1- يقال عن القوة بأنها محافظة عندما لا يستطيع الجسم استرداد الطاقة المفقودة. شرح السؤال هذا السؤال يتعلق بتعريف القوة المحافظة. هل القوة المحافظة تضيع الطاقة أم تخزنها؟ فكر في مثال الجاذبية والاحتكاك. صح خطأ الإجابة الصحيحة هي (خطأ).العبارة تصف القوةغير المحافظة.القوة المحافظة (Conservative Force):هي القوة التي إذا بذلت شغلاً على جسم، فإن الطاقة لا تضيع بل تُخزّن على شكل طاقة وضع ويمكن استردادها بالكامل (مثل قوة الجاذبية).القوة غير المحافظة (Non-conservative Force):هي القوة التي إذا بذلت شغلاً، فإن الطاقة الميكانيكية تتحول إلى أشكال أخرى (مثل الحرارة) ولا يمكن استردادها بسهولة (مثل قوة الاحتكاك).لذلك، العبارة خاطئة لأنها تعكس التعريف.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 3.6: القوى المحافظة وغير المحافظة، صفحة 88)
2- يبين الشكل التالي انزلاق جسم كتلته \((0.5 \, \mathrm{kg})\) من النقطة (1) إلى النقطة (2) باحتكاك وتصل سرعته عند النقطة (2) إلى \((3 \, \mathrm{m/s})\)، فإن مقدار الشغل المبذول ضد قوة الاحتكاك: شرح السؤال استخدم مبدأ الطاقة الموسع. الطاقة الميكانيكية الابتدائية (طاقة وضع) تحولت إلى طاقة ميكانيكية نهائية (طاقة حركة) بالإضافة إلى شغل مبذول ضد الاحتكاك. احسب طاقتي الوضع الابتدائية والحركة النهائية، والفرق بينهما هو الشغل المطلوب. \(7.25 \, \mathrm{J}\) \(2.75 \, \mathrm{J}\) \(2.25 \, \mathrm{J}\) \(5 \, \mathrm{J}\) الإجابة الصحيحة هي (\(2.75 \, \mathrm{J}\)).نطبق مبدأ الشغل-الطاقة: \[ E_{\text{initial}} = E_{\text{final}} + W_{\text{against friction}} \] الطاقة الابتدائية (عند النقطة 1):الجسم يبدأ من السكون، لذا طاقته هي طاقة وضع فقط. \[ E_{\text{initial}} = E_p = mgh = 0.5 \times 10 \times 1 = 5 \, \mathrm{J} \] الطاقة النهائية (عند النقطة 2):الجسم عند ارتفاع صفر، لذا طاقته هي طاقة حركة فقط. \[ E_{\text{final}} = E_k = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}(0.5)(3)^2 = 0.25 \times 9 = 2.25 \, \mathrm{J} \] بالتعويض في المعادلة: \[ 5 = 2.25 + W_{\text{against friction}} \] \[ W_{\text{against friction}} = 5 - 2.25 = 2.75 \, \mathrm{J} \] (الفصل السادس: طاقة الوضع، 6.6: تضمين القوى غير المحافظة في المعادلة، صفحة 94)
3- كرة كتلتها \(100 \, \mathrm{g}\) موضوعة على منضدة ملساء ارتفاعها \(1.2 \, \mathrm{m}\) عن سطح الأرض، تحركت من السكون بعجلة \(1.2 \, \mathrm{m/s^2}\) فقطعت مسافة \(60 \, \mathrm{cm}\) فإن الطاقة الكلية للكرة تساوي: شرح السؤال الطاقة الكلية هي مجموع طاقتي الوضع والحركة. احسب طاقة الوضع بناءً على ارتفاع المنضدة، ثم احسب طاقة الحركة بعد أن قطعت المسافة المحددة. \(1.272 \, \mathrm{J}\) \(1.2 \, \mathrm{J}\) \(8.4 \, \mathrm{J}\) \(3 \, \mathrm{J}\) الإجابة الصحيحة هي (\(1.272 \, \mathrm{J}\)).الخطوة الأولى: حساب طاقة الوضع (\(E_p\))بما أن الكرة تتحرك أفقياً على المنضدة، فإن ارتفاعها ثابت.\[ E_p = mgh = (0.1 \, \mathrm{kg}) \times (10 \, \mathrm{m/s^2}) \times (1.2 \, \mathrm{m}) = 1.2 \, \mathrm{J} \]الخطوة الثانية: حساب طاقة الحركة (\(E_k\))أولاً نجد السرعة النهائية بعد قطع مسافة \(s = 60 \, \mathrm{cm} = 0.6 \, \mathrm{m}\).\[ v^2 = u^2 + 2as = 0 + 2(1.2)(0.6) = 1.44 \]\[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}(0.1)(1.44) = 0.072 \, \mathrm{J} \]الخطوة الثالثة: حساب الطاقة الكلية\[ E_{\text{total}} = E_p + E_k = 1.2 + 0.072 = 1.272 \, \mathrm{J} \](الفصل السادس: طاقة الوضع، 4.6: بقاء الطاقة، صفحة 89)
4- إذا قذفت كرة بسرعة ابتدائية (u) بزاوية (\(\theta\)) مع الأفقي وتم إهمال مقاومة الهواء، فإن كل ما يلي صحيح ما عدا: شرح السؤال حركة المقذوفات هي حركة في بعدين. ما هو شكل المسار الذي تتخذه؟ الكرة تتحرك في مسار أفقي السرعة الابتدائية والسرعة النهائية في اتجاهين مختلفين القوة الوحيدة التي تؤثر على الكرة هي وزنها واتجاهها دائماً عمودياً لأسفل يمكن استخدام قاعدة الشغل والطاقة في إيجاد قيمة سرعتها النهائية الإجابة الصحيحة هي (الكرة تتحرك في مسار أفقي).هذه العبارة هي الخاطئة.(أ) الكرة تتحرك في مسار أفقي:خطأ. المقذوفات تتحرك في مسار منحنٍ على شكل قطع مكافئ (parabola).(ب) السرعة الابتدائية والنهائية...:صحيح. اتجاه متجه السرعة يتغير باستمرار على طول المسار.(ج) القوة الوحيدة هي وزنها...:صحيح، في النموذج المثالي.(د) يمكن استخدام قاعدة الشغل...:صحيح، كما رأينا في مسائل سابقة، الطاقة أداة قوية لحل مسائل الحركة.(الفصل السادس: طاقة الوضع، 2.6: ثلاث مسائل وجواب واحد، صفحة 87)
