قوانين نيوتن: تمارين تطبيقية لامتحان البكالوريا العراقي

السؤال 1 (2 نقاط) — احسب قيمة التسارع (العجلة) التي تتعرض لها الحافلة أثناء عملية التوقف

1. المعطيات — السرعة الابتدائية u = 15 m/s، السرعة النهائية v = 0 m/s، الزمن t = 3 s
2. استخدام القانون — نطبق العلاقة v = u + a·t لحساب التسارع a.
   $$0=15+a\cdot 3$$
3. الحل — نحل المعادلة للحصول على قيمة a.
   $$a=\frac{0-15}{3}=-5{\text{m/s}}^2$$

$$-5{\text{ m/s}}^2$$

← تسارع الحافلة يساوي -5 متر لكل ثانية مربعة (الاتجاه معاكس لاتجاه الحركة)

السؤال 2 (2 نقاط) — ما هو اتجاه القوة التي أثرت على الركاب أثناء التوقف؟ اشرح إجابتك باستخدام القانون الأول لنيوتن القانون الأول لنيوتن

1. القانون الأول لنيوتن — ينص القانون الأول لنيوتن على أن الجسم يبقى في حالة سكون أو حركة منتظمة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة خارجية.
2. تطبيق القانون — عندما تتوقف الحافلة فجأة، يستمر الركاب في الحركة بسبب القصور الذاتي. لذا تؤثر قوة على الركاب باتجاه الأمام (نفس اتجاه الحركة قبل التوقف).

← القوة تؤثر على الركاب باتجاه الأمام بسبب القصور الذاتي، حسب القانون الأول لنيوتن

السؤال 1 (2 نقاط) — احسب صافي القوة المؤثرة على السيارة أثناء زيادة السرعة

1. المعطيات — u = 20 m/s, v = 30 m/s, t = 5 s, m = 1200 kg
2. حساب التسارع — نطبق v = u + a·t
   $$30=20+a\cdot 5a=\frac{10}{5}=2{\text{m/s}}^2$$
3. حساب القوة — نطبق القانون الثاني F = m·a
   $$F=1200\times 2=2400\text{N}$$

$$2400\text{ N}$$

← صافي القوة المؤثرة على السيارة يساوي 2400 نيوتن

السؤال 2 (2 نقاط) — ما هو مقدار القوة التي يجب أن يبذلها المحرك للتغلب على مقاومة الهواء ولتسارع السيارة؟

1. القوى المؤثرة — القوة اللازمة للتسارع (2400 N) بالإضافة إلى التغلب على مقاومة الهواء (500 N)
2. الحساب النهائي — مجموع القوتين يعطي القوة الكلية التي يجب أن يبذلها المحرك
   $$F_{\text{م}\text{ح}\text{ر}\text{ك}}=2400+500=2900\text{N}$$

$$2900\text{ N}$$

← يجب أن يبذل المحرك قوة مقدارها 2900 نيوتن

السؤال 1 (2 نقاط) — إذا أثر القارب الصغير بقوة مقدارها 200 N على القارب الكبير أثناء الاصطدام، فما هي القوة التي أثر بها القارب الكبير على القارب الصغير؟

1. القانون الثالث لنيوتن — القوتان متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه.
2. الحساب — بما أن القارب الصغير أثر بقوة 200 N على الكبير، فإن الكبير يؤثر بقوة -200 N على الصغير.
   $$F_{\text{ر}\text{د}\text{ا}\text{ل}\text{ف}\text{ع}\text{ل}}=-200\text{N}$$

$$200\text{ N}\text{(مضاد للاتجاه)}$$

← القوة التي أثر بها القارب الكبير على القارب الصغير تساوي 200 نيوتن في الاتجاه المعاكس

السؤال 2 (1 نقاط) — اشرح إجابتك باستخدام القانون الثالث لنيوتن القانون الثالث لنيوتن

1. الشرح — ينص القانون الثالث لنيوتن على أن القوى تأتي دائماً على شكل أزواج: فعل ورد فعل. عندما يدفع القارب الصغير القارب الكبير بقوة 200 N، يدفعه القارب الكبير بقوة مساوية في المقدار ومضادة في الاتجاه.

← القوتان متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه وفقاً للقانون الثالث لنيوتن

السؤال 1 (1 نقاط) — احسب وزن الصندوق

1. المعطيات — m = 10 kg, g = 9.8 m/s²
2. الحساب — نطبق القانون W = m·g
   $$W=10\times 9.8=98\text{N}$$

$$98\text{ N}$$

← وزن الصندوق يساوي 98 نيوتن

السؤال 2 (2 نقاط) — احسب أقصى قوة احتكاك سكوني يمكن أن تؤثر على الصندوق قبل أن يبدأ في الحركة

1. المعطيات — μ_s = 0.3, N = W = 98 N
2. الحساب — نطبق f = μ·N
   $$f_{\text{أ}\text{ق}\text{ص}\text{ى}}=0.3\times 98=29.4\text{N}$$

$$29.4\text{ N}$$

← أقصى قوة احتكاك سكوني تساوي 29.4 نيوتن

السؤال 3 (1 نقاط) — هل سيتحرك الصندوق؟ برر إجابتك

1. المقارنة — قوة الدفع (40 N) > أقصى احتكاك سكوني (29.4 N)
2. النتيجة — بما أن القوة الدافعة أكبر من أقصى احتكاك، سيتحرك الصندوق

← نعم، سيتحرك الصندوق لأن قوة الدفع أكبر من أقصى احتكاك سكوني

السؤال 4 (1 نقاط) — إذا لم يتحرك الصندوق، فما هي القوة اللازمة لتحريكه؟

1. القوة اللازمة — يجب أن تتجاوز القوة الدافعة أقصى احتكاك سكوني (29.4 N)
   $$F>29.4\text{N}$$

$$F>29.4\text{ N}$$

← يجب أن تكون القوة الدافعة أكبر من 29.4 نيوتن لتحريك الصندوق

السؤال 1 (2 نقاط) — ما هي القوة التي تؤثر بها الغازات الخارجة من الصاروخ على الأرض؟

1. القانون الثالث لنيوتن — القوتان متساويتان في المقدار ومتضادتان في الاتجاه.
2. الحساب — القوة التي تدفع الغازات على الأرض تساوي القوة الدافعة للصاروخ ولكنها باتجاه معاكس.
   $$F_{\text{أ}\text{ر}\text{ض}\text{ع}\text{ل}\text{ى}\text{غ}\text{ا}\text{ز}\text{ا}\text{ت}}=-30000\text{N}\Rightarrow F_{\text{غ}\text{ا}\text{ز}\text{ا}\text{ت}\text{ع}\text{ل}\text{ى}\text{أ}\text{ر}\text{ض}}=30000\text{N}$$

$$30000\text{ N}\text{(باتجاه الأسفل)}$$

← القوة التي تؤثر بها الغازات على الأرض تساوي 30000 نيوتن باتجاه الأسفل

السؤال 2 (2 نقاط) — ما هو تسارع الصاروخ عند لحظة الإطلاق؟

1. حساب الوزن — وزن الصاروخ = الكتلة × تسارع الجاذبية
   $$W=2000\times 9.8=19600\text{N}$$
2. صافي القوة — القوة الدافعة ناقص الوزن
   $$F_{\text{ص}\text{ا}\text{ف}\text{ي}}=30000-19600=10400\text{N}$$
3. حساب التسارع — نطبق القانون الثاني F = m·a
   $$a=\frac{10400}{2000}=5.2{\text{m/s}}^2$$

$$5.2{\text{ m/s}}^2$$

← تسارع الصاروخ عند لحظة الإطلاق يساوي 5.2 متر لكل ثانية مربعة