1- يمكن للجسم أن يمتلك طاقة حركة دون أن يكون له طاقة وضع عندما تنعدم القوة المؤثرة. شرح السؤال 💡 مصادر الطاقة: هل يشترط وجود قوة محصلة أو ارتفاع عن الأرض لكي يمتلك الجسم طاقة بسبب سرعته؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة: صحالمفهوم الفيزيائي: انعدام القوة المؤثرة يعني أن الجسم يتحرك بسرعة منتظمة في خط مستقيم. إذا كان يتحرك على سطح الأرض الأفقية، فإن طاقة وضعه التثاقلية تنعدم ($PE = 0$)، بينما يمتلك طاقة حركة بسبب سرعته ($KE = \frac{1}{2}mv^2$).⚠️ انتبه (Trick): انعدام القوة لا يعني انعدام السرعة، بل ثباتها.الميكانيكا، الفصل السادس: طاقة الوضع، الدرس 6-1، الصفحة: 86
2- عندما تصبح طاقة الوضع لجسم نصف طاقته الحركية، فإن سرعة الجسم تساوي: شرح السؤال هذا السؤال يتطلب منك ترجمة العبارة "طاقة الوضع نصف طاقة الحركة" إلى معادلة رياضية. اكتب علاقة طاقة الوضع (\(E_p\)) وعلاقة طاقة الحركة (\(E_k\)) ثم طبق الشرط المعطى. أعد ترتيب المعادلة الناتجة لعزل السرعة \(V\) في طرف بمفردها. \(V=2\sqrt{gh}\) \(V=gh\) \(V=\sqrt{gh}\) \(V=\sqrt{\frac{1}{2}gh}\) الإجابة الصحيحة هي \(V=2\sqrt{gh}\).لنترجم معطيات السؤال إلى معادلة:طاقة الوضع: \( E_p = mgh \)طاقة الحركة: \( E_k = \frac{1}{2}mV^2 \)الشرط المعطى هو: "طاقة الوضع نصف طاقة الحركة" \[ E_p = \frac{1}{2} E_k \] نعوض بالصيغ الفيزيائية: \[ mgh = \frac{1}{2} \left( \frac{1}{2}mV^2 \right) \] \[ mgh = \frac{1}{4}mV^2 \] نقسم الطرفين على الكتلة \(m\): \[ gh = \frac{1}{4}V^2 \] الآن، نعزل السرعة \(V\): \[ V^2 = 4gh \] \[ V = \sqrt{4gh} = 2\sqrt{gh} \] وهذا يتطابق مع الخيار (أ).(الفصل السادس: طاقة الوضع، 1.6: تعبير آخر عن الشغل، صفحة 86)
3- إذا كانت طاقة الوضع لجسم على ارتفاع \(2 \, \mathrm{m}\) هي \(40 \, \mathrm{J}\). فعندما يتم تحريك الجسم أفقياً مسافة \(6 \, \mathrm{m}\) بفعل قوة \(50 \, \mathrm{N}\). فإن مقدار التغير في طاقة الوضع للجسم هو: شرح السؤال على ماذا تعتمد طاقة الوضع التثاقلية؟ هل تعتمد على الحركة الأفقية أم على التغير في الارتفاع الرأسي؟ بما أن الجسم تم تحريكه "أفقياً"، فهل تغير ارتفاعه؟ \(300 \, \mathrm{J}\) \(40 \, \mathrm{J}\) \(340 \, \mathrm{J}\) صفر الإجابة الصحيحة هي (صفر).طاقة الوضع التثاقلية (\(E_p\)) تعتمد فقط على كتلة الجسم وعجلة الجاذبية وارتفاعه الرأسيعن مستوى إسناد معين. \[ E_p = mgh \] التغير في طاقة الوضع يُعطى بالعلاقة: \[ \Delta E_p = mg(h_{final} - h_{initial}) \] في هذه المسألة، تم تحريك الجسمأفقياً. هذا يعني أن ارتفاعه الرأسي لم يتغير (\(h_{final} = h_{initial}\)). لذلك، التغير في طاقة وضعه يساوي: \[ \Delta E_p = mg(h - h) = 0 \] المعلومات الأخرى (طاقة الوضع الابتدائية، المسافة الأفقية، القوة) هي معلومات إضافية لا تؤثر على حساب التغير في طاقة الوضع.للتفكير:ما هو مقدار الشغل الذي بذلته القوة \(50 \, \mathrm{N}\)؟ وما هو مقدار التغير في طاقة حركة الجسم (بافتراض عدم وجود احتكاك)؟(الفصل السادس: طاقة الوضع، 1.6: تعبير آخر عن الشغل، صفحة 86)
4- قذف حجر كتلته \(0.9 \, \mathrm{kg}\) إلى أعلى رأسياً بسرعة \(10 \, \mathrm{m/s}\) فإن طاقة وضعه عند أقصى ارتفاع تساوي: شرح السؤال استخدم مبدأ بقاء الطاقة الميكانيكية. عند نقطة القذف، تكون الطاقة كلها طاقة حركة. عند أقصى ارتفاع، تتحول كل هذه الطاقة الحركية إلى طاقة وضع. احسب طاقة الحركة الابتدائية. \(20 \, \mathrm{J}\) \(90 \, \mathrm{J}\) \(45 \, \mathrm{J}\) \(10 \, \mathrm{J}\) الإجابة الصحيحة هي (\(45 \, \mathrm{J}\)).وفقاً لمبدأ بقاء الطاقة، فإن الطاقة الميكانيكية الكلية ثابتة.\[ E_{\text{initial}} = E_{\text{final}} \]\[ E_{k, \text{initial}} + E_{p, \text{initial}} = E_{k, \text{final}} + E_{p, \text{final}} \]عند نقطة القذف (نعتبرها \(h=0\)): \(E_{p, \text{initial}} = 0\). عند أقصى ارتفاع: \(v=0\), لذا \(E_{k, \text{final}} = 0\). إذًا:\[ E_{k, \text{initial}} = E_{p, \text{final}} \]نحسب طاقة الحركة الابتدائية:\[ E_{k, \text{initial}} = \frac{1}{2}mu^2 = \frac{1}{2}(0.9)(10)^2 = \frac{1}{2} \times 0.9 \times 100 = 45 \, \mathrm{J} \]إذًا، طاقة الوضع عند أقصى ارتفاع تساوي \(45 \, \mathrm{J}\).(الفصل السادس: طاقة الوضع، تمارين 6-A، سؤال 2، صفحة 92)
