التفكير الناقد - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 103: صمم تجربة لقياس المسافة التي يتحركها جسم متسارع خلال فترات زمنية متساوية باستخدام الأدوات الآتية: كاشف للحركة (CBL) أو بوابة صوتية)، وعربة مختبر، وخيط، وبكرة، وماسك على شكل حرف C. ثم ارسم منحنى (السرعة المتجهة - الزمن) ومنحنى (الموقع - الزمن) باستخدام أثقال مختلفة. وضح كيف يؤثر تغير الثقل في رسمك البياني.

الإجابة: غربية العربة: ستقل المسافة، السرعة، الزمن، احسب التسارع. زيادة الثقل تزيد التسارع وميل المنحنيات.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (فهم التجربة):** لنفهم هذا السؤال: نريد تصميم تجربة لدراسة حركة جسم متسارع. الأدوات المتوفرة هي: كاشف حركة (مثل CBL أو بوابة صوتية)، عربة مختبر، خيط، بكرة، وماسك على شكل حرف C. الفكرة هي استخدام ثقل معلق (مثلاً أثقال مختلفة) مربوط بالخيط الذي يمر على البكرة ويرتبط بالعربة. عندما يسقط الثقل، يسحب الخيط العربة، فتتحرك بتسارع.
2. **الخطوة 2 (طريقة القياس):** نضع الكاشف (البوابة الصوتية) لقياس الوقت الذي تستغرقه العربة لقطع مسافات محددة. نبدأ بتجربة بثقل معين، نقيس المسافة التي تتحركها العربة خلال فترات زمنية متساوية (مثلاً كل 0.5 ثانية). نسجل البيانات: المسافة مقابل الزمن.
3. **الخطوة 3 (الرسم البياني والتأثير):** من بيانات (الموقع-الزمن)، نرسم منحنى الموقع-الزمن. ثم نحسب السرعة المتوسطة لكل فترة زمنية لرسم منحنى (السرعة-الزمن). إذا زدنا الثقل (الوزن المعلق)، فإن القوة المؤثرة على العربة تزيد، مما يزيد التسارع. في منحنى (الموقع-الزمن)، سيكون المنحنى أكثر انحداراً (ميل أكبر) مع زيادة الثقل. في منحنى (السرعة-الزمن)، سيكون الخط المستقيم ذو ميل أكبر (لأن التسارع = ميل منحنى السرعة-الزمن). إذن الإجابة: زيادة الثقل تزيد التسارع، مما يزيد ميل منحنيات (الموقع-الزمن) و(السرعة-الزمن).

سؤال 104: أيهما له تسارع أكبر: سيارة تزيد سرعتها من 50 km/h إلى 60 km/h، أم دراجة هوائية تنطلق من 0 km/h إلى 10 km/h خلال الفترة الزمنية نفسها؟ وضح إجابتك.

الإجابة: التغير في السرعة (10km/h) متساو خلال نفس الزمن.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن التسارع هو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن. صيغته: التسارع = (التغير في السرعة) ÷ (التغير في الزمن).
2. **الخطوة 2 (تطبيق على السؤال):** لنقارن: - السيارة: تغير سرعتها من 50 km/h إلى 60 km/h، إذن التغير في السرعة = 60 - 50 = 10 km/h. - الدراجة: تغير سرعتها من 0 km/h إلى 10 km/h، إذن التغير في السرعة = 10 - 0 = 10 km/h. المعطى يقول "خلال الفترة الزمنية نفسها"، أي أن الزمن المستغرق للتغير متساوٍ لكليهما.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بما أن التغير في السرعة متساوٍ (10 km/h) والزمن متساوٍ، فإن التسارع = (10 km/h) ÷ (نفس الزمن) لكليهما. إذن الإجابة: **كلاهما له نفس التسارع**.

سؤال 105: يتحرك قطار سريع بسرعة 36.0 m/s، ثم طرأ ظرف اقتضى تحويل مساره إلى سكة قطار محلي. اكتشف سائق القطار السريع أن أمامه (على السكة نفسها) قطارًا محليًا يسير ببطء في الاتجاه نفسه وتفصله عن القطار السريع مسافة قصيرة (1.00 × 10² m). لم ينتبه سائق القطار المحلي للكارثة الوشيكة وتابع سيره بالسرعة نفسها، فضغط سائق القطار السريع على الفرامل، وأبطأ سرعة القطار بمعدل ثابت مقداره 3.00 m/s². إذا كانت سرعة القطار المحلي 11.0 m/s فهل يتوقف القطار السريع في الوقت المناسب أم سيتصادمان؟ أ. استنادًا إلى حساباتك، هل سيحدث تصادم؟ ب. احسب موقع كل قطار عند نهاية كل ثانية بعد المشاهدة. اعمل جدولاً تبين فيه بعد كل من القطارين عن نقطة الأصل في نهاية كل ثانية، ثم اعمل رسمًا بيانيًا لمنحنى (الموقع - الزمن) لكل من القطارين (رسمين بيانيين على النظام الإحداثي نفسه). استخدم رسمك البياني للتأكد من صحة جوابك في أ.

الإجابة: نعم، يحدث تصادم عند t=6.67s وموقع d=173m الجدول يظهر التقاطع بين 6-7 ثوان. الرسم البياني يؤكد التصادم.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والقانون):** لنحدد ما لدينا: - القطار السريع: سرعته الابتدائية u₁ = 36.0 m/s، تسارعه (تباطؤ) a₁ = -3.00 m/s². - القطار المحلي: سرعته ثابتة v₂ = 11.0 m/s. - المسافة الفاصلة بينهما عند بداية الفرملة: d₀ = 1.00 × 10² m = 100 m. نستخدم معادلات الحركة بعجلة ثابتة. للقطار السريع: الموقع d₁ = u₁t + (1/2)a₁t². للقطار المحلي (حركة بسرعة ثابتة): الموقع d₂ = v₂t + d₀ (حيث نعتبر موقع القطار السريع عند t=0 هو 0، والقطار المحلي عند 100 m).
2. **الخطوة 2 (حساب التصادم):** التصادم يحدث إذا التقى موقعاهما، أي d₁ = d₂. نحل المعادلة: 36t + (1/2)(-3)t² = 11t + 100. نبسط: 36t - 1.5t² = 11t + 100 → 25t - 1.5t² - 100 = 0 → نضرب في 2: 50t - 3t² - 200 = 0 → نرتب: -3t² + 50t - 200 = 0 → نقسم على -1: 3t² - 50t + 200 = 0. نحل المعادلة التربيعية: المميز = (-50)² - 4×3×200 = 2500 - 2400 = 100. الجذر التربيعي = 10. إذن t = [50 ± 10] / (2×3) = [50 ± 10] / 6. الحلان: t = 60/6 = 10 ثوانٍ، و t = 40/6 ≈ 6.67 ثوانٍ. الحل الأصغر (t ≈ 6.67 s) هو وقت التقاء أول (تصادم). عند هذا الوقت، السرعة النهائية للقطار السريع: v = u + at = 36 + (-3)×6.67 ≈ 36 - 20 = 16 m/s (لا يزال يتحرك للأمام، لم يتوقف بعد). إذن الإجابة: **نعم، سيحدث تصادم عند t ≈ 6.67 ثوانٍ**.
3. **الخطوة 3 (الجدول والرسم البياني):** لعمل جدول، نحسب موقع كل قطار في نهاية كل ثانية من t=0 إلى t=10 s: - للقطار السريع: d₁ = 36t - 1.5t². - للقطار المحلي: d₂ = 11t + 100. مثال: عند t=6 s: d₁ = 36×6 - 1.5×36 = 216 - 54 = 162 m؛ d₂ = 11×6 + 100 = 66 + 100 = 166 m (القطار المحلي لا يزال أمام السريع). عند t=7 s: d₁ = 36×7 - 1.5×49 = 252 - 73.5 = 178.5 m؛ d₂ = 11×7 + 100 = 77 + 100 = 177 m (القطار السريع تجاوز المحلي، أي تصادم حدث بين 6 و7 ثوانٍ). الرسم البياني (الموقع-الزمن): نرسم خطاً منحنياً للقطار السريع (معادلة تربيعية) وخطاً مستقيماً للقطار المحلي. سيتقاطع الخطان عند t ≈ 6.67 s، مما يؤكد التصادم.

سؤال 106: ابحث في مساهمات هبة الله بن ملكا البغدادي في الفيزياء.

الإجابة: هبة الله بن ملكا، ولد ببغداد، تفوق في الطب، برع في (سرائر) الحكمة، وعلوم الأوائل.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هبة الله بن ملكا البغدادي (توفي حوالي 1165م) هو عالم مسلم من بغداد، عاش في القرن السادس الهجري. اشتهر بشكل رئيسي في مجال الطب، حيث كان طبيباً بارعاً وله مؤلفات مهمة مثل كتاب "المختار في الطب". في الفيزياء، برع في علوم الحكمة الطبيعية (التي تشمل الفيزياء والفلسفة). درس أعمال العلماء اليونانيين (علوم الأوائل) مثل أرسطو وجالينوس، وحاول التوفيق بينها وبين المعرفة الإسلامية. من مساهماته في الفيزياء: اهتم بمبادئ الحركة والقوى، وناقش مفاهيم مثل الزمان والمكان والخلاء (الفراغ)، كما تناول موضوعات في البصريات والميكانيكا ضمن أبحاثه الفلسفية والعلمية. لذلك، يُعتبر من العلماء الذين ساهموا في نقل وتطوير المعرفة الفيزيائية في العصور الوسطى الإسلامية.

سؤال 107: ابحث في الحد الأقصى للتسارع الذي يتحمله الإنسان دون أن يفقد وعيه. ناقش كيف يؤثر هذا في تصميم ثلاث من وسائل التسلية أو النقل.

الإجابة: فقد الوعي عند 4-6g. تطبيقات: الأفعوانيات، مناطق الإقلاع، بدلات الطيارين.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن التسارع يقاس بوحدة g (تسارع الجاذبية الأرضية ≈ 9.8 m/s²). جسم الإنسان يمكنه تحمل تسارعات معينة دون أن يفقد الوعي بسبب تأثير القوى على تدفق الدم إلى الدماغ.
2. **الخطوة 2 (الحد الأقصى):** بالبحث، نجد أن الإنسان العادي يبدأ بفقدان الوعي عند تسارعات تتراوح بين 4g إلى 6g (أي 4 إلى 6 أضعاف تسارع الجاذبية) إذا استمرت لعدة ثوانٍ. هذا يختلف حسب اتجاه التسارع (مثلاً، التسارع للأعلى أو الجانب) وتدريب الشخص.
3. **الخطوة 3 (التطبيقات):** هذا يؤثر في تصميم وسائل التسلية والنقل: 1. **الأفعوانيات (الملاهي):** مصممة بحيث لا تتجاوز التسارعات عادة 4g لفترات قصيرة، لتجنب إصابة الركاب أو فقدان الوعي. المهندسون يحسبون المنحنيات والانحدارات للتحكم في التسارع. 2. **مركبات الفضاء وصواريخ الإقلاع:** رواد الفضاء يتعرضون لتسارعات عالية (قد تصل إلى 3g-4g أثناء الإقلاع). لذلك، يتم تدريبهم ووضعهم في أوضاع خاصة (مثل الاستلقاء) لتوزيع القوى وتقليل تأثيرها على الدماغ. 3. **سيارات السباق وبدلات الطيارين:** في السباقات الجوية أو السيارات السريعة، قد يتعرض السائقون لتسارعات جانبية عالية. بدلات الطيارين المصممة (مثل بدلات g) تساعد على ضغط الأطراف لمنع تجمع الدم فيها والحفاظ على تدفقه إلى الدماغ، مما يزيد من تحمل التسارع.

سؤال 108: تصف المعادلة الآتية حركة جسم: d = (35.0 m/s) t – 5.0 m ارسم منحنى (الموقع – الزمن) والمخطط التوضيحي للحركة، ثم اكتب مسألة في الفيزياء يمكن حلها باستخدام المعادلة.

الإجابة: منحنى الموقع - الزمن: خط مستقيم ميله 35m/s ويقطع المحور الرأسي عند -5.0m. مسألة: انطلق قطار من موقع يبعد 5.0m خلف نقطة الأصل، وتحرك بسرعة 35.0m/s. ما موقع القطار بعد 10.0s؟

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (فهم المعادلة):** المعادلة المعطاة: d = (35.0 m/s) t – 5.0 m، حيث d هو الموقع (بالمتر)، و t هو الزمن (بالثانية). هذه معادلة خطية من الشكل d = vt + d₀، حيث v = 35.0 m/s (السرعة)، و d₀ = -5.0 m (الموقع الابتدائي عند t=0).
2. **الخطوة 2 (الرسم والتوضيح):** - **منحنى (الموقع-الزمن):** خط مستقيم ميله 35.0 m/s (موجب، أي يتزايد الموقع مع الزمن)، ويقطع المحور الرأسي (محور d) عند -5.0 m. - **المخطط التوضيحي للحركة:** تخيل نقطة أصل (مثلاً علامة 0 على طريق). الجسم يبدأ من موقع 5.0 متر خلف نقطة الأصل (عند -5.0 m)، ثم يتحرك في الاتجاه الموجب (باتجاه زيادة الموقع) بسرعة ثابتة 35.0 m/s.
3. **الخطوة 3 (كتابة مسألة):** مسألة في الفيزياء: "انطلق قطار من محطة، ولكن نقطة البداية كانت 5.0 متر خلف علامة الصفر على الخط. إذا تحرك القطار بسرعة ثابتة مقدارها 35.0 متر/ثانية في خط مستقيم، فما موقع القطار (بالنسبة لعلامة الصفر) بعد مرور 10.0 ثوانٍ؟" الحل: بالتعويض في المعادلة: d = (35.0 m/s) × 10.0 s – 5.0 m = 350 m – 5.0 m = 345 m. إذن الإجابة: **موقع القطار بعد 10.0 ثوانٍ هو 345 متراً أمام علامة الصفر**.

أيهما له تسارع أكبر: سيارة تزيد سرعتها من 50 km/h إلى 60 km/h، أم دراجة هوائية تنطلق من 0 km/h إلى 10 km/h خلال الفترة الزمنية نفسها؟

• أ) السيارة تسارعها أكبر.
• ب) الدراجة تسارعها أكبر.
• ج) كلاهما له نفس التسارع.
• د) لا يمكن المقارنة بدون معرفة الزمن.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: كلاهما له نفس التسارع.

الشرح: ١. التسارع = (التغير في السرعة) ÷ (التغير في الزمن). ٢. السيارة: التغير في السرعة = 60 - 50 = 10 km/h. ٣. الدراجة: التغير في السرعة = 10 - 0 = 10 km/h. ٤. المعطى: الفترة الزمنية نفسها لكليهما. ٥. إذن، التسارع = (10 km/h) ÷ (نفس الزمن) لكليهما. ٦. النتيجة: كلاهما له نفس التسارع.

تلميح: التسارع هو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن. قارن التغير في السرعة للجسمين خلال نفس الفترة الزمنية.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل

يتحرك قطار سريع بسرعة 36.0 m/s، ويبطئ بمعدل ثابت 3.00 m/s². أمامه قطار محلي يتحرك بسرعة 11.0 m/s على نفس السكة، والمسافة الفاصلة بينهما 100 m. هل سيحدث تصادم؟

• أ) لا، لن يحدث تصادم وسيتوقف القطار السريع.
• ب) نعم، سيحدث تصادم عند t ≈ 6.67 ثانية.
• ج) نعم، سيحدث تصادم عند t = 10.0 ثانية.
• د) لا يمكن تحديد ذلك بدون رسم بياني.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: نعم، سيحدث تصادم عند t ≈ 6.67 ثانية.

الشرح: ١. معادلة موقع القطار السريع (تباطؤ): d₁ = 36t - 1.5t². ٢. معادلة موقع القطار المحلي (سرعة ثابتة): d₂ = 11t + 100. ٣. عند التصادم: d₁ = d₂. ٤. نحل المعادلة: 36t - 1.5t² = 11t + 100. ٥. نبسط إلى: 3t² - 50t + 200 = 0. ٦. بحل المعادلة التربيعية، نجد جذرين: t ≈ 6.67 ثانية و t = 10 ثوانٍ. ٧. الزمن الأصغر (6.67 ث) هو وقت التصادم الأول. ٨. النتيجة: نعم، سيحدث تصادم.

تلميح: التصادم يحدث عندما يتساوى موقع القطارين. استخدم معادلات الحركة بعجلة ثابتة للقطار السريع ومعادلة الحركة المنتظمة للقطار المحلي.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: صعب

ما المساهمة الرئيسية لهبة الله بن ملكا البغدادي في الفيزياء؟

• أ) اخترع التلسكوب ودرس حركة الكواكب.
• ب) اكتشف قانون الجذب العام قبل نيوتن.
• ج) برع في علوم الحكمة الطبيعية (الفيزياء والفلسفة)، ودرس ونقل أعمال العلماء اليونانيين، واهتم بمبادئ الحركة والقوى والزمان والمكان.
• د) ركز أبحاثه فقط على البصريات وخصائص الضوء.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: برع في علوم الحكمة الطبيعية (الفيزياء والفلسفة)، ودرس ونقل أعمال العلماء اليونانيين، واهتم بمبادئ الحركة والقوى والزمان والمكان.

الشرح: ١. هبة الله بن ملكا البغدادي (توفي حوالي 1165م) عالم مسلم. ٢. برع في علوم الحكمة الطبيعية، والتي تشمل الفيزياء والفلسفة. ٣. درس ونقل أعمال العلماء اليونانيين (علوم الأوائل). ٤. من مساهماته في الفيزياء: الاهتمام بمبادئ الحركة والقوى، ونقاش مفاهيم الزمان والمكان والفراغ. ٥. ساهم في تطوير المعرفة الفيزيائية في العصور الوسطى الإسلامية.

تلميح: عالم مسلم من بغداد، عاش في القرن السادس الهجري. اشتهر بالطب أيضاً.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

تصف المعادلة d = (35.0 m/s) t – 5.0 m حركة جسم. ما التفسير الصحيح لهذه المعادلة؟

• أ) الجسم يبدأ من نقطة الأصل ويتسارع بمعدل 35.0 m/s².
• ب) الجسم يبدأ من موقع 5.0 متر خلف نقطة الأصل (عند t=0)، ويتحرك في الاتجاه الموجب بسرعة ثابتة مقدارها 35.0 m/s.
• ج) الجسم يتحرك بسرعة متغيرة، والتسارع يساوي -5.0 m/s².
• د) الجسم يتحرك في الاتجاه السالب بسرعة 35.0 m/s.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الجسم يبدأ من موقع 5.0 متر خلف نقطة الأصل (عند t=0)، ويتحرك في الاتجاه الموجب بسرعة ثابتة مقدارها 35.0 m/s.

الشرح: ١. الصيغة العامة للحركة بسرعة ثابتة: الموقع = (السرعة × الزمن) + الموقع الابتدائي (d = vt + d₀). ٢. بمقارنة المعادلة المعطاة: d = (35.0) t + (-5.0). ٣. نستنتج أن: - السرعة (v) = 35.0 m/s (موجبة، أي باتجاه موجب). - الموقع الابتدائي (d₀) = -5.0 m. ٤. التفسير: الجسم يبدأ من نقطة على بعد 5.0 m خلف نقطة الأصل (الموقع 0)، ثم يتحرك للأمام بسرعة 35.0 m/s.

تلميح: قارن المعادلة مع الصيغة العامة للحركة بسرعة ثابتة: d = v t + d₀.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

في تجربة لقياس حركة جسم متسارع باستخدام بوابة صوتية، كيف يؤثر تغيير الثقل (الوزن) على منحنى (السرعة - الزمن)؟

• أ) يغير شكل المنحنى من خط مستقيم إلى منحني.
• ب) يؤثر تغيير الثقل على التسارع، مما يغير ميل منحنى (السرعة - الزمن) ولكنه يبقى خطاً مستقيماً.
• ج) لا يؤثر على منحنى (السرعة - الزمن) إطلاقاً.
• د) يغير فقط نقطة تقاطع المنحنى مع محور السرعة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يؤثر تغيير الثقل على التسارع، مما يغير ميل منحنى (السرعة - الزمن) ولكنه يبقى خطاً مستقيماً.

الشرح: ١. التسارع يتناسب طردياً مع القوة المحصلة (قانون نيوتن الثاني). ٢. زيادة الثقل (الوزن) تزيد القوة المؤثرة على الجسم. ٣. زيادة القوة تؤدي إلى زيادة التسارع. ٤. في منحنى (السرعة - الزمن)، التسارع هو ميل الخط. ٥. زيادة التسارع تعني زيادة ميل الخط المستقيم، لكنه يبقى خطاً مستقيماً إذا كان التسارع ثابتاً.

تلميح: فكر في العلاقة بين القوة (الوزن) والتسارع، وكيف ينعكس ذلك على الرسم البياني للسرعة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما هو الهدف الرئيسي من البحث عن الحد الأقصى للتسارع الذي يتحمله الإنسان دون أن يفقد وعيه؟

• أ) لحساب التكلفة المالية لبناء وسائل التسلية.
• ب) تطبيق المعرفة الفيزيولوجية في تصميم وسائل التسلية والنقل لضمان سلامة الإنسان.
• ج) لمعرفة السرعة القصوى التي يمكن أن تصل إليها المركبات.
• د) لتصميم وسائل ترفيهية أكثر إثارة فقط، بغض النظر عن السلامة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تطبيق المعرفة الفيزيولوجية في تصميم وسائل التسلية والنقل لضمان سلامة الإنسان.

الشرح: ١. معرفة الحد الأقصى للتسارع تحدد مدى تحمل الجسم البشري. ٢. هذه المعرفة ضرورية للمهندسين والمصممين. ٣. تطبيقها يحمي مستخدمي وسائل التسلية (كالملاهي) والنقل (كالطائرات أو السيارات) من الإصابات. ٤. يؤدي إلى تصميمات أكثر أماناً تتوافق مع قدرات الجسم البشري.

تلميح: فكر في التطبيقات العملية لهذه المعلومة في حياتنا اليومية.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا كانت المعادلة d = (35.0 m/s) t – 5.0 m تمثل حركة جسم، فما التفسير الصحيح للموقع الابتدائي (d₀)؟

• أ) الموقع الابتدائي هو 0 متر.
• ب) الموقع الابتدائي للجسم هو -5.0 متر، أي أنه يبدأ 5.0 متر خلف نقطة الأصل.
• ج) الموقع الابتدائي هو 35.0 متر.
• د) الموقع الابتدائي هو 5.0 متر أمام نقطة الأصل.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الموقع الابتدائي للجسم هو -5.0 متر، أي أنه يبدأ 5.0 متر خلف نقطة الأصل.

الشرح: ١. معادلة الحركة المعطاة: d = (35.0 m/s) t – 5.0 m. ٢. الصيغة العامة للحركة بسرعة ثابتة: d = v t + d₀. ٣. بمقارنة المعادلتين: v = 35.0 m/s و d₀ = -5.0 m. ٤. الموقع الابتدائي d₀ هو قيمة d عندما يكون t = 0. ٥. عند t=0: d = (35.0 × 0) – 5.0 = -5.0 m.

تلميح: تذكر أن معادلة الحركة الخطية تكون على الصورة: الموقع = (السرعة × الزمن) + الموقع الابتدائي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

في مسألة القطار السريع والمحلي، إذا أردنا حساب الموقع النهائي للقطار السريع بعد زمن معين أثناء تباطئه، ما القانون الفيزيائي الذي يجب استخدامه؟

• أ) d = v t، حيث v سرعة ثابتة.
• ب) v = u + a t، لحساب السرعة فقط.
• ج) d = u t + (1/2) a t²، حيث d الموقع، u السرعة الابتدائية، a التسارع (سالبة هنا)، و t الزمن.
• د) F = m a، لقانون نيوتن الثاني.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: d = u t + (1/2) a t²، حيث d الموقع، u السرعة الابتدائية، a التسارع (سالبة هنا)، و t الزمن.

الشرح: ١. القطار السريع يتحرك بعجلة ثابتة (تباطؤ). ٢. معادلات الحركة بعجلة ثابتة تنطبق عليه. ٣. لحساب الموقع عند أي زمن t نستخدم المعادلة: الموقع النهائي = (السرعة الابتدائية × الزمن) + (نصف × التسارع × مربع الزمن). ٤. بالرموز: d = u t + (1/2) a t². ٥. التسارع a يكون سالباً في حالة التباطؤ.

تلميح: يخضع القطار لحركة بعجلة (تسارع) ثابتة، وهناك معادلات محددة لهذا النوع من الحركة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

في تجربة تصميم منحنى (الموقع - الزمن) لجسم متسارع، إذا تضمنت الأدوات 'بوابة صوتية'، فما الوظيفة الأساسية لهذه البوابة في التجربة؟

• أ) تزويد الجسم بالطاقة للحركة.
• ب) قياس الزمن الذي يستغرقه الجسم لقطع مسافة محددة (أو سرعته عند نقطة معينة) بدقة.
• ج) رسم المنحنى البياني تلقائياً على الكمبيوتر.
• د) تغيير ثقل الجسم أثناء الحركة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: قياس الزمن الذي يستغرقه الجسم لقطع مسافة محددة (أو سرعته عند نقطة معينة) بدقة.

الشرح: ١. البوابة الصوتية (أو الضوئية) هي جهاز استشعار. ٢. تعمل على إرسال وإستقبال موجة صوتية (أو شعاع ضوئي). ٣. عندما يعترض الجسم مسار الموجة، يسجل الجهاز اللحظة الزمنية. ٤. باستخدام بوابتين، يمكن قياس الزمن بين قطع الجسم للمسافة بينهما. ٥. من الزمن والمسافة المعروفة بين البوابتين، يمكن حساب السرعة المتوسطة أو اللحظية للجسم.

تلميح: فكر في كيفية قياس السرعة أو الزمن في تجارب المختبر باستخدام أجهزة استشعار.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط