مسألة تحفيز

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 10 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: تمارين وأسئلة

📝 ملخص الصفحة

📝 تكملة التقويم

هذه الصفحة تكملة لأسئلة مسائل تدريبية من الصفحة السابقة.

راجع تبويب الواجبات للإجابات الكاملة.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

إذا سقطت كرة تنس الطاولة، كما هو موضح في الشكل 12-4، فإن سرعتها المتجهة تكون صغيرة في البداية، لذا تكون القوة المعيقة لها Fₑ المؤثرة فيها صغيرة. ولأن قوة الجاذبية الأرضية Fₘ المؤثرة فيها (اتجاهها إلى الأسفل) أكبر كثيراً من القوة المعيقة (اتجاهها إلى الأعلى)، فإن الكرة تتسارع إلى أسفل. وكلما زادت السرعة معها للقوة المعيقة، إلى أن تتساوى القوتان فتصبح القوة المحصلة المؤثرة في الكرة مساوية صفراً، وذلك تتابع الكرة هبوطها بسرعة منتظمة. وهذه السرعة المنتظمة التي تصل إليها الكرة عندما تتساوى القوة المعيقة مع قوة الجاذبية الأرضية تسمى السرعة الحدية.

نوع: محتوى تعليمي

وفي حالات سقوط الأجسام الخفيفة ذات السطوح الكبيرة يكون للقوة المعيقة تأثير ملحوظ في حركتها، وسرعان ما تصل هذه الأجسام إلى السرعة الحدية. أما الأجسام الثقيلة ذات السطوح الصغيرة فتكون سرعتها الحدية لكرة تنس في الهواء 9 m/s، ولكرة السلة 20 m/s، أما في حالة كرة البيسبول فتصل إلى 42 m/s. ولا بد أنك قد لاحظت كيف يقوم المظليون بزيادة أو تقليل سرعتهم، من خلال تغيير اتجاه حركة أجسامهم وهيئاتها.

نوع: محتوى تعليمي

أما الجسم الذي يتخذ هيئة الصقر المجنح فله سرعة حدية جدًا قد تصل إلى 6 m/s. وعندما يفتح مظلته فإن هيئته تتغير، ويصير جزءًا من جسم كبير معيقة، وتصبح سرعته الحدية قليلة ( 5 m/s تقريباً).

نوع: محتوى تعليمي

مسألة تحفيز

1

نوع: QUESTION_HOMEWORK

ما تسارع العربة؟

2

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا استغرقت العربة 1.3 s حتى عبورها إلى البوابة الثانية، فما المسافة بين البوابتين؟

3

نوع: QUESTION_HOMEWORK

إذا أثرت القوة N 0.40 في العربة عن طريق ربط خيط بالعربة، ومرر طرف الخيط بكرة عديمة الاحتكاك، ثم ربط بكتلة تعليق m، فما مقدار كتلة التعليق m؟

4

نوع: QUESTION_HOMEWORK

اشتق معادلة الشد في الخيط بدلالة كل من كتلة العربة M، وكتلة التعليق m، وتسارع الجاذبية الأرضية g.

🔍 عناصر مرئية

الشكل 12-4

Diagram showing a hand dropping a ball, followed by three stages of the ball falling. Each stage depicts the forces acting on the ball: Fd (drag force) upwards, Fg (gravitational force) downwards, and v (velocity) indicated by a black dot and arrow. The forces and velocity change in each stage, illustrating increasing drag force and decreasing net force as the ball accelerates.

مسألة تحفيز

A conceptual setup for a physics problem involving a cart on a track, a photoelectric gate, a string, and a hanging mass. The cart has initial velocity and mass, and is acted upon by a constant force from the string. The photoelectric gate measures the time it takes for the cart to pass through. The string passes over a pulley and is attached to a hanging mass.

📄 النص الكامل للصفحة

إذا سقطت كرة تنس الطاولة، كما هو موضح في الشكل 12-4، فإن سرعتها المتجهة تكون صغيرة في البداية، لذا تكون القوة المعيقة لها Fₑ المؤثرة فيها صغيرة. ولأن قوة الجاذبية الأرضية Fₘ المؤثرة فيها (اتجاهها إلى الأسفل) أكبر كثيراً من القوة المعيقة (اتجاهها إلى الأعلى)، فإن الكرة تتسارع إلى أسفل. وكلما زادت السرعة معها للقوة المعيقة، إلى أن تتساوى القوتان فتصبح القوة المحصلة المؤثرة في الكرة مساوية صفراً، وذلك تتابع الكرة هبوطها بسرعة منتظمة. وهذه السرعة المنتظمة التي تصل إليها الكرة عندما تتساوى القوة المعيقة مع قوة الجاذبية الأرضية تسمى السرعة الحدية.

وفي حالات سقوط الأجسام الخفيفة ذات السطوح الكبيرة يكون للقوة المعيقة تأثير ملحوظ في حركتها، وسرعان ما تصل هذه الأجسام إلى السرعة الحدية. أما الأجسام الثقيلة ذات السطوح الصغيرة فتكون سرعتها الحدية لكرة تنس في الهواء 9 m/s، ولكرة السلة 20 m/s، أما في حالة كرة البيسبول فتصل إلى 42 m/s. ولا بد أنك قد لاحظت كيف يقوم المظليون بزيادة أو تقليل سرعتهم، من خلال تغيير اتجاه حركة أجسامهم وهيئاتها.

أما الجسم الذي يتخذ هيئة الصقر المجنح فله سرعة حدية جدًا قد تصل إلى 6 m/s. وعندما يفتح مظلته فإن هيئته تتغير، ويصير جزءًا من جسم كبير معيقة، وتصبح سرعته الحدية قليلة ( 5 m/s تقريباً).

--- SECTION: مسألة تحفيز ---
مسألة تحفيز

--- SECTION: 1 ---
ما تسارع العربة؟

--- SECTION: 2 ---
إذا استغرقت العربة 1.3 s حتى عبورها إلى البوابة الثانية، فما المسافة بين البوابتين؟

--- SECTION: 3 ---
إذا أثرت القوة N 0.40 في العربة عن طريق ربط خيط بالعربة، ومرر طرف الخيط بكرة عديمة الاحتكاك، ثم ربط بكتلة تعليق m، فما مقدار كتلة التعليق m؟

--- SECTION: 4 ---
اشتق معادلة الشد في الخيط بدلالة كل من كتلة العربة M، وكتلة التعليق m، وتسارع الجاذبية الأرضية g.

--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: الشكل 12-4
Description: Diagram showing a hand dropping a ball, followed by three stages of the ball falling. Each stage depicts the forces acting on the ball: Fd (drag force) upwards, Fg (gravitational force) downwards, and v (velocity) indicated by a black dot and arrow. The forces and velocity change in each stage, illustrating increasing drag force and decreasing net force as the ball accelerates.
Context: Illustrates the concept of drag force and its relation to velocity and gravitational force during free fall, leading to terminal velocity.

**DIAGRAM**: مسألة تحفيز
Description: A conceptual setup for a physics problem involving a cart on a track, a photoelectric gate, a string, and a hanging mass. The cart has initial velocity and mass, and is acted upon by a constant force from the string. The photoelectric gate measures the time it takes for the cart to pass through. The string passes over a pulley and is attached to a hanging mass.
Context: This setup is used to explore concepts of motion, forces, acceleration, and energy conservation in a physics experiment.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 4

سؤال 1: مسألة تحفيز تنطلق عربة كتلتها 0.50 kg، وتعبر من خلال بوابة كهروضوئية (PHOTOELECTRIC GATE) بسرعة ابتدائية مقدارها 0.25 m/s، وتؤثر فيها لحظة عبورها قوة ثابتة مقدارها 0.40 N في اتجاه حركتها نفسه. 1. ما تسارع العربة؟

الإجابة: $a = \frac{F}{m} = \frac{0.40}{0.50} = 0.80\text{ m/s}^2$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا من معلومات في السؤال: - كتلة العربة (m) = 0.50 kg - القوة الثابتة المؤثرة (F) = 0.40 N - السرعة الابتدائية (v_i) = 0.25 m/s (هذه المعلومة ليست ضرورية لحساب التسارع مباشرة، ولكنها مهمة لأجزاء أخرى من المسألة).
**الخطوة 2 (القانون):** لحساب التسارع، نستخدم قانون نيوتن الثاني للحركة، الذي يربط بين القوة والكتلة والتسارع: $$F = m \times a$$
**الخطوة 3 (الحل):** نحتاج إلى إيجاد التسارع (a)، لذا نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$a = \frac{F}{m}$$ الآن نعوض بالقيم المعطاة: $$a = \frac{0.40\text{ N}}{0.50\text{ kg}} = 0.80\text{ m/s}^2$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن تسارع العربة = **0.80 m/s²**

سؤال 2: 2. إذا استغرقت العربة 1.3 s حتى عبورها إلى البوابة الثانية، فما المسافة بين البوابتين؟

الإجابة: $d = v_i t + \frac{1}{2} a t^2$ $= (0.25)(1.3) + \frac{1}{2}(0.80)(1.3)^2 \approx 1.0\text{ m}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا من معلومات، بما في ذلك التسارع الذي حسبناه في السؤال السابق: - السرعة الابتدائية (v_i) = 0.25 m/s - الزمن المستغرق (t) = 1.3 s - التسارع (a) = 0.80 m/s² (من السؤال الأول)
**الخطوة 2 (القانون):** لإيجاد المسافة (الإزاحة) بين البوابتين، نستخدم معادلة الحركة الخطية بتسارع ثابت: $$d = v_i t + \frac{1}{2} a t^2$$
**الخطوة 3 (الحل):** الآن نعوض بالقيم المعروفة في المعادلة: $$d = (0.25\text{ m/s})(1.3\text{ s}) + \frac{1}{2}(0.80\text{ m/s}^2)(1.3\text{ s})^2$$ نحسب الجزء الأول: $$0.25 \times 1.3 = 0.325$$ نحسب الجزء الثاني: $$0.5 \times 0.80 \times (1.3)^2 = 0.40 \times 1.69 = 0.676$$ ثم نجمع القيمتين: $$d = 0.325 + 0.676 = 1.001\text{ m}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن المسافة بين البوابتين تقريباً = **1.0 m**

سؤال 3: 3. إذا أثرت القوة 0.40 N في العربة عن طريق ربط خيط بالعربة، ومرر طرف الخيط الآخر فوق بكرة عديمة الاحتكاك، ثم ربط بكتلة تعليق m، فما مقدار كتلة التعليق m؟

الإجابة: $F = mg \Rightarrow m = \frac{F}{g} = \frac{0.40}{9.8} \approx 0.041\text{ kg } (\approx 41\text{ g})$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (المعطيات):** في هذا السيناريو، القوة التي أثرت على العربة (0.40 N) هي نفسها قوة الشد في الخيط، والتي تنتج عن وزن كتلة التعليق. - القوة (F) = 0.40 N (وهي هنا تمثل وزن كتلة التعليق) - تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 9.8 m/s² (قيمة ثابتة)
**الخطوة 2 (القانون):** نحن نعلم أن وزن الجسم (القوة الناتجة عن الجاذبية) يُحسب من العلاقة: $$F = m \times g$$ حيث F هي القوة (الوزن)، m هي الكتلة، و g هو تسارع الجاذبية.
**الخطوة 3 (الحل):** لإيجاد كتلة التعليق (m)، نعيد ترتيب القانون ليصبح: $$m = \frac{F}{g}$$ الآن نعوض بالقيم: $$m = \frac{0.40\text{ N}}{9.8\text{ m/s}^2} \approx 0.0408\text{ kg}$$
**الخطوة 4 (النتيجة):** إذن مقدار كتلة التعليق تقريباً = **0.041 kg** (أو حوالي 41 g)

سؤال 4: 4. اشتق معادلة الشد في الخيط بدلالة كل من كتلة العربة M، وكتلة التعليق m، وتسارع الجاذبية الأرضية g.

الإجابة: لعربة كتلتها $M$: $Ma = T$ ولكتلة المعلقة $m$: إذاً: $mg - T = ma$ $a = \frac{mg}{M+m} \Rightarrow T = Ma = \frac{Mmg}{M+m}$

خطوات الحل:

**الخطوة 1 (تحليل النظام):** لدينا نظام مكون من كتلتين متصلتين بخيط يمر فوق بكرة. الكتلة الأولى هي العربة (M) تتحرك أفقياً، والكتلة الثانية هي كتلة التعليق (m) تتحرك رأسياً. نفترض أن الخيط عديم الكتلة والبكرة عديمة الاحتكاك.
**الخطوة 2 (تطبيق قانون نيوتن الثاني على العربة):** القوى المؤثرة على العربة (M) أفقياً هي قوة الشد في الخيط (T). بتطبيق قانون نيوتن الثاني ($F=Ma$): $$T = M a \quad \text{(المعادلة 1)}$$ حيث 'a' هو تسارع النظام.
**الخطوة 3 (تطبيق قانون نيوتن الثاني على كتلة التعليق):** القوى المؤثرة على كتلة التعليق (m) رأسياً هي وزنها (mg) وقوة الشد في الخيط (T). بما أن الكتلة تتحرك للأسفل، فإن الوزن أكبر من الشد: $$mg - T = m a \quad \text{(المعادلة 2)}$$
**الخطوة 4 (حل المعادلات لإيجاد الشد):** لدينا الآن معادلتان بمجهولين (T و a). يمكننا التعويض من المعادلة (1) في المعادلة (2) للتخلص من T أولاً وإيجاد a، ثم العودة لإيجاد T. من المعادلة (1)، $T = Ma$. نعوض هذه القيمة في المعادلة (2): $$mg - (Ma) = ma$$ ننقل الحد الذي يحتوي على 'a' إلى الطرف الآخر: $$mg = ma + Ma$$ نأخذ 'a' كعامل مشترك: $$mg = a(m + M)$$ إذن، التسارع المشترك للنظام هو: $$a = \frac{mg}{M + m}$$ الآن، نعود إلى المعادلة (1) ونعوض بقيمة 'a' لإيجاد الشد (T): $$T = M a = M \left( \frac{mg}{M + m} \right)$$ $$T = \frac{Mmg}{M + m}$$
**الخطوة 5 (النتيجة):** إذن، معادلة الشد في الخيط بدلالة كتلة العربة M، وكتلة التعليق m، وتسارع الجاذبية الأرضية g هي: $$T = \frac{Mmg}{M+m}$$

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

ما تسارع العربة إذا كانت كتلتها 0.50 kg وتؤثر فيها قوة ثابتة مقدارها 0.40 N؟

أ) 0.20 m/s²
ب) 0.80 m/s²
ج) 1.25 m/s²
د) 2.00 m/s²

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 0.80 m/s²

الشرح: ١. القانون: F = m × a ٢. إعادة الترتيب: a = F / m ٣. التعويض: a = 0.40 N / 0.50 kg ٤. النتيجة: a = 0.80 m/s²

تلميح: استخدم قانون نيوتن الثاني للحركة الذي يربط القوة والكتلة والتسارع.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

إذا تحركت عربة بسرعة ابتدائية 0.25 m/s وتحت تأثير تسارع 0.80 m/s² لمدة 1.3 s، فما المسافة التي تقطعها؟

أ) 0.65 m
ب) 0.88 m
ج) 1.0 m
د) 1.3 m

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 1.0 m

الشرح: ١. القانون: d = v_i t + (1/2) a t² ٢. التعويض: d = (0.25)(1.3) + (1/2)(0.80)(1.3)² ٣. الحساب: d = 0.325 + 0.676 ٤. النتيجة: d ≈ 1.0 m

تلميح: استخدم معادلة الحركة الخطية بتسارع ثابت التي تربط الإزاحة بالسرعة الابتدائية والزمن والتسارع.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

إذا كانت قوة مقدارها 0.40 N تؤثر على جسم عن طريق خيط متصل بكتلة معلقة، فما مقدار كتلة التعليق؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

أ) 0.0041 kg
ب) 0.041 kg
ج) 0.41 kg
د) 4.1 kg

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 0.041 kg

الشرح: ١. القانون: F = m × g (حيث F هي الوزن) ٢. إعادة الترتيب: m = F / g ٣. التعويض: m = 0.40 N / 9.8 m/s² ٤. النتيجة: m ≈ 0.041 kg (أو 41 g)

تلميح: القوة المؤثرة هي وزن كتلة التعليق. استخدم العلاقة بين الوزن والكتلة وتسارع الجاذبية.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

ما معادلة الشد (T) في خيط يربط عربة كتلتها M بكتلة معلقة m، مع اعتبار البكرة عديمة الاحتكاك وتسارع الجاذبية g؟

أ) T = m g
ب) T = M g
ج) T = (M m g) / (M + m)
د) T = (M + m) g

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: T = (M m g) / (M + m)

الشرح: ١. على العربة (M): T = M a ٢. على كتلة التعليق (m): m g - T = m a ٣. من المعادلتين: a = m g / (M + m) ٤. بالتعويض في معادلة العربة: T = M × [m g / (M + m)] ٥. النتيجة: T = (M m g) / (M + m)

تلميح: حلل القوى المؤثرة على كل من العربة (أفقياً) وكتلة التعليق (رأسياً)، ثم حل المعادلتين الناتجتين.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: صعب