الوحدة الأولي : الحركة
الفصل الأول :
الطاقة
الدرس ( 1 – 1 ) الشغل Work .
السؤال الأول :
أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل عبارة من العبارات التالية :
1- عملية تقوم فيها قوة مؤثرة بإزاحة جسم في اتجاهها . (....................... )
2- الشغل الذي تبذله قوة مقدارها ( 1 ) N تُحرك الجسم في اتجاه القوة مسافة
متر واحد . (....................... )
3- كمية عددية تساوي حاصل الضرب العددي لمتجهي القوة والإزاحة . (....................... )
السؤال الثاني :
ضع بين القوسين علامة ( ) أمام العبارة الصحيحة علمياً ، وعلامة ( X ) أمام العبارة غير الصحيحة علمياً في كل مما يلي :
1) ( ) الشغل الناتج عن القوة المؤثرة علي الجسم الموضح بالشكل المقابل
يساوي حاصل الضرب الاتجاهي لمتجها القوة المؤثرة علي الجسم
، ومتجه الإزاحة .
2) ( ) وحدة قياس الشغل في النظام الدولي للوحات هي ( الجول ) ويرمز له بالرمز ( J ) .
3) ( ) الجول ( J ) يكافئ نيوتن / متر ( N/m ) .
4) ( ) أثرت قوة مقدارها ( 10 ) N علي الجسم الموضح بالشكل المقابل ، فإذا أُزيح الجسم علي المستوي الأفقي مسافة ( 5 ) m فإن الشغل المبذول علي الجسم يساوي J . ( 50 )
5) ( ) إذا أثرت قوة عمودياً علي اتجاه حركة جسم ، فإن شغل هذه القوة علي الجسم يكون أكبر ما يمكن.
6) ( ) أذا أثرت مجموعة من القوي المتزنة علي جسم وتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم ، فإن الشغل المبذول علي الجسم يساوي صفراً .
7) ( ) يكون شغل القوة سالباً ، إذا كان اتجاه تأثير القوة عمودياً علي اتجاه الإزاحة .
8) ( ) إذا خضع جسم لتأثير شغل ، فإن الشغل يؤدي لتغير{ زيادة أو نقص } في سرعة الجسم .
9) ( ) عندما يتحرك جسم علي مسار دائري حركة دائرية منتظمة ويكمل دورة كاملة فإن الشغل المبذول
علي الجسم يساوي صفراً .
10) ( ) القوة المنتظمة هي القوة ثابتة المقدار والاتجاه خلال فترة التأثير علي الجسم .
تابع / السؤال الثاني :
11) ( ) الشغل الناتج عن وزن الجسم عندما يتحرك من موضعه إلي سطح الأرض علي المسار ( b ) أكبر منه إذا تحرك من نفس الموضع إلي الأرض علي المسار ( a ) .
12) ( ) يتوقف الشغل الناتج عن وزن جسم علي مقدار الإزاحة الرأسية للجسم ووزنه فقط .
13) ( ) يمكن حساب الشغل الذي تبذله قوة مؤثرة علي جسم من ميل الخط البياني لمنحني ( F – x ) .
14) ( ) إذا علقت كتلة مقداره ( m ) في الطرف الحر لنابض رأسي مثبت في حامل ، واستطال النابض
بتأثيرها مسافة (Δ x ) ، فإن الشغل الناتج عن وزن الكتلة يحسب من العلاقة ( W=½kΔx ) .
15) ( ) الشكل المقابل يمثل قوين متعامدتين و
تؤثران في آن واحد علي جسم ، فإذا تحرك الجسم علي المستوي
الأفقي مسافة ( 10 ) m فإن الشغل المبذول علي الجسم يساوي ( 500 ) j .
السؤال الثالث :-
أكمل العبارات التالية بما تراه مناسباً :-
1- يصنف الشغل ككمية فيزيائية من الكميات .......... .
2- أثرت قوة ( F ) علي الجسم الموضح بالشكل المقابل بحيث كانت تصنع زاوية مقدارها ( θ ) مع اتجاه الحركة ، فإن الشغل تبذله المركبة ............ بينما المركبة ........... لا تبذل شغلاً .
3- يكون الشغل الذي تبذله قوة ثابتة ( منتظمة ) أكبر ما يمكن وموجباً عندما تكون الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة ( بالدرجات ) تساوي ....... ، بينما يكون الشغل أكبر ما يمكن وسالباًً عندما تكون الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة ( بالدرجات ) تساوي ....... ، وينعدم شغل هذه القوة عندما تصبح الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة ( بالدرجات ) مساوية ....... .
4- إذا تحرك جسم تحت تأثير مجموعة من القوي المتزنة وبسرعة ثابتة ، فإن الشغل الذي تبذله هذه القوي يساوي ........ .
5- الشغل الناتج عن وزن جسم لا يتوقف علي ........................ ، ويتوقف فقط علي كل من وزن الجسم و ...................... .
6- الجول وحدة لقياس ........... وتكافئ ............ .
تابع / السؤال الثالث :
7- وضع صندوق كتلته ( 0.5 ) kg عند قمة مستوي أملس يميل علي الأفق بزاوية كما بالشكل المقابل ، فإذا تحرك الصندوق علي المستوي مسافة ( 60 ) cm ، فإن الشغل الناتج عن وزن الصندوق بوحدة ( j ) يساوي ......... .
8- الشكل المقابل يمثل القوة المؤثرة علي جسم يتحرك علي مستوي أفقي أملس ، فإن الشغل المبذول لإزاحة الجسم بوحدة ( j ) يساوي ....... .
9- الشكل المقابل يمثل منحني ( F-x ) المعبر عن حركة جسم تحت تأثير قوة متغيرة ، ومن المنحني يكون الشغل الذي بذلته القوة في إزاحة الجسم بوحدة ( j ) يساوي ......... .
10- الشغل الناتج عن وزن الجسم لا يتوقف علي .......................... ، ويتوقف علي ....................... .
السؤال الرابع :-
ضع علامة ( ) في المربع الواقع أمام أنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-
1- واحدة فقط من الكميات الفيزيائية التالية تُصنف ككمية عددية وهي :
الإزاحة الشغل القوة العجلة
2- العلاقة الرياضية المستخدمة في حساب الشغل الذي تبذله قوة منتظمة تؤثر علي جسم وتزيحه هي :
3- ينعدم ( يتلاشي ) شغل القوة عندما تكون الزاوية بين اتجاه تأثير القوة واتجاه الحركة ( الإزاحة ) بالدرجات تساوي :
صفر 30 90 180
4- يُقاس الشغل بوحدة ( الجول ويرمز له بالرمز J ) في النظام الدولي للوحدات ، والجول ( J ) يكافئ :
5- يتوقف الشغل الذي تبذله قوة منتظمة في إزاحة جسم فقط علي :
مقدار القوة ومقدار الإزاحة مقدار القوة
مقدار الإزاحة والمركبة العمودية للقوة علي اتجاه الحركة مقدار القوة ومقدار الإزاحة ومقدار الزاوية بينهما
تابع / السؤال الرابع :
6 – أمسك طفل كرة صغيرة بيده وأخرجها من شرفة ( نافذة ) غرفته ثم تركها لتسقط في الهواء ، فيكون الشغل المبذول علي الكرة :
موجباً بسبب تأثير قوة الجاذبية علي الكرة طالما ظل ممسكاً بها .
صفرا أثناء سقوطها نحو الأرض بسبب ثبات قوة جذب الأرض للكرة .
سالباً أثناء سقوطها بسبب نقص ارتفاع الكرة عن سطح الأرض .
صفراً طالما ظل ممسكاً بها بسبب انعدام الإزاحة .
7- الشكل المقابل يمثل منحني ( F-x ) المعبر عن حركة سيارة تحت تأثير قوي متغيرة خلال الحركة ، ومن المنحني يكون الشغل الذي بُذل علي السيارة بوحدة ( j ) يساوي :
25 5000
15000 20000
8 – الأشكال التالية تمثل قوة ثابتة مقدارها ( F ) تؤثر علي مكعب وتحركه مسافة ( d ) علي مستوي أفقي عديم الاحتكاك ، فإن الشكل الذي تبذل فيه القوة أكبر شغل ممكن هو :
9 – الشكل المقابل يمثل نابض مرن ثابت القوة له ( k = 100 N/m ) علقت به كتلة ( m ) ، فاستطال النابض بتأثيرها مسافة ( Δx ) مقدارها ( 5 ) cm فإن :
أ – مقدار القوة المحدثة للاستطالة بوحدة ( N ) تساوي :
1 5 10 25
ب – مقدار الكتلة المعلقة في النابض بوحدة ( kg ) تساوي :
0.05 0.5 5 10
ج – الشغل المبذول من الكتلة علي النابض لإحداث الاستطالة السابقة بوحدة (j ) يساوي :
0.025 0.125 2.5 5
د – أفضل شكل يمثل منحني ( F - Δx ) في المثال السابق هو :
السؤال الخامس :-
( أ ) قارن بين كل مما يلي حسب وجه المقارنة المطلوب في الجدول التالي :
وجه المقارنة الشغل الموجب الشغل السالب
نوع تغير السرعة .................................................. ..................................................
مقدار الزاوية بين القوة والإزاحة .................................................. ..................................................
وجه المقارنة الزاوية بين القوة والإزاحة = صفر الزاوية بين القوة والإزاحة =
وصف مقدار الشغل .................................................. ..................................................
وجه المقارنة القوة الإزاحة الشغل
وحدة القياس حسب النظام الدولي للوحدات ...................... ......................... .....................
( ب ) : أذكر العوامل التي يتوقف عليها كل من :
1- الشغل الذي تبذله قوة .
................................................
................................................
................................................
2- الشغل الناتج عن وزن جسم عند إزاحته رأسياً .
..................................................
3- الشغل الناتج عن وزن كتلة معلقة في نابض مرن .
................................................
................................................
( ج ) : علل لكل مما يلي تعليلاً علمياً سليماً :
1- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يتحرك الجسم في مسار مغلق .
.....................................................................................................................
2- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يتحرك بسرعة ثابتة المقدار والاتجاه .
.....................................................................................................................
3- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يتحرك الجسم في مسار دائري .
.....................................................................................................................
4- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يكون تأثير القوة عمودياً علي اتجاه الإزاحة .
.....................................................................................................................
5- الشغل المبذول ضد قوي الاحتكاك يكون سالباً .
......................................................................................................................
تابع السؤال الخامس :
( د ) : مستعيناً بالبيانات علي الشكل المقابل ... أجب عن الأسئلة التالية ؟
1) المكعب الموضح بالشكل موضوع علي سطح أفقي خشن ، وتؤثر عليه قوة منتظمة ( F ) بحيث تصنع زاوية ( θ ) مع المستوى والمطلوب :
• حدد مقدار مركبة القوة ( F ) التي تبذل شغلاً علي الجسم ؟
.........................................................
• أكتب المعادلة العامة لحساب الشغل بدلالة المركبة السابقة وإزاحة الجسم .
..............................................................................................
• هل توجد للقوة ( F ) مركبة أخري ؟ وهل تبذل هذه المركبة شغلاً علي الجسم ؟ علل لإجابتك .
..............................................................................................
..............................................................................................
• توجد قوي أخري تؤثر علي المكعب في مستوي حركته ... حدد هذه القوي وحدد اتجاهها ؟
.............................................................................................
..............................................................................................
2) المكعب الموضح بالشكل موضوع علي سطح مائل بزاوية ( θ ) مع المستوى الأفقي وأملس تماماً ، والمطلوب :
• حدد القوي المؤثرة علي المكعب ، ثم حلل هذه القوي إلي مركبتيها.
.........................................................................................................................................................................................................
• من هي مركبة القوة التي تبذل شغلاً علي الجسم ؟
............................................................................................
• أكتب المعادلة العامة لحساب الشغل بدلالة المركبة السابقة وإزاحة الجسم .
..............................................................................................
• هل توجد مركبة أخري تبذل شغلاً علي الجسم ؟ علل لإجابتك .
..............................................................................................
..............................................................................................
• هل يتوقف الشغل المبذول علي المكعب أثناء حركته علي طول المستوي الذي يتحرك عليه ؟
علل لإجابتك .
.............................................................................................
السؤال السادس :-
الاستنتاجات :
أ ) مستعيناً بالشكل المقابل ... أثبت أن :
الشغل لا يرتبط بشكل المسار الذي سلكته نقطة تأثير القوة
من ( A ) إلي ( B ) .
............................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ...............................................................................................................
ب ) أثبت أن :
الشغل المبذول بواسطة قوة شد تؤثر علي الطرف الحر لنابض مرن تحسب من العلاقة :
حيث ( k ) ثابت القوة للنابض ، ( Δx ) الاستطالة الحادث للنابض بتأثير قوة الشد ، يمكنك الاستعانة
بالرسم المناسب .
...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
............................................................................................................... ...............................................................................................................
السؤال السابع :-
حل المسائل التالية : -
( أ ) طائرة عمودية أسقطة رأسياً قذيفة كتلتها ( 2 ) kg من ارتفاع ( 2000 ) m عن سطح الأرض
باعتبار عجلة الجاذبية الأرضية ( g ) تساوي ( 10 ) m/s2 أحسب :
1- الشغل المبذول علي القذيفة لحظة إسقاطها من الطائرة .
........................................................................................................................................................................................................................................................
2- الشغل المبذول علي القذيفة عندما تتحرك مبتعدة عن الطائرة مسافة 500 ) m ( .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
3- الشغل المبذول ضد قوة الاحتكاك مع الهواء خلال سقوط القذيفة من الطائرة حتى بلوغها سطح الأرض علما بان مقدار قوة الاحتكاك ( 2 ) N .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
4- الشغل الكلي المبذول علي القذيفة خلال سقوط القذيفة من الطائرة حتى بلوغها سطح الأرض نتيجة القوي المؤثرة فيها .
.......................................................................................................................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................................................................................................................
( ب ) علقت كتلة مقدارها ( 200 ) gm في الطرف الحر لزنبرك معلق عمودياً ، فاستطال الزنبرك بتأثيرها مسافة ( 4 ) cm والمطلوب حساب :
1- قوة الشد المؤثرة علي الزنبرك .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
2- ثابت القوة للزنبرك .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
3- الشغل الناتج عن قوة الشد المؤثرة علي الطرف الحر للزنبرك .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
تابع السؤال السابع :
( ج ) الشكل المقابل يمثل منحني ( F – x ) للقوي المؤثرة علي زنبرك مرن والإستطالات الحادثة له بتأثير هذه القوي والمطلوب حساب :
1- ثابت القوة للزنبرك . ...........................................................................................................................................................................................................................
2- الشغل المبذول علي الزنبرك لإحداث استطالة مقدارها ( 4 ) cm . ................................................................................................................................................................................................................................................
( د ) كرة كتلتلتها ( 200) gm سقطة سقوطاً حراً من ارتفاع ( 10 ) m عن سطح الأرض ونفذت في باطن الأرض مسافة ( 0.5 ) m ، بإهمال مقاومة الهواء ... أحسب :
1- الشغل المبذول بفعل قوي الجاذبية علي الكرة من لحظة
بدء سقوطها حتى لحظة ملامسة الأرض . .............................................................................................................................................................................................
2- الشغل المبذول علي الكرة نتيجة اختراقها سطح الأرض .
........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
3- ما التغير المتوقع حدوثه في سرعة الكرة أثناء سقوطها في الهواء ، وأثناء اختراقها سطح الأرض ؟
................................................................................................................................................................................................................
4- قار بين إشارة الشغل والتغير الحادث في سرعة الكرة في الحالتين السابقتين .
ماذا تلاحظ ؟ ماذا تستنتج ؟
.........................................................................................................
الوحدة الأولي : الحركة
الفصل الأول :
الطاقة
الدرس ( 1 – 2 ) الشغل والطاقة .
السؤال الأول :
أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل عبارة من العبارات التالية :
1- ............................. . (....................... )
السؤال الثاني :
أكمل العبارات العلمية التالية :
1- ..........................................................................
السؤال الثالث :
ضع علامة ( ) في المربع الواقع أمام أنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-
1- ...................................... :
.. .. .. ..
السؤال الرابع :
.......................................... :
السؤال الخامس :
أ ) ........................................ .
-
الوحدة الأولي : الحركة
الفصل الأول :
الطاقة
الدرس ( 1 – 2 ) الشغل والطاقة Work and Energy .
السؤال الأول :
أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل عبارة من العبارات التالية :
4- المقدرة علي إنجاز شغل . (....................... )
5- شغل ينجزه الجسم بسبب حركته . (....................... )
6- طاقة يختزنها الجسم وتسمح له بانجاز شغل للتخلص منها . (....................... )
7- الشغل المبذول علي الجسم لرفعه إلي نقطة ما . (....................... )
8- الطاقة اللازمة لتغيير موضع الجسم أو تعديله وهي تساوي مجموع طاقة الجسم الحركية وطاقته الكامنة . (....................... )
السؤال الثاني :
أكمل العبارات العلمية التالية :
1- الطاقة الحركية لجسم ما أثناء حركته علي مسار مستقيم تتوقف علي ........... و ........... .
2- الطاقة الحركية لجسم صلب يدور حول محور تتوقف علي ................ و ................ .
3- الشغل الناتج عن محصلة القوة الخارجية المؤثرة في الجسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير في ............... خلال الفترة الزمنية نفسها .
4- الطاقة الكامنة المختزنة في المركبات الكيميائية كالفحم الحجري وفي البطاريات الكهربائية و في الغذاء
تسمي طاقة كامنة ........... .
5- الطاقة الكامنة المختزنة في الأجسام والمرتبطة بموقعها بالنسبة إلي سطح الأرض تسمي طاقة كامنة ..... .
6- الطاقة الكامنة المختزنة في الأجسام المرنة والتي تسمح لها بالعودة إلي وضع مستقر بعد أن تتخلص منها
تسمي طاقة كامنة ........... .
7- مقدار الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في جسم نتيجة شده أو ضغطه أو ليه تتوقف علي ...........
و ........... .
8- مقدار الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في خيط مطاطي مرن نتيجة إزاحته إزاحة زاوية مقدارها ( Δ θ )
من وضع السكون تتوقف علي ........... و ........... .
9- المستوي الذي نبدأ منه قياس الطاقة الكامنة التثاقلية والتي تساوي عنده ( صفراً ) لأي جسم يسمي
............... .
10- مقدار الطاقة الكامنة التثاقلية المختزنة في جسم تتوقف علي ........... و ........... .
السؤال الثالث :
ضع علامة ( ) في المربع الواقع أمام أنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-
2- الطاقة الحركية الخطية لكتلة نقطية تحسب من العلاقة :
2- سيارة تتحرك بسرعة خطية ثابتة مقدارها ( v ) ، فإذا زادت سرعتها وأصبحت ( 2 v ) ، فإن الطاقة الحركية للسيارة :
تزيد إلي أربعة أمثال ما كانت عليه . تزيد إلي مثلي ما كانت عليه .
تقل إلي نصف ما كانت عليه . لا تتغير .
3- سيارة نقل مياه ( تنكر ) مملوء بالماء ويتحرك بسرعة خطية ( v ) ، فإذا كانت حاوية الماء مثقوبة والماء
يتدفق منها أثناء حركة السيارة ، وحافظ السائق علي الحركة بنفس السرعة فإن الطاقة الحركية للسيارة :
تقل تدريجيا تزيد تدريجيا لا تتغير تقل تدريجيا حتى تتلاشي
4- أفضل خط بياني يمثل العلاقة بين الطاقة الحركية لجسم ( KE ) ، ومربع سرعته الخطية ( ) هو :
5- إذا كان الشكل المقابل يمثل تغير الطاقة الحركية لجسم متحرك حركة خطية بتغير سرعته الخطية ، فإن كتلة هذا الجسم بوحدة Kg ) تساوي:
0.2 0.4
5 10
6- إذا كان الشكل المقابل يمثل تغير الطاقة الحركية لمجموعة أجسام مختلفة الكتلة و متحركة حركة خطية بنفس السرعة الخطية ، فإن سرعة هذه الأجسام بوحدة ( m/s ) تساوي :
0.125 4
8 16
7- الأشكال التالية تمثل كتل مختلفة تتحرك بسرعات مختلفة حركة خطية مستقيمة ، اثنتان فقط منها لهما نفس الطاقة الحركية وهما :
a و b a و c b و c a و d
تابع / السؤال الثالث :
8- عندما تدور العجلة الموضحة بالشكل المقابل حول الدوران ( Δ ) المار بمركزها بسرعة زاوية ( ω ) وإذا كان القصور الذاتي الدوراني للعجلة ( I ) فإن :
i. القصور الذاتي الدوراني للعجلة ( I ) يحسب بالمعادلة :
ii. والطاقة الحركية للعجلة تحسب بالمعادلة :
9- إذا علمت أن مقدار القصور الذاتي الدوراني لكتلة نقطية ( m ) مقدارها ( 50 ) gm وتبعد عن محور الدوران مسافة ( r ) مقدراها ( 10 ) cm تحسب من العلاقة ، فإن الطاقة الحركية لهذه الكتلة عندما تدور بسرعة زاوية مقدارها ( 5 ) rad / s يساوي بوحدة الجول :
10- إذا تم لي جسم مثبت في الطرف الحر لخيط مرن محدثا إزاحة زاوية مقدارها ( θ Δ ( من وضع السكون كما بالشكل المقابل ، فإن الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في الخيط المطاطي والتي تسمح للنظام بالعودة للوضع الأصلي تحسب من العلاقة :
11- أفضل خط بياني يمثل العلاقة بين الطاقة الكامنة التثاقلية لجسم وتغير بعده عن المستوي المرجعي هو :
تابع / السؤال الثالث :
12- الشكل المقابل يمثل عدة مسارات استخدمت لوضع جسم كتلته ( m ) علي ارتفاع ( h ) m عن المستوي المرجعي ، والجسم يكتسب أكبر طاقة كامنة تثاقلية عندما يسلك المسار :
a b
c لا توجد إجابة صحيحة
13- أسقط طائر حجراً كتلته ( 100 ) gm كان ممسكا به ، فإذا كانت سرعة الحجر عندما كان علي ارتفاع ( 20 ) m عن سطح الأرض ( المستوي المرجعي ) تساوي ( 4 ) m/s ، فإن الطاقة الميكانيكية الكلية للحجر بوحدة الجول تساوي :
20.4 20.8 21.6 20800
12- إطار دراجة قصوره الذاتي الدوراني يدور حول محور عمودي يمر بمركزه بسرعة زاوية مقدارها ( 10) rad / s ، فإن الطاقة الحركية الدورانية للإطار بوحدة ( J ) تساوي :
5 50 500 1000
السؤال الرابع :
ضع بين القوسين علامة ( ) أمام العبارة الصحيحة علمياً ، وعلامة ( X ) أمام العبارة غير الصحيحة علمياً في كل مما يلي :
16) ( ) تتوقف الطاقة الحركية لجسم متحرك علي مسار مستقيم علي كتلة الجسم وسرعته الخطية التي
يتحرك بها.
17) ( ) إذا قلت سرعة سيارة متحركة إلي نصف ما كانت عليه ،، فإن طاقتها الحركية تقل إلي نصف ما
كانت عليه .
18) ( ) الجول وحدة لقياس الشغل والطاقة وتكافئ ( kg.m/s ) .
19) ( ) إذا كان نظام مؤلف من أكثر من جسم مصمت ،فإن الطاقة الحركية للنظام تساوي مجموع الطاقات الحركية لكل الأجسام المصمتة المكونة له .
20) ( ) يختلف القصور الذاتي الدوراني لجسم ما باختلاف شكله ومحور دورانه.
21) ( ) الشكل المقابل يمثل قرص مصمت وحلقة دائرية متماثلان في الأبعاد الهندسية ويدور كل منهما حول محور عمودي يمر بمركزه ، لذلك فهما متساويان في مقدار القصور الذاتي الدوراني .
تابع / السؤال الرابع :
22) ( ) الشغل الناتج عن محصلة القوة الخارجية المؤثرة في جسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير في كمية حركته خلال الفترة نفسها.
23) ( ) تختزن الأجسام المرنة عند شدها أو ضغطها أو ليها طاقة تساوي الشغل الذي بُذل لتغيير وضعها إلي وضع الاستطالة أو الانكماش أو اللي .
24) ( ) نابض مرن ثابته (100 N/m ) شُد بقوة فاستطال مسافة ( 5 ) cm ، فإن الطاقة المرنة الكامنة المختزنة فيه بوحدة ( الجول ) تساوي ( 12.5 ) .
25) ( ) خيط مطاطي مرن ثابت مرونته تم ليه عن موضع سكونه ، فإن
الطاقة الكامنة المرنة المختزنة فيه بوحدة ( الجول ) تساوي تقريبا ( 6.847 ) .
26) ( ) الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في خيط مطاطي مرن تتناسب طردياً مع إزاحته الزاوية عن موضع سكونه .
27) ( ) الطاقة الكامنة التثاقلية لجسم يقع علي ارتفاع معين من المستوي المرجعي في مجال الجاذبية الأرضية تتوقف علي كيفية الوصول إلي هذا الارتفاع .
28) ( ) الشكل المقابل يمثل التغير في الطاقة الكامنة التثاقلية لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح الأرض ( المستوي المرجعي ) ، ومنه يكون وزن الجسم بوحدة ( N ) مساوياً ( 20 ) .
السؤال الخامس :-
( أ ) قارن بين كل مما يلي حسب وجه المقارنة المطلوب في الجدول التالي :
وجه المقارنة الطاقة الحركية لجسم صلب يتحرك حركة خطية مستقيمة الطاقة الحركية لجسم صلب يدور حول محور يمر بمركزه
معادلة الحساب .................................................. ..................................................
العوامل التي تتوقف عليها .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................
وجه المقارنة الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في نابض الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في خيط مطاطي تم ليه
معادلة الحساب .................................................. ..................................................
العوامل التي تتوقف عليها .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................
تابع / السؤال الخامس :
( ب ) اثبت أن :
الشغل الناتج عن محصلة القوي الخارجية المؤثرة في جسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير في طاقته الحركية خلال الفترة نفسها .
..................................................................................................................
..................................................................................................................
.................................................................................................................. ..................................................................................................................
..................................................................................................................
التغير في مقدار طاقة الوضع التثاقلية لجسم نتيجة تغير موضع مركز ثقله راسيا بين
نقطتين بالنسبة للمستوي المرجعي يساوي معكوس الشغل المبذول من وزن الجسم خلال
هذه الإزاحة يساوي التغير في طاقته الحركية خلال الفترة نفسها .
..................................................................................................................
..................................................................................................................
.................................................................................................................. ..................................................................................................................
..................................................................................................................
( ج ) : علل لكل مما يلي تعليلاً علمياً سليماً :
1. الكرة المقذوفة بسرعة أفقية كبيرة علي مستوي أفقي تستطيع أن تقطع مسافة اكبر قبل أن تتوقف من كرة مماثلة لها قذفت علي نفس المستوي بسرعة أقل قبل أن تتوقف .
.....................................................................................................................
6- إذا أسقطت مطرقة علي مسمار من مكان مرتفع ، ينغرز المسمار مسافة أكبر مقارنة بإسقاطها من مكان اقل ارتفاعا .
.....................................................................................................................
a. – المياه الساقطة من الشلالات يمكنها غدارة التوربينات التي تولد الطاقة الكهربائية .
..........................................................................................................................................................................................................
i. لكي ينطلق الحجر الموضح بالشكل المقابل لمسافة بعيدة يجب شد الخيط المطاطي بقوة كبيرة للخلف .
..................................................................................................................................................................................................
السؤال السادس :-
الاستنتاجات :
أ ) أثبت أن :
الشغل الناتج عن محصلة القوة الخارجية المؤثرة علي جسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير
في طاقته الحركية خلال الفترة نفسها .
.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
ب ) أثبت أن :
التغير في مقدار طاقة الوضع التثاقلية يساوي معكوس الشغل المبذول من وزن الجسم خلال الإزاحة
العمودية .
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
السؤال السابع :-
حل المسائل التالية : -
حيثما لزم الأمر أعتبر :
سطح الأرض المستوي المرجعي - ( g ) = 10 m/s2 عجلة الجاذبية الأرضية
( أ ) كرة تنس طاولة كتلتها ( 200) gm سقطت من ارتفاع ( 15 ) m عن سطح أرض رخوة فغاصت بها مسافة ( 10 ) cm أحسب :
5- طاقة حركة وطاقة الوضع التثاقلية للكرة عند الارتفاع المذكور.
........................................................................................................................................................................................................................................................
تابع السؤال السابع
6- طاقة حركة الكرة لحظة ملامسة سطح الأرض الرخوة .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
7- قوة الاحتكاك المعيقة لحركة الكرة { بفرض أنها قوة ثابتة } أثناء غوصها في الأرض الرخوة .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
( ب ) كرة وزنها ( 500 ) N تنزلق علي سطح أملس كما موضح بالشكل المقابل والمطلوب حساب :
4- طاقة الوضع التثاقلية للكرة عند نقطة ( a ) .
........................................................................................................................................................................
2- سرعة الكرة لحظة مرورها بالنقطة ( b ).
..........................................................................................................................................................................................................................................................
3. سرعة الكرة عند وصولها إلي نقطة ( c ).
..........................................................................................................................................................................................................................................................
( ج ) سيارة كتلتها ( 800 ) kg تتحرك علي أرض خشنة بسرعة ( 30 ) m/s ، تعمد قائدها عدم الضغط علي دواسة البنزين أو الكوابح فاستمرت في الحركة لمسافة ( 100 ) m قبل أن تتوقف تماما عن الحركة . والمطلوب حساب :
1. الطاقة الحركية الابتدائية للسيارة . ................................................................................................................................................................................................................................................
2. الشغل المبذول من الأرض علي السيارة .
..............................................................................................................................................................................................................................................
3. قوة الاحتكاك المعيقة لحركة السيارة .
تابع السؤال السابع
( د ) الشكل المقابل يوضح جسما كتلته ( 2 ) kg مربوط بخيط مهمل الكتلة وعديم المرونة ويمر حول حلقة دائرية كتلتها ( 1 ) kg ونصف قطرها ( 50 ) cm، قابلة للدوران حول محور يمر بمركزها ، فإذا أُفلت الجسم من ارتفاع ( 2 ) m ليسقط نحو الأرض ومسبباً حركة الحلقة حول محورها بسرعة زاوية ( ω )
[ اعتبر القصور الذاتي الدوراني للحلقة ]
والمطلوب:
a. اكتب معادلة الطاقة الحركية للنظام المؤلف من الجسم والحلقة لحظة بدء الحركة . ........................................................................................................................................................................................................
b. اكتب معادلة الشغل الناتج عن وزن الجسم الساقط .
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
c. ما مقدار الشغل الناتج عن وزن الحلقة الدائرية حول المحور الحامل للنظام .
................................................................................................................................................................................................................
8- مستعينا بمعادلة الطاقة الحركية ... احسب سرعة الجسم لحظة ارتطامه بالأرض .
..............................................................................................................................................................................................................
الفصل الأول :
الطاقة
الدرس ( 1 – 1 ) الشغل Work .
السؤال الأول :
أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل عبارة من العبارات التالية :
1- عملية تقوم فيها قوة مؤثرة بإزاحة جسم في اتجاهها . (....................... )
2- الشغل الذي تبذله قوة مقدارها ( 1 ) N تُحرك الجسم في اتجاه القوة مسافة
متر واحد . (....................... )
3- كمية عددية تساوي حاصل الضرب العددي لمتجهي القوة والإزاحة . (....................... )
السؤال الثاني :
ضع بين القوسين علامة ( ) أمام العبارة الصحيحة علمياً ، وعلامة ( X ) أمام العبارة غير الصحيحة علمياً في كل مما يلي :
1) ( ) الشغل الناتج عن القوة المؤثرة علي الجسم الموضح بالشكل المقابل
يساوي حاصل الضرب الاتجاهي لمتجها القوة المؤثرة علي الجسم
، ومتجه الإزاحة .
2) ( ) وحدة قياس الشغل في النظام الدولي للوحات هي ( الجول ) ويرمز له بالرمز ( J ) .
3) ( ) الجول ( J ) يكافئ نيوتن / متر ( N/m ) .
4) ( ) أثرت قوة مقدارها ( 10 ) N علي الجسم الموضح بالشكل المقابل ، فإذا أُزيح الجسم علي المستوي الأفقي مسافة ( 5 ) m فإن الشغل المبذول علي الجسم يساوي J . ( 50 )
5) ( ) إذا أثرت قوة عمودياً علي اتجاه حركة جسم ، فإن شغل هذه القوة علي الجسم يكون أكبر ما يمكن.
6) ( ) أذا أثرت مجموعة من القوي المتزنة علي جسم وتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم ، فإن الشغل المبذول علي الجسم يساوي صفراً .
7) ( ) يكون شغل القوة سالباً ، إذا كان اتجاه تأثير القوة عمودياً علي اتجاه الإزاحة .
8) ( ) إذا خضع جسم لتأثير شغل ، فإن الشغل يؤدي لتغير{ زيادة أو نقص } في سرعة الجسم .
9) ( ) عندما يتحرك جسم علي مسار دائري حركة دائرية منتظمة ويكمل دورة كاملة فإن الشغل المبذول
علي الجسم يساوي صفراً .
10) ( ) القوة المنتظمة هي القوة ثابتة المقدار والاتجاه خلال فترة التأثير علي الجسم .
تابع / السؤال الثاني :
11) ( ) الشغل الناتج عن وزن الجسم عندما يتحرك من موضعه إلي سطح الأرض علي المسار ( b ) أكبر منه إذا تحرك من نفس الموضع إلي الأرض علي المسار ( a ) .
12) ( ) يتوقف الشغل الناتج عن وزن جسم علي مقدار الإزاحة الرأسية للجسم ووزنه فقط .
13) ( ) يمكن حساب الشغل الذي تبذله قوة مؤثرة علي جسم من ميل الخط البياني لمنحني ( F – x ) .
14) ( ) إذا علقت كتلة مقداره ( m ) في الطرف الحر لنابض رأسي مثبت في حامل ، واستطال النابض
بتأثيرها مسافة (Δ x ) ، فإن الشغل الناتج عن وزن الكتلة يحسب من العلاقة ( W=½kΔx ) .
15) ( ) الشكل المقابل يمثل قوين متعامدتين و
تؤثران في آن واحد علي جسم ، فإذا تحرك الجسم علي المستوي
الأفقي مسافة ( 10 ) m فإن الشغل المبذول علي الجسم يساوي ( 500 ) j .
السؤال الثالث :-
أكمل العبارات التالية بما تراه مناسباً :-
1- يصنف الشغل ككمية فيزيائية من الكميات .......... .
2- أثرت قوة ( F ) علي الجسم الموضح بالشكل المقابل بحيث كانت تصنع زاوية مقدارها ( θ ) مع اتجاه الحركة ، فإن الشغل تبذله المركبة ............ بينما المركبة ........... لا تبذل شغلاً .
3- يكون الشغل الذي تبذله قوة ثابتة ( منتظمة ) أكبر ما يمكن وموجباً عندما تكون الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة ( بالدرجات ) تساوي ....... ، بينما يكون الشغل أكبر ما يمكن وسالباًً عندما تكون الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة ( بالدرجات ) تساوي ....... ، وينعدم شغل هذه القوة عندما تصبح الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الإزاحة ( بالدرجات ) مساوية ....... .
4- إذا تحرك جسم تحت تأثير مجموعة من القوي المتزنة وبسرعة ثابتة ، فإن الشغل الذي تبذله هذه القوي يساوي ........ .
5- الشغل الناتج عن وزن جسم لا يتوقف علي ........................ ، ويتوقف فقط علي كل من وزن الجسم و ...................... .
6- الجول وحدة لقياس ........... وتكافئ ............ .
تابع / السؤال الثالث :
7- وضع صندوق كتلته ( 0.5 ) kg عند قمة مستوي أملس يميل علي الأفق بزاوية كما بالشكل المقابل ، فإذا تحرك الصندوق علي المستوي مسافة ( 60 ) cm ، فإن الشغل الناتج عن وزن الصندوق بوحدة ( j ) يساوي ......... .
8- الشكل المقابل يمثل القوة المؤثرة علي جسم يتحرك علي مستوي أفقي أملس ، فإن الشغل المبذول لإزاحة الجسم بوحدة ( j ) يساوي ....... .
9- الشكل المقابل يمثل منحني ( F-x ) المعبر عن حركة جسم تحت تأثير قوة متغيرة ، ومن المنحني يكون الشغل الذي بذلته القوة في إزاحة الجسم بوحدة ( j ) يساوي ......... .
10- الشغل الناتج عن وزن الجسم لا يتوقف علي .......................... ، ويتوقف علي ....................... .
السؤال الرابع :-
ضع علامة ( ) في المربع الواقع أمام أنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-
1- واحدة فقط من الكميات الفيزيائية التالية تُصنف ككمية عددية وهي :
الإزاحة الشغل القوة العجلة
2- العلاقة الرياضية المستخدمة في حساب الشغل الذي تبذله قوة منتظمة تؤثر علي جسم وتزيحه هي :
3- ينعدم ( يتلاشي ) شغل القوة عندما تكون الزاوية بين اتجاه تأثير القوة واتجاه الحركة ( الإزاحة ) بالدرجات تساوي :
صفر 30 90 180
4- يُقاس الشغل بوحدة ( الجول ويرمز له بالرمز J ) في النظام الدولي للوحدات ، والجول ( J ) يكافئ :
5- يتوقف الشغل الذي تبذله قوة منتظمة في إزاحة جسم فقط علي :
مقدار القوة ومقدار الإزاحة مقدار القوة
مقدار الإزاحة والمركبة العمودية للقوة علي اتجاه الحركة مقدار القوة ومقدار الإزاحة ومقدار الزاوية بينهما
تابع / السؤال الرابع :
6 – أمسك طفل كرة صغيرة بيده وأخرجها من شرفة ( نافذة ) غرفته ثم تركها لتسقط في الهواء ، فيكون الشغل المبذول علي الكرة :
موجباً بسبب تأثير قوة الجاذبية علي الكرة طالما ظل ممسكاً بها .
صفرا أثناء سقوطها نحو الأرض بسبب ثبات قوة جذب الأرض للكرة .
سالباً أثناء سقوطها بسبب نقص ارتفاع الكرة عن سطح الأرض .
صفراً طالما ظل ممسكاً بها بسبب انعدام الإزاحة .
7- الشكل المقابل يمثل منحني ( F-x ) المعبر عن حركة سيارة تحت تأثير قوي متغيرة خلال الحركة ، ومن المنحني يكون الشغل الذي بُذل علي السيارة بوحدة ( j ) يساوي :
25 5000
15000 20000
8 – الأشكال التالية تمثل قوة ثابتة مقدارها ( F ) تؤثر علي مكعب وتحركه مسافة ( d ) علي مستوي أفقي عديم الاحتكاك ، فإن الشكل الذي تبذل فيه القوة أكبر شغل ممكن هو :
9 – الشكل المقابل يمثل نابض مرن ثابت القوة له ( k = 100 N/m ) علقت به كتلة ( m ) ، فاستطال النابض بتأثيرها مسافة ( Δx ) مقدارها ( 5 ) cm فإن :
أ – مقدار القوة المحدثة للاستطالة بوحدة ( N ) تساوي :
1 5 10 25
ب – مقدار الكتلة المعلقة في النابض بوحدة ( kg ) تساوي :
0.05 0.5 5 10
ج – الشغل المبذول من الكتلة علي النابض لإحداث الاستطالة السابقة بوحدة (j ) يساوي :
0.025 0.125 2.5 5
د – أفضل شكل يمثل منحني ( F - Δx ) في المثال السابق هو :
السؤال الخامس :-
( أ ) قارن بين كل مما يلي حسب وجه المقارنة المطلوب في الجدول التالي :
وجه المقارنة الشغل الموجب الشغل السالب
نوع تغير السرعة .................................................. ..................................................
مقدار الزاوية بين القوة والإزاحة .................................................. ..................................................
وجه المقارنة الزاوية بين القوة والإزاحة = صفر الزاوية بين القوة والإزاحة =
وصف مقدار الشغل .................................................. ..................................................
وجه المقارنة القوة الإزاحة الشغل
وحدة القياس حسب النظام الدولي للوحدات ...................... ......................... .....................
( ب ) : أذكر العوامل التي يتوقف عليها كل من :
1- الشغل الذي تبذله قوة .
................................................
................................................
................................................
2- الشغل الناتج عن وزن جسم عند إزاحته رأسياً .
..................................................
3- الشغل الناتج عن وزن كتلة معلقة في نابض مرن .
................................................
................................................
( ج ) : علل لكل مما يلي تعليلاً علمياً سليماً :
1- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يتحرك الجسم في مسار مغلق .
.....................................................................................................................
2- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يتحرك بسرعة ثابتة المقدار والاتجاه .
.....................................................................................................................
3- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يتحرك الجسم في مسار دائري .
.....................................................................................................................
4- ينعدم الشغل المبذول علي جسم عندما يكون تأثير القوة عمودياً علي اتجاه الإزاحة .
.....................................................................................................................
5- الشغل المبذول ضد قوي الاحتكاك يكون سالباً .
......................................................................................................................
تابع السؤال الخامس :
( د ) : مستعيناً بالبيانات علي الشكل المقابل ... أجب عن الأسئلة التالية ؟
1) المكعب الموضح بالشكل موضوع علي سطح أفقي خشن ، وتؤثر عليه قوة منتظمة ( F ) بحيث تصنع زاوية ( θ ) مع المستوى والمطلوب :
• حدد مقدار مركبة القوة ( F ) التي تبذل شغلاً علي الجسم ؟
.........................................................
• أكتب المعادلة العامة لحساب الشغل بدلالة المركبة السابقة وإزاحة الجسم .
..............................................................................................
• هل توجد للقوة ( F ) مركبة أخري ؟ وهل تبذل هذه المركبة شغلاً علي الجسم ؟ علل لإجابتك .
..............................................................................................
..............................................................................................
• توجد قوي أخري تؤثر علي المكعب في مستوي حركته ... حدد هذه القوي وحدد اتجاهها ؟
.............................................................................................
..............................................................................................
2) المكعب الموضح بالشكل موضوع علي سطح مائل بزاوية ( θ ) مع المستوى الأفقي وأملس تماماً ، والمطلوب :
• حدد القوي المؤثرة علي المكعب ، ثم حلل هذه القوي إلي مركبتيها.
.........................................................................................................................................................................................................
• من هي مركبة القوة التي تبذل شغلاً علي الجسم ؟
............................................................................................
• أكتب المعادلة العامة لحساب الشغل بدلالة المركبة السابقة وإزاحة الجسم .
..............................................................................................
• هل توجد مركبة أخري تبذل شغلاً علي الجسم ؟ علل لإجابتك .
..............................................................................................
..............................................................................................
• هل يتوقف الشغل المبذول علي المكعب أثناء حركته علي طول المستوي الذي يتحرك عليه ؟
علل لإجابتك .
.............................................................................................
السؤال السادس :-
الاستنتاجات :
أ ) مستعيناً بالشكل المقابل ... أثبت أن :
الشغل لا يرتبط بشكل المسار الذي سلكته نقطة تأثير القوة
من ( A ) إلي ( B ) .
............................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ...............................................................................................................
ب ) أثبت أن :
الشغل المبذول بواسطة قوة شد تؤثر علي الطرف الحر لنابض مرن تحسب من العلاقة :
حيث ( k ) ثابت القوة للنابض ، ( Δx ) الاستطالة الحادث للنابض بتأثير قوة الشد ، يمكنك الاستعانة
بالرسم المناسب .
...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
............................................................................................................... ...............................................................................................................
السؤال السابع :-
حل المسائل التالية : -
( أ ) طائرة عمودية أسقطة رأسياً قذيفة كتلتها ( 2 ) kg من ارتفاع ( 2000 ) m عن سطح الأرض
باعتبار عجلة الجاذبية الأرضية ( g ) تساوي ( 10 ) m/s2 أحسب :
1- الشغل المبذول علي القذيفة لحظة إسقاطها من الطائرة .
........................................................................................................................................................................................................................................................
2- الشغل المبذول علي القذيفة عندما تتحرك مبتعدة عن الطائرة مسافة 500 ) m ( .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
3- الشغل المبذول ضد قوة الاحتكاك مع الهواء خلال سقوط القذيفة من الطائرة حتى بلوغها سطح الأرض علما بان مقدار قوة الاحتكاك ( 2 ) N .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
4- الشغل الكلي المبذول علي القذيفة خلال سقوط القذيفة من الطائرة حتى بلوغها سطح الأرض نتيجة القوي المؤثرة فيها .
.......................................................................................................................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................................................................................................................
( ب ) علقت كتلة مقدارها ( 200 ) gm في الطرف الحر لزنبرك معلق عمودياً ، فاستطال الزنبرك بتأثيرها مسافة ( 4 ) cm والمطلوب حساب :
1- قوة الشد المؤثرة علي الزنبرك .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
2- ثابت القوة للزنبرك .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
3- الشغل الناتج عن قوة الشد المؤثرة علي الطرف الحر للزنبرك .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
تابع السؤال السابع :
( ج ) الشكل المقابل يمثل منحني ( F – x ) للقوي المؤثرة علي زنبرك مرن والإستطالات الحادثة له بتأثير هذه القوي والمطلوب حساب :
1- ثابت القوة للزنبرك . ...........................................................................................................................................................................................................................
2- الشغل المبذول علي الزنبرك لإحداث استطالة مقدارها ( 4 ) cm . ................................................................................................................................................................................................................................................
( د ) كرة كتلتلتها ( 200) gm سقطة سقوطاً حراً من ارتفاع ( 10 ) m عن سطح الأرض ونفذت في باطن الأرض مسافة ( 0.5 ) m ، بإهمال مقاومة الهواء ... أحسب :
1- الشغل المبذول بفعل قوي الجاذبية علي الكرة من لحظة
بدء سقوطها حتى لحظة ملامسة الأرض . .............................................................................................................................................................................................
2- الشغل المبذول علي الكرة نتيجة اختراقها سطح الأرض .
........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
3- ما التغير المتوقع حدوثه في سرعة الكرة أثناء سقوطها في الهواء ، وأثناء اختراقها سطح الأرض ؟
................................................................................................................................................................................................................
4- قار بين إشارة الشغل والتغير الحادث في سرعة الكرة في الحالتين السابقتين .
ماذا تلاحظ ؟ ماذا تستنتج ؟
.........................................................................................................
الوحدة الأولي : الحركة
الفصل الأول :
الطاقة
الدرس ( 1 – 2 ) الشغل والطاقة .
السؤال الأول :
أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل عبارة من العبارات التالية :
1- ............................. . (....................... )
السؤال الثاني :
أكمل العبارات العلمية التالية :
1- ..........................................................................
السؤال الثالث :
ضع علامة ( ) في المربع الواقع أمام أنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-
1- ...................................... :
.. .. .. ..
السؤال الرابع :
.......................................... :
السؤال الخامس :
أ ) ........................................ .
-
الوحدة الأولي : الحركة
الفصل الأول :
الطاقة
الدرس ( 1 – 2 ) الشغل والطاقة Work and Energy .
السؤال الأول :
أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل عبارة من العبارات التالية :
4- المقدرة علي إنجاز شغل . (....................... )
5- شغل ينجزه الجسم بسبب حركته . (....................... )
6- طاقة يختزنها الجسم وتسمح له بانجاز شغل للتخلص منها . (....................... )
7- الشغل المبذول علي الجسم لرفعه إلي نقطة ما . (....................... )
8- الطاقة اللازمة لتغيير موضع الجسم أو تعديله وهي تساوي مجموع طاقة الجسم الحركية وطاقته الكامنة . (....................... )
السؤال الثاني :
أكمل العبارات العلمية التالية :
1- الطاقة الحركية لجسم ما أثناء حركته علي مسار مستقيم تتوقف علي ........... و ........... .
2- الطاقة الحركية لجسم صلب يدور حول محور تتوقف علي ................ و ................ .
3- الشغل الناتج عن محصلة القوة الخارجية المؤثرة في الجسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير في ............... خلال الفترة الزمنية نفسها .
4- الطاقة الكامنة المختزنة في المركبات الكيميائية كالفحم الحجري وفي البطاريات الكهربائية و في الغذاء
تسمي طاقة كامنة ........... .
5- الطاقة الكامنة المختزنة في الأجسام والمرتبطة بموقعها بالنسبة إلي سطح الأرض تسمي طاقة كامنة ..... .
6- الطاقة الكامنة المختزنة في الأجسام المرنة والتي تسمح لها بالعودة إلي وضع مستقر بعد أن تتخلص منها
تسمي طاقة كامنة ........... .
7- مقدار الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في جسم نتيجة شده أو ضغطه أو ليه تتوقف علي ...........
و ........... .
8- مقدار الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في خيط مطاطي مرن نتيجة إزاحته إزاحة زاوية مقدارها ( Δ θ )
من وضع السكون تتوقف علي ........... و ........... .
9- المستوي الذي نبدأ منه قياس الطاقة الكامنة التثاقلية والتي تساوي عنده ( صفراً ) لأي جسم يسمي
............... .
10- مقدار الطاقة الكامنة التثاقلية المختزنة في جسم تتوقف علي ........... و ........... .
السؤال الثالث :
ضع علامة ( ) في المربع الواقع أمام أنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-
2- الطاقة الحركية الخطية لكتلة نقطية تحسب من العلاقة :
2- سيارة تتحرك بسرعة خطية ثابتة مقدارها ( v ) ، فإذا زادت سرعتها وأصبحت ( 2 v ) ، فإن الطاقة الحركية للسيارة :
تزيد إلي أربعة أمثال ما كانت عليه . تزيد إلي مثلي ما كانت عليه .
تقل إلي نصف ما كانت عليه . لا تتغير .
3- سيارة نقل مياه ( تنكر ) مملوء بالماء ويتحرك بسرعة خطية ( v ) ، فإذا كانت حاوية الماء مثقوبة والماء
يتدفق منها أثناء حركة السيارة ، وحافظ السائق علي الحركة بنفس السرعة فإن الطاقة الحركية للسيارة :
تقل تدريجيا تزيد تدريجيا لا تتغير تقل تدريجيا حتى تتلاشي
4- أفضل خط بياني يمثل العلاقة بين الطاقة الحركية لجسم ( KE ) ، ومربع سرعته الخطية ( ) هو :
5- إذا كان الشكل المقابل يمثل تغير الطاقة الحركية لجسم متحرك حركة خطية بتغير سرعته الخطية ، فإن كتلة هذا الجسم بوحدة Kg ) تساوي:
0.2 0.4
5 10
6- إذا كان الشكل المقابل يمثل تغير الطاقة الحركية لمجموعة أجسام مختلفة الكتلة و متحركة حركة خطية بنفس السرعة الخطية ، فإن سرعة هذه الأجسام بوحدة ( m/s ) تساوي :
0.125 4
8 16
7- الأشكال التالية تمثل كتل مختلفة تتحرك بسرعات مختلفة حركة خطية مستقيمة ، اثنتان فقط منها لهما نفس الطاقة الحركية وهما :
a و b a و c b و c a و d
تابع / السؤال الثالث :
8- عندما تدور العجلة الموضحة بالشكل المقابل حول الدوران ( Δ ) المار بمركزها بسرعة زاوية ( ω ) وإذا كان القصور الذاتي الدوراني للعجلة ( I ) فإن :
i. القصور الذاتي الدوراني للعجلة ( I ) يحسب بالمعادلة :
ii. والطاقة الحركية للعجلة تحسب بالمعادلة :
9- إذا علمت أن مقدار القصور الذاتي الدوراني لكتلة نقطية ( m ) مقدارها ( 50 ) gm وتبعد عن محور الدوران مسافة ( r ) مقدراها ( 10 ) cm تحسب من العلاقة ، فإن الطاقة الحركية لهذه الكتلة عندما تدور بسرعة زاوية مقدارها ( 5 ) rad / s يساوي بوحدة الجول :
10- إذا تم لي جسم مثبت في الطرف الحر لخيط مرن محدثا إزاحة زاوية مقدارها ( θ Δ ( من وضع السكون كما بالشكل المقابل ، فإن الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في الخيط المطاطي والتي تسمح للنظام بالعودة للوضع الأصلي تحسب من العلاقة :
11- أفضل خط بياني يمثل العلاقة بين الطاقة الكامنة التثاقلية لجسم وتغير بعده عن المستوي المرجعي هو :
تابع / السؤال الثالث :
12- الشكل المقابل يمثل عدة مسارات استخدمت لوضع جسم كتلته ( m ) علي ارتفاع ( h ) m عن المستوي المرجعي ، والجسم يكتسب أكبر طاقة كامنة تثاقلية عندما يسلك المسار :
a b
c لا توجد إجابة صحيحة
13- أسقط طائر حجراً كتلته ( 100 ) gm كان ممسكا به ، فإذا كانت سرعة الحجر عندما كان علي ارتفاع ( 20 ) m عن سطح الأرض ( المستوي المرجعي ) تساوي ( 4 ) m/s ، فإن الطاقة الميكانيكية الكلية للحجر بوحدة الجول تساوي :
20.4 20.8 21.6 20800
12- إطار دراجة قصوره الذاتي الدوراني يدور حول محور عمودي يمر بمركزه بسرعة زاوية مقدارها ( 10) rad / s ، فإن الطاقة الحركية الدورانية للإطار بوحدة ( J ) تساوي :
5 50 500 1000
السؤال الرابع :
ضع بين القوسين علامة ( ) أمام العبارة الصحيحة علمياً ، وعلامة ( X ) أمام العبارة غير الصحيحة علمياً في كل مما يلي :
16) ( ) تتوقف الطاقة الحركية لجسم متحرك علي مسار مستقيم علي كتلة الجسم وسرعته الخطية التي
يتحرك بها.
17) ( ) إذا قلت سرعة سيارة متحركة إلي نصف ما كانت عليه ،، فإن طاقتها الحركية تقل إلي نصف ما
كانت عليه .
18) ( ) الجول وحدة لقياس الشغل والطاقة وتكافئ ( kg.m/s ) .
19) ( ) إذا كان نظام مؤلف من أكثر من جسم مصمت ،فإن الطاقة الحركية للنظام تساوي مجموع الطاقات الحركية لكل الأجسام المصمتة المكونة له .
20) ( ) يختلف القصور الذاتي الدوراني لجسم ما باختلاف شكله ومحور دورانه.
21) ( ) الشكل المقابل يمثل قرص مصمت وحلقة دائرية متماثلان في الأبعاد الهندسية ويدور كل منهما حول محور عمودي يمر بمركزه ، لذلك فهما متساويان في مقدار القصور الذاتي الدوراني .
تابع / السؤال الرابع :
22) ( ) الشغل الناتج عن محصلة القوة الخارجية المؤثرة في جسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير في كمية حركته خلال الفترة نفسها.
23) ( ) تختزن الأجسام المرنة عند شدها أو ضغطها أو ليها طاقة تساوي الشغل الذي بُذل لتغيير وضعها إلي وضع الاستطالة أو الانكماش أو اللي .
24) ( ) نابض مرن ثابته (100 N/m ) شُد بقوة فاستطال مسافة ( 5 ) cm ، فإن الطاقة المرنة الكامنة المختزنة فيه بوحدة ( الجول ) تساوي ( 12.5 ) .
25) ( ) خيط مطاطي مرن ثابت مرونته تم ليه عن موضع سكونه ، فإن
الطاقة الكامنة المرنة المختزنة فيه بوحدة ( الجول ) تساوي تقريبا ( 6.847 ) .
26) ( ) الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في خيط مطاطي مرن تتناسب طردياً مع إزاحته الزاوية عن موضع سكونه .
27) ( ) الطاقة الكامنة التثاقلية لجسم يقع علي ارتفاع معين من المستوي المرجعي في مجال الجاذبية الأرضية تتوقف علي كيفية الوصول إلي هذا الارتفاع .
28) ( ) الشكل المقابل يمثل التغير في الطاقة الكامنة التثاقلية لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح الأرض ( المستوي المرجعي ) ، ومنه يكون وزن الجسم بوحدة ( N ) مساوياً ( 20 ) .
السؤال الخامس :-
( أ ) قارن بين كل مما يلي حسب وجه المقارنة المطلوب في الجدول التالي :
وجه المقارنة الطاقة الحركية لجسم صلب يتحرك حركة خطية مستقيمة الطاقة الحركية لجسم صلب يدور حول محور يمر بمركزه
معادلة الحساب .................................................. ..................................................
العوامل التي تتوقف عليها .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................
وجه المقارنة الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في نابض الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في خيط مطاطي تم ليه
معادلة الحساب .................................................. ..................................................
العوامل التي تتوقف عليها .................................................. .................................................. .................................................. ..................................................
تابع / السؤال الخامس :
( ب ) اثبت أن :
الشغل الناتج عن محصلة القوي الخارجية المؤثرة في جسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير في طاقته الحركية خلال الفترة نفسها .
..................................................................................................................
..................................................................................................................
.................................................................................................................. ..................................................................................................................
..................................................................................................................
التغير في مقدار طاقة الوضع التثاقلية لجسم نتيجة تغير موضع مركز ثقله راسيا بين
نقطتين بالنسبة للمستوي المرجعي يساوي معكوس الشغل المبذول من وزن الجسم خلال
هذه الإزاحة يساوي التغير في طاقته الحركية خلال الفترة نفسها .
..................................................................................................................
..................................................................................................................
.................................................................................................................. ..................................................................................................................
..................................................................................................................
( ج ) : علل لكل مما يلي تعليلاً علمياً سليماً :
1. الكرة المقذوفة بسرعة أفقية كبيرة علي مستوي أفقي تستطيع أن تقطع مسافة اكبر قبل أن تتوقف من كرة مماثلة لها قذفت علي نفس المستوي بسرعة أقل قبل أن تتوقف .
.....................................................................................................................
6- إذا أسقطت مطرقة علي مسمار من مكان مرتفع ، ينغرز المسمار مسافة أكبر مقارنة بإسقاطها من مكان اقل ارتفاعا .
.....................................................................................................................
a. – المياه الساقطة من الشلالات يمكنها غدارة التوربينات التي تولد الطاقة الكهربائية .
..........................................................................................................................................................................................................
i. لكي ينطلق الحجر الموضح بالشكل المقابل لمسافة بعيدة يجب شد الخيط المطاطي بقوة كبيرة للخلف .
..................................................................................................................................................................................................
السؤال السادس :-
الاستنتاجات :
أ ) أثبت أن :
الشغل الناتج عن محصلة القوة الخارجية المؤثرة علي جسم خلال فترة زمنية محددة يساوي التغير
في طاقته الحركية خلال الفترة نفسها .
.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
ب ) أثبت أن :
التغير في مقدار طاقة الوضع التثاقلية يساوي معكوس الشغل المبذول من وزن الجسم خلال الإزاحة
العمودية .
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
السؤال السابع :-
حل المسائل التالية : -
حيثما لزم الأمر أعتبر :
سطح الأرض المستوي المرجعي - ( g ) = 10 m/s2 عجلة الجاذبية الأرضية
( أ ) كرة تنس طاولة كتلتها ( 200) gm سقطت من ارتفاع ( 15 ) m عن سطح أرض رخوة فغاصت بها مسافة ( 10 ) cm أحسب :
5- طاقة حركة وطاقة الوضع التثاقلية للكرة عند الارتفاع المذكور.
........................................................................................................................................................................................................................................................
تابع السؤال السابع
6- طاقة حركة الكرة لحظة ملامسة سطح الأرض الرخوة .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
7- قوة الاحتكاك المعيقة لحركة الكرة { بفرض أنها قوة ثابتة } أثناء غوصها في الأرض الرخوة .
..........................................................................................................................................................................................................................................................
( ب ) كرة وزنها ( 500 ) N تنزلق علي سطح أملس كما موضح بالشكل المقابل والمطلوب حساب :
4- طاقة الوضع التثاقلية للكرة عند نقطة ( a ) .
........................................................................................................................................................................
2- سرعة الكرة لحظة مرورها بالنقطة ( b ).
..........................................................................................................................................................................................................................................................
3. سرعة الكرة عند وصولها إلي نقطة ( c ).
..........................................................................................................................................................................................................................................................
( ج ) سيارة كتلتها ( 800 ) kg تتحرك علي أرض خشنة بسرعة ( 30 ) m/s ، تعمد قائدها عدم الضغط علي دواسة البنزين أو الكوابح فاستمرت في الحركة لمسافة ( 100 ) m قبل أن تتوقف تماما عن الحركة . والمطلوب حساب :
1. الطاقة الحركية الابتدائية للسيارة . ................................................................................................................................................................................................................................................
2. الشغل المبذول من الأرض علي السيارة .
..............................................................................................................................................................................................................................................
3. قوة الاحتكاك المعيقة لحركة السيارة .
تابع السؤال السابع
( د ) الشكل المقابل يوضح جسما كتلته ( 2 ) kg مربوط بخيط مهمل الكتلة وعديم المرونة ويمر حول حلقة دائرية كتلتها ( 1 ) kg ونصف قطرها ( 50 ) cm، قابلة للدوران حول محور يمر بمركزها ، فإذا أُفلت الجسم من ارتفاع ( 2 ) m ليسقط نحو الأرض ومسبباً حركة الحلقة حول محورها بسرعة زاوية ( ω )
[ اعتبر القصور الذاتي الدوراني للحلقة ]
والمطلوب:
a. اكتب معادلة الطاقة الحركية للنظام المؤلف من الجسم والحلقة لحظة بدء الحركة . ........................................................................................................................................................................................................
b. اكتب معادلة الشغل الناتج عن وزن الجسم الساقط .
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
c. ما مقدار الشغل الناتج عن وزن الحلقة الدائرية حول المحور الحامل للنظام .
................................................................................................................................................................................................................
8- مستعينا بمعادلة الطاقة الحركية ... احسب سرعة الجسم لحظة ارتطامه بالأرض .
..............................................................................................................................................................................................................