الشغل والطاقة الميكانيكية



الشغل والطاقة الميكانيكية

القسم الأول:  الأسئلة الموضوعية
السؤال الأول:
        أكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل من العبارات التالية :
1.      عملية تقوم فيها القوة بتحريك جسم في الاتجاه الذي تؤثر فيه .                               (                 )  
2.      مقدار الشغل الذي تنجزه قوة مقدارها نيوتن واحد عندما تزيح جسما باتجاهها مسافة                                          مقدارها متر واحد .                                                                                         (                         )
3.      حاصل ضرب نصف كتلة الجسم في مربع سرعته .                                                   (                    )
4.      الشغل المبذول لإيصال الجسم الي ذلك المستوي من مستوي اتفق علي ان تكون
       طاقة الوضع فيه تساوي صفرا.                                                                          (                   )
5.      مجموع كل الطاقات التي يمتلكها الجسم من طاقة حركة وطاقة وضع وطاقة    
      حرارية وطاقات اخري .                                                                                    (                    )
6.      الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم في مجال الجاذبية الارضية تبقي محفوظة .                      (                   )
7.      مجموع طاقتي الحركة والوضع لجسم عند نقطة معينة                                              (                  )
8.      القوى التي يعتمد شغلها على المسار الذي يتحركه الجسم.        (                       )
9.      القوى التي لا يعتمد شغلها على المسار الذي يتحركه الجسم .    (                       )
10.    المعدل الزمني لإنجاز شغل ما .         (                       )
11.    قدرة آلة تنجز شغلا قدره( 1 ) جول في كل ثانية .       (                       )
12.    كمية الشغل المنجز أو الطاقة المصروفة خلال وحدة الزمن .    (                       )
13.    مقدار التغير الذي يطرأ علي شكل الجسم يتناسب طرديا" مع مقدار القوة المؤثرة عليه                                         بشرط عدم تعدي الجسم حد مرونته .    (                       )
14.    القوة اللازمة لاحداث وحدة الاستطالة . (                       )
15.    الطاقة التي يكتسبها الجسم المرن ( النابض مثلا" ) عند شده أو ضغطه .         (                       )

السؤال الثاني :
              أكمل الفراغات في العبارات التالية بما يناسبها :-
1.      يعتبر الشغل كمية فيزيائية   ..................   . 
2.      حاصل ضرب مقداري ازاحة الجسم ومركبة القوة المؤثرة علية في اتجاه الازاحة يساوي  ..................   .
3.      الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الارضية علي السيارة عندما تتحرك على طريق أفقي يساوى  ..............  .
4.      عندما يقذف جسم رأسياً لأعلى في مجال الجاذبية الارضية  فإن طاقة حركته ...................
5.      الشغل المبذول لتحريك جسم معين  ضد قوة جذب الأرض يتوقف على  ..........                                          
6.      المساحة تحت منحنى ( القوة _ الإزاحة ) تساوى عدديا ................المبذول في تحريك الجسم . 
7.      آلة تبذل شغلا مقداره  J (1500) خلال نصف دقيقة ،فتكون قدرة هذه الآلة مساوية ................وات  
8.      تزداد الطاقة الحركية للجسم كلما  ................. كتلته .
9.      تتناسب طاقة الوضع التثاقلية لجسم تناسباً ............. مع بعده الرأسي عن سطح الأرض .
10.    أثرت قوة  على جسم فحركته  لمسافة   m( 10 ) فإذا كانت مركبة القوة باتجاه الإزاحة تساوي 20 ) N) يكون الشغل الذي بذلته هذه القوة مساويا" ................. جول .
11.      يكون الشغل مساويا الصفر عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي  ............ درجة .
12.    يكون الشغل الذي تبذله قوة الاحتكاك ............دوماً .
13.    تكون اشارة الشغل سالبة إذا كانت القوة المؤثرة علي الجسم....................  .
14.    عندما يؤثر على الجسم عدة قوى محصلتها تساوي صفر فإن شغل هذه القوي يساوي ...........  .
15.    يكون الشغل موجبا إذا كانت القوة المؤثرة على الجسم ........................  .
16.    طائر كتلته Kg ( 0.3  ) يطير على ارتفاع m ( 50 ) من سطح الأرض  بسرعة مقدارها       m/s ( 12 ) فإن طاقته الكلية تساوي ...........  جول     ( g =10 m/s2 ).
17.    الشغل المبذول بواسطة عدة قوى متزنة مؤثرة على جسم قابل للحركة يساوي ..............  .
18.    الشغل المبذول ضد قوة جذب الأرض لرفع جسم ما إلي ارتفاع معين لا يتوقف على ...........
19.    الشغل الذي يبذله الجسم عند سقوطه سقوطا حرا في مجال الجاذبية الأرضية يساوي مقدار .............. في طاقة وضعه التثاقلية.
20.    الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم متحرك في مجال منتظم تبقى .............  .
21.    الشغل المبذول في تحريك جسم على مسار مغلق في مجال منتظم يساوي ........................
22.    القوة المحافظة لا يعتمد شغلها على .................
23.    الشغل الذي تبذله قوة في إزاحة جسم من موضع لآخر في نفس المستوي الافقي  يساوي ...................   
      بين هذين الموضعين.
24.    أثرت القوتان N ( 7 )N,  ( 5  ) في اتجاهين متضادين على جسم واحد فتحرك مسافة m ( 5  ) فإن 
      مقدار الشغل الكلي المبذول يساوي .................... جول .
25.    آلة ترفع جسم وزنه N ( 50 ) إلي ارتفاع m ( 4 ) خلال زمن قدرة S (20 ) فإن قدرة هذه الآلة تساوي ........................... وات.
26.    كرة ساكنه كتلتها kg ( 2 ) أثرت عليها قوة ثابتة حتى أصبحت سرعتها m/s ( 5) فإن مقدار التغير في طاقة حركتها .................... جول .

27.    الجسم( A ) تأثر بقوة مقدارها  N ( 5 ) باتجاه يصنع(  ( 600كما بالشكل  فأزاحتهm  (4) شرقاً  فيكون الشغل المبذول مساويا"  ..........  جول.                               
                                                                                                                                                                                           
28.جسم وزنه 650)N ) فانه يكتسب طاقة وضع تثاقلية مقدارها J(9750) بالنسبة لسطح الأرض عندما  
     يكون على ارتفاع ..........  (m).
29. آلة قدرتها 50) W  ) فانها  تبذل شغلا خلال (30)  دقيقة يساوي ………………….جول                                                                                         
30 . ميل الخط البياني الذي يمثل العلاقة بين القوة المؤثرة علي نابض مرن والاستطالة الحادثة له يمثل
      ..........  .

السؤال الثالث :
ضع علامة ( ) أمام العبارة الصحيحة وعلامة (×) أمام العبارة غير الصحيحة قي كل مما يلي :-
1)      (   )  يقاس الشغل وجميع صور الطاقة بوحدة (    N.m - نيوتن . م ) .                           
2)      (   )  الطاقة الميكانيكية لجسم في مجال الجاذبية الأرضية تبقى محفوظة مهما اختلف موضع الجسم  .        
3)      (   )  قوى الاحتكاك وقوى الفرامل وقوة مقاومة الهواء شغلها على مسار مغلق يساوى الصفر .         
4)      (   )  كمية الطاقة المصروفة خلال وحدة الزمن تسمى بالقدرة .                                     
5)      (   )  يقوم محرك السيارة ببذل شغل للتغلب على قوى الاحتكاك ومقاومة الهواء .   
6)      (   )  الشغل المبذول لتحريك جسم في مسار مغلق في مجال الجاذبية الأرضية يساوي صفرا . 
7)      (   )  يكون الشغل الذي تبذله قوة ما في إزاحة جسم أكبر ما يمكن إذا كانت الزاوية بين القوة والإزاحة 
            تساوي ( 0 90 ) .                                                         
8)      (   )  الشغل الناتج عن قوة الاحتكاك يعتمد على المسار الذي يسلكه الجسم                                         
9)      (   )  قوة الاحتكاك قوة محافظة .       
10)    (   )  محرك في أعلى بئر يرفع دلوا كتلته مع الماء kg ( 30 ) رأسيا" إلى أعلى بسرعةm / s  (5)  فإن                
            قدرة المحرك تساوي ( 375 ) وات.                                                                   
11)    (   ) عندما تكون القوى المؤثرة في جسم متحرك متزنة ،فإن الشغل الذي تبذله تلك القوى يساوي صفرا".                                                                    
12)    (   )  تتناسب الطاقة الحركية للجسم تناسباً طردياً مع مربع سرعته.                                   
13)    (   ) كلما زاد بعد الجسم عن سطح الأرض تقل طاقة وضعه التثاقلية .                             
14)    (   ) مهما تغيرت طاقة الوضع التثاقلية وطاقة الحركة للجسم تبقى طاقته الكلية ثابتة في المجال المنتظم .                                                                       
15)    (   ) تكون إشارة الشغل سالبة إذا كانت القوة التي تبذله قوة معيقة للحركة.
16)    (   ) يمكن اعتبار سطح الكرة الأرضية المستوى الذي تكون عنده طاقة الوضع التثاقلية صفرا .           
17)    (   ) الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم في مجال منتظم تتغير من نقطة إلي أخرى في مسار حركته .  
18)    (   ) الشغل المبذول لرفع جسم ضد قوة جذب الأرض إلي مكان مرتفع عن سطحها يتوقف على
            الطريق الذي يسلكه الجسم للوصول إلي ذلك المكان .
19)    (   ) جسم كتلته (2) kg يتحرك بسرعة مقدارها m/s (5) تكون طاقة حركته مساوية(50) جول. 
20)    (   ) إذا تحرك جسم بسرعة منتظمة فقطع مسافة مقدارها  m( 5 ) يكون الشغل الكلي المبذول على
            الجسم مساويا الصفر .                                                                                   
21)    (   ) الشغل المبذول في تحريك جسم في مجال منتظم يتناسب طرديا مع إزاحة الجسم .          
22)    (   ) إذا تحرك جسم في اتجاه القوة المؤثرة عليه مسافة (1 m) فإن شغل هذه القوة يساوي جولا واحدا
23)    (   )  يزداد الشغل المبذول في صعود الدرج الي أرتفاع معين  كلما زادت زاوية ميل الدرج .  
24)    (   ) الشغل الذي يبذله الجسم أثناء سقوطه بحرية في المجال المنتظم للجاذبية الأرضية يساوي  مقدار     
           النقص في طاقة وضعه.                                                               
25)    (   ) آله تبذل شغلا قدره J ( 800 ) خلال ثانيتين فإن قدرة هذه الآلة تساوي w ( 400 ) .
26)    (   ) قوى جذب الأرض تعتبر من القوى المحافظة لأنها تحافظ على اتجاهها دوما نحو مركز الأرض.
27)    (   ) إذا ترك جسم ليسقط سقوطاً حراً فإن مجموع طاقة وضعة وطاقة حركته يساوي   
            مقدار ثابت.
28)    (   )  الشغل المبذول في الحركة الدائرية المنتظمة الموضحة بالرسم                                             
            عندما ينتقل جسم بين النقطتين (C,B ) يساوي صفرا .
29)    (   ) ميل منحني ( القوة – الاستطالة ) يمثل الشغل المبذول في استطالة النابض.                                               

30)    (   ) إذا كان مقدار النقص في طاقة وضع جسم يسقط سقوطا حرا تساوي 5) j  )                                         
            فان الزيادة في طاقة حركته  تساوي  5) j  ) .
31)    (   ) اذا كان ثابت القوة لنابض   N/m( 50 ) فانه عندما يستطيل بمقدار Cm
           ( 2 ) تكون قوة الارجاع N              (1- )
السؤال الرابع  :
     ضع علامة (  √) في المربع المقابل لأنسب إجابة لكل من العبارات التالية :-

1.      جسم كتلته kg (200) يرتفع عن سطح الأرض ويمتلك طاقة وضع مقدارها j (20000) فاذا كانت               { m/s2  ( 10 ) = g } يكون ارتفاعه عن سطح الأرض مساويا" بوحدة المتر :
 0.01         0.1  10  010

2.      سيارة كتلتها kg (1000) وتمتلك طاقة حركة j (40000) فإن سرعتها بوحدة ( m/s )  تساوى .
            80                         400             

3.      أفضل خط بياني يمثل العلاقة بين طاقة الحركة ( K   ) ومربع السرعة(  v2 )  التي يتحرك بها جسم هو :

4) الخط البياني الموضح بالشكل ا يمثل العلاقة بين القوة F)) المؤثرة   
     علي جسم والازاحة (S) باتجاهها فإن الشغل المبذول بوحدة الجول
      يساوي :
        50                       75                         
          100                             500                             
5) طفل كتلته kg  ( 40) يتحرك أفقيا في صالة التزلج فإن الشغل الذي يبذله وزنه عندما يقطع مسافة         m       (20 ) بوحدة الجول يساوى:
      صفرا"              800                     4000                  8000

6) سقط حجر من سطح بناء فإذا ارتطم بالأرض بسرعة 20) m/s) يكون ارتفاع المبنى مساويا بالمتر 
    ( اعتبر m /s2  g =10 )   :
         10                     20                            30                      40

7) سيارة كتلتها kg( 1200 ) تتحرك بسرعة m/s 15)) أثرت عليها قوة ثابتة فأصبحت سرعتها         
 25) m /s )   فيكون الشغل المبذول في تحريكها ( بوحدة الجول ) مساويا:
     30000                  60000                   120000            240000

8) عندما يتحرك جسم بسرعة ثابتة ويقطع إزاحة ما يكون الشغل المبذول في حركته مساويا" بوحدة الجول  : 
          صفرا                                          قيمة الإزاحة المقطوعة   
       نصف طاقة حركته                             طاقة حركته     

9) جسم كتلته  kg ( 0.5 ) يتحرك بسرعة 20) m/s ) فإن طاقته الحركية تساوي ( بوحدة الجول ) :
        0                      10                      100                        1000

10) رافعة ترفع جسم كتلته ( 60 ) kg  إلي ارتفاع ( 1 ) m من سطح الأرض خلال نصف دقيقة فإن قدرة الرافعة بوحدة الوات تساوي :
      20                               30                               60                   600
       
11) محرك  بذل شغلاً مقداره ( 3000 ) J  خلال(5 ) دقائق فتكون قدرة هذا المحرك بوحدة الوات :
   600                          10                       15000                             3005  
               
12) إذا زيدت سرعة جسم إلى مثلي قيمتها فإن طاقة حركته تصبح :
         ربع طاقة حركته أولا"                          نصف طاقة حركته أولا"                      
         مثلي طاقة حركته أولا"                          أربعة أمثال طاقة حركته أولا"                      

13) جسم  موضوع على ارتفاع (h) متر من سطح الأرض وطاقة وضعه التثاقلية ( 200 ) J  فإذا هبط
      مسافة تعادل ربع ارتفاعه السابق فإن طاقة حركته في الموضع الجديد تساوي بوحدة الجول ( J ):
     200                          150                     100                 50             

14) إذا أسقطت كرة تنس طاولة وكرة بولنج في غرفة مفرغة من الهواء فانهما عندما تبلغان نصف الارتفاع
     الرأسي يصبح لهما المقدار نفسه من :
          السرعة             طاقة الوضع          طاقة الحركة                الطاقة الكلية

15) رجل يحمل حقيبة علي كتفه كتلتها Kg (20) وينقلها مسافة أفقية مقدارها m ( 30) فيكون الشغل المبذول بوحدة الجول  مساويا :
  6000            600                 60                صفر
16) سقط جسم سقوطا حرا ففي اللحظة التي تكون فيها طاقة وضعه التثاقلية أقل من طاقة وضعه لحظة 
      سقوطه بمقدار ( 100 ) جول تكون طاقة حركته مساوية بوحدة ( الجول ) :
10             100                1000                10000

17) جسم كتلته Kg (5) وارتفاعه عن سطح الأرض m (12 ) فاذا سقط هذا الجسم سقوطا" حرا" فانه 
      في اللحظة التي تكون فيها طاقة حركته مساوية 200 جول تكون طاقة وضعه بوحدة الجول تساوي :
100            200                 300                400

18) في السؤال السابق تكون طاقة الجسم لحظة اصطدامه بالأرض:
طاقة حركة = 400 جول                   طاقة وضع تثاقلية = 400 جول
طاقة حركة = 600 جول                   طاقة وضع تثاقلية = 600 جول

19) في السؤال السابق تكون الطاقة الكلية للجسم علي ارتفاع m (5 ) عن سطح الأرض :
  200  جول            400 جول             600 جول           800 جول

20 ) اذا أثرت قوة علي جسم كتلته) Kg   3) فتحرك من السكون حتى أصبحت سرعته 10) m/s  ) فإن مقدار الشغل  المبذول من هذه القوة بوحدة الجول يساوي  :
  300                 30                       90              150

21) اذا أطلقت قذيفة بشكل مائل علي الأفق فإنها تمتلك عند ذروة مسارها:
   أكبر طاقة حركة وأصغر طاقة وضع                 أكبر طاقة حركة وأكبر طاقة وضع
        أصغر طاقة حركة وأكبر طاقة وضع                 أصغر طاقة حركة وأصغر طاقة وضع

22)  أنسب خط بياني يمثل تغير طاقة وضع جسمU ) ) يسقط سقوطا حرا بتغير بعده(  h )عن موضعه الأصلي  هو :                                                                                    
23) أنسب خط بياني يمثل تغير طاقة حركة جسم ( K ) يسقط سقوطا حرا بتغير بعده ( h ) عن موضعه
      الأصلي هو:  
24) اذا سقط جسم وزنه N ( 50 ) من ارتفاع m ( 40 ) عن سطح الأرض فإن طاقة حركته عندما يكون  
        علي ارتفاع m ( 10 ) عن سطح الأرض بوحدة الجول تساوي :
  2000                   1500                      500                          100

25)    أفضل خط بياني يمثل تغير طاقة الوضع وطاقة الحركة لجسم يسقط سقوطا حرا في المجال المنتظم
  للجاذبية الأرضية يساوي                                                                                                                                                                                                                                        U                                                           U                             
26)    اذا سقط جسم سقوطا حرا من اعلي سطح بناية فان المسافة التي يقطعها حتى تصبح سرعته                         m/s  ( 10 )  تساوي بوحدة المتر :
  100                      5                  10                            صفر

27) تعتبر قوة جذب الأرض من القوى المحافظة وذلك لأنها :
تحافظ علي اتجاهها نحو مركز الأرض دوما                                                              
  شغلها لا يعتمد علي المسار الذي تحركه الجسم
  تكسب الجسم المتحرك عجلة تسارع ثابتة                                                                 
   شغلها موجب القيمة دائما

28) رافعة قدرتها W K(8 )  ترفع راسيا لأعلي كتلة قدرها kg (400 ) بسرعة منتظمة مقدارها بوحدة   
     (m/s) :
  20              2                   0.2                           0.02

29) قذف جسم كتلته kg 0.5 رأسيا إلى أعلي بسرعة ابتدائية قدرها )m/s (20 تكون طاقة حركته وهو
     علي ارتفاع  m  (2) مساوية بوحدة الجول :
  100                     90                20                            10





30) اذا سقط جسم كتلته kg( 5 ) سقوطا حرا من ارتفاعm ( 50) فان طاقته الكلية عندما يكون علي
     ارتفاع 20) m ) من سطح الأرض تساوي بوحدة الجول :
  
      2500               1500                      1000                        150

31) الجسم الذي يمتلك أكبر طاقة وضع تثاقلية فيما يلي هو:

32) اذا كان الخط البياني الموضح بالشكل يمثل العلاقة بين
     القوة المؤثرةعلي نابض مرن (F  ) والاستطالة الحادثة له
     ( L) تكون أكبر طاقة وضع يختزنها النابض بوحدة
     الجول مساوية :
                       
                    

33)    إذا كان ثابت  القوة  لنابض مرن هو  N/m( 30 ) يكون الشغل المبذول في أستطالته  بمقدار Cm
( 5 ) مساويا" بوحدة الجول : -
     0.038                 0.75                   1.5                   45

34)    عندما تزداد الاستطالة الحادثة في نابض مرن الي مثلي قيمتها فان طاقة الوضع المرونية المختزنة فيه
تقل الي الربع                                     تقل الي النصف                                
تزداد لمثلي قيمتها                                تزداد لاربعة أمثال قيمتها 

 
السؤال الخامس :
      اختر العبارة من المجموعة (A) وضع رقمها امام مايناسبها من عبارات المجموعة (B ) :-

المجموعة ( B )        المجموعة (A )
قدرة آلة تنجز شغلا قدره (1) جول في كل ثانيه .                  طاقة الحركة    1
قوى يعتمد شغلها على المسار الذي يسلكه الجسم .                الجول  2
الشغل المبذول لإيصال الجسم إلى ذلك المستوى من مستوى اتفق على أن تكون طاقة الوضع فيه تساوى صفراً .                  القوى غير المحافظة    3
الشغل المبذول من قوة مقدارها (1) نيوتن عندما تؤثر علــى جسـم فتزيحه باتجاهها مسافة (1) متر .             الوات   4
الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته .                 طاقة الوضع    5

المجموعة ( B )        المجموعة (A )
في البندول البسيط المهتز.                تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية.   1
في لعبة القفز بالزانة.             تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية وبالعكس. 2
في مياه الشلالات.                تتحول طاقة الحركة إلى طاقة وضع مرونية ثم إلى طاقة وضع تثاقلية.  3

المجموعة ( B )        المجموعة (A)
القوى التي لا يعتمد شغلها على المسار الذي يسلكه الجسم                 الشغل  1
عملية تقوم بها القوة بتحريك الجسم بنفس اتجاه تأثيرها           القدرة   2
المعدل الزمني للشغل الذي يبذله الجسم                    القوى المحافظة 3
القسم الثاني : الاسئلة المقالية
السؤال السادس :
        قارن بين كل اثنين من العبارات التالية حسب وجه المقارنة المطلوب في الجدول :    

وجه المقارنة    طاقة الوضع التثاقلية لجسم عند مستوي معين   طاقة الحركة لجسم
التعريف                 
الصيغة الرياضية لحساب كل منهما             
قيمة كل منهما عند أقصي ارتفاع                

القوى غير المحافظة           القوى المحافظة                              وجه المقارنة 
                   الشغل المنجز في مسار مغلق
الطاقة الكلية لجسم       الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم           وجه المقارنة 
                   التعريف
جسم يتحرك في مسار دائري    جسم يتحرك في خط مستقيم بعجلة تسارع                وجه المقارنة 
                   التمثيل الاتجاهي للقوة والازاحة

السؤال السابع :   
                     أجب عن الأسئلة التالية
1-   إذا أزيحت كرة البندول البسيط الموضح بالشكل من الموضع ( a )    
       الي الموضع ( b   ) ثم تركت لتهتز  اشرح ماذا يحدث لكل من :
         طاقة الوضع   وطاقة الحركة لكره البندول عندما تتحرك                                  
         من الموضع (b) إلى الموضع (a)  .
                                         
2- اشرح ماذا يحدث لكل من:
        أ - طاقة الحركة وطاقة الوضع للمياه الموجودة عند قمة شلال اثناء سقوطها حتي وصولها إلى أسفل  
         الشلال.
       ب- طاقة الحركة و طاقة الوضع لكرة تقذف رأسياً الي أعلى . 
السؤال الثامن:   
     أثبت رياضيا أن :-                                                                     

1.      W = F.S.Cosθ 
                   ( مستعينا" بالرسم المجاور (                    

                                                                                                          
2.      الشغل الناتج عن قوة ثابتة تؤثر علي جسم متحرك فتزيحه عن موضعه الي موضع أخر يساوي التغير في طاقة حركته بين الموضعين ( باهمال القوي المعيقة ) .

3.      U = m . g . h

4.      الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم يتحرك في مجال الجاذبية الأرضية تبقى محفوظة .

5.      السرعة الثابتة التي يرفع بها محرك ثقلا ما = قدرة المحرك ÷ وزن الثقل

  السؤال التاسع : -
              ماذا يقصد بكل مما يلي ؟
1.      الشغل المبذول في تحريك جسم يساوي J( 10).
2.      الجول .         
3.      طاقة الحركة لجسم  يساوي J( 50).
4.      طاقة الوضع التثاقلية لجسم عند ارتفاع معين يساوي J (100).
5.      القوة غير المحافظة.
6.      الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم .
7.      قانون حفظ الطاقة لجسم في مجال منظم .               
8.      قدرة آله =  w  1000 .


  السؤال العاشر : -
              علل لكل مما يلي تعليلاً علمياً صحيحا :-
1) شغل قوة الاحتكاك يكون سالب .
2)الشغل المبذول من وزن السيارة عندما تتحرك على طريق أفقي يساوى صفر . 
3) قوة جذب الأرض للقمر الصناعي العربي عربسات لا تبذل شغلا"في تحريكه اثناء دورانه حول الارض .
4). الشغل الذي يبذله حمال المطار والذي يحمل حقيبة علي كتفه وينقلها مسافة أفقية ما يساوي الصفر.
5) الشغل المبذول علي جسم في مسار دائري مغلق عدد صحيح من الدورات يساوي صفرا .
6) إذا تحرك الجسم في اتجاه عمودي علي اتجاه القوة يكون الشغل المبذول مساويا" صفر .
7) إذا قذف جسم بزاوية مع الأفقي ووصل إلى هدفه عند مستوى القذف فإن الشغل الذي تقوم به قوة جذب  
      الأرض على الجسم يساوي صفر.
8) الشغل المبذول عند تحريك جسم بسرعة منتظمة يساوي صفرا .
9) تعتبر قوة جذب الأرض للجسم قوة محافظة .
10) الشغل المبذول ضد قوة جذب الأرض لا يعتمد  على المسار الذي يسلكه الجسم .
11) الشغل الذي تبذله قوة الاحتكاك لا يساوي الصفر عندما يكون المسار مغلق .
12) الشغل المبذول لتحريك جسم علي مسار مغلق ضد قوة جذب الأرض يساوي الصفر .
13) لا تعتبر قوة الاحتكاك قوة محافظة.
14) عند قذف جسم رأسيا لأعلي فإن مقدار الزيادة في طاقة وضعه يساوي مقدار النقصان في طاقة حركته
15) تكون درجة حرارة المياه عند قاعدة مسقط شلال مائي أعلي منها عند قمة المسقط نفسه .
16) عند التصفيق ترتفع درجة حرارة يديك .
17) يركض لاعب الزانة قبل غرس طرف الزانة في الأرض .
18) الجسم الذي يدور في مسار دائري لا يبذل  شغلا .
19) وجود زنبرك في بعض أنواع الساعات ولعب الاطفال .

السؤال الحادي عشر : -
              حل المسائل التالية

1) سيارة كتلتها kg (600) تسير بسرعة (20)m/s فوق جبل يرتفع عن سطح الأرض (100)m احسب:-
أ - طاقة حركة السيارة .                                             ب- طاقة وضع السيارة .
ج- الطاقة الكلية للسيارة .
 
أ -    j     104× 12                  ب -    j     104× 60                  ج -   j     104× 72 
2) كمية من الرمل موضوعه على سطح الأرض كتلتها kg (600) يراد رفعها إلى سطح بناية ترتفع عن سطح الأرض (60)m احســب قدرة الرافعة التي تقوم بذلك إذا علمت أنها أنجزت العمل خلال ساعة واحدة . 

        W 100

3) طلقة من الرصاص كتلتها g(50) تتحرك بسرعة (400)m/s اخترقت كتلة من الخشب سمكها (40)cm فإذا كانت سرعة الطلقة عند خروجها (200)m/s احسب :
أ-  التغير في الطاقة الحركة للطاقة .      ب- الشغل المبذول في أثناء اختراق الطلقة لوح الخشب
ج- متوسط قوة مقاومة الخشب لحركة الطلقة

أ -    j     3000  -                ب -    j     3000-                  ج -   N     7500

4) جهاز يؤثر في جسم بقوة أفقية ( F ) ، يتغير مقدارها مع الإزاحة المقطوعة ( S ) كما في الشكل المقابل والمطلوب :
أ - حساب الشغل الذي تنجزه القوة إذا تحرك الجسم 
     أفقيا من  ( (m   S = 0 إلى  (m) S = 12
  ب -    احسب قدرة الجهاز إذا علمت أن الإزاحة 
        الكليةالحادثة للجسم  استغرقت زمنا قدره نصف 
         دقيقة .
                                                                                   
أ -    j     100            ب -   W 3.3
                                                         
5) ركاب كتلته  g 200) ) موضوع في أعلى مضمار هوائي مائل بزاوية (300 ) مع الأفق ، فإذا ا تحرك الركاب من السكون  أحسب كل من :
  أ- الشغل المبذول بعد وصول الركاب إلى أسفل المضمار الذي طوله m (2) علما بأن(g = 10 m/s2    )
  ب- سرعة الركاب النهائية عند أسفل المضمار .
  ج- المعدل الزمني لإنجاز الشغل .

أ -    j     2                 ب -    4.47m/s                  ج – W2.24
6)      كرة من الحديد كتلتها (  3 kg ) تسقط سقوطا حرا من فوق سطح عمارة ارتفاعها (15  m )              ( باعتبار2 g = 10m/s )  أحسب كل من :
       أ-   طاقة الوضع التثاقلية للكرة عند سطح العمارة .
      ب-  طاقة حركة الكرة عند سطح الأرض
      ج- سرعة الكرة لحظة ارتطامها بالأرض .
      د –طاقة حركة الكرة على ارتفاع (  10  m ) من سطح الأرض           
                           
أ -    j     450             ب -    j   450        ج -            د -  j  150                                                     

7) جسم كتلته ( 30 ) kg  موجود على سطح مبنى ارتفاعها   20) m ( فإذا سقط سقوطاً حراً
 أحسب كل من:
     أ – طاقة الوضع التثاقلية للجسم قبل سقوطها
    ب – الطاقة الكلية للجسم قبل سقوطه
    ج - طاقة حركة الجسم عندما يصل لسطح الأرض .
    د – سرعة الجسم عند لحظة وصوله لسطح الأرض .
    و – الشغل الذي يبذله الجسم نتيجة سقوطه .

أ – J 6000         ب - J 6000          ج - J 6000           د –m/s20        و - J 6000  

8) صندوق خشبي كتلته 8 ) Kg  ( يتحرك على مستوي أملس يميل على الأفقي بزاوية مقدارها ( 300 )
   أحسب الشغل المبذول عندما يتحرك الصندوق  مسافة 3) m  ) على المستوي المائل

J     120  


9) عامل يحمل كيساً من الرمل كتلته ( 50 )  kg من سطح الأرض إلى أعلى عمارة ارتفاعها  (  15 ) m 
          فأستغرق زمناً مقداره  5  دقائق لكي يصل إلى أعلى العمارة أ حسب ما يلي :
          أ – الشغل الذي بذله العامل .
         ب – قدرة العامل .

أ – J 7500         ب – W25       

10) يسقط جسم كتلته ( 0.5 kg ) من ارتفاع (m 6 )  ، ( g = 10 m /s2 ) احسب
         أ- طاقة الوضع على ارتفاع  ( 2 ) m من سطح الأرض 
      ب-  طاقة الحركة عند ارتفاع ( 2 ) m  من سطح الأرض 
      ج- ارسم بيانيا العلاقة بين الارتفاع وطاقة الوضع
      د- ارسم علي نفس الشكل رسما آخر للعلاقة بين الارتفاع وطاقة الحركة
      هـ استنتج من الرسم السابق علاقة بين طاح ، طاو

أ – J 10         ب - J 20         

11) طلقة بندقية كتلتها ( g 10 ) متحركة بسرعة (m/s 200 ) اصطدمت بلوح من الخشب وتخللته لمسافة
 (Cm 10 ) قبل أن تسكن  احسب قوة مقاومة الخشب لحركتها .

  N2000

12) سيارة كتلتها (kg 1000 ) متحركة بسرعة مقدارها (m/s 20 ) فإذا تحركت بعد ذلك بعجلة مقدارها
 (  m/s 2   4 ) خلال( 5 ) ثواني احسب :
1-طاقة الحركة النهائية للسيارة .
2-الشغل المبذول في تعجيل السيارة .

أ – J x105 8        ب-  J x105 6                 
13) أثرت قوة مقدارها N( 100 ) علي جسم ساكن كتلته kg (20 ) فأزاحته مسافة افقية مقدارها m (15 )    فإذا كانت القوة تصنع زاوية مقدارها ( 600 ) مع الأفق . احسب
أ -  مقدار الشغل المبذول في تحريك الجسم .
       ب – السرعة النهائية للجسم .

  أ – J 750         ب –    m/s8.66
14) بذلت قوة (F ) شغلا" مقداره J (50000) لتعجيل جسم كتلته Kg (1000 )من السكون فتحرك مسافة أفقية مقدارها  m (20 ) باهمال قوة الاحتكاك احسب : 
 أ - سرعة الجسم عند نهاية هذه المسافة .
ب- مقدار القوة (F  )  .                
   ج-العجلة التي تحرك بها الجسم .

ا -   10m/s                             ب -  2500N                         ج -2.5 m/s2 

15) قذف حجر كتلته2 Kg (1/ ) بسرعة m/s (16 ) رأسيا إلى أعلى احسب كل من:
أ - طاقة حركة الحجر لحظة قذفه
 ب - طاقة وضع الحجر عندما أقصى ارتفاع يصل إليه .
     ج- الشغل الذي بذلته قوة جذب الأرض .
     د- أقصى ارتفاع وصل إليه الحجر.
أ – J 1536              ب - J 1536                   ج - J 1536                 د – m/s12.8        
       
16) حجر كتلته 0.2) Kg  )  يقذف بسرعة ابتدائية مقدارها 20) m / s  ) من نقطة تقع علي سطح بناية
     ارتفاعها 30) m   ) عن سطح الأرض ، فإذا كانت زاوية القذف مع الأفق 600)  ) لأعلي . احسب
        أ – الطاقة الكلية للحجر عند قذفة
       ب – طاقته الحركية عندما يصبح علي ارتفاع 15 m   عن سطح الأرض
       ج - سرعته عندما يكون علي ارتفاع 15 m  عن سطح الأرض
أ – J 100         ب - J 75          ج - m/s26.5 

17) محرك يرفع كتله مقدارها 100) kg  ) رأسيا الي أعلي بسرعة ثابتة مسافة مقدارها  20) m  ) خلال
     ثلاث ثوان ، احسب كل من 
 أ – قدرة المحرك       ب – السرعة الثابتة التي تحرك بها الجسم 

ا – 6666.7W    ب – 6.7m/s
18) نابض مرن موضوع علي سطح أفقي أملس مثبت من أحد طرفيه في دعامة رأسية والطرف الأخر يرتبط به جسم أملس كتلته g ( 200 ) ، فاذا أثرت قوة مقدارهاN  ( 3 ) علي النابض فاستطال بمقدار  Cm( 5 )  
أحسب كل من : -
1 – ثابت النابض ( k  ) .
2- الطاقة المرونية التي أختزنها النابض .
3 – أكبر سرعة يتحرك بها الجسم أذا ترك النابض ليعود الي طوله الاصلي .
أ –N/m  60       ب - J 0.075          ج - s m/0.866   




إجابات: الشغل والطاقة الميكانيكية
إجابة السؤال الأول : -
    م    الاسم أو المصطلح      م        الاسم أو المصطلح
1       الشغل 9       القوى المحافظة
2       الجول 10     القدرة
3       طاقة حركة الجسم       11     الوات
4       طاقة الوضع التثاقلية    12     القدرة
5       الطاقة الكلية للجسم      13     قانون هوك
6       قانون بقاء ( حفظ ) الطاقة       14     ثابت هوك
7       الطاقة الميكانيكية الكلية          15     طاقة الوضع المرونية
8       القوى غير المحافظة             

  إجابة السؤال الثاني : -
  م      التكملة م        التكملة
1       عددية   16     171.6
2       الشغل 17     صفر
3       صفر   18     المسار
4       تقل     19     النقص
5       الارتفاع الراسي للجسم 20     ثابتة ( محفوظة )
6       الشغل 21     صفر
7       50     22     المسار
8       زادت   23     التغير في طاقة حركة الجسم
9       طرديا"          24     10
10     200   25     10
11     90     26     25
12     سالبا" 27     10
13     عكس اتجاه إزاحته ( حركته ) 28     15
14     صفر   29     90000
15     في اتجاه إزاحته ( حركته )      30     ثابت النابض

إجابة السؤال الثالث : -
     إجابة السؤال الرابع : -
   م     الإجابة م        الإجابة
1       10     18     طاقة الحركة = 600 جول
2      
19     600 جول
3      
20     1500
4       75     21     أصغر طاقة حركة وأكبر طاقة وضع
5       صفرا" 22    
6       20     23    
7       240000       24     1500
8       صفرا" 25    
9       100   26     5
10     20     27     شغلها لا يعتمد علي المسار الذي يسلكه الجسم
11     10     28     2
12     أربعة أمثال طاقة حركته أولا"  29     90
13     50     30     2500
14     السرعة 31     Kg10
15     صفر   32    
16     100   33     0.038
17     400   34     تزداد إلي أربعة أمثال قيمتها
السؤال الخامس :
  اختر العبارة من المجموعة (A) وضع رقمها أمام ما يناسبها من عبارات المجموعة (B ) :-
المجموعة ( B )        المجموعة (A )
قدرة آلة تنجز شغلا قدره (1) جول في كل ثانيه .        4       طاقة الحركة    1
قوى لا يعتمد شغلها على المسار الذي يسلكه الجسم .    3       الجول  2
الشغل المبذول لإيصال الجسم إلى ذلك المستوى من مستوى اتفق على أن تكون طاقة الوضع فيه تساوى صفراً .         5         القوى غير المحافظة    3
الشغل المبذول من قوة مقدارها (1) نيوتن عندما تؤثر علــى جسـم فتزيحه باتجاهها مسافة (1) متر .    2       الوات   4
الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته .        1       طاقة الوضع    5



المجموعة ( B )        المجموعة (A )
في البندول البسيط المهتز .      2       تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية.   1
في لعبة القفز بالزانة.   3       تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة وضع. 2
في مياه الشلالات.       1       تتحول طاقة الحركة إلى طاقة وضع مرونية ثم إلى طاقة وضع تثاقلية.  3

المجموعة ( B )        المجموعة (A)
القوى التي  يعتمد شغلها على المسار الذي يسلكه الجسم          3       الشغل  1
عملية تقوم بها القوة بتحريك الجسم بنفس اتجاه تأثيرها 1       القدرة   2
المعدل الزمني للشغل الذي يبذله الجسم           2       القوى غير المحافظة    3


القسم الثاني : الأسئلة المقالية
السؤال السادس :
        قارن بين كل اثنين من العبارات التالية حسب وجه المقارنة المطلوب في الجدول التالي :    

وجه المقارنة    طاقة الوضع التثاقلية لجسم عند مستوي معين  طاقة الحركة لجسم
التعريف         الشغل المبذول لإيصال الجسم إلي ذلك المستوي من مستوي اتفق علي أن تكون طاقة الوضع فيه مساوية صفر         الطاقة الناتجة عن حركة جسم
الصيغة الرياضية لحساب كل منهما     U=m.g.h     K=½ mv2
قيمة كل منهما عند أقصي ارتفاع        أكبر ما يمكن   صفر

القوى غير المحافظة           القوى المحافظة                              وجه المقارنة 
لا يساوي صفر يساوي صفر    الشغل المنجز في مسار مغلق
الطاقة الكلية لجسم       الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم           وجه المقارنة 
مجموع كل الطاقات التي يمتلكها الجسم مجموع طاقتي الوضع والحركة للجسم  المفهوم
جسم يتحرك في مسار دائري    جسم يتحرك في خط مستقيم بعجلة تسارع                وجه المقارنة 


التمثيل الاتجاهي     للقوة   ( F )    والإزاحة ( ْX )



السؤال السابع :   
1-  تكون طاقة وضع كرة البندول عند الموضع (b ) أكبر ما يمكن بينما طاقة
      حركتها تساوي صفر.
   و أثناء حركتها من الموضع b)  )إلي الموضع (a ) تقل طاقة الوضع و تزداد
   طاقة الحركة بحيث يكون النقص في طاقة الوضع مساويا الزيادة في طاقة
    الحركة وعند الموضع (a ) تكون طاقة الوضع  مساوية الصفر باعتبار
         المستوي المرجعي لطاقة الوضع يمر بنقطة a) ) بينما تكون طاقة الحركة                                  
    أكبر ما يمكن و تساوي طاقة الوضع عند نقطة (b  )  .    
2- ( ا ) أثناء سقوط مياه الشلال تقل طاقة الوضع تدريجيا و تزداد طاقة الحركة بحيث يكون النقص في
           طاقة الوضع مساوية الزيادة في طاقة الحركة و عند أسفل الشلال تكون طاقة الوضع مساوية الصفر  
            بينما طاقة الحركة تساوي طاقة الوضع للمياه عند أعلي الشلال ثم تتحول الطاقة الحركية إلي طاقة  
           حرارية .

2- ( ب ) تقل طاقة حركة الكرة تدريجيا و تزداد طاقة الوضع بحيث يكون النقص في طاقة الحركة مساويا الزيادة في طاقة الوضع و عند أقصي ارتفاع تصبح طاقة الحركة مساوية الصفر بينما طاقة الوضع  تساوي الطاقة الحركية لحظة القذف .
السؤال الثامن:   
1  -          نحلل القوة F  إلي مركبتين متعامدتين  F1 ,  F2
                     في اتجاه الإزاحة ( S )    F1 = F Cos θ
        في اتجاه عمودي علي  الإزاحة ( S )    F2 = F sin θ
W F 1 = F1 S  = F  S   Cos  θ                                    
 W F 2 = F2 S Cos  90  = 0                                         
W F  = F S Cos θ                                                      
              
2-
F = m a            ,      W = F S                                                                 

W = m  x  a  x  s                                                                                     


3- لتحريك جسم كتلته m  راسيا إلي ارتفاع h)  ) عن سطح الأرض يلزم التأثير عليه بقوة
     تساوي  وزنه   {  F = m g }
                                  W = F S = m g h
     يختزن الشغل في الجسم علي شكل طاقة وضع
               U = m g h                                  


4 -  أثناء سقوط جسم سقوطا حرا فإن :
E = U + K                                                                                          
W = ∆K        ,       W =  -    ∆U                                                           
        K       =       -    ∆U                                                                           
K2  -   K1   =   -  (  U2  -  U1 )                                                              
     U1  +    K1   =     U2  +    K2        =    E                                                                                        


  السؤال التاسع : -
              ماذا يقصد بكل مما يلي ؟
1-      مجموع حاصل ضرب مقداري القوة والإزاحة في اتجاه هذه القوة يساوى 10 N. m
2-      الشغل الذي تنجزه قوة مقدارها نيوتن واحد عندما تزيح جسما باتجاهها مسافة مقدارها متر واحد
3-      حاصل ضرب نصف كتلة الجسم في مربع سرعته يساوى    50) Kg. m2 / s2) .
4-      مقدار الشغل المبذول في إيصال الجسم إلى ذلك الارتفاع يساوى  (100) J.
5-      القوى التي يعتمد شغلها على المسار .
6-      مجموع طاقتي الحركة والوضع .
7-      الطاقة الميكانيكية الكلية للجسم في المجال المنتظم تبقى محفوظة أو ثابتة .
8-      هذه الآلة تنجز شغلا مقداره 1000) J ) خلال ثانية واحدة .
  السؤال العاشر : -
1-      لان قوة الاحتكاك تكون عكس اتجاه الإزاحة ( اى أن θ = 180 )
W = F S Cos 180 = - F.S                                                  
2- لان القوة عمودية على اتجاه الإزاحة           90  W = FS Cos
     أو لان الإزاحة في اتجاه القوة تساوى صفرا" .
3       - نفس الإجابة السابقة .
4       - نفس الإجابة السابقة .
5       -نفس الإجابة السابقة .
6       - نفس الإجابة السابقة .
7 - لان الإزاحة الراسية تساوى صفر .
8 - لان الشغل يساوى التغير في الطاقة الحركية
     فإذا كانت السرعة ثابتة يكون التغير في طاقة الحركة مساويا صفر .
9-      لان شغلها لا يعتمد على المسار الذي يسلكه الجسم .
10- لان قوة جذب الأرض قوة محافظة .
11- لان قوة الاحتكاك قوة غير محافظة .
   12- لان قوة جذب الأرض قوة محافظة .
   13- لان شغلها على مسار مغلق لا يساوى صفر .
14-لان الطاقة الميكانيكية الكلية للجسم تكون ثابتة
     أو مجموع التغير في طاقتي الحركة والوضع يساوي صفرا.
15-لان طاقة وضع المياه في أعلى المسقط تتحول إلى طاقة حركة عند قاعدته
     ثم تتحول إلى طاقة حرارية .
16-لان الشغل المبذول يتحول إلى طاقة حركة ثم إلى طاقة حرارية.
17-حتى يكتسب طاقة حركية تتحول إلى طاقة وضع مرونية مختزنة في الزانة
     ثم يكتسبها اللاعب على شكل طاقة وضع تثاقلية .
18-حتى يتحول الشغل المبذول في انضغاط الزنبرك إلى طاقة وضع مرونية مختزنة
      تتحول تدريجيا إلى طاقة حركية .
السؤال الحادي عشر : -
              حل المسائل التالية
1)
2) 
W = m g h  = 600 x 10 x 60   = 36 x 10 4   J                                      
4) الشغل  = المساحة تحت المنحني




        


                                                                          

( عند سطح العمارة )
( عند سطح الأرض )
 ( علي ارتفاع 10 m )
 ( عند سطح الأرض )