ملف تدريبي: أنظمة القُوى غير المتوازنة

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على تطبيق قانونَيْ نيوتن الثاني والثالث للحركة لتحليل أنظمة القُوى التي تُنتِج قوة محصلة لا تساوي صفرًا.

س١:

منطاد يعمل بالهواء الساخن كتلته 350 kg موجود بالقرب من الأرض. أُلقِي حبلان للأشخاص الموجودين على الأرض من أجل المساعدة في سحب المنطاد إلى الأرض. قبل سحب الحبال، كان المنطاد يهبط رأسيًّا إلى أسفل بعجلة مقدارها 0.25 m/s2، وعند سحب الحبال، صار يهبط إلى أسفل بعجلة مقدارها 1.5 m/s2. يؤثِّر على كلِّ حبل نفس مقدار القوة، وكتلة كل شخص يسحب الحبل تساوي 75 kg. ما الوزن الظاهري لكل شخص بالنيوتن وهو يسحب الحبل؟

س٢:

تُؤثِّر راكبة درَّاجة هوائية بقوة مقدارها 250 N على درَّاجتها. مقدار كتلتَي الراكبة والدرَّاجة الهوائية معًا 130 kg. تتحرَّك الدراجة الهوائية بعجلة 1.5 m/s2 أثناء قطعها لرياح معاكسة تُؤثِّر بقوة مقدارها 15 N في الاتجاه المعاكس لسرعة الدرَّاجة، ويؤثِّر الاحتكاك على الدرَّاجة بنفس اتجاه الرياح. ما مقدار القوة الناتجة عن الاحتكاك، بالنيوتن؟

س٣:

تعرَّضت سيارة كتلتها 320 kg لخلل في المحرِّك، فطُلب من شاحنة صغيرة أن تسحبها أثناء محاولة السائق تشغيل المحرِّك. تسحب الشاحنة السيارة بقوة مقدارها 960 N، وتؤثِّر قوة احتكاك مقدارها 160 N في الاتجاه المقابل لحركة السيارة. يبدأ محرِّك السيارة في العمل فيدفعها بقوة مقدارها 160 N. ما عجلة السيارة عندما يبدأ محرِّكها في العمل؟

س٤:

بيانو كتلته 300 kg يتحرك على سطح أفقي تحت تأثير قوة دفع شخص له من جانب وقوة سحب شخص له من الجانب الآخَر. يتحرك البيانو بعجلة مقدارها 0.25 m/s2. مقدار قوة الدفع 120 N، وتؤثِّر قوة احتكاك مقدارها 60 N في الاتجاه المعاكس لسرعة البيانو. ما مقدار قوة السحب؟ افترض أن الاتجاه الذي يتحرك فيه البيانو هو الاتجاه الموجب.

س٥:

يوضِّح الشكل جسمًا تؤثِّر عليه ثلاث قوًى. ما مقدار محصلة القوى التي تؤثِّر على الجسم؟

س٦:

ثلاثة عُمَّال هدم يدفعون جدارًا. يدفع العُمَّال بقُوًى مقاديرها 80 N، 50 N، 60 N على نفس الجانب من الجدار؛ بحيث توازي القوى بعضها بعضًا. ما القوة الكلية المؤثِّرة على الجدار؟

س٧:

ولد وفتاة يلعبان لعبة شد الحبل، كما هو موضَّح في الشكل. يجذب الولد الفتاة نحوه بعجلة عن طريق شد الحبل بيديه، وبينما يفعل ذلك تؤثِّر قوة احتكاك مقدارها 15 N على الفتاة في الاتجاه المضاد لحركتها بسبب احتكاك حذائها بالأرض المغطاة بالبلاستيك.

ما مقدار القوة التي يؤثِّر بها الولد على الحبل؟

بدلاً من ذلك، إذا كان الولد يرتدي حذاءً أملس لا يولِّد قوة احتكاك، فما العجلة التي يتحرك بها تجاه الفتاة عندما يشد الحبل؟

س٨:

رجل كتلته 85 kg يجلس على كرسي كتلته 35 kg، يستخدم زنبركًا لضبط ارتفاعه. يتحرَّك الكرسي والرجل معًا لأسفل بعجلة مقدارها 1.2 m/s2. تؤثر قاعدة الكرسي لأسفل بقوة محصلة مقدارها 164 N لأسفل، بينما يتسارع الكرسي لأسفل. ما مقدار القوة لأعلى التي يؤثر بها الزنبرك بالكرسي أثناء تسارع مقعد الكرسي لأسفل؟

س٩:

رُفعتْ شريحة من بيتزا، بها كمية كبيرة من الجبن، من طبق بواسطة قوة لأعلى مقدارها 4.5 N، لتتمدَّد بذلك الجبنة المنصهرة. تُبقِي خيوط من البيتزا المتبقية شريحة البيتزا ملتصقة بالطبق، كما هو موضَّح في الشكل. شدَّتْ خيوط الجبن باقي البيتزا والطبق الذي ترتكز عليه لأعلى. تتحرَّك كلٌّ من الشريحة والطبق لأعلى بعجلة مقدارها 3.5 m/s2. كتلة البيتزا والطبق 250 g. ما القوة اللازمة لتتمدَّد خيوط الجبن؟

س١٠:

تكون سرعة سيارة 25 m/s عند مرورها بلافتة طريق. عند تلك النقطة، تدفع العجلات السيارة للأمام بقوة مقدارها 550 N، ويؤثر الاحتكاك بين عجلات السيارة والطريق بقوة مقدارها 550 N في الاتجاه المعاكس لحركة السيارة. ما سرعة السيارة بعد مرور 10 seconds من عبورها اللافتة؟ افترض عدم تأثير أي قوة أخرى في هذه الفترة الزمنية.

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