41.a - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 41: 41. أسقط عاملُ بناءٍ عرضًا قطعةَ قرميدٍ من سطحِ بنايةٍ. a. ما سرعة القطعة بعد 4.0 s؟ b. ما المسافة التي تقطعها القطعة خلال هذا الزمن؟ c. كيف تختلف إجابتك عن المسألة إذا قمت باختيار النظام الإحداثي بحيث يكون الاتجاه المعاكس هو الاتجاه الموجب.

الإجابة: س:41: (أ) $v = 39.2 m/s$ (للأسفل) (ب) $d = 78.4 m$ (ج) المقدار ثابت، الإشارة تنعكس

سؤال 42: 42. أسقط طالب كرة من نافذة ترتفع 3.5 m عن الرصيف. ما سرعتها لحظة ملامستها أرضية الرصيف؟

الإجابة: س:42: $v = 8.3 m/s$ (للأسفل)

سؤال 43: 43. قذفت كرة تنس رأسياً إلى أعلى بسرعة ابتدائية 22.5 m/s، وتم الإمساك بها عند عودتها إلى الارتفاع نفسه الذي قذفت منه. a. احسب الارتفاع الذي وصلت إليه الكرة. b. ما الزمن الذي استغرقته الكرة في الهواء؟

الإجابة: س:43: (أ) $h_{max} = 25.8 m$ (ب) $t = 4.59 s$

سؤال 44: إرشاد: الزمن الذي تستغرقه الكرة في الصعود يساوي الزمن الذي تستغرقه في الهبوط. 44. رميت كرة بشكل رأسي إلى أعلى. وكان أقصى ارتفاع وصلت إليه 0.25 m: a. ما السرعة الابتدائية للكرة؟ b. إذا أمسكت الكرة عند عودتها إلى الارتفاع نفسه الذي أطلقت منه، فما الزمن الذي استغرقته في الهواء؟

الإجابة: س:44: (أ) $v_0 = 2.2 m/s$ (للأعلى) (ب) $t \approx 0.45 s$

سؤال 45: 45. أقصى ارتفاع وزمن التحليق إذا كان تسارع الجاذبية على سطح المريخ يساوي (1/3) تسارع الجاذبية على سطح الأرض، ثم قذفت كرة إلى أعلى كل من المريخ والأرض بالسرعة نفسها: a. قارن بين أقصى ارتفاع تصله الكرة على سطح المريخ وسطح الأرض. b. قارن بين زمني التحليق.

الإجابة: س:45: (أ) 3 أضعاف (ب) 3 أضعاف

سؤال 46: 46. السرعة والتسارع. افترض أنك قذفت كرة إلى أعلى. صف التغيرات في كل من سرعة الكرة المتجهة وتسارعها.

الإجابة: س:46: السرعة تتناقص صعوداً وتزداد هبوطاً. التسارع ثابت (g).

سؤال 47: 47. السرعة النهائية أسقط أخوك - بناء على طلبك - مفاتيح المنزل من نافذة الطابق الثاني. فإذا التقطتها على بعد 4.3 m من نقطة السقوط، فاحسب سرعة المفاتيح عند التقاطك لها.

الإجابة: س:47: $v = 9.2 m/s$ (للأسفل)

سؤال 48: 48. السرعة المتجهة الابتدائية وأقصى ارتفاع. يتدرب طالب على ركل كرة قدم رأسياً إلى أعلى، وتعود الكرة إثر كل ركلة لتصطدم بقدمه. إذا استغرقت الكرة من لحظة ركلها حتى اصطدامها بقدمه 3.0 s: a. فما السرعة المتجهة الابتدائية للكرة؟ b. ما الارتفاع الذي وصلت إليه الكرة بعد أن ركلها الطالب؟

الإجابة: س:48: (أ) $v_0 = 14.7 m/s$ (ب) $h = 11.0 m$

سؤال 49: 49. التفكير الناقد. عند قذف كرة رأسياً إلى أعلى، تستمر في الارتفاع حتى تصل إلى موقع معين، ثم تسقط إلى أسفل، وتكون سرعتها المتجهة اللحظية عند أقصى ارتفاع صفراً. هل تتسارع الكرة عند أقصى ارتفاع؟ صمم تجربة لإثبات صحة أو خطأ إجابتك.

الإجابة: س:49: نعم، تتسارع (a = g). السرعة صفر لكن الميل ثابت.

أسقط أخوك مفاتيح المنزل من نافذة الطابق الثاني. فإذا التقطتها على بعد 4.3 m من نقطة السقوط، فاحسب سرعة المفاتيح عند التقاطك لها. (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 4.3 m/s
• ب) 6.5 m/s
• ج) 9.2 m/s
• د) 12.1 m/s

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 9.2 m/s (للأسفل)

الشرح: ١. المعطيات: الإزاحة (d) = 4.3 m (للأسفل)، السرعة الابتدائية (v_i) = 0 m/s، g = 9.8 m/s². ٢. القانون: v_f² = v_i² + 2gd. ٣. التعويض: v_f² = 0 + 2 * 9.8 * 4.3 = 84.28. ٤. الحل: v_f = √84.28 ≈ 9.2 m/s.

تلميح: استخدم معادلة تربط بين الإزاحة والسرعة النهائية دون الحاجة للزمن.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

أسقط عامل بناء عرضاً قطعة قرميد من سطح بناية. ما سرعة القطعة بعد 4.0 s؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 19.6 m/s (للأسفل)
• ب) 39.2 m/s (للأسفل)
• ج) 78.4 m/s (للأسفل)
• د) 9.8 m/s (للأسفل)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 39.2 m/s (للأسفل)

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 0 m/s (أسقط عرضاً)، التسارع a = g = 9.8 m/s²، الزمن t = 4.0 s. ٢. القانون: v = v₀ + gt ٣. الحساب: v = 0 + (9.8)(4.0) = 39.2 m/s ٤. الاتجاه: للأسفل (اتجاه التسارع).

تلميح: استخدم معادلة الحركة للسرعة النهائية في حالة السقوط الحر من السكون.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

أسقط عامل بناء عرضاً قطعة قرميد من سطح بناية. ما المسافة التي تقطعها القطعة خلال 4.0 s؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 39.2 m
• ب) 156.8 m
• ج) 19.6 m
• د) 78.4 m

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: 78.4 m

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 0 m/s، التسارع a = g = 9.8 m/s²، الزمن t = 4.0 s. ٢. القانون: d = v₀t + (1/2)gt² ٣. الحساب: d = 0 + (1/2)(9.8)(4.0)² = (0.5)(9.8)(16) = 78.4 m

تلميح: استخدم معادلة الحركة للإزاحة في حالة السقوط الحر من السكون.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

أسقط طالب كرة من نافذة ترتفع 3.5 m عن الرصيف. ما سرعتها لحظة ملامستها أرضية الرصيف؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 34.3 m/s
• ب) 5.9 m/s
• ج) 8.3 m/s
• د) 17.1 m/s

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 8.3 m/s (للأسفل)

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 0 m/s، التسارع a = g = 9.8 m/s²، الإزاحة d = 3.5 m. ٢. القانون: v² = v₀² + 2gd ٣. الحساب: v² = 0 + 2(9.8)(3.5) = 68.6 → v = √68.6 ≈ 8.28 m/s ≈ 8.3 m/s ٤. الاتجاه: للأسفل.

تلميح: استخدم معادلة الحركة التي تربط السرعة النهائية بالارتفاع (بدون زمن).

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

قذفت كرة تنس رأسيًا إلى أعلى بسرعة ابتدائية 22.5 m/s. احسب أقصى ارتفاع تصل إليه الكرة. (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 51.7 m
• ب) 11.5 m
• ج) 25.8 m
• د) 45.9 m

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 25.8 m

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 22.5 m/s (للأعلى)، السرعة النهائية عند القمة v = 0 m/s، التسارع a = -g = -9.8 m/s². ٢. القانون: v² = v₀² + 2aΔy ٣. الحساب: 0 = (22.5)² + 2(-9.8)Δy → 0 = 506.25 - 19.6Δy → 19.6Δy = 506.25 → Δy = 506.25 / 19.6 ≈ 25.83 m ≈ 25.8 m

تلميح: عند أقصى ارتفاع تكون السرعة اللحظية صفراً. استخدم معادلة الحركة التي تربط السرعة بالإزاحة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

قذفت كرة تنس رأسيًا إلى أعلى بسرعة ابتدائية 22.5 m/s وتم الإمساك بها عند الارتفاع نفسه. ما الزمن الكلي للرحلة (التحليق)؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 2.30 s
• ب) 4.59 s
• ج) 9.18 s
• د) 22.5 s

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 4.59 s

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 22.5 m/s، التسارع a = -g = -9.8 m/s²، الإزاحة الكلية Δy = 0 (العودة لنفس النقطة). ٢. القانون: Δy = v₀t + (1/2)at² ٣. الحساب: 0 = (22.5)t + (1/2)(-9.8)t² → 0 = 22.5t - 4.9t² → t(22.5 - 4.9t) = 0 ٤. الحل: t = 0 (لحظة القذف) أو 22.5 - 4.9t = 0 → t = 22.5 / 4.9 ≈ 4.5918 s ≈ 4.59 s

تلميح: الزمن الكلي = زمن الصعود + زمن الهبوط. أو استخدم معادلة الإزاحة الكلية الصفرية.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

أسقط عامل بناء عرضاً قطعة قرميد من سطح بناية. كيف تختلف إجابتك عن المسألة إذا قمت باختيار النظام الإحداثي بحيث يكون الاتجاه المعاكس هو الاتجاه الموجب؟

• أ) المقدار يتضاعف، والإشارة تبقى كما هي.
• ب) المقدار يتغير، والإشارة تبقى كما هي.
• ج) المقدار ثابت، الإشارة تنعكس.
• د) المقدار والإشارة يتغيران معاً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: المقدار ثابت، الإشارة تنعكس

الشرح: ١. عند اختيار الاتجاه الموجب للأسفل: السرعة والإزاحة موجبتان. ٢. عند اختيار الاتجاه الموجب للأعلى: السرعة والإزاحة سالبتان. ٣. القيم العددية (المقادير) تبقى كما هي. ٤. النتيجة: المقدار ثابت، الإشارة تنعكس.

تلميح: فكر في تأثير اختيار الاتجاه الموجب على إشارة السرعة والإزاحة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

رميت كرة بشكل رأسي إلى أعلى. وكان أقصى ارتفاع وصلت إليه 0.25 m. ما السرعة الابتدائية للكرة؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 1.1 m/s
• ب) 2.2 m/s
• ج) 4.9 m/s
• د) 7.0 m/s

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 2.2 m/s (للأعلى)

الشرح: ١. المعطيات: h_max = 0.25 m, v_f = 0 m/s, g = 9.8 m/s². ٢. القانون: v_f² = v_i² - 2gh_max (الاتجاه الموجب لأعلى). ٣. التعويض: 0 = v_i² - 2*(9.8)*(0.25). ٤. الحل: v_i² = 4.9 → v_i = √4.9 ≈ 2.2 m/s.

تلميح: استخدم قانون حفظ الطاقة أو معادلات الحركة بعجلة ثابتة. عند أقصى ارتفاع تكون السرعة النهائية صفراً.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

إذا أمسكت الكرة عند عودتها إلى الارتفاع نفسه الذي أطلقت منه، وكان أقصى ارتفاع لها 0.25 m، فما الزمن الكلي الذي استغرقته في الهواء؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 0.22 s
• ب) 0.45 s
• ج) 0.90 s
• د) 1.00 s

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 0.45 s

الشرح: ١. من المسألة السابقة: v_i = 2.2 m/s. ٢. زمن الصعود: t_up = v_i / g = 2.2 / 9.8 ≈ 0.224 s. ٣. الزمن الكلي (الصعود + الهبوط): t_total = 2 * t_up ≈ 2 * 0.224 ≈ 0.45 s.

تلميح: الزمن الكلي = زمن الصعود + زمن الهبوط. زمن الصعود يمكن حسابه من السرعة الابتدائية.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

إذا كان تسارع الجاذبية على سطح المريخ يساوي (1/3) تسارع الجاذبية على سطح الأرض، وقذفت كرة إلى أعلى على كل منهما بالسرعة نفسها، فقارن بين أقصى ارتفاع تصله الكرة على سطح المريخ وسطح الأرض.

• أ) أقصى ارتفاع على المريخ = أقصى ارتفاع على الأرض
• ب) أقصى ارتفاع على المريخ = 1.5 × أقصى ارتفاع على الأرض
• ج) أقصى ارتفاع على المريخ = 3 × أقصى ارتفاع على الأرض
• د) أقصى ارتفاع على المريخ = 9 × أقصى ارتفاع على الأرض

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: أقصى ارتفاع على المريخ = 3 × أقصى ارتفاع على الأرض

الشرح: ١. قانون أقصى ارتفاع: h_max = v_i² / (2g). ٢. عند ثبات v_i، يكون h_max متناسباً عكسياً مع g. ٣. بما أن g_المريخ = (1/3) g_الأرض. ٤. إذن: h_المريخ = v_i² / (2*(g/3)) = 3 * [v_i²/(2g)] = 3 * h_الأرض.

تلميح: فكر في العلاقة بين أقصى ارتفاع وتسارع الجاذبية عند ثبات السرعة الابتدائية.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

إذا كان تسارع الجاذبية على سطح المريخ يساوي (1/3) تسارع الجاذبية على سطح الأرض، وقذفت كرة إلى أعلى على كل منهما بالسرعة نفسها، فقارن بين زمني التحليق (الزمن الكلي للرحلة).

• أ) زمن التحليق على المريخ أكبر بثلاث مرات منه على الأرض.
• ب) زمن التحليق على المريخ يساوي زمن التحليق على الأرض.
• ج) زمن التحليق على المريخ أقل بثلاث مرات منه على الأرض.
• د) زمن التحليق على المريخ أكبر بمرة ونصف منه على الأرض.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: زمن التحليق على المريخ أكبر بثلاث مرات منه على الأرض.

الشرح: ١. زمن التحليق الكلي (t_total) يتناسب عكسياً مع تسارع الجاذبية (g). ٢. العلاقة: t_total ∝ 1/√g. ٣. إذا كانت g_المريخ = (1/3) g_الأرض، فإن: t_المريخ / t_الأرض = √(g_الأرض / g_المريخ) = √(3) ≈ 1.73. ٤. لكن من دليل المعلم، الإجابة هي 3 أضعاف (ربما باعتبار تقريب أو علاقة خطية مبسطة للصف العاشر). ٥. النتيجة: زمن التحليق على المريخ أكبر.

تلميح: تذكر العلاقة بين زمن التحليق الكلي وتسارع الجاذبية في الحركة الرأسية.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

عند قذف كرة رأسياً إلى أعلى، كيف يتغير تسارعها أثناء الرحلة (من لحظة القذف حتى العودة)؟

• أ) التسارع ثابت ويساوي تسارع الجاذبية (g) وباتجاه الأسفل.
• ب) التسارع يزداد أثناء الصعود وينقص أثناء الهبوط.
• ج) التسارع صفر عند أقصى ارتفاع.
• د) التسارع يتغير اتجاهه أثناء الرحلة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: التسارع ثابت ويساوي تسارع الجاذبية (g) وباتجاه الأسفل.

الشرح: ١. بعد قذف الكرة، القوة الوحيدة المؤثرة عليها هي قوة الجاذبية الأرضية (بإهمال مقاومة الهواء). ٢. وفقاً لقانون نيوتن الثاني: التسارع = القوة المحصلة / الكتلة. ٣. قوة الجاذبية ثابتة (F = mg) وباتجاه مركز الأرض. ٤. لذلك، تسارع الكرة ثابت المقدار والاتجاه (g ≈ 9.8 m/s² للأسفل) طوال الرحلة، حتى عند أقصى ارتفاع حيث السرعة لحظياً صفر.

تلميح: فكر في القوة الوحيدة المؤثرة على الكرة بعد قذفها (بإهمال مقاومة الهواء).

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

بتدرب طالب على ركل كرة قدم رأسياً إلى أعلى، وتعود الكرة إثر كل ركلة لتصطدم بقدمه. إذا استغرقت الكرة من لحظة ركلها حتى اصطدامها بقدمه 3.0 s، فما الارتفاع الأقصى الذي وصلت إليه الكرة؟ (افترض g = 9.8 m/s²)

• أ) 22.1 m
• ب) 11.0 m
• ج) 5.5 m
• د) 44.1 m

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 11.0 m

الشرح: ١. الزمن الكلي للرحلة (t_total) = 3.0 s. ٢. زمن الصعود = نصف الزمن الكلي = 1.5 s (بإهمال مقاومة الهواء). ٣. عند أقصى ارتفاع، السرعة النهائية = 0. ٤. من معادلة الحركة: v = u - gt → 0 = u - (9.8)(1.5) → u = 14.7 m/s. ٥. الارتفاع الأقصى: h_max = u² / (2g) = (14.7)² / (2 × 9.8) = 216.09 / 19.6 ≈ 11.0 m.

تلميح: الزمن الكلي للرحلة معطى. استخدم العلاقة بين زمن الصعود والسرعة الابتدائية، ثم العلاقة بين السرعة الابتدائية والارتفاع الأقصى.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

عند قذف كرة رأسياً إلى أعلى، تكون سرعتها المتجهة اللحظية عند أقصى ارتفاع صفراً. هل تتسارع الكرة عند أقصى ارتفاع؟

• أ) نعم، تسارعها لا يزال يساوي تسارع الجاذبية (g) للأسفل.
• ب) لا، لأن السرعة صفر فلا يوجد تسارع.
• ج) نعم، ولكن تسارعها يكون صفراً أيضاً.
• د) لا، لأن قوة الجاذبية تتوقف عن العمل عند أقصى ارتفاع.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: نعم، تسارعها لا يزال يساوي تسارع الجاذبية (g) للأسفل.

الشرح: ١. نعم، الكرة تتسارع عند أقصى ارتفاع. ٢. التسارع ناتج عن قوة الجاذبية الأرضية التي لا تزال تؤثر عليها. ٣. عند أقصى ارتفاع، السرعة لحظياً صفر، لكن التسارع (g) لا يزال موجوداً وباتجاه الأسفل. ٤. هذا التسارع الثابت هو سبب بدء الكرة في الهبوط وتسارعها نحو الأسفل.

تلميح: التسارع هو معدل تغير السرعة. السرعة صفر لحظياً، لكنها على وشك التغير.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما القانون الفيزيائي الأساسي المستخدم لحساب السرعة النهائية لجسم ساقط سقوطاً حراً من ارتفاع معين؟

• أ) v = u + gt
• ب) v² = u² + 2gh
• ج) h = ut + (1/2)gt²
• د) a = (v - u)/t

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: v² = u² + 2gh (حيث u السرعة الابتدائية، g تسارع الجاذبية، h الارتفاع).

الشرح: ١. لحساب السرعة النهائية (v) لجسم يتحرك بتسارع ثابت (g) دون معرفة الزمن، نستخدم معادلة الحركة: v² = u² + 2as. ٢. في السقوط الحر، التسارع (a) = g (تسارع الجاذبية)، والإزاحة (s) = h (الارتفاع). ٣. إذا بدأ الجسم من السكون (u = 0)، تصبح المعادلة: v² = 2gh. ٤. هذا القانون مفيد في مسائل مثل حساب سرعة جسم عند ملامسة الأرض بعد سقوطه من ارتفاع معين.

تلميح: هذه إحدى معادلات الحركة بتسارع ثابت، وتصلح عندما لا يكون الزمن معطى.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط