تدريبات في الفيزياء

مسائل تدريبية
.18 انطلقت رصاصة كتلتها 8.00 g أفقياً نحو قطعة خشبية كتلتها 9.00 kg موضوعة على سطح طاولة, واستقرت فيها, وتحركتا كجسم واحد بعد التصادم على سطح عديم الاحتكاك بسرعة .10.0 m/s ما مقدار السرعة الابتدائية للرصاصة؟ 113 m/s
.19 هدف مغناطيسي كتلته 0.73 kg معلق بخيط, أطلق سهم حديدي كتلته 0.0250 kg أفقياً في اتجاه الهدف, فاصطدم به, والتحما معاً, وتحركا كبندول ارتفع 12.0 cm فوق المستوى الابتدائي قبل أن يتوقف لحظياً عن الحركة.
.a مثّل الحالة (الوضع), ثم اختر النظام. يتضمن النظام الهدف المعلق والسهم
.b حدد الكمية الفيزيائية المحفوظة في كل جزء من أجزاء الحركة كلها, ثم فسر ذلك.
يكون الزخم فقط محفوظا في التصادم عديم المرونة بين السهم والهدف
(m+M)gh=0.5(m+M)Vf2
.c ما السرعة الابتدائية للسهم؟ 46 m/s
.20 يتزلج لاعب كتلته 91.0 kg على الجليد بسرعة 5.50 m/s, ويتحرك لاعب آخر له الكتلة نفسها بسرعة 8.1 m/s في الاتجاه نفسه ليضرب اللاعب الأول من الخلف, ثم ينزلقان معاً.
.a احسب المجموع الكلي للطاقة, والمجموع الكلي للزخم في النظام قبل التصادم.
1.2x103 kg.m/s , 4.4x103 J
.b ما مقدار سرعة اللاعبين بعد التصادم؟ 6.8 m/s
.c ما مقدار الطاقة المفقودة في التصادم؟ 200 J

.32 أُسقطت كرة من أعلى مبنى, فإذا اخترت أعلى المبنى بوصفه مستوى إسناد, في حين اختار زميلك أسفل المبنى بوصفه مستوى إسناد, فوضح هل تكون حسابات الطاقة نفسها أم مختلفة وفقاً لمستوى الإسناد في الحالات التالية؟
.a طاقة وضع الكرة عند أي نقطة.
تختلف طاقات الوضع باختلاف مستويات الإسناد
.b التغير في طاقة وضع الكرة نتيجة السقوط.
التغيرات في طاقات الوضع الناتج عن السقوط متساوية لان التغير في h هو نفسه بالنسبة لمستويي الإسناد
.c الطاقة الحركية للكرة عند أي نقطة.
الطاقة الحركية للكرة عند أي نقطة متساوية لان السرعة المتجهة هي نفسها
.33 هل هناك حالة يمكن أن تكون فيها الطاقة الحركية لكرة البيسبول سالبة؟
لا يمكن أن تكون الطاقة الحركية لكرة البيسبول سالبة لان الطاقة الحركية تعتمد على مربع السرعة المتجهة وهي موجبة دائما
.34 هل هناك حالة يمكن أن تكون فيها طاقة الوضع لكرة البيسبول سالبة؟ وضح ذلك دون استخدام معادلات.
قد تكون طاقة وضع الجاذبية لكرة البيسبول سالبة إذا كان ارتفاع الكرة تحت مستوي الإسناد
35. إذا زادت سرعة عدّاء إلى ثلاثة أضعاف سرعته الابتدائية, فما معامل تزايد طاقته الحركية؟
تزداد الطاقة الحركية للعداء 9 مرات لأنه تم تربيع السرعة

2-4 حفظ الطاقة
مسائل تدريبية
14. يقترب سائق دراجة من تل بسرعة 8.5 m/s. فإذا كانت كتلة السائق والدراجة 85.0 kg, فاختر النظام المناسب, ثم احسب طاقة الحركة الابتدائية للنظام. وإذا صعد السائق التل بالدراجة فاحسب الارتفاع الذي ستتوقف عنده الدراجة بإهمال المقاومات.
3.7 m , 3.1 J
.15 افترض أن السائق في السؤال 14 استمر في الحركة عن طريق التدوير للبدّالات (الدوّاسات) ولم يتوقف, ففي أي نظام تعتبر الطاقة محفوظة؟ وأي أشكال الطاقة اكتسبت منها الدراجة طاقتها؟
يبقي نظام الأرض والدراجة الهوائية والسائق كما هو ولكن الطاقة الموجودة الآن ليست طاقة ميكانيكية فقط بل يجب اخذ الطاقة الكيميائية المخزنة في جسم السائق في الاعتبار فبعض هذه الطاقة يتحول إلي طاقة ميكانيكية
.16 بدأ متزلج بالانزلاق من السكون من قمة تل ارتفاعه 45.0 m يميل بزاوية 30˚ على الأفقي في اتجاه الوادي, ثم استمر في الحركة حتى وصل إلى التل الآخر الذي يبلغ ارتفاعه 40.0 m. حيث يقاس ارتفاع التلين بالنسبة لقاع الوادي. ما سرعة المتزلج عندما يمر بقاع الوادي, مع إهمال الاحتكاك وتأثير أعمدة المتزلج؟ وما مقدار سرعة المتزلج عند أعلى التل الثاني؟ وهل لزاوية ميل التل أي تأثير في الجواب؟
أسفل الوادي 29.7 m/s قمة التل 9.9 m/s، لا، ليس لها تأثير
17. تقرر في إحدى مسابقات الغوص أن يكون الرابح هو من يثير أكبر كمية من رذاذ الماء عندما يغوص فيه. ولا تعتمد كمية الرذاذ على طريقة الغواص فقط, وإنما على مقدار الطاقة الحركية للغواص أيضاً. وفي هذه المسابقة قفز جميع الغواصين عن عارضة غوص ارتفاعها 3.00 m,
فإذا كانت كتله أحدهم 136 kg وقام بحركته بأن ألقى نفسه عن العارضة ببساطة. أما الغواص الثاني فكانت كتلته 102 kg وقفز عن العارضة إلى أعلى, فما الارتفاع الذي يجب أن يصل إليه اللاعب الثاني حتى يثير رذاذاً مساوياً لما أثاره الغواص الأول؟
متر واحد فوق المنصة

الفصل الرابع (الطاقة وحفظها )

4-1 الاشكال المتعدده للطاقة

مسائل تدريبية
.1 يتحرك متزلج كتلته 52.0 kg بسرعة 2.5 m/s, ويتوقف خلال مسافة 24.0 m ما مقدار الشغل المبذول بفعل الاحتكاك مع الجليد لجعل المتزلج يتوقف؟ وما مقدار الشغل الذي يجب على المتزلج أن يبذله ليصل إلى سرعة 2.5 m/sمرة أخرى؟ ±163 J
.2 سيارة صغيرة كتلتها875.0 kg زادت سرعتها من 22.0 m/s إلى 44.0 m/s عندما تجاوزت سيارة أخرى, فما مقدار طاقتي حركتها الابتدائية والنهائية؟ وما مقدار الشغل المبذول على السيارة لزيادة سرعتها؟
الطاقة الحركية الابتدائية= 2.12x105 J
الطاقة الحركية النهائية= 8.47x105 J
الشغل المبذول= 6.35x105 J
.3 ضرب مذنب كتلته 7.85 × 1011 kg الأرض بسرعة 25.0 km/s. جد الطاقة الحركية للمذنب بوحدة الجول, وقارن بين الشغل المبذول من الأرض لإيقاف المذنب والمقدار 4.2 × 1015 j والذي يمثل الطاقة الناتجة عن أكبر سلاح نووي على الأرض. 2.45x1020 J
يلزم 5.8x104 قنبلة لتوليد المقدار نفسه من الطاقة التي استخدمت من قبل الأرض لإيقاف المذنب

مسائل تدريبية
.4 ما مقدار طاقة الوضع لكرة البولنج في المثال 1, عندما تكون على سطح الأرض, على اعتبار مستوى الإسناد عند سلة الكرات؟ -43.6 J
.5 احسب الشغل الذي تبذله عندما تُنزل بتمهل كيس رمل كتلته 20.0 kg مسافة 1.20 m من شاحنة إلى الرصيف؟ -235 J
.6 رفع طالب كتاباً كتلته 2.2 kg من فوق سطح طاولة ارتفاعها عن سطح الأرض 0.80 m, ثم وضعه على رف الكتب الذي يرتفع عن سطح الأرض مسافة 2.10 m. ما مقدار طاقة الوضع للكتاب بالنسبة إلى سطح الطاولة؟ 28 J
.7 إذا سقطت قطعة طوب كتلتها 1.8 kg من مدخنة ارتفاعها 6.7 m إلى سطح الأرض, فما مقدار التغير في طاقة وضعها؟ -120 J
.8 رفع عامل صندوقاً كتلته 10.0 kg من الأرض إلى سطح طاولة ارتفاعها 1.1 m, ثم دفع الصندوق على سطح الطاولة مسافة 5.0 m, ثم أسقطه على الأرض. ما التغيرات في طاقة الصندوق؟ وما مقدار التغير في طاقته الكلية؟ (أهمل الاحتكاك).
لرفع الصندوق عن الطاولة: W=110 J
لرفع الصندوق على الطاولة W=0 لان الارتفاع لم يتغير ولأننا أهملنا الاحتكاك
لإنزال الصندوق إلي الأرض: W=-110 J
مجموع التغير في الطاقات= 0 J

93.تبذل سمر شغلاً مقداره 11.4 kj لجر صندوق خشبي بواسطة حبل مسافة 25.0 m على أرضية غرفة بسرعة ثابتة المقدار حيث يصنع الحبل زاوية 48.0˚ على الأفقي.
.a ما مقدار القوة التي يؤثر بها الحبل في الصندوق؟ 681 N
.b ما مقدار قوة الاحتكاك المؤثرة في الصندوق؟ 456 N عكس اتجاه الحركة
.c ما مقدار الشغل المبذول من أرضية الغرفة بواسطة قوة الاحتكاك بين الأرض والصندوق؟
-1.14x104 J
.94 تزلج سحبت مزلجة (عربة التنقل على الجليد) وزنها 845 N مسافة 185 m, حيث تطلبت هذه العملية بذل شغل مقداره 1.20 × 104 j عن طريق التأثير بقوة سحب مقدارها 125 N في حبل مربوط بالمزلجة. ما مقدار الزاوية التي يصنعها الحبل بالنسبة للأفقي؟ 58.7
.95 يسحب ونش كهربائي صندوقاً وزنه 875 N إلى أعلى مستوى يميل بزاوية 15˚على الأفقي وبسرعة مقدارها 0.25 m/s. إذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق والمستوى المائل 0.45, فأجب عن الآتي:
.a ما القدرة التي أنتجها الونش؟ 150 W
.b إذا كانت كفاءة الونش 85 %, فما القدرة الكهربائية التي يجب تزويد الونش بها؟ 360 W

.84 ما مقدار الشغل اللازم لرفع جسم كتلته 215 kgمسافة 5.65 m باستخدام آلة كفائتها 72.5 %؟ 1.64x104 J
.85 إذا كان طول المستوى المائل 18 m كما في الشكل 3-23, وارتفاعه 4.5 m, فاحسب ما يأتي:
.a مقدار القوة الموازية للمستوى المائل FA اللازمة لسحب صندوق كتلته 25 kg بسرعة ثابتة إلى أعلى المستوى المائل إذا أهملنا قوة الاحتكاك. 61 N
.b الفائدة الميكانيكية المثالية للمستوى المائل. 4
.c الفائدة الميكانيكية الحقيقية MA وكفاءة المستوى المائل إذا لزمت قوة مقدارها 75 N في اتجاه مواز لسطح المستوى المائل لإنجاز العمل. 82% , 3.3
86. الدراجة الهوائية يحرك صبي دواسات (بدالات) دراجة هوائية نصف قطر ناقل الحركة فيها 5.00 cm ونصف قطر دولابها 38.6 cm كما في الشكل 3-24, فإذا دار الدولاب دورة واحدة, فما طول السلسلة المستخدمة؟ 31.4 cm
.87 الونش يشغل محرك كفاءته 88 % ونشاً كفاءته 42 %, فإذا كانت القدرة المزودة للمحرك 5.5 kW, فما السرعة الثابتة التي يرفع الونش فيها صندوقاً كتلته 410 kg؟ 0.5 m/s

88-تتكون آلة مركبة من رافعة متصلة بنظام بكرات, فإذا كانت هذه الآلة المركبة في حالتها المثالية تتكون من رافعة فائدتها الميكانيكية المثالية 3.0, ونظام بكرة فائدتها الميكانيكية المثالية 2.0.
.a فأثبت أن الفائدة الميكانيكية المثالية IMA للآلة المركبة تساوي 6.0. IMA=6
.b وإذا كانت كفاءة الآلة المركبة 60 %, فما مقدار القوة (المسلطة) التي يجب التأثير بها في الرافعة لرفع صندوق كتلته 540 N؟ 150 N
.c إذا تحركت جهة تأثير القوة من الرافعة مسافة 12.0 cm, فما المسافة التي رفع إليها الصندوق؟ 2 cm
مراجعة عامة
.89المستويات المائلة إذا أرادت فتاة نقل صندوق إلى منصة ترتفع 2.0 m عن سطح الأرض, ولديها الخيار أن تستخدم مستوى مائلاً طوله 3.0 mأو مستوى مائلاً طوله4.0 m , فأي المستويين ينبغي أن تستخدم الفتاة إذا أرادت أن تبذل أقل كمية من الشغل, علماً بأن المستويين عديما الاحتكاك؟
أي مستوي مائل: المسافة الرأسية فقط مهمة إذا استخدمت الفتاة مستوي مائلا طويلا فسوف يكون نفسه
.90 يرفع لاعب ثقلاً كتلته 240 kg مسافة 2.35 m.
.a ما مقدار الشغل الذي يبذله اللاعب لرفع الثقل؟ 5.5x103 J
.bما مقدار الشغل الذي يبذله اللاعب للإمساك بالثقل فوق رأسه؟ d=0 ، لذلك فانه لا يبذل شغلا
.c ما مقدار الشغل الذي يبذله اللاعب لإنزال الثقل مرة أخرى على الأرض؟ -5.5x103 J
.d هل يبذل اللاعب شغلاً إذا ترك الثقل يسقط في اتجاه الأرض؟
لا، لا يؤثر بقوة لذلك فانه لا يبذل شغلا سواء كان موجبا أو سالبا
.e إذا رفع اللاعب الثقل خلال 2.5 s, فما مقدار قدرته على الرفع؟ 2.2 kW
.91 يتطلب جر صندوق عبر أرض أفقية بسرعة ثابتة قوة أفقية مقدارها 805 N. فإذا ربطت الصندوق بحبل, وسحبته, بحيث يميل الحبل بزاوية 32˚ على الأفقي.
.a فما مقدار القوة التي تؤثر بها في الحبل؟ 950 N
.b وما مقدار الشغل الذي بذلته على الصندوق إذا حركته مسافة 22 m؟ 1.8x104 J
.c إذا حركت الصندوق خلال 8.0 s, فما مقدار القدرة الناتجة؟ 2.2 KW
.92العربة والمستوى المائل تستخدم عربة متحركة لنقل ثلاجة كتلتها 115 kg إلى منزل, وقد وضعت العربة التي تحمل الثلاجة على مستوى مائل, ثم سحبت بمحرك يسلط عليها قوة مقدارها 496 N, فإذا كان طول المستوى المائل 2.10 m, وارتفاعه 0.85 m, وكونت العربة والمستوى المائل آلة, فاحسب كلاً مما يأتي:
.a مقدار الشغل الذي يبذله المحرك. 1040 J
.b مقدار الشغل المبذول على الثلاجة بواسطة الآلة. 958 J
.c كفاءة الآلة. 92.1%

3-1مراجعة

73. استخدم الرسم البياني في الشكل 3-20 لإيجاد الشغل اللازم لاستطالة النابض من 0.12 m إلى .0.28 m 0.8 J
.74 يدفع عامل صندوقاً يزن 93 Nإلى أعلى مستوى مائل, لكن اتجاه دفع العامل أفقي يساوي سطح الأرض. انظر الشكل .3-21
.aإذا أثر العامل بقوة مقدارها .85 N فما مقدار الشغل الذي يبذله؟ 340 J
.b ما مقدار الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية؟ (انتبه إلى الإشارات التي تستخدمها). -280 J
.c إذا كان معامل الاحتكاك الحركي 0.20, فما مقدار الشغل المبذول بواسطة قوة الاحتكاك؟ (انتبه إلى الإشارات التي تستخدمها). -130 J
.75 مضخة الزيت تضخ مضخة 0.550 m3 من الزيت خلال 35.0 s في برميل يقع على منصة ترتفع 25.0 m فوق مستوى أنبوب السحب. فإذا كانت كثافة الزيت 0.820 g/cm3, فاحسب:
.a الشغل الذي تبذله المضخة. 110 kJ
.b القدرة التي تولدها المضخة. 3.14 kW
.76 حزام نقل يستخدم حزام نقل طوله 12.0 m يميل بزاوية 30.0˚ على الأفقي لنقل حزم من الصحف من غرفة البريد إلى مبنى الشحن. فإذا كانت كتلة كل صحيفة1.0 kg وتتكون كل حزمة من 25 صحيفة, فاحسب القدرة التي يولدها حزام النقل إذا كان ينقل 15 حزمة في الدقيقة. 370 W
.77تسير سيارة على الطريق بسرعة ثابتة مقدارها .76 km/h فإذا كان محرك السيارة يولد قدرة مقدارها 48 kW, فاحسب متوسط القوة التي تقاوم حركة السيارة. 2.3x103 N
78. يوضح الرسم البياني في الشكل 3-22 منحنى القوة والإزاحة لعملية سحب جسم.
.a احسب الشغل المبذول لسحب الجسم مسافة 7.0 m. 260 J
.b احسب القدرة المتولدة إذا تم إنجاز الشغل خلال 2.0 s. 130 W
3-2 الآلات
.79رفع شخص صندوقاً وزنه1200 N مسافة 5.00 m باستخدام مجموعة بكرات, بحيث سحب من الحبل طولاً مقداره20.0 m , فما مقدار:
.a القوة (المسلطة) التي سيطبقها شخص إذا كانت هذه الآلة مثالية؟ 300 N
.b القوة المستخدمة لموازنة قوة الاحتكاك إذا كانت القوة الفعلية (المسلطة) 340 N؟40 N
.c الشغل الناتج؟ 6000 J
.d الشغل المبذول؟ 6800 J
.e الفائدة الميكانيكية؟ 3.5
80. الرافعة تعد الرافعة آلة بسيطة ذات فاعلية كبيرة جداً, وذلك بسبب ضآلة قوة الاحتكاك فيها, فإذا استخدمت رافعة فاعليتها 90 %, فما مقدار الشغل اللازم بذله لرفع جسم كتلته 18.0 kg مسافة 0.50 m؟ 98 J
.81 يستخدم نظام بكرة لرفع جسم وزنه 1345 N مسافة 0.975 m, حيث يسحب شخص الحبل مسافة 3.90 m عن طريق التأثير فيه بقوة مقدارها 375 N.
.a ما مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية للنظام؟ 4
.b ما مقدار الفائدة الميكانيكية؟ 3.59
.c ما كفاءة النظام؟ 89.8%

82. تؤثر قوة مقدارها 1.4 N مسافة 40.0 cm في حبل متصل برافعة لرفع جسم كتلته0.50 kg مسافة 10.0 cm. احسب كلا مما يلي:
.a الفائدة الميكانيكية MA. 3.5
.b الفائدة الميكانيكية المثالية IMA. 4
.c الكفاءة. 88%
.83 يؤثر طالب بقوة مقدارها 250 N في رافعة, مسافة 1.5 m فيرقع صندوقاً كتلته150 kg . فإذا كانت كفاءة الرافعة 90 %, فاحسب المسافة التي ارتفعها الصندوق؟ 0.24 m

.67 درج كهربائي يقف شخص كتلته 52 kg على درج كهربائي طوله 227 m, ويميل 31˚ على الأفقي في متنزه المحيط في مدينة هونج كونج والذي يعد أطول درج كهربائي في العالم. ما مقدار الشغل الذي يبذله الدرج على الشخص؟ 6x104 J
.68 مدحلة العشب تدفع مدحلة عشب بقوة مقدارها 115 N في اتجاه مقبضها الذي يميل بزاوية 22.5˚ على الأفقي, فإذا أنتجت قدرة 64.4 W لمدة 90.0 s, فما مقدار المسافة التي دفعتها المدحلة؟ 54.7 m
69. يدفع عامل صندوقاً على أرضية مصنع متغيرة الخشونة بقوة أفقية, حيث يجب على العامل أن يؤثر بقوة مقدارها 35 N لمسافة 12 m, وأخيراً يؤثر بقوة مقدارها 10 N مسافة 8m.
.a ارسم المنحنى البياني للقوة – المسافة.

.b جد مقدار الشغل الذي بذله العامل لدفع الصندوق. 600 J
.70 يدفع شخص صندوقاً كتلته 60.0 kg إلى أعلى مستوى مائل طوله 2.0 m متصل بمنصة أفقية ترتفع 1.0 m فوق مستوى الأرض, كما في الشكل .3-19 حيث تلزم قوة مقدارها 400.0 N تؤثر في اتجاه يوازي المستوى المائل لدفع الصندوق إلى أعلى المستوى بسرعة ثابتة المقدار.
.a ما مقدار الشغل الذي بذله الشخص في دفع الصندوق إلى أعلى المستوى المائل؟ 800 J
.b ما مقدار الشغل الذي يبذله الشخص إذا رفع الصندوق رأسياً إلى أعلى من سطح الأرض إلى المنصة؟ 590 J
.71محرك القارب يدفع محرك قارباً على سطح الماء بسرعة ثابتة مقدارها 15 m/s, ويجب أن يؤثر المحرك بقوة مقدارها 6.0 kN ليوازن قوة مقاومة الماء لحركة القارب. ما قدرة محرك القارب؟ 90 KW
72. يوضح الرسم البياني في الشكل 3-20 منحنى القوة – الاستطالة (المسافة التي يستطيلها النابض تحت تأثير القوة) لنابض معين.
.a احسب ميل المنحنى البياني K, وبين أن F = kd, حيث K= 25 N/m 25 N/m
b. جد مقدار الشغل المبذول في استطالة النابض من 0.00 m إلى 0.20 m, وذلك بحساب المساحة تحت المنحنى البياني من 0.00 إلى 0.20 m. 0.5 J
c. بين أن إجابة الفرع (b) يمكن التوصل إليها باستخدام المعادلة W = 1/2kd2, حيث تمثل W الشغل, k = 25 N/m (ميل المنحنى البياني), وd مسافة استطالة النابض 0.20m)). =0.5 J W= 0.5 kd2

.61 العربة يتم سحب عربة عن طريق التأثير في مقبضها بقوة مقدارها 38.0 N, وتصنع زاوية 42.0˚ مع خط الأفق, فإذا سحبت العربة في مسار دائري نصف قطره 25.0 m, فما مقدار الشغل المبذول؟ 4.44x103 J
.62 مجز العشب يدفع عامل مجز عشب بقوة مقدارها 88.0 N, مؤثراً في مقبضه الذي يصنع زاوية 41.0˚ على الأفقي. ما مقدار الشغل الذي يبذله العامل في تحريك المجز مسافة 1.2 km لجز العشب في فناء المنزل؟ 8x104 J
.63 يلزم بذل شغل مقداره 1210 j لسحب قفص كتلته 17.0 kg مسافة 20.0 m. فإذا تم إنجاز الشغل بربط القفص بحبل وسحبه بقوة مقدارها 75.0 N, فما مقدار زاوية ربط الحبل بالنسبة للأفقي؟ 36.2
.64 جرار زراعي يصعد جرار زراعي كتلته 120 kg أعلى طريق مائل كما في الشكل 3-17, فإذا كان الطريق يميل بزاوية 21˚ على الأفقي, وقطع الجرار مسافة 12.0 m, خلال 2.5 s, فاحسب القدرة التي أنتجها الجرار. 2x103 W

65. إذا كنت تدفع صندوقاً إلى أعلى مستوى يميل بزاوية 30.0˚ على الأفقي عن طريق التأثير فيه بقوة مقدارها 225 N في اتجاه مواز للمستوى المائل, فتحرك الصندوق بسرعة ثابتة, وكان معامل الاحتكاك يساوي 0.28, فما مقدار الشغل الذي بذلته على الصندوق إذا كانت المسافة الراسية المقطوعة 1.15 m؟ 518 J
.66 زلاجة يسحب شخص زلاجة كتلتها 4.5 kg على جليد بقوة مقدارها 225 N بواسطة حبل يميل بزاوية 35.0˚ على الأفقي كما في الشكل 3-18. فإذا تحركت الزلاجة مسافة 65.3 m, فما مقدار الشغل الذي بذله الشخص؟

3-1 الطاقة والشغل
.53 يبلغ ارتفاع الطابق الثالث لمنزل 8 m فوق مستوى الشارع. ما مقدار الشغل اللازم لنقل ثلاجة كتلتها 150 kg إلى الطابق الثالث؟ 104 J
.54 يبذل ماهر شغلاً مقداره 176 j لرفع نفسه مسافة 0.300 m. ما كتلة ماهر؟ 59.9 kg
.55 كرة قدم قفز لاعب كتلته 84.0 kg فرحاً بعد أن سجل هدفاً مسافة 1.20 m فوق سطح الأرض, فما الشغل الذي بذله اللاعب؟ 988 J
.56 لعبة شد الحبل بذل الفريق Aخلال لعبة شد الحبل شغلاً مقداره 2.20 × 103 j عند سحب الفريق B مسافة 2.00 m, فما مقدار القوة التي أثر بها الفريق A؟ 1.1x103 N
.57 تسير سيارة بسرعة ثابتة, في حين يؤثر محركها بقوة مقدارها 551 N لموازنة قوة الاحتكاك, والمحافظة على ثبات السرعة, ما مقدار الشغل المبذول ضد قوة الاحتكاك بواسطة السيارة عند انتقالها بين مدينتين تبعدان مسافة 161 km إحداهما عن الأخرى؟ 8.87x107 J
58. قيادة الدراجة يؤثر سائق دراجة هوائية بقوة مقدارها 15.0 N عندما يقود دراجته مسافة 251 m لمدة 30.0 s ما مقدار القدرة التي ولدها؟ 126 W
.59 يرفع أمين مكتبة كتاباً كتلته 2.2 kgمن الأرض إلى ارتفاع 1.25 m, ثم يحمل الكتاب ويسير مسافة 8.0 m إلى رفوف المكتبة ويضع الكتاب على رف يرتفع مسافة 0.35 mفوق مستوى الأرض. ما مقدار الشغل الذي بذله على الكتاب؟ 7.5 J
.60 تستخدم قوة مقدارها 300.0 N لدفع جسم كتلته 145 kg أفقياً مسافة 30.0 m خلال 30.0 s.
.a احسب مقدار الشغل المبذول على الجسم. 9 KJ
.b احسب مقدار القدرة المتولدة. 3 KW

3-2 الالات

مسائل تدريبية
24. إذا تضاعف نصف قطر ناقل الحركة في الدراجة الهوائية في المثال 4, في حين بقيت القوة المؤثرة في السلسلة والمسافة التي تحركتها حافة الدولاب دون تغيير, فما الكميات التي تتغير؟ وما مقدار التغير؟
الفائدة الميكانيكية المثالية=0.225 ، الفائدة الميكانيكية=0.214
F=33.2 N , d=3.15 cm
.25 تستخدم مطرقة ثقيلة لطرق إسفين في جذع شجرة لتقسيمه, فعندما ينغرس الإسفين مسافة 0.20 m في الجذع فإنه ينفلق مسافة مقدارها 5.0 cm. إذا علمت أن القوة اللازمة لفلق الجذع هي 1.7 × 104N, وأن المطرقة تؤثر بقوة 1.1 × 104 N
.a فما مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية ((IMA للإسفين؟ 4
.b وما مقدار الفائدة الميكانيكية MA)) للإسفين؟ 1.5
.c احسب كفاءة الإسفين إذا اعتبرناه آلة. 38%
26. يستخدم عامل نظام بكرة عند رفع صندوق كرتون كتلته 24.0 kg مسافة 16.5 m كما في الشكل 3-14. فإذا كان مقدار القوة المؤثرة 129 N وسحُب الحبل مسافة m 33.0.
.a فما مقدار الفائدة الميكانيكية (MA) لنظام البكرة؟ 1.82
.b وما مقدار كفاءة النظام؟ 91%
27. إذا أثرت بقوة مقدارها 255 N في رافعة لرفع صخرة وزنها N 1.25 × 103 مسافة 13 cm, وكانت كفاءة الرافعة 88.7 % فما المسافة التي تحركتها نهاية الرافعة من جهتك؟ 0.81 m
28. تتكون رافعة (winch) من ذراع نصف قطره 45 cm, يتصل الذراع بأسطوانة نصف قطرها 7.5 cm, ملفوف حولها حبل, ومن الطرف الثاني للحبل يتدلى الثقل المراد رفعه. عندما تدور الذراع دورة واحدة تدور الأسطوانة دورة واحدة أيضاً.
.a ما مقدار الفائدة الميكانيكية المثالية (IMA) لهذه الآلة؟ 6
.b إذا كانت فاعلية الآلة 75 % فقط نتيجة تأثير قوة الاحتكاك, فما مقدار القوة التي يجب التأثير بها في مقبض الذراع ليؤثر بقوة مقدارها 750 N في الحبل؟ 1.7x102 N

.15
23. التفكير الناقد وضح كيفية إيجاد التغير في طاقة نظام إذا أثرت فيه ثلاث قوى في آنٍ واحد.
لان الشغل عبارة عن تغير في الطاقة الحركية فاحسب الشغل المبذول بواسطة كل قوة يمكن أن يكون الشغل موجب أو سالب أو صفر ويعتمد على الزاوية بين القوة وإزاحة الجسم يمثل مجموع الكميات الثلاث للشغل التغير في طاقة النظام

الشغل تدفع مريم جسماً كتلته 20 kg مسافة 10 m على أرضية غرفة بقوة أفقية مقدارها .80 N احسب مقدار الشغل الذي تبذله مريم. 8x102 J
.16 الشغل يحمل عامل ثلاجة كتلتها 185 kg على عربة نقل متحركة, وذلك بدفعها إلى أعلى مسافة 10.0 m على لوح مائل عديم الاحتكاك يميل بزاوية 11.0˚ على الأفقي. ما مقدار الشغل الذي يبذله العامل؟ 3.46x103 J
.17 الشغل والقدرة هل يعتمد الشغل اللازم لرفع كتاب إلى رف عالٍِ, على مقدار سرعة رفعة؟ وهل تعتمد القدرة على رفع الكتاب على مقدار سرعة رفعه؟ وضح إجابتك.
لا، الشغل ليس دالة رياضية بدلالة الزمن بينما القدرة دالة رياضية بدلالة الزمن تعتمد القدرة المطلوبة على مقدار سرعة صعودك
18. القدرة يرفع مصعد جسماً كتلته 1.1 × 103 kg مسافة 40.0 m خلال .12.5 s ما القدرة التي يولدها المصعد؟ 3.4x104 W
.19 الشغل تسقط كرة كتلتها 0.180 kg مسافة 2.5 m, فما مقدار الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية على الكرة؟ 4.4 J
20. الكتلة ترفع رافعة صندوقاً مسافة 1.2 m, وتبذل عليه شغلاً مقداره 7.0 kj. ما مقدار كتلة الصندوق؟ 600 kg
.21 الشغل تحمل أنت وزميلك صندوقين متماثلين من الطابق الأول من مبنى إلى غرفة تقع في نهاية ممر في الطابق الثاني. فإذا اخترت أن تحمل الصندوق إلى أعلى الدرج ثم تمر عبر الممر لتصل إلى الغرفة, في حين اختار زميلك أن يحمل صندوقه من الممر في الطابق الأول ثم يصعد به سلماً رأسياً إلى أن يصل إلى الغرفة, فأيهما يبذل شغلاً أكبر؟
كلاهما ينجز كمية الشغل نفسها
.22 الشغل وطاقة الحركة إذا تضاعفت الطاقة الحركية لجسم بفعل شغل مبذول عليه, فهل تتضاعف سرعة الجسم؟ إذا كان الجواب بالنفي فما النسبة التي تتغير بها سرعة الجسم؟
تتناسب الطاقة الحركية مع مربع السرعة لذلك فان مضاعفة الطاقة تؤدي إلي مضاعفة مربع السرعة فتتزايد السرعة بالمعامل 1.4

مسائل تدريبية
.9رفع صندوق يزن 575 N إلى أعلى مسافة 20.0 m رأسياً بواسطة حبل قوي موصول بمحرك. فإذا تم إنجاز العمل خلال 10.0, فما القدرة التي يولدها المحرك بوحدة W ووحدة kW؟
1.15x103 W=1.15KW
.10 إذا كنت تدفع عربة يدوية مسافة 60.0 m وبسرعة ثابتة المقدار مدة 25.0وذلك بالتأثير بقوة مقدارها 145 N في اتجاه أفقي
.a فما مقدار القدرة التي يولدها؟ 348 W
.b وإذا كنت تحرك عربة اليد بضعف مقدار السرعة, فما مقدار القدرة التي تولدها؟ 696 W
.11 ما مقدار القدرة التي تولدها مضخة في رفع 35 L من الماء كل دقيقة من عمق 110 m؟ [ كل1 L من الماء كتلته [1.00 kg 0.63 KW
12. يولد محرك كهربائي قدرة 65 W لرفع مصعد مكتمل الحمولة مسافة 1.75 m خلال 35 s. ما مقدار القوة التي يبذلها المحرك؟ 1.3x105 N
.13 صُممت رافعة ليتم تثبيتها على شاحنة كما في الشكل 3-7, ولدى اختبار قدرتها ربطت الرافعة بجسم وزنه يعادل أكبر قوه تستطيع الرافعة التأثير بها, ومقدارها 6.8 × 103 N, فرفعت الجسم مسافة 15 m مولدة قدرة مقدارها .0.30 kW ما الزمن الذي احتاجت إلية الرافعة لرفع الجسم؟ 5.7 min
.14 توقفت سيارتك فجأة وقمت بدفعها, ولاحظت أن القوة اللازمة لجعلها تستمر في الحركة آخذة في التناقص مع استمرار حركة السيارة, افترض أنة خلال مسافة 15 m الأولى تناقصت قوتك بمعدل ثابت من 210.0 n إلى 40.0 N, فما مقدار الشغل الذي بذلته على السيارة؟ ارسم المنحنى البياني القوة – الإزاحة لتمثل الشغل المبذول خلال هذه الفترة. 1.9x103 J

الفصل الثالث (الشغل والطاقة والالات البسيطة)
3-1 الطاقة والشغل
مسائل تدريبية
.1 اعتمد على المثال 1 لحل المسألة التالية:
.a إذا أثر لاعب الهوكي بضعفي القوة, أي 9.00 N, في القرص, فكيف يتأثر التغير في طاقة حركة القرص؟
تؤدي مضاعفة القوة إلي مضاعفة الشغل ومن ثم إلي مضاعفة التغير في الطاقة الحركية ليصبح 1.35 J
.b إذا أثر اللاعب بقوة مقدارها 9.00 N في القرص, ولكن بقيت العصا ملامسة للقرص لنصف المسافة فقط, أي 0.075 m, فما مقدار التغير في الطاقة الحركية؟
إن تقليل المسافة إلي النصف سيخفض الشغل إلي النصف ومن ثم يؤدي إلي تخفيض التغير في الطاقة الحركية بمقدار النصف فيصبح 0.68 J
.2 يؤثر طالبان معاً بقوة مقدارها 825 N لدفع سيارة مسافة .35 m
.a ما مقدار الشغل الذي يبذله الطالبان على السيارة؟ 2.9x104 J
.b إذا تضاعفت القوة المؤثرة, فما مقدار الشغل المبذول لدفع السيارة إلى المسافة نفسها؟ 5.8x104 J
.3 يتسلق رجل جبلاً وهو يحمل حقيبة كتلتها 7.5 kg, وبعد 30.0 min وصل إلى ارتفاع 8.2 mفوق نقطة البداية.
.aما مقدار الشغل الذي بذله المتسلق على حقيبة الظهر؟ 6x102 J
.b إذا كان وزن المتسلق 645 N, فما مقدار الشغل الذي بذله لرفع نفسه هو وحقيبة الظهر؟ 5.9x103 J
.cما مقدار التغير في طاقة المتسلق؟ 5.9x103 J

مسائل تدريبية
.4 إذا كان البحار الذي في المثال 2 يسحب القارب بالقوة نفسها إلى المسافة نفسها ولكن بزاوي 50.0˚, فما مقدار الشغل الذي يبذله؟ 4.92x103 J
.5 يرفع شخصان صندوقاً ثقيلاً مسافةm 15 بواسطة حبلين يصنع كل منها زاوية 15˚مع الرأسي, ويؤثر كل من الشخصين بقوة مقدارها .255 N ما مقدار الشغل الذي يبذلانه؟ 6.5x103 J
.6 يحمل مسافر حقيبة سفر وزنها 215 N إلى أعلى سلم, بحيث يعمل إزاحة مقدارها 4.20 m في الاتجاه الرأسي و4.60 m في الاتجاه الأفقي.
.a ما مقدار الشغل الذي بذله المسافر؟ 903 J
.b إذا حمل المسافر نفسه حقيبة السفر نفسها إلى أسفل السلم نفسه, فما مقدار الشغل الذي يبذله؟ -903 J
.7 يُستخدم حبل في سحب صندوق معدني مسافة 15.0 m على سطح الأرض, فإذا كان الحبل مربوطاً بحيث يصنع زاوية مقدارها 46.0˚ فوق سطح الأرض وتؤثر قوة مقدارها 628 N في الحبل, فما مقدار الشغل الذي تبذله هذه القوة؟ 6.54x103 J
.8 دفع سائق دراجة هوائية كتلتها 13 kg إلى أعلى تل شديد الانحدار بلغ ميله 25˚ وطوله 275 m, كما في الشكل 3-4, وكان يدفع دراجته في اتجاه موازِِِ للطريق وبقوة مقدارها 25 N. فما مقدار الشغل الذي:
.aيبذله السائق على دراجته الهوائية؟ 6.9x103 J
.b تبذله قوة الجاذبية الأرضية على الدراجة الهوائية؟ -1.5x104 J

1- 2ديناميكا الحركة الدورانية

مسائل تدريبية
.10 بالرجوع إلى مفتاح الشد في المثال1 , ما مقدار القوة التي يجب التأثير بها عمودياً في مفتاح الشد؟
1.4x102 N
11. إذا تطلب تدوير جسم عزماً مقدارها 55.0 N .m, في حين كانت أكبر قوة يمكن التأثير بها135 N فما طول ذراع القوة الذي يجب استخدامه؟
0.407 m
.12 لديك مفتاح شد طوله0.234 m , وتريد أن تستخدمه في إنجاز مهمة تتطلب عزماً مقداره32.4 N.m , عن طريق التأثير بقوة مقدارها 232 N, ما مقدار أقل زاوية تصنعها القوة المؤثرة بالنسبة للرأسي, وتسمح بتوفير العزم المطلوب؟
36.6
.13إذا كانت كتلتك 65 kg ووقفت على بدالات دراجة هوائية, بحيث تصنع البدالة زاوية مقدارها ˚ 35 درجة على الأفقي, وتبعد مسافة 18 cm عن مركز حلقة السلسلة فما مقدار العزم التي تؤثر فيه؟ وما مقدار العزم الذي تؤثر فيه إذا كانت البدالات رأسية؟ ؟
0N.m , 94 N.m
مسائل تدريبية
14- يجلس عليّ على بُعد 1.8mمن مركز لعبة الميزان, فعلى أي بعد من مركز اللعبة يجب أن يجلس عبد الله حتى يتزن؟ علماً بأن كتلة عليّ 43kg وكتلة عبد الله.52kg
1.5 m
-15إذا كان نصف قطر إطار دراجة هوائية7.70cm , وأثرت السلسلة بقوة مقدارها35.0N في الإطار في اتجاه حركة عقارب الساعة فما مقدار العزم لمنع الإطار من الدوران؟
2.7 N.m
16- علقت سلتا فواكه بحبلين يمران على بكرتين قطراهما مختلفان كما في الشكل1-6 . وفقاً للبيانات المرفقة مع الرسم, ما مقدار كتلة السلة A؟
0.056 kg
17- لو افترضنا أن نصف قطر البكرة الكبرى في السؤال السابق أصبح6.0cm فما مقدار كتلة السلة A؟
0.042 kg
18- يقف شخص كتلته65.0kg على بدالة دراجة هوائية, فإذا كان طول ذراع التدوير0.170m ويصنع زاوية45.0˚ بالنسبة للرأسي كما في الشكل1-7. وكان ذراع التدوير متصلاً بالإطار الخلفي (الذي تديره السلسلة عادة), فما مقدار القوة التي يجب أن تؤثر فيها السلسلة لمنع الإطار من الدوران, علماً بأن نصف قطر الإطار97.0 cm؟
789 N

فيزياء الصف الثاني الثانوي (الفصل الدراسي الأول )
1-1وصف الحركة الدورانية
مسائل تدريبية:
-1ما الإزاحة الزاوية لعقارب ساعة يد خلال 1h؟ اكتب إجابتك بثلاث أرقام معنوية, وذلك لـ:
a. عقرب الثواني rad -120π
.bعقرب الدقائق rad -2π
c. عقرب الساعات rad (-π)/6
-2إذا كان التسارع الخطي لعربة نقل 1.85 m/s², والتسارع الزاوي لإطاراتها 5.23 rad/s² فما قطر الإطار الواحد للعربة؟
0.707 m
3- إذا كانت العربة التي في السؤال السابق تسحب قاطرة قطر كل من إطاراتها 48cm فأجب عما يأتي:
a. قارن بين التسارع الخطى للقاطرة والتسارع الخطي للعربة. متساويان
b.قارن بين التسارع الزاوي للقاطرة والتسارع الزاوي للعربة.
لان نصف قطر الدولاب نقص من 35.4 إلي 24 يزيد التسارع الزاوي
-4إذا استبدلت بإطارات سيارتك إطارات أخرى قطرها أكبر فما التغير في السرعة الزاوية المتجهة وفي عدد الدورات إذا قمت بالرحلة نفسها وقطعت المسافة نفسها ملتزماً بالسرعة الخطية نفسها؟
ستقل w ويقل عدد الدورات