1- الشغل المبذول ضد قوة الجاذبية الأرضية هو طاقة الحركة التي يفقدها الجسم. شرح السؤال 💡 تلميح: تذكر "قانون حفظ الطاقة الميكانيكية". عندما يُقذف جسم إلى الأعلى ضد قوة الجاذبية الأرضية، فإنه يتباطأ تدريجياً. فكّر في العلاقة بين النقص في طاقته الحركية (التي يفقدها) والشغل الذي تبذله الجاذبية لمقاومة حركته. صح خطأ عند حركة جسم إلى الأعلى ضد قوة الجاذبية الأرضية (في نظام محافظ يهمل مقاومة الهواء)، يحدث ما يلي: تناقص السرعة: يقطع الجسم مسافة للأعلى بينما تؤثر عليه الجاذبية لأسفل، مما يؤدي إلى تناقص سرعته وبالتالي فقدان جزء من طاقته الحركية ($\Delta KE$). تحول الطاقة: وفقاً لقانون حفظ الطاقة الميكانيكية، فإن الطاقة لا تفنى، لذا فإن طاقة الحركة التي يفقدها الجسم لا تضيع، بل تتحول بالكامل إلى طاقة وضع تثاقلية ($\Delta PE$). علاقة الشغل بالطاقة: الشغل المبذول ضد الجاذبية ($W$) هو المسؤول عن هذا التحول، حيث يساوي رياضياً: $$W = \Delta PE = -\Delta KE$$ (الإشارة السالبة تعني نقصان الطاقة الحركية). مفهوم: طاقة الوضع وطاقة الحركة هما وجهان لعملة واحدة هي الطاقة الميكانيكية الكلية. الشغل المبذول ضد قوة محافظة (مثل الجاذبية) لا يضيع، بل يُخزّن كطاقة وضع يمكن استعادتها. (الفصل السادس: طاقة الوضع، 3.6: القوى المحافظة وغير المحافظة، صفحة 88)
2- إذا قذف جسم إلى أعلى فإنه يفقد طاقته مؤقتاً. شرح السؤال عندما يُقذف جسم لأعلى، هل يفقد طاقته الكلية، أم أن الطاقة تتحول من شكل لآخر؟ فكر في الفرق بين طاقة الحركة والطاقة الميكانيكية الكلية. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).هذه العبارة خاطئة لأنها تستخدم كلمة "طاقته" بشكل عام. في نظام مثالي (بإهمال مقاومة الهواء)، فإنالطاقة الميكانيكية الكليةللجسم (وهي مجموع طاقتي الوضع والحركة) تظل ثابتة ومحفوظة طوال رحلته.ما يحدث هو تحول الطاقة من شكل لآخر:يفقد الجسمطاقة حركتهأثناء الصعود.هذه الطاقة الحركية المفقودة تتحول وتُخزّن على شكلطاقة وضع.لأن الطاقة الكلية لا تُفقد أبداً بل تتحول فقط، فإن عبارة "يفقد طاقته" غير صحيحة فيزيائياً.مفهوم:هذا السؤال يختبر الدقة في فهم مبدأ بقاء الطاقة. القوى المحافظة (مثل الجاذبية) لا تضيع الطاقة الميكانيكية، بل تحولها بين طاقة حركة وطاقة وضع. أما القوى غير المحافظة (مثل الاحتكاك) فهي التي تسبب "فقداناً" حقيقياً للطاقة الميكانيكية وتحولها إلى حرارة.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 3.6: القوى المحافظة وغير المحافظة، صفحة 88)
3- 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)
4- يقال عن القوة بأنها محافظة عندما لا يستطيع الجسم استرداد الطاقة المفقودة. شرح السؤال هذا السؤال يتعلق بتعريف القوة المحافظة. هل القوة المحافظة تضيع الطاقة أم تخزنها؟ فكر في مثال الجاذبية والاحتكاك. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).العبارة تصف القوةغير المحافظة.القوة المحافظة (Conservative Force):هي القوة التي إذا بذلت شغلاً على جسم، فإن الطاقة لا تضيع بل تُخزّن على شكل طاقة وضع ويمكن استردادها بالكامل (مثل قوة الجاذبية).القوة غير المحافظة (Non-conservative Force):هي القوة التي إذا بذلت شغلاً، فإن الطاقة الميكانيكية تتحول إلى أشكال أخرى (مثل الحرارة) ولا يمكن استردادها بسهولة (مثل قوة الاحتكاك).لذلك، العبارة خاطئة لأنها تعكس التعريف.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 3.6: القوى المحافظة وغير المحافظة، صفحة 88)
