حل الفصل الرابع الطاقة وحفظها كتاب فيزياء 2 للمرحلة الثانوية و حلول كتاب الفيزياء 2 المرحلة الثانوية للعام الدراسي 1442 هـ.
يتضمن الفصل الرابع درسين هما على الترتيب: الأشكال المتعددة للطاقة - حفظ الطاقة، بالإضافة إلى تقويم الفصل.
الفصل الرابع الطاقة وحفظها
نكمل معكم باستعراض حلول الفصل الرابع في حل كتاب فيزياء 2 مقررات ثانوي وهو رابع فصول الكتاب لهذا الفصل الدراسي.
حل درس الأشكال المتعددة للطاقة
مسائل تدريبية
السؤال : يتحرك متزلج كتلته 52.0 kg بسرعة 2.5 m/s , و يتوقف خلال مسافة 24.0 m ما مقدار الشغل المبذول بفعل الاحتكاك مع الجليد لجعل المتزلج يتوقف ؟ وما مقدار الشغل الذي يجب على المتزلج أن يبذله ليصل إلى سرعة 2.5 m/s مرة أخرى ؟
الجواب :
مقدار الشغل المبذول بفعل الاحتكاك مع الجليد لجعل المتزلج يتوقف :
مقدار الشغل الذي يجب أن يبذله المتزلج ليصل إلى نفس السرعة مرة أخرى :
السؤال : سيارة صغيرة كتلتها 875.0 kg زادت سرعتها من 22.0 m/s إلى 44.0 m/s عندما تجاوزت سيارة أخرى , فما مقدار طاقتي حكتها الابتدائية والنهائية ؟ وما مقدار الشغل المبذول على السيارة لزيادة سرعتها ؟
الجواب :
السؤال : ضرب مذنب كتلته 7.85 x 1011 kg الأرض بسرعة 25.0 km/s . جد الطاقة الحركية للمذنب بوحدة الجول , وقارن بين الشغل المبذول من الأرض لإيقاف المذنب والمقدار 2.4x1015 J والذي يمثل الطاقة الناتجة عن أكبر سلاح نووي على الأرض .
الجواب :
يلزم 5.8 × 10 قنبلة لتوليد المقدار نفسه من الطاقة التي استخدمت من قبل الأرض لإيقاف المذنب .
حل المسائل التدريبية لدرس الأشكال المتعددة للطاقة (الجزء الثاني)– الطاقة وحفظها
مسائل تدريبية :
السؤال : ما مقدار طاقة الوضع لكرة البولنج في المثال 1 ، عندما تكون على سطح الأرض ، على اعتبار مستوى الإسناد عند سلة الكرات ؟
الجواب :
السؤال : احسب الشغل الذي تبذله عندما تنزل بتمهل كيس رمل كتلته 20.0 kg مسافة 1.20 m من شاحنة إلى الرصيف ؟
الجواب :
السؤال : رفع طالب كتابا كتلته 2.2 kg من فوق سطح طاولة ارتفاعها عن سطح الأرض 0.80 m , ثم وضعه على رف الكتب الذي يرتفع عن سطح الأرض مسافة 2.10 m . ما مقدار طاقة الوضع للكتاب بالنسبة إلى سطح الطاولة ؟
الجواب :
السؤال : إذا سقطت قطعة طوب كتلتها 1.8 kg من مدخنة ارتفاعها 6.7 m إلى سطح الأرض , فما مقدار التغير في طاقة وضعها ؟
الجواب :
السؤال :. رفع عامل صندوقا كتلته 10.0 kg من الأرض إلى سطح طاولة ارتفاعها 1.1 m ، ثم دفع الصندوق على سطح الطاولة مسافة 5.0 m , ثم أسقطه على الأرض . ما التغيرات في طاقة الصندوق ؟ وما مقدار التغير في طاقته الكلية ؟ (أهمل الاحتكاك).
الجواب :
لرفع الصندوق إلى الطاولة :
لدفع الصندوق على الطاولة W = 0.0 لأن الارتفاع لم يتغير ولأننا أهملنا الاحتكاك . لإنزال الصندوق إلى الأرض :
مجموع التغير في الطاقات الثلاث يساوي :
السؤال : طاقة الوضع المرونية لديك مسدس لعبة , تدفع بداخله الطلقات المطاطية , فتضغط نابضا ، بفعل طاقة وضعه المرونية ، إلى خارج المسدس . فإذا استخدمت هذا النظام لإطلاق الطلقات المطاطية إلى أعلى فارسم مخططا بيانيا بالأعمدة يصف أشكال الطاقة في الحالات الآتية :
a. عند دفع الطلقات المطاطية داخل ماسورة المسدس ، مما يؤدي إلى انضغاط النابض .
b. عند تمدد النابض وخروج الطلقات من ماسورة المسدس بعد سحب الزناد .
c. عند وصل الخرزات إلى أقصى ارتفاع لها .
الجواب :
a -
يجب أن يكون هناك ثلاثة أشرطة: واحدة لـ الطاقة السكون المرونية، واحد ل الطاقة الكامنة الجاذبية، و واحد للطاقة الحركية. الطاقة السكون المرونية هي في الحد الأقصى المستوى، والأخرين صفر.
b.
الطاقة الحركية في أعلى قيمة لها بينما الآخرتان يساويان الصفر .
c.
طاقة الجذب السكونية في أعلى قيمة لها بينما الآخرتان يساويان الصفر .
السؤال : طاقة الوضع أطلقت قذيفة كتلتها 25.0 kg من مدفع على سطح الأرض . فإذا كان مستوى الإسناد هو سطح الأرض فما مقدار طاقة الوضع للنظام عندما تصبح القذيفة على ارتفاع 425 m ؟ وما التغير في طاقة الوضع عندما تصل القذيفة إلى ارتفاع 225 m ؟
الجواب :
السؤال : نظرية الشغل – الطاقة كيف تطبق نظرية الشغل – الطاقة عند رفع كرة البولنج من سلة الكرات إلى كتفك ؟
الجواب : الطاقة الحركية لكرة البولنج تساوي صفرا عندما تكون مستقرة في حمالة الكرات ، وتساوي صفرا أيضا عندما تكون عند مستوى الكتف بعد أن ترفعها . لذلك الشغل الكلي المبذول منك ومن الجاذبية على الكرة يجب أن يكون صفرا .
السؤال : طاقة الوضع متسلق صخور كتلته 90.0kg تسلق في البداية 45.0m فوق سطح طبقة صخرية ليصل إلى قمة التل ، ثم هبط إلى نقطة تبعد 85.0m أسفل قمة التل . فإذا كان سطح الطبقة الصخرية هو مستوى الإسناد ، فجد طاقة وضع الجاذبية للنظام (المتسلق والأرض ) عند أعلى ارتفاع وصله المتسلق ، وكذلك عند أدنى نقطة . وارسم مخططا بيانيا بالأعمدة لكلا الوضعين .
الجواب :
السؤال : التفكير الناقد استخدم زياد خرطوما هوائيا ليؤثر بقوة أفقية ثابتة في قرص مطاطي موجود فوق مضمار هوائي عديم الاحتكاك ، فجعل الخرطوم مصوبا على القرص طوال تحركه لمسافة محددة ليضمن التأثير بقوة ثابتة في أثناء حركة القرص .
a. وضح ما حدث بدلالة الشغل والطاقة ، واستعن برسم مخطط بياني بالأعمدة .
b. افترض أن زيادا استخدم قرصا مطاطيا آخر كتلته نصف كتلة القرص الأول ، وبقيت الظروف كلها كما هي ، فكيف تتغير طاقة الحركة والشغل في هذا الوضع عن الوضع الأول ؟
c. وضح ما حدث في a و b بدلالة الدفع والزخم .
الجواب :
a. أثر زياد بقوة F خلال مسافة d وبذل شغلا W= Fd على القرص المطاطي . وهذا الشغل يغير الطاقة الحركية للقرص المطاطي بمقدار 1/2 mv2 .
b. عندها يأخذ القرص المطاطي المقدار نفسه من الشغل ، والتغير نفسه في الطاقة الحركية ، لكنه يتحرك أسرع بمعامل مقداره 1.414 .
c. القرص المطاطي له زخم أقل من القرص الأول فيتعرض القرص المطاطي الثاني لدفع أقل .
حل درس حفظ الطاقة
مسائل تدريبية :
السؤال : يقترب سائق دراجة من تل بسرعة 8.5 m/s . فإذا كانت كتلة السائق والدراجة 85.0 kg ، فاختر نظام إسناد مناسب ، ثم احسب طاقة الحركة الابتدائية للنظام . وإذا صعد السائق التل بالدراجة فاحسب الارتفاع الذي ستتوقف عنده الدراجة بإهمال المقاومات .
الجواب :
السؤال : افترض أن السائق في السؤال السابق استمر في الحركة عن طريق التدوير المستمر للبدالات (الدواسات) ولم يتوقف ،ففي أي نظام تعتبر الطاقة محفوظة ؟ واي أشكال الطاقة اكتسبت منها الدراجة طاقتها ؟
الجواب : يبقى نظام الأرض ، والدراجة الهوائية والسائق كما هو ، ولكن الطاقة الموجودة الآن ليست طاقة ميكانيكية فقط ، بل يجب أخذ الطاقة الكيميائية المختزنة في جسم السائق في الاعتبار ، فبعض هذه الطاقة يتحول إلى طاقة ميكانيكية .
السؤال : بدأ متزلج بالانزلاق من السكون من قمة تل ارتفاعه 45.0 m يميل بزاوية 30 على الأفقي في اتجاه الوادي ، ثم استمر في الحركة حتى وصل إلى التل الآخر الذي يبلغ ارتفاعه 40.0 m . حيث يقاس ارتفاع التلين بالنسبة لقاع الوادي . ما سرعة المتزلج عندما يمر بقاع الوادي ، مع إهمال الاحتكاك وتأثير أعمدة التزلج ؟ وما مقدار سرعة المتزلج عند أعلى التل الثاني ؟ وهل لزاوية ميل التل أي تأثير في الجواب ؟
الجواب :
أسفل الوادي 29.7 m/s ، قمة التل 9.90 m/s ، لا.
السؤال : تقرر في إحدى مسابقات الغوص أن يكون الرابح هو من يثير أكبر كمية من رذاذ الماء عندما يغوص فيه . ولا تعتمد كمية الرذاذ على طريقة الغوص فقط ، إنما على مقدار الطاقة الحركية للغواص أيضا . وفي هذه المسابقة قفز جميع الغواصين عن عارضة غوص ارتفاعها 3.00 m ، فإذا كانت كتلة أحدهم 136 kg وقام بحركته بأن ألقى نفسه عن العارضة ببساطة . أما الغواص الثاني فكانت كتلته 102 kg وقفز عن العارضة إلى أعلى ، فما الارتفاع الذي يجب أن يصل إليه اللاعب الثاني حتى يثير رذاذا مساويا لما أثاره الغواص الأول ؟
الجواب :
وهكذا، فإن الغواص الثاني سيتعين عليه قفزة 1.00 m فوق المنصة.وذلك بطرح 4.00 m من 3.00 m .
حل المسائل التدريبية لدرس حفظ الطاقة (الجزء الثاني) - الطاقة وحفظها
مسائل تدريبية :
السؤال : انطلقت رصاصة كتلتها 8.00 g أفقيا نحو قطعة خشبية كتلتها 9.00 kg موضوعة على سطح طاولة ، واستقرت فيها ، وتحركتا كجسم واحد بعد التصادم على سطح عديم الاحتكاك بسرعة 10.0 m/s. ما مقدار السرعة الابتدائية للرصاصة ؟
الجواب :
السؤال : هدف مغناطيسي كتلته 0.73 kg معلق بخيط ، أطلق سهم حديدي كتلته 0.0250 kg أفقيا في اتجاه الهدف ، فاصطدم به ، والتحما معا ، وتحركا كبندول ارتفاع 12.0 cm فوق المستوى الابتدائي قبل أن يتوقف لحظيا عن الحركة .
a. مثل الحالة (الوضع) ، ثم اختر النظام .
b. حدد الكمية الفيزيائية المحفوظة في كل جزء من أجزاء الحركة كلها ، ثم فسر ذلك
c. ما السرعة الابتدائية للسهم ؟
الجواب :
a.
يتضمن النظام الهدف المعلق والسهم .
b. يكون الزخم فقط محفوظا في التصادم عديم المرونة بين السهم والهدف ، لذا m v1 + M v1 = (m + M) v1 . حيث تكون vi = 0 ، أي الهدف في البداية ساكن ، وتمثل vf سرعة الجسمين بعد التصادم والالتحام . في أثناء التحام السهم بالهدف وارتفاعهما إلى أعلى ، تكون الطاقة محفوظة لذا
، أو عند أعلى ارتفاع للتأرجح :
c.
السؤال : يتزلج لاعب كتلته 91.0 kg على الجليد بسرعة 5.50 m/s، ويتحرك لاعب آخر له الكتلة نفسها بسرعة 8.1 m/s في الاتجاه نفسه ليضرب اللاعب الأول من الخلف ، ثم ينزلقان معا .
a. احسب المجموع الكلي للطاقة ، والمجموع الكلي للزخم في النظام قبل التصادم .
b. ما مقدار سرعة اللاعبين بعد التصادم ؟
c. ما مقدار الطاقة المفقودة في التصادم ؟
الجواب :
a.
b.
c.
السؤال : النظام المغلق هل الأرض نظام مغلق و معزول ؟ دعم إجابتك.
الجواب : الأرض نظام مغلق ، وليست نظاما معزولا لأنها تتأثر بقوة الجاذبية والطاقة المشعة من الشمس .
السؤال : الطاقة قفز طفل عن منصة القفز (منصة البهلوان) ، ارسم تمثيلا بيانيا بالأعمدة يبين أشكال الطاقة الموجودة في الأوضاع التالية :
a. الطفل عند أعلى نقطة في مساره .
b. الطفل عند أدنى نقطة في مساره .
الجواب :
a.
b.
السؤال : الطاقة الحركية افترض أن كرة من اللبان (العلكة) تصادمت مع كرة مطاطية صغيرة في الهواء ,ثم ارتدتا أحداهما عن الأخرى . هل تتوقع أن تبقى الطاقة الحركية محفوظة ؟ وإذا كان الجواب بالنفي فماذا حدث للطاقة ؟
الجواب : لن تكون الطاقة الحركية محفوظة ، ومن المحتمل أن العلكة (اللبان) تشوهت .
السؤال : الطاقة الحركية تكون الكرة المستخدمة في تنس الطاولة كرة خفيفة جدا وصلبة ، وتضرب بمضرب صلب (خشبي مثلا ) . أما في التنس الأرضي فتكون الكرة أكثر ليونة وتضرب بواسطة مضرب شبكي . فلماذا صممت الكرة والمضرب في كل لعبة بهذه الطريقة ؟ وهل تستطيع التفكير في كيفية عمل تصميم كرة ومضرب تستخدمان في ألعاب رياضية أخرى ؟
الجواب : صممت العناصر بحيث تنتقل أكبر كمية من الطاقة الحركية إلى الكرة . تأخذ الكرة اللينة طاقة مع خسارة أقل من المضرب الشبكي ، وكتصميم آخر لعناصر اللعبة تكون كرة الجولف والمضرب كلاهما صلبا .
السؤال : طاقة الوضع سقطت كرة مطاطية من ارتفاع 8.0 m على أرض اسمنتية صلبة ، فاصطدمت بها وارتدت عنها عدة مرات ، وفي كل مرة كانت تخسر 1/5 مجموع طاقتها . كم مرة ستصطدم الكرة بالأرض حتى تصل إلى ارتفاع 4 m بعد الارتداد ؟
الجواب :
4 X 1/5 = 4/5
بعد أول ارتداد :
h = 4/5 (8) =6.4 m
بعد ثاني ارتداد :
4/5 (6.4) =5.12 m
بعد ثلاث ارتداد :
h = 4/5 (5.12) = 4.1 m
إذا ستصل الكرة إلى ارتفاع 4 m بعد ثلاث ارتدادات .
السؤال : الطاقة ينزلق طفل كتلته 36.0 kg على لعبة انزلاق ارتفاعها 2.5 m كما في الشكل 4-14 . ويتحرك عند أدنى نقطة في اللعبة بسرعة 3.0 m/s ، فما مقدار الطاقة المفقودة خلال انزلاقه ؟
الجواب :
السؤال : التفكير الناقد سقطت كرة من ارتفاع 20.0 m و عندما وصلت إلى نصف الارتفاع ، أي 10 m ، كان نصف طاقتها طاقة وضع والنصف الآخر طاقة حركة . وعندما تستغرق الكرة في رحلتها نصف زمن سقوطها ، فهل ستكون طاقة الوضع للكرة نصف طاقتها أم أقل أم أكثر ؟
الجواب : ستكون معظم طاقة الكرة طاقة وضع .
حل تقويم الفصل الرابع الطاقة وحفظها
خريطة المفاهيم :
السؤال : أكمل خريطة المفاهيم بالمصطلحات الآتية : طاقة وضع الجاذبية ، طاقة الوضع المرونية ،الطاقة الحركية .
الجواب :
في جميع المسائل اللاحقة ، افترض أن مقاومة الهواء مهملة ، إلا إذا أعطيت قيمتها .
السؤال : وضح العلاقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة .
الجواب : الشغل المبذول على الجسم يسبب تغير طاقة الجسم . وهذه هي نظرية الشغل – الطاقة .
السؤال : ما نوع الطاقة في ساعة تعمل بضغط النابض ؟ وما نوع الطاقة في الساعة الميكانيكية ؟ وماذا يحدث للطاقة عندما تتوقف الساعة عن العمل ؟
الجواب : نابض الساعة يخزن طاقة وضع مرونية ، والساعة التي تعمل لها طاقة وضع مرونية وطاقة حركة دورانية . وتتوقف الساعة عن العمل عندما تتحول كل الطاقة فيها إلى حرارة نتيجة الاحتكاك في نواقل الحركة والمواصلات .
السؤال : وضح كيفية ارتباط تغير الطاقة مع القوة ؟
الجواب : تبذل القوة شغلا وإذا أثرت في جسم فحركته مسافة في اتجاهها تنتج تغيرا في الطاقة .
السؤال : أسقطت كرة من أعلى مبنى ، فإذا اخترت أعلى المبنى بوصفه مستوى إسناد ، في حين اختار زميلك أسفل المبنى بوصفه مستوى إسناد، فوضح هل تكون حسابات الطاقة نفسها أم مختلفة وفقا لمستوى الإسناد في الحالات التالية ؟
a. طاقة وضع الكرة عند أي نقطة
b. التغير في طاقة وضع الكرة نتيجة السقوط
c. الطاقة الحركية للنقطة عند أي نقطة
الجواب :
a. تختلف طاقات الوضع باختلاف مستويات الإسناد
b. التغيرات في طاقات الوضع الناتجة عن السقوط متساوية ، لان التغير في h هو نفسه بالنسبة لمستويي الإسناد .
c. الطاقة الحركية للكرة عند أي نقطة متساوية لان السرعة المتجهة هي نفسها .
السؤال : هل هناك حالة يمكن ان تكون فيها الطاقة الحركية لكرة البيسبول سالبة ؟
الجواب : لا يمكن ان تكون الطاقة الحركية لكرة البيسبول سالبة ، لان الطاقة الحركية تعتمد على مربع السرعة المتجهة وهي موجبة دائما .
السؤال : هل هناك حالة يمكن ان تكون فيها طاقة الوضع لكرة البيسبول سالبة ؟ وضح ذلك دون استخدام معادلات .
الجواب : قد تكون طاقة وضع الجاذبية لكرة البيسبول سالبة إذا كان ارتفاع الكرة تحت مستوى الإسناد
السؤال : إذا زادت سرعة عداء إلى ثلاثة أضعاف سرعته الابتدائية ، فما معامل تزايد طاقته الحركية ؟
الجواب : تزداد الطاقة الحركية للعداء 9 مرات لأنه تم تربيع السرعة .
السؤال : ما تحولات الطاقة عندما يقفز لاعب الوثب بالزانة ؟
الجواب : يركض لاعب الوثب بالزانة (طاقة حركية) وعند ثني الزانة فتضاف طاقة وضع مرونية للزانة وعندما ترفع الزانة جسم اللاعب تتحول الطاقة الحركية وطاقة الوضع المرونية إلى طاقة حركية وطاقة وضع جاذبية . وعندما يترك اللاعب الزانة تكون جميع طاقته طاقة حركية وطاقة وضع جاذبية .
السؤال : لماذا تتغير الوثبة كثيرا في رياضة الوثب بالزانة عند استبدال العصا الخشبية القاسية بعصا مرنة او عصا مصنوعة من الالياف الزجاجية ؟
الجواب : يمكن لقضيب الليف الزجاجي المرن ان يخزن طاقة وضع مرونية لأنه ينثني بسهولة ، يمكن لهذه الطاقة أن تتحرر وتدفع اللاعب إلى أعلى رأسيا ، أما قضيب الخشب فلا يخزن طاقة وضع مرونية . وأقصى ارتفاع للاعب القفز العالي محدد بسبب التحول المباشر للطاقة الحركية إلى طاقة وضع جاذبية .
السؤال : عندما قذفت كرة طينية في اتجاه قرص الهوكي المطاطي الموضوع على الجليد التحمت الكرة المندفعة وقرص الهوكي المطاطي معا ، وتحركا ببطء .
a. هل الزخم محفوظ في التصادم ؟ وضح ذلك .
b. هل الطاقة الحركية محفوظة في التصادم ؟ وضح ذلك .
الجواب :
a. الزخم الكلي للكرة والقرص المطاطي محفوظ في التصادم بسبب عدم وجود قوى غير متزنة في هذا النظام .
b. الطاقة الحركية الكلية غير محفوظة بسبب ضياع جزء منها في اثناء تغير شكل الكرة عند ضربها ،وعند التحام الكرة بالقرص المطاطي .
السؤال : مثل بيانيا بواسطة الأعمدة كلا من العمليات التالية :
a. انزلاق مكعب من الجليد ،بادئا حركته من السكون ، على سطح مائل عديم الاحتكاك .
b. انزلاق مكعب من الجليد صاعدا اعلى سطح مائل عديم الاحتكاك ، ثم توقفه لحظيا .
الجواب :
a.
b.
السؤال : . صف تحول الطاقة الحركية إلى طاقة وضع وبالعكس لشخص يركب في الأفعوانية جولة كاملة .
الجواب : خلال جولة الأفعوانية تكون معظم طاقة الكرة على شكل طاقة وضع عند قمة المنحدر وطاقة حركية عند اسفل المنحدر .
السؤال : صف كيفية فقدان طاقة الحركة وطاقة الوضع المرونية عند ارتداد كرة مطاطية ، وصف ما يحدث لحركة الكرة .
الجواب : في كل ارتداد يخزن جزء من الطاقة الحركية للكرة على شكل طاقة وضع مرونية ، يبدد التشوه في الكرة ما تبقى من طاقتها في صورة طاقة حرارية وصوت . بعد الارتداد تتحول طاقة الوضع المرونية المختزنة إلى طاقة حركية . كل ارتداد تال للكرة يبدأ بطاقة حركية أقل ، وذلك بسبب الطاقة الضائعة في التشوه ، مما يجعل الكرة تصل إلى ارتفاع أقل ، وفي نهاية المطاف تتبدد كل طاقة الكرة وتتوقف عن الحركة وتسكن .
السؤال : استخدام سائق سيارة سباق الكوابح لإيقافها . طبق نظرية الشغل – الطاقة في الأوضاع الآتية : (على اعتبار أن النظام يحوي السيارة ولا يتضمن الطريق ) .
a. إذا كانت عجلات السيارة تتدرج دون انزلاق .
b. انزلقت عجلات السيارة عندما استخدمت الكوابح .
الجواب :
a. إذا لم تنزلق دواليب السيارة ستحتك سطوح المكابح بعضها ضد بعض فتبذل شغلا لتعمل على إيقاف السيارة . والشغل المبذول من قبل المكابح يساوي التغير في الطاقة الحركية للسيارة . ونلاحظ ارتفاع حرارة سطح المكابح لأن الطاقة الحركية تتحول إلى طاقة حرارية .
b. إذا استخدمت المكابح وانزلقت دواليب السيارة فهذا يعني أن المكابح انغلقت وتوقفت عن الاحتكاك وعندما تحتك الدواليب بالطريق وتبذل شغلا يعمل على إيقاف السيارة . وترفع درجة حرارة سطح الإطار وليس درجة حرارة المكابح . ولا تعد هذه الطريقة فعالة في إيقاف السيارة ، كما أن هذه الطريقة تتلف الإطارات .
السؤال : تسير سيارة صغيرة وشاحنة كبيرة بالسرعة نفسها . أيهما يبذل شغلا أكبر : محرك السيارة أم محرك الشاحنة ؟
الجواب : الشاحنة الكبيرة لها طاقة حركية أكبر KE=1/2 mv2 ، لأن كتلتها أكبر من كتلة السيارة الصغيرة ، وحسب نظرية الشغل – الطاقة فإن محرك الشاحنة الكبيرة يبذل شغل أكبر .
السؤال : المنجنيق استخدم المحاربون في القرون الوسطى مدفع المنجنيق لمهاجمة القلاع . حيث يعمل بعض هذه الأنواع باستخدام حبل مشدود ، وعندما يرخى الحبل ينطلق ذراع المنجنيق . ما نوع الطاقة المستخدمة عند قذف الصخرة بالمنجنيق ؟
الجواب : تخزن طاقة الوضع المرونية في حبل الربط المشدود الذي يبذل شغلا على الصخرة . وللصخرة طاقة حركية وطاقة وضع خلال طيرانها في الهواء . وعندما تضرب الصخرة بالحائط يؤدي التصادم العديم المرونة إلى تحول معظم الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية و طاقة صوتية وإلى بذل شغل يعمل على تحطيم جزء من الحائط .
السؤال : تصادمت سيارتان وتوقفتا تماما بعد التصادم ، فأين ذهبت طاقتاهما ؟
الجواب : تستهلك الطاقة في ثني الصفائح المعدنية في السيارة . كما تفقد الطاقة أيضا بسبب قوى الاحتكاك بين السيارات والإطارات ، كما تفقد على شكل طاقة حرارية وصوت .
السؤال : بذل شغل موجب على النظام خلال عملية معينة ، فقلت طاقة الوضع . هل تستطيع أن تستنتج أي شيء حول التغير في الطاقة الحركية للنظام ؟ وضح ذلك .
الجواب : الشغل يساوي التغير في الطاقة الميكانيكية الكلية ،
فإذا كانت W موجبة وكان التغير في PE موجبة ايضا فعندما لا يمكنك الحديث بشكل حازم عن التغير في KE
السؤال : التزلج يتحرك متزلجان مختلفان في الكتلة بالسرعة نفسها وفي الاتجاه نفسه ، فإذا أثر الجليد في المتزلجين بقوة الاحتكاك نفسها فقارن بين مسافة التوقف لكل منهما .
الجواب : سيقطع المتزلج ذو الكتلة الأكبر مسافة أكبر قبل التوقف .
السؤال : إذا دورت جسما كتلته 55g في نهاية خيط طوله 0.75 m حول رأسك في مستوى دائري أفقي بسرعة ثابتة ، كما في الشكل 4-15
a. فما مقدار الشغل المبذول على الجسم من قوة الشد في الخيط في دورة واحدة ؟
b. وهل تتفق إجابتك في الفرع (a) مع نظرية الشغل – الطاقة ؟ وضح ذلك .
الجواب :
a. لا يبذل شغل من قبل قوة الشد على الكتلة لأن الشد يسحب عموديا على حركة الكتلة .
b. لا يتعارض ذلك مع نظرية الشغل – الطاقة لأن الطاقة الحركية للكتلة ثابتة فهي تتحرك بسرعة ثابتة .
السؤال : أعط أمثلة محددة توضح العمليات الآتية :
a. بذل شغل على نظام ما فازدادت الطاقة الحركية ولم تتغير طاقة الوضع .
b. تحول طاقة إلى طاقة حركة دون أن يبذل شغل على النظام .
c. بذل شغل على النظام ، فازدادت طاقة الوضع ولم تتغير الطاقة الحركية .
d. بذل النظام شغلا فقلت الطاقة الحركية ولم تتغير طاقة الوضع .
الجواب :
a. دفع قرص الهوكي أفقيا على الجليد . النظام يحتوي قرص الهوكي فقط .
b. إسقاط كرة : النظام مكون من الأرض والكرة .
c. ضغط النابض في مسدس لعبة . النظام مكون من النابض فقط .
d. سيارة مسرعة تتحرك على طريق مستو فيعمل الطرق على التقليل من سرعتها .
السؤال : الأفعوانية إذا كلفت بتعديل تصميم أفعوانية ، وطلب المالك إليك أن تجعل اللعب عليها أكثر إثارة عن طريق جعل السرعة في أسفل المنحدر الأول للأفعوانية بالنسبة لارتفاعه الأصلي ؟
الجواب : يكون ارتفاع المنحدر مضاعفا أربع مرات .
السؤال : قذفت كرتان متماثلتان من قمة منحدر عال ، إحداهما رأسيا إلى أعلى ،والأخرى رأسيا إلى أسفل وكان لها مقدار السرعة الابتدائية نفسه . قارن بين طاقتيهما الحركية ، وسرعتيهما عندما ترتطمان بالأرض ؟
الجواب :على الرغم أن الكرتين تتحركان في اتجاهين متعاكسين إلا أن لهما نفس الطاقة الحركية وطاقة الوضع عند لحظة قذفهما . و سيكون لهما نفس الطاقة الميكانيكية والسرعة عندما ترتطمان بالأرض .
السؤال : تتحرك سيارة كتلتها 1600 kg بسرعة 12.5 m/s . ما طاقتها الحركية ؟
الجواب :
السؤال : ما مقدار الطاقة الحركية لسيارة سباق كتلتها 1525 kg ، عندما تكون سرعتها 108 km/h ؟
الجواب :
السؤال : مجموع كتلتي خليل ودراجته 54.0 kg . فإذا قطع خليل 1.80 km خلال 10.0 min بسرعة ثابتة ،فما مقدار طاقته الحركية ؟
الجواب :
السؤال : كتلة خالد 45 kg ويسير بسرعة 10.0 m/s .
c. أوجد نسبة الطاقة الحركية في الفرع a إلى الطاقة الحركية في الفرع b . وفسر ذلك .
الجواب :
a.
b.
c. مضاعفة السرعة المتجهة يضاعف الطاقة الحركية أربع مرات . تتناسب الطاقة الحركية طرديا مع مربع السرعة .
السؤال: كتلة كل من أسماء وآمنة متساويتان وتساوي 45 kg ، وقد تحركتا معا بسرعة 10.0 m/s كجسم واحد .
a. ما مقدار الطاقة الحركية لهما معا ؟
b. ما نسبة كتلتهما مع إلى كتلة أسماء ؟
c. ما نسبة طاقتهما الحركية ما إلى الطاقة الحركية لأسماء ؟ فسر إجابتك .
الجواب :
a.
b.
c.
نسبة طاقتهما الحركية إلى الطاقة الحركية لأسماء هي نفسها النسبة بين كتلتهما إلى كتلة أسماء . تتناسب الطاقة الحركية طرديا مع الكتلة .
السؤال : القطار في فترة الخمسينات من القرن الماضي ، استخدم قطار تجريبي كتلته 2.5 x 104 kg ، وقد تحرك في مسار مستو بمحرك نفاث يؤثر بقوة دفع مقدارها 5.00 x105 N خلال مسافة 509 m . فما مقدار :
a. الشغل المبذول على القطار ؟
b. التغير في الطاقة الحركية للقطار ؟
c. الطاقة الحركية النهائية للقطار إذا بدأ حركته من السكون ؟
d. السرعة النهائية للقطار إذا أهملنا قوى الاحتكاك ؟
الجواب :
a.
b.
c.
d.
السؤال : مكابح السيارة تتحرك سيارة وزنها 14700 بسرعة 25 m/s ، وفجأة استخدم السائق المكابح ، وأخذت السيارة في التوقف ، كما في الشكل 4-16 . فإذا كان متوسط قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة والطريق تساوي 7100 N فما المسافة التي تتحركها السيارة قبل أن تتوقف ؟
الجواب :
السؤال : تتحرك عربة صغيرة كتلتها 15.0 kg بسرعة متجهة مقدارها 7.50 m/s على مسار مستو ، فإذا أثرت فيها قوة مقدارها 10.0N فتغيرت سرعتها وأصبحت 3.20 m/s . ما مقدار :
a. التغير في الطاقة الحركية للعربة ؟
b. الشغل المبذول على العربة ؟
c. المسافة التي ستتحركها العربة خلال تأثير القوة ؟
الجواب :
a.
c.
السؤال : يتسلق علي حبلا في صالة اللعب مسافة 3.5 m . ما مقدار طاقة الوضع التي يكتسبها إذا كانت كتلته 60.0kg ؟
الجواب :
السؤال: البولنج احسب الزيارة في طاقة الوضع لكرة بولنج كتلتها 6.4 kg عندما ترفع 2.1 m إلى أعلى نحو رف الكرات .
الجواب :
السؤال : احسب التغير في طاقة الوضع لخديجة عندما تهبط من الطابق العلوي إلى الطابق السفلي مسافة 5.50 m ، علما بأن وزنها 505 N ؟
الجواب :
السؤال : رفع الأثقال يرفع لاعب أثقالا كتلتها 180 kg مسافة 1.95 m . فما الزيادة في طاقة وضع الأثقال ؟
الجواب :
السؤال : أطلق صاروخ تجريبي كتلته 10.0 kg رأسيا إلى أعلى من محطة إطلاق . فإذا أعطاه الوقود طاقة حركية مقدارها 1960 J خلال زمن احتراق وقود المحرك كله . فما الارتفاع الإضافي (عن ارتفاع المنصة ) الذي سيصل إليه الصاروخ ؟
الجواب :
السؤال : ترفع نبيلة كتاب فيزياء وزنه 12.0 N من سطح طاولة ارتفاعها 17 cm عن سطح الأرض ، فما مقدار التغير في طاقة الوضع للنظام ؟
الجواب :
السؤال : صمم جهاز ليظهر مقدار الطاقة المبذولة . يحوي الجهاز جسما مربوطا بحبل ، فإذا سحب شخص الحبل ورفع الجسم مسافة 1.00 m فسيشر مقياس الطاقة إلى أن 1.00 J من الشغل قد بذل .فما مقدار كتلة الجسم ؟
الجواب :
السؤال : التنس من الشائع عند لاعبي التنس الأرضي المحترفين أن المضرب يؤثر في الكرة بقوة متوسطة مقدارها 150.0 N . فإذا كانت كتلة الكرة 0.060 kg ولامست أسلاك المضرب مدة 0.030 s كما في الشكل 4-17 ، فما مقدار الطاقة الحركية للكرة لحظة ابتعادها عن المضرب ؟ افترض أن الكرة بدأت الحركة من السكون .
الجواب :
السؤال : يحمل طارق صاروخ دفع نفاث ، ويقف على سطح جليدي عديم الاحتكاك . فإذا كانت كتلة طارق 45 kg وزود الصاروخ طارقا بقوة ثابتة لمسافة 22.0 m فاكتسب طارق سرعة مقدارها 62.0 m/s .
a. فما مقدار القوة ؟
b. وما مقدار الطاقة الحركية النهائية لطارق ؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : . التصادم اصطدمت سيارة كتلتها 2.00 x 103 kg و سرعتها 12.0 m/s بشجرة ، فلم تتحرك الشجرة وتوقفت السيارة كما في الشكل 4-18 .
a. ما مقدار التغير في الطاقة الحركية للسيارة ؟
b. ما مقدار الشغل المبذول عندما ترتطم مقدمة السيارة بالشجرة ؟
c. احسب مقدار القوة التي أثرت في مقدمة السيارة لمسافة 50.0 cm .
الجواب :
a.
b.
c.
السؤال : أثرت مجموعة من القوى على حجر وزنه 32 N ، فكانت محصلة القوى عليه ثابتة ومقدارها 410 N ، وتؤثر في اتجاه رأسي ، فإذا استمر تأثير القوة المحصلة على الحجر حتى رفعه إلى مسافة 2.0 m ، ثم توقف تأثير القوة ، فما المسافة الرأسية التي سيرتفعها الحجر من نقطة توقف تأثير القوة فيه ؟
الجواب :
السؤال : رفع كيس حبوب وزنه 98.0 N إلى غرفة تخزين ارتفاعها 50.0 m فوق سطح الأرض باستخدام رافعة الحبوب .
a. ما مقدار الشغل المبذول ؟
b. ما مقدار الزيادة في طاقة وضع كيس الحبوب عند هذا الارتفاع ؟
c. إذا انقطع الحبل المستخدم لرفع كيس الحبوب بالضبط عندما وصل الكيس إلى ارتفاع غرفة التخزين ، فما مقدار الطاقة الحركية للكيس قبل أن يصطدم بسطح الأرض مباشرة ؟
الجواب :
a.
b.
c.
السؤال : تستقر صخرة كتلتها 20 kg على حافة منحدر ارتفاعه 100 m كما في الشكل 4-19 .
a. ما مقدار طاقة وضعها بالنسبة لقاعدة الجرف ؟
b. إذا سقطت الصخرة فما مقدار الطاقة الحركية للصخرة لحظة ارتطامها بالأرض ؟
c. ما مقدار سرعة الصخرة لحظة ارتطامها بالأرض ؟
الجواب :
a.
b.
c.
السؤال : الرماية وضع أحد الرماة سهما كتلته 0.30 kg في القوس ، و كان متوسط القوة المؤثرة عند سحب السهم للخلف مسافة 1.3 m تساوي 201 N .
a. إذا اختزنت الطاقة كلها في السهم فما سرعة انطلاق السهم من القوس ؟
b. إذا انطلق السهم رأسيا إلى أعلى فما الارتفاع الذي يصل إليه ؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : صخرة كتلتها 2.0 kg في حالة سكون ، ثم سقطت إلى الأرض ففقدت 407 J من طاقة وضعها . احسب الطاقة الحركية التي اكتسبتها الصخرة بسبب سقوطها ، وما مقدار سرعة الصخرة قبل ارتطامها بالأرض مباشرة ؟
الجواب :
السؤال : سقط كتاب فيزياء مجهول الكتلة من ارتفاع 4.50 m . ما مقدار سرعة الكتاب لحظة ارتطامه بالأرض ؟
الجواب :
السؤال : عربة القطار اصطدمت عربة قطار كتلتها 5.0 x 105 kg بعربة أخرى ساكنة لها الكتلة نفسها ، وتحركت العربتان معا بعد التصادم كجسم واحد بسرعة 4.0 m/s كما في الشكل 4-20 .
a. فإذا كانت سرعة العربة الأولى قبل التصادم 8.0 m/s فاحسب زخمها ؟
b. ما مقدار الزخم للعربتين معا بعد التصادم ؟
c. ما مقدار الطاقة الحركية للعربتين قبل التصادم وبعده ؟
d. أين ذهبت الطاقة الحركية التي خسرتها العربتان ؟
الجواب :
a.
b. لأنه يتم الحفاظ على الزخم، فإنه يجب أن يكون 4.0 x 106 kg.m/s
c. قبل
بعد :
d. تتحول الطاقة الحركية إلى حرارة وصوت .
السؤال : أي ارتفاع يجب أن تسقط منه سيارة صغيرة حتى يكون لها الطاقة الحركية نفسها عندما تسير بسرعة 1.00 x 102 km/h ؟
الجواب :
السؤال : تزن عبير 420 N وتجلس على أرجوحة ترتفع 0.40 m عن سطح الأرض .فإذا سحبت أمها الأرجوحة إلى الخلف حتى أصبحت على ارتفاع 1.0 m عن سطح الأرض ثم تركتها .
a. فما مقدار سرعة عبير عندما تمر بالنقطة الأقل ارتفاعا عن سطح الأرض في مسارها ؟
b. إذا مرت عبير بالنقطة الأقل ارتفاعا عن سطح الأرض بسرعة 2.0 m/s ، فما مقدار شغل الاحتكاك المبذول على الأرجوحة ؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : أسقطت ليلى رأسيا كرة كتلتها 10.0g من ارتفاع 2.0 m عن سطح الأرض . فإذا كانت سرعة الكرة عند ملامستها سطح الأرض 7.5 m/s فما مقدار السرعة الابتدائية للكرة ؟
الجواب :
السؤال :. الانزلاق تسلق منذر سلم منحدر تزلج ارتفاعه 4.8 m ، ثم تنزلق فكانت سرعته في أسفل منحدر التزلج 3.2 m/s . ما مقدار الشغل المبذول من قوة الاحتكاك على منذر إذا كانت كتلته 28 kg ؟
الجواب :
السؤال : يتسلق شخص وزنه 635 N سلما رأسيا ارتفاعه 5.0 m . أجب عما يأتي معتبرا أن الشخص والأرض يشكلان نظاما واحدا .
a. مثل بيانيا بالأعمدة الطاقة في النظام قبل بدء الشخص في التسلق وبعد وصوله إلى أقصى ارتفاع . هل تتغير الطاقة الميكانيكية ؟ وإذا كان كذلك فما مقدار التغير ؟
b. من أين جاءت الطاقة ؟
الجواب :
a.
نعم ، مقدار التغير يساوي 3200 J
b. من الطاقة الداخلية للشخص .
السؤال : يتأرجح شمبانزي من شجرة لأخرى في غابة .إذا تعلق بغصن متدل طوله 13 m ثم بدأ تأرجحه بزاوية تميل عن الرأسي بمقدار 45 ،فما سرعة الشمبانزي عندما يكون الغصن المتدلي رأسيا تماما ؟
الجواب :
الارتفاع الابتدائي للشمبانزي هو :
سرعة الشمبانزي :
السؤال : عربة صغيرة كتلتها 0.80 kg تهبط من فوق تل عديم الاحتكاك ارتفاعه 0.32 m عن سطح الأرض ، وفي قاع التل سارت العربة على سطح افقي خشن يؤثر في العربة بقوة احتكاك مقدارها 2.0 N ، ما المسافة التي تتحركها العربة على السطح الأفقي الخشن قبل أن تتوقف ؟
الجواب :
السؤال : القفز بالزانة السجل العالمي للقفز بالزانة (الوثب العالي) للرجال 2.45 m تقريبا . ما أقل مقدار من الشغل يجب أن يبذل لدفع لاعب كتلته 73 kg عن سطح الأرض حتى يصل إلى هذا الارتفاع ؟
الجواب :
السؤال : كرة القدم تصادم لاعب كتلته 110 kg بلاعب آخر كتلته 150 kg ، وتوقف اللاعبان تماما بعد التصادم . فأي اللاعبين كان زخمه قبل التصادم أكبر ؟ وأيهما كانت طاقته الحركية قبل التصادم أكبر ؟
الجواب :
للاعبين زخمان متساويان في المقدار ومتعاكسان في الاتجاه قبل التصادم .
الطاقة المفقودة من كل لاعب :
لأن الزخمين كانا متساويين ، ولكن أحدهما كتلته أقل من الآخر ، فاللاعب ذو الكتلة الأقل خسر طاقة أكثر .
السؤال : عربتا مختبر كتلتاهما على الترتيب 1.0 kg ، 2.0 kg ربطتا معا بنهايتي نابض مضغوط . وتحركتا معا بسرعة 2.1 m/s في الاتجاه نفسه . وفجأة تحرر النابض ليصبح غير مضغوط فدفع العربتين بحيث توقفت العربة ذات الكتلة 2 kg ، في حين تحركت العربة ذات الكتلة 1.0 kg إلى الأمام . ما مقدار الطاقة التي أعطاها النابض للعربتين ؟
الجواب :
13.2J أضيف بواسطة النابض
السؤال : تأرجح لاعب سيرك كتلته 55 kg بحبل بادئا من منصة ارتفاعها 12.0 m ، وفي أثناء نزوله حمل قردا كتلته 21.0 kg ليضعه على منصة أخرى ، فما أقصى ارتفاع ممكن للمنصة ؟
الجواب :
السؤال : سقطت عربة كتلتها 0.8 kg من أعلى مسار مائل يرتفع 0.50 m عن سطح الأرض ، ويميل على الأفقي بزاوية 30 كما في الشكل 4-21 ، وكانت المسافة التي تتحركها العربة حتى أسفل المسار (0.5 m / sin 30=1.0 m) . فإذا أثرت قوة احتكاك السطح في العربة بقوة 5.0 N ، فهل تصل العربة إلى أسفل المسار ؟
الجواب :
لشغل المبذول بواسطة الاحتاك لمسافة 1.0 m يساوي :
لا تصل العربة إلى أسفل السطح المائل .
السؤال : . الهوكي تحرك لاعب هوكي كتلته 90.0 kg بسرعة 5.0 m/s ، واصطدم بلاعب هوكي آخر كتلته 110 kg يتحرك بسرعة 3.0 m/s في الاتجاه المعاكس ، وتحركا بعد التصادم كجسم واحد بسرعة 1.0 m/s . ما مقدار الطاقة المفقودة نتيجة التصادم ؟
الجواب :
قبل
بعد
الطاقة المفقودة
السؤال : تطبيق المفاهيم يعد اصطدام طائر بالزجاج الأمامي لسيارة متحركة مثالا على تصادم جسمين كتلة أحدهما عدة أضعاف كتلة الآخر ، ومن ناحية أخرى يعد تصادم كرتي بلياردو مثالا على تصادم جسمين متساويين في الكتلة ، فكيف تتحول الطاقة في هذه التصادمات ؟ ادرس تصادما مرنا بين كرة بلياردو كتلتها m1 وسرعتها v1 بكرة أخرى ساكنة كتلتها m2 .
a. إذا كانت m1=m2 ، فما النسبة بين الطاقة المنقولة إلى m2 و الطاقة الابتدائية ؟
b. إذا كانت m2<
c. يتم تبطئة النيوترونات في المفاعل النووي عن طريق تصادمها بالذرات (كتلة النيوترون تساوي تقريبا كتلة البروتون) ، فأي الذرات الآتية مناسبة لتحقيق الهدف : الهيدروجين ، ام الكربون ، أم الأرجون ؟
الجواب :
a. كل الطاقة
b. الطاقة المنتقلة إلى m2 سوف تقل .
c. هيدروجين
السؤال : التحليل والاستنتاج يكون كل من الزخم والطاقة الميكانيكية محفوظا في التصادم التام المرونة . فإذا تصادمت كرتان كتلتهما على الترتيب mA ,mB ، وسرعتاهما vA, vB تتجهان إحداهما نحو الأخرى . استنتج المعادلات المناسبة لحساب سرعة كل منهما بعد التصادم ؟
الجواب :
الحفاظ على الزخم :
الحفاظ على الطاقة :
وبقسمة المعادلة 3 على المعادلة 2 نحصل على :
حل المعادلة 1 بدلالة VB2 و VA1 :
بالتعويض عن قيمة VA2 وVB2 في المعادلة 4
السؤال : التحليل والاستنتاج قذفت كرة كتلتها 25 g بسرعة v1 نحو كرة أخرى ساكنة كتلتها 125 g ومعلقة بخيط رأسي طوله 1.25 m .فإذا كان التصادم بين الكرتين تام المرونة ، وتحركت الكرة المعلقة بحيث صنع خيط التعليق زاوية 37.0 مع الرأسي ، حيث توقفت لحظيا فاحسب v1؟
الجواب :
الطاقة الحركية :
السؤال : الشمس مصدر طاقة في أي شكل من أشكال الطاقة تصل إلينا الطاقة الشمسية لتجعلنا نحيا وتجعل مجتمعنا يعمل ؟ ابحث في الطرائق التي تتحول بها الطاقة الشمسية إلى أشكال يمكن لنا استخدامها . وأين تذهب الطاقة الشمسية بعد أن نستخدمها ؟ وضح ذلك .
الجواب :تمتص الطاقة الشمسية على شكل طاقة حرارية . تحول النباتات جزءا من الإشعاع المرئي إلى طاقة كيميائية . ويشع جزء من الطاقة عائدا إلى الفضاء .
السؤال : تصنف جميع أشكال الطاقة إلى طاقة حركية أو طاقة وضع . فكيف تصف كلا من الطاقة النووية ، والكهربائية والكيميائية والبيولوجية والشمسية والضوئية ؟ ولماذا ؟ ابحث في الأجسام المتحركة في كل شكل من الأشكال الطاقة هذه ، وكيف تختزن الطاقة في هذه الأجسام ؟
الجواب :تتحرر طاقة الوضع عن طريق الانشطار أو الاندماج النووي . تتحرر طاقة الوضع الكيميائية عندما تتكسر الجزيئات أو يتم إعادة ترتيبها . يولد فصل الشحنات الكهربائية طاقة وضع كهربائية تتحول إلى طاقة حركية ، الطاقة الشمسية هي طاقة اندماج نووي تتحول إلى إشعاع كهرومغناطيسي .
السؤال : تنطلق رصاصة كتلتها 5.00 g بسرعة 100.0 m/s في اتجاه جسم صلب كتلته 10.0 kg مستقر على سطح مسو عديم الاحتكاك .
a. ما مقدار التغير في زخم الرصاصة إذا استقرت داخل الجسم الصلب ؟
b. ما مقدار التغير في زخم الرصاصة إذا ارتدت في الاتجاه المعاكس بسرعة 99 m/s ؟
c. في أي الحالتين السابقتين سيتحرك الجسم بسرعة أكبر ؟
الجواب :
a.
b.
c. عندما ترتد الرصاصة .
السؤال : يجب التأثير بقوة رفع مقدارها 15 kN على الأقل لرفع سيارة .
a. ما مقدار الفائدة الميكانيكية للرافعة القادرة على تقليص القوة (المسلطة) إلى 0.10 kg ؟
b. إذا كانت فاعلية الرافعة 75% ، فما المسافة التي يجب أن تؤثر خلالها القوة لترفع السيارة مسافة 33 cm ؟
الجواب :
a.
b.
حل اختبار مقنن الفصل الرابع الطاقة وحفظها
أسئلة اختياري من متعدد
اختر الإجابة الصحيحة فيما يلي :
السؤال : زادت سرعة دراجة هوائية من 4.0 m/s إلى 6.0 m/s . فإذا كانت كتلة راكب الدراجة والدراجة 55 kg ، فما الشغل الذي بذله سائق الدراجة لزيادة سرعتها ؟
a. 11 J
b. 28 J
c. 55 J
d. 550 J
الجواب الصحيح هو : d. 550 J
طريقة الحل:
السؤال : يبين الشكل أدناه كرة معلقة بخيط ، تتأرجح بشكل حر في مستوى محدد . فإذا كانت كتلة الكرة 4.0 kg ومقاومة الهواء مهملة فما أقصى سرعة تبلغها الكرة أثناء تأرجحها ؟
a. 0.14 m/s
b. 98 m/s
c. 7.0 m/s
d. 49 m/s
الجواب الصحيح هو : c. 7.0 m/s
طريقة الحل:
السؤال : ما مقدار الطاقة اللازمة لرفع صندوق كتلته 4.5 kg من الأرض إلى رف يرتفع 1.5 m فوق سطح الأرض ؟
a. 9.0 J
b. 49 J
c. 11 J
d. 66 J
الجواب الصحيح هو : d. 66 J
طريقة الحل:
السؤال : إذا أسقطت كرة كتلتها 6.0 x 10-2 kg من ارتفاع 1.0 m فوق سطح مستو صلب ، وعندما ضربت الكرة بالسطح فقدت 0.14 J من طاقتها ، ثم ارتدت مباشرة إلى أعلى ، فما مقدار الطاقة الحركية للكرة لحظة ارتدادها عن السطح المستوي ؟
a. 0.20 J
b. 0.59 J
c. 0.45 J
d. 0.73 J
الجواب الصحيح هو : c. 0.45 J
طريقة الحل:
السؤال : عند رفع جسم كتلته 2.5 kg من رف يرتفع 1.2 m عن سطح الأرض إلى رف يرتفع 2.6 m فوق سطح الأرض ، فما مقدار التغير في طاقة وضع الجسم ؟
a. 1.4 J
b. 25 J
c. 3.5 J
d. 34 J
الجواب الصحيح هو : d. 34 J
طريقة الحل:
1) حساب طاقة الوضع للجسم على الرف الأول الذي يرتفع 1.2 m فوق سطح الأرض :
2) حساب طاقة الوضع للجسم على الرف الثاني الذي يرتفع 2.6 m فوق سطح الأرض:
3) حساب مقدار التغير في طاقة وضع الجسم:
السؤال : تتحرك كرة كتلتها m بسرعة v1 على سطح أفقي عندما اصطدمت بحائط مبطن ، ثم ارتدت عنه في الاتجاه المعاكس . فإذا أصبحت طاقتها الحركية نصف ما كانت عليه قبل التصادم ، وأهملنا الاحتكاك ، فأي مما يلي يعبر عن سرعة الكرة بعد التصادم بدلالة سرعتها قبل التصادم ؟
الجواب الصحيح هو : B
طريقة الحل:
السؤال : يبين الشكل أدناه كرة على مسار منحن ، فإذا تحركت الكرة بدءا من السكون في أعلى المسار ووصلت إلى السطح الأفقي في أسفله على الأرض بسرعة 14 m/s ، وأهملنا الاحتكاك ، فما الارتفاع h من سطح الأرض حتى أعلى نقطة في المسار ؟
a. 7 m
b. 14 m
c. 10 m
d. 20 m
الجواب الصحيح هو : c. 10 m
طريقة الحل:
وبما أن الكرة تحركت من السكون فإن KEi =0 J.وعند وصولها إلى مستوى الاسناد يكون h=0 m ومنه فإن طاقة الوضع تكون معدومة أي PEf=0 .. إذا بالتعويض نجد:
الأسئلة الممتدة
السؤال :وضع صندوق على نابض مضغوط على منصة ، وعند إفلات النابض زود الصندوق بطاقة مقدارها 4.9 J ، فاندفع الصندوق رأسيا إلى أعلى ، فإذا كانت كتلة الصندوق 1.0 kg ، فما أقصى ارتفاع يصل إليه الصندوق قبل أن يبدأ في السقوط ؟
الجواب :
PE = mgh
h= PE/mg
h= 4.9 /1x9.80
h= 0.5 m
