مثال 1 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال س:1: ١. وُصِّل مصباح كهربائي مقاومته 50.0 Ω في دائرة كهربائية ببطارية فرق جهدها 9.0 volts. ما مقدار التيار الكهربائي المار في المصباح؟ علماً بأن معادلة أوم تعطى بالعلاقة (V = I × R).

الإجابة: س:1 $I = \frac{V}{R} = \frac{9.0}{50.0} = 0.18\ A$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - المقاومة (R): 50.0 Ω - فرق الجهد (V): 9.0 volts
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون أوم الذي يربط بين فرق الجهد والتيار والمقاومة: $$V = I \times R$$ لإيجاد التيار (I)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$I = \frac{V}{R}$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$I = \frac{9.0}{50.0}$$ $$I = 0.18$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن مقدار التيار الكهربائي المار في المصباح = **0.18 A**

سؤال س:2: ٢. إذا تحرك جسم من السكون بتسارع ثابت a فإن سرعته v_f بعد زمن مقداره t تُعطى بالعلاقة v_f = at. ما تسارع دراجة تتحرك من السكون فتصل سرعتها إلى 6 m/s خلال زمن قدره 4 s؟

الإجابة: س:2 $a = \frac{v_f}{t} = \frac{6}{4} = 1.5\ m/s^2$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - السرعة النهائية (v_f): 6 m/s - الزمن (t): 4 s - (بما أن الجسم تحرك من السكون، فإن سرعته الابتدائية v_i = 0)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم العلاقة المعطاة لحساب السرعة النهائية لجسم بدأ من السكون بتسارع ثابت: $$v_f = a \times t$$ لإيجاد التسارع (a)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$a = \frac{v_f}{t}$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$a = \frac{6}{4}$$ $$a = 1.5$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن تسارع الدراجة = **1.5 m/s²**

سؤال س:3: ٣. ما الزمن الذي تستغرقه دراجة نارية تتسارع من السكون بمقدار 0.400 m/s^2، حتى تبلغ سرعتها 4.00 m/s؟ (علماً بأن v_f = at)

الإجابة: س:3 $t = \frac{v_f}{a} = \frac{4.00}{0.400} = 10.0\ s$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - التسارع (a): 0.400 m/s² - السرعة النهائية (v_f): 4.00 m/s - (بما أن الدراجة بدأت من السكون، فإن سرعتها الابتدائية v_i = 0)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم العلاقة المعطاة لحساب السرعة النهائية لجسم بدأ من السكون بتسارع ثابت: $$v_f = a \times t$$ لإيجاد الزمن (t)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$t = \frac{v_f}{a}$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$t = \frac{4.00}{0.400}$$ $$t = 10.0$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الزمن الذي تستغرقه الدراجة = **10.0 s**

سؤال س:4: ٤. يُحسب الضغط P المؤثر في سطح ما بقسمة مقدار القوة F المؤثرة عمودياً على مساحة السطح A حيث P = F/A. فإذا أثر رجل وزنه 520 N يقف على الأرض بضغط مقداره 32500 N/m^2، فما مساحة نعلي الرجل؟

الإجابة: س:4 $A = \frac{F}{P} = \frac{520}{32500} = 0.016\ m^2\ (= 1.6 \times 10^{-2}\ m^2)$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - القوة (F): 520 N (وهي وزن الرجل) - الضغط (P): 32500 N/m²
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم العلاقة المعطاة لحساب الضغط: $$P = \frac{F}{A}$$ لإيجاد المساحة (A)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$A = \frac{F}{P}$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$A = \frac{520}{32500}$$ $$A = 0.016$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن مساحة نعلي الرجل = **0.016 m²**

ما الصيغة الرياضية لقانون أوم التي تربط بين فرق الجهد (V)، التيار (I)، والمقاومة (R)؟

• أ) I = V / R
• ب) R = V × I
• ج) V = I × R
• د) P = V × I

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: V = I × R

الشرح: ينص قانون أوم على أن فرق الجهد الكهربائي (V) بين طرفي موصل يتناسب طردياً مع شدة التيار (I) المار فيه، وثابت التناسب هو المقاومة (R). الصيغة الرياضية هي: V = I × R.

تلميح: تذكر أن فرق الجهد هو حاصل ضرب كميتين.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

إذا أردت إيجاد المقاومة (R) من قانون أوم، فما هي الصيغة المعاد ترتيبها؟

• أ) R = I / V
• ب) R = V × I
• ج) R = V / I
• د) R = V² / I

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: R = V / I

الشرح: 1. ابدأ من قانون أوم: V = I × R. 2. لإيجاد R، اقسم طرفي المعادلة على I. 3. النتيجة: R = V / I.

تلميح: فكر في كيفية عزل المتغير R في طرف واحد من المعادلة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما العلاقة الرياضية التي تربط بين السرعة النهائية (v) لجسم بدأ من السكون، وتسارعه الثابت (a)، والزمن (t)؟

• أ) v = a / t
• ب) v = a × t
• ج) v = t / a
• د) v = (1/2) × a × t²

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: v = a × t

الشرح: لجسم يبدأ حركته من السكون (سرعة ابتدائية = 0) ويتحرك بتسارع ثابت (a)، فإن سرعته النهائية (v) بعد زمن (t) تُعطى ببساطة بحاصل ضرب التسارع في الزمن: v = a × t.

تلميح: تذكر أن السرعة تزداد بشكل منتظم مع الزمن إذا كان التسارع ثابتاً.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

ما تعريف الضغط (P) في الفيزياء؟

• أ) هو مقدار القوة المؤثرة على جسم ما.
• ب) هو القوة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحة.
• ج) هو حاصل ضرب القوة في المسافة.
• د) هو الطاقة المبذولة لكل وحدة زمن.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: هو القوة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحة.

الشرح: الضغط هو كمية فيزيائية قياسية تعبر عن مقدار القوة (F) المؤثرة عمودياً على سطح ما، مقسومة على مساحة ذلك السطح (A). الصيغة الرياضية هي: P = F / A.

تلميح: فكر في كيفية توزيع القوة على السطح الذي تؤثر عليه.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

عند تقييم إجابة مسألة فيزيائية، ما أحد المعايير المهمة للتحقق من صحة الوحدات؟

• أ) مقارنة الإجابة مع إجابة زميلك مباشرة.
• ب) التحقق من أن الرقم الناتج هو عدد صحيح.
• ج) التحقق من أن الوحدات النهائية تتطابق مع الوحدة المتوقعة للكمية المطلوبة.
• د) إعادة حل المسألة بنفس الطريقة دون تغيير.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: التحقق من أن الوحدات النهائية تتطابق مع الوحدة المتوقعة للكمية المطلوبة.

الشرح: من خطوات تقييم الإجابة التحقق من صحة الوحدات. مثلاً، في قانون أوم، وحدة المقاومة هي الأوم (Ω)، والتي يجب أن تساوي فولت/أمبير (V/A). إذا حصلت على هذه الوحدة بعد الحساب، فهذا مؤشر جيد على صحة الخطوات.

تلميح: تذكر أن لكل كمية فيزيائية وحدة قياسية معروفة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط