1- عندما تكون القوة غير ثابتة تستطيع استخدام قاعدة الشغل - الطاقة. شرح السؤال هل تقتصر قاعدة الشغل-الطاقة على الحالات البسيطة فقط؟ أم أنها مبدأ عام يمكن تطبيقه في حالات أكثر تعقيداً، مثل عندما تتغير القوة أثناء حركة الجسم؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (صح).قاعدة الشغل-الطاقة هي مبدأ فيزيائي أساسي وعام جداً. على الرغم من أننا نطبقها في المنهج على حالات القوة الثابتة لتبسيط الحسابات، إلا أنها صالحة تماماً حتى لو كانت القوة متغيرة.في الحالات المتقدمة، يتم حساب الشغل المبذول بواسطة قوة متغيرة باستخدام التكامل، لكن المبدأ نفسه (الشغل الكلي = التغير في طاقة الحركة) يبقى صحيحاً.مفهوم:تعتبر مبادئ الطاقة (مثل بقاء الطاقة وقاعدة الشغل-الطاقة) من أقوى الأدوات في الفيزياء لأنها تسمح بتحليل الأنظمة المعقدة دون الحاجة إلى معرفة تفاصيل القوى اللحظية.(الفصل الخامس: الشغل والطاقة والقدرة، 2.5: بعض التعميمات، صفحة 77)
2- الفرق بين الشغل المبذول بواسطة قوة المقاومة والشغل المبذول بواسطة القوة المؤثرة يساوي معدل التغير في طاقة الحركة شرح السؤال 💡 ترتيب الكلمات حاسم: من يطرح من؟ هل هو (القوة - المقاومة) أم (المقاومة - القوة) ليعطي تغيراً إيجابياً في طاقة الحركة؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة: خطأ🧠 المفهوم الفيزيائي: قاعدة الشغل-الطاقة تنص على أن الفرق بين الشغل المبذول بواسطة القوة المؤثرة (الشغل الموجب) والشغل المبذول بواسطة قوة المقاومة (الشغل السالب) هو الذي يساوي التغير في طاقة الحركة ($W_{force} - W_{friction} = \Delta K.E$).عكس الترتيب رياضياً سيعطي نتيجة سالبة، مما يجعل العبارة خاطئة.⚠️ انتبه (Trick) - فخ لغوي: التلاعب بترتيب الطرح هو فخ كلاسيكي. إذا بدأت العبارة بـ "قوة المقاومة" فهذا يعني أنك تطرح القوة الكبيرة من الصغيرة، مما ينتج تغيراً سالباً (تباطؤ)، وهذا لا يعكس الصيغة القياسية للقانون المذكور في الكتاب.🚀 فيزياء الفضاء: عند عودة كبسولات الفضاء إلى الأرض، تعتمد وكالات الفضاء على تعظيم "الشغل المبذول بواسطة قوة المقاومة" (الاحتكاك مع الغلاف الجوي) لامتصاص وتبديد طاقة الحركة الهائلة للكبسولة وتحويلها إلى حرارة، وإلا لاصطدمت بالأرض كنيزك مدمر!الميكانيكا، الفصل الخامس: الشغل والطاقة والقدرة، الدرس 2.5: بعض التعميمات، الصفحة: 79
3- تدحرجت كرة وزنها \(5 \, \mathrm{N}\) على أرضية مسافة \(10 \, \mathrm{m}\). فالشغل الذي يبذله وزنها هو: شرح السؤال تذكر تعريف الشغل: \(W = Fd \cos\theta\). ما هو اتجاه قوة الوزن؟ وما هو اتجاه حركة الكرة (الإزاحة)؟ ما هي الزاوية \(\theta\) بين هذين الاتجاهين؟ \(0.5 \, \mathrm{J}\) صفر \(50 \, \mathrm{J}\) \(5 \, \mathrm{J}\) الإجابة الصحيحة هي (صفر).يُعرَّف الشغل بأنه حاصل ضرب القوة في المسافة المقطوعة في اتجاه القوة. الصيغة العامة هي: \[ W = Fd \cos\theta \] في هذه الحالة:القوة هي الوزن \(W_{weight} = 5 \, \mathrm{N}\), واتجاههارأسي لأسفل.الإزاحة هي \(d = 10 \, \mathrm{m}\), واتجاههاأفقي(على الأرضية).الزاوية \(\theta\) بين اتجاه القوة (الرأسي) واتجاه الإزاحة (الأفقي) هي \(90^\circ\).نعوض في المعادلة: \[ W = 5 \times 10 \times \cos(90^\circ) \] وبما أن \(\cos(90^\circ) = 0\), فإن: \[ W = 50 \times 0 = 0 \, \mathrm{J} \] القاعدة العامة: أي قوة عمودية على اتجاه الحركة لا تبذل شغلاً.تطبيق عملي:عندما تحمل حقيبة وتمشي بها أفقياً، هل تبذل قوة الجاذبية شغلاً على الحقيبة؟ وهل تبذل أنت شغلاً (بالمعنى الفيزيائي) على الحقيبة؟(الفصل الخامس: الشغل والطاقة والقدرة، 2.5: بعض التعميمات، صفحة 77)
4- تدفع دراجة كتلتها \(30 \, \mathrm{kg}\) بسرعة ثابتة إلى أعلى مسار يميل بزاوية \(30^\circ\) مع الأفقي ضد قوة مقاومة \(50 \, \mathrm{N}\). فإن الشغل المبذول لدفع الدراجة مسافة \(65 \, \mathrm{m}\): شرح السؤال لحساب الشغل المبذول بواسطة قوة الدفع، تحتاج أولاً إلى معرفة مقدار هذه القوة. بما أن الدراجة تتحرك بسرعة ثابتة، فهي في حالة اتزان. هذا يعني أن قوة الدفع لأعلى المستوى يجب أن تساوي مجموع القوى التي تسحبها لأسفل المستوى (مركبة الوزن + قوة المقاومة). بعد حساب قوة الدفع، اضربها في المسافة. \(3.2 \, \mathrm{kJ}\) \(9.75 \, \mathrm{kJ}\) \(1.3 \, \mathrm{kJ}\) \(13 \, \mathrm{kJ}\) الإجابة الصحيحة هي (\(13 \, \mathrm{kJ}\)).الخطوة الأولى: حساب قوة الدفع (\(F_{push}\))بما أن السرعة ثابتة، فإن العجلة صفر والجسم في حالة اتزان. القوة الدافعة لأعلى المستوى تساوي مجموع القوى المقاومة لأسفل المستوى. \[ F_{push} = (\text{weight component}) + (\text{resistance force}) \] \[ F_{push} = mg \sin\theta + f \] نعوض بالقيم: \(m=30 \, \mathrm{kg}, g=10, \theta=30^\circ, f=50 \, \mathrm{N}\). \[ F_{push} = (30 \times 10 \times \sin 30^\circ) + 50 \] \[ F_{push} = (300 \times 0.5) + 50 = 150 + 50 = 200 \, \mathrm{N} \]الخطوة الثانية: حساب الشغل المبذول (\(W\))الشغل المبذول يساوي القوة مضروبة في المسافة. \[ W = F_{push} \times d \] \[ W = 200 \, \mathrm{N} \times 65 \, \mathrm{m} = 13000 \, \mathrm{J} \] لتحويل الجول إلى كيلو جول، نقسم على 1000. \[ W = 13 \, \mathrm{kJ} \](الفصل الخامس: الشغل والطاقة والقدرة، 2.5: بعض التعميمات، صفحة 77)
