حلول تمارين الكتاب المدرسي حول القوة والحركات المستقيمة

تُعتبر القوة والحركات المستقيمة من المفاهيم الأساسية في الفيزياء، حيث تتناول دراسة الحركة، تأثير القوى المختلفة، وتطبيق قوانين نيوتن. حلول تمارين الكتاب المدرسي تُساعد الطلاب على تعزيز فهمهم النظري من خلال التطبيق العملي، مما يجعلها أداة فعّالة لتحضير الاختبارات وفهم الدروس بعمق.

التمرين الأول:

لدراسة حركة جسم، نختار نقطة منه ثم ندرس حركتها. نريد في هذا التمرين دراسة حركة دراج و دراجته. من بين النقاط المبينة على الدراجة (الشكل1)

اختر نقطة، أو نقاط ملائمة تصلح لوصف الحركات المذكورة في الجدول التالي، ونقطة، أو نقاط لا تصلح لذلك.

	نقطة ملائمة	نقطة غير ملائمة
معرفة حركة الدراجة بالنسبة للطريق
معرفة كيفية دوران العجلة
معرفة سرعة دوران الدراسة

الاجابة:

	نقطة ملائمة	نقطة غير ملائمة
معرفة حركة الدراجة بالنسبة للطريق	C	A , B , D
معرفة كيفية دوران العجلة	A , B	C , D
معرفة سرعة دوران الدراسة	D	A , B , C

التمرين الثاني:

بدراسة نقطة من جسم نحصل على معلومات عن حركته، و نفقد معلومات أخرى.

ما هي في الجدول التالي المعلومات المتحصل عليها، والمعلومات المفقودة عن حركة الجسم عندما ندرس حركة بعض نقاطه.

الجسم	النقطة المختارة	المعلومات المفقودة	المعلومات المتحصل عليها
كرة قدم مقذوفة	مركز الكرة
عجلة سيارة في حالة حركة	مركز العجلة
مظلي يسقط عموديا، ومظلته مفتوحة	نقطة تعليق المظلة

الاجابة:

الجسم	النقطة المختارة	المعلومات المفقودة	المعلومات المتحصل عليها
كرة قدم مقذوفة	مركز الكرة	مقاومة الهواء	نوع الحركة، اتجاهها، سرعتها
عجلة سيارة في حالة حركة	مركز العجلة	السرعة  الدورانية	نوع الحركة، اتجاهها، سرعتها
مظلي يسقط عموديا، ومظلته مفتوحة	نقطة تعليق المظلة	دافعة أرخميدس	نوع الحركة، اتجاهها، سرعتها

التمرين الثالث:

اصطدمت سيارتان في مفترق طرق. طلبت شركة التأمين من السائقين A وB رسم مخطط الحادثة. قدّم السائقان الرسم الموالي:

 حيث مثلت السيارتان بنقطتين متحركتين قبل التصادم، ومثلتا كاملتين لحظة التصادم لماذا ؟ اشرح.

الاجابة:

طلبت شركة التأمين من السائقين A وB رسم مخطط الحادثة، لمعرفة مسار حركة كل سيارة، ومقدار الانحراف عن المسار، قبل و بعد التصادم، وهذا لتحديد سرعة كل من السيارتين، قبل التصادم، وهذا من أجل تحديد المتسبب في الحادث، ومثلتا السيارتين كاملتين لحظة التصادم، من أجل تحديد موضع التصادم، وزاوية الصدم.

التمرين الخامس:

أذكر مميزات القوة. ما هو الجهاز الذي يسمح بقياس قيمة القوة ؟ وما هي وحدة قياس القوة ؟ مثل قوة قيمتها 10N بسلم: 1cm → 2N حاملها يصنع 45° مع الشاقول متجهة نحو الأرض.

الاجابة:

للقوة أربع مميزات هي: نقطة التطبيق، الحامل، الجهة، الطويلة (الشدة).

ـ الجهاز الذي يسمح بقياس قيمة القوة يدعى الربيعة (الدينامومتر).

ـ وحدة قياس القوة هي: نيوتن (N).

ـ تمثيل القوة:

التمرين السادس:

اجب بصحيح أم خطأ

جسم لا يخضع لأي قوة	ص	خ
إذا كان في حالة حركة، فإنه يستمر في حركته بسرعة ثابتة
إذا كان في حالة حركة فإن سرعته تتناقص
إذا كان في حالة سكون فإنه يمكن أن يتحرك من تلقاء نفسه
إذا كان في حالة سكون فإنه يبقى ساكنا

الاجابة:

جسم لا يخضع لأي قوة	ص	خ
إذا كان في حالة حركة، فإنه يستمر في حركته بسرعة ثابتة	×
إذا كان في حالة حركة فإن سرعته تتناقص		×
إذا كان في حالة سكون فإنه يمكن أن يتحرك من تلقاء نفسه		×
إذا كان في حالة سكون فإنه يبقى ساكنا	×

التمرين السابع:

يسير راجل بسرعة قدرها 6km/h عبر عن هذه السرعة بالمتر على الثانية m/s

الاجابة:

التحويل من km/h الى m/s

لدينا:

$$v = 6 \, \text{km/h} = \frac{6 \times 1000 \, \text{m}}{1 \times 3600 \, \text{s}}$$ $$v = \frac{6000}{3600} \, \text{m/s} = 1.67 \, \text{m/s}$$

حل التمرين الثامن حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 199.

حساب سرعة السباق:

لدينا:

$$v = \frac{d}{t} = \frac{100}{9.77} = 10.23 \, \text{m/s}$$

ومنه:

$$v = 10.23 \times \frac{3600}{1000} = 36.83 \, \text{km/h}$$

حل التمرين التاسع حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 199.

حساب المسافة المقطوعة d: 

لدينا: d = v.t

ولدينا: t = 2h04mn55s = (2×3600 + 4×60 + 55) s = 7495 s

ومنه:

$$d = \frac{20.26 \times 7495}{3.6}$$ $$d = \frac{151826.7}{3.6}$$ $$d = 42180.19 \, \text{m}$$

حل التمرين 10 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 199.

2 ـ طبيعة حركة مركز الكرة: هي حركة مستقيمة منتظمة.

3 ـ الكرية ليست خاضعة لأي قوة، أما الهدف من قذف الكرية هو إكسابها سرعة ابتدائية, 

4 ـ بتطبيق مبدأ العطالة، نقول أن المجموع الشعاعي للقوى المؤثرة على الكرية معدوم.

5 ـ عندما تجتاز الكرية النقطة B، تطبق عليها قوة وحيدة وهي قوة ثقلها.

6 ـ حركة الكرية عندما تجتاز الكرية النقطة B: هي حركة منحنية متسارعة، لأن سرعة الكرية تزداد كلما اقتربت من سطح الأرض. 

حل التمرين 11 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 199.

هل العبارات التالية صحيحة (ص)، أم خاطئة (خ)؟ صححها ان كانت خاطئة.

العبارة المقترحة	ص	خ	الصواب
في الحركة المستقيمة المنتظمة، تكون السرعة ثابتة.
في الحركة المستقيمة المنتظمة، تتساوی المسافات التي تقطع في مدة زمنية متساوية.
في الحركة المستقيمة المنتظمة، هناك قوة ثابتة مطبقة على الجسم.
في الحركة المستقيمة المتغيرة بانتظام، تكون القوة متزايدة.
إذا كان شعاع تغير السرعة ثابت، تكون السرعة ثابتة.
في الحركة المستقيمة المتباطئة، يكون شعاع تغير السرعة، وشعاع السرعة في نفس الجهة.

الاجابة:

العبارة المقترحة	ص	خ	الصواب
في الحركة المستقيمة المنتظمة، تكون السرعة ثابتة.	×
في الحركة المستقيمة المنتظمة، تتساوی المسافات التي تقطع في مدة زمنية متساوية.	×
في الحركة المستقيمة المنتظمة، هناك قوة ثابتة مطبقة على الجسم.		×	في الحركة المستقيمة المنتظمة، لا توجد قوة ثابتة مطبقة على الجسم.
في الحركة المستقيمة المتغيرة بانتظام، تكون القوة متزايدة.		×	في الحركة المستقيمة المتغيرة بانتظام، تكون القوة ثابتة.
إذا كان شعاع تغير السرعة ثابت، تكون السرعة ثابتة.		×	إذا كان شعاع تغير السرعة ثابت، تكون السرعة متغيرة بانتظام.
في الحركة المستقيمة المتباطئة، يكون شعاع تغير السرعة، وشعاع السرعة في نفس الجهة.		×	في الحركة المستقيمة المتباطئة، يكون شعاع تغير السرعة وشعاع السرعة متعاكسان.

حل التمرين 12 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 199.

1 - رسم منحنى الفاصلة x بدلالة الزمن t:

2 - استنتاج العلاقة بين x وt من البيان:

ـ نحسب a ميل الخط البياني:

لدينا:

$$a = \frac{CB}{AC} = \frac{(12.5 - 0)}{(0.2 - 0)}$$ $$v = \frac{12.5}{0.2} = 62.5 \, \text{cm/s}$$

ومنه:

$$a = \frac{62.5}{100} = 0.625 \, \text{m/s}$$

لدينا: a = x/t ومنه: x = a.t ومنه: x = 0,625t (m)

3 - ميل المنحنى يمثل سرعة الجسم v:

ومنه: v = 0,625 m/s

حل التمرين 13 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 200.

1 ـ طبيعة الحركة مستقيمة منتظمة، لأنه يتم قطع مسافة متساوية خلال أزمنة متتالية و متساوية.

2 ـ حساب سرعة المحرك:

لدينا:

$$v = \frac{M_0 M_2}{2\tau} = \frac{1.4 \times 10}{0.08}$$ $$v = \frac{14}{0.08} = 175 \, \text{cm/s}$$

ومنه:

$$v = \frac{175}{100} = 1.75 \, \text{m/s}$$

3 ـ تمثيل أشعة السرعة:

4 ـ استنتاج شعاع تغير السرعة:

لدينا:

$$\Delta \vec{v} = \vec{v}_3 - \vec{v}_1$$

حيث:

$$\vec{v}_3 = \vec{v}_1$$

ومنه:

$$\mathrm{\Delta }\vec{v}=0\stackrel{⃗}{}$$

5 ـ القوة المطبقة على الجسم معدومة، وهذا ما ينص عليه مبدأ العطالة.

6 ـ رسم مخطط السرعة:

حل التمرين 14 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 200.

أ ـ دراسة الوثيقة 6:

1 ـ أطوار الحركة:

الطور الأول: t ϵ [0 ; 1,2] s

الطور الثاني: t ϵ [1,2 ; 2,4] s

2 ـ استنتاج قيم السرعة من البيان، 3 ـ استنتاج التغير في السرعة Δv:

2.4	2.0	1.6	1.2	0.8	0.4	0	t(s)
15	15	15	15	10	5	0	v(m/s)
	0	0		5	5		Δv(m/s)

4 ـ تحديد طبيعة الحركة، والقوة المطبقة على الجسم المتحرك في كل طور:

ـ في الطور الأول الحركة مستقيمة متسارعة بانتظام، والجسم يخضع لقوة ثابتة جهتها هي نفس جهة حركة الجسم لأن Δv = cte > 0.

ـ في الطور الثاني الحركة مستقيمة منتظمة، والجسم لا يخضع لأي قوة لأن Δv = 0.

5 ـ حساب المسافة المقطوعة في كل طور:

خلال الطور الأول:

X₁ = 15×1,2/2 = 9 m

خلال الطور الثاني:

X₂ = 15×1,2 = 18 m

حساب المسافة الكلية:

X = X₁ + X₂ = 27 m

ب ـ دراسة الوثيقة 7:

1 ـ أطوار الحركة:

الطور الأول: t ϵ [0 ; 1,2] s

الطور الثاني: t ϵ [1,2 ; 2,4] s

2 ـ استنتاج قيم السرعة من البيان، 3 ـ استنتاج التغير في السرعة Δv:

2.4	2.0	1.6	1.2	0.8	0.4	0	t(s)
0	5	10	15	15	15	15	v(m/s)
	5 -	5 -		0	0		Δv(m/s)

4 ـ تحديد طبيعة الحركة، والقوة المطبقة على الجسم المتحرك في كل طور:

- في الطور الأول الحركة مستقيمة منتظمة، والجسم لا يخضع لأي قوة لأن Δv = 0.

ـ في الطور الثاني الحركة مستقيمة متسارعة بانتظام، والجسم يخضع لقوة ثابتة جهتها عكس جهة حركة الجسم لأن Δv = cte < 0.

5 ـ حساب المسافة المقطوعة في كل طور:

خلال الطور الأول:

X₁ = 15×1,2 = 18 m

خلال الطور الثاني:

X₂ = 15×1,2/2 = 9 m

حساب المسافة الكلية:

X = X₁ + X₂ = 27 m

حل التمرين 15 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 200.

1 ـ تحديد سرعة كل سيارة في اللحظة t = 1,2 s

من مخطط سرعة كل سيارة نجد:

v_A = 30 m/s ، v_B = 15 m/s

2 ـ ايجاد المسافة المقطوعة من طرف كل سيارة خلال المدة t = 0,12 s:

أ ـ المسافة المقطوعة من طرف السيارة A، تمثلها مساحة المثلث OCD:

X_A = 30×1,2/2 = 18 m

ب ـ المسافة المقطوعة من طرف السيارة A، تمثلها مساحة المثلث OED:

X_B = 15×1,2/2 = 9 m

3 - طبيعة حركة كل سيارة:

   - السيارة A حركتها مستقيمة متسارعة بانتظام.

   - السيارة B حركتها مستقيمة متسارعة بانتظام.

4 ـ بما أن الحركة مستقيمة متسارعة بانتظام، فأن كل من السيارتين تخضع لقوة ثابتة في نفس جهة الحركة.

5 ـ بما أن السيارتين متماثلتين، يمكن أن نقول بأن القوة المؤثرة على السيارة A تكون أكبر من القوة المؤثرة على السيارة B، لأن معامل توجيه مخطط سرعة السيارة A أكبر من معامل توجيه مخطط سرعة السيارة B

حل التمرين 16 حول القوة والحركات المستقيمة صفحة 201.

1 ـ رسم منحنى سرعة الجسم في الحالتين في نفس المعلم:

2 ـ حساب قيمة شعاع تغير السرعة في الحالتين:

الحالة الأولى:

Δv = 0,200 – 0,100 = 0,300 – 0,200 = 0,100 m/s

الحالة الثانية:

Δv' = 0,334 – 0,167 = 0,501 – 0,334 = 0,167 m/s

نلاحظ أن: Δv' > Δv

3 ـ تحديد طبيعة الحركة:

الحركة مستقيمة متسارعة بانتظام في كلى التجربتين، لأن قيم السرعة متزايدة بانتظام.

4 ـ تمثيل القوة المطبقة على الجسم:

5 ـ بما أننا استخدمنا نفس الجسم في كلتا التجربتين، ووجدنا أن التغير في السرعة في الحالة الثانية أكبر من التغير في السرعة في الحالة الأولى، فان القوة الثانية بالضرورة أكبر من القوة الأولى.