تقويم الفصل 2 - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال b: b. متى كان موقع علي على بعد 6.0m؟

الإجابة: ج: b - متى كان موقع علي على بعد m 6.0 = d الزمن t = 25 s و t = 60 s

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (فهم السؤال):** السؤال يسأل عن الزمن (t) عندما يكون موقع علي على بعد 6.0 متر (d = 6.0 m) من نقطة الأصل. هذا يعني أننا نبحث عن القيم الزمنية التي يقابلها موقع 6.0 متر على منحنى (الموقع-الزمن).
2. **الخطوة 2 (قراءة المنحنى):** ننظر إلى منحنى (الموقع-الزمن) المرفق مع السؤال (الذي لم يُرفق هنا، لكننا نفترض وجوده). نبحث عن النقاط التي يكون فيها الموقع (المحور الرأسي) يساوي 6.0 متر.
3. **الخطوة 3 (تحديد الزمن):** عند رسم خط أفقي من قيمة الموقع 6.0 متر حتى يلتقي مع المنحنى، نجد أن المنحنى يقطع هذا الخط عند نقطتين. هاتان النقطتان تقابلان زمنين مختلفين.
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** من قراءة قيم الزمن (المحور الأفقي) عند هاتين النقطتين، نجد أن: الزمن الأول t = 25 ثانية والزمن الثاني t = 60 ثانية إذن، كان موقع علي على بعد 6.0 متر عند **t = 25 s و t = 60 s**.

سؤال c: c. ما الزمن بين لحظة دخول علي في الممر ووصوله إلى موقع يبعد 12.0m عن نقطة الأصل؟ وما السرعة المتجهة المتوسطة لعلي خلال الفترة الزمنية (46s – 37s)؟

الإجابة: ج: c - الزمن للوصول إلى m 12.0 = d عند t = 35 s - السرعة المتجهة (s 46 - s 37) v = d/t = (7.0-12.0)/(46-37) = -0.55 m/s

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (الجزء الأول: الزمن للوصول إلى 12.0 متر):** السؤال يسأل عن الزمن الذي يحتاجه علي للوصول إلى موقع يبعد 12.0 متر (d = 12.0 m) عن نقطة الأصل بعد دخوله الممر. ننظر إلى منحنى (الموقع-الزمن).
2. **الخطوة 2 (قراءة الزمن):** نبحث عن النقطة على المنحنى حيث الموقع يساوي 12.0 متر. من قراءة المحور الأفقي (الزمن) المقابل لهذه النقطة، نجد أن: الزمن t = 35 ثانية. إذن، الزمن للوصول إلى 12.0 متر هو **t = 35 s**.
3. **الخطوة 3 (الجزء الثاني: حساب السرعة المتجهة المتوسطة):** السرعة المتجهة المتوسطة تُحسب من القانون: $$v_{avg} = \frac{\Delta d}{\Delta t} = \frac{d_2 - d_1}{t_2 - t_1}$$ حيث $\Delta d$ هو التغير في الموقع و $\Delta t$ هو التغير في الزمن.
4. **الخطوة 4 (تطبيق القانون على الفترة 37s إلى 46s):** من المنحنى، نقرأ الموقع عند: - الزمن t₁ = 37 s: الموقع d₁ = 12.0 m - الزمن t₂ = 46 s: الموقع d₂ = 7.0 m نعوض في القانون: $$v_{avg} = \frac{7.0 - 12.0}{46 - 37} = \frac{-5.0}{9} \approx -0.555...$$
5. **الخطوة 5 (النتيجة والتفسير):** بالتقريب إلى منزلتين عشريتين، السرعة المتجهة المتوسطة هي **-0.56 m/s**. الإشارة السالبة تعني أن اتجاه حركة علي خلال هذه الفترة كان عكس الاتجاه الموجب (أي أنه كان يتحرك للخلف نحو نقطة الأصل).

سؤال 55: 55. تصميم تجربة تنطلق دراجة نارية أمام منزل يعتقد أصحابه أنها تتجاوز حدود السرعة المسموح بها وهي 40 km/h. صف تجربة بسيطة يمكنك إجراؤها لتقرر ما إذا كانت هذه الدراجة تتجاوز السرعة المحددة فعلاً عندما تمر أمام المنزل.

الإجابة: س55: ضع علامتين على مسافة معلومة (d) وقس الزمن (t) الذي تقطعه الدراجة بينهما، ثم احسب السرعة v = d/t

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** السرعة تُحسب من العلاقة الأساسية: السرعة = المسافة ÷ الزمن. للتحقق مما إذا كانت الدراجة تتجاوز حدًا معينًا (40 km/h)، نحتاج إلى قياس سرعتها الفعلية عند مرورها أمام المنزل.
2. **الخطوة 2 (تصميم التجربة):** 1. **تحديد مسافة ثابتة:** نختار مسافة مستقيمة أمام المنزل، ونضع علامتين (مثل خطين على الطريق أو علامتين على الرصيف). لنفترض أن المسافة بين العلامتين هي (d) متر (مثلاً 50 مترًا). 2. **قياس الزمن:** باستخدام ساعة إيقاف (ساعة توقيت)، يقيس شخص الزمن (t) بالثواني الذي تستغرقه الدراجة للانتقال من العلامة الأولى إلى العلامة الثانية. 3. **حساب السرعة:** نحسب السرعة (v) بالمعادلة: $$v = \frac{d}{t}$$ حيث تكون السرعة بوحدة m/s.
3. **الخطوة 3 (المقارنة مع الحد المسموح):** لتحويل السرعة من m/s إلى km/h، نضرب القيمة في 3.6 (لأن 1 m/s = 3.6 km/h). ثم نقارن السرعة المحسوبة بالحد المسموح به (40 km/h). إذا كانت السرعة المحسوبة أكبر من 40 km/h، فإن الدراجة تتجاوز الحد. إذا كانت أقل أو تساويه، فهي لا تتجاوزه.

سؤال 56: 56. تفسير الرسوم البيانية هل يمكن أن يكون المنحنى البياني لـ (الموقع - الزمن) لجسم خطاً أفقياً؟ وهل يمكن أن يكون خطاً رأسياً؟ إذا كانت إجابتك "نعم" فصف بالكلمات هذه الحركة.

الإجابة: س56: نعم، خط أفقي يعني الموقع ثابت (الجسم ساكن). - لا، خط رأسي يعني أكثر من موقع في لحظة واحدة (سرعة لا نهائية) وهو مستحيل.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** منحنى (الموقع-الزمن) يوضح كيف يتغير موقع جسم مع مرور الزمن. المحور الأفقي يمثل الزمن (t)، والمحور الرأسي يمثل الموقع (d). **الخط الأفقي:** نعم، يمكن أن يكون المنحنى خطًا أفقيًا. هذا يعني أنه مع مرور الزمن (تغير القيمة على المحور الأفقي)، يبقى الموقع ثابتًا (نفس القيمة على المحور الرأسي). بالكلمات، هذه الحركة تعني أن **الجسم ساكن لا يتحرك**، لأنه يظل في نفس الموقع طوال الوقت. **الخط الرأسي:** لا، لا يمكن أن يكون المنحنى خطًا رأسيًا. الخط الرأسي يعني أنه عند نفس اللحظة الزمنية (نقطة واحدة على المحور الأفقي)، يكون للجسم أكثر من موقع (قيم متعددة على المحور الرأسي). هذا مستحيل فيزيائيًا، لأنه يعني أن الجسم موجود في أكثر من مكان في نفس اللحظة، أو أن سرعته لا نهائية للانتقال بين هذه المواقع في زمن صفر، وهذا لا يحدث في الواقع.

سؤال 57: 57. وقف طلاب شعبة الفيزياء في صف واحد، وكانت المسافة بين كل طالبين 25m، واستخدموا ساعات إيقاف لقياس الزمن الذي تمر عنده سيارة تتحرك على طريق رئيس أمام كل منهم. وتم تدوين البيانات في الجدول 3-2. ارسم منحنى (الموقع - الزمن) مستخدماً البيانات الواردة في الجدول، ثم أوجد ميل الخط البياني في المنحنى، واستنتج سرعة السيارة.

الإجابة: س57: المنحنى خط مستقيم يمر بالنقاط. الميل يمثل السرعة. الميل = $\frac{200-0}{10.3-0}$ ≅ 19.4 m/s إذن سرعة السيارة 19.4 m/s

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (رسم المنحنى):** 1. نأخذ البيانات من الجدول 3-2 (الذي لم يُرفق، لكننا نفترض أنه يعطي أزواجًا من القيم: الزمن والموقع المقابل لكل طالب). 2. نرسم نظام إحداثيات: المحور الأفقي (الزمن بالثواني)، المحور الرأسي (الموقع بالأمتار). 3. نرسم النقاط (الزمن، الموقع) من الجدول على الرسم البياني. 4. نلاحظ أن النقاط تقع تقريبًا على خط مستقيم. نرسم أفضل خط مستقيم يمر بهذه النقاط (خط الاتجاه).
2. **الخطوة 2 (إيجاد ميل الخط):** ميل الخط المستقيم في منحنى (الموقع-الزمن) يمثل **السرعة**. يُحسب الميل من أي نقطتين على الخط. مثال من الإجابة: النقطة الأولى (t₁=0 s, d₁=0 m) والنقطة الثانية (t₂=10.3 s, d₂=200 m). الميل = التغير في الموقع ÷ التغير في الزمن: $$\text{الميل} = \frac{d_2 - d_1}{t_2 - t_1} = \frac{200 - 0}{10.3 - 0} = \frac{200}{10.3} \approx 19.4$$
3. **الخطوة 3 (استنتاج السرعة):** بما أن الميل = السرعة (لأن $v = \frac{\Delta d}{\Delta t}$)، فإن: سرعة السيارة = الميل ≈ 19.4 m/s. لتحويلها إلى km/h نضرب في 3.6: 19.4 × 3.6 ≈ 69.8 km/h.

سؤال 58: 58. حدد علماء الفيزياء سرعة الضوء 3.00x10⁸m/s. كيف توصلوا إلى هذا؟ اقرأ حول سلسلة التجارب التي أجريت لتعيين سرعة الضوء، ثم صف كيف تطورت التقنيات التجريبية لتجعل نتائج التجارب أكثر دقة.

الإجابة: س58: تطورت القياسات عبر الزمن: 1. قياسات فلكية (رصد الظواهر). 2. تجارب مخبرية (مرايا دوارة). 3. تقنيات حديثة (ليزر، تداخل) لتعيين القيمة بدقة عالية.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** قياس سرعة الضوء كان تحديًا علميًا كبيرًا بسبب سرعتها الهائلة. تطورت الدقة عبر قرون بفضل تحسن التقنيات التجريبية.
2. **الخطوة 2 (تطور التجارب):** 1. **القياسات الفلكية المبكرة (القرن 17):** مثل تجارب أولي رومر التي استخدمت رصد تأخر ظهور أقمار المشتري. أعطت تقديرات تقريبية لكنها أثبتت أن للضوء سرعة محدودة وليست لحظية. 2. **التجارب المخبرية الأرضية (القرن 19):** مثل تجارب فيزو باستخدام عجلة مسننة، وتجارب ميكلسون باستخدام مرايا دوارة. هذه سمحت بقياس سرعة الضوء في ظروف مخبرية محكمة، مما زاد الدقة بشكل كبير. 3. **التقنيات الحديثة (القرن 20 فما بعد):** استخدام الليزر وتقنيات التداخل البصري وقياسات عالية الدقة للتردد والطول الموجي. بتطبيق العلاقة $c = f \lambda$ (السرعة = التردد × الطول الموجي)، حيث يمكن قياس التردد والطول الموجي بدقة عالية جدًا، تم تعيين قيمة سرعة الضوء بدقة شديدة وصلت إلى $3.00 \times 10^8$ m/s تقريبًا، وأصبحت قيمة معيارية في الفيزياء.

سؤال 59: 59. حوّل كلاً من قياسات الزمن الآتية إلى ما يعادلها بالثواني: a. 58 ns b. 0.046 Gs c. 9270 ms d. 12.3 ks

الإجابة: a) $5.8 \times 10^{-8}$ s b) $4.6 \times 10^{7}$ s c) 9.27 s d) $1.23 \times 10^{4}$ s

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والمطلوب):** لدينا قياسات زمنية بوحدات مختلفة: نانوثانية (ns)، جيجا ثانية (Gs)، ميلي ثانية (ms)، كيلو ثانية (ks). المطلوب تحويل كل منها إلى ثوانٍ (s). نحتاج إلى معرفة بادئات النظام الدولي للوحدات (SI prefixes).
2. **الخطوة 2 (بادئات الوحدات):** تذكر معاني البادئات: - نانو (n) = $10^{-9}$ - جيجا (G) = $10^{9}$ - ميلي (m) = $10^{-3}$ - كيلو (k) = $10^{3}$ لذلك: 1 نانوثانية = $10^{-9}$ ثانية 1 جيجا ثانية = $10^{9}$ ثانية 1 ميلي ثانية = $10^{-3}$ ثانية 1 كيلو ثانية = $10^{3}$ ثانية
3. **الخطوة 3 (الحل لكل جزء):** **a. 58 ns:** $$58 \, \text{ns} = 58 \times 10^{-9} \, \text{s} = 5.8 \times 10^{-8} \, \text{s}$$ **b. 0.046 Gs:** $$0.046 \, \text{Gs} = 0.046 \times 10^{9} \, \text{s} = 4.6 \times 10^{7} \, \text{s}$$ **c. 9270 ms:** $$9270 \, \text{ms} = 9270 \times 10^{-3} \, \text{s} = 9.27 \, \text{s}$$ **d. 12.3 ks:** $$12.3 \, \text{ks} = 12.3 \times 10^{3} \, \text{s} = 1.23 \times 10^{4} \, \text{s}$$

تفسير الرسوم البيانية: هل يمكن أن يكون المنحنى البياني لـ (الموقع - الزمن) لجسم خطاً أفقياً؟ وهل يمكن أن يكون خطاً رأسياً؟ إذا كانت إجابتك 'نعم' فصف بالكلمات هذه الحركة.

• أ) نعم للخط الأفقي (الجسم ساكن)، ولا للخط الرأسي (مستحيل فيزيائياً).
• ب) لا للخط الأفقي، ونعم للخط الرأسي (الجسم يتحرك بسرعة ثابتة).
• ج) نعم لكليهما، فالخط الأفقي يعني سرعة ثابتة والرأسي يعني تسارع لا نهائي.
• د) لا لكليهما، فمنحنى الموقع-الزمن يجب أن يكون دائماً منحنياً.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: نعم للخط الأفقي (الجسم ساكن)، ولا للخط الرأسي (مستحيل فيزيائياً).

الشرح: 1. منحنى (الموقع-الزمن) يوضح تغير موقع جسم مع مرور الزمن. 2. خط أفقي: يعني أن الموقع لا يتغير مع الزمن، أي أن الجسم ساكن. 3. خط رأسي: يعني أن الجسم يحتل أكثر من موقع في نفس اللحظة الزمنية، مما يتطلب سرعة لا نهائية، وهذا مستحيل فيزيائياً.

تلميح: تذكر أن المحور الأفقي يمثل الزمن والرأسي يمثل الموقع. فكر في معنى ثبات الموقع مع مرور الزمن، أو تغير الموقع في زمن صفر.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

صف كيف تطورت التقنيات التجريبية لقياس سرعة الضوء لتجعل النتائج أكثر دقة.

• أ) تطورت من قياسات فلكية إلى تجارب مخبرية ثم إلى تقنيات حديثة (ليزر وتداخل) لزيادة الدقة.
• ب) اعتمدت فقط على الحسابات النظرية والنماذج الرياضية دون تجارب عملية.
• ج) تطورت من استخدام الساعات الميكانيكية البسيطة إلى الساعات الذرية فحسب.
• د) بقيت الطريقة نفسها (القياسات الفلكية) ولكن بأدوات رصد أكثر قوة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: تطورت من قياسات فلكية إلى تجارب مخبرية ثم إلى تقنيات حديثة (ليزر وتداخل) لزيادة الدقة.

الشرح: 1. القياسات الفلكية المبكرة (أولي رومر): استخدمت ظواهر فلكية (تأخر ظهور أقمار المشتري) لإعطاء تقديرات تقريبية. 2. التجارب المخبرية (فيزو، ميكلسون): استخدمت معدات مثل العجلات المسننة والمرايا الدوارة في ظروف محكمة لزيادة الدقة. 3. التقنيات الحديثة: استخدام الليزر وتقنيات التداخل البصري وقياس التردد (f) والطول الموجي (λ) بدقة عالية لتطبيق العلاقة c = fλ.

تلميح: فكر في التطور التاريخي: من الملاحظات الفلكية البعيدة، إلى التجارب الأرضية المحكمة، ثم إلى التقنيات البصرية الدقيقة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

حوّل قياس الزمن 58 نانوثانية (ns) إلى ما يعادله بالثواني.

• أ) 5.8 × 10⁻⁸ ثانية
• ب) 5.8 × 10⁻⁹ ثانية
• ج) 5.8 × 10⁸ ثانية
• د) 0.58 ثانية

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 5.8 × 10⁻⁸ ثانية

الشرح: 1. البادئة 'نانو' (n) تعني 10⁻⁹. 2. لذلك: 1 ns = 10⁻⁹ s. 3. 58 ns = 58 × 10⁻⁹ s = 5.8 × 10⁻⁸ s.

تلميح: تذكر أن البادئة 'نانو' (n) تعني 10⁻⁹.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

حوّل قياس الزمن 0.046 جيجا ثانية (Gs) إلى ما يعادله بالثواني.

• أ) 4.6 × 10⁹ ثانية
• ب) 4.6 × 10⁷ ثانية
• ج) 4.6 × 10⁵ ثانية
• د) 0.46 ثانية

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 4.6 × 10⁷ ثانية

الشرح: 1. البادئة 'جيجا' (G) تعني 10⁹. 2. لذلك: 1 Gs = 10⁹ s. 3. 0.046 Gs = 0.046 × 10⁹ s = 4.6 × 10⁷ s.

تلميح: تذكر أن البادئة 'جيجا' (G) تعني 10⁹.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

حوّل قياس الزمن 9270 ميلي ثانية (ms) إلى ما يعادله بالثواني.

• أ) 0.927 ثانية
• ب) 92.7 ثانية
• ج) 9.27 ثانية
• د) 927 ثانية

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 9.27 ثانية

الشرح: 1. البادئة 'ميلي' (m) تعني 10⁻³. 2. لذلك: 1 ms = 10⁻³ s. 3. 9270 ms = 9270 × 10⁻³ s = 9.27 s.

تلميح: تذكر أن البادئة 'ميلي' (m) تعني 10⁻³.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل