1- 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)
2- 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)
3- قذف جسم كتلته \((m \, \mathrm{kg})\) على مستوى خشن مائل بزاوية \(\cos^{-1}(0.707)\) فوصل إلى أقصى ارتفاع \((5.66 \, \mathrm{m})\) قدره وكانت سرعة القذف \((12 \, \mathrm{m/s})\) فإن معامل الاحتكاك: شرح السؤال استخدم نظرية الشغل-الطاقة الموسعة. الطاقة الحركية الابتدائية تحولت إلى طاقة وضع وشغل مبذول ضد الاحتكاك. من هذه المعادلة، يمكنك حساب قوة الاحتكاك، ومن ثم معامل الاحتكاك. \(0.41\) \(0.27\) \(0.72\) \(0.35\) الإجابة الصحيحة هي (0.27).الخطوة الأولى: تحديد المعطيات والزاوية\(\cos\theta = 0.707 \implies \theta = 45^\circ\).الارتفاع الرأسي \(h = 5.66 \, \mathrm{m}\). المسافة على المستوى \(d = h/\sin\theta = 5.66/\sin45^\circ \approx 8 \, \mathrm{m}\).الخطوة الثانية: تطبيق نظرية الشغل-الطاقة\[ E_{k,i} = E_{p,f} + W_f \]\[ \frac{1}{2}mu^2 = mgh + (\mu mg\cos\theta)d \]نقسم على \(m\):\[ \frac{1}{2}u^2 = gh + \mu gd\cos\theta \]\[ \frac{1}{2}(12)^2 = 10(5.66) + \mu(10)(8)\cos(45^\circ) \]\[ 72 = 56.6 + \mu(80)(0.707) \approx 56.6 + 56.56\mu \]\[ 15.4 = 56.56\mu \implies \mu = \frac{15.4}{56.56} \approx 0.272 \](الفصل السادس: طاقة الوضع، 6.6: تضمين القوى غير المحافظة في المعادلة، صفحة 94)
4- تكون طاقة الحركة لجسم متحرك إلى أعلى لحظة قذفه: شرح السؤال عند لحظة القذف، تكون سرعة الجسم في أقصى قيمة لها قبل أن تبدأ الجاذبية في إبطائها. كيف يؤثر ذلك على طاقة الحركة؟ ثابتة معدومة أقل ما يمكن أكبر ما يمكن الإجابة الصحيحة هي (أكبر ما يمكن).طاقة الحركة تُعطى بالعلاقة \(E_k = \frac{1}{2}mv^2\).عند لحظة قذف الجسم لأعلى، تكون سرعته الابتدائية (\(u\)) هي أكبر سرعة سيصل إليها خلال رحلة صعوده. بعد ذلك، تبدأ سرعته بالتناقص بفعل الجاذبية حتى تصل إلى الصفر عند أقصى ارتفاع.بما أن طاقة الحركة تتناسب طردياً مع مربع السرعة، فإنها تكونأكبر ما يمكنعند لحظة القذف.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 4.6: بقاء الطاقة، صفحة 89)
