1. يقوم شخص بسحب كتلة مسافة 2 متر على طول سطح أفقي بقوة ثابتة F = 20 نيوتن. حدد الشغل المبذول بواسطة القوة F المؤثرة على الكتلة.
معروف :
القوة (F) = 20 نيوتن
الإزاحة (ث) = 2 م
الزاوية (θ ) = 0
مطلوب : عمل (W)
الحل:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 جول
[irp]
2. تؤثر قوة مقدارها F = 10 نيوتن على صندوق يقع على بعد 1 متر على سطح أفقي. وتؤثر القوة بزاوية 30 درجة كما هو موضح في الشكل أدناه. احسب الشغل المبذول بواسطة القوة F!
معروف :
القوة (F) = 10 نيوتن
القوة الأفقية (F x ) = F cos 30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 نيوتن
الإزاحة (د) = 1 متر
مطلوب : عمل (W)؟
حل :
الشغل = القوة × المسافة = (5√3)(1) = 5√3 جول
3. يسقط جسم سقوطًا حرًا من السكون، من ارتفاع 2 متر. إذا كان تسارع الجاذبية الأرضية 10 م/ث² ، فاحسب الشغل المبذول بواسطة قوة الجاذبية!
معروف :
كتلة الجسم (م) = 1 كجم
الارتفاع (ح) = 2 م
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 10 م/ ث²
المطلوب: الشغل المبذول بواسطة قوة الجاذبية (W)
الحل:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 جول
W = الشغل، F = القوة، d = المسافة، w = الوزن ، h = الارتفاع، m = الكتلة، g = التسارع الناتج عن الجاذبية.
[irp]
4. جسم كتلته 1 كجم مُعلق بنابض بحيث استطال بمقدار 2 سم. إذا كان تسارع الجاذبية الأرضية 10 م/ث² ، فاحسب: (أ) ثابت النابض، (ب) الشغل المبذول من قوة النابض على الجسم.
معروف :
الكتلة (م) = 1 كجم
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 10 م/ ث²
الاستطالة (س) = 2 سم = 0.02 م
الوزن (w) = mg = (1 كجم)(10 م/ث² ) = 10 كجم م/ث² = 10 نيوتن
المطلوب: ثابت الزنبرك والشغل المبذول بواسطة قوة الزنبرك
الحل:
(أ) ثابت الزنبرك
صيغة قانون هوك :
F = k x.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
ك = 500 نيوتن / م
(ب) الشغل المبذول بواسطة قوة الزنبرك
W = – ½ kx 2
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 جول
تشير علامة السالب إلى أن اتجاه قوة الزنبرك معاكس لاتجاه إزاحة الجسم.
[irp]
5. قوة مقدارها F = 10 نيوتن تُسرّع صندوقًا لمسافة إزاحة قدرها 2 متر. الأرضية خشنة وتؤثر بقوة احتكاك مقدارها F k = 2 نيوتن. حدد الشغل الكلي المبذول على الصندوق.
معروف :
القوة (F) = 10 نيوتن
قوة الاحتكاك الحركي (F k ) = 2 نيوتن
الإزاحة (د) = 2 م
مطلوب: شبكة (W net )
الحل:
العمل المنجز بواسطة القوة F:
W 1 = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 جول
الشغل المبذول بقوة الاحتكاك الحركي (F k ) :
W 2 = F k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 جول
شبكة:
W net = W 1 – W 2
W net = 20 – 4
W net = 16 جول
6. ما هو الشغل المبذول بواسطة القوة F على الكتلة؟
معروف :
القوة (F) = 12 نيوتن
الإزاحة (د) = 4 أمتار
مطلوب: عمل (W)
الحل:
W = F d = (12 نيوتن)(4 أمتار) = 48 نيوتن متر = 48 جول
[irp]
7. تم دفع كتلة بقوة مقدارها 200 نيوتن. إزاحة الكتلة تساوي مترين. ما مقدار الشغل المبذول على الكتلة؟
معروف :
القوة (F) = 200 نيوتن
الإزاحة (د) = 2 أمتار
مطلوب: عمل (W)
الحل:
عمل :
ث = و ث
W = (200 نيوتن)(2 متر)
W = 400 نيوتن متر
W = 400 جول
٨. يريد سائق السيارة السيدان ركن سيارته على بُعد ٠ ٫ ٥ متر بالضبط أمام الشاحنة التي تبعد ١٠ أمتار عن موقع السيارة. ما مقدار الشغل المطلوب من السيارة السيدان؟
معروف :
الإزاحة (د) = 10 أمتار - 0.5 متر = 9.5 متر
القوة (F) = 50 نيوتن
مطلوب: عمل (W)
الحل:
ث = و ث
W = (50 نيوتن)(9.5 متر)
W = 475 نيوتن متر
W = 475 جول
[irp]
9.
الشغل المبذول من قبل توم وجيري لتحريك السيارة مسافة تصل إلى 4 أمتار. القوتان اللتان بذلهما توم وجيري هما 50 نيوتن و70 نيوتن على التوالي.
معروف :
الإزاحة (s) = 4 أمتار
القوة المحصلة (F) = 50 نيوتن + 70 نيوتن = 120 نيوتن
مطلوب: عمل (W)
الحل:
W = F s = (120 نيوتن)(4 أمتار) = 480 نيوتن متر = 480 جول
10. يقوم سائق بسحب سيارة بحيث تتحرك السيارة مسافة تصل إلى 1000 سم. ما مقدار الشغل المبذول على السيارة؟
معروف :
القوة (F) = 250 نيوتن
الإزاحة (ث) = 1000 سم = 1000/100 متر = 10 أمتار
مطلوب: عمل (W)
الحل:
W = F s = (250 نيوتن)(10 أمتار) = 2500 نيوتن متر = 2500 جول
11. بناءً على الشكل أدناه، إذا كان الشغل المبذول بواسطة القوة المحصلة يساوي 375 جول، فحدد إزاحة الجسم.
معروف :
الشغل (W) = 375 جول
القوة الصافية ( ΣF) = 40 نيوتن + 10 نيوتن – 25 نيوتن = 25 نيوتن ( إلى اليمين )
المطلوب: إزاحة ( د )
الحل:
معادلة الشغل:
ث = و ث
إزاحة الجسم:
d = W / F = 375 جول / 25 نيوتن
المسافة = 15 مترًا /ثانية
12. الأنشطة التالية التي لا تتطلب بذل شغل هي ...
أ. ادفع جسماً لمسافة تصل إلى 10 أمتار
ب. ادفع السيارة حتى تتحرك
ج. ادفع جدارًا
د. سحب صندوقًا
الحل:
معادلة الشغل:
W = ΣF s
W = الشغل ، F = القوة ، d = الإزاحة
بناءً على الصيغة المذكورة أعلاه، يتم بذل الشغل بواسطة القوة ويحدث إزاحة.
الاجابة الصحيحة هي رقم ج.
١-٣ . يدفع أندرو جسماً بقوة ٢٠ نيوتن، فيتحرك الجسم حركة دائرية نصف قطرها ٧ أمتار. احسب الشغل الذي بذله أندرو لحركة دائرية مرتين.
أ. 0 جول
ب. 1400 جول
ج. 1540 جول
د. 1760 جول
الحل:
إذا قام الشخص بدفع الكرسي المتحرك مرتين بحركة دائرية، فإن الشخص والكرسي المتحرك سيعودان إلى الوضع الأصلي، وبالتالي فإن إزاحة الشخص تساوي صفرًا.
الإزاحة = 0، لذا فإن الشغل = 0.
الإجابة الصحيحة هي.
14. يقوم شخص ما بدفع جسم على الأرض بقوة مقدارها 350 نيوتن. وتؤثر الأرض بقوة احتكاك مقدارها 70 نيوتن. حدد الشغل المبذول بواسطة القوة لتحريك الجسم مسافة تصل إلى 6 أمتار.
أ. 45 جول
ب. 72 ي
ج. 1680 جول
د. 2580 جول
معروف :
قوة الدفع (F) = 350 نيوتن
قوة الاحتكاك (F fric ) = 70 نيوتن
إزاحة الجسم (الأجسام) = 6 أمتار
مطلوب: عمل (W)
الحل:
تؤثر قوتان على الجسم، قوة الدفع (F) وقوة الاحتكاك (F <sub>fric</sub> ). قوة الدفع لها نفس اتجاه إزاحة الجسم لأنها تبذل شغلاً موجباً. أما قوة الاحتكاك، فلها اتجاه معاكس لإزاحة الجسم، لذا فهي تبذل شغلاً سالباً.
العمل المنجز بواسطة قوة الدفع:
W = F d = (350 نيوتن)(6 أمتار) = 2100 نيوتن-متر = 2100 جول
الشغل المبذول بواسطة قوة الاحتكاك:
W = – (F fric )(s) = – (70 نيوتن)(6 أمتار) = – 420 نيوتن-متر = – 420 جول
الشبكة:
صافي الطاقة = 2100 جول - 420 جول
الطاقة الصافية = 1680 جول
الاجابة الصحيحة هي رقم ج.
15. يُدفع جسم بقوة أفقية مقدارها 14 نيوتن على أرضية خشنة بقوة احتكاك مقدارها 10 نيوتن. احسب الشغل الكلي اللازم لتحريك الجسم مسافة 8 أمتار.
أ. 0.5 جول
ب. 3 جول
ج. 32 جول
د. 192 جول
معروف :
قوة الدفع (F) = 14 نيوتن
قوة الاحتكاك (F fric ) = 10 نيوتن
إزاحة الجسم (د) = 8 أمتار
مطلوب: عمل (W)
الحل:
هناك قوتان تؤثران على الجسم، قوة الدفع (F) وقوة الاحتكاك (F fric ).
قوة الدفع لها نفس اتجاه إزاحة الجسم، لذا فهي تبذل شغلاً موجباً. من جهة أخرى، قوة الاحتكاك لها اتجاه معاكس لإزاحة الجسم، لذا فهي تبذل شغلاً سالباً.
العمل المنجز بواسطة قوة الدفع:
W = F s = (14 نيوتن)(8 أمتار) = 112 نيوتن متر = 112 جول
الشغل المبذول بواسطة قوة الاحتكاك:
W = – (F fric )(s) = – (10 نيوتن)(8 متر) = – 80 نيوتن متر = – 80 جول
الشبكة:
صافي الطاقة = 112 جول - 80 جول
الطاقة الصافية = 32 جول
الاجابة الصحيحة هي رقم ج.
16. حدد صافي العمل بناءً على الشكل أدناه.
أ. 360 جول
ب. 450 جول
ج. 600 جول
د. 750 جول
الحل:
الشغل = القوة (ق) × الإزاحة (د)
الشغل = مساحة المثلث 1 + مساحة المستطيل + مساحة المثلث 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
العمل = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
الشغل = (20)(3) + 240 + (20)(3)
الشغل = 60 + 240 + 60
الشغل = 360 جول
الإجابة الصحيحة هي.
١٧. غُرست قطعة خشب طولها ٦٠ سم عموديًا في الأرض. ضُربت قطعة الخشب بمطرقة وزنها ١٠ كجم من ارتفاع ٤٠ سم فوق قمة الخشب. إذا كانت قوة مقاومة الأرض المتوسطة ٢ × ١٠³ نيوتن ، وتسارع الجاذبية الأرضية ١٠ م/ث² ، فإن قطعة الخشب ستغوص بالكامل في الأرض بعد... ضربة.
و4
B. 16
جيم 28
D. 30
معروف :
كتلة المطرقة (م) = 10 كجم
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 10 م / ث²
وزن المطرقة (w) = mg = (10)(10) = 100 كجم م/ ث²
إزاحة المطرقة قبل ضرب الخشب (d) = 40 سم = 0.4 متر
مقاومة الخشب (F) = 2 × 10³ نيوتن = 2000 نيوتن
طول الخشب (s) = 60 سم = 0.6 متر
المطلوب: سيدخل الخشب بالكامل في الأرض بعد... الضربات.
الحل:
الشغل المبذول على المطرقة عندما تتحرك لمسافة تصل إلى 0.4 متر هو:
W = F d = ws = (100 نيوتن)(0.4 متر) = 40 نيوتن متر = 40 جول
الشغل المبذول بواسطة قوة مقاومة الأرض:
W = F d = (2000 نيوتن)(0.6 متر) = 1200 نيوتن متر = 1200 جول
سيدخل الخشب بالكامل في الأرض بعد... الضربات.
1200 جول / 40 جول = 30
والجواب الصحيح هو د.
[wpdm_package id = '1192 ′]
- مشاكل وحلول العمل المنجز بالقوة
- مسائل وحلول الطاقة الحركية المتعلقة بالشغل
- مسائل وحلول مبدأ الشغل والطاقة الميكانيكية
- مشاكل وحلول طاقة الوضع التثاقلية
- الطاقة الكامنة للزنبرك المرن: مسائل وحلول
- مشاكل الطاقة وحلولها
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية لحركة السقوط الحر
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية للحركة الصاعدة والهابطة في حركة السقوط الحر
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية للحركة على سطح منحني
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية للحركة على مستوى مائل
- تطبيق قانون حفظ الطاقة الميكانيكية لحركة المقذوفات
