أوراق عمل وحدة الحركة الدائرية فيزياء حادي عشر متقدم الفصل الثالث

الصف الصف الحادي عشر متقدم
الفصل فيزياء حادي عشر متقدم
المادة فيزياء حادي عشر متقدم الفصل الثالث
حجم الملف 1.33 MB
عدد الزيارات 104
تاريخ الإضافة 2021-05-01, 21:40 مساء

أوراق عمل وحدة الحركة الدائرية فيزياء حادي عشر متقدم الفصل الثالث 

الحركة الدائرية 

الاسم : …………………

 الإحداثيات القطبية


تعتبر نظام الإحداثيات القطبية الأفضل لدراسة الحركة الدائرية لألجسام

- للتحويل من الإحداثيات القطبية إلى الإحداثيات الديكارتية :

x = r cos θ
y = r sin θ

* يمكن إثبات أن متجهي الوحدة القطري والمماسي متعامدان على بعضهما ,
أي أن : 0r̂.t̂=
ويمكن إثبات أيضا 1 t̂.t̂= و 1: ً r̂.

مسألة (1 ):  يحدد موقع جسم بالمتجه القطبي ( °124 , 22 . )حدد موقع هذا الجسم بدلالة متجهات الوحدة الديكارتية

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

مسألة (2) : يحدد موقع جسم بدلالة متجهات الوحدة الديكارتية بالعالقة (^23x^+64y- )حدد موقع هذا الجسم
بالمتجه القطبي

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………..

 

الإزاحة الزاوية

- تقاس الزاوية بوحدات قياس مختلفة , مثل الراديان ( rad ) والدرجات ( ° ) والدورات ( rev )

من هذه العلاقة نستنتج أن الراديان هو زاوية مركزية طول قوسها يساوي نصف قطر دائرتها
- عندما يدور نصف القطر دورة كاملة ( rev 1 ) فإنه يكون قد مسح زاوية مقدارها (°360 ) ويكون طول القوس
لمحيط الدائر (  s = 2π r ) بناءاً على العلاقة السابقة نستنتج 1rev = 360° = 2 π rad 

عندما يدور جسم ما , يطلق على معدل التغير في الزاوية إسم الإزاحة الزاوية للجسم ( θ ) ∆
- تقاس الإزاحة الزاوية في النظام الدولي للوحدات بوحدة الراديان ( rad. )
- نصطلح على أنه إذا كان اتجاه دوران الجسم بعكس عقارب الساعة تكون الإزاحة الزاوية موجبة وإذا كان مع عقارب الساعة تكون الإزاحة سالبة

مسألة (3) :  تدور الأرض حول الشمس دورة كاملة في السنة . ما الزاوية التي تدورها الشمس خلال فصل الشتاء ( ربع دورة  ) بوحدة الراديان
…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

السرعة الزاوية (ω) التردد (f )والزمن الدوري ( T )

أي أن السرعة الزاوية اللحظية تساوي مشتقة الإزاحة الزاوية بالنسبة للزمن .
- السرعة الزاوية كمية متجهة , وتكون باتجاه محور الدوران , ويحدد الإتجاه بقاعدة قبضة اليد اليمنى

التردد ( f  ) : هو عدد الدوارات في الثانية الواحدة , عدد الدورات / الزمن بالثانية = f ويقاس بالهرتز Hz

الزمن الدوري ( T ): هو زمن الدورة الواحدة , ويساوي مقلوب التردد

- العلاقة بين السرعة الزاوية والسرعة الخطية

مقدار السرعة الخطية لجسم يتحرك حركة دائرية يساوي : ωr = v

للمسار , أي متعامداً مع متجه الموقع الذي يشير إلى الإتجاه القطري واتجاهها مماساً
* نلاحظ أن متجه السرعة الخطية v يكون متعامداً مع متجه السرعة الزاويةω

- العلاقة بين السرعة الزاوية والسرعة الخطية
تحسب السرعة الخطية (ν )لنقطة تقع على مسافة ( r ) من محور الدوران من اشتقاق متجه الموقع القطري بالنسبة للزمن
وبالتالي تكون العلاقة بين السرعة الخطية والسرعة الزاوية لجسم يتحرك حركة دائرية بالشكل

tωr = v

* نلاحظ من العلاقة الأخيرة أن :
مقدار السرعة الخطية لجسم يتحرك حركة دائرية يساوي :  ωr = v

للمسار , أي متعامداً مع متجه الموقع الذي يشير إلى الأتجاه القطري واتجاهها مماساً
* نلاحظ أن متجه السرعة الخطية   v يكون متعامداً مع متجه السرعة الزاوية ω

مسألة (4 ):  من المعلوم أن الأرض تدور حول محورها دورة كاملة خلال زمن قدره ( h 24  ) وأن نصف قطر ( 6380 km ) الأرض
1 - احسب السرعة الزاوية لدوران الأرض حول محورها

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

2 - احسب السرعة الخطية لصخرة موجودة عند خط الإستواء .
………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

مسألة (5) :  تتحرك حافلة على الطريق الخارجية بسرعة ثابتة , فإذا كان عداد السرعة يشير إلى ( h/km 0.90 )
ونصف القطر الخارجي لإلطار ( cm 0.50 ) ما مقدار السرعة الزاوية لإلطار

………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

مسألة (7) :  يوضح الشكل ساق صلبة طولها ( m 4.2  ) تدورحول النقطة( O  )
والنقطة ( B ) تقع عند منتصف الساق , فإذا كانت السرعة الخطية للنقطة ( A ) تساوي
: يلي عما أجب ( 5.0 m/s )
1 – ما السرعة الزاوية للنقطة ( A ) ؟
………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….
2 – ما السرعة الزاوية للنقطة B ؟
………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….
3 – ما السرعة الخطية للنقطة ( B ) ؟
………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

العجلة الزاوية والمركزية

العجلة الزاوية المتوسطة ( ̅∝  ) : هي معدل تغير السرعة الزاوية بالنسبة إلى الزمن . 

العجلة المماسية (at  ) : تنتج عن تغير مقدار السرعة , وتعرف بالعلاقة (t ∝ r= at^)
العجلة المركزية ( ac ) : تنتج عن تغير إتجاه السرعة

مسألة (8 ) :  تدور عجلة دراجة نصف قطرها ( cm 0.35 ) بسرعة ( rpm 0.75 ) فإذا توقفت العجلة بصورة
منتظمة في زمن قدره( s 20.1  ) فما متوسط عجلة الزاوية للتوقف

………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

مسألة (9) : تدور عينة في جهاز طرد مركزي على بعد ( cm 0.10 ) من محور الدوران . ما مقدار تردد الدوران

الازم لأنتاج عجلة مركزية مقدارها (g 10 × 0.1 )

………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

مسألة  (10 ) : يدور قرص صغير ( القرص1 ) نصف قطره ( m 10.0 ) بواسطة محرك , ثم يعمل على تدوير قرص أكبر( القرص2 ) نصف قطره ( m 50.0 , ) ويعمل القرص 2 بدوره على تدوير القرص 3 الذي يبلغ نصف قطره ( m 0.1 ) وتكون الأقراص الثالثة متلامسة ولا يوجد انزالق , فإذا كان القرص 3 يتم دورة كاملة خلال ( s 4.31 ) أجب عما يلي

1 – ما السرعة الزاوية للقرص (3 ) ؟

………………………………………………………………………………………..

2 – ما السرعة المتجهة المماسية لحواف الأقراص الثالثة ؟

……………………………………………………………………………………….

3 - ما السرعة الزاوية للقرصين 1 و 2

……………………………………………………………………………………….

مسألة (12) : في جهاز تسجيل شريطي يتحرك الشريط
بسرعة خطية ثابتة مقدارها( s/cm 6.5  ) وللحفاظ على
هذه السرعة الثابتة يجب تغيير السرعة الزاوية لبكرة السحب وفقا لذلك 

1 – ما مقدار السرعة الزاوية لبكرة السحب عندما تكون فارغة إذا كان نصف قطرها ( r1=0.80 cm )

……………………………………………………………………………………….

2 – ما مقدار السرعة الزاوية لبكرة السحب عندما تكون ممتلئة إذا كان نصف قطرها ( r2=2.24 cm )

……………………………………………………………………………………….

3 – إذا كان إجمالي طول الشريط )m 8.100 ) فما متوسط العجلة الزاوية لبكرة السحب أثناء تشغيل الشريط

……………………………………………………………………………………….

المركزية القوة  ( Fc  ) 

أنه عندما يتحرك جسم على مسار دائري , فإنه يكتسب عجلة نتيجة تغير اتجاه سرعته والتي تسمى العجلة وجدنا سابقاً لقانون نيوتن الثاني , فإن هذا الجسم يخضع لقوة باتجاه هذه مركزية ( ac  ) وهي موجهة نحو مركز المسار , وطبقاً العجلة , تسمى القوة المركزية ( Fc  ) 

مسألة (13) : سيارة كتلتها ( kg 1000 ) تتحرك بسرعة ثابتة مقدارها ( s/m 5 ) على منحنى نصف قطره (m 10 . )
احسب قوة الإحتكاك المركزية التي تحافظ على حركة السيارة أثناء الدوران

……………………………………………………………………………………

مسألة (14 ) : خيط طوله ( m 5.1 ) ربط بنهايته قطعة حجر كتلتها ( kg 50.0 ) ودفع للدوران في مستو أفقي , فإذا كانت قطعة الحجر تتم الدورة الواحدة في ( s 628.0 ) فاحسب قوة الشد في الخيط

………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………….

مسألة( 15  ) :كرة كتلتها( kg 200.0 = m ) مربوطة بخيط عديم الكتلة , طوله ( m 0.1 = l  ) وتتحرك حركة
دائرية في المستوى الأفقي , كما هو موضح في الشكل المجاور .
1 – ما السرعة المطلوبة للكرة لكي يصل قياس الزاوية إلى ( °30 )

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………

2 – ما مقدار قوة الشد في الخيط ؟

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………

مسألة (16 ) :يجلس طفل كتلته مع المقعد( kg 45 ) على أرجوحة دوارة( بندول مخروطي ) طول السلسلة الواحدة فيها ( m 6.3  ) وتدور بسرعة ثابتة , فتصنع السلاسل مع المحور الرأسي زاوية ( °60)
1 – احسب قوة الشد في السلسلة

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………

2 – احسب السرعة الزاوية لدوران الأرجوحة

……………………………………………………………………………………………

مسألة  (17 ) :تتحرك سيارة سباق بسرعة ثابتة عبر مسار منحن نصف قطره( m 0.20  ) فإذا كان معامل الإحتكاك
بين الإطارات والمضمار ( 90.0  ) فما أقصى سرعة يمكن أن تترك بها السيارة دون أن تنزلق

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………

مسألة (18 ) : رامي قرص معدني , طول ذراعه ( m 20.1 ) يبدأ بالدوران من السكون بعكس إتجاه دوران عقارب الساعة بعجلة زاوية مقدارها ( s2/rad 50.2. )
1 – ما الزمن الالزم لتصبح السرعة الزاوية للرامي إلى المقدار ( s/rad 70.4 ) ؟
………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………
2 – كم عدد الدورات التي يدورها الرامي لتصل سرعته الزاوية إلى المقدار ( s/rad 70.4 ) ؟
………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………
مسألة (19 ) : شاحنة عمالقة نصف قطر إطاراتها ( cm 0.60 ) وتسير بسرعة ( s/m 36 ) تتوقف الشاحنة بصورة منتظمة بعدما تدور الإطارات ( 04 ) لفة .
1 - ما السرعة الزاوية الإبتدائية لإلطارات ؟
………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………
2 – ما العجلة الزاوية لإلطارات أثناء التوقف

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………

مسألة (20 ) يلف رياضي مطرقة كتلتها (kg 0.7 ) بواسطة سلسلة طولها( m 8.1 )في دائرة أفقية كما هو موضح في الشكل المجاور . إذا كانت المطرقة تلف ستين دورة في الدقيقة الواحدة

………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………

شارك الملف

أنا ربوت