3-2 الحركة بتسارع ثابت - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال :

الإجابة:

أسقط رائد فضاء ريشة من نقطة على ارتفاع 1.2 m فوق سطح القمر. إذا كان تسارع الجاذبية على سطح القمر 1.62 m/s²، فما الزمن الذي تستغرقه الريشة حتى تصطدم بسطح القمر؟

• أ) 0.86 s
• ب) 1.2 s
• ج) 1.5 s
• د) 2.4 s

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 1.2 s

الشرح: ١. المعطيات: الإزاحة الرأسية Δy = 1.2 m، التسارع g = 1.62 m/s²، السرعة الابتدائية = 0. ٢. عوض في معادلة الإزاحة: Δy = ½gt² → 1.2 = ½(1.62)t². ٣. 1.2 = 0.81t² → t² = 1.2 / 0.81 ≈ 1.481 → t ≈ √1.481 ≈ 1.2 s.

تلميح: استخدم معادلة السقوط الحر من السكون: Δy = ½gt².

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

تتباطأ سيارة سباق ثابت بمقدار (-11 m/s²). إذا كانت السيارة منطلقة بسرعة 55 m/s، فما المسافة التي تقطعها بالأمتار قبل أن تقف؟

• أ) 137.5 m
• ب) 275 m
• ج) 550 m
• د) 68.8 m

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 137.5 m

الشرح: ١. القانون: v² = u² + 2 a s (حيث v = 0). ٢. إعادة الترتيب: s = -u² / (2a). ٣. التعويض: s = -(55²) / (2 × (-11)) = -3025 / (-22) = 137.5 m.

تلميح: استخدم قانون يربط السرعة النهائية (صفر) بالإزاحة: v² = u² + 2as.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

تطير طائرة نفاثة بسرعة 145 m/s وفق تسارع ثابت مقداره 23.1 m/s² لمدة 20.0 s. ما سرعتها النهائية؟

• أ) 607 m/s
• ب) 462 m/s
• ج) 290 m/s
• د) 725 m/s

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 607 m/s

الشرح: ١. القانون: السرعة النهائية (v) = السرعة الابتدائية (u) + (التسارع (a) × الزمن (t)). ٢. التعويض: v = 145 + (23.1 × 20.0). ٣. الحساب: v = 145 + 462 = 607 m/s.

تلميح: استخدم قانون السرعة النهائية للحركة بتسارع ثابت: v = u + at.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

تطير طائرة نفاثة بسرعة 145 m/s وفق تسارع ثابت مقداره 23.1 m/s² لمدة 20.0 s. إذا كانت سرعة الصوت في الهواء 331 m/s، فما سرعة الطائرة بدلالة سرعة الصوت؟

• أ) 1.83 ضعف سرعة الصوت
• ب) 0.55 ضعف سرعة الصوت
• ج) 2.45 ضعف سرعة الصوت
• د) 1.45 ضعف سرعة الصوت

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 1.83 ضعف سرعة الصوت

الشرح: ١. السرعة النهائية للطائرة (من المسألة السابقة) = 607 m/s. ٢. سرعة الصوت = 331 m/s. ٣. النسبة = 607 / 331 ≈ 1.83. ٤. الإجابة: 1.83 ضعف سرعة الصوت.

تلميح: اقسم السرعة النهائية للطائرة على سرعة الصوت.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

بدأ متزلج حركته من السكون بتسارع مقداره 2.0 m/s²، ما سرعته عندما يقطع مسافة 325 m؟

• أ) 36.1 m/s
• ب) 25.5 m/s
• ج) 650 m/s
• د) 18.0 m/s

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 36.1 m/s

الشرح: ١. القانون: v² = 2 × a × s (حيث السرعة الابتدائية = 0). ٢. التعويض: v² = 2 × 2.0 × 325 = 1300. ٣. الحساب: v = √1300 ≈ 36.06 m/s ≈ 36.1 m/s.

تلميح: استخدم قانون يربط السرعة النهائية بالإزاحة عند البدء من السكون: v² = 2as.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

تتحرك سيارة بسرعة 12 m/s متجهة تلا بتسارع ثابت (-2 m/s²). ما إزاحتها بعد 6 s؟

• أ) 36 m
• ب) 72 m
• ج) 0 m
• د) 108 m

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 36 m

الشرح: ١. القانون: s = u t + (1/2) a t². ٢. التعويض: s = (12 × 6) + (0.5 × (-2) × 6²). ٣. الحساب: s = 72 + (0.5 × (-2) × 36) = 72 + (-36) = 36 m.

تلميح: استخدم قانون الإزاحة للحركة بتسارع ثابت: s = ut + (1/2)at². انتبه لإشارة التسارع.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

تتحرك سيارة بسرعة 12 m/s متجهة تلا بتسارع ثابت (-2 m/s²). ما إزاحتها بعد 9 s؟

• أ) 54 m
• ب) 27 m
• ج) 0 m
• د) -27 m

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 27 m

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 12 m/s، التسارع a = -2 m/s²، الزمن t = 9 s. ٢. عوض في معادلة الإزاحة: Δx = v₀t + ½at². ٣. Δx = (12)(9) + ½(-2)(9)² = 108 + ½(-2)(81) = 108 + (-81) = 27 m.

تلميح: استخدم معادلة الحركة بتسارع ثابت: Δx = v₀t + ½at². انتبه لإشارة التسارع السالبة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما المسافة التي تطيرها طائرة خلال 15 s، بينما تتغير سرعتها المنتظمة من 145 m/s إلى 75 m/s ؟

• أ) 1650 m
• ب) 1100 m
• ج) 2200 m
• د) 3300 m

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: 1650 m

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 145 m/s، السرعة النهائية v = 75 m/s، الزمن t = 15 s. ٢. عوض في معادلة الإزاحة: Δx = ½(v₀ + v)t. ٣. Δx = ½(145 + 75)(15) = ½(220)(15) = 110 × 15 = 1650 m.

تلميح: استخدم معادلة الإزاحة عندما يكون التسارع ثابتاً: Δx = ½(v₀ + v)t.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

تتحرك سيارة شرطة من السكون بتسارع ثابت مقداره 7.0 m/s²، لتلحق بسيارة تتجاوز حد السرعة المسموح به وهو 30.0 m/s. كم تكون سرعة سيارة الشرطة عندما تلحق بالسيارة المخالفة؟

• أ) 30.0 m/s
• ب) 42.0 m/s
• ج) 60.0 m/s
• د) 51.2 m/s

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 60.0 m/s

الشرح: ١. للسيارة المخالفة (حركة بسرعة ثابتة): x₁ = v₁t = (30.0)t. ٢. لسيارة الشرطة (حركة بتسارع من السكون): x₂ = ½at² = ½(7.0)t². ٣. عند اللحاق: x₁ = x₂ → (30.0)t = 3.5t² → t = 30.0/3.5 ≈ 8.57 s. ٤. سرعة الشرطة: v₂ = at = (7.0)(8.57) ≈ 60.0 m/s.

تلميح: عند اللحاق، يكون الزمن والإزاحة متساويين للسيارتين. استخدم معادلات الحركة لكل منهما.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: صعب

قذفت كرة بسرعة 2.0 m/s رأسياً إلى أسفل من نافذة منزل. ما سرعتها حين تصل إلى رصيف المشاة الذي يبعد 2.5 m أسفل نقطة القذف؟ (تسارع الجاذبية g = 9.8 m/s²)

• أ) 5.2 m/s
• ب) 7.3 m/s
• ج) 9.8 m/s
• د) 2.5 m/s

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 7.3 m/s

الشرح: ١. المعطيات: السرعة الابتدائية v₀ = 2.0 m/s (لأسفل)، الإزاحة Δy = 2.5 m (لأسفل)، التسارع a = g = 9.8 m/s² (لأسفل). ٢. اختر الاتجاه لأسفل موجباً. عوض في المعادلة: v² = v₀² + 2gΔy. ٣. v² = (2.0)² + 2(9.8)(2.5) = 4 + 49 = 53. ٤. v = √53 ≈ 7.3 m/s (لأسفل).

تلميح: استخدم معادلة الحركة التي تربط السرعة النهائية بالابتدائية والتسارع والإزاحة: v² = v₀² + 2aΔy. انتبه لاتجاه السرعة والإزاحة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

استعن بالشكل 19-3 لإيجاد الإزاحة المقطوعة خلال الفترة الزمنية من t = 5.0 s إلى t = 10.0 s. (افترض أن الشكل يوضح منحنى السرعة-الزمن).

• أ) يتم حسابها باستخدام قانون v = u + at.
• ب) يتم حساب الإزاحة من خلال مساحة المنطقة تحت منحنى السرعة-الزمن خلال الفترة المحددة.
• ج) تساوي حاصل ضرب السرعة الابتدائية في الزمن.
• د) تساوي الفرق بين السرعتين النهائية والابتدائية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يتم حساب الإزاحة من خلال مساحة المنطقة تحت منحنى السرعة-الزمن خلال الفترة المحددة.

الشرح: 1. في منحنى السرعة-الزمن، الإزاحة تساوي المساحة المحصورة بين المنحنى ومحور الزمن. 2. للفترة من t=5.0 s إلى t=10.0 s، يجب حساب هذه المساحة. 3. بدون الشكل، لا يمكن تحديد القيمة العددية، لكن المبدأ هو حساب المساحة.

تلميح: في منحنى السرعة-الزمن، الإزاحة تساوي المساحة تحت المنحنى.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

شاهد سائق سيارة تسير بسرعة 90.0 km/h، فجأة أضواء حجز على بعد 40.0 m أمامه. فإذا استغرق السائق 0.75 s حتى يضغط على الفرامل، وكان التسارع المتوسط للسيارة أثناء ضغطه على الفرامل (-10.0 m/s²). فحدد ما إذا كانت السيارة ستصطدم بالحاجز أم لا؟

• أ) لا، لن تصطدم لأن مسافة التوقف أقل من 40.0 m.
• ب) نعم، ستصطدم لأن مسافة التوقف الإجمالية أكبر من 40.0 m.
• ج) لا، لن تصطدم لأن التسارع كافٍ للتوقف.
• د) نعم، ستصطدم لأن زمن رد الفعل طويل جدًا.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: نعم، ستصطدم لأن مسافة التوقف الإجمالية أكبر من 40.0 m.

الشرح: 1. تحويل السرعة: 90.0 km/h = 25.0 m/s. 2. مسافة رد الفعل: d1 = v * t = 25.0 * 0.75 = 18.75 m. 3. أثناء الكبح (v=0, u=25.0 m/s, a=-10.0 m/s²): v² = u² + 2a d2 → 0 = 25² + 2*(-10)*d2 → d2 = 31.25 m. 4. المسافة الإجمالية: d_total = 18.75 + 31.25 = 50.0 m. 5. بما أن 50.0 m > 40.0 m، فإن السيارة ستصطدم بالحاجز.

تلميح: احسب أولاً المسافة المقطوعة خلال زمن رد الفعل، ثم المسافة المقطوعة أثناء الكبح باستخدام معادلات الحركة بتسارع ثابت.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: صعب

في السؤال السابق (عن الكرة المضرب)، إذا قذفت كرة مضرب في الهواء والتقطتها بعد 2.2 s، فما الارتفاع الذي وصلت إليه الكرة؟ (تسارع الجاذبية g = 9.8 m/s²)

• أ) حوالي 11.8 m
• ب) حوالي 5.9 m
• ج) حوالي 2.4 m
• د) حوالي 23.7 m

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: حوالي 5.9 m

الشرح: 1. زمن الصعود إلى أقصى ارتفاع = نصف الزمن الكلي = 2.2 / 2 = 1.1 s. 2. عند أقصى ارتفاع، السرعة النهائية = 0. 3. استخدم معادلة الإزاحة: y = v_i * t + (1/2)*a*t²، حيث v_i هي السرعة الابتدائية للصعود. 4. أو استخدم معادلة: y = (1/2) * g * (t_صعود)²، لأن السرعة الابتدائية للصعود = g * t_صعود. 5. y = (1/2) * 9.8 * (1.1)² = 4.9 * 1.21 ≈ 5.93 m.

تلميح: زمن الصعود إلى أقصى ارتفاع يساوي نصف الزمن الكلي للرحلة (إذا عادت إلى نفس المستوى). استخدم معادلة الإزاحة في السقوط الحر.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

في السؤال السابق (عن الكرة المضرب)، إذا قذفت كرة مضرب في الهواء والتقطتها بعد 2.2 s، فما السرعة المتجهة الابتدائية للكرة؟ (تسارع الجاذبية g = 9.8 m/s²)

• أ) حوالي 21.6 m/s
• ب) حوالي 5.4 m/s
• ج) حوالي 10.8 m/s
• د) حوالي 2.2 m/s

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: حوالي 10.8 m/s

الشرح: 1. زمن الصعود إلى أقصى ارتفاع = 1.1 s. 2. عند أقصى ارتفاع، السرعة النهائية v = 0. 3. استخدم معادلة السرعة: v = u + a*t، حيث a = -g. 4. 0 = u - (9.8 * 1.1) 5. u = 9.8 * 1.1 = 10.78 m/s ≈ 10.8 m/s.

تلميح: السرعة الابتدائية للقذف لأعلى مرتبطة بزمن الصعود إلى أقصى ارتفاع.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط