1- عندما يمر خيط حول بكرة تدور حول محور ثابت وكان السطح خشناً فإن البكرة تدور مع الخيط. شرح السؤال تخيل خيطاً على بكرة. إذا كان سطح البكرة أملس تماماً، هل سيدور الخيط البكرة أم سينزلق فوقها؟ الآن، ماذا لو كان السطح خشناً؟ الاحتكاك بين الخيط والبكرة سيؤدي إلى "إمساك" الخيط بالبكرة. ماذا سيحدث للبكرة عندما يتحرك الخيط؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (صح).هذا الوصف دقيق. عندما يكون هناك احتكاك (سطح خشن) بين الخيط والبكرة، فإن حركة الخيط تؤدي إلى دوران البكرة معه. قوة الاحتكاك هي التي تنقل الحركة من الخيط إلى البكرة، مما يجعلها تدور.في المقابل:إذا كانت البكرة (أو الوتد)ملساء، فإن الخيط سينزلق فوقها دون أن يديرها، ويكون الشد متساوياً على طرفي الخيط.إذا كانت البكرةخشنة(أو لها كتلة ويجب أن تدور)، فإنها تدور مع الخيط، وهذا يتطلب أن يكون الشد غير متساوٍ على طرفي الخيط لتوفير العزم اللازم للدوران.(الفصل الرابع: قانون نيوتن الثالث، 4.4: الأوتاد والبكرات، صفحة 64)
2- عند ربط كتلتين في خيط خفيف يمر حول بكرة ملساء يكون الشد في الخيط المقابل للكتلة الكبرى أكبر من الشد في الخيط المقابل للكتلة الصغرى. شرح السؤال ماذا تعني عبارة "خيط خفيف" و "بكرة ملساء" في سياق مسائل الميكانيكا؟ كيف تؤثر هذه الافتراضات على قيمة الشد على جانبي البكرة؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).الافتراضان الرئيسيان في هذا النوع من المسائل هما:خيط خفيف (أو عديم الكتلة):هذا يعني أن الشد متساوٍ عند كل نقطة على طول الخيط.بكرة ملساء (أو عديمة الاحتكاك):هذا يعني أن البكرة لا تبذل أي قوة احتكاك على الخيط، وبالتالي لا تغير من قيمة الشد. الخيط ينزلق فوقها بحرية.بناءً على هذين الافتراضين، فإن الشد يكونمتساوياً في جميع أجزاء الخيط، أي أن الشد على جانب الكتلة الكبرى هو نفسه الشد على جانب الكتلة الصغرى.(الفصل الرابع: قانون نيوتن الثالث، 4.4: الأوتاد والبكرات، صفحة 64)
3- عندما تدور البكرة حول محور أملس فإن عجلة الدلو الفارغ المتحرك لأعلى أقل من عجلة الدلو المعبأ المتحرك لأسفل عند إهمال كتلة كل من الحبل والبكرة. شرح السؤال 💡 ترابط الحركة: تذكر خصائص الحبل (الخيط) الخفيف غير القابل للتمدد وكيف يربط بين حركة الجسمين. صح خطأ الإجابة الصحيحة: خطأالمفهوم الفيزيائي: عندما يكون الحبل غير قابل للتمدد، فإن أي إزاحة يقطعها الجسم الأول تقابلها نفس الإزاحة للجسم الثاني. وبالتالي، فإن مقدار السرعة ومقدار العجلة يكون متساوياً لكلا الجسمين المربوطين في طرفي الحبل.💡 للحل السريع (الحدس والاستبعاد): الخيط لا يتمطط؛ هذا يعني أن أي حركة لأحد الطرفين تنعكس تماماً على الآخر، لذا مستحيل أن يمتلك أحدهما عجلة تختلف عن الآخر.خطوات الحل:بما أن الحبل غير قابل للتمدد ويمر على بكرة ملساء.إذن: مقدار عجلة الدلو الفارغ = مقدار عجلة الدلو المعبأ.⚠️ انتبه (Trick): قد يظن الطالب أن الكتلة الأثقل تمتلك عجلة أكبر، ولكن النظام مرتبط ببعضه.الميكانيكا، الفصل الرابع: قانون نيوتن الثالث، الدرس 4-4، الصفحة: 64
4- في البكرات والأوتاد نقطة التلامس بين الخيط والوتد عندما تكون خشنة تولد قوة احتكاك تؤثر على الخيط بطول محيط الوتد وبذلك يكون الشد في جزئي الخيط مختلف شرح السؤال 💡 تأثير الخشونة: الوتد الأملس يجعل الشد متساوياً على الجانبين، فماذا يفعل الوتد الخشن؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة: صحالمفهوم الفيزيائي: عندما يمر خيط حول وتد خشن، ينشأ احتكاك بين الخيط وسطح الوتد. هذا الاحتكاك يقاوم انزلاق الخيط، مما يؤدي إلى اختلاف قوة الشد في جزئي الخيط (الجانب الذي يُسحب يكون شده أكبر للتغلب على الاحتكاك).الميكانيكا، الفصل الرابع: قانون نيوتن الثالث، الدرس 4-4، الصفحة: 64