مراجعة 1-4 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 9: 9. القوة صنف كلا من: الوزن، الكتلة، القصور الذاتي، الدفع باليد، الدفع، مقاومة الهواء، قوة النابض، والتسارع إلى: a. قوة تلامس b. قوة مجال c. ليست قوة

الإجابة: س9: (ب) مجال: الوزن، (ج) ليست قوة: كتلة، قصور، تسارع. (أ) تلامس: دفع، يد، هواء، نابض.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال. المطلوب هو تصنيف مجموعة من الكميات الفيزيائية إلى: قوة تلامس، قوة مجال، أو ليست قوة. **الفكرة هنا هي:** - **قوة التلامس:** هي القوة التي تنشأ نتيجة تلامس جسمين ماديين مباشر (مثل الدفع باليد، الاحتكاك). - **قوة المجال:** هي القوة التي تؤثر عن بعد دون تلامس مباشر (مثل قوة الجاذبية أو الوزن، القوة المغناطيسية). - **ليست قوة:** هي أي كمية فيزيائية لا تمثل قوة، مثل الكتلة (خاصية للمادة)، القصور الذاتي (خاصية للمقاومة)، التسارع (معدل تغير السرعة). **بتطبيق هذا على القيم المذكورة:** - **الوزن:** هو قوة جذب الأرض للجسم، تؤثر عن بعد، إذن هو **قوة مجال**. - **الكتلة:** خاصية فيزيائية للجسم، ليست قوة. - **القصور الذاتي:** خاصية مقاومة الجسم لتغيير حالته الحركية، ليست قوة. - **الدفع باليد:** قوة ناتجة عن تلامس اليد بالجسم، إذن هي **قوة تلامس**. - **الدفع:** بشكل عام هو قوة تلامس. - **مقاومة الهواء:** قوة احتكاك ناتجة عن تلامس الجسم بالهواء، إذن هي **قوة تلامس**. - **قوة النابض:** قوة ناتجة عن تلامس النابض بالجسم، إذن هي **قوة تلامس**. - **التسارع:** هو معدل تغير السرعة، ليس قوة. إذن الإجابة هي: **(ب) مجال: الوزن، (ج) ليست قوة: كتلة، قصور، تسارع. (أ) تلامس: دفع، يد، هواء، نابض.**

سؤال 10: 10. القصور الذاتي هل يمكن أن تشعر بالقصور الذاتي لقلم رصاص أو كتاب؟ إذا كنت تستطيع فصف ذلك.

الإجابة: س10: نعم، من خلال مقاومته للتغيير في الحركة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال. القصور الذاتي هو خاصية فيزيائية لكل جسم، وهي مقاومته لتغيير حالته الحركية (السكون أو الحركة المنتظمة). **الفكرة هنا هي:** هل يمكننا أن نشعر بهذه الخاصية؟ نعم، نشعر بها من خلال مقاومة الجسم عندما نحاول تغيير حركته. **مثال على قلم الرصاص أو الكتاب:** - إذا كان القلم ساكنًا على الطاولة، وحاولت دفعه بسرعة، ستشعر بمقاومته للحركة في البداية. - إذا كان القلم يتحرك على الطاولة، وحاولت إيقافه بيدك، ستشعر بمقاومته للتوقف. هذا الشعور بالمقاومة هو إحساسنا بتأثير **القصور الذاتي** للجسم. إذن الإجابة هي: **نعم، من خلال مقاومته للتغيير في الحركة.**

سؤال 11: 11. مخطط الجسم الحر لكيس مليء بالسكر ترفعه بيدك بسرعة منتظمة. حدد النظام، وسم جميع القوى مع مسبباتها، وارسم أسهمًا بأطوال صحيحة.

الإجابة: س11: النظام: الكيس. القوى: وزن (أسفل) - يد (أعلى). السرعة منتظمة ⇒ القوتان متساويتان.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والنظام):** لنحدد ما لدينا: - النظام: كيس مليء بالسكر. - الحالة: يُرفع باليد بسرعة منتظمة. - السرعة المنتظمة تعني أن التسارع صفر. **الخطوة 2 (القوى المؤثرة):** القوى المؤثرة على الكيس (النظام) هي: 1. **قوة الوزن ($\vec{W}$):** - السبب: جاذبية الأرض. - الاتجاه: نحو الأسفل (باتجاه مركز الأرض). 2. **قوة اليد ($\vec{F}_{يد}$):** - السبب: تلامس اليد مع الكيس. - الاتجاه: نحو الأعلى. **الخطوة 3 (تحليل القوى والرسم):** بما أن السرعة منتظمة (التسارع = 0)، فإن محصلة القوى على الكيس تساوي صفر حسب قانون نيوتن الأول. $$\sum \vec{F} = 0$$ هذا يعني أن القوة لأعلى (قوة اليد) تساوي في المقدار القوة لأسفل (الوزن). $$F_{يد} = W$$ لذلك، عند رسم مخطط الجسم الحر: - نرسم سهمًا لأسفل يمثل الوزن. - نرسم سهمًا لأعلى يمثل قوة اليد. - طول السهمين متساوٍ تمامًا لأن القوتين متساويتان في المقدار. إذن الإجابة هي: **النظام: الكيس. القوى: وزن (أسفل) - يد (أعلى). السرعة منتظمة ⇒ القوتان متساويتان.**

سؤال 12: 12. مخطط الجسم الحر ارسم مخطط الجسم الحر لدلو ماء يُرفع بحبل بسرعة متناقصة. حدد النظام، وسم جميع القوى مع مسبباتها، وارسم أسهمًا بأطوال صحيحة.

الإجابة: س12: النظام: الدلو. القوى: وزن (أسفل)، شد (أعلى). السرعة تتناقص (تسارع لأسفل) ⇒ الوزن أكبر.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والنظام):** لنحدد ما لدينا: - النظام: دلو الماء. - الحالة: يُرفع بحبل بسرعة متناقصة. - السرعة المتناقصة تعني أن التسارع ($\vec{a}$) يكون في اتجاه معاكس لاتجاه الحركة (لأسفل إذا كان الدلو يُرفع لأعلى). **الخطوة 2 (القوى المؤثرة):** القوى المؤثرة على الدلو (النظام) هي: 1. **قوة الوزن ($\vec{W}$):** - السبب: جاذبية الأرض. - الاتجاه: نحو الأسفل. 2. **قوة الشد في الحبل ($\vec{T}$):** - السبب: تلامس الحبل بالدلو. - الاتجاه: نحو الأعلى. **الخطوة 3 (تحليل القوى والرسم):** بما أن السرعة تتناقص لأعلى، فإن التسارع يكون لأسفل. حسب قانون نيوتن الثاني: $$\sum \vec{F} = m \vec{a}$$ باتجاه الحركة (لأعلى كاتجاه موجب): $$T - W = m(-a)$$ $$T - W = -ma$$ $$W - T = ma$$ هذه المعادلة تخبرنا أن الوزن ($W$) أكبر من قوة الشد ($T$) لأن $ma$ قيمة موجبة. لذلك، عند رسم مخطط الجسم الحر: - نرسم سهمًا لأسفل يمثل الوزن. - نرسم سهمًا لأعلى يمثل قوة الشد. - طول سهم الوزن أكبر من طول سهم الشد لأن $W > T$. إذن الإجابة هي: **النظام: الدلو. القوى: وزن (أسفل)، شد (أعلى). السرعة تتناقص (تسارع لأسفل) ⇒ الوزن أكبر.**

سؤال 13: 13. اتجاه السرعة المتجهة إذا دفعت كتابًا إلى الأمام، فهل يعني هذا أن سرعته المتجهة ستكون في الاتجاه نفسه؟

الإجابة: س13: لا، القوة تحدد اتجاه التسارع فقط. قد تكون السرعة في اتجاه آخر وتتناقص.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال. المطلوب هو معرفة العلاقة بين اتجاه القوة المؤثرة على جسم واتجاه سرعته المتجهة. **الفكرة هنا هي:** قانون نيوتن الثاني يربط القوة بالتسارع، وليس بالسرعة مباشرة. القانون يقول: $$\vec{F} = m \vec{a}$$ هذا يعني أن **القوة المحصلة** تحدد اتجاه **التسارع** ($\vec{a}$)، وهو معدل تغير السرعة ($\vec{v}$). **مثال على دفع الكتاب:** - إذا دفعت كتابًا ساكنًا إلى الأمام، فإن القوة المحصلة تكون للأمام، مما يسبب تسارعًا للأمام، فتزداد سرعته للأمام من الصفر. هنا اتجاه القوة واتجاه السرعة الناشئة نفس الاتجاه. - ولكن، إذا كان الكتاب يتحرك بالفعل إلى اليمين بسرعة معينة، ودفعته أنت بقوة إلى الأمام (يسارًا مثلاً)، فإن القوة ستسبب تسارعًا إلى الأمام (يسارًا). هذا التسارع قد يغير من سرعة الكتاب: قد يبطئ حركته إلى اليمين، أو يوقفها، أو حتى يعكس اتجاهها مع الوقت. في اللحظة الأولى بعد الدفع، قد تكون السرعة لا تزال إلى اليمين بينما التسارع (بسبب قوتك) إلى الأمام (يسارًا). إذن، **لا يلزم** أن يكون اتجاه السرعة الحالية للجسم هو نفس اتجاه القوة المؤثرة عليه. القوة تحدد اتجاه التغير في السرعة (التسارع). لذلك الإجابة هي: **لا، القوة تحدد اتجاه التسارع فقط. قد تكون السرعة في اتجاه آخر وتتناقص.**

سؤال 14: 14. التفكير الناقد تؤثر قوة مقدارها 1 N في مكعب خشبي فتكسبه تسارعًا معلومًا. عندما تؤثر القوة نفسها في مكعب آخر فإنها تكسبه ثلاثة أمثال تسارعه. ماذا تستنتج حول كتلة كل من هذين المكعبين؟

الإجابة: س14: الكتلة عكسي مع التسارع (F ثابت). $m_2 = m_1/3$ (كتلة الثاني ثلث الأول).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والقانون):** لنحدد ما لدينا: - قوة ثابتة مقدارها: $F = 1 \text{ N}$ تؤثر على مكعبين خشبيين مختلفين. - للمكعب الأول: تسارع $a_1$. - للمكعب الثاني: تسارع $a_2 = 3a_1$ (ثلاثة أمثال تسارع الأول). نستخدم قانون نيوتن الثاني: $$F = m \cdot a$$ حيث $F$ هي القوة، $m$ الكتلة، $a$ التسارع. **الخطوة 2 (تطبيق القانون والمقارنة):** بما أن القوة $F$ ثابتة في الحالتين، يمكننا كتابة: للمكعب الأول: $F = m_1 \cdot a_1$ للمكعب الثاني: $F = m_2 \cdot a_2$ وبما أن $a_2 = 3a_1$، نعوض: $$F = m_2 \cdot (3a_1)$$ **الخطوة 3 (استنتاج العلاقة بين الكتل):** بمساواة معادلتي القوة (لأن $F$ ثابتة): $$m_1 \cdot a_1 = m_2 \cdot (3a_1)$$ نقسم الطرفين على $a_1$ (بافتراض $a_1 \neq 0$): $$m_1 = 3 m_2$$ أو: $$m_2 = \frac{m_1}{3}$$ هذا يعني أن **كتلة المكعب الثاني ($m_2$) هي ثلث كتلة المكعب الأول ($m_1$)**. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الاستنتاج هو: **الكتلة تتناسب عكسيًا مع التسارع عندما تكون القوة ثابتة. كتلة المكعب الثاني ($m_2$) تساوي ثلث كتلة المكعب الأول ($m_1$)، أي $m_2 = m_1 / 3$.**

ما الاستراتيجية الموصى بها لتحديد كيف تعتمد حركة جسم على القوى المؤثرة فيه؟

• أ) قياس السرعة أولاً، ثم حساب القوة باستخدام قانون نيوتن الأول.
• ب) تحديد جميع القوى المؤثرة، ثم رسم مخطط الجسم الحر، ثم تطبيق قانون نيوتن الثاني لحساب التسارع، وأخيراً استخدام علم الحركة (الكينماتيكا) عند الحاجة.
• ج) تطبيق قانون الجذب العام مباشرة لحساب التسارع.
• د) استخدام معادلات الحركة فقط دون النظر إلى القوى المؤثرة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحديد جميع القوى المؤثرة، ثم رسم مخطط الجسم الحر، ثم تطبيق قانون نيوتن الثاني لحساب التسارع، وأخيراً استخدام علم الحركة (الكينماتيكا) عند الحاجة.

الشرح: 1. حدد جميع القوى المؤثرة على الجسم. 2. ارسم مخطط الجسم الحر يوضح اتجاه ومقدار كل قوة. 3. استخدم قانون نيوتن الثاني (F = ma) لحساب تسارع الجسم. 4. استخدم معادلات علم الحركة (الكينماتيكا) لإيجاد السرعة أو الموقع إذا لزم الأمر.

تلميح: فكر في الخطوات المنهجية التي تربط بين تحليل القوى ووصف الحركة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

وفقاً لقانون نيوتن الثاني، ما سبب تغير السرعة المتجهة (التسارع) للجسم؟

• أ) كتلة الجسم فقط.
• ب) القوة المحصلة المؤثرة على الجسم.
• ج) سرعة الجسم الابتدائية.
• د) شكل الجسم وحجمه.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القوة المحصلة المؤثرة على الجسم.

الشرح: ينص قانون نيوتن الثاني على أن تسارع الجسم يتناسب طردياً مع القوة المحصلة المؤثرة عليه، وعكسياً مع كتلته (F = ma). لذلك، السبب المباشر للتسارع هو وجود قوة محصلة غير صفرية تؤثر على الجسم.

تلميح: ما الكمية الفيزيائية التي تربطها معادلة F = ma بالتسارع؟

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

إذا دفعت كتاباً إلى الأمام، فهل يعني ذلك بالضرورة أن سرعته المتجهة ستكون في اتجاه الأمام؟

• أ) نعم، اتجاه القوة واتجاه السرعة الحالية يجب أن يتطابقا دائماً.
• ب) لا، القوة تحدد اتجاه التسارع (التغير في السرعة)، وليس بالضرورة اتجاه السرعة الحالية.
• ج) نعم، ولكن فقط إذا كان الجسم ساكناً في البداية.
• د) لا، السرعة تحددها الكتلة فقط وليس القوة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لا، القوة تحدد اتجاه التسارع (التغير في السرعة)، وليس بالضرورة اتجاه السرعة الحالية.

الشرح: 1. قانون نيوتن الثاني يربط القوة بالتسارع (F = ma). 2. التسارع هو معدل تغير السرعة. 3. إذا كانت السرعة الحالية للكتاب في اتجاه معاكس للقوة (مثلاً يتحرك للخلف)، فإن القوة للأمام ستسبب تسارعاً معاكساً لاتجاه سرعته، مما يبطئه أو يغير اتجاهه مع الزمن. 4. إذن، اتجاه القوة واتجاه السرعة الحالية قد يكونان مختلفين.

تلميح: تذكر الفرق بين السرعة (حالة الحركة) والتسارع (معدل تغير هذه الحالة).

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا أثرت قوة ثابتة مقدارها 1 N على مكعبين خشبيين مختلفين، وكان تسارع المكعب الثاني ثلاثة أمثال تسارع الأول، فماذا تستنتج عن كتلتيهما؟

• أ) كتلة المكعب الثاني تساوي ثلاثة أمثال كتلة الأول (m₂ = 3m₁).
• ب) كتلة المكعب الثاني تساوي كتلة الأول (m₂ = m₁).
• ج) كتلة المكعب الثاني تساوي ثلث كتلة الأول (m₂ = m₁/3).
• د) كتلة المكعب الثاني تساوي تسعة أمثال كتلة الأول (m₂ = 9m₁).

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: كتلة المكعب الثاني تساوي ثلث كتلة الأول (m₂ = m₁/3).

الشرح: 1. للمكعب الأول: 1 = m₁ × a₁. 2. للمكعب الثاني: 1 = m₂ × a₂، و a₂ = 3a₁. 3. بالتعويض: 1 = m₂ × (3a₁). 4. من المعادلتين: m₁ × a₁ = m₂ × 3a₁. 5. بقسمة الطرفين على a₁: m₁ = 3 m₂. 6. إذن: m₂ = m₁ / 3. أي أن كتلة الثاني ثلث كتلة الأول.

تلميح: استخدم قانون نيوتن الثاني (F = m a) مع تذكر أن القوة ثابتة في الحالتين.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب