ملف تدريبي: القدرة

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على إيجاد القدرة في صورة معدَّل تحويل الطاقة، والكفاءة في صورة نسبة بين الخرج من الشغل المُستفاد إلى الدخل من الطاقة لنظام ما.

س١:

افترض أن لديك جهازًا يمكنه توليد طاقة من موجات الارتطام تتناسب طرديًّا مع شدَّتها. إذا كان الجهاز يولِّد 10.0 kW من القدرة في يوم يكون فيه ارتفاع الموجات 1.20 m، فما القدرة التي يمكنه توليدها عندما يكون ارتفاع الموجات 0.600 m؟

س٢:

يبذل شخص 6.00 MJ من الشغل المفيد خلال 2.88×10 s.

ما القدرة المستفادة الناتجة من هذا الشخص؟

ما الوقت المستغرَق ليرفع هذا الشخص 2‎ ‎000 kg من الطوب إلى منصة ارتفاعها 1.50 m؟

س٣:

ما المُدَّة الزمنية التي يُمكِنك فيها لعب التنس باستخدام طاقة مقدارها 800 kJ في قطعة حلوى، علمًا بأن لعب التنس يستهلك طاقة بمُعدَّل 440 W؟ أوجد إجابتك بالدقيقة.

س٤:

إزالة الثلوج يُمكِن أن تكون مُرهِقة جدًّا؛ لأن الأذرع كفاءتها تكون منخفضة في هذا النشاط. افترِض أن شخصًا ما يُزيل الثلوج من ممر ويحرق السعرات الحرارية بمُعدَّل 800 W وأن 4.0% فقط من هذه الطاقة تُستهلَك بواسطة الذراعين.

ما مقدار القدرة المُستفادة الناتجة؟

ما مقدار الوقت المُستغرَق في رفع 3‎ ‎000 kg من الثلج لمسافة 1.20 m؟ (قد تكون هذه كمية ثلوج ثقيلة على مسافة 20 m من الممر) وضِّح إجابتك بالدقيقة لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٥:

ما عدد الأيام التي يمكن لبطارية أن تُمِدَّ فيها آلة حاسبة للجيب بطاقة مقدارها 8.00×10 J، إذا كانت تستهلك طاقة بمُعدَّل 1.00×10 W؟

  • أ926
  • ب1‎ ‎310
  • ج479
  • د1‎ ‎070
  • ه849

س٦:

رجل كتلته 80.0 kg يصعد راكضًا درج السلم الذي يبلغ ارتفاعه 20.0 m في 10.0 s.

ما مقدار القدرة التي يحتاجها هذا الرجل لبلوغ هذا الارتفاع في هذه المدة؟

إذا كانت كفاءة جسم الرجل عند صعود السلم ركضًا تساوي 25.0%، فما القدرة اللازمة للقيام بذلك؟

س٧:

تسحب فتاة عربتها التي كتلتها 15 kg على رصيف مشاة مسطَّح بقوة مقدارها 10 N تميل بزاوية 37 على الأفقي. اعتبر أن الاحتكاك مهمل، وأن العربة بدأت حركتها من السكون.

ما مقدار الشغل الذي تبذله الفتاة على العربة في أول 2.0 s؟

ما مقدار القدرة اللحظية للفتاة عند 𝑡=2.0 s؟

س٨:

سيارة سباق كتلتها 465.0 kg، تتسارع من السكون حتى سرعة قصوى مقدارها 102.5 m/s خلال مسافة قدرها 415.0 m. تتسارع السيارة ضد متوسط قوة مقاومة 1‎ ‎035 N. ما متوسط القدرة الناتجة إذا استمر التسارع لمدة 6.850 s؟

  • أ388.5 kW
  • ب295.2 kW
  • ج415.5 kW
  • د406.4 kW
  • ه419.3 kW

س٩:

محرِّك يرفع مصعدًا حمولته 2‎ ‎120 kg إلى ارتفاع مقداره 23.8 m في زمن مقداره 16.2 s. إجمالي كتلة المصعد وملحقاته تساوي 7‎ ‎150 kg، ويشمل ذلك وزنًا معاكسًا لموازنة المصعد. يتسارع المصعد والوزن المعاكس من السكون إلى سرعة نهائية مقدارها 3.45 m/s. ما مقدار القدرة المستفادة الناتجة من المحرِّك؟

  • أ31.3 kW
  • ب106 kW
  • ج33.1 kW
  • د75.8 kW
  • ه101 kW

س١٠:

احسب القدرة اللازمة لسيارة كتلتها 725 kg لتصعد طريقًا منحدرًا مائلًا بزاوية 3.33 على الأفقي بسرعة ثابتة مقدارها 21.0 m/s. كانت المقاومة الكلية للرياح والاحتكاك 744 N ضد حركة السيارة.

س١١:

رجل كتلته 68 kg، يحتاج إلى اكتساب طاقة قدرها 1.22×10 J من الغذاء تقريبًا بشكل يومي للحفاظ على وزنه.

ما متوسط القدرة الناتجة عن جسم هذا الرجل؟

إذا صعد الرجل سُلَّمًا ارتفاعه 16 m في 8.8 s، فكم مثلًا يبلغ متوسط القدرة الناتجة عن جسمه أثناء الصعود من متوسط القدرة الناتجة عن جسمه يوميًّا؟

س١٢:

طائرة كتلتها 1.50×10 kg تُنتج محرِّكاتها قدرة مقدارها 1.00×10 MW. انتقلت الطائرة من وضع السكون عند مستوى سطح البحر إلى الحركة بسرعة 250 m/s على ارتفاع 12.0 km.

ما الزمن اللازم لكي تصل الطائرة إلى سرعتها وارتفاعها النهائيين، بافتراض إهمال مقاومة الهواء؟

إذا استغرقت الطائرة 9.00×10 s للوصول إلى سرعتها وارتفاعها النهائيين، فما مقدار القدرة المستفادة التي تزودها المحركات بها؟ بافتراض إهمال مقاومة الهواء.

تسمح القدرة المستفادة الناتجة من المحركات للطائرة بالوصول إلى سرعتها وارتفاعها النهائيين خلال 9.00×10 s، وذلك إذا ما أُهملت مقاومة الهواء. إذا استغرقت الطائرة 1.20×10 s للوصول إلى سرعتها وارتفاعها النهائيين، فما متوسط قوة مقاومة الهواء المؤثِّرة على الطائرة؟

س١٣:

عند الركض بسرعة 13.0 km/h على سطحٍ مستوٍ، يُحوِّل رجُلٌ كتلتُهُ 70 kg الطاقةَ بمُعدَّل 850 W. بافتراض كفاءة الرجل 25%، أوجد مُعدَّل تحويل الرجل للطاقة عندما يجري بسرعة 13.0 km/h لأعلى منحدر يميل على الأفقي بزاوية قياسها 5.0. افترِض أن قوَّتَي الاحتكاك عند الجري على السطح المستوي وعلى المنحدر متماثلتان.

س١٤:

يجب على سائق دراجة في سباق أن يصعد على تل يميل بزاوية قياسها 7.5 على الأفقي. يتحرَّك سائق الدراجة بسرعة 5.3 m/s. إجمالي كتلتَيْ سائق الدراجة ودراجته 85 kg. ما القدرة التي يجب على سائق الدراجة بذلها؟

س١٥:

إلكترون في شاشة تليفزيون يتحرَّك بعجلة منتظمة من السكون حتى سرعة 8.40×10 m/s. يتحرَّك الإلكترون بعجلة خلال مسافة مقدارها 2.50 cm. ما مقدار قدرة الإلكترون في اللحظة التي تكون إزاحته 1.00 cm من النقطة التي بدأ في التسارع منها؟

س١٦:

جهاز كهربي يلزمه 3.45 kWh من الطاقة في اليوم.

ما متوسط القدرة الداخلة للجهاز؟

كم جول من الطاقة يستنفده الجهاز في سنة؟

س١٧:

ما تكلفة تشغيل ساعة كهربية قدرتها 5.00 W لمدة عام، إذا كانت تكلفة الكهرباء $0.0750 لكل كيلووات ⋅ ساعة؟

س١٨:

تلزم قوة أفقية مقدارها 25 N للمحافظة على سرعة أفقية مقدارها 10 m/s لعربة كتلتها 36 kg. ما القدرة الناتجة عن القوة؟

س١٩:

تستهلك محطة لتوليد الطاقة بالفحم 100‎ ‎000 kg من الفحم لكل ساعة، وتنتج 500 MW من القدرة. إذا كانت القيمة الحرارية للفحم تساوي 30 MJ/kg، فما كفاءة المحطة؟

  • أ44%
  • ب52%
  • ج58%
  • د60%
  • ه64%

س٢٠:

يتم رفع فحم خارج منجم عَبْرَ مسافة رأسية لأعلى مقدارها 34 m بواسطة مُحرِّك يُمِدُّ سيرًا بقدرة مقدارها 475 W. ما مقدار الفحم الذي يمكن نقله للسطح في كلِّ دقيقة؟ تجاهَلْ تأثير الاحتكاك.

س٢١:

سيارة كتلتها 850 كجم يبلغ خرج القدرة المستفادة لها 40.0 hp؛ حيث 1 hp = 746 W.

ما المدَّة الزمنية التي تستغرقها السيارة لكي تتسارع من حالة السكون إلى سرعة مقدارها 15.0 m/s؟ افترِض عدم وجود أيِّ قوى مقاومة.

ما المدَّة الزمنية التي تستغرقها السيارة لكي تتسارع من حالة السكون إلى سرعة مقدارها 15.0 m/s أثناء صعودها منحدرًا ارتفاعه 3.00 m؟ افترِض عدم وجود أيِّ قوى مقاومة.

س٢٢:

يؤثِّر سبَّاح بمتوسِّط قوة أفقية للخلف مقدارها 80.0 N بواسطة ذراعَيْه في كلِّ ضربة تدفعه مسافة 1.80 m.

ما الشغل الناتج عن كلِّ ضربة؟

احسب القدرة الناتجة عن ذراعَيْه إذا ضرب 120 ضربة في الدقيقة.

س٢٣:

طار كانيلوس كانيلوبولوس مسافة 119 km من مدينة كريتي إلى مدينة سانتوريني، باليونان، في 23 أبريل، 1988، مستخدمًا دايدالوس 88، وهي عبارة عن طائرة تعمل بآلية حركة تشبه آلية الحركة في الدراجات. طوال الرحلة التي استغرقت 234 min، كانت القدرة المُستفادة الناتجة منه تساوي 350 W تقريبًا. إذا كانت كفاءته 16.0%، فاحسب الطاقة الناتجة عن حرق الغذاء المستهلكة أثناء الرحلة بالكيلو جول.

  • أ1.55×10 kJ
  • ب1.63×10 kJ
  • ج4.54×10 kJ
  • د2.94×10 kJ
  • ه3.07×10 kJ

س٢٤:

تُمارِس امرأة كتلتها 55.0 kg تمارين ثني الركبة في صالة ألعاب 50 مرة خلال 3.00 min. في كل ثنية للركبة، ينخفض مركز كتلتها ويرتفع مسافة 0.400 m. (تبذل شغلًا في الاتجاهين). افترِض أن كفاءتها تساوي 20%.

احسب الطاقة المُستخدَمة في ممارسة الخمسين تمرينًا بالكامل بوحدة الكيلوجول.

ما متوسط القدرة المستهلكة للمرأة بالوات؟

س٢٥:

الطاقة التي لا تُستخدَم في صورة شغل أو انتقال حرارة تُحوَّل إلى طاقة كيميائية للدهون في الجسم، التي تحتوي على 39 kJ/g تقريبًا. كم جرامًا من الدهون تكتسبه إذا أكلتَ ما يُعادِل 10‎ ‎000 kJ في يومٍ ما ولم تفعل شيئًا سوى الاسترخاء لمدَّة 16.0 h (مُستهلِكًا 120 W تقريبًا) والنوم لمدَّة 8.00 h (مُستهلِكًا 83 W تقريبًا)؟

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