صفحة 145 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 23: 23. احتكاك قارن بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي.

الإجابة: س: 23 - الاحتكاك السكوني: يؤثر بين سطحين من دون انزلاق، ويتغير مقداره من 0 حتى قيمة عظمى $f_{s,max} = \mu_s N$ لمنع بدء الحركة. - الاحتكاك الحركي: يؤثر عند حدوث انزلاق، ومقداره تقريبًا ثابت $f_k = \mu_k N$ ويعاكس اتجاه الحركة. - غالبًا: $\mu_s > \mu_k$.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم - الاحتكاك السكوني):** الاحتكاك السكوني هو القوة التي تمنع جسمين متلامسين من الانزلاق أحدهما فوق الآخر عندما تكون هناك قوة خارجية تحاول تحريكهما ولكنها لم تكن كافية بعد لبدء الحركة. يتغير مقداره من الصفر حتى قيمة عظمى $f_{s,max}$، والتي تُحسب من العلاقة $f_{s,max} = \mu_s N$، حيث $\mu_s$ هو معامل الاحتكاك السكوني و $N$ هي القوة العمودية.
2. **الخطوة 2 (المفهوم - الاحتكاك الحركي):** الاحتكاك الحركي هو القوة التي تقاوم حركة جسمين متلامسين عندما يكون أحدهما ينزلق بالفعل فوق الآخر. مقداره يكون ثابتًا تقريبًا ويُحسب من العلاقة $f_k = \mu_k N$، حيث $\mu_k$ هو معامل الاحتكاك الحركي و $N$ هي القوة العمودية. دائمًا ما يعاكس الاحتكاك الحركي اتجاه الحركة.
3. **الخطوة 3 (المقارنة):** بشكل عام، يكون معامل الاحتكاك السكوني أكبر من معامل الاحتكاك الحركي ($\mu_s > \mu_k$). هذا يعني أن القوة اللازمة لبدء تحريك جسم (التغلب على الاحتكاك السكوني الأقصى) تكون أكبر من القوة اللازمة للحفاظ على حركته (التغلب على الاحتكاك الحركي).
4. **النتيجة:** الاحتكاك السكوني يمنع بدء الحركة ويتغير مقداره حتى قيمة عظمى $f_{s,max} = \mu_s N$. أما الاحتكاك الحركي فيقاوم الحركة بعد بدئها ومقداره ثابت تقريبًا $f_k = \mu_k N$. وعادة ما يكون $\mu_s > \mu_k$.

سؤال 24: 24. قوة الاحتكاك انزلق صندوق كتلته 25 kg على أرضية صالة رياضية، ثم توقف. فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق وأرضية الصالة 0.15، فما مقدار قوة الاحتكاك التي أثرت فيه؟

الإجابة: س:24 $f_k = \mu_k N = \mu_k mg = 0.15(25)(9.8) = 36.75 \approx 37\text{ N}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الصندوق: m = 25 kg - معامل الاحتكاك الحركي: $\mu_k = 0.15$ - تسارع الجاذبية الأرضية: $g = 9.8 \text{ m/s}^2$ (قيمة ثابتة)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون قوة الاحتكاك الحركي: $$f_k = \mu_k N$$ حيث $N$ هي القوة العمودية. بما أن الصندوق ينزلق على أرضية أفقية، فإن القوة العمودية تساوي وزن الصندوق: $$N = mg$$ إذن، يمكننا دمج القانونين ليصبح: $$f_k = \mu_k mg$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$f_k = 0.15 \times 25 \times 9.8$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** بإجراء عملية الضرب: $$f_k = 36.75 \text{ N}$$ بالتقريب لأقرب عدد صحيح، إذن مقدار قوة الاحتكاك التي أثرت فيه = **37 N**

سؤال 25: 25. سرعة ألقى أحمد بطاقة فانزلقت على سطح الطاولة مسافة 0.35 m قبل أن تتوقف. إذا كانت كتلة البطاقة 2.3 g، ومعامل الاحتكاك الحركي بينها وبين سطح الطاولة 0.24، فما السرعة الابتدائية للبطاقة؟

الإجابة: س:25: التباطؤ بسبب الاحتكاك: $a = \mu_k g$ ومن العلاقة $v^2 = v_0^2 - 2ad$ ومع $v = 0$: $v_0 = \sqrt{2\mu_k gd} = \sqrt{2(0.24)(9.8)(0.35)} \approx 1.28\text{ m/s}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - المسافة التي انزلقت البطاقة: d = 0.35 m - كتلة البطاقة: m = 2.3 g = 0.0023 kg (تحويل من جرام إلى كيلوجرام) - معامل الاحتكاك الحركي: $\mu_k = 0.24$ - السرعة النهائية للبطاقة: v = 0 m/s (لأنها توقفت) - تسارع الجاذبية الأرضية: $g = 9.8 \text{ m/s}^2$
2. **الخطوة 2 (إيجاد التسارع):** القوة الوحيدة التي تؤثر على البطاقة أفقياً وتسبب تباطؤها هي قوة الاحتكاك الحركي $f_k$. وفقًا لقانون نيوتن الثاني $F_{net} = ma$، فإن: $$f_k = ma$$ ونحن نعلم أن $f_k = \mu_k N$. وبما أن البطاقة على سطح أفقي، فإن القوة العمودية $N = mg$. إذن: $$\mu_k mg = ma$$ يمكننا إلغاء الكتلة (m) من الطرفين: $$a = \mu_k g$$ بالتعويض بالقيم: $$a = 0.24 \times 9.8 = 2.352 \text{ m/s}^2$$ بما أن هذا التسارع يسبب تباطؤًا، فإنه سيكون سالبًا في معادلات الحركة، أي $a = -2.352 \text{ m/s}^2$.
3. **الخطوة 3 (إيجاد السرعة الابتدائية):** نستخدم إحدى معادلات الحركة الخطية التي تربط السرعة الابتدائية والنهائية والتسارع والمسافة: $$v^2 = v_0^2 + 2ad$$ حيث $v$ هي السرعة النهائية، $v_0$ هي السرعة الابتدائية، $a$ هو التسارع، و $d$ هي المسافة. بالتعويض بالقيم المعروفة (v = 0، a = -2.352، d = 0.35): $$0^2 = v_0^2 + 2(-2.352)(0.35)$$ $$0 = v_0^2 - 1.6464$$ $$v_0^2 = 1.6464$$ لإيجاد $v_0$ نأخذ الجذر التربيعي للطرفين: $$v_0 = \sqrt{1.6464} \approx 1.283 \text{ m/s}$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن السرعة الابتدائية للبطاقة = **1.28 m/s**

سؤال 26: 26. قوة إذا كان معامل الاحتكاك السكوني بين طاولة كتلتها 40.0 kg وسطح الأرض يساوي 0.43، فما أكبر قوة أفقية يمكن أن تؤثر في الطاولة دون أن تحركها؟

الإجابة: س:26 $F_{max} = f_{s,max} = \mu_s N = \mu_s mg = 0.43(40.0)(9.8) =$ $168.56 \approx 169\text{ N}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الطاولة: m = 40.0 kg - معامل الاحتكاك السكوني: $\mu_s = 0.43$ - تسارع الجاذبية الأرضية: $g = 9.8 \text{ m/s}^2$ (قيمة ثابتة)
2. **الخطوة 2 (القانون):** أكبر قوة أفقية يمكن أن تؤثر في الطاولة دون أن تحركها هي أقصى قوة احتكاك سكوني ($f_{s,max}$). قانون أقصى قوة احتكاك سكوني هو: $$f_{s,max} = \mu_s N$$ حيث $N$ هي القوة العمودية. بما أن الطاولة على سطح أفقي، فإن القوة العمودية تساوي وزن الطاولة: $$N = mg$$ إذن، يمكننا دمج القانونين ليصبح: $$f_{s,max} = \mu_s mg$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة في القانون: $$f_{s,max} = 0.43 \times 40.0 \times 9.8$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** بإجراء عملية الضرب: $$f_{s,max} = 168.56 \text{ N}$$ بالتقريب لأقرب عدد صحيح، إذن أكبر قوة أفقية يمكن أن تؤثر في الطاولة دون أن تحركها = **169 N**

سؤال 27: 27. تسارع انتقل سامي إلى شقة جديدة فوضع خزانته على أرضية صندوق الشاحنة. ما القوة التي تجعل الخزانة تتسارع عندما تتسارع الشاحنة إلى الأمام؟ وتحت أي ظرف يمكن للخزانة أن تنزلق؟ وفي أي اتجاه؟

الإجابة: س:27: - القوة التي تُكسب الخزانة تسارعًا مع الشاحنة هي قوة الاحتكاك السكوني (للأمام). - تنزلق الخزانة إذا كانت القوة اللازمة لتسريعها أكبر من أقصى احتكاك سكوني $f_{s,max} = \mu_s N$ - عند الانزلاق تتحرك نحو مؤخرة الشاحنة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (القوة المسببة للتسارع):** عندما تتسارع الشاحنة إلى الأمام، فإن الخزانة تميل إلى البقاء في مكانها بسبب قصورها الذاتي. القوة الوحيدة التي يمكن أن تدفع الخزانة للأمام مع الشاحنة هي قوة الاحتكاك بين أرضية صندوق الشاحنة وقاعدة الخزانة. وبما أن الخزانة لا تنزلق (في البداية)، فإن هذه القوة هي قوة الاحتكاك السكوني.
2. **الخطوة 2 (ظرف الانزلاق):** يمكن للخزانة أن تنزلق إذا أصبحت القوة اللازمة لتسريعها (التي يوفرها الاحتكاك السكوني) أكبر من أقصى قوة احتكاك سكوني يمكن أن يوفرها السطحين. أي إذا تجاوزت القوة المطلوبة لتسريع الخزانة مع الشاحنة القيمة $f_{s,max} = \mu_s N$. يحدث هذا عادةً إذا كان تسارع الشاحنة كبيرًا جدًا.
3. **الخطوة 3 (اتجاه الانزلاق):** إذا انزلقت الخزانة، فإنها ستتحرك نحو مؤخرة الشاحنة (أي إلى الخلف بالنسبة للشاحنة). هذا لأن الشاحنة تتقدم بسرعة أكبر من الخزانة، مما يجعل الخزانة تتخلف عن حركة الشاحنة.
4. **النتيجة:** القوة التي تجعل الخزانة تتسارع مع الشاحنة هي **قوة الاحتكاك السكوني** (للأمام). يمكن للخزانة أن تنزلق إذا كانت القوة المطلوبة لتسريعها أكبر من أقصى قوة احتكاك سكوني يمكن أن يوفرها السطحين ($f_{s,max} = \mu_s N$). وعند الانزلاق، ستتحرك الخزانة **نحو مؤخرة الشاحنة**.

سؤال 28: 28. التفكير الناقد تدفع طاولة كتلتها 13 kg بقوة مقدارها 20 N، دون أن تحركها، وعندما دفعتها بقوة أفقية 25 N اكتسبت تسارعًا مقداره 0.26 m/s². ما الذي يمكن أن تستنتجه عن معاملي الاحتكاك السكوني والحركي؟

الإجابة: س:28: - بما أن قوة 20 N لم تحرك الطاولة إذن: $f_{s,max} \ge 20\text{ N}$ - عند دفعها بـ 25 N وتسارعها $0.26\text{ m/s}^2$: $F_{net} = ma = 13(0.26) = 3.38\text{ N}$ $f_k = 25 - 3.38 = 21.62 \approx 21.6\text{ N}$ $\mu_k = \frac{f_k}{mg} = \frac{21.62}{13(9.8)} \approx 0.17$ - ولأنها بدأت تتحرك عند 25 N فإن: $20 \le f_{s,max} < 25\text{ N}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (تحليل الحالة الأولى - الاحتكاك السكوني):** عندما تدفع الطاولة بقوة 20 N دون أن تتحرك، فهذا يعني أن قوة الاحتكاك السكوني كانت كافية لمقاومة هذه القوة. وبالتالي، فإن أقصى قوة احتكاك سكوني ($f_{s,max}$) يجب أن تكون أكبر من أو تساوي 20 N. $$f_{s,max} \ge 20 \text{ N}$$
2. **الخطوة 2 (تحليل الحالة الثانية - الاحتكاك الحركي):** عندما تدفع الطاولة بقوة 25 N وتكتسب تسارعًا مقداره 0.26 m/s²، فهذا يعني أن الطاولة قد بدأت بالحركة، وبالتالي فإن قوة الاحتكاك المؤثرة هي قوة الاحتكاك الحركي ($f_k$). نستخدم قانون نيوتن الثاني: $F_{net} = ma$. القوة المحصلة ($F_{net}$) هي الفرق بين القوة الدافعة وقوة الاحتكاك الحركي: $$F_{net} = F_{دفع} - f_k$$ $$ma = F_{دفع} - f_k$$ لدينا: - الكتلة: m = 13 kg - التسارع: a = 0.26 m/s² - القوة الدافعة: $F_{دفع} = 25 \text{ N}$ بالتعويض لحساب القوة المحصلة: $$F_{net} = 13 \times 0.26 = 3.38 \text{ N}$$ الآن، يمكننا حساب قوة الاحتكاك الحركي: $$3.38 = 25 - f_k$$ $$f_k = 25 - 3.38 = 21.62 \text{ N}$$
3. **الخطوة 3 (حساب معامل الاحتكاك الحركي):** لحساب معامل الاحتكاك الحركي ($\mu_k$)، نستخدم العلاقة $f_k = \mu_k N$. بما أن الطاولة على سطح أفقي، فإن القوة العمودية $N = mg$. $$N = 13 \times 9.8 = 127.4 \text{ N}$$ الآن نحسب $\mu_k$: $$\mu_k = \frac{f_k}{N} = \frac{21.62}{127.4} \approx 0.1697$$ بالتقريب، $\mu_k \approx 0.17$.
4. **الخطوة 4 (الاستنتاج عن معامل الاحتكاك السكوني):** من الحالة الأولى، عرفنا أن $f_{s,max} \ge 20 \text{ N}$. وبما أن الطاولة بدأت تتحرك عند قوة 25 N، فهذا يعني أن أقصى قوة احتكاك سكوني كانت أقل من 25 N. إذن، $20 \text{ N} \le f_{s,max} < 25 \text{ N}$. يمكننا تقدير معامل الاحتكاك السكوني ($\mu_s$) باستخدام $f_{s,max} = \mu_s N$: $$\mu_s = \frac{f_{s,max}}{N}$$ باستخدام النطاق الذي توصلنا إليه لـ $f_{s,max}$: $$\frac{20}{127.4} \le \mu_s < \frac{25}{127.4}$$ $$0.157 \le \mu_s < 0.196$$ وهذا يتوافق مع القاعدة العامة أن $\mu_s > \mu_k$.
5. **النتيجة:** يمكننا أن نستنتج أن: - قوة الاحتكاك الحركي $f_k \approx 21.6 \text{ N}$، وبالتالي معامل الاحتكاك الحركي $\mu_k \approx 0.17$. - أقصى قوة احتكاك سكوني $f_{s,max}$ تقع في النطاق $20 \text{ N} \le f_{s,max} < 25 \text{ N}$، وبالتالي معامل الاحتكاك السكوني $\mu_s$ يقع في النطاق $0.157 \le \mu_s < 0.196$.

في مسألة التفكير الناقد، إذا كانت القوة اللازمة لتحريك طاولة كتلتها 13 kg أكبر من 20 N وأقل من 25 N، فما النطاق التقريبي لقيمة معامل الاحتكاك السكوني μs؟ (خذ g = 9.8 m/s²)

• أ) μs = 0.17
• ب) 0.12 ≤ μs < 0.15
• ج) 0.157 ≤ μs < 0.196
• د) μs > 0.25

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 0.157 ≤ μs < 0.196

الشرح: ١. القوة العمودية: N = mg = 13 * 9.8 = 127.4 N. ٢. من المعطيات: 20 N ≤ f_s,max < 25 N. ٣. بالتعويض في القانون: μ_s = f_s,max / N. ٤. النطاق: 20/127.4 ≤ μ_s < 25/127.4. ٥. النتيجة: 0.157 ≤ μs < 0.196.

تلميح: استخدم قانون أقصى قوة احتكاك سكوني: f_s,max = μ_s * N، حيث N = mg.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

قارن بين الاحتكاك السكوني والاحتكاك الحركي.

• أ) الاحتكاك السكوني ثابت المقدار ويؤثر على الأجسام المتحركة فقط، بينما الاحتكاك الحركي متغير ويؤثر على الأجسام الساكنة.
• ب) الاحتكاك السكوني يمنع بدء الحركة ويتغير مقداره حتى قيمة عظمى (f_s,max = μ_s N). الاحتكاك الحركي يقاوم الحركة بعد بدئها ومقداره ثابت تقريبًا (f_k = μ_k N). عادةً μ_s > μ_k.
• ج) كلاهما لهما نفس المعامل (μ) ونفس القانون (f = μN)، والفرق هو أن السكوني يؤثر لفترة أطول.
• د) الاحتكاك الحركي دائمًا أكبر من السكوني، ويُحسب بنفس القانون لكن بقيمة معامل مختلفة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الاحتكاك السكوني يمنع بدء الحركة ويتغير مقداره حتى قيمة عظمى (f_s,max = μ_s N). الاحتكاك الحركي يقاوم الحركة بعد بدئها ومقداره ثابت تقريبًا (f_k = μ_k N). عادةً μ_s > μ_k.

الشرح: ١. الاحتكاك السكوني: يؤثر بين سطحين غير منزلقين، يمنع بدء الحركة، مقداره يتغير من الصفر حتى قيمة عظمى تُحسب بـ f_s,max = μ_s N. ٢. الاحتكاك الحركي: يؤثر عند انزلاق الجسم، يقاوم الحركة، مقداره ثابت تقريبًا ويُحسب بـ f_k = μ_k N. ٣. المقارنة: غالبًا ما يكون معامل الاحتكاك السكوني (μ_s) أكبر من معامل الاحتكاك الحركي (μ_k).

تلميح: تذكر أن نوع الاحتكاك يعتمد على حالة الجسم (ساكن أم متحرك) وأن لكل منهما قانون حسابي مختلف.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

انزلق صندوق كتلته 25 kg على أرضية صالة رياضية، ثم توقف. فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي بين الصندوق وأرضية الصالة 0.15، فما مقدار قوة الاحتكاك التي أثرت فيه؟ (خذ g = 9.8 m/s²)

• أ) 3.68 N (نتيجة استخدام μ_k/m بدلاً من الضرب)
• ب) 36.75 N (تقريبًا 37 N)
• ج) 245 N (وهو الوزن، وليس قوة الاحتكاك)
• د) 0.15 N (وهو معامل الاحتكاك فقط)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 36.75 N (تقريبًا 37 N)

الشرح: ١. المعطيات: m = 25 kg, μ_k = 0.15, g = 9.8 m/s². ٢. القوة العمودية: N = mg = 25 * 9.8 = 245 N. ٣. قانون الاحتكاك الحركي: f_k = μ_k * N = 0.15 * 245. ٤. الحساب: f_k = 36.75 N. بالتقريب لأقرب عدد صحيح ≈ 37 N.

تلميح: استخدم قانون قوة الاحتكاك الحركي: f_k = μ_k * N. تذكر أن القوة العمودية (N) على سطح أفقي تساوي الوزن (mg).

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

ألقی أحمد بطاقة فأنزلقت على سطح الطاولة مسافة 0.35 m قبل أن تتوقف. إذا كانت كتلة البطاقة 2.3 g، ومعامل الاحتكاك الحركي بينها وبين سطح الطاولة 0.24، فما السرعة الابتدائية للبطاقة؟ (خذ g = 9.8 m/s²)

• أ) 0.91 m/s (خطأ في حساب الجذر التربيعي أو المسافة)
• ب) 1.28 m/s
• ج) 2.35 m/s (وهو تقريبًا قيمة μ_k * g بدون استخدام المسافة)
• د) 0.35 m/s (وهي المسافة فقط)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 1.28 m/s

الشرح: ١. المعطيات: d = 0.35 m, μ_k = 0.24, g = 9.8 m/s², السرعة النهائية v = 0. ٢. التسارع (التباطؤ): a = -μ_k * g = -0.24 * 9.8 = -2.352 m/s². ٣. معادلة الحركة: v² = v₀² + 2ad. نعوض: 0 = v₀² + 2*(-2.352)*0.35. ٤. الحل: v₀² = 1.6464 → v₀ = √1.6464 ≈ 1.283 m/s ≈ 1.28 m/s.

تلميح: استخدم معادلات الحركة بتسارع ثابت. أولاً، أوجد التسارع (التباطؤ) الناتج عن الاحتكاك باستخدام a = μ_k * g.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

إذا كان معامل الاحتكاك السكوني بين طاولة كتلتها 40.0 kg وسطح الأرض يساوي 0.43، فما أكبر قوة أفقية يمكن أن تؤثر في الطاولة دون أن تحركها؟ (خذ g = 9.8 m/s²)

• أ) 17.2 N (نتيجة قسمة μ_s على الوزن)
• ب) 392 N (وهو الوزن، وليس قوة الاحتكاك)
• ج) 168.56 N (تقريبًا 169 N)
• د) 0.43 N (وهو معامل الاحتكاك فقط)

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 168.56 N (تقريبًا 169 N)

الشرح: ١. المعطيات: m = 40.0 kg, μ_s = 0.43, g = 9.8 m/s². ٢. القوة العمودية: N = mg = 40.0 * 9.8 = 392 N. ٣. قانون أقصى احتكاك سكوني: f_s,max = μ_s * N = 0.43 * 392. ٤. الحساب: f_s,max = 168.56 N. بالتقريب لأقرب عدد صحيح ≈ 169 N.

تلميح: أكبر قوة أفقية دون تحريك الجسم تساوي أقصى قوة احتكاك سكوني ممكنة. استخدم القانون: f_s,max = μ_s * N.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

من مسألة التفكير الناقد، ما مقدار قوة الاحتكاك الحركي f_k المؤثرة على الطاولة عندما دفعت بقوة 25 N وتسارعت بمقدار 0.26 m/s²؟

• أ) 3.38 N
• ب) 25 N
• ج) 21.6 N
• د) 20 N

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 21.6 N

الشرح: ١. القوة المحصلة: F_net = m * a = 13 * 0.26 = 3.38 N. ٢. القوة المحصلة تساوي: F_دفع - f_k. ٣. إذن: 25 - f_k = 3.38. ٤. بحل المعادلة: f_k = 25 - 3.38 = 21.62 N. ٥. بالتقريب: f_k ≈ 21.6 N.

تلميح: القوة المحصلة (F_net = ma) تساوي الفرق بين القوة الدافعة وقوة الاحتكاك الحركي.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

وضع سامي خزانته على أرضية صندوق شاحنة. ما القوة التي تجعل الخزانة تتسارع مع الشاحنة عندما تتسارع إلى الأمام؟

• أ) قوة الجاذبية الأرضية.
• ب) قوة الاحتكاك السكوني بين قاعدة الخزانة وأرضية الصندوق.
• ج) قوة دفع الهواء داخل الصندوق.
• د) قوة رد فعل الأرضية على إطارات الشاحنة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: قوة الاحتكاك السكوني بين قاعدة الخزانة وأرضية الصندوق.

الشرح: عند تسارع الشاحنة للأمام، تميل الخزانة للبقاء في مكانها بسبب القصور الذاتي. القوة الوحيدة التي يمكنها دفع الخزانة للأمام مع الشاحنة (بدون انزلاق) هي قوة الاحتكاك السكوني المؤثرة بين سطح الخزانة وأرضية صندوق الشاحنة.

تلميح: فكر في القوة التي تمنع الخزانة من الانزلاق للخلف عندما تندفع الشاحنة للأمام.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

من مسألة التفكير الناقد، ما قيمة معامل الاحتكاك الحركي μ_k للطاولة؟ (خذ g = 9.8 m/s²)

• أ) 0.15
• ب) 0.17
• ج) 0.43
• د) 0.24

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 0.17

الشرح: ١. القوة العمودية: N = m * g = 13 * 9.8 = 127.4 N. ٢. قوة الاحتكاك الحركي: f_k = 21.62 N (من الحساب السابق). ٣. معامل الاحتكاك الحركي: μ_k = f_k / N = 21.62 / 127.4. ٤. بالحساب: μ_k ≈ 0.1697. ٥. بالتقريب: μ_k ≈ 0.17.

تلميح: استخدم القانون: μ_k = f_k / N، حيث N = mg و f_k هي قوة الاحتكاك الحركي.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

عندما تنزلق خزانة موضوعة في شاحنة متسارعة، ما اتجاه انزلاقها بالنسبة للشاحنة؟

• أ) نحو مقدمة الشاحنة (إلى الأمام)
• ب) نحو مؤخرة الشاحنة (إلى الخلف)
• ج) إلى أعلى
• د) إلى أحد الجانبين

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: نحو مؤخرة الشاحنة (إلى الخلف)

الشرح: عندما تتسارع الشاحنة للأمام، فإن الخزانة (بسبب قصورها الذاتي) تميل إلى البقاء في مكانها بالنسبة للأرض. بينما تتحرك أرضية الشاحنة للأمام بسرعة أكبر، مما يجعل الخزانة تبدو وكأنها تنزلق للخلف بالنسبة للشاحنة، أي نحو المؤخرة.

تلميح: فكر في قانون القصور الذاتي: الجسم الساكن يميل إلى البقاء في مكانه.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما الشرط الذي يؤدي إلى انزلاق خزانة موضوعة على أرضية شاحنة متسارعة؟

• أ) إذا كانت كتلة الخزانة كبيرة جدًا.
• ب) إذا كانت سرعة الشاحنة ثابتة.
• ج) إذا تجاوزت القوة المطلوبة لتسريعها أقصى قوة احتكاك سكوني ممكنة (f_s,max).
• د) إذا كان معامل الاحتكاك الحركي صغيرًا.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: إذا تجاوزت القوة المطلوبة لتسريعها أقصى قوة احتكاك سكوني ممكنة (f_s,max).

الشرح: القوة التي تسرع الخزانة مع الشاحنة هي قوة الاحتكاك السكوني بين قاعدتها وأرضية الشاحنة. يحدث الانزلاق عندما تتطلب تسريع الخزانة قوة أكبر من أقصى قوة يمكن أن يوفرها الاحتكاك السكوني، أي عندما: القوة المطلوبة > f_s,max = μ_s * N.

تلميح: الاحتكاك السكوني هو الذي يمنع الانزلاق، وله حد أقصى.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط