🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة
عدد البطاقات: 7 بطاقة لهذه الصفحة
ما العلاقة بين الطول الموجي (λ)، التردد (f)، وسرعة الموجة (v)؟
الإجابة: العلاقة هي: v = f × λ، حيث v هي سرعة الموجة، f هو التردد، وλ هو الطول الموجي.
الشرح: هذه العلاقة أساسية في فيزياء الموجات، وتوضح أن سرعة الموجة ثابتة في وسط معين، وأن الطول الموجي يتناسب عكسياً مع التردد.
تلميح: تذكر أن سرعة الموجة تساوي حاصل ضرب كميتين أساسيتين.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل
كيف تحسب ثابت النابض (k) باستخدام قانون هوك؟
الإجابة: يُحسب ثابت النابض من العلاقة: F = k × x، حيث F هي القوة المؤثرة، وx هي الاستطالة (أو الانضغاط). بالتالي، k = F / x.
الشرح: قانون هوك ينص على أن القوة المؤثرة على نابض تتناسب طردياً مع الاستطالة أو الانضغاط، وثابت التناسب هو ثابت النابض k.
تلميح: فكر في العلاقة الخطية بين القوة المؤثرة على النابض والتغير في طوله.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
ما هي طاقة الوضع المرونية (PE) المخزنة في نابض؟ وكيف تحسب؟
الإجابة: طاقة الوضع المرونية هي الطاقة المخزنة في النابض عند استطالته أو انضغاطه. وتحسب من العلاقة: PE = (1/2) × k × x²، حيث k هو ثابت النابض، وx هو مقدار الاستطالة أو الانضغاط.
الشرح: هذه الطاقة تساوي الشغل المبذول لاستطالة النابض، وهي تختلف عن حاصل ضرب القوة في المسافة لأن القوة تتغير مع الاستطالة.
تلميح: تذكر أن الطاقة المخزنة تتناسب مع مربع الإزاحة عن موضع الاتزان.
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
لماذا لا يكون الشغل المبذول لإطالة النابض مساوياً ببساطة لحاصل ضرب القوة النهائية في المسافة (F × x)؟
الإجابة: لأن القوة المطلوبة لإطالة النابض تزداد تدريجياً مع زيادة الاستطالة (من 0 إلى F). الشغل الحقيقي يساوي متوسط القوة مضروباً في المسافة، أو تكامل القوة المتغيرة، مما يعطي (1/2) F x.
الشرح: هذا يوضح الفرق بين الشغل المبذول بقوة ثابتة والشغل المبذول بقوة متغيرة، مثل قوة النابض التي تتبع قانون هوك.
تلميح: فكر في كيفية تغير القوة المطلوبة أثناء عملية الاستطالة. هل تبقى ثابتة؟
التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب
في حركة البندول البسيط (مثل التأرجح على حبل)، عند أي نقطة تكون الطاقة الحركية (KE) أكبر ما يمكن؟ وعند أي نقطة تكون طاقة الوضع (PE) أكبر ما يمكن؟
الإجابة: الطاقة الحركية (KE) تكون أكبر ما يمكن عند نقطة الاتزان (أدنى نقطة). طاقة الوضع (PE) تكون أكبر ما يمكن عند أقصى نقطة ارتفاع (أعلى نقطة في الدورة).
الشرح: في غياب الاحتكاك، تتحول الطاقة باستمرار بين KE وPE. عند أدنى نقطة، السرعة قصوى والارتفاع أدنى، لذا KE قصوى وPE دنيا. والعكس صحيح عند أعلى نقطة.
تلميح: تذكر قانون حفظ الطاقة الميكانيكية. أين تكون السرعة أعلى؟ وأين يكون الارتفاع أعلى؟
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط
كيف يمكن حساب ثابت النابض (k) من رسم بياني للقوة (F) مقابل الاستطالة (x)؟
الإجابة: ثابت النابض (k) يساوي ميل الخط المستقيم في الرسم البياني للقوة (F) على المحور الرأسي مقابل الاستطالة (x) على المحور الأفقي. أي k = ΔF / Δx.
الشرح: بما أن العلاقة بين F وx خطية حسب قانون هوك، فإن ميل الخط في الرسم البياني يمثل ثابت النابض k.
تلميح: تذكر أن قانون هوك (F = kx) يشبه معادلة الخط المستقيم (y = m x). ما الذي يمثل الميل (m) في هذه الحالة؟
التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط
إذا كانت كتلة شخص تزيد 20 kg عن كتلة شخص آخر، فهل يختلف الزمن الدوري لتأرجحهما على حبل (بندول بسيط)؟ ولماذا؟
الإجابة: لا، الزمن الدوري للبندول البسيط لا يعتمد على الكتلة. يعتمد فقط على طول الحبل (L) وعجلة الجاذبية (g) حسب العلاقة: T = 2π √(L/g).
الشرح: هذا من الخصائص المهمة للبندول البسيط، حيث يختلف عن نظام الكتلة والنابض الذي يعتمد زمنه الدوري على الكتلة.
تلميح: راجع معادلة الزمن الدوري للبندول البسيط. هل تحتوي على متغير الكتلة (m)؟
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط