الفصل 3
الشغل والطاقة والآلات البسيطة
مسائل تدريبية
1-3 الطاقة والشغل ( صفحة 80-69 )
صفحة 75
1. اعتمد على المثال 1 لحل المسألة التالية :
a . إذا أثر لاعب الهوكي بضعف القوة ، أي 9.00N ، في القرص فكيف تتغير طاقة حركة القرص ؟
فإن مضاعفة القوة تؤدي إلى مضاعفة الشغل ، ومن ثم يؤدي إلى مضاعفة التغير في الطاقة الحركية ليصبح J1.35 .
b . إذا أثر اللاعب بقوة مقدارها 9.00N في القرص ، ولكن بقيت العصا ملامسة للقرص النصف المسافة فقط ، أي 0.075m ، فما مقدار التغير في الطاقة الحركية ؟
فإن تقليل المسافة إلى النصف سيقلل الشغل إلى النصف. ومن ثم يؤدي إلى تقليل التغير في الطاقة الحركية بمقدار النصف ، فيصبح J0.68 .
2. يؤثر طالبان معا بقوة مقدارها 825N لدفع سيارة مسافة 35 m.
. a ما مقدار الشغل الذي يبذله الطالبان على السيارة ؟
b. إذا تضاعفت القوة المؤثرة ، في مقدار الشغل المبذول لدفع السيارة إلى المسافة نفسها ؟
3. يتسلق رجل جبلا وهو يحمل حقيبة كتلتها 7.5kg ، وبعد 30.0min وصل إلى ارتفاع 8.2m فوق نقطة البداية .
a . ما مقدار الشغل الذي بذله المتسلق على حقيبة الظهر ؟
b . إذا كان وزن المتسلق 645N ، فما مقدار الشغل الذي بذله لرفع نفسه هو وحقيبة الظهر ؟
c . ما مقدار التغير في طاقة المتسلق والحقيبة ؟
صفحة 76
4. إذا كان البحار في المثال 2 يسحب القارب بالقوة نفسها إلى المسافة نفسها ولكن بزاوية ◦ 50.0، فما مقدار الشغل الذي يبذله ؟
5. يرفع شخصان صندوقا ثقيلا م الرأسي ، مسافة m 15 بحبلين يصنع كل منها زاوية ° 15مع الرأسي، ويؤثر كل من الشخصين بقوة مقدارها 225N. ما مقدار الشغل الذي يبذلانه ؟
تابع الفصل 3
6. يحمل مسافر حقيبة سفر وزنها 215N إلى أعلى سلم ، بحيث يعمل إزاحة مقدارها 4.20m في الاتجاه الرأسي ، و 4.60m في الاتجاه الأفقي .
a . ما مقدار الشغل الذي بذله المسافر ؟
لما كانت الجاذبية تؤثر رأسيا ، فإن الإزاحة الرأسية فقط هي التي تؤخذ في الاعتبار .
b . إذا حمل المسافر نفسه حقيبة السفر نفسها إلى أسفل السلم نفسه ، فما مقدار الشغل الذي يبذله ؟
تكون القوة إلى أعلى ، في حين تكون الإزاحة إلى أسفل ؛ لذا فإن :
7. يستخدم حبل في سحب صندوق مسافة 15.0m على سطح الأرض ، فإذا كان الحبل مربوطا بحيث يصنع زاوية مقدارها ° 46.0 فوق سطح الأرض وتؤثر قوة مقدارها 628N في الحبل ، فما مقدار الشغل الذي تبذله هذه القوة ؟
8. دفع سائق دراجة هوائية كتلتها 13kg إلى أعلى تل میله ° 25 وطوله 275m ، في اتجاه مواز للطريق وبقوة مقدارها 25N ، كما في الشكل 4-3 ، فما مقدار الشغل الذي :
a . يبذله السائق على دراجته الهوائية ؟
القوة والإزاحة في الاتجاه نفسه .
b . تبذله قوة الجاذبية الأرضية على الدراجة الهوائية ؟
القوة إلى أسفل ( ° 90- ) ، وتكون الإزاحة بزاوية ° 25 فوق الأفقي أو بزاوية ° 115 عن اتجاه تأثير القوة .
صفحة 79-78
9. رفع صندوق يزن N575 رأسيا إلى أعلى مسافة20.0m بحبل قوي موصول بمحرك . فإذا تم إنجاز العمل خلال 10.0s ، فما القدرة التي يولدها المحرك بوحدة W ووحدة kW ؟
10. إذا كنت تدفع عربة يدوية مسافة 60.0m وبسرعة ثابتة المقدار مدة s25.0 ، وذلك بالتأثير بقوة مقدارها 145N في اتجاه أفقي
a . فيا مقدار القدرة التي تولدها ؟
b. وإذا كنت تحرك عربة اليد بضعف مقدار السرعة ، في مقدار القدرة التي تولدها ؟
بمضاعفة السرعة يقل الزمن t إلى النصف ، ومن ثم تتضاعف القدرة P فتصبح 696W .
تابع الفصل 3
11. ما مقدار القدرة التي تولدها مضخة في رفع L 35 من الماء كل دقيقة من عمق 110m ؟ ( کل L1 من الماء كتلته1.00kg )
12. يولد محرك كهربائي قدرة 65kW لرفع مصعد مكتمل الحمولة مسافة 17.5m خلال 35s. ما مقدار القوة التي يبذلها المحرك ؟
13. صممت رافعة ليتم تثبيتها على شاحنة كما في الشكل 7-3 ، ولدى اختبار قدراتها ربطت الرافعة بجسم وزنه يعادل أكبر قوة تستطيع الرافعة التأثير بها ، ومقدارها N x1036.8 ، فرفعت الجسم مساقة 15m مولدة قدرة مقدارها 0,30kW . ما الزمن الذي احتاجت إليه الرافعة لرفع الجسم ؟
تابع الفصل 3
14. توقفت سيارتك فجأة وقمت بدفعها ، ولاحظت أن القوة اللازمة لجعلها تستمر في الحركة آخذة في التناقص مع استمرار حركة السيارة . افترض أنه خلال مسافة 15m الأولى تناقصت قوتك بمعدل ثابت من N210.0 إلى 40.0N ، فما مقدار الشغل الذي بذلته على السيارة ؟ ارسم المنحنى البياني القوة - الإزاحة لتمثل الشغل المبذول خلال هذه الفترة .
الشغل المبذول يساوي مساحة شبه المنحرف أسفل الخط الغامق