أسئلة في موضوع طاقة الارتفاع

أ‌.        أسئلة في موضوع طاقة الارتفاع

ملاحظة عامة: في أسئلة موضوع  طاقة ارتفاع أجسام على سطح الكرة الارضية، النظام المغلق الذي نتطرق إليه يشتملعلى الكرة الأرضية دائمًا. من أجل التسهيل، لانذكر هذه الحقيقة في كل مرة نتحدث فيها عن " سقوط الاجسام".

1. كتلة أصيص 1 كغم،وُضع الأصيص على سطح طاولة ارتفاعها 1 متر عن سطح الارض، نُسقط الاصيص على الارض.

1.1  ما هو التغيير في مقدار طاقة ارتفاع الاصيص؟

1.2ما هو مقدار التغيير في طاقة حركة الاصيص؟

1.3 صفوا عملية سقوط الاصيص بمصطلحات تحولات الطاقة.

2. رجال الفضاء بعيدون عن سطح الكرة الارضية في مكان لا يخضع لأي جاذبية. يحاولون كسر قشرة حبة جوز قاسية بواسطة مطرقة وسندان من الحديد. يدعي رجل الفضاء أ بأنه لا يمكن تنفيذ هذه المهمة، لأن المطرقة عديمة الوزن ولا تستطيع السقوط. يدعي رجل فضاء آخر بأنه يمكن كسر قشرة الجوز على الرغم من عدم وجود وزن للمطرقة، لكن أثناء تنفذ العملية تكون للمطرقة كتلة وسرعة.

2.1 أيُّهما قوله صحيح؟ اشرحوا.

2.2 يدعي رجل فضاء الثالث، بأنه يمكن كسر الجوزة عن طريق إسقاط المطرقة عليها. هل قوله صحيح؟ اشرحوا.

عيار وزني من حديد

غطاء فلين

مسمار

3. معطى عيار وزني (ثقل) من الحديد، كتلته 2 كغم وهو معلق فوق  مسمار مثبت في سدادة من الفلين(انظروا الرسمة).

المسمار مثبت في قطعة الفلين على عمق 1 سم. ارتفاع العيار الوزني(الثقل) فوق المسمار 50 سم .

نحرر الثقل الحديدي،بحيث يسقط ويصطدم بالمسمار المثبت بالفلين.

1.1  ماذا يحدث لطاقة العيار الوزني (الثقل)أثنا سقوطه؟ (أشيروا إلى الإجابة الصحيحة ):

أ‌-        تقل  طاقة ارتفاع الثقل، بينما تزداد طاقة حركته.

ب‌-    تقل طاقة ارتفاع الثقل وتقل طاقة حركته.

ت‌-    تزداد طاقة ارتفاع الثقل، بينما تزداد طاقة حركته.

ث‌-    لا تتغير طاقة ارتفاع الثقل، بينما تزداد طاقة حركة الثقل.

3.2 ماذا يجب أن نعمل، لكي ينغرس المسمار في سدادة الفلين إلى عمق أكبر؟ ( أشيروا إلى جميع الإجابات الصحيحة)

أ- نكبر كتلة الثقل.

ب- نأرجح الثقل.

ت-نكبر الارتفاع الذي يسقط منه الثقل.

ث- نطول الخيط المعلق به الثقل.

3.3 بَعد اصطدام الثقل في المسمار، ينغرس المسمار نِصف سم  إضافي في السدادة. ما هي التغييرات في طاقة النظام مسمار-سدادة،أثناء انغراس المسمار في السدادة؟

3.4 إذا علمت أن كتلة الثقل 2 كغم،وهو يسقط نِصف متر حتى يصطدم بالمسمار، ما هو التغيير في مقدار الطاقة الحرارية في النظام بَعد اصطدام الثقل بالمسمار( النظام : ثقل – مسمار – سدادة)؟

4. تصف الرسمة التالية نظام التجربة التي تحتوي على 4 اثقال متشابه

 من حيث الحجم والشكل، وهي معلَّقة على ارتفاع 1 متر فوق سطح رملي.

4.1  نقطع الخيوط، لكي تسقط الاثقال ويحدث تغيير في طاقة ارتفاع كل منها.

في أي منها يكون التغيير الأكبر؟ اشرحوا اجابلتكم.

أ-الثقل الخشبي ( كثافة الخشب 0.7 غم\سم³ تقريبًا)

ب-ثقل الرصاص ( كثافة الرصاص 11.3 غم\سم³ تقريبًا)

ت - ثقل الكلكار ( كثافة الكلكار  0.1 غم\سم³ تقريبًا)

      ث - الثقل الحديدي ( كثافة الحديد 7.8غم\سم³ تقريبًا)

4.2 بَعد قطع الخيوط،أي منها(الأثقال) تنغرس أكثر في الرمل؟ اشرحوا اجاباتكم؟

4.3 كتلة ثقل حديدي هي 3 كغم، ما هو التغيير في مقدار طاقة ارتفاع النظام أثناء عملية السقوط؟ ( النظام: الكرة، الأرضية والعيارات الوزنية - الاثقال).

4.4 استمرارًا لسؤال 4.3،  كم يكون ( بالتقريب) التغيير في مقدار الطاقة الحرارية للثقل والرمل بعد انغراس الثقل في الرمل؟

5. قام داوود بتعليق ثقلاً كتلته 1 كغم بخيط.

ثبت الخيط في السقف ( انظروا الرسمة). وضع عربة على الطاولة بجانب الثقل المعلَّق في السقف.

5.1ما هي طاقة حركة العربة الساكنة؟

5.2 رفع داوود الثقل وحرره ( انظروا الرسمة). نتيجة لذلك اصطدم الثقل بالعربة بدأت العربة بالحركة. التغيير في ارتفاع الثقل كان سمh=50.

احسبوا التغيير في طاقة ارتفاع الثقل من لحظة تحرير الثقل حتى اصطدامه بالعربة.

5.3 ما هو التغيير في طاقة حركة العربة نتيجةً العلاقة المتبادلة بين الثقل والعربة؟ افرضوا أن التغيير في الطاقة الحرارية للنظام كان J2(هذا يعني ارتفاع درجة حرارة الأجسام نتيجة الاصطدام بين الثقل والعربة، والزيادة في الطاقة الحرارية للنظام كانت 2 جول).

5.4 ماذا يستطيع أن يفعل داوود،لكي تتحرك العربة إلى بُعد أكبر؟

(أشيروا إلى جميع الإجابات الصحيحة).

أ‌-        تغيير الثقل بثقل أكبر.

ب‌-    رفع الثقل إلى ارتفاع أكبر (سمh>50).

ت‌-    تغيير الثقل بثقل أخف.

ث‌-    تحريك العربة أكثر إلى الأمام قبل تحرير الثقل ( انظروا الرسمة).

6. امامكم ثلاثة سباحون،وهم يستعدون للقفز إلى بركة عميقة من أجهزة قفز على ارتفاعات مختلفة ( انظروا الجدول).

يقفز السباحون إلى البركة ونتيجة لذلك يحدث تغيير في طاقة ارتفاعهم.

جهاز القفز	ارتفاع جهاز القفز (بالمتر)	اسم السباح	كتلة السباح (بالكغم)
أ	15	داوود	60
ب	10	سليمان	60
ت	5	سائد	120

6.1   كان التغيير في طاقة ارتفاع اثنين منهما متساوٍ. من هما؟ احسبوا التغيير في الطاقة.

أ‌-        داوود وسائد

ب‌-    سليمان وسائد

ت‌-    داوود وسليمان

6.2  أي سباح كان له التغيير الأكبر في طاقة الارتفاع؟ احسبوا التغيير.

6.3احسبوا سرعة كل واحد منهم لحظة اصطدامه بالماء. اكتبوا اجاباتكم في الجدول التالي:

جهاز القفز	اسم السباح	السرعة لحظة الاصطدام م\ث
أ	داوود
ب	سليمان
ت	سائد

7. مُعطىكتلة عربة أطفال 5 كغم، تتحرك بسرعة 10 م\ث. نوقف العربة.

7.1 بكم تقل طاقة حركة العربة أثناء عملية الايقاف؟

7.2 ما هو نوع الطاقة الذي يزداد أثناء الايقاف؟ بكم يكبر؟ صفوا عملية ايقاف العربة بمصطلحات الطاقة.

8.سقطت أربعة اثقال من ارتفاعات مختلفة،وقد قلت طاقة ارتفاع كل منها بـ 12 جول. في الجدول الذي أمامكم، تظهر أوزان الأجسام، وكذلك الارتفاع الذي سقطت منه. جميع المعطيات في الجدول صحيحة باستثناء معطيات جسم واحدا، جدوا هذا الجسم.

رقم الجسم الوزن بنيوتون ارتفاع الجسم بالمتر 1 12 1 2 1 12 3 2 6 4 2 12 5 6 2 6 3 6 7 10 2

 

9.  قذفنا سبعة أجسام إلى أعلى ونتيجة لذلك ازدادت طاقة ارتفاعها ﺑ 20 جول. في الجدول أدناه، تظهر أوزان الأجسام والارتفاعات التي وصلت اليها نسبةً للشخص الذي فذفها. أكملوا الجدول:

رقم الجسم	الوزن بنيوتون	الارتفاع الذي وصل إليه الجسم بالمتر	التغيير في طاقة الارتفاع بالجول
1	10	2	20
2		20	20
3	4		20
4	5	4	20
5		10	20
6	20		20
7	1		20

10. وزن جسم 100 نيوتون،  ارتفاع الجسم 2 متر فوق سطح الارض. مُعطى جسم مماثل على سطح القمر، وهو يقع على نفس الارتفاع. في لحظة معينة يسقط الجسمان . أشيروا إلى الجملة الصحيحة التي تعبِّر عن التغيير في  طاقة الجسمين.

أ-التغيير في طاقة الارتفاع متشابه.

ب-التغيير في طاقةالارتفاع على سطح الارض أكبر منالتغيير في طاقة الارتفاع على سطح القمر.

ت-التغيير في طاقة الارتفاع على سطح القمر أكبر منالتغيير في طاقة الارتفاع على سطح الكرة الأرضية.

11. كان رجل الفضاء نيل ارمسترونج،الإنسان الأول الذي هبط على سطح القمر بمركبة الهبوط التي سُمِّيت " ايجيل"، وقد كانت مزودة بسلم ارتفاعه 3 متر عن سطح القمر. فتح نيل باب المركبة ونزل على السَّلم على سطح القمر.

بسبب الظروف المختلفة جدًا على القمر بالمقارنة مع  الظروف على سطح الارض ( على القمر درجة الحرارة عالية في ساعات النهار ولا يوجد هواء)، حَمَل نيل على ظهره برميلاً كبيرًا من الهواء ونظامتبريد خاص. وقد كانت كتلة الحمل 200 كغم.

11.1 كم كان التغيير في طاقة ارتفاع الحِمْل الذي كان على ظهر نيل ارمسترونج عندما نزل من مركبة " ايجيل" على سطح القمر؟ ( م\ث²= 1.6 _قمرg)

أ. 2000 جول

ب. 960 جول

ت. 5000 جول

11.2 أُعيد الحِمْل إلى الكرة الأرضية. من أي ارتفاع كان على نيل ارمسترونج أن ينزل، لكي يكون التغيير في طاقة نظام  الحِمْل على الكرة الأرضية مساويًا للتغيير في طاقة النظام على القمر؟

12. كتلة جسم 10 كغم،وُضع الجسم على ارتفاع 5 متر عن سطح الكرة الأرضية . وقد وُضع جسم مشابه له على ارتفاع 5 متر عن سطح القمر،سقط الجسمان في نفس اللحظة. أشيروا إلى الجملة الصحيحة:

أ- كان نفس التغيير في طاقة الارتفاع على سطح الكرة الأرضية وعلى القمر.

ب-التغيير في طاقةالارتفاع على سطح الكرة الأرضية أكبر منالتغيير في طاقة الارتفاع على سطح القمر.

ت-التغيير في طاقة الارتفاع على سطح القمر أكبر منالتغيير في طاقة الارتفاع على سطح الكرة الأرضية.

علبة

أرضية الغرفة

h 2=م 0.5

طاولة

h1 =م 1

13. كتلة علبة 2 كغم، وُضعت العلبة على سطح طاولة تقف على درجة (انظروا الرسمة). في لحظة معينة، نُسقط العلبة، ارتفاع سطح الطاولة عن سطح الدرجة هو متر واحد(h₁)، ارتفاع

سطح الدرجة عنأرضية الغرفة 0.5 متر (h₂).

درجة

 

13.1  ما هو التغيير في طاقة ارتفاع العلبة عندما تصل سطح الدرجة؟

13.2   ما هو التغيير في طاقة ارتفاع العلبة عندما تصل سطح الارضية؟

13.3  لماذا من المهم أن نُشير إلى المكان الذي تصل العلبة؟ اشرحوا.