ملف تدريبي: القوة الجاذبة المركزية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على تحليل مقادير، واتجاهات، ومصادر القوى المؤثِّرة على الأجسام التي تتحرَّك في مسارات دائرية.

س١:

ما مقدار القوة الجاذبة المركزية التي يجب أن تؤثِّر على جسم كتلته 1.0 kg لكي يتحرَّك في مسار دائري قطره 1.0 m، ليُكمل دورة كاملة كل 1.0 s؟

س٢:

سيارة كتلتها 360 kg تتحرَّك بسرعة ثابتة في مسار دائري حول ميدان مستوٍ. نصف قطر الميدان 12 m. تستغرق السيارة زمنًا مقداره 28 s لإكمال دورة كاملة حول الميدان.

ما قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة وسطح الطريق؟

  • أ81 N
  • ب54 N
  • ج5.5 N
  • د220 N
  • ه350 N

ما مُعامِل الاحتكاك الإستاتيكي لعجلات السيارة على سطح الطريق؟

  • أ0.60
  • ب0.023
  • ج0.10
  • د0.062
  • ه0.015

س٣:

قرص دوَّار له حبل يحمل كرة صغيرة كتلتها 16 g. الحبل مُعلَّق من نقطة على مسافة مُهمَلة من مركز الكرة، كما هو موضَّح في الشكل. يدور القرص بانتظام حول مركزه بسرعة زاوية 24 rad/s. يصنع الحبل زاوية 𝜃=36 مع محور دوران القرص.

ما مقدار القوة الرأسية المؤثِّرة على الكرة بواسطة الحبل؟

ما مقدار المسافة 𝑟 بين محور دوران القرص والمسار الدائري الذي تتبعه الكرة؟

ما مقدار القوة الأفقية المؤثِّرة على الكرة بواسطة الحبل؟

ما مقدار القوة المحصلة المؤثِّرة على الكرة بواسطة الحبل؟

س٤:

سيارةٌ كتلتُها 660 kg، تتحرك بسرعة ثابتة على طريق دائري، كما هو موضَّح بالشكل. تتبع السيارة مسارًا حول مركز الطريق، محافِظة على مسافة ثابتة منه 𝑟=22m من مركز مسارها الدائري. الزاوية التي يَميل بها الطريق على الأفقي 𝜃=28.

ما قياس الزاوية 𝜃 من الرأسي التي تؤثِّر بها 𝑅، وهي قوة رد الفعل المؤثِّرة على السيارة من سطح المسار؟

ما مقدار القوة التي تؤثِّر على السيارة باتجاه 𝑟؟

ما الزمن الذي تستغرقه السيارة للعودة إلى نفس النقطة في مسارها؟

س٥:

حجر كتلته 1.6 kg يدور في دائرة رأسية بسرعة زاوية 6.1 rad/s. الحجر متصل بحبل مُنتظِم طوله 0.33 m، كما هو موضَّح في الشكل. طول الحبل يساوي نصف قطر الدائرة أثناء حركة الحجر.

ما النسبة بين أقصى قوة وأقل قوة يُمكِن أن يؤثِّر بها الحبل على الحجر؟ قرِّب إجابتك لأقرب رقمين معنويين.

ما القوة التي يؤثِّر بها الحبل على الحجر عندما يصنع الحبل زاوية 33 = 𝜃 أعلى الأفقي؟

س٦:

يتأرجح حجر كتلته 2.4 kg في دائرة رأسية بسرعة زاوية ثابتة مقدارها 7.2 rad/s. رُبِطَ الحجر بحبل مُنتظِم طوله 0.25 m، كما هو موضَّح في الشكل. طول الحبل يساوي نصف قطر الدائرة أثناء حركة الحجر.

ما الفرق بين مقدار القوة التي يؤثِّر بها الحبل على الحجر عند النقطة 𝐴؛ حيث يتجه الحبل رأسيًّا لأعلى، ومقدار القوة التي يؤثِّر بها الحبل على الحجر عند النقطة 𝐵؛ حيث يكون اتجاه الحبل أفقيًّا؟

ما الفرق بين مقدار القوة التي يؤثِّر بها الحبل على الحجر عند النقطة 𝐴؛ حيث يتجه الحبل رأسيًّا لأعلى، ومقدار القوة التي يؤثِّر بها الحبل على الحجر عند النقطة 𝐶؛ حيث يتجه الحبل رأسيًّا لأسفل؟

س٧:

أيُّ الخطوط الموضَّحة على التمثيل البياني يُمثِّل تمثيلًا صحيحًا كيفية تغيُّر السرعة الزاوية لجسم بتغيُّر نصف قطر المسار الدائري الذي يتبعه الجسم؟ افترِض أن السرعة الخطية للجسم ثابتة.

  • أالأرجواني
  • بالرمادي
  • جالبرتقالي
  • دالأزرق

س٨:

تُدحرَج كرة في مسار دائري أفقي داخل أنبوب حلقي أجوف، كما هو موضَّح بالشكل. الكرة كتلتها 125 g. تتبع الكرة مسارًا دائريًّا نصف قطره 17.5 cm. تقطع الكرة طول الأنبوب كله في زمن قدره 0.642 s.

أيٌّ ممَّا يلي يُنتِج القوة الجاذبة المركزية على الكرة؟

  • أالشد في الأنبوب
  • باحتكاك الكرة مع سطح الأنبوب
  • جقوة رد الفعل العمودية على الكرة
  • دقوة الجاذبية على الكرة

ما مقدار القوة الجاذبة المركزية على الكرة؟

  • أ0.52 N
  • ب2.1 N
  • ج2‎ ‎100 N
  • د1.2 N
  • ه1‎ ‎200 N

س٩:

أيُّ الخطوط الموضَّحة على التمثيل البياني يمثِّل بصورة صحيحة كيفية تغيُّر السرعة الخطية لجسم دوَّار بتغيُّر نصف قطر المسار الدائري الذي يتبعه الجسم؟ اعتبر أن القوة الجاذبة المركزية المؤثرة على الجسم لا تتغير بتغير نصف قطر المسار الدائري.

  • أالبرتقالي
  • بالأزرق
  • جالأحمر
  • دالرمادي

س١٠:

يدور حبل مُنتظِم أفقيًّا حول أحد طرفَيْهِ، كما هو موضَّح في الشكل. يعود طرف الحبل المُقابِل للطرف الثابت إلى موضعه كلَّ 0.65 s. يتحرَّك الطرف الحر من الحبل بسرعة ثابتة من النقطة (أ) إلى النقطة (ب).

ما نسبة مقدار العجلة المركزية عند النقطة (أ) إلى مقدار العجلة المركزية عند النقطة (ب)؟

ما نسبة مقدار العجلة المركزية عند النقطة (أ) إلى مقدار العجلة المركزية عند النقطة (د)؟

س١١:

أيُّ الخطوط الموضَّحة على التمثيل البياني يمثِّل بصورة صحيحة كيفية تغيُّر السرعة الخطية لجسم بتغيُّر نصف قطر المسار الدائري الذي يتبعه الجسم؟ افترض أن السرعة الزاوية للجسم ثابتة.

  • أالأصفر
  • بالبرتقالي
  • جالرمادي
  • دالأزرق

س١٢:

يؤثِّر نجم بمقدار ثابت من قوة الجاذبية على كوكب يدور حوله، مبقيًا الكوكب في مدار دائري. السرعة الزاوية للكوكب تساوي 1.25 μrad/s، ونصف قطر مداره يساوي 6.36×10 m. كتلة الكوكب تساوي 4.46×10 kg.

احسب القوة المؤثِّرة على الكوكب.

  • أ4.43×10 N
  • ب5.58×10 N
  • ج5.58×10 N
  • د4.43×10 N
  • ه2.22×10 N

احسب كتلة النجم. استخدم 6.674×10 N⋅m2/kg2 لقيمة ثابت الجذب العام.

  • أ4.74×10 kg
  • ب1.19×10 kg
  • ج5.81×10 kg
  • د9.47×10 kg
  • ه6.02×10 kg

احسب الفترة المدارية للكوكب بالأيام الأرضية، معتبرًا 24 ساعة طول اليوم الواحد.

س١٣:

تسير أفعوانية عبر جزء من مسار مكوَّن من حلقة رأسية تقع بين مسارَيْن منحنيين، كما هو موضَّح بالشكل. المساران المنحنيان قوسان دائريان نصف قطر كلٍّ منهما 24 m. النصف العلوي من الحلقة قوس دائري نصف قطره 14 m. كتلة عربة الأفعوانية 3‎ ‎300 kg. عند قاعدة المسار المنحني، تكون العجلة المركزية للعربة 24 m/s2. عند النصف العلوي من الحلقة، تكون العجلة المركزية للعربة 16 m/s2.

ما النسبة بين السرعة الزاوية للعربة عند النصف العلوي من الحلقة والسرعة الزاوية للعربة عند قاعدة المسار المنحني؟

ما النسبة بين قوة رد الفعل العمودية 𝑅 على العربة عند قاعدة المسار المنحني وقوة رد الفعل العمودية 𝑅 على العربة عند قمة الحلقة؟

س١٤:

يقود صبي درَّاجة على طريق ريفي دائري مائل. أيٌّ ممَّا يلي يمثِّل سبب القوة الجاذبة المركزية المؤثِّرة على الدرَّاجة؟

  • أمجموع المُرَكِّبتين الرأسيتين لقوة رد الفعل وقوة الاحتكاك
  • بالمركبة الرأسية لقوة رد فعل الطريق
  • جمجموع المُرَكِّبتين الأفقيتين لقوة رد الفعل وقوة الاحتكاك
  • دالمركبة الأفقية لقوة رد فعل الطريق

س١٥:

سيارة تتحرَّك في طريق دائري تؤثر عليها قوة الاحتكاك ، وإذا فقدت السيارة قوة الاحتكاك فجأةً خلال الحركة الدائرية، فإنها .

  • أفي اتجاه قطري إلى الخارج من منتصف المسار الدائري، ستتوقَّف عن الحركة
  • بفي اتجاه قطري إلى الخارج من منتصف المسار الدائري، ستتحرَّك في خط مستقيم مماس للمسار الدائري
  • جفي اتجاه قطري نحو منتصف المسار الدائري، ستتوقَّف عن الحركة
  • دفي اتجاه قطري نحو منتصف المسار الدائري، ستتحرَّك في خط مستقيم مماسًّا للمسار الدائري

س١٦:

يواجه طيَّار مُقاتِل يُحلِّق بطائرته في مسار منحنٍ نصف قطره 700 m قوى رفع تساوي أربعة أمثال وزن الطائرة. إذا كانت 𝑔=9.8/ms، فاحسب سرعة الطائرة بوحدة كيلومتر لكل ساعة عند هذه اللحظة.

  • أ602.4 km/h
  • ب596.2 km/h
  • ج571.7 km/h
  • د750.1 km/h

س١٧:

تتحرَّك حافلة بسرعة 16 m/s في مسار دائري مُنتظِم نصف قطره 150 m. إذا كانت القوة الجاذبة المركزية اللازمة لتظل الحافلة في المسار الدائري تساوي 2.3×10 N، فما كتلة الحافلة؟

  • أ3‎ ‎925.33 kg
  • ب2‎ ‎156.25 kg
  • ج21‎ ‎562.5 kg
  • د1‎ ‎347.66 kg

س١٨:

تتحرَّك سيارة بسرعة خطية 𝑣 تحت تأثير قوة جاذبة مركزية 𝐹 في مسار دائري مُنتظِم نصف قطره 𝑟. ماذا تكون القوة الجاذبة المركزية إذا قلَّت سرعة السيارة إلى 0.5𝑣، وظلَّ نصف القطر ثابتًا؟

  • أ0.5𝐹
  • ب0.25𝐹
  • ج2𝐹
  • د𝐹

س١٩:

جسمٌ مربوط في نهاية حبل يُلَفُّ من الطرف الآخَر للحبل، كما هو موضَّح في الشكل. إذا قُطِعَ الحبل فجأة، فأيُّ الأشكال الآتية يوضِّح بطريقة صحيحة اتجاه حركة الجسم عند اللحظة التي قُطِعَ فيها الحبل؟

  • أ
  • ب
  • ج
  • د

س٢٠:

إذا كانت هناك سيارة تنعطف على مستوًى يميل بزاوية مع الأفقي كما هو موضَّح في الشكل، فما مصدر القوة الجاذبة المركزية المؤثِّرة عليها؟

تنعطف السيارة على سطح مستو وتنحرف عند زاوية أفقية‎
  • أقوة رد الفعل فقط
  • بقوة الاحتكاك فقط
  • جمجموع المركبتين الرأسيتين لقوة رد الفعل وقوة الاحتكاك
  • دمجموع المركبتين الأفقيتين لقوة رد الفعل وقوة الاحتكاك

س٢١:

تتحرَّك جميع الأجسام الأربعة الآتية حركة دائرية مُنتظِمة. توضِّح الأشكال السرعة الخطية واتجاهها، كما توضِّح نصف قطر الحركة الدائرية. أيُّ الأجسام تؤثِّر عليه أكبر عجلة مركزية؟

  • أ
  • ب
  • ج
  • د

س٢٢:

يتعرَّض عمود مرفقي نصف قطره 6 cm في مُحرِّك لعجلة مركزية مقدارها 8‎ ‎060 m/s2. احسب عدد الدورات التي يُكمِلها هذا المُحرِّك في دقيقة واحدة.

  • أ2‎ ‎500 rpm
  • ب5‎ ‎000 rpm
  • ج7‎ ‎000 rpm
  • د3‎ ‎500 rpm

س٢٣:

أيُّ الأشكال الآتية يُمثِّل جسمًا يُمكِن أن يدور بحركة دائرية مُنتظِمة؟

  • أ
  • ب
  • ج
  • د

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