امتحان في الفيزياء

  نموذج لامتحان الفيزياء النهائي

السؤال الأول

تتحرك عربتان A و B على خط مستقيم باتجاه اليمين. في اللحظة t=0 سرعة العربة A كانت VA=1 m/sec وسرعة العربة B كانت VB= 2 m/sec البعد بين العربتين كان d.  أنظر الشكل أدناه:

منذ اللحظة t=0 تعمل قوة خارجية ثابتة على العربتين F=20 N بنفس اتجاه الحركة. كتلة العربة A mA=5 kg  و mB=4 kg.

‌أ.        أكتب تعبيرا رياضيا يصف سرعة كل من العربتين كدالة للزمن.

‌ب.     أرسم رسما بيانيا لسرعة كل من العربتين كدالة للزمن.

‌ج.      أكتب تعبيرا رياضيا يصف موقع كل من العربتين كدالة للزمن عن نقطة الأصل التي نختارها في موقع العربة B في اللحظة t=0.

‌د.       في اللحظة t=t1 تصطدم العربتان اصطداما مرنا للغاية. سرعة العربة A بعد الاصطدام   وسرعة العربة B بعد الاصطدام   .

(1)    جد لحظة الاصطدام t1

(2)    جد البعد d

(3)    ما هي الطاقة الحركية الكلية بعد الاصطدام؟

(4)    ما هي الطاقة الحركية الكلية لو كان الاصطدام لدنا؟

     ه. ارسم رسما بيانيا لموقع العربتين كدالة للزمن من t=0 وحتى t=t1  .

السؤال الثالث

تسير عربة كتلتها m  في خط مستقيم حتى النقطة B حيث يبدأ مسار دائري معامد لسطح الأرض نصف قطرة R1. في النقطة B الأكثر انخفاضا للمسار هناك مخرج ,ممكن استعماله لتخرج الكتلة من النقطة B باتجاه النقطة E, يمتد حتى يصل الى مسار دائري أفقي نصف قطرة R2.

المقطع BE غير أملس ومعامل احتكاكه هو k  .

أ. جد سرعة الكتلة بدلالة R1 في النقطة B إذا كانت القوة العمودية في النقطة C تساوي NC=2mg .

ب. ما هو مقدار السرعة الخطية (المماسية) في النقطة D؟ جد تسارع الكتلة الكلي واتجاهه في D؟

ج. جد مقدار التسارع المماسى في D؟

تخرج الكتلة من خلال النقطة B باتجاه النقطة E, عندما وصلت الكتلة النقطة E كانت سرعتها  ,

(1)    ما هو معامل احتكاك المقطع BE بدلالة R1 ؟

(2)    ما هو R2 المطلوب لكي لا تنزلق الكتلة عن المسار الأفقي إذا علمت أن معامل الاحتكاك الساكن على المسار الأفقي هو s ؟ جد R2 بدلالة R1 و s .

د. معطى R1=1 m و m=2kg وطول المقطع BE=1 m , جد معامل الاحتكاك k ومقدار الطاقة الحركية التي فقدت في المقطع BE؟

يدور القمر في مسار دائري حول الأرض في 27.3  يوماْ.

أ‌.        احسب بعد القمر عن مركز الأرض بالكيلومترات

ب‌.     تطلق وكالة الفضاء مركبة فضائية إلى القمر, قال احد أفراد طاقم الرواد أنة على بعد 260,000 كيلومتر عن مركز الأرض من الممكن إيقاف محركات المركبة الفضائية والاعتماد على مجال جاذبية القمر والنزول على سطحه. هل ادعاؤه صحيح؟ إذا كان الجواب لا, جد البعد الصحيح

ج. ما هو تسارع ألجاذبيه للمركبة بالنسبة للقمر في هذا الارتفاع عن مركز      الأرض؟

د. تسير المركبة الفضائية في مسار دائري حول القمر في نفس الارتفاع الذي وجدته في "ج", ما هو زمن دورتها وسرعتها الزاوية؟

ه.  أجرى طاقم المركبة قياسات لتحديد ثابت الجاذبية G  حيث استعانوا بميزان وكتلة m , في كل ارتفاع عن مركز القمر سجلوا قراءة الميزان فحصلوا على النتائج التالية:

الارتفاع

m      1.74E+06

         2.00E+06

         3.10E+06

         4.00E+06

         5.00E+06

         1.00E+07

         3.83E+07

الوزن

N      8.1    6.13  2.55  1.53  0.98  0.25  0.02

أرسم رسما بيانيا يمكنك من تحديد ثابت الجاذبية G  . حدد أيضا مقدار الكتلة m.

السؤال الرابع

 ينزلق صندوق من نقطة A على سطح غير أملس زاوية ميلة  , ثم يستمر بعد وصولة النقطة B على مسار غير أملس أيضا , حيث يتوقف في النقطة C .  معطى أيضا الرسم البياني لسرعة الصندوق كدالة للزمن.

‌أ.        احسب طول القطعة AB في المسار

‌ب.     احسب مقدار معامل الاحتكاك الحركي على طول المسار.

‌ج.      احسب مقدار طول القطعة BC من المسار.

‌د.       احسب مقدار الزمن t في الرسم البياني.

‌ه.       ما هو الشغل الكلي المبذول على الصندوق في المسار المائل؟

السؤال الخامس

في الشكل التالي معطاة كرة كتلتها m , معلقة بحبل طولة L. نمسك الكرة على ارتفاع h بحيث تتكون زاوية  مع الخط العمودي. نترك الكتلة وتبدا بالتأرجح . أنظر الشكل  أ.

أ‌.        أرسم رسما بيانيا يصف الطاقة الكلية للكتلة كدالة ل h .

ب‌.     أرسم رسما بيانيا يصف الطاقة الحركية كدالة للطاقة الوضعية خلال ربع دورة. ما هي العلاقة التي حصلت عليها

ت‌.     لو أن الكتلة سقطت سقوطا حرا من الارتفاع h , هل العلاقة التي وجدتها في "ب" تتغير أم لا؟ اشرح

في الشكل ب تصطدم الكتلة m اصطداما لدنا بكتلة مماثلة أخرى m بحالة السكون, الاصطدام يحصل في أدنى نقطة بمسار الحركة بحيث يكون الحبلان متوازيان تماما, جد بدلالة الزاوية   مقدارالزاوية  التي تتكون بين الحبال والعامود على السطح بعد الاصطدام ؟

مع كل الاحترام والتقدير-