الكينماتيكا: تمارين معلقة ومحللة

ال معادلات الحركة إن مجال الفيزياء هو الذي يدرس الحركة دون مراعاة أسباب هذه الحركة.

في هذا المجال ، ندرس بشكل أساسي الحركة المستقيمة المنتظمة ، والحركة المستقيمة المسرعة بشكل موحد ، والحركة الدائرية المنتظمة.

استفد من الأسئلة المعلقة لتوضيح كل شكوكك حول هذا المحتوى.

تمارين محلولة

السؤال رقم 1

(IFPR - 2018) تتحرك السيارة بسرعة 108 كم / ساعة على طريق سريع ، حيث تبلغ السرعة القصوى المسموح بها 110 كم / ساعة. من خلال النقر على الهاتف الخلوي للسائق ، يحول انتباهه بتهور إلى الهاتف أكثر من 4 ثوانٍ. كانت المسافة التي قطعتها السيارة خلال الأربع ثوان التي تحركت فيها دون انتباه السائق ، بالمتر ، تساوي:

أ) 132.
ب) 146.
ج) 168.
د) 120.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) 120

بالنظر إلى أن سرعة السيارة ظلت ثابتة خلال 4 ثوانٍ ، فسوف نستخدم معادلة الساعة للحركة الموحدة ، أي:

ص = ذ₀ + v.t

قبل استبدال القيم ، نحتاج إلى تحويل وحدة السرعة من km / h إلى m / s. للقيام بذلك ، قسّم فقط على 3.6:

الخامس = 108: 3.6 = 30 م / ث

باستبدال القيم نجد:

ذ - ذ₀ = 30. 4 = 120 م

لمعرفة المزيد ، انظر أيضا: حركة موحدة

السؤال 2

(PUC / SP - 2018) من خلال قفاز تخفيض PVC ، والذي سيكون جزءًا من أنبوب ، يمر 180 لترًا من الماء في الدقيقة. القطر الداخلي لهذا الغلاف 100 مم لمدخل المياه و 60 مم لمخرج المياه.

أوجد السرعة التقريبية التي يخرج بها الماء من هذا القفاز بوحدة م / ث.

أ) 0.8
ب) 1.1
ج) 1.8
د) 4.1

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ب) 1.1

يمكننا حساب التدفق في خط الأنابيب بقسمة حجم السائل على الوقت. ومع ذلك ، يجب علينا نقل الوحدات إلى نظام القياسات الدولي.

وبالتالي ، سيتعين علينا تحويل الدقائق إلى ثوانٍ واللترات إلى أمتار مكعبة. لهذا ، سوف نستخدم العلاقات التالية:

• 1 دقيقة = 60 ثانية
• 1 لتر = 1 ديسيمتر³ = 0.001 م³⇒ 180 لترًا = 0.18 م³

الآن ، يمكننا حساب التدفق (ع):

لإيجاد قيمة سرعة الماء المغادرة ، دعنا نستخدم حقيقة أن التدفق يساوي مساحة الأنبوب مضروبًا في السرعة ، أي:

Z = أ. الخامس

للقيام بهذا الحساب ، نحتاج أولاً إلى معرفة قيمة منطقة الإخراج ، ومن أجل ذلك سنستخدم صيغة مساحة الدائرة:

أ = π. ص²

نعلم أن قطر الخرج يساوي 60 مم ، وبالتالي فإن نصف القطر يساوي 30 مم = 0.03 م. بالنظر إلى القيمة التقريبية لـ π = 3.1 واستبدال هذه القيم ، لدينا:

أ = 3.1. (0,03)² = 0.00279 م²

الآن ، يمكننا إيجاد قيمة السرعة بالتعويض عن قيمة التدفق والمساحة:

لمعرفة المزيد ، انظر أيضا: الصيغ الفيزيائية

السؤال 3

(PUC / RJ - 2017) من الأرض ، تُطلق الكرة عموديًا بسرعة v وتصل إلى أقصى ارتفاع لها h. إذا زادت سرعة القذف بمقدار 3 فولت ، فسيكون الحد الأقصى للارتفاع النهائي الجديد الذي وصلت إليه الكرة: (إهمال مقاومة الهواء)

أ) 2 ح
ب) 4 ح
ج) 8 صباحا
د) 9 صباحا
هـ) 16 ح

انظر للاجابة

البديل الصحيح: هـ) 16 ح

يمكن حساب الارتفاع الذي وصلت إليه الكرة باستخدام معادلة توريسيللي ، أي:

الخامس² = v₀² - 2.g.h

يكون التسارع الناتج عن الجاذبية سالبًا مع ارتفاع الكرة. كذلك ، فإن السرعة عندما تصل الكرة إلى أقصى ارتفاع لها تساوي صفرًا.

وبالتالي ، في الحالة الأولى ، سيتم العثور على قيمة h من خلال القيام بما يلي:

في الحالة الثانية ، تمت زيادة السرعة بمقدار 3 فولت ، أي تم تغيير سرعة الإطلاق إلى:

الخامس₂ = v + 3v = 4v

وبالتالي ، في الحالة الثانية ، سيكون الارتفاع الذي ستصل إليه الكرة:

البديل ه) 16 ح

لمعرفة المزيد ، انظر أيضا: حركة مستقيمة متنوعة بشكل موحد

السؤال 4

(UECE - 2016 - المرحلة الثانية) ضع في اعتبارك حجرًا في حالة سقوط حر وطفل على دائري يدور بسرعة زاوية ثابتة. بالنسبة لحركة الحجر والطفل ، فمن الصحيح أن نقول ذلك

أ) يختلف تسارع الحجر ويدور الطفل بعجلة صفرية.
ب) يسقط الحجر بدون تسارع ويدور الطفل بتسارع ثابت.
ج) العجلة في كليهما تساوي صفرًا.
د) يخضع كلاهما لتسارع ثابت في المعامل.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) يخضع كلاهما لتسارعات نمطية ثابتة.

كل من السرعة والتسارع عبارة عن كميات متجهة ، أي أنها تتميز بالحجم والاتجاه والاتجاه.

لكي تخضع كمية من هذا النوع لتغيير ، من الضروري أن تخضع واحدة على الأقل من هذه السمات لتعديلات.

عندما يكون الجسم في حالة سقوط حر ، فإن وحدة السرعة الخاصة به تختلف بشكل موحد ، مع تسارع ثابت يساوي 9.8 م / ث² (تسارع الجاذبية).

في دائري ، وحدة السرعة ثابتة ، ومع ذلك ، فإن اتجاهها متغير. في هذه الحالة ، سيكون للجسم تسارع ثابت ويشير إلى مركز المسار الدائري (الجاذبية المركزية).

نرى أيضا: تمارين على الحركة الدائرية المنتظمة

السؤال 5

(UFLA - 2016) ألقي حجر بشكل عمودي لأعلى. بينما هو يرتفع ، فإن
أ) تنخفض السرعة وتقل التسارع
ب) انخفاض السرعة وزيادة التسارع
ج) السرعة ثابتة والتسارع يتناقص
د) انخفاض السرعة والتسارع ثابت

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) انخفاض السرعة والتسارع ثابت

عندما يتم إطلاق جسم عموديًا لأعلى ، بالقرب من سطح الأرض ، فإنه يعاني من تأثير قوة الجاذبية.

تمنحك هذه القوة تسارعًا ثابتًا للمعامل يساوي 9.8 م / ث²، الاتجاه العمودي والاتجاه السفلي. بهذه الطريقة ، تنخفض وحدة السرعة حتى تصل إلى القيمة التي تساوي الصفر.

السؤال 6

(UFLA - 2016) يوضح الشكل المقاس نواقل الإزاحة لنملة ، والتي تركت النقطة I وصلت إلى النقطة F ، بعد 3 دقائق و 20 ثانية. كان معامل متجه السرعة المتوسطة لحركة النملة في هذا المسار هو:

أ) 0.15 سم / ثانية
ب) 0.25 سم / ثانية
ج) 0.30 سم / ثانية
د) 0.50 سم / ثانية

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ب) 0.25 سم / ثانية

يمكن إيجاد معامل متجه السرعة المتوسطة بحساب النسبة بين مقياس متجه الإزاحة والزمن.

لإيجاد متجه الإزاحة ، يجب أن نربط نقطة البداية بنقطة نهاية مسار النملة ، كما هو موضح في الصورة أدناه:

لاحظ أنه يمكن إيجاد مقياسه بعمل نظرية فيثاغورس ، لأن طول المتجه يساوي وتر المثلث المشار إليه.

قبل أن نحدد السرعة ، يجب أن نحول الوقت من دقائق إلى ثوان. مع 1 دقيقة تساوي 60 ثانية ، لدينا:

ر = 3. 60 + 20 = 180 + 20 = 200 ثانية

الآن ، يمكننا إيجاد وحدة السرعة من خلال القيام بما يلي:

نرى أيضا: معادلات الحركة

السؤال 7

(IFMG - 2016) بسبب حادث خطير وقع في سد نفايات الخام ، اجتاحت الموجة الأولى من هذه المخلفات ، بشكل أسرع ، حوضًا هيدروغرافيًا. يقدر حجم هذه الموجة بطول 20 كم. الامتداد الحضري لهذا الحوض الهيدروغرافي يبلغ طوله حوالي 25 كم. بافتراض أن متوسط ​​السرعة التي تمر بها الموجة عبر قناة النهر في هذه الحالة هو 0.25 م / ث ، إجمالي وقت مرور الموجة عبر المدينة ، محسوبًا من وصول الموجة في الامتداد الحضري ، هو في:

أ) 10 ساعات
ب) 50 ساعة
ج) 80 ساعة
د) 20 ساعة

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ب) 50 ساعة

المسافة التي تقطعها الموجة تساوي 45 كم أي قياس امتدادها (20 كم) بالإضافة إلى امتداد المدينة (25 كم).

لإيجاد الوقت الإجمالي للمرور ، سنستخدم معادلة متوسط ​​السرعة ، مثل هذا:

ومع ذلك ، قبل استبدال القيم ، يجب علينا تحويل وحدة السرعة إلى km / h ، وبالتالي فإن النتيجة التي تم العثور عليها للوقت ستكون بالساعات ، كما هو موضح في الخيارات.

نجعل هذا التحول لدينا:

الخامس_م = 0,25. 3.6 = 0.9 كم / ساعة

بالتعويض عن القيم في صيغة متوسط ​​السرعة ، نجد:

السؤال 8

(UFLA - 2015) البرق ظاهرة طبيعية معقدة ، مع وجود العديد من الجوانب التي لا تزال مجهولة. أحد هذه الجوانب ، بالكاد مرئي ، يحدث في بداية انتشار التفريغ. يبدأ التفريغ من السحابة إلى الأرض في عملية تأين للهواء من قاعدة السحابة وينتشر على مراحل تسمى خطوات متتالية. حددت الكاميرا عالية السرعة الإطار في الثانية 8 خطوات ، كل منها 50 مترًا ، لتفريغ معين ، مع تسجيلات بفاصل زمني 5.0 × 10^-4 ثواني في كل خطوة. متوسط ​​سرعة انتشار التفريغ ، في هذه المرحلة الأولية يسمى القائد المتدرج ، هو
أ) 1.0 × 10^-4 آنسة
ب) 1.0 × 10⁵ آنسة
ج) 8.0 × 10⁵ آنسة
د) 8.0 × 10^-4 آنسة

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ب) 1.0 × 10⁵ آنسة

سيتم العثور على متوسط ​​سرعة الانتشار من خلال القيام بما يلي:

لإيجاد قيمة Δs ، اضرب 8 في 50 مترًا ، لأن هناك 8 خطوات كل منها 50 مترًا. هكذا:

Δs = 50. 8 = 400 م.

حيث أن الفاصل الزمني بين كل خطوة هو 5.0. 10^-4 s ، لمدة 8 خطوات ، سيكون الوقت مساوياً لـ:

ر = 8. 5,0. 10^-4 = 40. 10^-4 = 4. 10^-3 س

قد تكون أيضا مهتما ب:

• معادلة توريسيللي
• الصيغ الحركية
• حركة متنوعة بالتساوي
• حركة موحدة مستقيمة
• حركة موحدة - تمارين
• تمارين متوسط ​​السرعة