الكمية القياسية يكفي لوصفها مقدارٌ ووحدة فقط، مثل الكتلة والزمن والمسافة والطاقة. أما الكمية المتجهة فلا يكتمل وصفها إلا بذكر المقدار والاتجاه معًا، مثل الإزاحة والسرعة المتجهة والتسارع والقوة. فقولك «سرت 5 كم» وصف قياسي، وقولك «سرت 5 كم شمالًا» وصف متجه.
A scalar quantity is fully described by a magnitude and a unit alone, such as mass, time, distance and energy. A vector quantity needs both magnitude and direction, such as displacement, velocity, acceleration and force. “I walked 5 km” is scalar; “I walked 5 km north” is a vector.
| الكمية القياسيةScalar | الكمية المتجهةVector |
|---|---|
| المسافةDistance | الإزاحةDisplacement |
| السرعة القياسيةSpeed | السرعة المتجهةVelocity |
| الكتلة، الزمن، الطاقة، درجة الحرارةMass, time, energy, temperature | التسارع، القوة، الزخم، المجالAcceleration, force, momentum, field |
يُمثَّل المتجه بسهم: طول السهم يتناسب مع المقدار، واتجاه السهم هو اتجاه الكمية، ويُرمز له بحرف فوقه سهم \(\vec A\) أو بحرف غامق، ويُكتب مقداره \(A\) أو \(|\vec A|\). ويمكن نقل المتجه موازيًا لنفسه دون أن يتغير ما دام مقداره واتجاهه ثابتين، وهذا ما يسمح بجمع المتجهات بيانيًا.
A vector is drawn as an arrow: the length is proportional to the magnitude and the arrowhead shows the direction. It is written \(\vec A\) (or in bold) and its magnitude as \(A\) or \(|\vec A|\). A vector may be moved parallel to itself without change, which is what allows graphical addition.
لجمع متجهين \(\vec A+\vec B\): ارسم \(\vec A\) أولًا، ثم ارسم \(\vec B\) بحيث يبدأ ذيله من رأس \(\vec A\). المحصلة \(\vec R\) هي السهم الواصل من ذيل \(\vec A\) إلى رأس \(\vec B\). والترتيب لا يهم: \(\vec A+\vec B=\vec B+\vec A\). وهذه الطريقة تُعمَّم على أي عدد من المتجهات بوضعها رأسًا لذيل ثم الوصل من أول ذيل إلى آخر رأس.
To add \(\vec A+\vec B\): draw \(\vec A\) first, then draw \(\vec B\) so its tail starts at the head of \(\vec A\). The resultant \(\vec R\) is the arrow from the tail of \(\vec A\) to the head of \(\vec B\). Order does not matter: \(\vec A+\vec B=\vec B+\vec A\). The method extends to any number of vectors: place them head to tail and join the first tail to the last head.
جمع متجهين بيانيًا: المحصلة تصل من ذيل المتجه الأول إلى رأس الأخير.
Graphical addition: the resultant runs from the tail of the first vector to the head of the last.
عندما يتعامد المتجهان \(\vec A\) و\(\vec B\) تكوّن المتجهات الثلاثة مثلثًا قائمًا وترُه المحصلة، فنستخدم نظرية فيثاغورس لمقدارها والظل لاتجاهها:
When \(\vec A\) and \(\vec B\) are perpendicular the three vectors form a right triangle whose hypotenuse is the resultant, so Pythagoras gives its magnitude and the tangent its direction:
\[R=\sqrt{A^{2}+B^{2}}\]
\[\theta=\tan^{-1}\!\left(\frac{B}{A}\right)\]
\(\theta\) هي الزاوية بين المحصلة والمتجه \(A\). تذكّر المثلثات الشهيرة: \(3\text{–}4\text{–}5\) و\(5\text{–}12\text{–}13\) وزاويتها \(53.13^\circ\) و\(36.87^\circ\).
\(\theta\) is the angle between the resultant and \(A\). Remember the famous triangles \(3\text{–}4\text{–}5\) and \(5\text{–}12\text{–}13\), with angles \(53.13^\circ\) and \(36.87^\circ\).
المتجه \(A\) شرقًا و\(B\) شمالًا. غيّر المقدارين ولاحظ المحصلة \(R\) ووتر المثلث القائم والزاوية \(\theta\).
The vector \(A\) points east and \(B\) north. Change the two magnitudes and watch the resultant \(R\), the hypotenuse of the right triangle, and the angle \(\theta\).
تؤثر في جسم قوتان متعامدتان مقدارهما \(10\ \mathrm N\) شرقًا و\(5\ \mathrm N\) شمالًا. أوجد مقدار محصلتهما واتجاهها.
Two perpendicular forces of \(10\ \mathrm N\) east and \(5\ \mathrm N\) north act on a body. Find the magnitude and direction of their resultant.
تحرّك متسابق \(40\ \mathrm m\) شرقًا ثم \(30\ \mathrm m\) جنوبًا. أوجد مقدار إزاحته الكلية واتجاهها.
A runner moves \(40\ \mathrm m\) east then \(30\ \mathrm m\) south. Find the magnitude and direction of the total displacement.
إذا لم يكن المتجهان متعامدين نستخدم قانون جيب التمام للمقدار وقانون الجيب للاتجاه. ولتجنب الخلط في الإشارة: نعرّف \(\varphi\) بأنها الزاوية بين المتجهين عندما يخرجان من نقطة واحدة (ذيل مع ذيل). وإذا وُضع المتجهان رأسًا لذيل فالزاوية الداخلية للمثلث هي \(\theta=180^\circ-\varphi\) ويصبح الحد الأخير سالبًا.
If the vectors are not perpendicular use the law of cosines for the magnitude and the law of sines for the direction. To avoid sign confusion define \(\varphi\) as the angle between the vectors when they start from one point (tail to tail). If they are placed head to tail the interior triangle angle is \(\theta=180^\circ-\varphi\) and the last term becomes negative.
\[R^{2}=A^{2}+B^{2}+2AB\cos\varphi\;=\;A^{2}+B^{2}-2AB\cos\theta\]
\[\frac{R}{\sin\theta}=\frac{A}{\sin\alpha}=\frac{B}{\sin\beta}\]
حالات خاصة: \(\varphi=0^\circ\Rightarrow R=A+B\)، و\(\varphi=90^\circ\Rightarrow R=\sqrt{A^2+B^2}\)، و\(\varphi=180^\circ\Rightarrow R=|A-B|\).
Special cases: \(\varphi=0^\circ\Rightarrow R=A+B\), \(\varphi=90^\circ\Rightarrow R=\sqrt{A^2+B^2}\), and \(\varphi=180^\circ\Rightarrow R=|A-B|\).
غيّر المقدارين والزاوية \(\varphi\) بين المتجهين (ذيل مع ذيل) وراقب المحصلة (قطر متوازي الأضلاع) واتجاهها.
Change the two magnitudes and the angle \(\varphi\) between the vectors (tail to tail) and watch the resultant (the diagonal of the parallelogram) and its direction.
يتحرك جسم \(3\ \mathrm m\) على طول المحور \(x\)، ثم \(5\ \mathrm m\) في اتجاه يصنع \(53.1^\circ\) مع الاتجاه الأول (قياسًا من رأس المتجه الأول). أوجد مقدار الإزاحة الكلية واتجاهها.
A body moves \(3\ \mathrm m\) along the \(x\)-axis then \(5\ \mathrm m\) in a direction making \(53.1^\circ\) with the first direction (measured at the head of the first vector). Find the magnitude and direction of the total displacement.
الشكل لمسألة المتجه \(A=3\) والمتجه \(B=5\) المقيس من رأس \(A\).
The figure for the problem with \(A=3\) and \(B=5\) measured at the head of \(A\).
متجهان مقداراهما \(5\) و\(5\) والزاوية بينهما \(60^\circ\) (ذيل مع ذيل). مقدار المحصلة:
Two vectors of magnitudes \(5\) and \(5\) with \(60^\circ\) between them (tail to tail). The resultant magnitude is:
كل متجه \(\vec F\) يصنع زاوية \(\theta\) مع المحور \(+x\) يمكن استبداله بمركبتين متعامدتين تحققان معًا الأثر نفسه: مركبة أفقية \(F_x\) ومركبة رأسية \(F_y\). وهذا التحليل هو أقوى أداة لحل مسائل المتجهات لأن جمع المركبات على كل محور جمعٌ جبري عادي.
Any vector \(\vec F\) making an angle \(\theta\) with the \(+x\) axis can be replaced by two perpendicular components having the same effect: a horizontal \(F_x\) and a vertical \(F_y\). Resolution is the most powerful tool for vector problems because adding components on each axis is ordinary algebra.
المتجه \(F\) ومركبتاه \(F_x\) و\(F_y\) والزاوية \(\theta\).
The vector \(F\), its components \(F_x\) and \(F_y\), and the angle \(\theta\).
\[F_x=F\cos\theta,\qquad F_y=F\sin\theta\]
\[F=\sqrt{F_x^2+F_y^2},\qquad \theta=\tan^{-1}\!\frac{|F_y|}{|F_x|}\]
عندما تُقاس \(\theta\) من المحور \(+x\) عكس عقارب الساعة تظهر الإشارة تلقائيًا. أما إذا أُعطيت زاوية حادة مع أحد المحورين فحدّد الربع أولًا ثم ضع الإشارة بنفسك.
When \(\theta\) is measured from the \(+x\) axis anticlockwise the signs appear automatically. If an acute angle with one axis is given, find the quadrant first and then assign the signs yourself.
إشارتا المركبتين في كل ربع.
Signs of the two components in each quadrant.
غيّر مقدار القوة وزاويتها \(\theta\) (من المحور \(+x\) عكس عقارب الساعة) وراقب المركبتين \(F_x\) و\(F_y\) وإشارتيهما في كل ربع.
Change the magnitude of the force and its angle \(\theta\) (from the \(+x\) axis anticlockwise) and watch the components \(F_x\) and \(F_y\) and their signs in each quadrant.
قوة مقدارها \(60\ \mathrm N\) تصنع زاوية \(30^\circ\) مع الاتجاه \(-x\) نحو الأسفل (جنوب الغرب). أوجد مركبتيها.
A force of \(60\ \mathrm N\) makes \(30^\circ\) with the \(-x\) direction, downward (south of west). Find its components.
الشكل لمسألة القوة \(60\ \mathrm N\) جنوب الغرب.
The figure for the \(60\ \mathrm N\) force toward south-west.
أي من التالية صحيحة لمتجه في الربع الثالث؟
Which is true for a vector in the third quadrant?
ثلاثة متجهات بمقادير وزوايا تتحكم بها. تُحلَّل كل منها ثم تُجمع المركبات على كل محور: \(R_x=\sum A_x\) و\(R_y=\sum A_y\).
Three vectors whose magnitudes and angles you control. Each is resolved then the components are added on each axis: \(R_x=\sum A_x\) and \(R_y=\sum A_y\).
متجهان: \(\vec A=40\) شرقًا و\(\vec B=30\) شمالًا. مقدار محصلتهما:
Two vectors: \(\vec A=40\) east and \(\vec B=30\) north. The magnitude of their resultant is:
متجهان \(6\) و\(8\) متعامدان: الزاوية بين المحصلة والمتجه \(6\):
Perpendicular vectors \(6\) and \(8\): the angle between the resultant and the vector \(6\) is:
مسائل عشوائية بأرقام مختلفة. احسب واكتب الجواب ثم اضغط «تحقّق».
Random problems with different numbers. Work it out, enter the answer and press “Check”.
| الحالةCase | العلاقةRelation |
|---|---|
| متجهان متعامدانPerpendicular vectors | \(R=\sqrt{A^2+B^2},\ \theta=\tan^{-1}(B/A)\)\(R=\sqrt{A^2+B^2},\ \theta=\tan^{-1}(B/A)\) |
| متجهان بينهما زاوية \(\varphi\)Vectors at angle \(\varphi\) | \(R^2=A^2+B^2+2AB\cos\varphi\)\(R^2=A^2+B^2+2AB\cos\varphi\) |
| قانون الجيبLaw of sines | \(R/\sin\theta=A/\sin\alpha=B/\sin\beta\)\(R/\sin\theta=A/\sin\alpha=B/\sin\beta\) |
| المركبتانComponents | \(F_x=F\cos\theta,\ F_y=F\sin\theta\)\(F_x=F\cos\theta,\ F_y=F\sin\theta\) |
| عدة متجهاتSeveral vectors | \(R_x=\sum A_x,\ R_y=\sum A_y\)\(R_x=\sum A_x,\ R_y=\sum A_y\) |
أنهِ الدرس بالاختبار التفاعلي التالي؛ أسئلته تجمع بين الفهم والحساب وتغطي جميع أقسام الدرس.
Finish with the interactive exam below; its questions mix understanding with calculation and cover every section of the lesson.
20 سؤالاً - الكميات المتجهة والقياسية، فيثاغورس، قانون جيب التمام، تحليل المتجهات والمحصلة بالمركبات 20 Questions - vector and scalar quantities, Pythagoras, the law of cosines, resolving vectors and the resultant by components
اضغط «تشغيل» لتعمل المحاكاة هنا داخل الدرس؛ ويمكن للطالب الرجوع إليها لتجربة الفكرة بطريقة أخرى.
Press “Run” to run the simulation right here inside the lesson; the student can use it to try the idea in another way.


