فليدرجها هاهنا .. ومن لديها معلومة أو طريقة لتبسيط الدرس لتضع لنا طريقتها ..

ونتعاون معا من أجل تلاميذنا ..

والله ولي التوفيق ،،

القوى والرافعات

منذ القدم صنع الإنسان آلات بسيطة لكي يقوم بأعمال مختلفة، مثل: رفع ودفع أجسام، دعم وقص أشياء. أحياناً لا يستطيع الإنسان أن يقوم في هذه الأعمال بواسطة قوة العضلات فقط. نستعمل حتى يومنا هذا أجهزة وآلات تعتمد في عملها على نفس مبادئ عمل الآلات البسيطة. إحدى الآلات البسيطة القديمة التي وجدها الإنسان كانت الرافعة. الجزء الأساسي منها هو القضيب أو السطح القاسي الذي بإمكانه أن يتحرك حول نقطة ثابتة (تسمى نقطة الارتكاز أو المحور). يوجد للرافعة ذراعان: ذراع الحِمْل وذراع القوة. هناك أنواع مختلفة من الرافعات التي تختلف عن بعضها في موقع نقطة الارتكاز. أول من وصف استعمال الرافعات هو أرخميدس اليوناني الذي عاش في القرن الثالث قبل الميلاد. بنى أرخميدس جهازاً سُمي "قاطع أرخميدس" والذي يعمل على مبدأ عمل الرافعة، وكانت وظيفته تفجير سفن الأعداء وتحويلها إلى شظايا. عندما تطرق أرخميدس إلى استعمالات جهازه قال: "أعطوني نقطة ارتكاز العالم فسأرفعه".

أنواع الروافع

روافع النــوع الأول

هي الروافع التي يقع محور ارتكازها بين القوة المؤثرة وبين المقاومة.
ومن الأمثلة على هذا النوع: المقص

روافع النوع الثاني

هي الروافع التي تقع نقطة مقاومتها بين محور الارتكاز والقوة المؤثرة.
ومن الأمثلة على هذا النوع: كسارة الجوز،عربة الحديقة

روافع النوع الثالث

هي الروافع التي تقع قوتها المؤثرة بين محور الارتكاز والمقاومة.
ومن الأمثلة على هذا النوع: الدباسة

سؤال 1

أمامكم جهازان يعتمدان في عملهما على مبدأ الرافعة، بحيث "نربح" فيهما قوة. يوجد بجانب كل جهاز رسم تخطيطي. 

أ. استعينوا بالرسم التخطيطي لكي تشيروا على الجهاز (بواسطة الأسهم) إلى أجزاء الرافعة الآتية: نقطة الارتكاز، ذراع القوة، ذراع الحِمْل.

ب. أشرحوا باختصار عمل كل جهاز بواسطة المصطلحات الآتية: نقطة الارتكاز، حِمْل، قوة 

 



ظهرت  أجهزة كثيرة تعمل على مبدأ الرافعة. أحد الأجهزة التي بناها كان قضيباً في أحد طرفيه عصفور وفي الطرف الآخر توجد جرَّة وبجانبها نافورة مياه تقوم بتعبئة الجرة. عندما تمتلئ الجرة بالماء فإن العصفور يرتفع، وعندما يخرج الماء من الجرة وتصبح فارغة، فإنها ترتفع والعصفور ينزل.

حسب مبدأ الرافعة، فإن حاصل ضرب القوة التي تُشغل بالبُعد من نقطة الارتكاز (ذراع القوة) يكون مقداراً ثابتاً في الرافعة. يحدد هذا المقدار توازن الجهاز، وهو مساوٍ لحاصل ضرب الحِمْل في طول ذراعه.

محور (نقطة ارتكاز)

أين يجب أن نضع الجرة الفارغة لكي يصبح الجهاز متوازناً، إذا علمت أن كتلة الجرة أكبر بضعفين من كتلة العصفور؟

              

الجهاز الذي بناه هيرون الاسكندراني      

أ‌.        يجب أن نضع الجرة الفارغة بنفس البُعد الذي يبعد فيه العصفور عن المحور.

ب‌.    يجب أن نضع الجرة الفارغة في نقطة الارتكاز بالضبط.

ج. يجب أن نضع الجرة الفارغة في منتصف البُعد الموجود بين العصفور وبين المحور.

د. يجب أن نضع الجرة الفارغة في ربع البُعد الموجود بين العصفور وبين المحور.

سؤال 3

يستعملون في معصرة الزيتون القديمة خشبة غليظة لعصر الزيتون الذي فُتِّت إلى قطع صغيرة، أنظروا إلى الرسمة ولاحظو كيف يضعون أحد طرفي الخشبة الغليظة داخل الحائط، ثم يقومون بتشغيل قوة بواسطة حجارة على الطرف الثاني. نقطة الارتكاز موجودة في الطرف الثابت الموجود داخل الحائط، والعمل هو عملية ضغط الخشبة الغليظة التي تعصر الزيتون المُفتَّت.

                 خشبة معصرة الزيتون

أي رسم تخطيطي من الرسمين الموجودين في السؤال الأول يُمثل عمل الرافعة في معصرة الزيتون؟ اشرحوا.

سؤال 4

استطاع الإنسان عبر التاريخ أن يبني مباني ضخمة كالأهرامات مثلاً، وأن يرفع المياه من الآبار، وأن يطحن القمح بواسطة طاحونة يدوية، وأن يحضر الزيت في المعصرة، وأن يصطاد الحيوانات، وأن ينتصر في الحروب بواسطة أسلحة متنوعة.

في عمل الآلات البسيطة التي تعمل على مبدأ الرافعة نستغل الحقيقة الآتية: بإمكاننا أن نحصل على نفس العمل. إذا قمنا بتشغيل قوة كبيرة على بُعد قصير (ذراع) ، أو إذا قمنا بتشغيل قوة صغيرة على بُعد طويل (ذراع) .

أ‌.        اعطوا مثالاً لجهاز من الماضي أو الحاضر يعمل على مبدأ الرافعة،  أو خططوا إلى آلة بسيطة تعمل بناءً على مبدأ الرافعة.

    اشرحوا. ما هو الهدف من الجهاز؟ وما هي حسنات استعماله؟

ب‌.    ارسموا رسماً تخطيطياً للجهاز، ثم أشيروا إلى ذراع القوة، ذراع الحِمْل، وإلى نقطة الارتكاز.

سؤال 5

توجد اليوم رافعات حديثة تستطيع أن ترفع أغراضاً ثقيلة إلى ارتفاعات عالية، وأن تقوم بعمليات سريعة في حالات الطوارئ كالهزة الأرضية مثلاً، أو في العمليات التخريبية يستعملون رافعات بسيطة عندما لا تكون امكانية أو وقت لاستعمال الأجهزة الحديثة، فمثلاً عندما وقع الحادث التخريبي في فندق هيلتون في طابا بشهر أكتوبر 2004، أُنقذ ولد بواسطة قضيب استعمل كرافعة مرتَجَلة، حيث قام ثلاثة أشخاص بتشغيل قوة على القضيب لرفع حِمْل يصل وزنه إلى 500 كغم من فوق ولد كان تحت الأنقاض. نجح الأشخاص الثلاثة في إنقاذ حياة الطفل.

أذكروا حسنة واحدة وسيئة واحدة للرافعات الحديثة مقارنةً مع الرافعات القديمة، ثم اشرحوا إجاباتكم.