General Physics I Mechanics Principles and Applications Lecture 1 Dr. Hazem Falah Sakeek www.hazemsakeek.com

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org 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

General Physics 1 Course Syllabus Week no. Physics and Measurements Kinematics Description of Motion Week 1 Mechanics: Dynamics The Law of Motion Week 2 Work and Energy Week 3 Revision and Exercises Week 4 General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Course Syllabus Potential energy and conservation energy Week 5 Week 6 Revision and Exercises Week 7 General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Course Syllabus The law of universal gravitation Week 8 Periodic Motion: Simple harmonic motion Week 9 Week 10 Revision and Exercises Week 11 General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

Physics and Measurements 1.2 Physical Quantity 1.3 Unit systems 1.4 Derived quantities 1.5 Dimensional Analysis 1.6 Vector and Scalar 1.7 Coordinate system 1.8 Properties of Vectors 1.9 The unit vector 1.10 Components of a vector 1.11 Product of a vector 1.12 Problems General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org الوحدات، والكميات الفيزيائية، والمتجهات Units, Physical Quantities, and Vectors مقدمة يعتبر علم الفيزياء من العلوم التجريبية التي تطورت بالتجارب العلمية ووضع نتائجها في صورة نظرية ومعادلات رياضية وتبقى هذه النظريات صالحة طالما تحقق نتائج التجارب التي تجرى وإلا تهدم هذه النظريات أو تعدل.  يقوم علم الفيزياء على القياسات measurements التي تجرى على ظاهرة معينة وعليه يمكن اعتبار علم الفيزياء بأنه علم التجربة والقياس. وتطور هذا العلم عبر العصور من خلال انجازات علماء الفيزياء. General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org الكميات الفيزيائية (الكميات الفيزيائية الأساسية والكميات الفيزيائية المشتقة) في البداية سنقوم بتعريف لبعض المفاهيم الأساسية التي سنحتاجها خلال دراستنا لهذا المقرر، فمثلا أي رقم تستخدمه لوصف ظاهرة فيزيائية physical phenomenon تسمى كمية فيزيائية physical quantity  الكمية الفيزيائية تعرف باستخدام طريقتين هما       التعريف من خلال طريقة قياسها measurements       التعريف من خلال طريقة حسابها calculations فعلى سبيل المثال يمكن استخدام المسطرة لقياس المسافات أو استخدام ساعة الإيقاف لقياس الزمن بين حدثين كلاً من المسافة والزمن عرف من خلال طريقة قياسه. أما الطريقة الثانية تعتمد على الحساب فمثلاُ السرحة تحسب من المسافة على الزمن. General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org تابع: الكميات الفيزيائية (الكميات الفيزيائية الأساسية والكميات الفيزيائية المشتقة) وقد أصطلح على إن طريقة القياس المستخدمة لتعريف أي كمية فيزيائية على انه تعريف إجرائي operational definition، فكلاً من الكتلة mass أو الطول length أو الزمن time كلها كميات فيزيائية أساسية تعرف بالطريقة القياس وهي طريقة التعريف الإجرائي. كما أن هناك كميات فيزيائية مشتقة مثل السرعة والعجلة والقوة والطاقة وسميت كميات فيزيائية مشتقة لأنها تعتمد على الكميات الفيزيائية الأساسية ويتم تعريف تلك الكميات من خلال طريقة حسابها فمثلاً تعرف السرعة بأنها مقدار التغير في المسافة على الزمن، لاحظ هنا أن تعريف السرعة كان من خلال وصف الطريقة التي نحسبها بها والتي تعتمد على كميات فيزيائية أساسية هي المسافة والزمن. General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org الوحدات Units عندما نقيس كمية فيزيائية نستخدم المقارنة مع مرجع قياسي فمثلاً حينما نقول أن طول حبل هو 30 متر فهذا يعني ان طول الحبل يعادل 30 مرة طول قطعة مستقيمة تم التعارف عليها ليكون طولها القياسي متراً وهذا المقياس يسمى الوحدة unit. إذا نفهم من ذلك ان المتر هو وحدة الطول كما أن الثانية هي وحدة الزمن. للقيام بقياسات دقيقة نحتاج إلى تعريف دقيق لكل وحدة لا يعتمد على المتغيرات الفيزيائية مثل درجة الحرارة أو الارتفاع أو إذا كان على الأرض أو أي مكان أخر في الكون، ولهذا طرأت عدة تطورات على تعريف الوحدات بتطور علم القياس فعلى سبيل المثال في عام 1791 عرف المتر على أنه عشر المليون للمسافة بين خط الاستواء والقطب الشمالي للكرة الأرضية وعرفت الثانية على أنه الزمن اللازم لبندول طوله متر لعمل اهتزازة كاملة (ذهاب وإياب).  هذه التعريفات عدلت في العام 1889 من قبل المنظمة الدولية للقياسات في مؤتمر علمي لتوحيد نظام المقاييس والوحدات فمثلا تم تعريف الثانية على انها جزء من طول يوم على الأرض. وفي العام 1960 أصبح هناك نظام قياس عالمي موحد يعرف باسم النظام الدولي international system ويرمز له بالرمز SI General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org تابع: الوحدات Units بناءً على النظام الدولي international system ويرمز له بالرمز SI أصبح تعريف الثانية والمتر والكيلوجرام على انه: الثانية تعرف الثانية على أنها الزمن اللازم لكي تقوم ذرة سيزيوم بعدد يساوي 9,192,631,770 اهتزازة.  المتر عرف المتر على المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال زمن قدره 1/2999792458 ثانية.  الكيلوجرام عرفت وحدة قياس الكتلة وهي الكيلوجرام بأنها تعادل كتلة اسطوانة قياسية من خليط البلاتينيوم والاريديوم platinum-iridium وهي المرجع للكيلوجرام. General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org تابع: الوحدات Units للتعامل مع مختلف الكميات الفيزيائية في هذا الكون الفسيح باستخدام الوحدات الأساسية فإنه تم تقسيمها إلى وحدات أصغر أو مضاعفتها فمثلا للتعامل مع الأبعاد الذرية يصبح المتر صغيرا جدا وعند التعامل مع الأبعاد الكبير كل المسافات بين المدن أو المجرات يصبح المتر صغيرا جداً، ولحل هذه المشكلة نستخدم مضاعفات للوحدة على النحو الموضح في الجدول التالي: General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

الأبعاد من الصغير جداً إلى الكبير جداً General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

الوحدات المشتقةDerived quantities 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 الأساسية (الطول والكتلة والزمن) فمثلا السرعة عبارة عن الطول على الزمن، 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

تحليل الأبعادDimensional Analysis 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 الأيسر للمعادلة له بعد طول، ولكي تكون المعادلة صحيحة فإن الطرف الأيمن يجب أن يكون له بعد طول أيضاً، وللتحقق من صحة المعادلة نستخدم تحليل الأبعاد لطرفي المعادلة. General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org

General Physics 1 Dr. Hazem F. Sakeek www.physicsacademy.org