استقصاء - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 3: كيف تكون حركة يدك على طول المسار القطري وعند المنحنيات؟

الإجابة: تكون حركة اليد على طول المسار القطري في اتجاه القوة المحصلة، وتكون حركة اليد عند المنحنيات في اتجاه القوة المحصلة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول تحليل السؤال** | المفهوم | الشرح | |----------|--------| | المسار القطري | مسار مائل ناتج عن جمع قوتين في اتجاهين مختلفين (مثل متعامدين). | | المنحنيات | أجزاء المسار التي يتغير فيها اتجاه الحركة. | | حركة اليد | تمثل اتجاه تطبيق القوة المحصلة المؤثرة على الجسم المتحرك. | | المطلوب | وصف اتجاه حركة اليد في كل حالة من الحالتين. |
2. **الخطوة 2: المبدأ الفيزيائي المستخدم** > **قانون القوة المحصلة:** يتجه **تسارع** الجسم (وبالتالي التغير في حركته) في اتجاه **القوة المحصلة** المؤثرة عليه وفقاً للقانون الثاني لنيوتن $\vec{F}_{\text{محصلة}} = m \vec{a}$. وعند التحكم يدوياً بجسم (مثل سحب كرة بمزلاج)، فإن حركة اليد تحاول توفير هذه القوة المحصلة.
3. **الخطوة 3: تحليل حركة اليد على المسار القطري** 1. **المسار القطري** (المائل) ينشأ عندما تؤثر على الجسم **قوتان** في نفس الوقت (مثل قوة أفقية وأخرى رأسية). 2. **القوة المحصلة** لهاتين القوتين تكون في اتجاه هذا القطر (باتجاه القطر المرسوم بين اتجاهي القوتين الأصليتين). 3. **لذلك**، لكي نحرك الجسم على هذا المسار القطري، يجب أن **تسحب اليد في اتجاه هذه القوة المحصلة**، أي في اتجاه القطر المائل.
4. **الخطوة 4: تحليل حركة اليد عند المنحنيات** 1. عند **المنحني**، يتغير اتجاه سرعة الجسم، وهذا يعني أن هناك **تسارعاً مركزياً** يتجه نحو مركز تقوس المنحنى. 2. هذا التسارع ينتج عن **قوة محصلة** موجهة نحو الداخل (القوة المركزية). 3. **لذلك**، لتوجيه الجسم حول المنحنى بنجاح، يجب أن **تسحب اليد في اتجاه هذه القوة المحصلة المركزية**، أي نحو الداخل (باتجاه مركز تقوس المنحنى).
5. **الإجابة النهائية:** تتحرك اليد **في اتجاه القوة المحصلة** دائمًا، سواء على **المسار القطري** (حيث تسحب في اتجاه القطر الناتج عن جمع القوى) أو عند **المنحنيات** (حيث تسحب باتجاه مركز التقوس لتوفير القوة المركزية اللازمة).

سؤال 4: كيف تقيس السرعة؟

الإجابة: السرعة = المسافة ÷ الزمن.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **المطلوب** | طريقة قياس **السرعة**. | | **المعطيات الأساسية** | لقياس السرعة نحتاج إلى كميتين: **المسافة** المقطوعة و**الزمن** المستغرق لقطعها. |
2. **الخطوة 2: القانون الأساسي للسرعة المتوسطة** **القانون:** $$ \text{السرعة المتوسطة} = \frac{\text{المسافة الكلية المقطوعة}}{\text{الزمن الكلي المستغرق}} $$ أو بالرموز: $v = \frac{d}{t}$. > **ملاحظة:** هذه هي **السرعة المتوسطة**، وهي القياس الأكثر شيوعاً في التجارب العملية المدرسية.
3. **الخطوة 3: خطوات القياس العملية (تجربة)** لقياس سرعة جسم (مثل كرة على مسار) اتبع الخطوات التالية: 1. **قياس المسافة (d):** - حدد نقطتي البداية والنهاية للمسار. - استخدم شريط قياس أو مسطرة مناسبة لقياس **طول المسار** بين النقطتين بوحدة المتر (m). 2. **قياس الزمن (t):** - استخدم ساعة إيقاف (توقف) دقيقة. - ابدأ التوقيت عند لحظة مرور الجسم بنقطة البداية. - أوقف التوقيت عند لحظة وصوله لنقطة النهاية. - سجل **الزمن المستغرق** بوحدة الثانية (s). 3. **التأكد من الظروف:** - تأكد من أن الجسم يتحرك بسرعة **ثابتة** تقريباً أثناء القياس للحصول على نتيجة دالة للسرعة المتوسطة.
4. **الخطوة 4: حساب السرعة** - **أعوِّض** بقيمتي المسافة والزمن في القانون: $v = \frac{d}{t}$. - **احسب** ناتج القسمة. - **اكتب** النتيجة بوحدة قياس السرعة المناسبة، والتي غالباً هي متر لكل ثانية (m/s) أو كيلومتر لكل ساعة (km/h) مع التحويل بينهما عند الحاجة.
5. **الإجابة النهائية:** يتم قياس السرعة عملياً عن طريق **تحديد المسافة المقطوعة بالمتار، وقياس الزمن المستغرق بالثواني، ثم تطبيق القانون الرياضي (المسافة ÷ الزمن)** لحساب قيمة السرعة المتوسطة.

سؤال 5: جرب بالمزلاج المزلاج كم يكون صعبا عليك أن تسحب جسما بسرعة محددة مع وجود احتكاك؟ وكيف تحقق تسارعا؟ وهل يمكنك التوقف بصورة مفاجئة دون سقوط الكرة عن المزلاج؟ أم أن عليك تقليل السرعة تدريجيا؟

الإجابة: السرعة = المسافة ÷ الزمن. من الصعب سحب جسم بسرعة محددة مع وجود احتكاك، ويمكن تحقيق تسارع عن طريق زيادة القوة المؤثرة. لا يمكن التوقف فجأة دون سقوط الكرة، بل يجب تقليل السرعة تدريجياً.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحليل أجزاء السؤال وجدول المعطيات** | الجزء | المطلوب تحليله | |--------|----------------| | **1. صعوبة السحب بسرعة محددة مع احتكاك** | تأثير قوة الاحتكاك. | | **2. تحقيق التسارع** | كيفية زيادة السرعة. | | **3. إمكانية التوقف المفاجئ** | تأثير القصور الذاتي والاحتكاك. |
2. **الخطوة 2: المبادئ الفيزيائية المستخدمة** 1. **قانون نيوتن الأول (القصور الذاتي):** الجسم الساكن يبقى ساكناً، والمتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليه قوة محصلة. 2. **قانون نيوتن الثاني:** $\vec{F}_{\text{محصلة}} = m \vec{a}$. التسارع يتناسب طردياً مع القوة المحصلة. 3. **قوة الاحتكاك:** تعارض دائمًا حركة الجسم وتجعل من الصعب الحفاظ على سرعة ثابتة أو تغييرها.
3. **الخطوة 3: تحليل صعوبة السحب بسرعة محددة مع وجود احتكاك** - **الاحتكاك** قوة معيقة تعمل عكس اتجاه الحركة. - للحفاظ على **سرعة محددة وثابتة** (تسارع = صفر)، يجب أن تكون القوة المحصلة صفراً وفقاً لقانون نيوتن الأول. - **لكن**، لموازنة قوة الاحتكاك، عليك أن تُؤثر **بقوة سحب مساوية لها ومعاكسة لها في الاتجاه**. - **الصعوبة:** تكمن في التقدير الدقيق والمستمر لهذه القوة اللازمة لتعويض الاحتكاك، لأن أي زيادة طفيفة ستسبب تسارعاً، وأي نقصان ستسبب تباطؤاً.
4. **الخطوة 4: كيفية تحقيق التسارع (زيادة السرعة)** - وفقاً **لقانون نيوتن الثاني**، لتحقيق تسارع ($a > 0$) يجب أن تكون هناك **قوة محصلة** في اتجاه الحركة. - **الخطوة العملية:** قم **بزيادة قوة السحب** التي تؤثر بها على المزلاج بحيث تصبح أكبر من قوة الاحتكاك. - الفرق بين قوة السحب وقوة الاحتكاك هو **القوة المحصلة** المسؤولة عن التسارع: $F_{\text{محصلة}} = F_{\text{سحب}} - F_{\text{احتكاك}} = m a$.
5. **الخطوة 5: تحليل إمكانية التوقف المفاجئ** > **القصور الذاتي:** الكرة المتحركة تريد أن تستمر في حركتها بنفس السرعة. - عند **التوقف المفاجئ** (تخفيض السرعة إلى صفر في زمن قصير جداً): 1. التسارع (التباطؤ) يصبح كبيراً جداً لأن $a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$. 2. وفقاً لقانون نيوتن الثاني، هذا يتطلب **قوة محصلة كبيرة جداً** (قوة سحب عكسية قوية) لتحقيق هذا التباطؤ الكبير. 3. **قوة الاحتكاك بين الكرة والمزلاج محدودة**، وقد لا تكفي لتوفير هذه القوة المحصلة الكبيرة. 4. **النتيجة:** ستستمر الكرة في حركتها بسبب **قصورها الذاتي** وتنزلق إلى الأمام (عن المزلاج) لأن المزلاج توقف فجأة.
6. **الخطوة 6: الطريقة الصحيحة للتوقف** - للتوقف دون سقوط الكرة، يجب **تقليل السرعة تدريجياً**: 1. قلل قوة السحب ببطء حتى تصبح أقل من قوة الاحتكاك، مما يخلق قوة محصلة معاكسة للحركة (تبطيء). 2. استمر في تقليل السرعة بهذه الطريقة التدريجية حتى تتوقف الكرة. 3. هذا يضمن أن **قوة الاحتكاك** تكون كافية دائمًا للحفاظ على التماسك بين الكرة والمزلاج، لأن التسارع (التباطؤ) يكون صغيراً والقوة المحصلة المطلوبة معقولة.
7. **الإجابة النهائية:** 1. **صعوبة السحب بسرعة محددة:** يصعب التحكم الدقيق في قوة السحب لتعويض قوة الاحتكاك باستمرار والحفاظ على محصلة قوى صفر. 2. **تحقيق التسارع:** يتم عن طريق **زيادة قوة السحب** لتصبح أكبر من قوة الاحتكاك، مما ينتج قوة محصلة تسبب التسارع. 3. **التوقف:** لا يمكن التوقف المفاجئ لأن القصور الذاتي للكرة سيتسبب في انزلاقها، بل يجب **التبطيء التدريجي** للسماح لقوة الاحتكاك بالعمل دون تجاوز حدها.

سؤال 6: اكتب خطة لتحريك كرة الجولف، بسحبها إلى الأمام فقط، أو في اتجاه جانبي، وتأكد من فهمك للخطة بصورة جيدة، واهتم بالتفاصيل جميعها.

الإجابة: لتحريك كرة الجولف إلى الأمام فقط، يجب سحب المزلاج بقوة ثابتة في اتجاه الأمام. لتحريكها في اتجاه جانبي، يجب تطبيق قوة جانبية. يجب أن تكون الخطة واضحة ومفصلة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد هدف الخطة وتحليل الأدوات** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **الهدف** | وضع خطة عملية لتحريك كرة جولف بواسطة مزلاج (أو أداة سحب). | | **الحالتان المطلوبتان** | 1. حركة في خط مستقيم إلى الأمام فقط. 2. حركة في اتجاه جانبي (يمين أو يسار). | | **الأداة** | مزلاج (أو أي أداة يمكنها الإمساك بالكرة وسحبها على سطح). | | **العامل الرئيسي** | اتجاه القوة المؤثرة هو الذي يحدد اتجاه الحركة.
2. **الخطوة 2: المبدأ العلمي للخطة** > **قانون نيوتن الأول والثاني:** سيبدأ الجسم (الكرة) في الحركة (أو يغير حركته) في اتجاه **القوة المحصلة** المؤثرة عليه. لذلك، للتحكم في اتجاه حركة الكرة، يجب التحكم في اتجاه قوة السحب.
3. **الخطوة 3: الخطة التفصيلية للحركة إلى الأمام فقط** 1. **الوضع الابتدائي:** - ضع كرة الجولف على سطح مستوٍ. - أمسك بالمزلاج بحيث يثبت الكرة جيداً دون أن تسقط. 2. **تطبيق القوة:** - قم **بسحب المزلاج بقوة** في اتجاه خط مستقيم أمامك تماماً (مثلاً نحو حافة الطاولة). - **اتجاه القوة:** يجب أن يمر خط عمل القوة عبر **مركز ثقل الكرة** تقريباً، لتجنب دورانها. 3. **شروط الحركة المستقيمة:** - حافظ على **ثبات اتجاه السحب** طوال مدة الحركة. - حاول تسيير القوة **بمقدار ثابت** لتقليل تأثير الاهتزازات التي قد تدفع الكرة للانحراف. 4. **النتيجة المتوقعة:** - ستتحرك الكرة في **مسار مستقيم** في اتجاه القوة المُطبقة (إلى الأمام).
4. **الخطوة 4: الخطة التفصيلية للحركة في اتجاه جانبي** 1. **الوضع الابتدائي:** - ضع كرة الجولف على سطح مستوٍ. - حدد الاتجاه الجانبي المطلوب (مثلاً إلى اليمين). 2. **تطبيق القوة:** - قم **بسحب المزلاج بقوة** في الاتجاه الجانبي المطلوب (يمين أو يسار) بشكل عمودي على اتجاه "الأمام" السابق. - **اتجاه القوة:** مرة أخرى، يجب أن يمر خط عمل القوة عبر مركز ثقل الكرة لتجنب دورانها غير المرغوب. 3. **ملاحظة مهمة:** - إذا كان المزلاج أمام الكرة وأردت حركة جانبية صافية، قد تحتاج إلى إعادة وضعية المزلاج بحيث يكون جانبيًا بالنسبة للكرة قبل البدء في السحب. 4. **النتيجة المتوقعة:** - ستتحرك الكرة في **مسار مستقيم** في الاتجاه الجانبي للقوة المُطبقة.
5. **الخطوة 5: اعتبارات مهمة ومخاطر محتملة** - **الاحتكاك:** يؤثر الاحتكاك بين الكرة والسطح، وقد يحتاج إلى قوة أكبر لبدء الحركة (احتكاك سكوني) منه للحفاظ عليها. - **الدوران:** إذا لم تمر القوة بمركز الكرة، فستبدأ الكرة **بالدوران** بالإضافة إلى الحركة الانتقالية. - **التحكم بالمسار:** لتحقيق مسار قطري (مثل حركة إلى الأمام واليمين معاً)، يجب **جمع قوتين** أو سحب الكرة في اتجاه قطري بين الاتجاهين. - **السلامة:** تأكد من أن المسار خالٍ من العوائق.
6. **الإجابة النهائية:** **الخطة المتكاملة:** 1. **للحركة الأمامية:** اسحب المزلاج **بقوة ثابتة في خط مستقيم أمامي** بحيث يمر اتجاه القوة بمركز الكرة. 2. **للحركة الجانبية:** غيّر اتجاه سحب المزلاج ليصبح **جانبياً تماماً** (يمين/يسار) مع مراعاة مرور خط القوة بمركز الكرة أيضًا. 3. **للحركة في اتجاهات أخرى:** وجّه قوة السحب في الاتجاه المطلوب مباشرة. مفتاح النجاح هو **التحكم الدقيق في اتجاه ومركز تطبيق القوة** أثناء السحب.

سؤال 1: كيف كان الفرق بين مساري الحركة؟ وكيف أثر ذلك في قوى السحب؟

الإجابة: المسار المستقيم يحتاج قوة أقل وثابتة، أما المنحنيات فتحتاج قوة أكبر لتغيير الاتجاه.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المقارنة بين نوعي المسار** | نوع المسار | وصف الحركة | المتطلبات الفيزيائية | |-------------|-------------|-----------------------| | **المسار المستقيم** | حركة في خط مستقيم بسرعة قد تكون ثابتة أو متغيرة. | قوة لتغيير مقدار السرعة (تسارع أو تباطؤ). | | **المسار المنحني** | حركة يتغير فيها اتجاه السرعة (حتى لو كان المقدار ثابتاً). | قوة لتغيير اتجاه السرعة (قوة مركزية). |
2. **الخطوة 2: تحليل القوة المطلوبة للمسار المستقيم** 1. **الحركة بسرعة ثابتة في خط مستقيم:** - وفقاً **لقانون نيوتن الأول**، إذا كانت السرعة ثابتة، فإن **القوة المحصلة تساوي صفرًا**. - لذلك، قوة السحب المطلوبة **تساوي فقط قوة الاحتكاك المعاكسة** (لتعويضها). - **الخلاصة:** تحتاج إلى **قوة أقل وثابتة** طوال المسار. 2. **الحركة بتسارع في خط مستقيم:** - تحتاج إلى قوة محصلة في اتجاه الحركة: $F_{\text{سحب}} - F_{\text{احتكاك}} = m a$. - تظل **اتجاهات القوة والسرعة والمسار على خط واحد**.
3. **الخطوة 3: تحليل القوة المطلوبة للمسار المنحني** 1. **مبدأ الحركة المنحنية:** - أي جسم يتحرك في منحنى (حتى بسرعة ثابتة المقدار) فإنه **يتسارع** بسبب تغير اتجاه السرعة. - هذا التسارع يسمى **تسارعاً مركزياً** ويتجه نحو مركز تقوس المنحنى. 2. **مصدر التسارع المركزي:** - ينتج التسارع المركزي عن **قوة محصلة** موجهة نحو الداخل تسمى **القوة المركزية**. - في تجربة المزلاج، هذه القوة المركزية يجب أن **تؤمَّن عن طريق قوة السحب** التي تطبقها اليد. 3. **أثر ذلك على قوة السحب:** - **يجب أن يكون لسحب اليد مركبة نحو الداخل** (نحو مركز المنحنى) لتوفير هذه القوة المركزية. - غالباً ما يتطلب هذا **قوة سحب أكبر** من حالة الخط المستقيم، لأن قوة السحب الآن عليها: - أ) التغلب على الاحتكاك. - ب) توفير المركبة المركزية الكافية لتغيير اتجاه الحركة. - **اتجاه قوة السحب** لا يكون في اتجاه الحركة بل **مائلاً نحو الداخل**.
4. **الخطوة 4: المقارنة والتأثير العملي** | الجانب | المسار المستقيم | المسار المنحني | |---------|-------------------|----------------| | **قوة السحب** | قوة صغيرة نسبياً وثابتة في الاتجاه. | قوة أكبر، واتجاهها يجب أن يتغير باستمرار ليبقى نحو مركز التقوس. | | **صعوبة التحكم** | أسهل، لأن القوة في اتجاه واحد. | أصعب، لأنك تحتاج لتعديل اتجاه ومقدار القوة باستمرار. | | **السبب الفيزيائي** | عدم حاجة قوة محصلة (للسرعة الثابتة) أو محصلة في خط السرعة. | حاجة ضرورية لقوة محصلة مركزية عمودية على اتجاه السرعة لتغيير الاتجاه. |
5. **الإجابة النهائية:** يؤثر شكل المسار بشكل كبير على قوى السحب المطلوبة: ففي **المسار المستقيم** (خاصة بسرعة ثابتة) تكون قوة السحب صغيرة نسبياً وثابتة الاتجاه لمجرد التغلب على الاحتكاك. أما في **المسار المنحني**، فتتطلب قوة سحب أكبر ومتغيرة الاتجاه باستمرار لتوفير **المركبة المركزية** اللازمة لتغيير اتجاه حركة الجسم.

سؤال 1: ماذا حدث عندما جمعت قوتان متعامدتان؟

الإجابة: نتجت قوة محصلة قطرية (مائلة) ذات مقدار واتجاه مختلفين عن القوتين الأصليتين.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المقارنة بين نوعي المسار** | نوع المسار | وصف الحركة | المتطلبات الفيزيائية | |-------------|-------------|-----------------------| | **المسار المستقيم** | حركة في خط مستقيم بسرعة قد تكون ثابتة أو متغيرة. | قوة لتغيير مقدار السرعة (تسارع أو تباطؤ). | | **المسار المنحني** | حركة يتغير فيها اتجاه السرعة (حتى لو كان المقدار ثابتاً). | قوة لتغيير اتجاه السرعة (قوة مركزية). |
2. **الخطوة 2: تحليل القوة المطلوبة للمسار المستقيم** 1. **الحركة بسرعة ثابتة في خط مستقيم:** - وفقاً **لقانون نيوتن الأول**، إذا كانت السرعة ثابتة، فإن **القوة المحصلة تساوي صفرًا**. - لذلك، قوة السحب المطلوبة **تساوي فقط قوة الاحتكاك المعاكسة** (لتعويضها). - **الخلاصة:** تحتاج إلى **قوة أقل وثابتة** طوال المسار. 2. **الحركة بتسارع في خط مستقيم:** - تحتاج إلى قوة محصلة في اتجاه الحركة: $F_{\text{سحب}} - F_{\text{احتكاك}} = m a$. - تظل **اتجاهات القوة والسرعة والمسار على خط واحد**.
3. **الخطوة 3: تحليل القوة المطلوبة للمسار المنحني** 1. **مبدأ الحركة المنحنية:** - أي جسم يتحرك في منحنى (حتى بسرعة ثابتة المقدار) فإنه **يتسارع** بسبب تغير اتجاه السرعة. - هذا التسارع يسمى **تسارعاً مركزياً** ويتجه نحو مركز تقوس المنحنى. 2. **مصدر التسارع المركزي:** - ينتج التسارع المركزي عن **قوة محصلة** موجهة نحو الداخل تسمى **القوة المركزية**. - في تجربة المزلاج، هذه القوة المركزية يجب أن **تؤمَّن عن طريق قوة السحب** التي تطبقها اليد. 3. **أثر ذلك على قوة السحب:** - **يجب أن يكون لسحب اليد مركبة نحو الداخل** (نحو مركز المنحنى) لتوفير هذه القوة المركزية. - غالباً ما يتطلب هذا **قوة سحب أكبر** من حالة الخط المستقيم، لأن قوة السحب الآن عليها: - أ) التغلب على الاحتكاك. - ب) توفير المركبة المركزية الكافية لتغيير اتجاه الحركة. - **اتجاه قوة السحب** لا يكون في اتجاه الحركة بل **مائلاً نحو الداخل**.
4. **الخطوة 4: المقارنة والتأثير العملي** | الجانب | المسار المستقيم | المسار المنحني | |---------|-------------------|----------------| | **قوة السحب** | قوة صغيرة نسبياً وثابتة في الاتجاه. | قوة أكبر، واتجاهها يجب أن يتغير باستمرار ليبقى نحو مركز التقوس. | | **صعوبة التحكم** | أسهل، لأن القوة في اتجاه واحد. | أصعب، لأنك تحتاج لتعديل اتجاه ومقدار القوة باستمرار. | | **السبب الفيزيائي** | عدم حاجة قوة محصلة (للسرعة الثابتة) أو محصلة في خط السرعة. | حاجة ضرورية لقوة محصلة مركزية عمودية على اتجاه السرعة لتغيير الاتجاه. |
5. **الإجابة النهائية:** يؤثر شكل المسار بشكل كبير على قوى السحب المطلوبة: ففي **المسار المستقيم** (خاصة بسرعة ثابتة) تكون قوة السحب صغيرة نسبياً وثابتة الاتجاه لمجرد التغلب على الاحتكاك. أما في **المسار المنحني**، فتتطلب قوة سحب أكبر ومتغيرة الاتجاه باستمرار لتوفير **المركبة المركزية** اللازمة لتغيير اتجاه حركة الجسم.

ما هي الطريقة الصحيحة لقياس السرعة المتوسطة لجسم متحرك؟

• أ) يتم قياس السرعة المتوسطة عن طريق ضرب المسافة في الزمن.
• ب) يتم قياس السرعة المتوسطة عن طريق قسمة الزمن الكلي على المسافة الكلية المقطوعة.
• ج) يتم قياس السرعة المتوسطة عن طريق قياس كتلة الجسم وقسمتها على الزمن.
• د) يتم قياس السرعة المتوسطة عن طريق قسمة المسافة الكلية المقطوعة على الزمن الكلي المستغرق ($v = d/t$).

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: يتم قياس السرعة المتوسطة عن طريق قسمة المسافة الكلية المقطوعة على الزمن الكلي المستغرق ($v = d/t$).

الشرح: 1. قم بقياس المسافة الكلية (d) التي قطعها الجسم بوحدة المتر. 2. قم بقياس الزمن الكلي (t) الذي استغرقه الجسم لقطع تلك المسافة بوحدة الثانية. 3. طبق القانون: السرعة ($v$) = المسافة (d) ÷ الزمن (t).

تلميح: تذكر تعريف السرعة وعلاقتها بالمسافة والزمن.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

أي العبارات التالية تصف بدقة تحديات سحب جسم بمزلاج مع احتكاك، وكيفية تحقيق التسارع، وإمكانية التوقف المفاجئ؟

• أ) يسهل سحب جسم بسرعة محددة مع وجود احتكاك؛ يتحقق التسارع بتقليل قوة السحب؛ ويمكن التوقف فجأة دون مشكلة.
• ب) يصعب سحب جسم بسرعة محددة مع وجود احتكاك؛ يتحقق التسارع بتقليل قوة السحب؛ ويجب تقليل السرعة تدريجيًا.
• ج) يسهل سحب جسم بسرعة محددة مع وجود احتكاك؛ يتحقق التسارع بزيادة قوة السحب؛ ويمكن التوقف فجأة.
• د) يصعب سحب جسم بسرعة محددة مع وجود احتكاك؛ يتحقق التسارع بزيادة قوة السحب أكبر من الاحتكاك؛ ولا يمكن التوقف فجأة دون سقوط الكرة، بل يجب تقليل السرعة تدريجيًا.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: يصعب سحب جسم بسرعة محددة مع وجود احتكاك؛ يتحقق التسارع بزيادة قوة السحب أكبر من الاحتكاك؛ ولا يمكن التوقف فجأة دون سقوط الكرة، بل يجب تقليل السرعة تدريجيًا.

الشرح: 1. الاحتكاك قوة معيقة، لذا يتطلب الحفاظ على سرعة ثابتة موازنة دقيقة. 2. التسارع يتطلب قوة محصلة (قوة سحب أكبر من الاحتكاك). 3. القصور الذاتي يجعل الجسم يقاوم التغير المفاجئ في الحركة، مما يستلزم تباطؤًا تدريجيًا لتجنب سقوط الكرة.

تلميح: فكر في تأثيرات الاحتكاك وقوانين نيوتن والقصور الذاتي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: صعب

ما هو العامل الأساسي الذي يضمن حركة كرة الجولف بشكل مستقيم (للأمام فقط أو جانبيًا) عند سحبها بمزلاج؟

• أ) يجب أن تكون قوة السحب متغيرة باستمرار لتعويض الاحتكاك.
• ب) يجب دفع الكرة بدلاً من سحبها لضمان الحركة المستقيمة.
• ج) لا يهم نقطة تطبيق القوة على الكرة، الأهم هو اتجاه السحب.
• د) يجب سحب المزلاج بقوة ثابتة في الاتجاه المطلوب، وأن يمر خط عمل القوة عبر مركز ثقل الكرة لتجنب دورانها غير المرغوب.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: يجب سحب المزلاج بقوة ثابتة في الاتجاه المطلوب، وأن يمر خط عمل القوة عبر مركز ثقل الكرة لتجنب دورانها غير المرغوب.

الشرح: 1. لتحريك الكرة للأمام، اسحب المزلاج بقوة ثابتة إلى الأمام. 2. لتحريكها جانبيًا، اسحب المزلاج بقوة ثابتة في الاتجاه الجانبي. 3. في كلتا الحالتين، تأكد أن خط عمل القوة يمر عبر مركز ثقل الكرة لمنعها من الدوران بدلًا من التحرك خطيًا.

تلميح: تذكر أن القوة المطبقة على مركز الكتلة هي التي تسبب حركة انتقالية نقية.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما الفرق بين قوى السحب المطلوبة للحركة في مسار مستقيم مقارنة بالمسار المنحني؟

• أ) كلاهما يتطلب نفس قوة السحب، والفرق الوحيد هو طريقة توجيهها.
• ب) المسار المنحني يتطلب قوة أقل بسبب مساعدة الزخم الدوراني.
• ج) المسار المستقيم يتطلب قوة أكبر دائمًا للحفاظ على الاتجاه الثابت.
• د) المسار المستقيم يتطلب قوة سحب صغيرة وثابتة نسبيًا (لموازنة الاحتكاك)، بينما المسار المنحني يتطلب قوة سحب أكبر ومتغيرة الاتجاه باستمرار (لتوفير قوة مركزية).

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: المسار المستقيم يتطلب قوة سحب صغيرة وثابتة نسبيًا (لموازنة الاحتكاك)، بينما المسار المنحني يتطلب قوة سحب أكبر ومتغيرة الاتجاه باستمرار (لتوفير قوة مركزية).

الشرح: 1. في المسار المستقيم، تكون القوة المحصلة صفرًا (للسرعة الثابتة) أو في نفس اتجاه الحركة (للتسارع)، والقوة المطلوبة لموازنة الاحتكاك. 2. في المسار المنحني، هناك حاجة لقوة مركزية موجهة نحو الداخل لتغيير اتجاه السرعة، مما يزيد من متطلبات قوة السحب ويجعل اتجاهها متغيرًا.

تلميح: فكر في القوى الإضافية المطلوبة لتغيير الاتجاه.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما هو الاتجاه الصحيح الذي يجب أن تسحب به اليد جسمًا باستخدام مزلاج ليتحرك على مسار قطري أو عند المنحنيات؟

• أ) دائمًا في اتجاه واحد ثابت نحو الأمام، بغض النظر عن شكل المسار.
• ب) في اتجاه القوة المحصلة دائمًا، نحو القطر في المسار القطري ونحو مركز التقوس في المسار المنحني.
• ج) عكس اتجاه حركة الجسم على طول المسار لضمان الثبات.
• د) بشكل عمودي على اتجاه السرعة، سواء كان المسار قطريًا أم منحنيًا.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: في اتجاه القوة المحصلة دائمًا، نحو القطر في المسار القطري ونحو مركز التقوس في المسار المنحني.

الشرح: 1. للحركة على المسار القطري: يجب أن تكون القوة المحصلة في اتجاه القطر الناتج عن جمع القوى، لذا تسحب اليد في هذا الاتجاه. 2. للحركة عند المنحنيات: يتطلب تغيير الاتجاه قوة مركزية موجهة نحو مركز التقوس، لذا تسحب اليد لتوفير هذه القوة. 3. الخلاصة: حركة اليد تتجه دائمًا مع اتجاه القوة المحصلة المطلوبة للمسار.

تلميح: تذكر أن الجسم يتحرك في اتجاه القوة المحصلة المؤثرة عليه.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

عند جمع قوتين متعامدتين تؤثران على جسم، ما هي طبيعة القوة المحصلة الناتجة؟

• أ) قوة محصلة في نفس اتجاه إحدى القوتين الأصليتين وبمقدار يساوي مجموع مقداريهما.
• ب) قوة محصلة صفرية تلغي كل منهما الأخرى.
• ج) قوة محصلة قطرية (مائلة) ذات مقدار واتجاه مختلفين عن القوتين الأصليتين.
• د) قوة محصلة عمودية على كلا القوتين الأصليتين.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: قوة محصلة قطرية (مائلة) ذات مقدار واتجاه مختلفين عن القوتين الأصليتين.

الشرح: 1. عندما تؤثر قوتان متعامدتان، يمكن تمثيلهما بمتجهين يشكلان زاوية 90 درجة. 2. القوة المحصلة هي قطر المستطيل الذي تكون القوتان ضلعيه (باستخدام قاعدة متوازي الأضلاع أو فيثاغورس). 3. بالتالي، يكون اتجاهها مائلاً (قطريًا) ومقدارها أكبر من أي من القوتين الفرديتين ولكن أقل من مجموعهما العددي.

تلميح: تذكر كيفية جمع المتجهات التي تشكل زاوية قائمة.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما هي الخاصية الأساسية للحركة في بُعدين، وما الأمثلة الشائعة عليها؟

• أ) الحركة التي تقتصر على خط مستقيم واحد فقط دون أي تغير في الاتجاه.
• ب) الحركة التي تحدث في بعدين تعني أن الجسم يقطع مسافة أفقية ورأسية في الوقت نفسه، مثل حركة السيارة على منحنى صاعد أو المقذوفات.
• ج) حركة دائرية منتظمة حيث يبقى الجسم على بعد ثابت من نقطة مركزية.
• د) أي حركة تتضمن تغيرًا في السرعة فقط دون تغير في الاتجاه.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الحركة التي تحدث في بعدين تعني أن الجسم يقطع مسافة أفقية ورأسية في الوقت نفسه، مثل حركة السيارة على منحنى صاعد أو المقذوفات.

الشرح: 1. الحركة في بعدين تتميز بوجود مركبتين للحركة (أفقية وعمودية) تحدثان في نفس الوقت. 2. تتضمن هذه الحركة تغييرًا في كل من الموضع الأفقي والرأسي للجسم. 3. أمثلة ذلك تشمل أي حركة تتضمن مركبة أفقية ومركبة رأسية في آن واحد، مثل المنحنيات والمقذوفات.

تلميح: فكر في الأجسام التي تتحرك إلى الأمام وإلى الأعلى/الأسفل في آن واحد.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما الغرض من استخدام ميزانين نابضين لسحب مزلاج بقوتين في تجربة الحركة ثنائية الأبعاد المذكورة؟

• أ) لمضاعفة السرعة الكلية للمزلاج بغض النظر عن الاتجاه.
• ب) لقياس الوزن الدقيق للمزلاج والجسم الموضوع عليه.
• ج) لتطبيق قوة للأمام وقوة جانبية بشكل مستقل أو متزامن، مما يسمح بمحاكاة الحركة في بعدين والتحكم فيها.
• د) لتوفير قوة دفع مستمرة للمزلاج في اتجاه واحد فقط.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لتطبيق قوة للأمام وقوة جانبية بشكل مستقل أو متزامن، مما يسمح بمحاكاة الحركة في بعدين والتحكم فيها.

الشرح: 1. الميزانان النابضان يسمحان بقياس وتطبيق القوى بشكل مستقل في اتجاهين مختلفين (مثل الأمام والجانب). 2. تطبيق قوتين متعامدتين (أو بأي زاوية) هو الأساس لخلق حركة مركبة في بعدين. 3. هذه الطريقة تمكن من دراسة تأثير كل قوة على مركبتها وتأثيرها المشترك على المسار الكلي.

تلميح: فكر في كيفية تقسيم الحركة ثنائية الأبعاد إلى مركباتها.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما هي إحدى إجراءات السلامة الأساسية التي يجب اتباعها عند إجراء تجربة سحب المزلاج المتحرك بقوتين؟

• أ) زيادة قوة السحب للحصول على نتائج أسرع.
• ب) التأكد من عدم انزلاق المزلاج من اليد وارتداء نظارات السلامة لحماية العينين.
• ج) استخدام أكبر عدد ممكن من الكرات لزيادة وزن المزلاج.
• د) لمس الأجسام المتحركة بانتظام للتحقق من درجة حرارتها.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: التأكد من عدم انزلاق المزلاج من اليد وارتداء نظارات السلامة لحماية العينين.

الشرح: 1. الحفاظ على قبضة محكمة على المزلاج يمنع فقدان التحكم به ويقلل من خطر الإصابات أو تلف الأدوات. 2. ارتداء نظارات السلامة ضروري لحماية العينين من أي أجزاء قد تتطاير أو تتناثر أثناء التجربة، مثل سقوط الكرة أو انكسار المزلاج. 3. هذه الإجراءات تضمن بيئة عمل آمنة.

تلميح: فكر في المخاطر المحتملة عند التعامل مع الأدوات المتحركة والأجسام المتساقطة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل