الصفحة 184 من كتاب الفيزياء للسنة الأولى ثانوي تحتوي على حل للتمرينات التالية:
- التمرين رقم 1: يتناول هذا التمرين العلاقة بين القوة والحركة.
- التمرين رقم 2: يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في خط مستقيم.
- التمرين رقم 3: يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في خط منحني.
- التمرين رقم 4: يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في اتجاهين متعامدين.
- التمرين رقم 5: يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في اتجاهين موازيين.
فيما يلي حل هذه التمارين بالتفصيل:
التمرين رقم 1
يتناول هذا التمرين العلاقة بين القوة والحركة.
السؤال:
يؤثر جسم بقوة مقدارها 100 نيوتن على جسم آخر، فتسبب له تسارعًا مقداره 2 م/ث2. ما كتلة الجسم الثاني؟
الحل:
نستخدم العلاقة التالية:
F = ma
حيث:
- F هي القوة (نيوتن)
- m هي الكتلة (كغم)
- a هو التسارع (م/ث2)
بوضع القيم في المعادلة، نحصل على:
100 = m * 2
m = 50
إذن، كتلة الجسم الثاني هي 50 كغم.
التمرين رقم 2
يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في خط مستقيم.
السؤال:
يتحرك جسم كتلته 10 كغم في خط مستقيم بسرعة مقدارها 20 م/ث، ثم تؤثر عليه قوة مقدارها 50 نيوتن في اتجاه حركته. ما مقدار التسارع الذي يكتسبه الجسم؟
الحل:
نستخدم العلاقة التالية:
F = ma
حيث:
- F هي القوة (نيوتن)
- m هي الكتلة (كغم)
- a هو التسارع (م/ث2)
بوضع القيم في المعادلة، نحصل على:
50 = 10 * a
a = 5
إذن، مقدار التسارع الذي يكتسبه الجسم هو 5 م/ث2.
التمرين رقم 3
يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في خط منحني.
السؤال:
يتحرك جسم كتلته 20 كغم في خط منحني بسرعة مقدارها 30 م/ث، ثم تؤثر عليه قوة مقدارها 40 نيوتن في الاتجاه العمودي على حركة الجسم. ما مقدار القوة المركزية التي تؤثر على الجسم؟
الحل:
القوة المركزية هي القوة التي تحافظ على حركة الجسم في خط منحني.
تُحسب القوة المركزية باستخدام العلاقة التالية:
Fc = mv^2/r
حيث:
- Fc هي القوة المركزية (نيوتن)
- m هي الكتلة (كغم)
- v هي السرعة (م/ث)
- r هو نصف قطر المسار (م)
بوضع القيم في المعادلة، نحصل على:
Fc = 20 * 30^2 / 10
Fc = 1800
إذن، مقدار القوة المركزية التي تؤثر على الجسم هو 1800 نيوتن.
التمرين رقم 4
يتناول هذا التمرين القوة المؤثرة على جسم يتحرك في اتجاهين متعامدين.
السؤال:
يتحرك جسم كتلته 30 كغم في خط مستقيم بسرعة مقدارها 20 م/ث، ثم تؤثر عليه قوة مقدارها 50 نيوتن في اتجاه عمودي على حركته. ما مقدار التسارع الذي يكتسبه الجسم في كل من الاتجاهين؟
الحل:
نقسم الجسم إلى جزأين، كل جزء يتحرك في أحد الاتجاهين.
الجزء الذي يتحرك في الاتجاه الأفقي
تؤثر عليه قوة مقدارها 50 نيوتن في اتجاه عمودي على حركته، وهي تساوي القوة المؤثرة على الجسم في الاتجاه الأفقي.
نستخدم العلاقة التالية:
F = ma