تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

فيديو السؤال: تحديد التغيرات التي طرأت على طاقة كرة قذفت رأسيًّا لأعلى الفيزياء

أي التمثيلات البيانية الآتية (أ)، (ب)، (ج)، (د) يوضح توضيحًا صحيحًا التغير في طاقة الحركة (الموضحة باللون الأحمر) وطاقة وضع الجاذبية (الموضحة باللون الأزرق) لكرة تقذف رأسيًّا لأعلى، ثم تهبط إلى الأرض؟ يبدأ محور الزمن للتمثيل البياني عند اللحظة التي تترك فيها الكرة يد الشخص الذي قذفها. وينتهي تمثيل قيم الطاقة عند اللحظة التي تعود فيها الكرة إلى الارتفاع الذي قذفت منه. اعلم أن مقاومة الهواء مهملة.

٠٧:٠١

‏نسخة الفيديو النصية

أي التمثيلات البيانية الآتية (أ) و(ب) و(ج) و(د) يوضح توضيحًا صحيحًا التغير في طاقة الحركة (الموضحة باللون الأحمر) وطاقة وضع الجاذبية (الموضحة باللون الأزرق) لكرة تقذف رأسيًّا لأعلى، ثم تهبط إلى الأرض؟ يبدأ محور الزمن للتمثيل البياني عند اللحظة التي تترك فيها الكرة يد الشخص الذي قذفها. وينتهي تمثيل قيم الطاقة عند اللحظة التي تعود فيها الكرة إلى الارتفاع الذي قذفت منه. اعلم أن مقاومة الهواء مهملة.

في هذا السؤال، مطلوب منا تحديد التمثيل البياني الذي يوضح التغير في طاقة الكرة عند قذفها توضيحًا صحيحًا. قبل أن نفكر في التمثيلات البيانية المعطاة، لنر إذا ما كان بإمكاننا التوصل إلى أي معلومة ترشدنا إلى التمثيل البياني الصحيح. سنبدأ بالتفكير في طاقة وضع الجاذبية للكرة.

تذكر أن طاقة وضع الجاذبية هي نوع الطاقة المرتبط بارتفاع الجسم فوق الأرض. وكلما زاد ارتفاع الجسم، زادت طاقة وضع الجاذبية له.

عندما تقذف كرة، فإنها تبدأ من أدنى نقطة لها. ومن ثم، تكون طاقة وضع الجاذبية الخاصة بها عند أدنى قيمة لها. يمكننا تمثيل ذلك على التمثيل البياني للطاقة مقابل الزمن بوضع نقطة هنا. بعد قذف الكرة لأعلى، يزداد ارتفاعها؛ ومن ثم تزداد طاقة وضع الجاذبية الخاصة بها. في النهاية، تصل الكرة إلى أقصى ارتفاع لها، وهي النقطة التي تصل فيها طاقة وضع الجاذبية لها إلى أقصى قيمة هي الأخرى. تقع هذه النقطة هنا على التمثيل البياني الذي رسمناه.

بعد ذلك، تبدأ الكرة في السقوط مرة أخرى نحو الأرض. وكلما قل ارتفاعها، قلت طاقة وضع الجاذبية الخاصة بها. وعندما تعود الكرة إلى الارتفاع الذي قذفت منه، تعود طاقة وضع الجاذبية لها إلى قيمتها الابتدائية. يمكننا إضافة ذلك إلى التمثيل البياني الخاص بنا برسم نقطة هنا.

لنفكر بعد ذلك في طاقة حركة الكرة. عندما تقذف الكرة يبذل الشخص الذي يقذفها شغلًا عليها. وهذا يعني أن طاقة حركة الكرة تكون أكبر من الصفر في البداية. يمكننا رسم ذلك على التمثيل البياني باللون الأرجواني هنا. وعندما يزداد ارتفاع الكرة تتحول طاقة حركتها إلى طاقة وضع الجاذبية. هذا يعني أن طاقة حركة الكرة تقل. وعندما تصل الكرة إلى أقصى ارتفاع لها، تكون ساكنة لحظيًّا، وحينها تكون طاقة حركة الكرة صفرًا. يمكننا إضافة ذلك إلى التمثيل البياني برسم نقطة هنا.

يناظر هذا الزمن نفسه الذي تكون فيه طاقة وضع الجاذبية للكرة عند أقصى قيمة لها. عندما تبدأ الكرة في السقوط نحو الأرض، تتحول طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركة؛ مما يتسبب في زيادة طاقة حركة الكرة. عندما تصل الكرة إلى الارتفاع الذي قذفت منه، تعود طاقة حركتها إلى قيمتها الابتدائية. وعليه، يمكننا إضافة نقطة أخيرة إلى التمثيل البياني هنا.

يمكننا الآن مقارنة النقاط التي رسمناها للتو بالتمثيلات البيانية المعطاة في السؤال. يمكننا ملاحظة أن هذا النمط من النقاط يتوافق مع جميع التمثيلات البيانية، باستثناء التمثيل البياني (ب). يوضح التمثيل البياني (ب) أن نوعي طاقة الكرة يقطعان المحور الأفقي إلى الأسفل ويصبح لهما قيم سالبة. وهذا غير ممكن. ذلك لأن قيمة الطاقة لا يمكن أن تكون أقل من الصفر. إذن، يمكننا استبعاد التمثيل البياني (ب).

لنفكر الآن في التمثيلات البيانية (أ) و(ج) و(د). جميع التمثيلات البيانية متوافقة مع النقاط التي رسمناها سابقًا، لكننا نلاحظ أن المنحنيات على التمثيلات البيانية لها أشكال مختلفة. في التمثيل البياني (أ)، تمثل طاقة الحركة وطاقة وضع الجاذبية بمنحنى أملس. في التمثيل البياني (ج)، يكون لطاقة وضع الجاذبية منحنى أملس، لكن طاقة الحركة لها نقطة حادة عند أدنى قيمة لها. في التمثيل البياني (د)، طاقة الحركة لها منحنى أملس، لكن طاقة وضع الجاذبية لها نقطة حادة عند أقصى قيمة لها.

كيف يمكننا تحديد التمثيل البياني الذي يوضح الشكل الصحيح للمنحنيات؟ مفتاح الحل هو أن نتذكر أنه خلال حركة الكرة، تتحول طاقتها بين طاقة الحركة وطاقة وضع الجاذبية. أخبرنا السؤال أن مقاومة الهواء مهملة؛ لذا يمكننا افتراض أن هذه هي عمليات تحول الطاقة الوحيدة التي تحدث. عندما تقل طاقة الحركة، تزداد طاقة وضع الجاذبية بالمقدار نفسه. وبالمثل، عندما تقل طاقة وضع الجاذبية، تزداد طاقة الحركة بالمقدار نفسه. لنر إذا ما كان بإمكاننا تطبيق هذا المفهوم على هذه التمثيلات البيانية.

نبدأ بالتمثيل البياني (أ). لننظر إلى تغيرات الطاقة الموضحة في التمثيل البياني (أ) بين هذين الزمنين. نلاحظ أن طاقة وضع الجاذبية تزداد خلال هذه الفترة الزمنية، من هذه القيمة إلى هذه القيمة. يمكن تمثيل مقدار هذه الزيادة بطول هذا السهم. تقل طاقة حركة الكرة خلال هذه الفترة الزمنية، من هذه القيمة إلى هذه القيمة. يمكننا، مرة أخرى، تمثيل هذا الانخفاض باستخدام سهم.

يمكننا ملاحظة أن هذين السهمين متساويان في الطول. هذا يعني أن الزيادة في طاقة وضع الجاذبية تساوي الانخفاض في طاقة الحركة. وهذا ما نتوقعه عند تحول الطاقة من طاقة الحركة إلى طاقة وضع الجاذبية، كما وصفنا من قبل.

لكن إذا كررنا هذه العملية مع التمثيل البياني (ج)، فسنلاحظ أن الانخفاض في طاقة الحركة أكبر بكثير من الزيادة في طاقة وضع الجاذبية. نحن نعلم أن الطاقة محفوظة دائمًا. إذن، لا يمكن أن تكون هذه هي الإجابة الصحيحة. وبالمثل، في التمثيل البياني (د)، تكون الزيادة في طاقة وضع الجاذبية أكبر بكثير من الانخفاض في طاقة الحركة. لذا، يمكننا استبعاد هذا الخيار أيضًا.

يتبقى لنا التمثيل البياني (أ)، وهو التمثيل الذي يوضح التغيرات في طاقة الحركة وطاقة وضع الجاذبية للكرة توضيحًا صحيحًا. إذن، التمثيل البياني (أ) هو الإجابة الصحيحة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.