1- حسب قانون نيوتن الثاني: إذا سقط حجر فإنه يجذب الأرض بقوة مساوية لقوة جذب الأرض له وفي الاتجاه المعاكس. شرح السؤال هذا السؤال يختبر فهمك العميق لقوانين نيوتن للحركة. النص يصف علاقة فعل ورد فعل بين جسمين (الحجر والأرض). أي من قوانين نيوتن الثلاثة يصف هذا النوع من التفاعل؟ ركز على اسم القانون المذكور في السؤال وقارنه بالمفهوم الموصوف. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).العبارة المذكورة في السؤال تصف بدقةقانون نيوتن الثالث، وليس الثاني. قانون نيوتن الثالث ينص على أن "لكل فعل رد فعل، مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه". قوة جذب الأرض للحجر (فعل) وقوة جذب الحجر للأرض (رد فعل) هما زوج من القوى المتساوية والمتعاكسة التي يؤثر بها كل جسم على الآخر.أماقانون نيوتن الثاني، فيصف العلاقة بين القوة المحصلة المؤثرة على جسم واحد وكتلته وعجلته، وصيغته الرياضية هي \( \vec{F}_{net} = m\vec{a} \).إذن، الخطأ في السؤال هو نسبة المفهوم الصحيح إلى القانون الخاطئ.للتفكير:لماذا لا نلاحظ حركة الأرض نحو الحجر الساقط، رغم أن الحجر يجذبها بنفس القوة التي تجذبه بها الأرض؟ فكر في العلاقة \( a = F/m \) وكيف تنطبق على كل من الحجر والأرض.(الفصل الرابع: قانون نيوتن الثالث، 1.4: أزواج القوى، صفحة 54)
2- إذا أثرت قوة مائلة على جسم و لم تحركه، فإن مقدار قوة الاحتكاك تكون مساوية لمقدار هذه القوة المؤثرة. شرح السؤال تخيل أنك تسحب صندوقاً بحبل يميل بزاوية مع الأرض. القوة التي تسحب بها لها تأثيران: جزء يسحب الصندوق أفقيًا وجزء يرفعه رأسيًا. قوة الاحتكاك السكوني تقاوم الحركة الأفقية فقط. فهل ستكون قوة الاحتكاك مساوية لكل قوة الشد في الحبل أم فقط للجزء الذي يحاول تحريك الصندوق على الأرض؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).عندما تؤثر قوة مائلة \(F\) بزاوية \(\theta\) على جسم موضوع على سطح أفقي ولا تحركه، فإن الجسم يكون في حالة اتزان. في هذه الحالة، قوة الاحتكاك السكوني \(f\) لا تساوي القوة المؤثرة كلها \(F\)، بل تساوي فقطالمركبة الأفقيةلهذه القوة، وهي التي تحاول تحريك الجسم.باستخدام تحليل القوى:المركبة الأفقية للقوة: \(F_{x} = F \cos\theta\)بما أن الجسم متزن أفقيًا، فإن: \(f = F_{x} = F \cos\theta\)ولأن \(\cos\theta < 1\) (لزاوية غير الصفر)، فإن \(f < F\).للمناقشة:ماذا يحدث لقوة الاتصال العمودية عندما تؤثر القوة المائلة؟ هل تزيد أم تنقص أم تبقى ثابتة؟ وكيف يؤثر ذلك على القيمة القصوى للاحتكاك \(f_{max} = \mu R\)؟(الفصل الأول: تحليل القوى، 2.1: القوى المائلة، صفحة 10)
3- دلت التجارب العملية على أن شكل ومساحة الأسطح المتلامسة تغير تغييراً كبيراً في قيمة النهاية القصوى لقوة الاحتكاك. شرح السؤال هذا السؤال يتعلق بالعوامل المؤثرة على قوة الاحتكاك. هل إطار سيارة عريض له احتكاك أكبر من إطار ضيق من نفس المادة؟ تذكر ما درسته عن نموذج الاحتكاك المعتمد في الكتاب. ما هي العوامل الأساسية التي يعتمد عليها حد الاحتكاك؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).على عكس ما قد يبدو بديهيًا، فإن النموذج الفيزيائي البسيط للاحتكاك الجاف (المستخدم في هذا المنهج) يفترض أن حد قوة الاحتكاكلا يعتمد بشكل كبيرعلى مساحة السطح المتلامس أو شكله.العوامل الأساسية التي يعتمد عليها حد قوة الاحتكاك هي:طبيعة المواد المتلامسة(والتي تحدد معامل الاحتكاك \(\mu\)).قوة الاتصال العمودية \(R\)بين السطحين.العلاقة هي \(f_{max} = \mu R\). وكما تلاحظ، لا وجود لمساحة التلامس في هذه المعادلة.للاطلاع أكثر:في الواقع، على المستوى المجهري، العلاقة أكثر تعقيدًا. لكن بالنسبة لمعظم التطبيقات الهندسية والفيزيائية على هذا المستوى، يعتبر هذا التقريب دقيقًا بما فيه الكفاية.(الفصل الثاني: الاحتكاك، 2.2: حد الاحتكاك، صفحة 24)
4- لا يبذل شغل عندما تكون الزاوية بين القوة المؤثرة على الجسم وإزاحتها تساوي صفراً. شرح السؤال تذكر تعريف الشغل في الفيزياء: \(W = Fd \cos\theta\). السؤال يحدد قيمة الزاوية \(\theta\) بأنها صفر. ماذا تكون قيمة \(\cos(0)\)؟ هل تجعل هذه القيمة الشغل منعدماً أم تجعله في أقصى قيمة له؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).الشغل المبذول بواسطة قوة ثابتة يُعطى بالعلاقة: \(W = Fd \cos\theta\), حيث \(\theta\) هي الزاوية بين متجه القوة ومتجه الإزاحة.عندما تكون الزاوية \(\theta = 0^\circ\), فهذا يعني أن القوة في نفس اتجاه الحركة تمامًا. في هذه الحالة:\(\cos(0^\circ) = 1\)يصبح الشغل: \(W = Fd \times 1 = Fd\)وهذه هيالقيمة العظمىللشغل الذي يمكن أن تبذله القوة، وليس صفراً. الشغل يكون صفراً عندما تكون القوة عمودية على الإزاحة (أي \(\theta = 90^\circ\) لأن \(\cos(90^\circ) = 0\)).(الفصل الخامس: الشغل - الطاقة والقدرة، 1.5: معادلة الشغل - الطاقة، صفحة 76)
