How it Works - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال س1: 1. كوّن فرضية لا تؤثر معظم النوابض في الموازين المنزلية بقوة أكبر من 89 N. كيف تتجنب كسر الميزان إذا وقفت عليه؟

الإجابة: س1: لأن الميزان يستخدم نظام رافعات يقلل القوة على النابض فيبقى ضمن حده المرن. لتجنب الكسر: لا تتجاوز الحد الأقصى وقف بهدوء في المنتصف.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الموازين المنزلية لا تعتمد فقط على النابض مباشرة لقياس الوزن الكلي. بل تستخدم نظامًا من الرافعات (العتلات) الداخلية. وظيفة هذه الرافعات هي توزيع وتقليل القوة الكبيرة التي يطبقها وزن الجسم إلى قوة أصغر بكثير تؤثر على النابض الفعلي داخل الميزان.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بما أن النابض مصمم ليتحمل قوة قصوى تبلغ 89 N، فإن نظام الرافعات يضمن أن القوة الفعلية التي تصل إلى النابض لا تتجاوز هذا الحد، حتى لو كان وزن الشخص أكبر بكثير. هذا يسمح للميزان بقياس أوزان كبيرة دون أن يتجاوز النابض حده المرن وينكسر، لأن القوة المؤثرة عليه مباشرة تكون مخفضة بواسطة الرافعة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لتجنب كسر الميزان، يجب الانتباه إلى الحد الأقصى للوزن الذي يمكن للميزان قياسه (الذي يكون عادةً مكتوبًا عليه). كما أن الوقوف بهدوء وفي منتصف الميزان يضمن توزيع القوة بشكل متساوٍ وصحيح على نظام الرافعات، مما يمنع تطبيق قوى مفاجئة أو غير متوازنة قد تؤدي إلى تلف الميزان أو تجاوز قدرة النابض المخفضة. إذن، الفرضية هي أن الميزان يستخدم نظام رافعات لتقليل القوة المؤثرة على النابض.

سؤال س2: 2. حل إذا كانت أكبر قراءة على الميزان 1068 N، والنابض يؤثر بقوة أقصاها 89 N، فما النسبة التي تستعملها الرافعة (العتلة)؟

الإجابة: س2: 12=1068/89 النسبة = 12:1

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - أكبر قراءة على الميزان (القوة الكلية التي يقيسها الميزان): $F_{\text{ميزان}} = 1068 \text{ N}$ - أقصى قوة يؤثر بها النابض (القوة الفعلية على النابض): $F_{\text{نابض}} = 89 \text{ N}$
2. **الخطوة 2 (القانون):** الرافعة (العتلة) في الميزان تعمل على تقليل القوة المؤثرة على النابض. النسبة التي تستعملها الرافعة (والتي تمثل الميزة الميكانيكية) هي نسبة القوة الكلية التي يقيسها الميزان إلى القوة الفعلية التي يؤثر بها النابض. $$ \text{النسبة} = \frac{F_{\text{ميزان}}}{F_{\text{نابض}}} $$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$ \text{النسبة} = \frac{1068 \text{ N}}{89 \text{ N}} $$ $$ \text{النسبة} = 12 $$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن، النسبة التي تستعملها الرافعة هي **12:1**

كوّن فرضية: لماذا لا تؤثر معظم النوابض في الموازين المنزلية بقوة أكبر من 89 N؟ وكيف تتجنب كسر الميزان إذا وقفت عليه؟

• أ) لأن النوابض مصنوعة من مواد قوية جداً. لتجنب الكسر: لا تقفز على الميزان.
• ب) لأن الميزان يستخدم نظام رافعات يقلل القوة على النابض، فيبقى ضمن حده المرن. لتجنب الكسر: لا تتجاوز الحد الأقصى للوزن، ووقف بهدوء في منتصف الميزان.
• ج) لأن القراءة تظهر على القرص مباشرة. لتجنب الكسر: ضع الميزان على أرضية مستوية.
• د) لأن القوة تنتقل مباشرة إلى النابض. لتجنب الكسر: استخدم الميزان مرة واحدة فقط في اليوم.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن الميزان يستخدم نظام رافعات يقلل القوة على النابض، فيبقى ضمن حده المرن. لتجنب الكسر: لا تتجاوز الحد الأقصى للوزن، ووقف بهدوء في منتصف الميزان.

الشرح: ١. الميزان المنزلي لا يعتمد على النابض مباشرة، بل يستخدم نظام رافعات (عتلات). ٢. وظيفة الرافعات هي توزيع وتقليل القوة الكبيرة (الوزن) إلى قوة أصغر تصل للنابض. ٣. هذا يضمن بقاء القوة على النابض ضمن حده المرن (89 N) حتى لو كان الوزن كبيراً. ٤. لتجنب الكسر: عدم تجاوز الحد الأقصى للوزن المكتوب، والوقوف بهدوء في المنتصف لتوزيع القوة بشكل متساوٍ.

تلميح: فكر في وظيفة نظام الرافعات الداخلي في الميزان وكيف يحمي النابض.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا كانت أكبر قراءة على الميزان 1068 N، والنابض يؤثر بقوة أقصاها 89 N، فما النسبة التي تستعملها الرافعة (العتلة)؟

• أ) 89:1
• ب) 1068:89
• ج) 12:1
• د) 1:12

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 12:1

الشرح: ١. المعطيات: أكبر قراءة على الميزان (F_mizan) = 1068 N، أقصى قوة على النابض (F_nabed) = 89 N. ٢. النسبة التي تستعملها الرافعة (الميزة الميكانيكية) = F_mizan ÷ F_nabed. ٣. الحل: النسبة = 1068 ÷ 89 = 12. ٤. النتيجة: النسبة هي 12:1، أي أن الرافعة تخفف القوة 12 مرة.

تلميح: النسبة هي قسمة القوة الكلية التي يقيسها الميزان على القوة الفعلية على النابض.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل