حل أسئلة التقويم الفصل الثالث (الشغل والطاقة والآلات البسيطة)

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حل أسئلة التقويم الفصل الثالث (الشغل والطاقة والآلات البسيطة)

نبدأ على بركة الله

خريطة المفاهيم:

34. كون خريطة مفاهيم مستخدما المصطلحات الآتية:

القوة ,الإزاحة ,اتجاه الحركة ,الشغل ,التغير في الطاقة الحركية .

الحل :

إتقان المفاهيم:

35. ما وحدة قياس الشغل؟

الحل:

الجول .

36. افترض أن قمراً صناعيا يدور حول الأرض في مدار دائري، فهل تبذل قوة الجاذبية الأرضية أي شغل على القمر؟

الحل :

لا , إن قوة الجاذبية تتجه نحو مركز الأرض ومتعامدة مع اتجاه إزاحة القمر الصناعي .

37. ينزلق جسم بسرعة ثابتة على سطح عديم الاحتكاك. ما القوى المؤثرة في الجسم؟ وما مقدار الشغل التي تبذله كل قوة؟

الحل :

قوة الجاذبية وقوة رد الفعل الرأسية إلى أعلى فقط تؤثران في الجسم . لا يبذل شغل لأن الإزاحة متعامدة مع هذه القوى .

38. عرف كلا من الشغل والقدرة؟

الحل :

الشغل يساوي حاصل ضرب القوة في المسافة التي قطعها الجسم في اتجاه القوة . والقدرة هي المعدل الزمني لبذل الشغل .

39. ماذا تكافئ وحدة الواط بدلالة وحدات الكيلوجرام والمتر والثانية؟

الحل :

40. وضح العلاقة بين الشغل المبذول والتغير في الطاقة.

الحل :

الشغل المبذول يساوي التغير في الطاقة الحركية .

41.هل يمكن لآلة ما أن تعطي شغلا ناتجا أكبر من الشغل المبذول عليها.

الحل :

42. فسر كيف يمكن اعتبار الدواسات التي في الدراجة الهوائية آلة بسيطة؟

الحل :

تنقل الدواسة القوة من السائق إلى الدراجة خلال الدولاب و المحور .

تطبيق المفاهيم:

43. أي الحالتين التاليتين تتطلب بذل شغل أكبر: حمل حقيبة ظهر وزنها 420 N  إلى أعلى تل ارتفاعه 200 m , أو حمل حقيبة ظهر وزنها 210 N  إلى أعلى تل ارتفاعه 400 m  ؟

الحل :

كل منها يحتاج نفس كمية الشغل نفسها لأن حاصل ضرب القوة في المسافة متساو.

44. الرفع يقع صندوق كتب تحت تأثير قوتين في أثناء رفعك له عن الأرض لتضعه على سطح طاولة ؛ إذ تؤثر فيه الجاذبية الأرضية بقوة مقدارها (mg) إلى أسفل وتؤثر فيه أنت بقوة مقدارها (mg) إلى الأعلى ، ولأن هاتين القوتين متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه فيبدو كأنه لا يوجد شغل مبذول ،ولكنك تعلم أنك بذلت شغلا . فسر ما الشغل الذي بذل؟

الحل :

أنت بذلت شغلا موجبا على الصندوق , لأن القوة والحركة في الاتجاه نفسه . و قوة الجاذبية بذلت شغلا سالبا على الصندوق , لان قوة الجاذبية في عكس اتجاه الحركة . وكل من الشغل الذي بذلته أنت وبذلته الجاذبية الأرضية مستقل عن الآخر ولا يلغي أحدهما الآخر .

45. يحمل عامل صناديق كرتونية إلى أعلى السلم ثم يحمل صناديق مماثلة لها في الوزن إلى أسفله. غير أن معلم الفيزياء يرى أن هذا العامل لم "يشتغل" مطلقا ,لذا فإنه لا يستحق أجرا. فكيف يمكن أن يكون المعلم على صواب ؟ وكيف يمكن إيجاد طريقة ليحصل فيها العامل على أجره؟

الحل :

الشغل المحصل يساوي صفرا . إن حمل صندوق الكرتون إلى الطابق الأعلى يتطلب بذل شغل موجب . وحمله ثانية إلى أسفل يتطلب بذل شغل سالب . و الشغل المبذول في الحالتين متساو في المقدار ومتعاكس في الإشارة لأن المسافتين في الحالتين متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه . قد يحسب الطلاب أجر العامل على أساس الزمن الذي يحتاج إليه لحمل الصناديق , إما إلى أعلى أو إلى أسفل , وليس على أساس الشغل المبذول . 

46. إذا حمل العامل في المسألة السابقة الكراتين إلى أسفل درج, ثم سار بها مسافة 15 m  في ممر , فهل يبذل شغلا الآن ؟ فسر إجابتك.

الحل :

لا , القوة المؤثرة في الصندوق رأسية إلى أعلى والإزاحة أفقية على امتداد الممر. وهما متعامدتان ولا يبذل شغل في هذه الحالة .

47. صعود الدرج يصعد شخصان لهما الكتلة نفسها العدد نفسه من الدرجات. فإذا صعد الشخص الأول الدرجات خلال 25 s  , وصعد الشخص الثاني الدرجات خلال 35 s ,

       a.   فأي الشخصين بذل شغلا أكبر؟ فسر ذلك.

       b.  أي الشخصين أنتج قدرة أكثر؟ فسر ذلك.

الحل :

       a.    يبذل الشخصان كمية الشغل نفسها لأنهما يصعدان عدد الدرجات نفسه ولهما الكتلة نفسها .

       b.  الشخص الذي يصعد خلال 25 s ينفق قدرة أكبر , لذا يلزمه زمن أقل لقطع المسافة .

48. وضح أن القدرة المنقولة يمكن كتابتها على النحو التالي:

الحل :

49. كيف تستطيع زيادة الفائدة الميكانيكية المثالية لآلة؟

الحل :

زد النسبة de/dr لزيادة الفائدة الميكانيكية المثالية IMA للآلة .

50. الإسفين كيف تستطيع زيادة الفائدة الميكانيكية للإسفين دون تغيير فائدته الميكانيكية المثالية؟

الحل :

قلل الاحتكاك ما أمكن لتقليل قوة المقاومة .

51.المدارات فسر لماذا لا يتعارض دوران كوكب حول الشمس مع نظرية الشغل والطاقة؟

الحل :

افترض مدارا دائريا . القوة العائدة للجاذبية الأرضية متعامدة مع اتجاه الحركة . وهذا يعني أن الشغل المبذول يساوي صفرا , ولأنه لا يوجد تغير في الطاقة الحركية للكوكب , لذلك فإن سرعته لا تتزايد ولا تتناقص .

52. المطرقة ذات الكماشة تستخدم المطرقة ذات الكماشة لسحب مسمار من قطعة خشب كما في الشكل 3-16. فأين ينبغي أن تضع يدك على المقبض؟ وأين ينبغي أن يكون موقع المسمار بالنسبة لطرفي الكماشة لجعل القوة (المسلطة) أقل ما يمكن؟

الحل :

يجب أن تكون يدك بعيدة قدر الإمكان عن الرأس لجعل de كبيرة ما أمكن . ويجب أن يكون المسمار قريبا إلى الرأس قدر الإمكان لجعل dr صغيرة ما أمكن .

إتقان حل المسائل:

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 ؟

الحل :

54. يبذل ماهر شغلا مقداره 176 J لرفع نفسه مسافة 0.300 m .ما كتلة ماهر؟

الحل :

55. كرة قدم بعد أن سجل لاعب كتلته 84 kg هدفا , قفز مسافة 1.20 m  فوق سطح الأرض فرحا. ما الشغل الذي بذله اللاعب؟

الحل :

56. لعبة شد الحبل بذل الفريق A خلال لعبة شد الحبل شغلا مقداره  1032.20 x J   عند سحب الفريق B مسافة 2 m  , فما مقدار القوة التي أثر بها الفريق A ؟

الحل:

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 بوساطة السيارة عند انتقالها بين مدينتين تبعدان مسافة 161 km إحداهما عن الأخرى؟

الحل :

58. قيادة الدراجة يؤثر سائق دراجة هوائية بقوة مقدارها 15 N  عندما يقود دراجته مسافة 251 m  لمدة 30 s  ما مقدار القدرة التي ولدها ؟

الحل :

59. يرفع أمين مكتبة كتابا كتلته 2.2 kg من الأرض إلى ارتفاع 1.25 m  , ثم يحمل الكتاب ويسير مسافة 8 m  إلى رفوف المكتبة ويضع الكتاب على رف يرتفع مسافة 0.35 m  فوق مستوى الأرض . ما مقدار الشغل الذي بذله على الكتاب؟

الحل :

60. تستخدم قوة مقدارها 300 N لدفع جسم كتلته 145 kg  أفقيا مسافة 30 m خلال 3 s .

       a.   احسب مقدار الشغل المبذول على الجسم .

       b.  احسب مقدار القدرة المتولدة.

الحل :

a.      

b.        

61. العربة يتم سحب عربة عن طريق التأثير في مقبضها بقوة مقدارها 38 N  , وتصنع زاوية 42 مع خط الأفق , فإذا سحبت العربة بحيث أكملت مسارا دائريا نصف قطره 25 m  , فما مقدار الشغل المبذول؟

الحل :

62. مجز العشب يدفع عامل مجز عشب بقوة مقدارها 88 N  , مؤثرا في مقبضه الذي يصنع زاوية 41 على الأفقي . ما مقدار الشغل الذي يبذله العامل في تحريك المجز مسافة 1.2 km لجز العشب في فناء المنزل؟

الحل :

63. يلزم بذل شغل مقداره 1210 J لسحب قفص كتلته 17 kg مسافة 20 m . فإذا تم إنجاز الشغل بربط القفص بحبل وسحبه بقوة مقدارها 75 N  , فما مقدار زاوية ربط الحبل بالنسبة للأفقي؟

الحل :

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 m  بسرعة ثابتة خلال 2.5s  , فاحسب القدرة التي أنتجها الجرار.

الحل :

65. إذا كنت تدفع صندوقا إلى أعلى مستوى يميل بزاوية 30 على الأفقي عن طريق التأثير فيه بقوة مقدارها 225 N في اتجاه موازٍ للمستوى المائل، فتحرك الصندوق بسرعة ثابتة، وكان معامل الاحتكاك يساوي 0.28N   فما مقدار الشغل الذي بذلته على الصندوق إذا كانت المسافة الرأسية المقطوعة 1.15 m ؟

الحل :

66. زلاجة يسحب شخص زلاجة كتلتها4.5 kg  على جليد بقوة مقدارها 225 N  بوساطة حبل يميل بزاوية  35 على الأفقي كما في الشكل 3-18  .فإذا تحركت الزلاجة مسافة 65.3 m  ,فما مقدار الشغل الذي بذله الشخص؟

الحل :

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؟

الحل :

68. مدحلة العشب تدفع عشب بقوة مقدارها 115 N  في اتجاه مقبضها الذي يميل بزاوية 22.5 على الأفقي, فإذا أنتجت قدرة 64.6 w لمدة 90 s  , فما مقدار المسافة التي دفعتها المدخلة؟

الحل :

69. يدفع عامل صندوقا على أرضية مصنع متغيرة الخشونة بقوة أفقية, حيث يجب على العامل أن يؤثر بقوة مقدارها 20 N  لمسافة 5 m  , ثم بقوة مقدارها 35 N  لمسافة 12 m  , وأخيرا يؤثر بقوة مقدارها 10 N مسافة 8 m  .

a.   ارسم المنحنى البياني للقوة – المسافة .

b.   احسب مقدار الشغل الذي بذله العامل لدفع الصندوق.

الحل :

a.      

b.      

70. يدفع شخص صندوقا كتلته 60 kg إلى أعلى مستوى مائل طوله 2 m متصل بمنصة أفقية ترتفع 1 m فوق مستوى الأرض , كما في الشكل 3-19 . حيث تلزم قوة مقدارها 400 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؟

b.              ما مقدار الشغل الذي يبذله الشخص إذا رفع الصندوق رأسيا إلى أعلى من سطح الأرض إلى المنصة ؟

الحل :

a.      

b.     

71. محرك القارب يدفع محرك قاربا على سطح الماء بسرعة ثابتة مقدارها 6 kN  ليوازن قوة مقاومة الماء لحركة القارب. ما قدرة محرك القارب؟

الحل :

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 .

b.  احسب مقدار الشغل المبذول في استطالة النابض من 0.00m إلى 0.20 m .

c.  بين أن إجابة الفرع (b) يمكن التوصل إليها باستخدام, المعادلة w= k  , حيث تمثل w الشغل, وk=25 N /m  (ميل المنحنى البياني), وd مسافة استطالة النابض (0.20 m) .

 الحل :

a.     

b.     

c.     

73. استخدم الرسم البياني في الشكل 3-20  لإيجاد الشغل اللازم لاستطالة النابض من 0.12m إلى 0.28 .

الحل :

القاعدة = b والارتفاع = h

مساحة المثلث :

مساحة المستطيل :

الشغل اللازم لاستطالة النابض :

74. يدفع عامل صندوقا يزن 93 N إلى أعلى مستوى مائل , لكن اتجاه دفع العامل أفقي يوازي سطح الأرض . انظر الشكل 3-21 .

a.   إذا أثر العامل بقوة مقدارها 85 N  . فما مقدار الشغل الذي يبذله؟

b.  ما مقدار الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية الأرضية ؟ (انتبه إلى الإشارات التي تستخدمها ).

c.    إذا كان معامل الاحتكاك الحركي 0.20 , فما مقدار الشغل المبذول بوساطة قوة الاحتكاك ؟ (انتبه إلى الإشارات التي

 تستخدمها ).

 الحل :

a.      

b.      

c.      

75. مضخة الزيت تضخ مضخة   0.550  من الزيت خلال 35s  في برميل يقع على منصة ترتفع 25m فوق مستوى أنبوب السحب. فإذا كانت كثافة الزيت 0.820g/c  , فاحسب:

a.   الشغل الذي تبذله المضخة.

b.  القدرة التي تولدها المضخة .

الحل :

a.    

b.   

76. حزام نقل يستخدم حزام نقل طوله 12 m  يميل بزاوية 30 على الأفقي لنقل حزم من الصحف من غرفة البريد إلى مبنى الشحن . فإذا كانت كتلة كل صحيفة 1 kg وتتكون كل حزمة من 25  صحيفة , فاحسب القدرة التي يولدها حزام النقل إذا كان ينقل 15 حزمة في الدقيقة .

الحل :

77. تسير 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 .

الحل :

78. يوضح الرسم البياني في الشكل 3-22  منحنى القوة والإزاحة لعملية سحب جسم .

a.   احسب الشغل المبذول لسحب الجسم مسافة 7m .

b.  احسب القدرة المتولدة إذا تم إنجاز الشغل خلال 2s.

الحل :

a.    

المساحة تحت المنحنى :

الشغل الكلي :

b.    

3-2 الآلات

79. رفع شخص صندوقا وزنه 1200 N  مسافة 5 m باستخدام مجموعة بكرات , بحيث سحب من الحبل طولا مقداره 20 m . فما مقدار :

a.   القوة (المسلطة )التي سيطبقها شخص إذا كانت هذه الآلة مثالة ؟

b.  القوة المستخدمة لموازنة قوة الاحتكاك إذا كانت القوة الفعلية (المسلطة) 340؟

c.     الشغل الناتج ؟

d.  الشغل المبذول ؟

e.   الفائدة الميكانيكية؟

الحل :

a.    

b.     

c.      

d.    

e.      

80. الرافعة تعد الرافعة آلة بسيطة ذات فاعلية كبيرة جدا , وذلك بسبب ضآلة قوة الاحتكاك فيها , فإذا استخدمت رافعة فاعليتها 90% , فما مقدار الشغل اللازم بذله لرفع جسم كتلته 18 kg مسافة 0.50 m؟

الحل :

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؟

       b.  ما مقدار الفائدة الميكانيكية؟

       c.    ما كفاءة النظام؟

الحل :

a.      

b.     

c.        

82. تؤثر قوة مقدارها 1.4 N مسافة 40 cm في حبل متصل برافعة لرفع جسم كتلته 0.50 kg مسافة 10 cm احسب كلا مما يلي :

       a.   الفائدة الميكانيكية MA .

       b.  الفائدة الميكانيكية المثالية IMA .

       c.    الكفاءة .

الحل :

a.     

b.     

c.      

83. يؤثر طالب بقوة مقدارها 250 N في رافعة , مسافة 1.6 m فيرفع صندوقا كتلته 150 kg . فإذا كانت كفاءة الرافعة 90% , فاحسب المسافة التي ارتفعها الصندوق ؟

الحل :

84. ما مقدار الشغل اللازم لرفع جسم كتلته215 kg  مسافة 5.65 m باستخدام آلة كفاءتها 72.5% ؟

الحل :

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.

       b.  الفائدة الميكانيكية المثالية للمستوى المائل.

       c.    الفائدة الميكانيكية الحقيقة MA وكفاءة المستوى المائل إذا لزمت قوة مقدارها 75 N في اتجاه موازٍ لسطح المستوى المائل لإنجاز العمل.

الحل :

a.    

b.     

c.       

86. الدراجة الهوائية يحرك صبي دواسات (بدالات) دراجة هوائية نصف قطر ناقل الحركة فيها 5cm ونصف قطر دولابها 36.6cm كما في الشكل 3-24 , فإذا دار الدولاب دورة واحدة , فما طول السلسة المستخدمة ؟

 الحل  :

87. الونش يشغل محرك كفاءته 88% ونشا كفاءته 42%  , فإذا كانت القدرة المزودة للمحرك 5.5 kw , فما السرعة الثابتة التي يرفع الونش فيها صندوقا كتلته 410 kg ؟

الحل :

88. تتكون آلة مركبة من رافعة متصلة بنظام بكرات , فإذا كانت هذه الآلة المركبة في حالتها المثالية تتكون من رافعة فائدتها الميكانيكية المثالية 3 ونظام بكرة فائدتها الميكانيكية المثالية 2 .

a.               فأثبت أن الفائدة الميكانيكية المثالية IMA للآلة المركبة تساوي 6.

b.              وإذا كانت كفاءة الآلة المركبة 60% , فما مقدار القوة (المسلطة) التي يجب التأثير بها في الرافعة لرفع صندوق وزنه 540 N ؟

c.                إذا تحركت جهة تأثير القوة من الرافعة مسافة 12cm , فما المسافة التي رفع إليها الصندوق ؟

الحل :

a.      

b.    

c.     

 مراجعة عامة

89. المستويات المائلة إذا أرادت فتاة نقل صندوق إلى منصة ترتفع 2 m عن سطح الأرض , ولديها الخيار أن تستخدم مستوى مائلا طوله 3 m أو مستوى مائلا طوله 4 m فأي المستويين ينبغي أن تستخدم الفتاة إذا أرادت أن تبذل أقل مقدار من الشغل علما بأن المستويين عديما الاحتكاك؟

الحل :

أي مستوى مائل : المسافة الراسية فقط مهمة . إذا استخدمت الفتاة مستوى مائلا طويلا فسوف تحتاج إلى قوة اقل . الشغل المبذول سوف يكون نفسه .

90. يرفع لاعب ثقلا كتلته 240 kg مسافة 2.35.

       a.   ما مقدار الشغل الذي يبذله اللاعب لرفع الثقل؟

       b.  ما مقدار الشغل الذي يبذله اللاعب للإمساك بالثقل فوق رأسه؟

       c.    ما مقدار الشغل الذي يبذله اللاعب لإنزال الثقل مرة أخرى على الأرض؟

       d.  هل يبذل اللاعب شغلا إذا ترك الثقل يسقط في اتجاه الأرض؟

       e.   إذا رفع اللاعب الثقل خلال 2.5s , فما مقدار قدرته على الرفع ؟

الحل :

a.     

b.   

d = 0  , إذا لا يوجد شغل

c.      بما أن الحركة أصبحت في الاتجاه المعاكس , فإن الشغل يصبح سالبا

5.5 x 10 ³ J-

d.   لا , لا يؤثر بقوة . لذلك فإنه لا يبذل شغلا سواء كان موجبا أو سالبا .

e.      

91. يتطلب جر صندق 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؟

b.  وما مقدار الشغل الذي بذلته على الصندوق إذا حركته مسافة 22m ؟

c.    إذا حركت الصندوق خلال 8s فما مقدار القدرة الناتجة؟

الحل :

            a.     

  

            b.        

            c.       

92. العربة والمستوى المائل تستخدم عربة متحركة لنقل ثلاجة كتلتها 115kg إلى منزل , وقد وضعت العربة التي تحمل الثلاجة على مستوى مائل , ثم سحبت بمحرك يسلط عليها قوة مقدارها 496N فإذا كان طول المستوى المائل 2.10m وارتفاعه0.85m  وكونت العربة والمستوى المائل آلة , فاحسب كلا مما يأتي:

a. مقدار الشغل الذي يبذله المحرك .

b. مقدار الشغل المبذول على الثلاجة بوساطة الآلة.

c. كفاءة الآلة ؟

الحل :

     a.     

     b.     

     c.       

93. تبذل سمر شغلا مقداره 11.4 kJ لجر صندوق خشبي بوساطة حبل مسافة 25 m على أرضية غرفة بسرعة ثابتة المقدار حيث يصنع الحبل زاوية 48 على الأفقي.

       a.   ما مقدار القوة التي تؤثر بها الحبل في الصندوق؟

       b.  ما مقدار قوة الاحتكاك المؤثرة في الصندوق؟

       c.    ما مقدار الشغل المبذول من أرضية الغرفة بوساطة قوة الاحتكاك بين الأرض والصندوق؟

الحل :

       a.     

       b.     

       c.       

94. تزلج سحبت مزلجة (عربة التنقل على الجليد) وزنها 845N مسافة 185m, حيث تطلبت هذه العملية بذل شغل مقداره 1.20× J عن طريق التأثير بقوة سحب مقدارها 125N في حبل مربوط بالمزلجة . ما مقدار الزاوية التي يصنعها الحبل بالنسبة للأفقي ؟

الحل :

95. يسحب ونش كهربائي صندوقا 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؟

       b.  إذا كانت كفاءة الونش 85% فما القدرة الكهربائية التي يجب تزويد الونش بها؟

الحل :

 a. 

  b. 

التفكير الناقد

96. حلل ثم استنتج افترض أنك تعمل في مستودع , وتقوم بحمل صناديق إلى طابق التخزين الذي يرتفع 12 m فوق سطح الأرض , ولديك 30  صندوقا كتلتها الكلية 150 kg يجب نقلها بأقصى سرعة ممكنة , ولتحقيق ذلك لديك أكثر من خيار ؛إذ يمكن أن تحمل صندوقين معا في المرة الواحدة , كما يمكن أن تحمل أكثر من صندوقين لكنك ستصبح بطيئا وترق نفسك مما يضطرك للإكثار من الاستراحات , ويمكن أيضا أن تحمل صندوقا واحدا فقط في كل مرة , وبذلك تستهلك معظم طاقتك في رفع جسمك . إن القدرة (بوحدة الواط) التي يستطيع جسمك إنتاجها مدة طويلة تعتمد على الكتلة التي تحملها , كما في الشكل 3-25 , الذي يعد مثالا على منحنى القدرة الذي يطبق على الآلات كما يطبق على الإنسان. بالاعتماد على الشكل حدد عدد الصناديق التي ستحملها كل مرة والتي تقلل الزمن المطلوب، وحدد كذلك الزمن الذي تقضيه في إنجاز هذا العمل؟ ملاحظة: أهمل الزمن اللازم لتعود إلى أسفل السلالم ورفع كل صندوق
وإنزاله.

الحل :

97. تطبيق المفاهيم يجتاز عداء كتلته 75 kg مضمارا طوله 50 m خلال 8.50 s . افترض أن تسارع العداء ثابت في أثناء السباق .

       a.   ما متوسط قدرة العداء خلال السباق ؟

       b.  وما أقصى قدرة يولدها العداء؟

       c.    ارسم منحنى بيانيا كميا للقدرة مقابل الزمن يمثل مسار السباق من بدايته لنهايته.

الحل :

        a.      

        b.     

        c.       

98. تطبيق المفاهيم إذا اجتاز العداء في السؤال السابق مضمار السباق نفسه (طوله 50 m) خلال الزمن نفسه (8.50 s) , لكنه هذه المرة تسارع في الثانية الأولى فقط, ثم أخذ يعدو خلال الزمن المتبقي للسباق بسرعة منتظمة, فاحسب ما يأتي:

       a.   متوسط القدرة المتولدة خلال الثانية الأولى.

       b.  أقصى قدرة يولدها العداء.

الحل :

        a.          

السرعة النهائية:

لثانية الأولى:

     b.   

     

الكتابة في الفيزياء

99. تعد الدراجة الهوائية آلة مركبة وكذلك السيارة أيضا. جد كفاءة مكونات مجموعات القدرة (المحرك , وناقل الحركة ,والدواليب والإطارات), واستكشف التحسينات الممكنة في كفاءة كل منها.

الحل :

الكفاءة الإجمالية تساوي (30 - 15)% . كفاءة ناقل الحركة تساوي 90% تقريبا . احتكاك التدحرج في الإطارات 1% تقريبا (نسبة قوة الدفع إلى الوزن المتحرك ) إن الاكتساب الأكبر ممكن في المحرك .

100. غالبا ما تستخدم المصطلحات الآتية بوصفها مترادفات في الحياة اليومية: القوة، والشغل، والقدرة، والطاقة. احصل على أمثلة من الصحف والإذاعة والتلفاز تستخدم فيها هذه المصطلحات بمعان مختلفة عن معانيها في الفيزياء.

الحل :

مثلا : لدي القدرة على سماعك دون ان اقاطعك .

مثلا : هذا الأمر خارج عن طاقتي .

مراجعة تراكمية

101. إذا ساعدت جدك على إزالة الأعشاب الضارة من الحديقة، ووضعها في حاوية النفايات وأردت نقلها إلى خارج الحديقة بدفعها بدلا من حملها بسبب ثقلها. وكانت كتلتها 24 kg ومعامل الاحتكاك الحركي بين قاع الحاوية والعشب الرطب 0.27 ومعامل الاحتكاك السكوني بين هذين السطحين 0.35، فما مقدار قوة الدفع اللازمة حتى تبدأ الحاوية في الحركة أفقيا؟

الحل :

102. لعبة البيسبول إذا قذف لاعب بيسبول كرة بصورة أفقية بسرعة مقدارها 40.3 m/s فقطعت مسافة 18.4 m ,فما المسافة الرأسية التي سقطتها الكرة خلال زمن تحليقها؟

الحل :

103. يقول بعض الناس أحيانا إن القمر يبقى في مساره لأن "قوة الطرد المركزي توازن تماما قوة الجذب المركزي، والنتيجة أن القوة المحصلة تساوي صفرا ". وضح مدى صحة هذا القول.

الحل :

هناك قوة واحدة على القمر , قوة الجاذبية للكتلة الأرضية المؤثرة فيه . هذه القوة المحصلة تؤدي إلى تسارع القمر وهو تسارع مركزي في اتجاه مركز الأرض .

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^