حل أسئلة التقويم للفصل السابع (الجاذبية ) – الجاذبية

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..

حل أسئلة التقويم للفصل السابع (الجاذبية ) – الجاذبية

نبدأ على بركة الله ..

خريطة المفاهيم

19 . كون خريطة المفاهيم مستعملا هذه المصطلحات : كواكب , نجوم , قانون نيوتن للجذب الكوني , القانون الأول لكبلر , القانون الثاني لكبلر , القانون الثالث لكبلر .

الحل :

قانونا كبلر الأول والثاني يصفان حركة كوكب واحد فقط .

القانون الثالث لكبلر يصف الزمن الدوري مقابل انصاف أقطار لجميع  الكواكب حول النجوم .

قانون نيوتن للجذب الكوني (العام) يدعم قوانين كبلر . ونظرية أينشتاين تشرح قانون نيوتن وقوانين كبلر .

اتقان المفاهيم

20 . تتحرك الأرض في مدارها خلال الصيف ببطء في نصفها الشمالي أكبر مما هي عليه في الشتاء , فهل هي أقرب إلى الشمس في الصيف أم في الشتاء ؟

الحل :

تتحرك الأرض في مدارها ببطء أكبر خلال الصيف، ومن القانون الثاني لكبلر، يجب أن تكون أبعد عن الشمس، لذلك تكون الأرض أقرب إلى الشمس في الشتاء .

21. هل المساحة المقطوعة في وحدة الزمن (m ²/s) التي تمسحها الأرض عند دورنها حول الشمس تساوي المساحة المقطوعة في وحدة الزمن (m ²/s) التي يمسحها المريخ عند دورانه حول الشمس ؟

الحل :

لا. إن تساوي المساحات المقطوعة في وحدة الزمن يطبق على كل كوكب على حدة .

22. لماذا اعتقد نيوتن أن هناك قوة تؤثر في القمر ؟

الحل :

عرف نيوتن أن القمر يتحرك في مدار منحن لذلك فهو متسارع , والتسارع يتطلب وجود قوة مؤثرة فيه .

23 . كيف أثبت كافندش وجود قوة جاذبية بين جسمين صغيرين ؟

الحل :

قاس الكتل بدقة المسافة وقوة التجاذل بينهما , ثم حسب قيمة G باستعمال قانون نيوتن في الجذب الكوني .

24. ماذا يحدث لقوة الجذب بين كتلتين عند مضاعفة المسافة بينهما ؟

الحل :

وفقا لقانون نيوتن فإن 

 ^. فإذا ضاعفنا المسافة قلت القوة إلى الربع

25. ما الذي يحافظ على القمر الاصطناعي فوقنا ؟ وضح ذلك .

الحل :

سرعته حيث انه يسقط طوال الوقت باتجاه الأرض .

26 . يدور قمر اصطناعي حول الأرض . أي العوامل التالية تعتمد عليها سرعته ؟

        a.   كتلة القمر .

        b.  البعد عن الأرض

        c.    كتلة الأرض

الحل :

تعتمد السرعة فقط على b (البعد على الأرض) و c (كتلة الأرض) .

27 . ما مصدر القوة التي تسبب التسارع المركزي لقمر اصطناعي في مداره ؟

الحل :

قوة الجاذبية بينه وبين الأرض في اتجاه مركز الأرض .

28 . بين أن وحدات g في المعادلة g =F/m هي m/s2 .

الحل :

باستخدام معادلات الوحدات للعلاقة :

29. لو كانت كتلة الأرض ضعف ما هي عليه مع بقاء حجمها ثابتا , فماذا يحدث لقيمة g .

الحل :

 تتضاعف قيمة g .

تطبيق المفاهيم

30 . كرة الجولف  قوة الجاذبية التي تؤثر في سم ما قرب سطح الأرض تتناسب مع كلة الجسم . يبين الشكل 7-18 كرة تنس وكرة جولف في حالة سقوط حر . لماذا لا تسقط كرة التنس بسرعة أكبر من كرة الجولف ؟

الحل :

لا يعتمد التسارع على كتلة الجسم حيث تحتاج الاجسام ذات الكتلة الأكبر إلى قوة أكبر لتتسارع بالمعدل نفسه . 

31. ما المعلومات التي تحتاج إليها لإيجاد كتلة المشتري باستعمال صيغة نيوتن للقانون الثالث لكبلر ؟

الحل :

يجب أن تعرف الزمن الدوري ونصف قطر المدار لأحد الأقمار على الأقل .

32. قرر ما إذا كان كل مدار من المدارات الموضحة في الشكل 7-19 مدارا ممكنا لكوكب ما ؟

الحل :

d هو المدار الممكن فقط , أما a  و b تكون الشمس في البؤرة . و في c فإن الكوكب ليس في مدار حول الشمس .

33. يجذب القمر والأرض كل منهما الآخر , فهل تجذب الأرض ذات الكتلة الأكبر القمر بقوة أكبر من قوة جذب القمر لها ؟ فسر ذلك .

الحل :

لا , حيث أن القوتين تمثلان كلا من الفعل ور الفعل , وتبعا للقانون الثالث لنيوتن فهما متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه .

34. ماذا يحدث للثابت G إذا كانت كتلة الأرض ضعف قيمتها , وبقي حجمها ثابتا ؟

الحل :

 لا يتغير , لان الثابت G ثابت كوني لا يعتمد على كتلة الأرض . أما قوة جذبها فإنها ستتضاعف .

35. إذا ارتفع مكوك فضاء إلى مدار أبعد من مداره , فماذا يحدث لزمنه الدوري ؟

الحل :

إذا زاد نصف قطر المدار يزداد الزمن الدوري

36. كتلة المشتري أكبر 300 مرة من كتلة الأرض , ونصف قطره أكبر عشر مرات من نصف قطر الأرض . احسب بالتقريب قيمة g على سطح المشتري .

الحل :

قيمة  gعلى المشتري تساوي ثلاثة أمثال قيمتها على الأرض .

37. إذا ضاعفنا كتلة تخضع لمجال الجذب الأرضي , فماذا يحدث للقوة التي يولدها المجال الأرضي على هذه الكتلة ؟

الحل :

ستتضاعف أيضا .

إتقان حل المسائل

38. المشتري أبعد من الأرض عن الشمس 5.2 مرة . احسب الزمن الدوري له بالسنوات الأرضية .

الحل :

39. يبين الشكل 7-22 جهاز كافندش المستعمل في حساب G . وهناك كتلة رصاص كبيرة 5.9 kg وكتلة صغيرة 0.047 kg  المسافة بين مركزيهما 0.055 m , جد قوة التجاذب بينهما .

الحل :

40 . باستعمال الجدول 7-1 , احسب القوة التي تؤثر بها الشمس في المشتري .

الحل :

41. إذا كان البعد بين مركزي كرتين 2.0 m , كما في الشكل 7-23 . وكانت كتلة إحداهما 8.0 kg وكتلة الأخرى 6.0 kg , فما قوة الجاذبية بينها ؟

الحل :

42. كرتان متماثلتان كتلة كل منهما 6.8 kg والبعد بين مركزيهما 21.8 cm . ما قوة 

الجاذبية التي تؤثر بها كل منهما في الأخرى ؟

الحل :

43. إذا كانت قوة الجاذبية بين إلكترونين البعد بينهما 1.00 m تساوي 5.54 x10 ^-71 N  , فاحسب كتلة الإلكترون .

الحل :

44 . أورانوس يحتاج أورانوس إلى 84 سنة ليدور حول الشمس . جد نصف قطر مدار أورانوس بدلالة نصف قطر مدار الأرض .

الحل :

45 . كرتان المسافة بين مركزيهما 2.6 m , وقوة الجاذبية بينهما 2.75x10^-12 . ما كتلة كل منهما إذا كانت كتلة إحداهما ضعف كتلة الأخرى ؟

الحل :

46. تقاس المساحة بوحدة m ² , ولذا فإن المعدل الزمني للمساحة التي يمسحها كوكب أو قمر هي m ²/s .

       a.   ما معدل المساحة (m ²/s) التي تمسحها الأرض في مدارها حول الشمس ؟

       b.  ما معدل المساحة (m 2/s) التي يمسحها القمر في مداره حول الأرض ؟ اعتبر متوسط المسافة بين الأرض والقمر 3.9 x 10⁴ m , والزمن الدوري للقمر حول الأرض 27.33 يوما .

الحل :

      

     a.      

      

     b.      

47. كتاب كتلته 1.25 kg ووزنه في الفضاء 8.35 N , فما قيمة المجال الجاذبي في ذلك المكان ؟

الحل :

48 . إذا كانت كتلة القمر 7.34 x 10 ²² kg  وبعد مركزه عن مركز الأرض 3.8 x 10 ⁸ m  , وكتلة الأرض 5.97 x 10²⁴ kg .

        a.   احسب مقدار قوة الجذب الكتلي بينهما .

        b.  احسب مقدار مجال الجاذبية للأرض على القمر .

الحل :

     a.       

     b.      

49. إذا كان وزن أخيك الذي كتلته 91 kg على سطح القمر هو 145.6 N , فما قيمة مجال الجاذبية للقمر على سطحه ؟

الحل :

50 . رائد فضاء إذا كانت كتلة رائد فضاء 80 kg  , وفقد 25% من وزنه عند نقطة في الفضاء , فما شدة مجال جاذبية الأرض عند هذه النقطة ؟

الحل :

مراجعة عامة

51. استعمل البيانات الخاصة بالأرض المتضمنة في الجدول 7-1 لحساب كتلة الشمس باستخدام صيغة نيوتن للقانون الثالث لكبلر .

الحل :

52. استعمال البيانات في الجدول 7-1  لحساب السرعة والزمن الدوري لقمر اصطناعي يدور حول المريخ على ارتفاع 175 km من سطحه .

الحل :

53. ما سرعة دوران كوكب بحجم الأرض وكتلتها بحيث يبدو الجسم الموضوع على خط الاستواء عديم الوزن ؟ جد الزمن الدوري للكوكب بالدقائق .

الحل :

يجب أن يكون التسارع الناتج عن الدوران مساو لتسارع الجاذبية للكوكب (وهذا ما نسميه بالوزن ) .

التفكير الناقد

54. حلل واستنتج يقول بعض الناس إن المد على سطح الأرض تسببه قوة سحب من القمر . هل هذه العبارة صحيحة ؟

      a.   جد القوى التي تؤثر بها الشمس والقمر في كتلة m من الماء على سطح الأرض . اجعل إجابتك بدلالة m .

      b.  أي الجسمين يسحب الماء الموجود على سطح الأرض بقوة أكبر , الشمس أم القمر ؟

      c.    جد الفرق بين القوتين اللتين يؤثر بهما القمر في الماء الموجود على سطح الأرض القريب منه , والبعيد عنه , كما يبين الشكل 7-23 وذلك بدلالة الكتلة m .

      d.  جد الفرق بين القوتين اللتين تؤثر بهما الشمس في الماء الموجود على سطح الأرض , والقريب منها , والبعيد عنها .

      e.   أي الجسمين , الشمس أم القمر , له فرق كبير بين القوتين اللتين يسببهما على الماء الموجود على سطح الأرض , القريب منه , والبعيد عنه.

       f.     لماذا تعد العبارة التالية مضللة "ينتج المد عن قوة سحب من القمر " ؟ استبدل بها عبارة صحيحة توضح كيف يسبب القمر ظاهرة المد على الأرض ؟

الحل :

     a.    

      b.  تجذب الشمس الماء الموجود على سطح الأرض بقوة أكبر مئة مرة من قوة جذب القمر له .

      c.           

       d.      

       e.   القمر

       f.     ينتج المد بسبب الفرق بين قوة جذب القمر للماء الموجود على سطح الأرض القريب منه , وقوة جذبه للماء الموجود على سطح الأرض البعيد عنه .

الكتابة في الفيزياء

55. ابحث في التطور التاريخي لقياس البعد بين الشمس والأرض , وصفه .

الحل :

أحد القياسات التقريبية تمت على يد العالم جيمس برادلي فهناك ثلاث طرق لقياس المسافات في الفضاء وكل طريقة مناسبة لمسافات معينة ومن تلك الطرق طريقة اختلاف المنظور والتي هي :

رصد الشمس وكوكب الزهرة من منطقتين مختلفتين وبعيدتين من الأرض وبنفس اللحظة ومن ثم يتم قياس تلك الزوايا وقياس المسافة بين الموقعين الأول و الثاني .

ويتم قياس النسب المتعلقة بهذه الأضلاع ويتم تشكيل معادلات هندسية و فراغية من خلالها نتوصل لحساب المسافة بين الشمس والأرض والتي تساوي 149.6 كم

56 . استكشف جهود الفلكيين في اكتشاف كواكب حول نجوم أخرى غير الشمس . وما الطرائق التي استعملها الفلكيون ؟ و ما القياسات التي أجروها وحصلوا عليها ؟ وكيف استعملوا القانون الثالث لكبلر ؟

الحل :

 تمكن علماء الفلك من قياس السرعة الصغيرة للنجوم الناتجة عن قوة جاذبية الكواكب الضخمة المؤثرة فيها، حيث تم حساب السرعة من خلال قياس انزياح دوبلر لضوء النجم والناتج عن هذه الحركة. وتتذبذب السرعة بسبب دوران الكواكب حول النجم، مما أتاح لهم حساب الزمن الدوري للكوكب. وبمعرفة السرعة يمكن تقدير أبعاد الكوكب وكتلته. وبمقارنة أبعاد الكواكب في المجموعة الشمسية وأزمانها الدورية بكواكب متعددة، وباستعمال القانون الثالث لكبلر، يمكن للفلكيين أن يحصلوا على أبعاد النجوم والكواكب وكتلتها بصورة أفضل .

مراجعة تراكمية

57. الطائرات أقلعت طائرة من مدينة جدة عند الساعة  2:20 بعد الظهر , وحطت في مطار الرياض عند الساعة 3.15 بعد الظهر من اليوم نفيه . فإذا كان متوسط سرعة الطائرة في الهواء 441.0 km/h , فما مقدار المسافة بين المدينتين ؟

الحل :

58. حشرة البطاطا تدور حشرة كتلتها 1.0 g حول الحافة الخارجية لقرص طائر مقلوب . فإذا كان قطر القرص 17.2 cm , وتتحرك الحشرة بمعدل 0.63 cm/s , فما مقدار القوة المركزية المؤثرة في الحشرة ؟ وما المصدر الذي يسبب هذه القوة ؟

الحل:

وهذه القوة ناتجة عن احتكاك الحشرة بالقرص .

ملاحظة : فهرس يحتوي على جميع دروس فيزياء 1 - فيزياء اولى ثانوي الفصل الأول والثاني >> انقر هنا 

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات 

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^