الشغل والطاقة

الفصل 4 الشغل والطاقة

القسم 4-1 الشغل



تطبيق 4-أ الشغل ص 115


1-يدفع عامل صندوقاً كتلته125kg  مسافة 2.0m بسرعة ثابتة إلى أعلى سطح يميل فوق  الأفقي بزاوية 30.0 إذا كان مقدار قوة الاحتكاك الحركي بين سطح الصندوق والسطح 25N

أ-فما الشغل الذي يبذله العامل على الصندوق ؟
ب-ما الشغل الذي تبذله قوة الاحتكاك على الصندوق؟
د- ما محصلة القوى المؤثرة في الصندوق ؟


2- ما أقصى ارتفاع تصل اليه كرة كتلتها 2.0kg تقذف رأسيا إلى أعلى إذا كان الشغل الذي تبذله قوة الجاذبية على الكرة من لحظة قذفها حتى وصولها إلى أقصى ارتفاع يساوي -75.5J


مراجعة القسم 4-1 ص 117

5-يدفع عامل صندوقاً وزنهN 1.50x103بقوة أفقية مقدارها 345N  إلى مسافة 24.0m افترض أن معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق والأرض 0.220
-أما مقدار الشغل الذي يبذله العامل على الصندوق؟

المسألة رقم 6

6-تؤثر قوة باتجاه محور x الموجب على جسم إذا كان مقدار القوة يتغير كما في الشكل . جد مقدار الشغل الذي تبذله القوة عندما يتنقل الجسم من الموضع x=0.30m إلى الموضع x=0.60m

القسم 4-2 الطاقة

درس طاقة الحركة 



تطبيق 4- ب طاقة الحركة ص119

1- احسب سرعة كرة بيسبول كتلتها 0.145kg إذا كانت طاقة حركتها 109J
2- رصاصتان كتلة أحدهما 3.0kg وكتلة الآخرى 6.0kg أطلقتا بسرعة 40.0m/s أي منهما طاقة الحركة لديها أكبر ؟ وما نسبة طاقتيهما الحركيتين إحداهما إلى الآخرى .
3- احسب كتلة سيارة لها طاقة حركة 4.32x105J وتسير بسرعة 23m/s


تطبيق 4-ج الشغل وطاقة الحركة ص 121

المسألة رقم 1

1-تتسارع سيارة كتلتها 2.0x103kg من السكون على طريق أفقية . إذا كانت القوة الناتجة عن محرك السيارة 1140N إلى الأمام . وكانت محصلة قوى الإعاقة 950N استخدم نظرية ( الشغل- الطاقة ) لإيجاد المسافة التي يجب على السيارة أن تقطعها لتصل سرعتها إلى 2.0m/s

المسألة رقم 2

2- يسحب صندوق كتلته 10.0kg مسافة 7.5m صعوداً على سطح خشن يميل فوق الأفقي بزاوية 15.0 بدفعه بقوة ثابتة موازية للسطح مقدارها 100.0N إذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين سطح الصندوق والسطح 0.40 جد:
-أالشغل الذي تبذله قوة الجاذبية على الصندوق.
-بالشغل الذي تبذله قوة الاحتكاك على الصندوق.
ج-سرعة الصندوق بعد أن يقطع مسافة 7.5m على السطح . إذا كانت سرعته عند بداية الحركة 1.5m/s 

المسألة رقم 3

3- تركت كرة صغيرة كتلتها 0.2kg تسقط من ارتفاع 5.5m فوق كومة من الرمل الناعم . إذا غاصت الكرة مسافة 0.10m في الرمل ثم توقفت . جد متوسط مقدار قوة مقاومة الرمل لحركة الكرة .

تطبيق 4-د طاقة الوضع ص 125

1- لزنبرك طول أصلي 2.45m وثابت 5.2N/m عند تعليق كتلة في طرفه يستطيل رأسياً حتى يصل إلى طول نهائي 3.57m . احسب طاقة الوضع المرونية المختزنة في الزنبرك .
2- يتم تثبيت الدبابيس في مُدبسة اوراق بواسطة زنبرك طوله الأصلي 0.115m وثابته 51.0N/m . ما طاقة الوضع المرونية المختزنة في الزنبرك عندما يكون طوله 0.150m
3- يتأرجح أحمد في ارجوحة معلقة بحبال طول كل منها 2.00m إذا كانت كتلته 40.0kg جد طاقة الوضع الجاذبية لأحمد بالنسبة إلى أدنى وضع له في الحالات التالية :
أ- عندما تكون الحبال أفقية .
ب-عندما تشكل الحبال زاوية 30.0 درجة مع العمودي .
ج- في أسفل نقطة للقوس الدائري .


مراجعة القسم 4-2 ص126 ( الطاقة )


 حفظ الطاقة

مراجعة القسم ( 4-3) حفظ الطاقة 

المسألة رقم 1

http://www.youtube.com/watch?v=lXBq_8R_AMU&list=PLEb4PckaA7bVDxIualBf2ZXK8Wv_Y3bmd&index=62

المسألة رقم 2

http://www.youtube.com/watch?v=7_f5GVh4pPk&list=PLEb4PckaA7bVDxIualBf2ZXK8Wv_Y3bmd&index=63


تطبيق 4-هـ حفظ الطاقة الميكانيكية

المسألة رقم 1

1- يطير نورس أفقياً بسرعة مقدارها 18.0m/s فوق سطح بحيرة . ويحمل في منقاره سمكة كتلتها 2.00kg . إذا سقطت السمكة من النورس عندما كان على ارتفاع 5.40m فوق سطح الماء . جد سرعة السمكة لحظة ملامستها سطح الماء .

المسألة رقم 2

2- أثناء سباق, قفز عداء أولمبي فوق حاجز رأسياً إلى أعلى . بسرعة ابتدائية مقدارها 2.2m/s . كم يرتفع مركز كتلته أثناء القفزة ؟

المسألة رقم 3

3- تزاح كرة بندول عن موضع الاتزان . ثم تترك . إذا كان مقدار سرعتها لحظة مرورها بموضع اتزانها 1.9m/s وكان طول خيط البندول 1.2m . فما الزاوية التي أزيحت بها كرة البندول عن الاتجاه الرأسي ؟


مراجعة القسم 4-3حفظ الطاقة 

المسألة رقم 1

1- زنبرك ثابته 80.0N/m مثبت رأسياً بسطح الأرض . يضغط مسافة 8.00cm بواسطة كرة كتلته 50.0g ثم يترك . بإهمال كتلة الزنبرك وقوى الاحتكاك , ما أقصى ارتفاع عن نقطة اتزان الزنبرك تصل إليه الكرة ؟

3- صندوق خشبي كتلته 2.0kg يقذف بسرعة مقدارها 5.0m/s إلى أعلى سطح مائل أملس يميل فوق الأفقي بزاوية 37.0 درجة . باستخدام حفظ الطاقة :.
أ- ما المسافة التي يقطعها الصندوق على السطح حتى يتوقف؟.
ب- ما سرعة الصندوق عندما يعود إلى المستوى نفسه الذي قذف منه ؟

القسم 4-4 القدرة


تطبيق 4-و القدرة ص 135

1- الحمولة القصوى لمصعد كتلته  kg 1.0x103
هي 800.0kg . وهو يتعرض في صعوده لقوة احتكاك ثابتة مقدارها 4.0x103    N ما الحد الأدنى بالكيلو وات للقدرة التي يجب أن ينقلها المحرك إلى المصعد كي يتحرك بحمولة كاملة وبسرعة  3.00m/s


2- تتسارع سيارة كتلتهاkg 1.5x103من السكون إلى سرعة 18.0m/s خلال 12.0s . ما متوسط قدرة المحرك ، علماً أن السيارة تتعرض لمقاومة ثابتة مقدارها 400.0N ؟ 

مر اجعة القسم 4-4 القدرة 

المسألة رقم 2
2- يتسلق متعلم كتلته 50.0kg حبلاً رأسياً لمسافة 5.00m بسرعة ثابتة . كم من الزمن يلزمه إذا كانت قدرته 200.0w ؟ ما مقدار الشغل الذي يبذله المتعلم ؟

المسألة رقم 3
3- رافعة بمحرك ترفع المتعلم في السؤال 2 مسافة 5.00m بسرعة ثابتة مقدارها 1.25m/s ما قدرة محرك الرافعة أثناء رفع المتعلم ؟ ما مقدار الشغل الذي يبذله المحرك على المتعلم ؟

مراجعة الفصل 4 

المسألة رقم 7
7- يرفع شخص قالب اسمنت كتلته 4.5kg رأسياً إلى أعلى مسافة 1.2m ثم يسير به أفقياً مسافة 7.3m حدد الشغل الذي يبذله كل من الشخص وقوة الجاذبية في هذه العملية .


المسالة رقم 9
9- ترتد يد لاعب البيسبول عند التقاطه الكرة مسافة 10.0m إلى الوراء تحت تأثير قوة الكرة البالغة 475N ما مقدار الشغل الذي تبذله الكرة ؟


المسألة رقم 10
10-تجر مضيفة طيران حقيبة وزنها 70.0N بسرعة ثابتة مسافة253mعلى أرض المطار تطبق المضيفة لأجل ذلك قوة مقدارها 40.0N بزاوية 52.o فوق الأفقي جد مايلي :
أ-الشغل الذي تبذله المضيفة على حقيبتها .
ب-الشغل الذي تبذله قوة الاحتكاك على الحقيبة .

ج-معامل الاحتكاك الحركي بين الحقيبة والأرض .

المسألة رقم 22
22-يرمي غطاس كتلته 50.0 kg بنفسه من لوح الغطس مباشرة إلى الماء الذي يؤثر فيه بقوة مقاومة مقدارها 1500N .وهو ما يجعله يستقر على عمق 5.0m . ما المسافة بين لوح الغطس وسطح الماء ؟

المسألة رقم 23
23-اثناء عرض للسيرك يرفع قرد على مزلاج إلى أعلى منحدر يميل بزاوية 25 مع المستوى الأفقي بسرعة ابتدائية مقدارها 4.0m/s إذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين المزلاج والمنحدر 0.20 وكتلة القرد والمزلاج معاً 20.0kg  فما المسافة التي يقطعها المزلاج على المنحدر ؟

المسألة رقم 24
24-يقف متزلج كتلته 55kg أعلى منحدر أملس وعلى ارتفاع 10.0m من النقطة  B التي تقع أسفل المنحدر كما في الشكل .
-أبفرض أن المستوى الصفري لطاقة الوضع الجذبية هو عند النقطة B جد طاقة الوضع الجذبية للمتزلج عند النقطة A . ثم جد التغير في طاقة وضع المتزلج .

-بأجب عن الفرع ( أ ) متخذاً النقطة A كمستوى مرجعي صفري لطاقة الوضع .

المسألة رقم 25
25- عُلقت كرة كتلتها 2.00kg بحبل طوله 1.00m ثُبت طرفُه الآخر بسقف غرفة يرتفع 3.00m ما طاقة الوضع الجذبية للكرة بالنسبة إلى كل من :
السقف.                       ب- أرضية الغرفة .         ج- نقطة على ارتفاع الكرة نفسها

المسألة رقم 34
34- طفل ومزلاق كتلتهما 50.0kg ينزلقان من حال السكون بلا احتكاك نزولاً إلى أسفل تلة يبلغ ارتفاعها 7.34m ما سرعتهما في أسفل التلة ؟

المسألة رقم 35
35- يتأرجح رياضي من طرف حبل طوله    30.0m بدءاً من زاوية 37.0 مع العمودي . ما سرعته في أسفل المسار إذا بدأ حركته:
-أمن حالة السكون؟

-ببعد أن دفع نفسه ليكتسب سرعة ابتدائية مقدارها 4.00m/s ؟

المسألة رقم 38
38- يترك جسيم كتلته 215g من حالة السكون عند النقطة A داخل اناء نصف كروي أملس يبلغ نصف قطره30.0cm كما في الشكل احسب :
أ-طاقة الوضع الجذبية عند النقطة A بالنسبة للنقطة B
ب- طاقة حركة الجسيم عند النقطة B
ج- سرعة الجسيم عند النقطة B

د- طاقتي الحركة والوضع عند النقطة C


المسألة رقم 39
39- يتمرن شخص وزنه عدا ذراعيه 700.0N فيدفع جسمه إلى أعلى ممسكاً بقضيب أفقي ثابت . تطبق كل ذراع قوة مقدارها 355N على الجذع خلال الـ25.0cm الأولى من دفع جسمه . ما سرعة الشخص عند هذا الارتفاع إذا بدأ حركته من السكون ؟

المسألة رقم 40
40- يركض رياضي كتلته 50.0kg بسرعة 10.0m/s متحفزاَ للقفز فوق العارضة . جد ارتفاع قفزته مهملاً مقاومة الهواء . إذا كانت المركبة الأفقية لسرعته عند اجتياز العارضة 1.0m/s

المسألة رقم 41
41- يسحب صندوق ملابس وزنه80.0مسافة 20.0m إلى أعلى مرتفع زاويته 30.0 فوق الأفقي بقوة موازية للمرتفع مقدارها 115N إذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق والمنحدر 0.22 احسب التغير في طاقة حركة الصندوق .


المسألة رقم 42
42- يدفع متسوق عربة وزنها 98.0N بقوة أفقية ثابتة مقدارها 40.0N مسافة 12.0m بدءاً من السكون إذا أهملت كل قوى الاحتكاك فما السرعة النهائية للعربة ؟

المسألة رقم 43
43- يتأرجح أحمد وراشد وكتلتهما معاً130.0kg  من نهاية حبل طوله 5.0m بدءاً من زاوية 30.0 مع الأفقي . راشد وكتلته 50.0 kg يُفلت عند أسفل المنحدر بينما يكمل أحمد تأرجحه . ما أقصى ارتفاع يصل اليه أحمد ؟ ( طاقتا أحمد وراشد كميتان منفصلتان ) 

المسألة رقم 44
44– يضغط قالب كتلته 0.250kg زنبركاً ثابتهN/m  5.00x 103مسافة 0.100m  إلى أسفل . عند إفلاته يندفع القالب رأسياً إلى أعلى . ما أقصى ارتفاع يصل إليه بدءاً من نقطة الإفلات ؟

السألة رقم 46
46 – كرة مطاطية كتلتها 0.60kg وسرعتها 2.0m/s عند النقطة A وطاقة حركتها 7.5J عند النقطة B . احسب ما يلي :
-أطاقة حركة الكرة عند النقطة A
-بمقدار سرعة الكرة عند النقطة B

ج- الشغل الكلي المبذول على الكرة أثناء حركتها من A إلى B  


المسألة رقم 47
47 – ينزلق قالب كتلته 5.0kg من حالة السكون على منحدر خشن زاويته 30.0 مسافة 2.5m لمدة 2.0s  احسب ما يلي :
-أالشغل الذي تبذله قوة الجاذبية .
-بالطاقة الميكانيكية الضائعة بسبب قوة الاحتكاك .

ج- الشغل الذي تبذله القوة المتعامدة على القالب .


المسألة رقم 48
48-ينزلق لاعب كرة قدم كتلته 70.0kg نحو الكرة بسرعة 4.0m/s ويتوقف عن الحركة عند الوصول اليها يبلغ معامل الاحتكاك الحركي بين اللاعب والأرض 0.70
-أ-ما الطاقة الميكانيكية الضائعة من جراء الاحتكاك بين الأرض واللاعب ؟

-ب-ما المسافة التي ينزلقها اللاعب ؟


السألة رقم 49
49-يدفع صندوق كتلته 40.0kg على سطح خشن بسرعة ثابتة مسافة 6.00m تحت تأثير قوة أفقية مقدارها 150N احسب ما يلي :
-أالشغل الذي تبذله القوة .

-بمعامل الاحتكاك الحركي .

المسألة رقم 50
50-تخترق رصاصة كتلتها 5.00g جذع شجرة بسرعة 600.0m/s مسافة 4.00cm
-أاستخدم معادلات الشغل والطاقة لإيجاد مقدار القوة التي توقف الرصاصة .

-بافترض أن الاحتكاك قوة ثابتة . ما الزمن المستغرق بين دخول الرصاصة وتوقفها ؟


المسألة 51
51- ما الشغل المطلوب بذله لسحب متزلج كتلته 70.0kg مسافة 60.0m بواسطة سلك يشد بمحرك صعوداً إلى أعلى منحدر غير احتكاكي زاويته 350  وبسرعة 2.0m/s مسافة 60.0m

المسألة 52
52- تحتاج سيارة كتلتها 2.50x103kgإلى بذل شغل مقداره 5.0KJ لكي تتحرك من حالة السكون إلى سرعة نهائية معينة بعد  أن تقطع مسافة 25.0m مع إهمال الاحتكاك بين السيارة والطريق جد ما يلي : أ) السرعة النهائية للسيارة ؟.

ب)القوة الأفقية المؤثرة في السيارة ؟


المسألة رقم 53
53- يبدأ متزلج حركته من حالة السكون من أعلى تلةٍ طول منحدرها 200.0m وزاويته 10.5فوق الأفقي حيث معامل الاحتكاك بين الثلج والزلاجات هو 0.075 . في آخر المنحدر يصبح المسار مستوياً وتبقى قيمة معامل الاحتكاك هي نفسها . ما المسافة التي يقطعها المتزلج على المسار المستوي قبل أن يتوقف نهائياً ؟


المسألةة رقم 54
54- تنزلق حقيبة أمتعة كتلتها 10.0kg بدءاً من حالة السكون مسافة 3.00m على منحدر غير احتكاكي بزاوية 30.0 مع الأرض . وتتابع بعد ذلك انزلاقها مسافة 5.00m على أرض أفقية قبل أن تتوقف . جد التالي :
-أمقدار سرعة الحقيبة في أسفل المنحدر.
-بمعامل الاحتكاك الحركي بين الحقيبة والأرض .

ج- التغير في الطاقة الميكانيكية الناتج عن الاحتكاك .


المسألة رقم 55
55- يقفز رجل كتلته 75kg من نافذة على ارتفاعى1.0m فوق الرصيف :
-أما مقدار سرعته قبيل ارتطام قدميه بالأرض .

-بلو قفز الرجل مثبتاً ركبتيه وكاحليه . تنضغط طبقة اللحم في أسفل قدميه مسافة 0.50cm مُشكلة الوسادة الوحيدة لإيقافه. احسب مقدار متوسط قوة الصدمة التي يتلقاها في هذه الحالة .


المسألة رقم 56
56- يُطلق مقذوف كتلته 5.0kg أفقياً وبسرعة ابتدائية مقدارها 17m/s من ارتفاع 25.0m فوق سطح صحراء مستوٍ احسب كلاً من التالي في اللحظة التي تسبق ارتطام المقذوف بالأرض .
-أالشغل الذي تبذله الجاذبية على المقذوف .
-بالتغير الحاصل في طاقة الحركة منذ لحظة إطلاق المقذوف .

ج- طاقة حركة المقذوف النهائية .

المسألة 57
57- يُضغط زنبرك خفيف ثابته 105N/m أفقياً مسافة 0.100m عند ضغط أحد طرفيه بقالب كتلته 2.00kg إذا تحرك القالب بعد انطلاقه مسافة 0.250m ما معامل الاحتكاك الحركي بين القالب والسطح الأفقي ؟


المسألة رقم 58
58- يُدفع قالب كتلته 5.0kg مسافة 3.0m إلى أعلى . وبسرعة ثابتة على جدار عمودي تحت تأثير قوة ثابتة تميل بزاوية 30.0 درجة مع الأفقي . كما في الشكل . إذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين القالب والجدار 0.30 جد التالي :
-أالشغل الذي تبذله القوة على القالب .
-بالشغل الذي تبذله الجاذبية على القالب .

ج- مقدار القوة المتعامدة بين القالب والجدار .


المسألة رقم59
59- تُترك أرجوحة يجلس فيها طفل كتلته 25kg وطول حبلها 2.0m من حالة السكون ومن زاوية 30.0 درجة مع العمودي :
-أما طاقة الوضع القصوى؟
-بمع اهمال الاحتكاك . ما مقدار سرعة الطفل عند أدنى نقطة لمساره؟

ج- مع وجود الاحتكاك . ما هو التغير في الطاقة الميكانيكية إذا كان مقدار سرعة الطفل عند النقطة الأدنى 2.00m/s ؟

المسألة رقم 60
60- تبدأ كرة كتلتها 522g حركتها من حالة السكون وتنزلق إلى أسفل مسار غير احتكاكي .كما في الشكل . ثم تُفلت من المسار أفقياً وترتطم بالأرض .
-أمن أي ارتفاع عن مستوى الأرض بدأت الكرة حركتها ؟
-بما مقدار سرعة الكرة عند إفلاتها من المسار ؟

ج- ما مقدار سرعة الكرة عند ارتطامها بالأرض ؟

المسألة رقم 61
61- تسقط كرة معدنية كتلتها 1.0kg من نقطة A ارتفاعها 2.0m عن المستوى الأفقي B . ثم ترتفع إلى نقطة C ارتفاعها 60cm عن B . تصطدم الكرة عند C بزنبرك أفقي ثابته 400N/m مثبت بجدار . كما في الشكل . جد القيمة القصوى لآنضغاط الزنبرك . ( أهمل الاحتكاك g=9.81m/s2 )







ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

الاشتراك في: الرسائل (Atom)