صفحة 88 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 30: أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية: الكتلة، الزخم، متوسط القوة، الفترة الزمنية التي أثرت خلالها القوة.

الإجابة: متوسط القوة الفترة الزمنية الدفع = متوسط القوة × الفترة الزمنية الزخم = الكتلة × السرعة

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لإكمال خريطة المفاهيم، يجب أن نربط بين الكميات الفيزيائية الأساسية في فصل الزخم والدفع. نتذكر أن الدفع ينتج عن تأثير قوة خلال زمن معين، بينما الزخم يعتمد على كتلة الجسم وسرعته.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بناءً على المصطلحات المعطاة: - الدفع يرتبط بـ **متوسط القوة** و **الفترة الزمنية**. - الزخم يرتبط بـ **الكتلة** والسرعة المتجهة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن الخريطة تكتمل كالتالي: - الدفع = **متوسط القوة** × **الفترة الزمنية**. - الزخم = **الكتلة** × السرعة.

سؤال 31: هل يمكن أن يتساوى زخم رصاصة مع زخم شاحنة ؟ فسر ذلك. (1-3)

الإجابة: نعم، إذا كانت سرعة الرصاصة كبيرة جداً، وسرعة الشاحنة صغيرة جداً. (p = mv)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** قانون الزخم هو $$p = m \times v$$. هذا يعني أن الزخم يعتمد على عاملين: الكتلة والسرعة المتجهة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** الرصاصة كتلتها صغيرة جداً والشاحنة كتلتها كبيرة جداً. لكي يتساوى الزخم ($$p$$)، يجب أن يكون هناك تعويض في العامل الآخر (السرعة).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** نعم، يمكن ذلك إذا كانت سرعة الرصاصة كبيرة جداً لتعوض صغر كتلتها، وكانت سرعة الشاحنة صغيرة جداً.

سؤال 32: رمى لاعب كرة فتلقفها لاعب آخر. مفترضًا أن مقدار سرعة الكرة لم يتغير في أثناء تحليقها في الجو، أجب عن الأسئلة الآتية: (1-3) a. أي اللاعبين أثر في الكرة بدفع أكبر ؟ b. أي اللاعبين أثر في الكرة بقوة أكبر ؟

الإجابة: a. اللاعب الذي تلقف الكرة. b. كلاهما أثر في الكرة بالقوة نفسها.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الدفع يساوي التغير في الزخم ($$I = \Delta p$$). بما أن سرعة الكرة لم تتغير، فإن التغير في الزخم عند الرمي (من السكون للسرعة v) يساوي التغير عند التلقف (من السرعة v للسكون).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** في حالة الرمي، اللاعب يبذل جهداً لزيادة زخمها، وفي التلقف يبذل جهداً لتقليل زخمها للصفر. القوة تعتمد على زمن التلامس، فإذا افترضنا نفس الظروف الزمنية، ستكون القوة متساوية.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** أ. اللاعب الذي تلقف الكرة أثر بدفع أكبر (لأنه أوقف حركتها تماماً). ب. كلاهما أثر في الكرة بالقوة نفسها (بافتراض تساوي زمن التأثير).

سؤال 33: ينص القانون الثاني لنيوتن على أنه إذا لم تؤثر قوة محصلة في نظام ما فإنه لا يمكن أن يكون هناك تسارع. هل نستنتج أنه لا يمكن أن يحدث تغير في الزخم؟ (1-3)

الإجابة: لا، لأن عدم وجود تسارع يعني انعدام معدل تغير الزخم.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** قانون نيوتن الثاني يربط القوة بالتسارع ($$F = ma$$). إذا كانت القوة المحصلة صفراً، فإن التسارع يكون صفراً.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** التسارع هو معدل تغير السرعة المتجهة. إذا كان التسارع صفراً، فهذا يعني أن السرعة ثابتة. وبما أن الزخم هو $$p = mv$$، فثبات السرعة يعني ثبات الزخم.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لا، لا يمكن أن يحدث تغير في الزخم؛ لأن انعدام التسارع يعني انعدام معدل تغير الزخم (أي أن الزخم يبقى ثابتاً).

سؤال 34: لماذا تزود السيارات بماص صدمات يمكنه الانضغاط في أثناء الاصطدام؟ (1-3)

الإجابة: لزيادة الفترة الزمنية التي تؤثر خلالها القوة، وبالتالي تقليل مقدار القوة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** العلاقة بين القوة والزمن في نظرية (الدفع-الزخم) هي علاقة عكسية عند ثبوت التغير في الزخم: $$F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$$.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عند حدوث تصادم، يكون التغير في الزخم ثابتاً. انضغاط ماص الصدمات يطيل من وقت التصادم ($$\Delta t$$).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** يتم ذلك لزيادة الفترة الزمنية للتصادم، مما يؤدي إلى تقليل مقدار القوة المؤثرة في السيارة وركابها.

سؤال 35: ما المقصود "بالنظام المعزول"؟ (2-3)

الإجابة: هو نظام تكون فيه القوة الخارجية المحصلة المؤثرة فيه تساوي صفراً.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** في الفيزياء، لكي ندرس حركة الأجسام وتصادماتها بدقة، نحتاج لتعريف النظام الذي نعمل عليه. النظام المعزول هو مصطلح يطلق على الحالة التي لا تؤثر فيها أي قوى خارجية (مثل الاحتكاك أو الجاذبية من أجسام خارج النظام) على الأجسام الموجودة داخل هذا النظام، أو أن محصلة هذه القوى الخارجية تساوي صفراً. إذن المفهوم هو: **النظام الذي تكون فيه القوة الخارجية المحصلة المؤثرة فيه تساوي صفراً.**

سؤال 36: في الفضاء الخارجي، تلجأ المركبة الفضائية إلى تشغيل صواريخها لتزيد من سرعتها المتجهة. كيف يمكن للغازات الحارة الخارجة من محرك الصاروخ أن تغير سرعة المركبة المتجهة حيث لا يوجد شيء في الفضاء يمكن للغازات أن تدفعه؟ (2-3)

الإجابة: تغير الغازات الخارجة من الصاروخ سرعة المركبة المتجهة عن طريق الدفع، حيث إن الغازات تدفع المركبة إلى الأمام، والمركبة تدفع الغازات إلى الخلف.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** تعتمد حركة الصواريخ على قانون نيوتن الثالث (لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه) وعلى مبدأ حفظ الزخم.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عندما يطرد المحرك الغازات للخلف بسرعة عالية، فإن هذه الغازات تكتسب زخماً في اتجاه الخلف. ولكي يبقى الزخم الكلي للنظام (الصاروخ + الغاز) محفوظاً، يجب أن يكتسب الصاروخ زخماً مساوياً في اتجاه الأمام.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** تتغير السرعة لأن الغازات تدفع المركبة للأمام كفعل ورد فعل، حيث تدفع المركبة الغازات للخلف وتدفع الغازات المركبة للأمام.

سؤال 37: تتحرك كرة على طاولة البلياردو، فتصطدم بكرة ثانية ساكنة. فإذا كان للكرتين الكتلة نفسها، وسكنت الكرة الأولى بعد تصادمهما معا. فماذا يمكننا أن نستنتج حول سرعة الكرة الثانية؟ (2-3)

الإجابة: تتحرك الكرة الثانية بالسرعة المتجهة نفسها التي كانت تتحرك بها الكرة الأولى قبل التصادم.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نطبق قانون حفظ الزخم: $$m_1 v_{1i} + m_2 v_{2i} = m_1 v_{1f} + m_2 v_{2f}$$.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بما أن الكتل متساوية ($$m_1 = m_2$$)، والكرة الثانية كانت ساكنة ($$v_{2i} = 0$$)، والكرة الأولى سكنت بعد التصادم ($$v_{1f} = 0$$)، فإن المعادلة تصبح: $$m v_{1i} = m v_{2f}$$.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بقسمة الطرفين على الكتلة، نجد أن $$v_{2f} = v_{1i}$$. أي أن الكرة الثانية ستتحرك بنفس السرعة المتجهة التي كانت للكرة الأولى قبل التصادم.

سؤال 38: أسقطت كرة سلة في اتجاه الأرض. وقبل أن تصطدم بالأرض كان اتجاه الزخم إلى أسفل، وبعد أن اصطدمت بالأرض أصبح اتجاه الزخم إلى أعلى. (2-3) a. لماذا لم يكن زخم الكرة محفوظا ، مع أن الارتداد عبارة عن تصادم ؟ b. أي نظام يكون فيه زخم الكرة محفوظا؟

الإجابة: a. لأن الكرة ونظام الأرض ليست نظاماً معزولاً (توجد قوة خارجية من الأرض). b. النظام المكون من (الكرة + الأرض).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** حفظ الزخم يتطلب نظاماً مغلقاً ومعزولاً. إذا تغير زخم الجسم، فهذا يعني وجود قوة خارجية أثرت عليه.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عندما تسقط الكرة، تؤثر عليها الجاذبية (قوة خارجية)، وعندما تصطدم بالأرض، تؤثر عليها الأرض بقوة دفع للأعلى. إذا اعتبرنا الكرة وحدها نظاماً، فهي ليست معزولة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** أ. الزخم لم يكن محفوظاً للكرة وحدها لأن الأرض أثرت عليها بقوة خارجية. ب. يكون الزخم محفوظاً إذا اعتبرنا (الكرة + الأرض) نظاماً واحداً.

سؤال 39: تستطيع قوة خارجية فقط أن تغير زخم نظام ما . وضح كيف تؤدي القوة الداخلية لكوابح السيارة إلى إيقافها. (2-3)

الإجابة: القوة الداخلية لكوابح السيارة تعمل على إبطاء حركة عجلات السيارة، ولكن القوة الخارجية للاحتكاك بين الإطارات والطريق هي التي توقف السيارة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** يجب التمييز بين القوى التي تعمل داخل أجزاء السيارة والقوى التي تربط السيارة بمحيطها.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** الكوابح تضغط على العجلات (قوة داخلية للنظام) فتمنعها من الدوران، لكن هذا وحده لا يوقف السيارة في الفضاء مثلاً. ما يوقفها فعلياً هو احتكاك الإطارات مع الطريق.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** القوة الداخلية تبطئ دوران العجلات، ولكن قوة الاحتكاك الخارجية بين الإطارات والطريق هي المسؤولة عن تغيير زخم السيارة وإيقافها.

سؤال 40: اشرح مفهوم الدفع باستخدام الأفكار الفيزيائية بدلاً من المعادلات الرياضية.

الإجابة: الدفع هو حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم في الفترة الزمنية التي تؤثر خلالها القوة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** بعيداً عن الأرقام، يمكننا فهم الدفع على أنه المقياس لمدى تأثير قوة معينة على جسم ما خلال فترة زمنية محددة. فهو يجمع بين "شدة القوة" و "مدة بقائها". فكلما كانت القوة أقوى أو استمرت لفترة أطول، كان التأثير (الدفع) الذي يتلقاه الجسم أكبر، مما يؤدي لتغير أكبر في حالته الحركية. لذلك المفهوم هو: **حاصل ضرب متوسط القوة المؤثرة في جسم في الفترة الزمنية التي تؤثر خلالها هذه القوة.**

سؤال 41: هل يمكن أن يكتسب جسم ما دفعا من قوة صغيرة أكبر من الدفع الذي يكتسبه من قوة كبيرة؟ فسّر ذلك.

الإجابة: نعم، إذا أثرت القوة الصغيرة لفترة زمنية أطول من الفترة الزمنية التي أثرت خلالها القوة الكبيرة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الدفع يعتمد على متغيرين: القوة ($$F$$) والزمن ($$\Delta t$$). العلاقة هي $$I = F \Delta t$$.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** يمكن لقيمة صغيرة من $$F$$ أن تعطي ناتجاً كبيراً إذا كانت قيمة $$\Delta t$$ كبيرة جداً، والعكس صحيح.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** نعم، يمكن ذلك إذا أثرت القوة الصغيرة لفترة زمنية طويلة كافية لتجعل حاصل الضرب أكبر من دفع القوة الكبيرة التي أثرت لفترة قصيرة.

سؤال 42: إذا كنت جالسًا في ملعب بيسبول واندفعت الكرة نحوك خطاً، فأيهما أكثر أمانًا لإمساك الكرة بيديك: تحريك يديك نحو الكرة ثم تثبيتهما عند الإمساك بها، أم تحريك يديك مع الكرة في اتجاه حركتها؟ فسّر إجابتك.

الإجابة: تحريك يديك مع الكرة في اتجاه حركتها، لأن ذلك يزيد من الفترة الزمنية التي تؤثر خلالها القوة، وبالتالي يقل مقدار القوة المؤثرة في اليدين.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** عند إمساك الكرة، نحن نقوم بتغيير زخمها من قيمة معينة إلى الصفر. هذا التغير في الزخم ($$\Delta p$$) ثابت في الحالتين.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بما أن $$F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$$، فإننا لتقليل القوة ($$F$$) المؤثرة على اليد (لجعلها أكثر أماناً)، يجب أن نزيد من زمن التلامس ($$\Delta t$$).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** الأكثر أماناً هو تحريك اليدين مع الكرة في اتجاه حركتها؛ لأن ذلك يزيد من زمن تأثير القوة، مما يقلل من مقدار القوة التي تشعر بها اليد.

أكمل خريطة المفاهيم أدناه باستخدام المصطلحات الآتية: الكتلة، الزخم، متوسط القوة، الفترة الزمنية التي أثرت خلالها القوة. ما هو المصطلح الذي يكمل العلاقة: الدفع = ... × الفترة الزمنية؟

• أ) الكتلة
• ب) الزخم
• ج) متوسط القوة
• د) التسارع

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: متوسط القوة

الشرح: ١. الدفع هو التغير في الزخم. ٢. يُحسب الدفع رياضيًا من العلاقة: الدفع = القوة × الزمن. ٣. بما أن القوة قد تتغير، نستخدم متوسط القوة. ٤. إذن، الدفع = متوسط القوة × الفترة الزمنية.

تلميح: الدفع هو حاصل ضرب كميتين، إحداهما هي القوة والأخرى هي الزمن.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

هل يمكن أن يتساوى زخم رصاصة مع زخم شاحنة؟

• أ) لا، لأن كتلة الشاحنة أكبر دائماً.
• ب) نعم، إذا كانت سرعة الرصاصة كبيرة جداً وسرعة الشاحنة صغيرة جداً.
• ج) نعم، ولكن فقط إذا كانت السرعتان متساويتين.
• د) لا، لأن الزخم يعتمد على الكتلة فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: نعم، إذا كانت سرعة الرصاصة كبيرة جداً وسرعة الشاحنة صغيرة جداً.

الشرح: ١. قانون الزخم: الزخم (p) = الكتلة (m) × السرعة (v). ٢. الرصاصة كتلتها صغيرة جداً مقارنة بالشاحنة. ٣. لكي يتساوى الزخمان، يجب أن تكون سرعة الرصاصة كبيرة جداً لتعوض صغر كتلتها. ٤. مثال: رصاصة سريعة جداً يمكن أن يكون لها نفس زخم شاحنة تتحرك ببطء شديد.

تلميح: تذكر أن الزخم يعتمد على عاملين: الكتلة والسرعة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ينص القانون الثاني لنيوتن على أنه إذا لم تؤثر قوة محصلة في نظام ما فإنه لا يمكن أن يكون هناك تسارع. هل نستنتج أنه لا يمكن أن يحدث تغير في الزخم؟

• أ) نعم، لا يمكن أن يحدث تغير في الزخم.
• ب) لا، يمكن أن يتغير الزخم حتى بدون قوة محصلة.
• ج) يعتمد ذلك على كتلة النظام.
• د) لا، التسارع والزخم ليسا مرتبطين.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: نعم، لا يمكن أن يحدث تغير في الزخم.

الشرح: ١. قانون نيوتن الثاني: القوة المحصلة (F) = الكتلة (m) × التسارع (a). ٢. التسارع (a) هو معدل تغير السرعة (Δv/Δt). ٣. إذا كانت F = 0، فإن a = 0، وهذا يعني أن السرعة ثابتة. ٤. الزخم (p) = m × v. إذا كانت v ثابتة، فإن p ثابت. ٥. الاستنتاج: انعدام القوة المحصلة يؤدي إلى انعدام التسارع، وبالتالي انعدام التغير في الزخم.

تلميح: التسارع هو معدل تغير السرعة. ما العلاقة بين القوة والتغير في الزخم؟

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

لماذا تزود السيارات بماص صدمات يمكنه الانضغاط في أثناء الاصطدام؟

• أ) لتقليل وزن السيارة.
• ب) لزيادة الفترة الزمنية للتصادم، مما يقلل مقدار القوة المؤثرة على الركاب.
• ج) لجعل السيارة ترتد لمسافة أكبر بعد الاصطدام.
• د) لتحويل الطاقة الحركية إلى حرارة فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لزيادة الفترة الزمنية للتصادم، مما يقلل مقدار القوة المؤثرة على الركاب.

الشرح: ١. عند التصادم، يكون التغير في زخم السيارة (Δp) ثابتاً تقريباً. ٢. نظرية الدفع-الزخم: الدفع (I) = F × Δt = Δp. ٣. لإيجاد القوة: F = Δp / Δt. ٤. انضغاط ماص الصدمات يزيد من زمن التصادم (Δt). ٥. زيادة Δt تؤدي إلى نقصان القوة (F) المؤثرة على السيارة والركاب، مما يزيد الأمان.

تلميح: فكر في العلاقة بين القوة والزمن عند ثبات التغير في الزخم.

التصنيف: تطبيق المفاهيم | المستوى: متوسط

رمى لاعب كرة فتلقفها لاعب آخر. مفترضًا أن مقدار سرعة الكرة لم يتغير في أثناء تحليقها في الجو. أي اللاعبين أثر في الكرة بدفع أكبر؟

• أ) اللاعب الذي رمى الكرة.
• ب) اللاعب الذي تلقف الكرة.
• ج) كلاهما أثر بدفع متساوٍ.
• د) لا يمكن تحديد ذلك بدون معرفة زمن التلامس.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: كلاهما أثر بدفع متساوٍ.

الشرح: ١. الدفع (I) = التغير في الزخم (Δp). ٢. عند الرمي: تغير الزخم من الصفر إلى mv (حيث m كتلة الكرة، v سرعتها). ٣. عند التلقف: تغير الزخم من mv إلى الصفر. ٤. مقدار التغير في الزخم (وبالتالي الدفع) متساوٍ في الحالتين، لكنهما متعاكسان في الاتجاه. من حيث المقدار، كلاهما أثر بدفع متساوٍ. (ملاحظة: بناءً على دليل المعلم، الإشارة إلى أن التلقف يتطلب دفعاً أكبر لإيقاف الحركة تماماً، لكن من حيث المقدار الرياضي للدفع (القيمة المطلقة للتغير في الزخم) فإنهما متساويان إذا كانت السرعة النهائية للكرة عند الرمي تساوي سرعتها الابتدائية عند التلقف).

تلميح: تذكر أن الدفع يساوي التغير في الزخم. فكر في التغير في السرعة المتجهة عند الرمي وعند التلقف.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما المقصود بـ 'النظام المعزول' في الفيزياء؟

• أ) النظام الموجود في فراغ تام.
• ب) النظام الذي تكون فيه القوة الخارجية المحصلة المؤثرة فيه تساوي صفراً.
• ج) النظام الذي لا توجد فيه أي قوى داخلية.
• د) النظام المغلق الذي لا يتبادل مادة مع محيطه.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: هو النظام الذي تكون فيه القوة الخارجية المحصلة المؤثرة فيه تساوي صفراً.

الشرح: ١. النظام المعزول هو مفهوم أساسي في ميكانيكا الزخم. ٢. لكي يبقى الزخم الكلي للنظام ثابتاً (محفوظاً)، يجب ألا تؤثر عليه قوى خارجية محصلة. ٣. لذلك، النظام المعزول هو الذي لا تؤثر عليه قوى خارجية، أو أن محصلة هذه القوى الخارجية تساوي صفراً.

تلميح: فكر في الشروط اللازمة لحفظ الزخم الكلي للنظام.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

في الفضاء الخارجي، كيف تغير الغازات الحارة الخارجة من محرك صاروخي سرعة المركبة الفضائية؟

• أ) عن طريق دفع الغازات ضد جزيئات الهواء النادرة في الفضاء.
• ب) عن طريق مبدأ الفعل ورد الفعل (قانون نيوتن الثالث) وحفظ الزخم؛ حيث تدفع المركبة الغازات للخلف ويدفع الغازات المركبة للأمام.
• ج) عن طريق تسخين الهواء المحيط بالمركبة مما يخلق تيارات حمل.
• د) عن طريق توليد مجال مغناطيسي يتفاعل مع المجال المغناطيسي الأرضي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: عن طريق مبدأ الفعل ورد الفعل (قانون نيوتن الثالث) وحفظ الزخم؛ حيث تدفع المركبة الغازات للخلف ويدفع الغازات المركبة للأمام.

الشرح: ١. يعتمد تشغيل الصواريخ على قانون نيوتن الثالث: لكل فعل رد فعل مساوٍ في المقدار ومعاكس في الاتجاه. ٢. عندما يطرد المحرك الغازات للخلف بسرعة عالية (فعل)، فإن الغازات تدفع المركبة في الاتجاه المعاكس (رد فعل). ٣. من منظور حفظ الزخم: الزخم الكلي للنظام (المركبة + الغازات) قبل وبعد الطرد يجب أن يبقى صفراً (إذا بدأت من السكون). ٤. لذلك، يكتسب الصاروخ زخماً للأمام مساوياً في المقدار لزخم الغازات المطرودة للخلف.

تلميح: تذكر أن الصواريخ لا تحتاج إلى هواء لتدفع ضده. ما المبدأ الفيزيائي الذي يحكم حركتها؟

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

تتحرك كرة بلياردو وتصطدم بكرة أخرى ساكنة لهما نفس الكتلة. إذا توقفت الكرة الأولى بعد التصادم، فماذا يمكن استنتاجه حول سرعة الكرة الثانية؟

• أ) تتحرك الكرة الثانية بسرعة أكبر من سرعة الكرة الأولى قبل التصادم.
• ب) تتحرك الكرة الثانية بنصف سرعة الكرة الأولى قبل التصادم.
• ج) تتحرك الكرة الثانية بنفس السرعة المتجهة التي كانت تتحرك بها الكرة الأولى قبل التصادم.
• د) تظل الكرة الثانية ساكنة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تتحرك الكرة الثانية بنفس السرعة المتجهة التي كانت تتحرك بها الكرة الأولى قبل التصادم.

الشرح: ١. قانون حفظ الزخم: الزخم الكلي قبل التصادم = الزخم الكلي بعد التصادم. ٢. قبل التصادم: زخم الكرة الأولى = m * v₁ ، زخم الكرة الثانية = 0. ٣. بعد التصادم: زخم الكرة الأولى = 0 ، زخم الكرة الثانية = m * v₂. ٤. من قانون الحفظ: m * v₁ = m * v₂. ٥. بقسمة الطرفين على m (الكتلة): v₂ = v₁.

تلميح: طبق قانون حفظ الزخم على هذا التصادم، مع تذكر أن الكتل متساوية والسرعة الابتدائية للكرة الثانية صفر.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

هل يمكن أن يكتسب جسم ما دفعاً من قوة صغيرة أكبر من الدفع الذي يكتسبه من قوة كبيرة؟

• أ) لا، الدفع يتناسب طردياً مع القوة فقط.
• ب) نعم، إذا أثرت القوة الصغيرة لفترة زمنية أطول بكثير من الفترة التي أثرت خلالها القوة الكبيرة.
• ج) نعم، ولكن فقط إذا كانت كتلة الجسم كبيرة.
• د) لا، القوة الكبيرة دائماً تنتج دفعاً أكبر.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: نعم، إذا أثرت القوة الصغيرة لفترة زمنية أطول بكثير من الفترة التي أثرت خلالها القوة الكبيرة.

الشرح: ١. تعريف الدفع: الدفع (I) = متوسط القوة (F) × الفترة الزمنية (Δt). ٢. الدفع يعتمد على عاملين: مقدار القوة ومدة تأثيرها. ٣. لذلك، يمكن لقوة صغيرة (F صغيرة) أن تنتج دفعاً كبيراً إذا أثرت لفترة زمنية طويلة جداً (Δt كبيرة). ٤. بالمقابل، قوة كبيرة (F كبيرة) قد تنتج دفعاً صغيراً إذا أثرت لفترة زمنية قصيرة جداً (Δt صغيرة).

تلميح: تذكر أن الدفع هو حاصل ضرب القوة في الزمن. فكر في العلاقة بين المتغيرين.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: سهل

رمى لاعب كرة فتلقفها لاعب آخر. مفترضًا أن مقدار سرعة الكرة لم يتغير في أثناء تحليقها في الجو. أي اللاعبين أثر في الكرة بقوة أكبر؟

• أ) اللاعب الذي رمى الكرة.
• ب) اللاعب الذي تلقف الكرة.
• ج) كلاهما أثر في الكرة بالقوة نفسها (بافتراض تساوي زمن التأثير).
• د) لا يمكن تحديد ذلك من المعلومات المعطاة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: كلاهما أثر في الكرة بالقوة نفسها (بافتراض تساوي زمن التأثير).

الشرح: ١. الدفع يساوي التغير في الزخم (I = Δp). ٢. عند الرمي، التغير في الزخم هو من السكون إلى السرعة v. ٣. عند التلقف، التغير في الزخم هو من السرعة v إلى السكون. ٤. مقدار التغير في الزخم متساوٍ في الحالتين. ٥. القوة تعتمد على زمن التلامس (F = Δp/Δt). إذا افترضنا نفس زمن التأثير، ستكون القوة متساوية.

تلميح: فكر في العلاقة بين الدفع والقوة والزمن، وتذكر أن التغير في الزخم متساوٍ في الحالتين.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

أسقطت كرة سلة في اتجاه الأرض. وقبل أن تصطدم بالأرض كان اتجاه الزخم إلى أسفل، وبعد أن اصطدمت بالأرض أصبح اتجاه الزخم إلى أعلى. لماذا لم يكن زخم الكرة محفوظاً، مع أن الارتداد عبارة عن تصادم؟

• أ) لأن الطاقة الحركية تحولت إلى طاقة وضع.
• ب) لأن الكرة وحدها ليست نظاماً معزولاً؛ فقد أثرت عليها الأرض بقوة خارجية.
• ج) لأن الزخم لا يحفظ في التصادمات المرنة فقط.
• د) لأن كتلة الأرض كبيرة جداً مقارنة بالكرة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: لأن الكرة وحدها ليست نظاماً معزولاً؛ فقد أثرت عليها الأرض بقوة خارجية.

الشرح: ١. قانون حفظ الزخم ينطبق فقط على الأنظمة المغلقة والمعزولة. ٢. النظام المعزول هو الذي تكون فيه القوة الخارجية المحصلة المؤثرة عليه صفراً. ٣. عند سقوط الكرة واصطدامها بالأرض، تؤثر الأرض على الكرة بقوة خارجية كبيرة (قوة رد الفعل). ٤. إذا اعتبرنا الكرة وحدها نظاماً، فهي ليست معزولة بسبب هذه القوة الخارجية. ٥. لذلك، زخم الكرة وحدها لم يكن محفوظاً.

تلميح: تذكر شرط حفظ الزخم: يجب أن يكون النظام مغلقاً ومعزولاً (القوة الخارجية المحصلة = صفر).

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أسقطت كرة سلة في اتجاه الأرض. أي نظام يكون فيه زخم الكرة محفوظاً؟

• أ) الكرة وحدها.
• ب) النظام المكون من (الكرة + الهواء المحيط).
• ج) النظام المكون من (الكرة + الأرض).
• د) لا يوجد نظام يحفظ زخم الكرة في هذه الحالة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: النظام المكون من (الكرة + الأرض).

الشرح: ١. لحفظ الزخم، يجب أن يكون النظام مغلقاً ومعزولاً. ٢. القوة بين الكرة والأرض هي قوة جاذبية وتصادمية. ٣. إذا اعتبرنا الكرة وحدها، فإن قوة الأرض عليها قوة خارجية. ٤. إذا اعتبرنا النظام (الكرة + الأرض) ككل، فإن قوة الجاذبية والتصادم بينهما تصبح قوى داخلية للنظام. ٥. في هذا النظام الأكبر، تكون القوة الخارجية المحصلة صفراً تقريباً (إذا أهملنا تأثيرات أخرى)، وبالتالي يكون الزخم الكلي محفوظاً.

تلميح: فكر في نظام أكبر بحيث تكون القوى المؤثرة بين مكوناته قوى داخلية فقط.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

تستطيع قوة خارجية فقط أن تغير زخم نظام ما. وضح كيف تؤدي القوة الداخلية لكوابح السيارة إلى إيقافها.

• أ) القوة الداخلية للكوابح تولد حرارة، والحرارة تبدد طاقة السيارة.
• ب) القوة الداخلية للكوابح تبطئ العجلات، لكن قوة الاحتكاك الخارجية بين الإطارات والطريق هي التي تغير زخم السيارة وتوقفها.
• ج) القوة الداخلية للكوابح تتحول مباشرة إلى قوة خارجية مؤثرة على مركز كتلة السيارة.
• د) القوة الداخلية للكوابح تخلق عزم دوران معاكس داخل المحرك.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: القوة الداخلية للكوابح تبطئ العجلات، لكن قوة الاحتكاك الخارجية بين الإطارات والطريق هي التي تغير زخم السيارة وتوقفها.

الشرح: ١. القوة الداخلية هي قوة بين أجزاء النظام نفسه (مثل كوابح السيارة وعجلاتها). ٢. الكوابح تضغط على العجلات (قوة داخلية) فتمنعها من الدوران. ٣. لكن هذه القوة الداخلية وحدها لا تغير زخم السيارة ككل إذا كانت السيارة في الفضاء. ٤. ما يوقف السيارة فعلياً هو قوة الاحتكاك الخارجية بين إطارات السيارة وسطح الطريق. ٥. هذه القوة الخارجية هي التي تؤثر على النظام (السيارة) وتغير زخمه إلى الصفر.

تلميح: ميّز بين القوى التي تعمل داخل أجزاء السيارة (داخلية) والقوى التي تربط السيارة بالعالم الخارجي (خارجية).

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

اشرح مفهوم الدفع باستخدام الأفكار الفيزيائية بدلاً من المعادلات الرياضية.

• أ) الدفع هو القوة المؤثرة على جسم في لحظة زمنية محددة.
• ب) الدفع هو التغير في سرعة الجسم نتيجة لتأثير قوة عليه.
• ج) الدفع هو مقياس للتأثير الكلي لقوة ما على جسم خلال فترة زمنية؛ فهو يجمع بين شدة القوة ومدة تأثيرها.
• د) الدفع هو الطاقة المختزنة في الجسم عندما تؤثر عليه قوة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الدفع هو مقياس للتأثير الكلي لقوة ما على جسم خلال فترة زمنية؛ فهو يجمع بين شدة القوة ومدة تأثيرها.

الشرح: ١. الدفع ليس مجرد قوة، ولا مجرد زمن، بل هو المفهوم الذي يربطهما. ٢. يمكن تخيله على أنه 'الضربة' الكلية التي يتلقاها الجسم. ٣. قوة صغيرة مؤثرة لفترة طويلة يمكن أن تعطي دفعة كبيرة (مثل دفع سيارة ببطء حتى تتحرك). ٤. قوة كبيرة مؤثرة لفترة قصيرة جداً يمكن أن تعطي دفعة صغيرة (مثل لمس شيء ساخن بسرعة). ٥. الدفع هو الذي يسبب التغير في حركة الجسم (زخمه).

تلميح: فكر في الدفع ككمية تصف 'كمية الدفع' أو 'التأثير المتراكم' الذي يتلقاه الجسم.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل