الفصل 4
الطاقة وحفظها
مسائل تدريبية
1-4 الأشكال المتعددة للطاقة ( صفحة 112-103 )
صفحة 106
1. يتحرك متزلج كتلته52.0kg بسرعة 2.5m/s ، ويتوقف خلال مسافة 24.0m ما مقدار الشغل المبذول بفعل الاحتكاك مع الجليد لجعل المتزلج يتوقف ؟ وما مقدار الشغل الذي يجب على المتزلج أن يبذله ليصل إلى سرعة 2.5m/s مرة أخرى ؟
لجعل المتزلج يتوقف
لزيادة سرعة المتزلج حتى تصبح 2.5m/s مرة أخرى
2. سيارة صغيرة كتلتها kg875.0 زادت سرعتها من 22.0m/s إلى 44.0m/s عندما تجاوزت سيارة أخرى ، فما مقدار طاقتي حركتها الابتدائية والنهائية ؟ وما مقدار الشغل المبذول على السيارة لزيادة سرعتها ؟
الطاقة الحركية الابتدائية للسيارة تساوي ؛
الطاقة الحركية النهائية للسيارة تساوي
الشغل المبذول يساوي
3. ضرب مذنب كتلته x1011 kg 7.85 الأرض بسرعة kg25.0 أوجد الطاقة الحركية للمذنب بوحدة الجول ، وقارن بين الشغل المبذول من الأرض لإيقاف المذنب والمقدار J x10154.2 والذي يمثل الطاقة الناتجة عن أكبر سلاح نووي على الأرض .
يلزم x104 5.8 قنبلة لتوليد المقدار نفسه من الطاقة التي استخدمت من قبل الأرض لإيقاف المذنب .
صفحة 110
4. ما مقدار طاقة الوضع لكرة البولنج في المثال 1 ، عندما تكون على سطح الأرض ، على اعتبار مستوى الإسناد عند سلة الكرات ؟
5. احسب الشغل الذي تبذله عندما تنزل بتمهل کیس رمل کتلته 20.0kg مسافة1.20m من شاحنة إلى الرصيف ؟
6. رفع طالب كتابا كتلته 2.2kg من فوق سطح طاولة ارتفاعها عن سطح الأرض 0.80m ، ثم وضعه على رف الكتب الذي يرتفع عن سطح الأرض مسافة 2.10m . ما مقدار طاقة الوضع للكتاب بالنسبة إلى سطح الطاولة ؟
تابع الفصل 4
7. إذا سقطت قطعة طوب كتلتها 1.8kg من مدخنة ارتفاعها m6.7 إلى سطح الأرض ، فما مقدار التغير في طاقة وضعها ؟
اختر مستوى الإسناد عند سطح الأرض .
8. رفع عامل صندوقا كتلته 10.1kg من الأرض إلى سطح طاولة ارتفاعها m1.1 ، ثم دفع الصندوق على سطح الطاولة مسافة 5.0m ، ثم أسقطه على الأرض . ما التغيرات في طاقة الصندوق ؟ وما مقدار التغير في طاقته الكلية ؟ ( أهمل الاحتكاك ) .
لرفع الصندوق إلى الطاولة
عند دفع الصندوق على الطاولة يكون 0.0 = W، لأن الارتفاع لم يتغير ولأننا أهملنا الاحتكاك .
عند إسقاط الصندوق على الأرض فإن
مجموع التغير الطاقة للحالات الثلاث يساوي
مراجعة القسم
1-4 الأشكال المتعددة للطاقة ( صفحة 112-103 )
صفحة 112 .
9. طاقة الوضع المرونية لديك مسدس لعبة ، تدفع بداخله الطلقات المطاطية ، فتضغط نابضا ، وعندما يتحرر النابض يطلق الرصاصات المطاطية ، بفعل طاقة وضعه المرونية إلى خارج المسدس . فإذا استخدمت هذا النظام لإطلاق الطلقات المطاطية إلى أعلى فارسم مخططا بيانيا بالأعمدة يصف أشكال الطاقة في الحالات الآتية :
a . عند دفع الطلقات المطاطية داخل ماسورة المسدس ، مما يؤدي إلى انضغاط النابض .
ينبغي أن يكون هناك ثلاثة أعمدة : أحدها لطاقة الوضع المرونية للنابض ، والثاني لطاقة الوضع الجاذبية للطلقة ، والثالث للطاقة الحركية للطلقة . ويكون عمود طاقة الوضع المرونية للنابض على مستوى الحد الأقصى ، أما العمودان الأخران فيكون مستوى كل منهما يساوي صفرا .
b. عند تمدد النابض و خروج الطلقات من ماسورة المسدس بعد سحب الزناد .
يكون عمود الطاقة الحركية في مستوى الحد الأقصى ، أما العمودان الآخران فيكون مستوى كل منهما يساوي صفرا .
c. عند وصول الطلقات إلى أقصى ارتفاع لها .
يكون عمود طاقة الوضع الجاذبية في مستوى الحد الأقصى ، أما العمودان الآخران فيساوي مستوى كل منهما صفرا .
تابع الفصل 4
10. طاقة الوضع أطلقت قذيفة كتلتها 25.0kg من مدفع على سطح الأرض . فإذا كان مستوى الإسناد هو سطح الأرض فما مقدار طاقة الوضع للنظام عندما تصبح القذيفة على ارتفاع 425m ؟ وما التغير في طاقة الوضع عندما تصل القذيفة إلى ارتفاع 225m ؟
طاقة الوضع عند ارتفاع 425m
طاقة الوضع عند ارتفاع 225m
التغير في الطاقة يساوي
11. نظرية الشغل - الطاقة كيف تطبق نظرية الشغل - الطاقة عند رفع كرة البولنج من سلة الكرات إلى كتفك ؟
الطاقة الحركية لكرة البولنج تساوي صفرا عندما تكون مستقرة في حمالة الكرات ، وتساوي صفرا أيضا عندما تكون عند مستوى الكتف بعد أن ترفعها ، لذا فالشغل الكلي المبذول منك ومن الجاذبية على الكرة يجب أن يكون صفرا .
12. طاقة الوضع متسلق صخور کتلته 90.0kg تسلق في البداية 45.0m فوق سطح طبقة صخرية ليصل إلى قمة التل ، ثم هبط إلى نقطة تبعد 85.0m أسفل قمة التل . فإذا كان سطح الطبقة الصخرية هو مستوى الإسناد ، فجد طاقة الوضع الجاذبية للنظام (المتسلق والأرض) عند أعلى ارتفاع وصله المتسلق ، وكذلك عند أدنى نقطة . وارسم مخططا بیانيا بالأعمدة لكلا الوضعين .
عند أعلى ارتفاع وصله المتسلق :
عند أدنى نقطة وصلها المتسلق :