ملف تدريبي: بقاء كمية الحركة الخطية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على تطبيق قانون حفظ كمية الحركة الخطية على المواقف التي تتضمَّن تبادل كمية الحركة بين الأجسام.

س١:

شاحنة رصف كتلتها 5.0×10 kg تسير في خط مستقيم بسرعة مقدارها 2.5 m/s، وألقتْ 1.0×10 kg من حصى الرصف على الطريق، في زمن يمكن إهماله. ما سرعة الشاحنة بعد إلقائها الحصى؟

س٢:

حبار كتلته 5.00 kg كان في البداية في حالة سكون، طرد 0.250 kg من المائع بسرعة 10.0 m/s. يتحرَّك الحبار في الاتجاه المُعاكِس لاتجاه السائل الخارج منه. تُقاوِم قوة احتكاك مقدارها 5.00 N حركة الحبار.

ما سرعة ارتداد الحبار إذا كانت عملية طرد المائع تستغرق 0.100 s؟

ما كمية الطاقة المفقودة في صورة شغل ضد الاحتكاك؟

س٣:

تزلَّج طفل وزنه 35 kg أسفل تلٍّ، ثم تحرَّك بمحاذاة أرض مسطحة بالأسفل؛ حيث ركبت طفلة آخرى وزنها 35 kg على لوح التزلج عند مروره بها. إذا كانت سرعة لوح التزلج 3.5 m/s قبل ركوب الطفلة الثانية عليه، فما سرعته بعد ركوبها؟

س٤:

لاعب كرة قدم كان ابتدائيًّا في حالة سكون وكتلته 90 kg التقط كرة قدم كتلتها 0.50 kg قُذِفت إليه بسرعة أفقية مقدارها 17 m/s وسرعة رأسية مُهمَلة. ما السرعة الأفقية للَّاعب بعد التقاطه للكرة؟

س٥:

طفل كتلته 32 kg يتحرَّك بسرعة مقدارها 2.4 m/s على أرض مستوية. يتحرَّك الطفل وهو داخل عربة كتلتها 7.6 kg، مع إهمال الاحتكاك. أسقط الطفل كرة كتلتها 0.83 kg من الجانب الخلفي للعربة. ما سرعة العربة بعد إسقاط الكرة؟

س٦:

يطارد فيل كتلته 2125 kg صيَّادًا كتلته 76.5 kg. يتحرَّك الفيل بسرعة 6.33 m/s، بينما يتحرَّك الصيَّاد بسرعة 8.12 m/s. يتحرَّك الفيل والصياد في نفس الاتجاه الذي يمثل اتجاه الإزاحة الموجبة.‎

ما مقدار كمية حركة الفيل؟

ما مقدار كمية حركة الصيَّاد؟

توقَّف الصيَّاد عن الحركة وأطلق سهمًا به مُخدِّر كتلته 275 g على الفيل. تحرَّك السهم بسرعة 650 m/s. ما كمية حركة السهم؟

س٧:

ذهبت أسرة للتزلُّج. كتلة الأب 68 kg، وكتلة الأم 76 kg، وكتلة الابنة 34 kg. تزلَّج الأب بسرعة 8.2 m/s في الاتجاه الموجب لمحور 𝑥 فاصطدم بالأم التي كانت تتحرَّك بسرعة 2.4 m/s وبزاوية 33 أسفل الاتجاه السالب لمحور 𝑥. التحم الزوجان معًا بعد التصادم ثم اصطدما بالابنة التي كانت في حالة سكون، وتحرَّك الثلاثة كجسم واحد.

ما مقدار السرعة التي تحرَّكت بها هذه الأسرة؟

ما قياس الزاوية أسفل الاتجاه الموجب لمحور 𝑥 لحركة الأسرة بعد التصادم؟

س٨:

رجل كتلته 62 kg يقف في حالة سكون على سطح جليدي أملس. رمى هذا الرجل كرة كتلتها 670 g، فأعطى الكرة سرعة أفقية تساوي 8.2 m/s. ما السرعة الأفقية للرجل بعد رمي الكرة؟

س٩:

ولد كتلته 45 kg يقف على مزلجة كتلتها 8.2 kg. تنزلق المزلجة على بحيرة مُغطَّاة بالجليد عديمة الاحتكاك بسرعة 8.4 kg. توجد صخرة في مُنتصَف البحيرة كتلتها 670 kg . اصطدمت المزلجة بالصخرة دافعةً الولد فوقها؛ حيث واصل الولد الانزلاق على الجليد بسرعة 8.4 m/s.

ما سرعة المزلجة بعد التصادم؟

ما سرعة الصخرة بعد التصادم؟

س١٠:

يهبط ثلاثةٌ من لاعبي رياضة القفز بالمظلات رأسيًّا لأسفل في الهواء. أمسك اللاعبون في البداية بعضهم ببعض، ثم دفع بعضهم بعضًا ليتفرقوا. لاعبان كتلتاهما 63 kg، 84 kg اكتسبا سرعتين أفقيتين مقداراهما 1.5 m/s ناحية الشمال، 1.9 m/s ناحية الجنوب الشرقي على الترتيب. اللاعب الثالث كتلته تساوي 58 kg.

ما مقدار السرعة الأفقية للاعب الثالث؟

ما قياس الزاوية التي يصنعها اتجاه حركة اللاعب الثالث غرب الشمال؟

س١١:

تقترب سيارتان كتلتهما متساوية من تقاطع عمودي عديم الاحتكاك. تسير السيارة A نحو الشمال بسرعة 22 m/s، بينما تتجه السيارة B نحو الشرق. تصادمت السيارتان وتحركتا كجسم واحد، فسارتا بزاوية 17 نحو شمال الشرق. ما مقدار السرعة الابتدائية للسيارة B؟

س١٢:

تنطلق عربة بضائع بقطار سكة حديد كتلتها 2250 kg بسرعة 3.5 m/s أسفل محطة للحبوب؛ حيث يتم إسقاط الحبوب مباشرةً داخل عربة البضائع. إذا كانت سرعة العربة المحمَّلة يجب ألا تقل عن 2.0 m/s، فما أقصى كتلة للحبوب يمكن وضعها داخل العربة؟

س١٣:

رائد فضاء كتلته 91 kg، يبعُد عن سفينته مسافة 7.4 m، ويتحرك مبتعدًا عنها بسرعة 0.16 m/s. لكي يرجع مرة أخرى إلى سفينة الفضاء دفع حقيبة أدوات كتلتها 8.2 kg في الاتجاه المقابل لسفينة الفضاء بسرعة 6.3 m/s. ما الزمن المستغرق قبل أن يعود رائد الفضاء إلى السفينة؟

س١٤:

يسقط قمح من قادوس على الطرف الأيسر من سير متحرِّك أفقي طوله 2 m. يسقط القمح على السير بمعدل 10 kg/s، وليس للقمح سرعة أفقية عندما ينزل على السير. ينقل السير المتحرِّك القمح على امتدادِ طولِهِ بسرعة ثابتة قدرها 2 m/s قبل أن يسقط من طرفه الأيمن.

ما القوة اللازمة للحفاظ على حركة السير بسرعة ثابتة؟

ما أدنى قدرة للمحرِّك المسئول عن حركة السير؟

س١٥:

أُطلِقت مفرقعة نارية كتلتها 130 g رأسيًّا لأعلى وانفجرت مُنقسِمةً إلى جزأين عند نقطة أقصى إزاحة رأسية لأعلى. بعد الانفجار، تحرَّك أحد جزأَي المفرقعة النارية الذي كتلته 58 g غربًا بسرعة 14 m/s.

ما سرعة الجزء الثاني من المفرقعة النارية؟

ما الزاوية التي يصنعها اتجاه حركة الجزء الثاني للمفرقعة النارية مع الشرق؟

س١٦:

أُلقيت حمولة من الحصى رأسيًّا لأسفل إلى عربة شحن كتلتها 20500 kg تتحرَّك أفقيًّا بسرعة 3.0 m/s على طريق مستقيم على خط سكة حديد. سرعة عربة الشحن بعد تلقيها حمولة الحصى تساوي 1.8 m/s. ما كتلة حمولة الحصى؟

س١٧:

الكرة المطاطية هي كرة ترتد من الأسطح التي تصطدم بها ولا تفقد أي طاقة. أُسقِطت كرة مطاطية كتلتها 0.25 kg من إزاحة رأسية علوية مقدارها 1.5 m فوق سطح أفقي، فاصطدمت بالسطح، وارتدت رأسيًّا إلى أعلى للنقطة التي أُسقطت منها.

ما تغيُّر كمية حركة الكرة المطاطية نتيجة اصطدامها بالسطح؟

ما تغيُّر كمية حركة الأرض نتيجة اصطدامها بالكرة المطاطية؟

أوجد التغيُّر في سرعة الأرض نتيجة اصطدامها بالكرة المطاطية. اعتبر القيمة 5.97×10 kg قيمة كتلة الأرض.

  • أ 4 . 7 × 1 0 m/s
  • ب 4 . 7 × 1 0 m/s
  • ج 4 . 7 × 1 0 m/s
  • د 4 . 7 × 1 0 m/s
  • ه 4.7 m/s

س١٨:

اصطدم بروتون بنيوترون وترابطا لتكوين ديوترون، كما هو موضَّح في الشكل. قبل التصادم، كان البروتون يتحرَّك إلى اليمين بسرعة مقدارها 7.0×10 m/s وكان النيوترون يتحرَّك إلى اليسار بسرعة مقدارها 4.0×10 m/s. أوجد السرعة التي يتحرَّك بها الديوترون، بافتراض أن الإزاحة إلى اليمين تُقابِل قيمًا موجبة. استخدِم القيمة 1.67×10 kg لكتلة كلٍّ من البروتون والنيوترون. افترِض أن البروتون يتفاعل مع النيوترون بشكل كلاسيكي، مع إهمال أيِّ تأثيرات للنسبية الخاصة أو ميكانيكا الكم.