أسئلة الفيزياء توجيهي: مع الحل

س: اكتب القانون الثاني لنيوتن بدلالة الزخم الخطّي، وبيّن متى تكون محصلة القوى صفراً.

ج: F = (Δ p)/(Δ t) ؛ المحصلة تساوي المعدل الزمني للتغيّر في الزخم. إذا كان الزخم ثابتاً ( Δ p = 0 ) فالمحصلة صفر.

س: فسّر: لماذا تقلّل الوسادة الهوائية القوة المؤثّرة في الراكب مع أنّ التغيّر في الزخم واحد؟

ج: لأنّها تزيد زمن التوقف Δ t ؛ وبما أنّ Favg = Δ p/Δ t والتغيّر في الزخم ثابت، فزيادة الزمن تُنقص القوة المتوسطة.

س: ما الفرق بين التصادم المرن والتصادم غير المرن من حيث حفظ الطاقة الحركية؟

ج: في التصادم المرن تحفظ الطاقة الحركية مع الزخم، أما في التصادم غير المرن فيحفظ الزخم ولا تحفظ الطاقة الحركية كلها.

س: في التصادم عديم المرونة، ماذا يحدث للجسمين بعد التصادم وما معادلة سرعتهما المشتركة؟

ج: يلتحم الجسمان ويتحركان بسرعة واحدة، وتُحسب من m_1v1i+m_2v2i=(m_1+m_2)v_f .

س: لماذا نحلل الزخم إلى مركبتين في التصادم ثنائي الأبعاد؟

ج: لأن حفظ الزخم يطبق على كل اتجاه مستقل، فنستخدم ΣPix=ΣPfx و ΣPiy=ΣPfy .

س: اكتب علاقة عزم القوة، واذكر العوامل التي تحدد مقداره.

ج: τ = rF sinθ؛ يتحدد العزم بالقوة F، وبعد نقطة تأثيرها عن محور الدوران r، والزاوية θ بينهما.

س: ما قانون الطاقة الحركية الدورانية؟

ج: K = 1/2 Iω².

س: متى يحفظ الزخم الزاوي، وما العلاقة التي يذكرها المصدر؟

ج: عند انعدام العزم الخارجي المحصل يحفظ الزخم الزاوي، وتكون I1ω1 = I2ω2.

س: ما المقصود بالمقاومة الكهربائية؟ وما العوامل التي تعتمد عليها؟

ج: هي ممانعة الموصل لمرور التيار، وتعتمد على نوع المادة وطول الموصل ومساحة مقطعه ودرجة حرارته؛ وللموصل المنتظم R= L/A (PDF ص. 66).

س: كيف تحسب الطاقة الحرارية المستهلكة في مقاومة؟

ج: تحسب أولاً القدرة من إحدى العلاقات P=IV أو P=I2R أو P=V2/R، ثم Eth=Pt (PDF ص. 70).

س: ما المقصود بالهبوط في الجهد أثناء تفريغ البطارية؟

ج: المقدار Ir المستنفد في المقاومة الداخلية، ولذلك يكون فرق الجهد الطرفي V_ab=ε-Ir.

س: ما شرط اتزان قنطرة ويتستون؟

ج: عند انعدام تيار الجلفانوميتر تتحقق النسبة R1/R2=R3/Rx، ومنها يمكن إيجاد المقاومة المجهولة.

س: اكتب قانون كيرتشوف الأول واذكر المبدأ الذي يحفظه.

ج: ΣI الداخلة=ΣI الخارجة عند نقطة التفرع، وهو تطبيق لحفظ الشحنة.

س: ما الذي تثبته تجربة أورستد؟

ج: أن مرور تيار كهربائي في سلك يولد حوله مجالاً مغناطيسياً، وأن عكس التيار يعكس اتجاه المجال.

س: كيف تحدد اتجاه المجال حول سلك مستقيم؟

ج: بقاعدة اليد اليمنى: يشير الإبهام إلى اتجاه التيار، وتلتف الأصابع في اتجاه خطوط المجال.

س: ما الفرق بين المجال داخل الملف الحلزوني وخارجه تقريباً؟

ج: يكون المجال داخل الملف المتراص منتظماً تقريباً وأكبر بكثير من المجال خارجه.

س: متى تنعدم القوة المغناطيسية على شحنة متحركة؟

ج: تنعدم إذا كانت الشحنة ساكنة، أو كانت سرعتها موازية للمجال، لأن sinθ يساوي صفراً.

س: كيف تحدد اتجاه القوة المغناطيسية على شحنة سالبة؟

ج: نستخدم قاعدة اليد اليمنى كما للشحنة الموجبة ثم نعكس الاتجاه لأن الشحنة سالبة.

س: لماذا يتحرك الجسيم في مسار دائري عندما تكون سرعته عمودية على المجال؟

ج: لأن القوة المغناطيسية تبقى عمودية على السرعة وتعمل قوة مركزية، فتغير اتجاه السرعة دون تغيير مقدارها.

س: متى يتولد تيار حثي في ملف؟

ج: عندما يتغير التدفق المغناطيسي خلاله، بسبب تغير B أو A أو الزاوية أو الموضع.

س: ما الفرق بين دور فارادي ودور لنز؟

ج: فارادي يحسب مقدار القوة الدافعة من معدل تغير التدفق، ولنز يحدد الاتجاه الذي يقاوم تغير التدفق.

س: لماذا لا يصل تيار دارة المحث إلى قيمته النهائية لحظة الإغلاق؟

ج: لأن تغير التيار يولد قوة دافعة حثية ذاتية تعاكس نمو التيار.

س: ما الذي يحدث لطول موجة الإشعاع الأعظم عند زيادة درجة الحرارة؟

ج: يقصر وفق قانون فين λmaxT=constant.

س: ما الفرق بين أثر التردد وأثر الشدة في التأثير الكهروضوئي؟

ج: التردد يحدد طاقة الفوتون والطاقة الحركية القصوى، والشدة تؤثر في عدد الإلكترونات المنبعثة عند تجاوز العتبة.

س: ما شرط انبعاث الإلكترونات ضوئياً؟

ج: أن يكون تردد الضوء أكبر من أو مساوياً لتردد العتبة، hf≥φ.

س: في نواة الحديد ^5626Fe ، احسب عدد النيوترونات.

ج: عدد النيوترونات = A - Z = 56 - 26 = 30 نيوتروناً.

س: نواتان عددهما الكتلي 64 و16. ما نسبة نصف القطر، وما نسبة الحجم؟

ج: بما أن r يتناسب مع A^(1/3)، فنسبة نصفي القطر هي [3]64/16=[3]4 . أما الحجم فيتناسب مع A، فنسبته 64/16 = 4.

س: لماذا تبقى كثافة النواة تقريباً ثابتة عند تغير العدد الكتلي؟

ج: لأن كتلة النواة وحجمها يزدادان تقريباً بالتناسب نفسه مع A، فتظل الكتلة على الحجم، أي الكثافة، ثابتة تقريباً.