1- الطاقة الكلية لجسم مقذوف رأسياً إلى أعلى وجسم يتحرك على أي سطح مائل تكون مقداراً ثابتاً. شرح السؤال هل مبدأ بقاء الطاقة الميكانيكية ينطبق دائماً؟ ما هو الشرط الأساسي لتكون الطاقة الكلية (حركة + وضع) ثابتة؟ فكر في وجود قوى مثل الاحتكاك. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).مبدأ بقاء الطاقة الميكانيكية الكلية (\(E_p + E_k = \text{constant}\)) ينطبق فقط في حالةالأنظمة المعزولة التي لا تؤثر عليها قوى غير محافظة(مثل الاحتكاك أو مقاومة الهواء).الجسم المقذوف رأسياً:إذا أهملنا مقاومة الهواء، تكون طاقته الكلية ثابتة.الجسم على سطح مائل:إذا كان السطحأملس، تكون طاقته الكلية ثابتة. أما إذا كان السطحخشناً، فإن قوة الاحتكاك ستبذل شغلاً سالباً وتحول جزءاً من الطاقة الميكانيكية إلى حرارة، وبالتالي فإن الطاقة الكليةلا تكون ثابتة.بما أن السؤال ذكر "أي سطح مائل" دون تحديد ما إذا كان أملس أم خشن، فإن العبارة لا تصح بشكل عام.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 6.6: تضمين القوى غير المحافظة في المعادلة، صفحة 94)
2- تتساوى طاقة الحركة مع طاقة الوضع عندما يقذف جسم رأسياً لأعلى عند أي نقطة شرح السؤال 💡 قانون البقاء: هل الطاقتان متساويتان دائماً، أم أن مجموعهما هو الذي يبقى ثابتاً وتتبادلان القيم أثناء الرحلة؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة: خطأ🧠 المفهوم الفيزيائي: قانون بقاء الطاقة ينص على أن مجموع طاقة الحركة وطاقة الوضع (الطاقة الميكانيكية الكلية) يظل مقداراً ثابتاً أثناء حركة الجسم صعوداً وهبوطاً ($E_k + E_p = ext{Constant}$).وليس صحيحاً أنهما تتساويان عند أي نقطة. تتساوى الطاقتان فقط عند منتصف أقصى ارتفاع بالضبط، حيث تكون قد تحولت نصف طاقة الحركة المبدئية إلى طاقة وضع.الميكانيكا، الفصل السادس: طاقة الوضع، الدرس 4.6: بقاء الطاقة، الصفحة: 90
3- جسم طاقة وضعه \(400 \, \mathrm{J}\) عند ارتفاع \(5 \, \mathrm{m}\) عن سطح الأرض فإن: شرح السؤال هذا السؤال يربط بين مفاهيم طاقة الوضع، الشغل، والوزن. ما هي العلاقة الأساسية بين طاقة الوضع التثاقلية والشغل المبذول ضد الجاذبية لرفع جسم إلى ارتفاع معين؟ استخدم العلاقة \(E_p = mgh\) للتحقق من الخيارات الأخرى. الشغل المبذول ضد قوة الجاذبية = \(400 \, \mathrm{J}\) قوة جذب الأرض للجسم = \(8 \, \mathrm{N}\) كتلة الجسم = \(80 \, \mathrm{kg}\) الشغل المبذول مع قوة الجاذبية = \(400 \, \mathrm{J}\) الإجابة الصحيحة هي (الشغل المبذول ضد قوة الجاذبية = \(400 \, \mathrm{J}\)).تحليل الخيارات:الخيار (أ):طاقة الوضع التثاقلية (\(E_p\)) تُعرّف بأنها الطاقة المخزنة في جسم نتيجة موضعه، وهي تساوي تماماً الشغل المبذول ضد قوة الجاذبية لرفعه إلى ذلك الموضع. بما أن طاقة الوضع \(400 \, \mathrm{J}\)، فإن الشغل المبذول ضد الجاذبية هو \(400 \, \mathrm{J}\).هذا الخيار صحيح.الخيار (ب) و (ج):يمكننا حساب وزن الجسم (\(W\)) وكتلته (\(m\)) من علاقة طاقة الوضع: \(E_p = W \times h = mgh\)\(400 = W \times 5 \implies W = \frac{400}{5} = 80 \, \mathrm{N}\). إذًا قوة جذب الأرض للجسم (الوزن) هي \(80 \, \mathrm{N}\), وليست \(8 \, \mathrm{N}\). \(W = mg \implies 80 = m \times 10 \implies m = 8 \, \mathrm{kg}\). إذًا كتلة الجسم هي \(8 \, \mathrm{kg}\), وليست \(80 \, \mathrm{kg}\). الخياران (ب) و (ج) خاطئان.الخيار (د):الشغل المبذول "مع" قوة الجاذبية يكون عند هبوط الجسم، وسيكون موجباً. الشغل المبذول "ضد" الجاذبية هو عند رفعه. العبارة نفسها غير دقيقة في سياق السؤال.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 4.6: بقاء الطاقة، صفحة 89)
4- عند أقصى ارتفاع تكون طاقة الوضع للجسم أكبر ما يمكن وتساوي: شرح السؤال هذا السؤال عن قانون بقاء الطاقة الميكانيكية. تذكر أن الطاقة الكلية (حركة + وضع) تبقى ثابتة. عند أقصى ارتفاع، ماذا يحدث للسرعة، وبالتالي لطاقة الحركة؟ وكيف تكون طاقة الوضع؟ قارن هذه الحالة بنقطة الانطلاق (سطح الأرض) حيث تكون السرعة وطاقة الحركة في أقصى قيمة لهما. الطاقة الحركية عند أقصى ارتفاع الطاقة الحركية لحظة انطلاق الجسم من سطح الأرض طاقة الوضع لحظة انطلاق الجسم من سطح الأرض الإجابتان (أ) و (ج) صحيحتان الإجابة الصحيحة هي (الطاقة الحركية لحظة انطلاق الجسم من سطح الأرض).لنطبق قانون بقاء الطاقة الميكانيكية بين نقطة الانطلاق (الأرض) وأقصى ارتفاع: \[ E_{total, \text{الأرض}} = E_{total, \text{أقصى ارتفاع}} \] \[ E_{k, \text{الأرض}} + E_{p, \text{الأرض}} = E_{k, \text{أقصى ارتفاع}} + E_{p, \text{أقصى ارتفاع}} \] تحليل كل حد:عند الأرض (نقطة الانطلاق):الارتفاع \(h=0\), لذا \(E_{p, \text{الأرض}} = 0\). طاقة الحركة تكون قصوى.عند أقصى ارتفاع:السرعة \(v=0\), لذا \(E_{k, \text{أقصى ارتفاع}} = 0\). طاقة الوضع تكون قصوى.بالتعويض في معادلة بقاء الطاقة: \[ E_{k, \text{الأرض}} + 0 = 0 + E_{p, \text{أقصى ارتفاع}} \] \[ E_{p, \text{أقصى ارتفاع}} = E_{k, \text{الأرض}} \] إذن، طاقة الوضع عند أقصى ارتفاع (وهي أكبر ما يمكن) تساوي الطاقة الحركية لحظة الانطلاق من سطح الأرض. وهذا يطابق الخيار (ب).(الفصل السادس: طاقة الوضع، 4.6: بقاء الطاقة، صفحة 89-90)
