جدول البيانات - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال التحليل - 1: احسب أوجد وزن كل شخص بوحدة النيوتن، وسجله في جدول البيانات.

الإجابة: الوزن = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية W = mg (g = 9.8 m/s²)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لإيجاد الوزن، نحتاج أولاً لمعرفة كتلة الشخص ($m$) بالكيلوجرام، ونعلم أن تسارع الجاذبية الأرضية ($g$) قيمة ثابتة تقريباً وتساوي $9.8\, m/s^2$.
2. **الخطوة 2 (القانون):** الوزن هو القوة الناتجة عن جاذبية الأرض، ونستخدم قانون الوزن: $$W = m \times g$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بضرب الكتلة في $9.8$ نحصل على الوزن، لذا الإجابة هي: **الوزن = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية ($W = mg$)**

سؤال التحليل - 1 (تعبئة الجدول): احسب أوجد وزن كل شخص بوحدة النيوتن، وسجله في جدول البيانات.

الإجابة: جدول البيانات - تعبئة الكتلة (kg): قاس الوزن (N) = mg الشغل (J) = ارتفاع السلم القدرة = E/t

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لتعبئة الجدول، يجب أن نربط بين الكميات الفيزيائية المقاسة والمحسوبة. نبدأ بقياس الكتلة، ثم نحسب الوزن.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** نحسب الشغل من خلال ضرب القوة (الوزن) في الإزاحة (ارتفاع السلم)، ثم نحسب القدرة بقسمة هذا الشغل على الزمن المستغرق.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن البيانات المطلوبة هي: **الكتلة (kg)، الوزن ($W=mg$)، الشغل ($W=Fd$)، والقدرة ($P=W/t$)**

سؤال التحليل - 2: احسب الشغل المبذول من كل شخص.

الإجابة: الشغل = القوة × المسافة W = Fd

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لحساب الشغل، يجب أن نعرف القوة المؤثرة والمسافة التي تحركها الجسم في اتجاه تلك القوة.
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم القانون الأساسي للشغل الميكانيكي: $$W = F \times d$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بما أن القوة هنا هي الوزن والمسافة هي الارتفاع، فإن الإجابة هي: **الشغل = القوة × المسافة ($W = Fd$)**

سؤال التحليل - 2 (توضيح إضافي): احسب الشغل المبذول من كل شخص.

الإجابة: الشغل = القوة × المسافة (W = Fd) الشغل = الوزن × المسافة (W = mgd)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** عند صعود السلم، القوة التي يبذلها الشخص للتغلب على الجاذبية تساوي وزنه تماماً.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** نعوض عن القوة ($F$) بالوزن ($mg$) في قانون الشغل، والمسافة ($d$) تمثل الارتفاع الرأسي.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بالتالي نصل للصيغة: **الشغل = الوزن × المسافة ($W = mgd$)**

سؤال التحليل - 3: احسب القدرة المتولدة لكل شخص في مجموعتك عندما يصعد درجات السلم.

الإجابة: القدرة = الشغل / الزمن P = W/t أو P = mgd/t

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** القدرة تعبر عن سرعة إنجاز العمل، لذا نحتاج لمعرفة مقدار الشغل المبذول والزمن الذي استغرقه الشخص.
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون القدرة الفيزيائي: $$P = \frac{W}{t}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بالتعويض عن الشغل بقيمته، نجد أن الإجابة هي: **القدرة = الشغل / الزمن ($P = W/t$)**

سؤال التحليل - 3 (توضيح إضافي): احسب القدرة المتولدة لكل شخص في مجموعتك عندما يصعد درجات السلم.

الإجابة: القدرة = الشغل / الزمن (P = W/t) القدرة = الوزن × المسافة / الزمن (P = mgd/t)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** يمكننا دمج القوانين السابقة للوصول لصيغة مباشرة للقدرة بدلالة الكتلة والارتفاع والزمن.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بما أن الشغل ($W$) يساوي ($mgd$)، نقوم بقسمة هذه القيمة على الزمن ($t$).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن الصيغة النهائية هي: **القدرة = (الوزن × المسافة) / الزمن ($P = mgd/t$)**

سؤال التحليل - 4: أنشئ الرسم البياني واستخدمه استخدمه البيانات التي قمت بحسابها لعمل رسم بياني للشغل – الزمن، ثم ارسم أفضل خط ممثل للنقاط.

الإجابة: أفضل خط يمثل النقاط.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لتمثيل العلاقة بين الشغل والزمن بيانياً، نضع الشغل على المحور الرأسي والزمن على المحور الأفقي.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** نقوم بتحديد النقاط بناءً على البيانات المحسوبة لكل شخص، ثم نحاول رسم خط مستقيم يمر بأكبر عدد ممكن من النقاط أو يتوسطها.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** هذا الخط يسمى: **أفضل خط ممثل للنقاط**

سؤال التحليل - 4 (تكرار): أنشئ الرسم البياني واستخدمه استخدمه البيانات التي قمت بحسابها لعمل رسم بياني للشغل – الزمن، ثم ارسم أفضل خط ممثل للنقاط.

الإجابة: أفضل خط يمثل النقاط.

سؤال التحليل - 5: ارسم رسمًا بيانيًا للقدرة – الشغل، ثم ارسم أفضل خط ممثل للنقاط.

الإجابة: أفضل خط يمثل النقاط.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** عند رسم العلاقة بين القدرة والشغل، نهدف لمعرفة كيف تتغير القدرة بتغير مقدار الشغل المبذول.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بعد توقيع النقاط على الرسم البياني، نصل بينها بطريقة تعكس الاتجاه العام للبيانات.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** نحصل في النهاية على: **أفضل خط ممثل للنقاط**

سؤال التحليل - 5 (تكرار): ارسم رسمًا بيانيًا للقدرة – الشغل، ثم ارسم أفضل خط ممثل للنقاط.

الإجابة: أفضل خط يمثل النقاط.

سؤال التحليل - 6: ارسم رسمًا بيانيًا للقدرة – الزمن، ثم ارسم أفضل خط ممثل للنقاط.

الإجابة: أفضل خط يمثل النقاط.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** هذا الرسم يوضح العلاقة بين القدرة والزمن المستغرق لصعود السلم.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** من خلال البيانات، نلاحظ أنه كلما قل الزمن زادت القدرة، ونمثل ذلك بيانياً بنقاط محددة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** الهدف من الرسم هو تحديد: **أفضل خط ممثل للنقاط**

سؤال التحليل - 6 (تكرار): ارسم رسمًا بيانيًا للقدرة – الزمن، ثم ارسم أفضل خط ممثل للنقاط.

الإجابة: أفضل خط يمثل النقاط.

سؤال الفيزياء في الحياة - 1: ابحث عن أدوات منزلية لها معدل قدرة لها معدل مساوٍ للقدرة التي أنتجتها عند صعودك السلم أو أقل.

الإجابة: معدل قدرة الإنسان (5-20 W) معدل قدرة الحيوان (40-80 W)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** يجب أن نعرف أولاً متوسط القدرة التي ينتجها الإنسان، وهي تتراوح غالباً بين قيم بسيطة عند القيام بمجهود بدني.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بمقارنة هذه القدرة بالأجهزة المنزلية، نجد أن الأجهزة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة هي الأقرب لقدرة الإنسان.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن معدل قدرة الإنسان يتراوح بين **(5-20 W)**، وهي تشبه قدرة بعض المصابيح الصغيرة أو الأدوات البسيطة.

سؤال الفيزياء في الحياة - 2: افترض أن شركة الكهرباء في منطقتك تكلفك 0.1 SR /kWh، فإذا كنت تتقاضى مالاً بال معدل نفسه للقدرة التي تولدها عند صعودك السلم، فما مقدار المال الذي ستكسبه عند صعودك السلم مدة 1h؟

الإجابة: القدرة (W) × الزمن (h) × 0.1 SR/kWh = القدرة (W) × 1h × 0.1 SR/kWh = القدرة (W) × 0.1 SR/kWh = القدرة (W) × 0.1 SR/kWh = القدرة (W) × 0.1 SR/kWh

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لدينا تكلفة الكهرباء ($0.1\, SR/kWh$)، والزمن ($1\, h$)، ونحتاج لاستخدام القدرة التي حسبناها سابقاً.
2. **الخطوة 2 (القانون):** التكلفة تحسب بضرب الطاقة المستهلكة في سعر الوحدة، والطاقة هي (القدرة × الزمن).
3. **الخطوة 3 (الحل):** بما أن الزمن ساعة واحدة، نضرب القدرة (بالكيلوواط) في $0.1$.
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن المبلغ = **القدرة (W) × 0.1 SR/kWh** (بعد تحويل الوحدات المناسبة).

سؤال الفيزياء في الحياة - 3: إذا أردت أن تصمم آلة لحساب القدرة الصحية العامة، وقررت أن يكون لها آلية لحساب القدرة المتولدة، فما المعلومات التي تحتاج إليها لتصمم الآلة؟ وما المعلومات التي ستضمنها الآلة لكي يعرف الشخص مقدار القدرة التي ولدها عند صعوده السلم؟

الإجابة: الكتلة، المسافة، الزمن القدرة = mgd/t

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لتصميم آلة تحسب القدرة، يجب أن نحدد المتغيرات الفيزيائية التي تدخل في قانون القدرة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** نحتاج لحساسات تقيس كتلة الشخص، وحساسات للمسافة (الارتفاع)، وساعة توقيت لقياس الزمن.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** المعلومات المطلوبة هي: **الكتلة، المسافة، والزمن**، وتستخدم الآلة معادلة **القدرة = mgd/t**

سؤال الاستنتاج والتطبيق - 1: هل معدل قدرة أفراد مجموعتك متساوي؟ ولماذا؟

الإجابة: لا، لأن الكتل والأوزان والأزمنة مختلفة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عند النظر إلى نتائج أفراد المجموعة، نجد أن القدرة تختلف من شخص لآخر. السبب في ذلك يعود إلى أن القدرة تعتمد بشكل مباشر على وزن الشخص (كتلته) وعلى السرعة التي صعد بها (الزمن). وبما أن الطلاب يختلفون في أوزانهم وفي لياقتهم البدنية (الزمن المستغرق)، فمن الطبيعي ألا تتساوى القدرة. إذن الإجابة هي: **لا، لأن الكتل والأوزان والأزمنة مختلفة.**

سؤال الاستنتاج والتطبيق - 2: أي الرسوم البيانية تظهر علاقة واضحة ومحددة بين متغيرين؟

الإجابة: القدرة - الزمن والقدرة - الشغل.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** العلاقة الواضحة في الرسم البياني تظهر عندما يكون هناك ارتباط رياضي مباشر وقوي بين المتغيرين.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** من خلال القوانين، نجد أن القدرة مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بكل من الشغل والزمن.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك الرسوم الأكثر وضوحاً هي: **القدرة - الزمن، والقدرة - الشغل.**

سؤال الاستنتاج والتطبيق - 3: فسر سبب وجود هذه العلاقة.

الإجابة: لأن القدرة هي معدل بذل الشغل ( P = E/t) والقدرة هي معدل إنجاز الشغل. ومعدل P = E/t

خطوات الحل:

1. **الشرح:** سبب وجود هذه العلاقة القوية يعود إلى التعريف الفيزيائي للقدرة؛ فهي ليست مجرد كمية مستقلة، بل هي مقياس لمدى سرعة بذل الشغل. فكلما زاد الشغل المنجز في نفس الوقت زادت القدرة، وكلما قل الزمن لإنجاز نفس الشغل زادت القدرة أيضاً. إذن الإجابة هي: **لأن القدرة هي معدل بذل الشغل ($P = E/t$).**

سؤال الاستنتاج والتطبيق - 4: اكتب تعريفًا عمليًا للقدرة.

الإجابة: القدرة هي معدل بذل الشغل.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** بناءً على التجربة وما قمنا بحسابه، يمكننا صياغة تعريف يربط بين المجهود المبذول والزمن المستغرق. القدرة تعبر عن كمية الطاقة المتحولة أو الشغل المبذول مقسوماً على وحدة الزمن. إذن التعريف العملي هو: **القدرة هي معدل بذل الشغل.**

سؤال التوسع في البحث - 1: اذكر ثلاثة أشياء يمكن تنفيذها لزيادة القدرة التي تولدها حينما تصعد درجات السلم.

الإجابة: ١) زيادة الكتلة (الوزن) ٢) زيادة سرعة الأداء ٣) زيادة الزمن.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** بالنظر إلى قانون القدرة $P = rac{mgd}{t}$، نجد أن هناك عوامل في البسط وعامل في المقام.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** لزيادة قيمة القدرة ($P$)، يمكننا إما زيادة القيم الموجودة في البسط (مثل الكتلة أو المسافة) أو تقليل القيمة الموجودة في المقام (الزمن).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** الأشياء هي: **1) زيادة الكتلة (الوزن)، 2) زيادة سرعة الأداء (تقليل الزمن)، 3) زيادة المسافة المقطوعة.**

أي من الأدوات المنزلية التالية يرجح أن يكون معدل قدرتها قريباً من القدرة التي ينتجها الإنسان عند صعود السلم (5-20 واط)؟

• أ) مكيف هواء شباك
• ب) فرن كهربائي
• ج) مصباح LED صغير
• د) غسالة أطباق

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: مصباح LED صغير

الشرح: ١. تتراوح القدرة التي ينتجها الإنسان عند صعود السلم بين 5 إلى 20 واط تقريباً. ٢. مصباح LED صغير يستهلك عادةً بين 5 إلى 15 واط. ٣. الخيارات الأخرى (مكيف الهواء، الفرن الكهربائي، الغسالة) تستهلك مئات إلى آلاف الواطات. ٤. الإجابة: مصباح LED صغير.

تلميح: القدرة البشرية في هذا النشاط منخفضة مقارنة بمعظم الأجهزة الكهربائية المنزلية الكبيرة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا كانت القدرة المتولدة من شخص ما 80 واط، وتكلفة الكهرباء 0.1 ريال/كيلوواط.ساعة، فكم ريالاً سيكسب تقريباً إذا عمل لمدة ساعة واحدة بنفس المعدل؟

• أ) 0.8 ريال
• ب) 0.08 ريال
• ج) 0.008 ريال
• د) 8 ريالات

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: 0.008 ريال

الشرح: ١. القدرة = 80 واط = 0.08 كيلوواط. ٢. الطاقة المستهلكة في ساعة واحدة = القدرة × الزمن = 0.08 كيلوواط × 1 ساعة = 0.08 كيلوواط.ساعة. ٣. المكسب = الطاقة × سعر الوحدة = 0.08 كيلوواط.ساعة × 0.1 ريال/كيلوواط.ساعة. ٤. الناتج: 0.008 ريال.

تلميح: حول القدرة من واط إلى كيلوواط، ثم احسب الطاقة المستهلكة في ساعة واحدة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

في قسم 'الفيزياء في الحياة'، عند البحث عن أداة منزلية ذات قدرة مقاربة لقدرة الإنسان (5-20 واط)، أي مما يلي يُعد مثالاً واقعياً مناسباً؟

• أ) مصباح LED صغير
• ب) مكيف هواء
• ج) غسالة ملابس
• د) فرن كهربائي

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: مصباح LED صغير

الشرح: ١. قدرة الإنسان عند صعود السلم تتراوح عادة بين 5 إلى 20 واط. ٢. مصباح LED صغير يستهلك طاقة في نطاق 5-15 واط، مما يجعله مقارباً لقدرة الإنسان. ٣. الخيارات الأخرى تمثل أجهزة ذات قدرة أعلى بكثير (مئات أو آلاف الواط)، وهي غير مناسبة للمقارنة.

تلميح: فكر في الأجهزة المنزلية البسيطة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة. قدرة الإنسان في هذا النشاط محدودة.

التصنيف: تطبيق | المستوى: سهل

في تجربة عملية لقياس القدرة، ما المعلومات الأساسية التي تحتاجها آلة مصممة لحساب القدرة الصحية العامة للشخص عند صعود السلم؟

• أ) السرعة النهائية، التسارع، والزمن.
• ب) كتلة الشخص، المسافة الرأسية (ارتفاع السلم)، والزمن المستغرق للصعود.
• ج) الطاقة الحركية الأولية والنهائية.
• د) قوة الدفع، ومعامل الاحتكاك، والمسافة الأفقية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: كتلة الشخص، المسافة الرأسية (ارتفاع السلم)، والزمن المستغرق للصعود.

الشرح: ١. القدرة (P) = الشغل (W) / الزمن (t). ٢. الشغل (W) = القوة (F) × المسافة (d). ٣. القوة هنا هي الوزن (F = mg). ٤. لذلك، المعلومات المطلوبة هي: الكتلة (m) لحساب الوزن، المسافة الرأسية (d)، والزمن (t).

تلميح: فكر في المتغيرات التي تدخل في قانون حساب القدرة الميكانيكية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

عند مقارنة معدل قدرة عدة أفراد يصعدون السلم، هل من المتوقع أن تكون متساوية؟ ولماذا؟

• أ) نعم، لأنهم جميعاً يصعدون نفس السلم.
• ب) لا، لأن القدرة تعتمد على الكتلة (الوزن) والزمن المستغرق، وهذه تختلف من شخص لآخر.
• ج) نعم، لأن قانون القدرة ثابت للجميع.
• د) لا، لأن التسارع يختلف من شخص لآخر.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لا، لأن القدرة تعتمد على الكتلة (الوزن) والزمن المستغرق، وهذه تختلف من شخص لآخر.

الشرح: ١. القدرة (P) = (الكتلة × تسارع الجاذبية × المسافة) / الزمن (P = mgd/t). ٢. الكتلة (m) تختلف من شخص لآخر، مما يغير الوزن (mg). ٣. الزمن (t) المستغرق للصعود يختلف حسب اللياقة البدنية والسرعة. ٤. لذلك، ستختلف القدرة الناتجة.

تلميح: تذكر أن القدرة هي معدل بذل الشغل. ما العوامل التي تؤثر على الشغل والزمن في هذه التجربة؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: سهل

أي من أزواج المتغيرات التالية يُظهر علاقة واضحة ومحددة عند رسمها بيانياً من بيانات تجربة صعود السلم؟

• أ) الكتلة والزمن.
• ب) القدرة والزمن، والقدرة والشغل.
• ج) المسافة والكتلة.
• د) الوزن والمسافة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القدرة والزمن، والقدرة والشغل.

الشرح: ١. القدرة (P) = الشغل (W) / الزمن (t). ٢. هذه معادلة رياضية تربط القدرة مباشرة بكل من الشغل والزمن. ٣. لذلك، عند رسم القدرة ضد الزمن أو ضد الشغل، نتوقع رؤية علاقة واضحة (على سبيل المثال، كلما قل الزمن زادت القدرة). ٤. العلاقة بين الشغل والزمن قد لا تكون مباشرة إذا اختلفت الكتلة.

تلميح: فكر في التعريف الرياضي للقدرة وكيفية ارتباطها بالكميات الأخرى.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

بناءً على تجربة صعود السلم، ما التعريف العملي للقدرة؟

• أ) القدرة هي مقدار القوة المؤثرة على جسم.
• ب) القدرة هي الطاقة المخزنة في الجسم.
• ج) القدرة هي معدل بذل الشغل، أو سرعة إنجاز العمل.
• د) القدرة هي المسافة المقطوعة في وحدة الزمن.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: القدرة هي معدل بذل الشغل، أو سرعة إنجاز العمل.

الشرح: ١. في التجربة، قمنا بحساب الشغل المبذول (للتغلب على الجاذبية). ٢. ثم قسمنا هذا الشغل على الزمن الذي استغرقه الصعود. ٣. الناتج هو القدرة، والتي تعبر عن كمية الشغل المنجز في كل وحدة زمن. ٤. لذلك، التعريف العملي هو: القدرة = معدل بذل الشغل.

تلميح: فكر في ما تقيسه عند قسمة كمية (الشغل) على أخرى (الزمن).

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما ثلاث طرق عملية يمكن للشخص من خلالها زيادة القدرة التي يولدها عند صعود درجات السلم؟

• أ) تقليل الكتلة، زيادة الزمن، تقليل المسافة.
• ب) زيادة الكتلة (الوزن)، زيادة سرعة الصعود (تقليل الزمن)، أو صعود مسافة رأسية أكبر (زيادة الارتفاع).
• ج) تغيير اتجاه الصعود، ارتداء ملابس فضفاضة، حبس الأنفاس.
• د) الركض في مكانه قبل الصعود، شرب الماء، التركيز الذهني.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: زيادة الكتلة (الوزن)، زيادة سرعة الصعود (تقليل الزمن)، أو صعود مسافة رأسية أكبر (زيادة الارتفاع).

الشرح: ١. من قانون القدرة: P = (الكتلة × تسارع الجاذبية × المسافة) / الزمن. ٢. لزيادة (P): - زيادة الكتلة (m) تزيد الوزن (mg). - زيادة المسافة الرأسية (d). - تقليل الزمن (t) عن طريق الصعود بسرعة أكبر. ٣. هذه التغييرات تزيد من قيمة البسط أو تقلل المقام، مما يزيد القدرة.

تلميح: انظر إلى قانون القدرة (P = mgd/t) وفكر في أي عامل في البسط يمكن زيادته، أو أي عامل في المقام يمكن تقليله.

التصنيف: تطبيق | المستوى: متوسط

في تجربة عملية لقياس القدرة، ما هي الكميات الفيزيائية التي يجب قياسها مباشرة لتعبئة جدول البيانات الخاص بالتجربة؟

• أ) الوزن، الشغل، والقدرة فقط.
• ب) الكتلة، المسافة الرأسية (الارتفاع)، والزمن المستغرق.
• ج) السرعة، التسارع، والقوة فقط.
• د) درجة الحرارة، الضغط، والحجم.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الكتلة، المسافة الرأسية (الارتفاع)، والزمن المستغرق.

الشرح: ١. لحساب الوزن، نحتاج قياس الكتلة (kg). ٢. لحساب الشغل، نحتاج قياس المسافة الرأسية (m) التي تحركها الجسم (الارتفاع). ٣. لحساب القدرة، نحتاج قياس الزمن (s) المستغرق لإنجاز الشغل. ٤. الوزن والشغل والقدرة تُحسب من هذه القياسات الأساسية.

تلميح: فكر في القوانين الأساسية للوزن والشغل والقدرة. ما هي القياسات الأولية التي تحتاجها لتطبيق هذه القوانين؟

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

إذا كان رسم بياني للقدرة مقابل الشغل يظهر خطاً أفقياً، فماذا يشير ذلك عن العلاقة بين القدرة والشغل في هذه التجربة؟

• أ) القدرة تتناسب طردياً مع الشغل.
• ب) القدرة تتناسب عكسياً مع الشغل.
• ج) القدرة ثابتة ولا تعتمد على مقدار الشغل المبذول في نطاق البيانات.
• د) لا توجد علاقة بينهما لأن البيانات غير صحيحة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: القدرة ثابتة ولا تعتمد على مقدار الشغل المبذول في نطاق البيانات.

الشرح: ١. في الرسم البياني للقدرة (P) مقابل الشغل (W)، يكون المحور الرأسي للقدرة والأفقي للشغل. ٢. الخط الأفقي يعني أن قيمة القدرة تظل كما هي (ثابتة) بغض النظر عن التغير في قيمة الشغل. ٣. هذا يشير إلى أن معدل بذل الشغل (القدرة) كان ثابتاً للأفراد أو الظروف المختلفة في التجربة، على الرغم من اختلاف إجمالي الشغل المبذول (ربما بسبب اختلاف الأوزان).

تلميح: الخط الأفقي على الرسم البياني يعني أن قيمة المتغير على المحور الرأسي (القدرة) لا تتغير بتغير المتغير على المحور الأفقي (الشغل).

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

أي من الرسوم البيانية التالية في تجربة صعود السلم يُتوقع أن يُظهر علاقة عكسية واضحة بين المتغيرين؟

• أ) الكتلة مقابل الوزن.
• ب) القدرة مقابل الزمن (إذا كان الشغل ثابتاً لجميع الأفراد).
• ج) المسافة مقابل الزمن (عند السرعة الثابتة).
• د) الوزن مقابل الشغل.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القدرة مقابل الزمن (إذا كان الشغل ثابتاً لجميع الأفراد).

الشرح: ١. العلاقة العكسية تعني أن حاصل ضرب المتغيرين ثابت تقريباً (y ∝ 1/x). ٢. من قانون القدرة: P = W / t. ٣. إذا كان الشغل المبذول (W) ثابتاً أو متقارباً لجميع الأفراد (مثل صعود نفس الارتفاع)، فإن القدرة (P) تتناسب عكسياً مع الزمن (t). ٤. كلما قل الزمن المستغرق لإنجاز نفس الشغل، زادت القدرة، والعكس صحيح. هذه علاقة عكسية.

تلميح: العلاقة العكسية تعني أن زيادة أحد المتغيرين تؤدي إلى نقصان الآخر. فكر في قانون القدرة: P = W/t.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

بناءً على تحليل بيانات تجربة صعود السلم، لماذا تُعد العلاقة بين القدرة والزمن أو القدرة والشغل علاقة 'سببية' وليست مجرد ارتباط؟

• أ) لأن البيانات التجريبية أظهرت ذلك فقط، دون وجود قانون أساسي.
• ب) لأن القدرة تُعرّف رياضياً على أنها الشغل مقسوماً على الزمن (P = W/t)، مما يجعل العلاقة مباشرة وحتمية.
• ج) لأنهما كميتان تقاسان بنفس الوحدة (الواط).
• د) لأن العلاقة تظهر فقط عند استخدام أفراد مختلفين في التجربة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن القدرة تُعرّف رياضياً على أنها الشغل مقسوماً على الزمن (P = W/t)، مما يجعل العلاقة مباشرة وحتمية.

الشرح: ١. العلاقة السببية تعني أن تغير أحد المتغيرين يسبب تغيراً مباشراً في الآخر بناءً على قانون فيزيائي. ٢. القدرة (P) ليست كمية مستقلة، بل هي مُعرّفة تعريفاً رياضياً بأنها معدل بذل الشغل: P = W / t. ٣. لذلك، أي تغيير في الشغل (W) أو الزمن (t) سيؤدي حتماً إلى تغيير في القدرة (P) وفق هذه الصيغة. ٤. هذا يجعل العلاقة بين (P و W) و (P و t) علاقات سببية مباشرة وليست مجرد ارتباطات قد تظهر في البيانات.

تلميح: فكر في التعريف الرياضي للقدرة. هل هي كمية مستقلة، أم أنها مشتقة من كميات أخرى؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

أي من العبارات التالية تصف بشكل صحيح العلاقة بين القدرة والزمن في تجربة صعود السلم، بناءً على القانون الفيزيائي؟

• أ) القدرة تتناسب طردياً مع الزمن.
• ب) القدرة تتناسب عكسياً مع الزمن عند ثبات الشغل.
• ج) القدرة لا علاقة لها بالزمن.
• د) القدرة تساوي حاصل ضرب الشغل في الزمن.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القدرة تتناسب عكسياً مع الزمن عند ثبات الشغل.

الشرح: ١. قانون القدرة هو: P = W / t. ٢. إذا بقي الشغل (W) ثابتاً، فإن القدرة (P) تعتمد فقط على الزمن (t). ٣. العلاقة هي قسمة، لذا إذا زاد المقام (الزمن) قل الناتج (القدرة). ٤. هذه علاقة تناسب عكسي: P ∝ 1/t (عند ثبات W).

تلميح: تذكر قانون القدرة: القدرة = الشغل ÷ الزمن. فكر في ماذا يحدث للقدرة إذا زاد الزمن بينما الشغل ثابت.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

إذا صمم شخص آلة لحساب 'القدرة الصحية العامة' بناءً على صعود السلم، فأي مجموعة من أجهزة الاستشعار ستكون الأكثر ضرورة مباشرة للحساب؟

• أ) مقياس سرعة، مقياس تسارع، مقياس حرارة
• ب) ميزان، مسطرة قياس ارتفاع، ساعة توقيت
• ج) مقياس ضغط، مقياس رطوبة، مقياس للصوت
• د) كاميرا، ميكروفون، شاشة عرض

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: ميزان، مسطرة قياس ارتفاع، ساعة توقيت

الشرح: ١. قانون القدرة في نشاط صعود السلم هو: P = (m * g * d) / t. ٢. لحساب (m) نحتاج ميزاناً. ٣. لحساب (d) نحتاج جهازاً لقياس الارتفاع (مسطرة أو مستشعر مسافة). ٤. لحساب (t) نحتاج ساعة توقيت. ٥. تسارع الجاذبية (g) قيمة ثابتة معروفة مسبقاً.

تلميح: تذكر معادلة القدرة في هذا السياق: P = (الكتلة × تسارع الجاذبية × الارتفاع) / الزمن. ما هي الكميات التي يجب قياسها؟

التصنيف: تطبيق | المستوى: متوسط

لحساب القدرة (Power) المتولدة عن شخص يصعد درجاً، ما هي الصيغة الرياضية التي تربط بين كتلته (m) والارتفاع الرأسي للسلم (d) والزمن المستغرق (t)؟

• أ) P = mgd / t
• ب) P = mgt / d
• ج) P = mgd × t
• د) P = md / t

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: P = mgd / t

الشرح: ١. القدرة تُعرف بأنها الشغل مقسوماً على الزمن (P = W / t). ٢. الشغل المبذول عند صعود السلم يساوي القوة (الوزن) مضروبة في الإزاحة الرأسية (W = F × d). ٣. بما أن الوزن يساوي الكتلة في تسارع الجاذبية (F = m × g)، فإن الشغل هو (W = m × g × d). ٤. بالتعويض في قانون القدرة، نحصل على الصيغة النهائية: P = mgd / t.

تلميح: تذكر أن القدرة هي معدل بذل الشغل، والشغل هنا هو التغلب على الجاذبية الأرضية.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما الصيغة الرياضية المستخدمة لحساب القدرة (P) المتولدة عند صعود شخص لدرجات السلم بدلالة كتلته (m)، وارتفاع السلم (d)، والزمن (t)؟

• أ) P = mgd / t
• ب) P = mgt / d
• ج) P = mg / dt
• د) P = mgdt

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: P = mgd / t

الشرح: ١. لحساب القدرة، نبدأ بحساب القوة المؤثرة وهي الوزن (Fg = mg). ٢. نحسب الشغل المبذول بضرب القوة في المسافة (الارتفاع): W = Fg × d = mgd. ٣. القدرة هي معدل بذل الشغل، لذا نقسم الشغل على الزمن: P = W / t. ٤. بالتعويض، نصل للصيغة النهائية: P = mgd / t.

تلميح: تذكر أن القدرة هي الشغل مقسوماً على الزمن، والشغل في هذه الحالة هو الوزن مضروباً في الارتفاع الرأسي.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما التعريف العملي للقدرة، وما القانون الرياضي الذي يربطها بالكتلة (m) والارتفاع (d) والزمن (t)؟

• أ) القدرة هي القوة الكلية المؤثرة، وقانونها هو P = m · g · d
• ب) القدرة هي معدل بذل الشغل، وقانونها هو P = mgd/t
• ج) القدرة هي حاصل ضرب الكتلة في السرعة، وقانونها هو P = m · v
• د) القدرة هي الشغل المبذول خلال مسافة، وقانونها هو P = W · d

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القدرة هي معدل بذل الشغل، وقانونها هو P = mgd/t

الشرح: ١. تُعرف القدرة فيزيائياً بأنها المعدل الزمني لبذل الشغل (P = W/t). ٢. عند صعود السلم، الشغل المبذول (W) يساوي القوة مضروبة في الإزاحة الرأسية (W = Fd). ٣. بما أن القوة المطلوبة للتغلب على الجاذبية هي الوزن (F = mg)، فإن الشغل يصبح (W = mgd). ٤. بالتعويض في قانون القدرة، نحصل على الصيغة: P = mgd/t.

تلميح: فكر في العلاقة بين الشغل والزمن، وكيف يمكن التعبير عن الشغل بدلالة الوزن والارتفاع.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما الصيغة الرياضية التي تُستخدم لحساب القدرة (P) المتولدة عند صعود شخص لدرجات السلم بدلالة كتلته (m)، وتسارع الجاذبية (g)، وارتفاع السلم (d)، والزمن المستغرق (t)؟

• أ) P = mgdt
• ب) P = mgt / d
• ج) P = mgd / t
• د) P = md / gt

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: P = mgd / t

الشرح: ١. القوة اللازمة للصعود تساوي وزن الجسم: F = mg. ٢. الشغل المبذول (W) يساوي القوة في الإزاحة (الارتفاع): W = F × d = mgd. ٣. القدرة (P) هي الشغل مقسوماً على الزمن المستغرق: P = W / t. ٤. بالتعويض عن قيمة الشغل، نحصل على الصيغة: P = mgd / t.

تلميح: تذكر أن القدرة هي معدل إنجاز الشغل، والشغل في هذه الحالة ناتج عن رفع الكتلة ضد قوة الجاذبية مسافة معينة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط