الشغل والطاقة

مجال المحتوى الرئيسي: الميكانيكا                                                                                                   

مجال المحتوى الفرعي: الشغل والطاقة

الهدف التعليمي         مستوى الهدف البنود الاختبارية

يعرف مفهوم الشغل.  تذكر   •        ما المقصود بالشغل؟

يذكر  وحدة قياس الشغل .     تذكر   •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

-  يقاس الشغل الفيزيائي بوحدة ..................

يعدد العوامل التي يتوقف عليها  الشغل.        تذكر   •        عدد العوامل التي يتوقف عليها الشغل؟

•        أجب ب ( صح ) أو ( خطأ )

يكون الشغل الذي تبذله قوة ما في إزاحة جسم أكبر ما يمكن إذا كانت الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي (90˚)

يعطي تعريفا لمفهوم  الجول. تذكر   •        اكتب المصطلح العلمي:

   - مقدار الشغل الذي تنجزه قوة مقدارها واحد نيوتن عندما تزيح جسما باتجاهها مسافة مقدارها واحد متر (         )

يحسب الشغل الذي تبذله قوة في تحريك جسم مسافة ما.     تطبيق  •        تحتاج سيارة لقوة 300 نيوتن لتتحرك على طريق أفقية. ما الشغل اللازم لدفعها مسافة 5م.

•        ما مقدار الشغل المبذول في شد صندوق مسافة قدرها 2 متر على سطح منضدة بقوة أفقية مقدارها 35 نيوتن.

•        اختر

-  سيارة كتلتها (1200) كجم تتحرك بسرعة (15) م/ث, أثرت عليها قوة ثابتة فأصبحت سرعتها (25) م/ث, فيكون الشغل المبذول في تحريكها ( بوحدة الجول) مساويا:

1- 24×410       2- 6×310            3- 24×310            4- 48×410

يحسب الشغل الذي تبذله مجموعة من القوى التي تؤثر على جسم ما.        تطبيق  •        يتحرك جسم مسافة 2م تحت تأثير قوة أفقية مقدارها 2 نيوتن وقوة احتكاك مقدارها  0.4نيوتن. ما شغل كل قوة.

يحسب مقدار شغل الوزن ورد فعل السطح والاحتكاك.      تطبيق  •        ينزلق جسم كتلته 5كجم مسافة 5 م على مستو خشن مائل بزاوية 37˚. ما شغل كلا من وزن الجسم ورد فعل السطح والاحتكاك إذا كان معامل الاحتكاك بينهما 0,2.

•        أكمل الفراغ بما يناسبه:

يكون الشغل الذي تبذله قوة الاحتكاك  ................................ دائما.

•        علل لما يأتي:

-  الشغل المبذول من وزن السيارة عندما تتحرك على طريق أفقي يساوي صفر!

يحسب الشغل المبذول من قوة متغيرة من التمثيل البياني للقوة والإزاحة .            تطبيق  •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

1-  في حالة وجود قوة متغيرة كما في الشكل:

     فان الشغل يساوي ...........................

2    - المساحة تحت المنحنى ( القوة – الإزاحة ) تساوي عدديا

      ............... المبذول في تحريك الجسم

•        في الشكل التالي:

 احسب الشغل الذي تبذله القوة ( ق ) على الجسم أثناء حركته من :

1- ف= صفر       إلى        ف= 30م

2- ف= صفر       إلى        ف= 40 م.

•        يمثل الشكل التالي  منحنى (القوة – الإزاحة) لجسم يتحرك  على المحور الأفقي. مقدار الشغل الكلي المبذول يساوي :

أ- صفر .    ب- 25 جول .    جـ-  225جول.   د-  800جول.

يتعرف على شغل الجاذبية الأرضية.          تذكر   •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

-  عندما يتحرك جسم في مجال الجاذبية الأرضية, فان قوة الجاذبية تبذل عليه شغلا يعطى بالعلاقة ..........................

يستنتج الحالات التي تندرج تحت مفهوم شغل الجاذبية الأرضية.    تحليل  •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

 1- الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية على السيارة عندما تتحرك على طريق أفقي يساوي ..........

2- يعتمد الشغل المبذول ضد الجاذبية الأرضية على ......................................

3- تكون إشارة الشغل سالبة إذا كانت القوة المؤثرة على الجسم .................................

4- يكون الشغل مساويا صفر عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة تساوي ............ درجة.

يستنتج الطالب الحالات التي يكون فيها الشغل مساويا للصفر.

يحسب شغل  قوة ثابتة رياضيا.       تحليل

تطبيق  •        يكون الشغل مساويا صفر في 3 حالات. اذكرها.

•        أثرت قوة مقدارها 30 نيوتن علي جسم فحركته مسافة أفقية مقدارها 15 م. احسب الشغل المبذول إذا كانت:

    أ) الإزاحة بنفس اتجاه القوة المؤثرة.

    ب)الإزاحة تصنع زاوية قياسها  o 60مع اتجاه القوة المؤثرة.

    ج) الإزاحة عمودية علي اتجاه القوة المؤثرة.

    د) الإزاحة تصنع زاوية قياسها   o 180مع اتجاه القوة المؤثرة.

يوضح العلاقة الخطية بين القوة المؤثرة في نابض والاستطالة الحادثة فيه .         تحليل  •        ارسم بيانيا العلاقة بين القوة المؤثرة على نابض والاستطالة الحادثة فيه؟

•        أكمل الفراغ بما يناسبه:

-  ميل الخط البياني الذي يمثل العلاقة بين القوة المؤثرة على نابض مرن والاستطالة الحادثة له يمثل .............................

•        أجب ب ( صح ) أو ( خطأ )

- ميل منحنى ( القوة – الاستطالة ) يمثل الشغل المبذول في استطالة النابض.

يستنتج الصورة الرياضية للشغل المبذول على النابض.      فهم     •        من خلال علاقة (القوة – الاستطالة). استنتج الصورة الرياضية للشغل المبذول على النابض.

يحل مسألة حسابية على قوة الإرجاع.         تطبيق  •        يبلغ الطول الطبيعي لنابض 15 سم وثابت مرونته 150 نيوتن/م. ما القوة اللازمة لشده ليصير طوله 30 سم.

•        أجب بـ (صح) أو (خطأ)

    2- اذا كان ثابت المرونة لنابض (50 نيوتن/م), فانه عندما يستطيل بمقدار ( 2سم)

     تكون قوة الإرجاع (-1) (        )

•        اختر الإجابة الصحيحة:

- إذا كان ثابت المرونة لنابض مرن هو ( 30 نيوتن/م) فان الشغل المبذول في استطالته بمقدار (5 سم) يساوي بالجول :

1       -0,75 2        - 0,      3   - 1,5       4- 45

يعرف قوة الإرجاع.   تذكر   •        أكتب المصطلح العلمي:

- القوة اللازمة لإحداث وحدة الاستطالة (.......................)

يعرف مصطلح ( الطاقة ) , ويذكر وحدة قياسها.    تذكر   •        ما المقصود بالطاقة؟ وما وحدة قياسها؟

يعدد بعض أنواع الطاقة الموجودة في الطبيعة .      تذكر   •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

- من أنواع الطاقة .............. و.................... و....................

يعبر عن الطاقة الحركية بالصورة الرياضية.         تذكر   •        عرف طاقة حركة الأجسام؟

•        ماذا نقصد بقولنا أن طاقة الحركة لجسم تساوي (50 جول)

يوضح العلاقة بين طاقة حركة الجسم وكلا من كتلته وسرعته.      فهم     •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

     -  تعطى طاقة حركة الجسم من خلال العلاقة .......................

     - تزداد الطاقة الحركية للجسم كلما ..................... كتلته

يحل مسائل حسابية على طاقة الحركة.       تطبيق  •        أجب ب ( صح ) أو ( خطأ ):

    - تتناسب الطاقة الحركية للجسم تناسبا طرديا مع مربع سرعته (        )

•        اختر الإجابة الصحيحة:

أفضل خط  بياني يمثل العلاقة بين طاقة الحركة (طح) ومربع السرعة (ع2) التي يتحرك بها جسم هو:

أ) 

ب) 

جـ) 

د) 

يحل مسائل حسابية على طاقة الحركة.       تطبيق  •        كرة ساكنة كتلتها 2 كجم أثرت عليها قوة ثابتة حتى أصبحت سرعتها 5م/ث   فان مقدار التغير في طاقة حركتها تساوي ....................... جول

•        اختر الإجابة الصحيحة :

- سيارة كتلتها 1000 كجم   وتمتلك طاقة حركة  40000جول   , فان سرعتها بوحدة ( م / ث ) تساوي :

1- 40       2- 80     3- 80             4-400

- جسم يسير بسرعة ( ع ) ويمتلك طاقة حركة مقدارها (طح). فإذا تضاعفت سرعة الجسم فإن طاقة حركته الجديدة تساوي:        أ-  طح         ب- 2 طح          جـ- 3 طح      د- 4 طح 

يستنتج نظرية الشغل والطاقة.         تحليل  •        اثبت أن ( ش = Δ طح )

يذكر نص نظرية ( الشغل والطاقة )           تذكر   •        اكتب نص نظرية الشغل والطاقة ؟

يعرف طاقة الوضع.            تذكر   •        ما المقصود بطاقة الوضع ؟

يستنتج العلاقة بين طاقة الوضع والبعد الرأسي عن سطح الأرض.           تحليل  •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

-  تتناسب طاقة الوضع لجسم تناسبا .........مع بعده الرأسي عن سطح الأرض.

يحسب طاقة الوضع في النابض.      تطبيق  •        أثرت قوة على نابض فاستطال مسافة مقدارها 0.5  م. احسب طاقة الوضع المختزنة في النابض. علما بأن ثابت المرونة للنابض750 نيوتن/م.

يحل مسائل حسابية على نظرية الشغل والطاقة.      تطبيق  •        تحرك جسم كتلته 2كجم على أرض أفقية ملساء بواسطة قوة أفقية مقدارها 2 نيوتن مسافة 22م. استخدم نظرية الشغل والطاقة لحساب السرعة النهائية للجسم إذا كانت سرعته الابتدائية 10م/ث.

•        اختر الإجابة الصحيحة:

     - إذا أثرت قوة على جسم ساكن كتلته  1كغم  فتحرك على سطح أملس حتى أصبحت سرعته 20م/ث, فإن       مقدار شغل هذه القوة يساوى:

أ- 400 جول           ب- 200جول          جـ- 20 جول             د- 10 جول

يعطي شكلا رياضيا للطاقة الميكانيكية.       تذكر   •        أكتب المصطلح العلمي:

     - مجموع طاقتي الحركة والوضع لجسم عند نقطة معينة  (                   )

يستنتج بعض خصائص الطاقة الميكانيكية لجسم .   تطبيق  •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

     - الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم متحرك في مجال منتظم تبقى .......................

•        أجب بـ ( صح ) أو ( خطأ)

1- الطاقة الميكانيكية الكلية لجسم في مجال منتظم تتغير من نقطة إلى أخرى في مسار حركته (        )

2- إذا كان مقدار النقص في طاقة وضع جسم يسقط سقوطا حرا تساوي (5 جول), فان الزيادة في طاقة حركته تساوي (5 جول) (        )

يفسر بعض الظواهر المتعلقة بطاقتي الوضع والحركة.      تحليل  •        علل لما يأتي:

- عند قذف جسم رأسيا لأعلى فان مقدار الزيادة في طاقة وضعه يساوي مقدار النقصان في طاقته الحركية.

يحل مسائل حسابية على مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية.        تطبيق  •        في الشكل المقابل: ينزلق جسم كتلته  1كجم على المنحنى مبتدئا عند النقطة (أ) من السكون. ما سرعته عند النقطة (ب) وما ارتفاعه (ف) عند النقطة جـ إذا وصل إليها بسرعة 2 م/ث بفرض أن الاحتكاك مهمل.

في الشكل التالي :

يعلق زنبرك ثابت مرونته 98 نيوتن/م بحيث تبقى نهايته

 السفلى حرة ويعلق بها جسم صغير كتلته 0,5 كجم

ويمسك باليد حتى لا يستطيل الزنبرك بتاتا.

ما أكبر مسافة يسقطها الجسم عند إفلاته؟

•        اختر الإجابة الصحيحة:

عند قذف جسم رأسيا لأعلى فإن:

أ‌-       كلا من طاقة وضعه وطاقة حركته تتناقص.

ب‌-     طاقة وضعه تتناقص وطاقة حركته تزداد.

ج- كلا من طاقة وضعه وطاقة حركته تزداد.

د- طاقة وضعه تزداد وطاقة حركته تتناقص.

س/ في الشكل التالي:

•        سقط حجر كتلته 3 كجم من السكون من سطح منزل

ارتفاعه 80 م بإهمال مقاومة الهواء و بمعلومية

 جـ = 10 م/ ث2 احسب في كل من النقاط ( أ, ب,ج)

الموضحة بالشكل:

1)      طاقة الحركة للجسم

2)      طاقة وضعه                                                   

3)      طاقته الكلية (الميكانيكية)

  - استنتج ماذا يحدث لكل من طاقة الوضع وطاقة الحركة أثناء السقوط.

يحدد العوامل التي تعتمد عليها طاقة الوضع الجذبي لجسم ما.                 •        أحد العوامل التالية لا تعتمد عليها طاقة الوضع الناشئة عن الجاذبية الأرضية لجسم ما:

أ) سرعته       ب) ارتفاعه عن سطح الأرض       ج) كتلته                      د) تسارع الجاذبية الأرضية

•        طاقة الوضع المختزنة في نابض تساوي:

أ) أس            ب) 1/2 أس2      جـ) 1/2 ك ع2          د)  ك جـ ف

يعرف القدرة . تذكر   •        عرف القدرة

يسمي وحدة قياس القدرة .     تذكر   •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

      -تقاس القدرة بوحدة ...................... وهي تكافئ .....................

يعطي تعريفا لـ ( الواط )      تذكر   •        ماذا نقصد بقولنا أن قدرة آلة = 1000 واط

يعطي الصيغة الرياضية لمعدل القدرة .       فهم     •        اكتب الصيغة الرياضية التي يتم من خلالها حساب معدل القدرة؟

يميز بين معدل القدرة والقدرة اللحظية من خلال المفهوم.   تحليل  •        قارن بين كلا من (معدل القدرة والقدرة اللحظية).

يحل مسائل متنوعة على القدرة .      تطبيق  •        أكمل الفراغ بما يناسبه:

     1-  آلة ترفع جسم وزنه (50 نيوتن) إلى ارتفاع (4م) خلال زمن مقداره (20ثانية) فان قدرة هذه       الآلة تساوي ................ واط.

2   - آلة قدرتها (50 واط), فإنها تبذل شغلا خلال (30 دقيقة) يساوي ............................جول.

    3- آلة تبذل شغلا قدره (800 جول) خلال ثانيتين, فان قدرة هذه الآلة تساوي ................... واط.

•        اختر الإجابة الصحيحة:

1   - رافعة ترفع جسم كتلته (60) كجم إلى ارتفاع (1) متر من سطح الأرض خلال نصف دقيقة, فان قدرة الرافعة بوحدة الواط تساوي:   أ- 20             ب- 60           ج- 600            د- 30

يحل الطالب مسائل متنوعة على الشغل والطاقة.     تطبيق  •        سيارة كتلتها (600) كجم تسير بسرعة (20) م/ث فوق جبل يرتفع عن سطح الأرض (100) م احسب:

1- طاقة حركة السيارة.

2- طاقة وضع السيارة.

3- الطاقة الكلية للسيارة.

•        كرة من الحديد كتلتها (3) كجم تسقط سقوطا حرا من فوق سطح عمارة ارتفاعها (15)م. احسب كل من :

1- طاقة الوضع للكرة عند سطح العمارة

2- طاقة حركة الكرة عند سطح الأرض

3- سرعة الكرة لحظة ارتطامها بالأرض

4- طاقة حركة الكرة على ارتفاع ( 10 ) م من سطح الأرض .

                   •        في الشكل المجاور: إذا كانت ك1 = 3 كغم ،  ك2= 2 كغم ، و المستوى أملس. احسب:

1) تسارع المجموعة

2 ) الشد في الخيط