عندما تتحرّك شاحنة وسيارة بمقدار السرعة نفسه؛ فإنّ إيقاف الشاحنة أصعبُ من إيقاف السيارة؛ لأنّ الشاحنة تمتلك:
زخَمًا خطّيًّا أكبر بسبب كتلتها الأكبر
تسارعًا أكبر
طاقة وضع أكبر
قوّة احتكاك أقلّ
دفعت قوّة محصّلة ثابتة مقدارها F عربةَ تسوّق ساكنة؛ فإنّ التغيُّر في زخَمها الخطّي يزداد بزيادة:
زمن تأثير القوّة
كتلة العربة فقط
سرعة العربة النهائية فقط
لا يتأثّر بأيّ عامل
أثّرت قوّة محصّلة مقدارها 8 N في جسم مدّة زمنيّة مقدارها 3 s؛ فإنّ مقدار الدفع المؤثّر فيه بوحدة N.s يساوي:
11
24
2.7
5
أيّ ممّا يأتي يمثّل الصيغة الصحيحة لمبرهنة الزخَم الخطّي - الدفع؟
ΣF = ma
I = mv
I = Δp = pf - pi
p = ½mv²
يبيّن الشكل المجاور منحنى (القوّة - الزمن) لقوّة مؤثّرة في جسم. إنّ مقدار الدفع الكلّي المؤثّر فيه بوحدة N.s يساوي:
6.4
3.2
1.6
16
تتحرّك شاحنة غير محمّلة بسرعة معيّنة، ثمّ استُخدمت مكابحها فتوقّفت خلال مدّة Δt1. عندما تكون الشاحنة نفسها محمّلة بالبضائع، وتتحرّك بالسرعة نفسها، وتؤثّر المكابح بالقوّة نفسها؛ فإنّها تتوقّف خلال مدّة Δt2. العلاقة الصحيحة بين التغيُّر في الزخَم الخطّي ومدّة التوقّف في الحالتين هي:
ΔP2 < ΔP1 , Δt2 < Δt1
ΔP2 = ΔP1 , Δt2 = Δt1
ΔP2 < ΔP1 , Δt2 > Δt1
ΔP2 > ΔP1 , Δt2 > Δt1
القوّة المتوسّطة المؤثّرة في جسم خلال فترة زمنيّة معيّنة هي القوّة الثابتة التي لو أثّرت في الجسم نفسه خلال الفترة نفسها لأحدثت:
التسارع نفسه فقط
الدفع نفسه الذي تُحدثه القوّة المتغيّرة خلال الفترة نفسها
التغيُّر في السرعة فقط
الشغل نفسه المبذول من القوّة المتغيّرة
يثني المظليُّ رجليه لحظة ملامسة قدميه سطح الأرض؛ ليجعل تغيُّر زخَمه الخطّي يستغرق فترة زمنيّة أطول، ما يؤدّي إلى:
تقليل زمن التوقّف
زيادة الدفع المؤثّر فيه
تقليل مقدار القوّة المحصّلة المؤثّرة فيه
زيادة مقدار التغيُّر في زخَمه الخطّي
عند ثبات مقدار القوّة المحصّلة المؤثّرة في جسم؛ فإنّ مقدار التغيُّر في زخَمه الخطّي:
يقلّ بزيادة زمن تأثير القوّة
يبقى ثابتًا بغضّ النظر عن زمن التأثير
لا علاقة له بزمن تأثير القوّة
يزداد بزيادة زمن تأثير القوّة
اتّجاه الدفع المؤثّر في جسم يكون:
عكس اتّجاه القوّة المحصّلة المؤثّرة فيه
عكس اتّجاه التغيُّر في زخَمه الخطّي
باتّجاه التغيُّر في زخَمه الخطّي نفسه
عموديًّا على اتّجاه القوّة المحصّلة
تُقاس وحدة الدفع حسب النظام الدولي للوحدات بـ:
N.s
kg.m/s
N.m
J
وفقًا لمبرهنة الزخَم الخطّي - الدفع؛ فإنّ دفع القوّة المحصّلة المؤثّرة في جسم يساوي:
زخَمه الخطّي الابتدائي
التغيُّر في زخَمه الخطّي
زخَمه الخطّي النهائي فقط
حاصل ضرب كتلته في تسارعه
أثّرت قوّة محصّلة مقدارها 6 N في جسم ساكن كتلته 3 kg مدّة زمنيّة مقدارها 4 s؛ فإنّ مقدار سرعته النهائية بوحدة m/s يساوي:
2
4.5
0.5
8
تتحرّك درّاجة هوائية بسرعة 8 m/s، استخدم راكبها المكابح فتوقّفت خلال 4 s. إذا كانت كتلة الدرّاجة وراكبها معًا 60 kg؛ فإنّ مقدار القوّة المحصّلة المتوسّطة المؤثّرة فيها بوحدة N تساوي:
15
120
30
480
جسم كتلته 2 kg يتحرّك بسرعة 3 m/s شرقًا، فتؤثّر فيه قوّة محصّلة مقدارها 4 N باتّجاه الشرق نفسه لمدّة 1.5 s؛ فإنّ مقدار سرعته النهائية بوحدة m/s يساوي:
3
6
1.5
9
يبيّن الشكل المجاور تغيُّر الزخَم الخطّي لجسم مع الزمن. إنّ مقدار القوّة المحصّلة المؤثّرة فيه خلال الفترة الموضّحة بوحدة N تساوي:
4
0.25
25
100
يُسند الصيّاد كعبَ بندقيّة الصيد إلى كتفه بإحكام عند إطلاق الرصاص؛ لأنّ ذلك يعمل على:
تقليل الدفع المؤثّر في كتفه
زيادة التغيُّر في زخَم الكتف الخطّي
زيادة زمن تأثير القوّة في الكتف فتقلّ القوّة المؤثّرة فيه
زيادة القوّة المؤثّرة في الكتف
جسم ساكن أثّرت فيه قوّة محصّلة ثابتة مدّة زمنيّة معيّنة؛ فإنّ العلاقة بين اتّجاه الدفع المؤثّر فيه واتّجاه التغيُّر في زخَمه الخطّي هي أنّهما:
متعامدان
متعاكسان في الاتّجاه
متّفقان في الاتّجاه نفسه
لا توجد علاقة بينهما
صندوق ينزلق على سطح أفقي بسرعة 8 m/s فيتوقّف تمامًا بفعل الاحتكاك خلال 2 s. إذا كانت كتلته 3 kg؛ فإنّ مقدار قوّة الاحتكاك المتوسّطة المؤثّرة فيه بوحدة N تساوي:
12
48
أثّرت قوّة محصّلة متغيّرة في جسم مدّة زمنيّة معيّنة؛ فإنّ أفضل طريقة لحساب الدفع الناتج عنها هي:
حساب المساحة المحصورة بين منحنى (القوّة - الزمن) ومحور الزمن
حساب ميل منحنى (القوّة - الزمن)
حساب ميل منحنى (الزخَم - الزمن) فقط
حساب حاصل ضرب أقصى قوّة في الزمن الكلّي
الصيغة الرياضية الصحيحة لقانون نيوتن الثاني بدلالة الزخَم الخطّي هي:
ΣF = mv
ΣF = ½mv2
ΣF = m/Δt
ΣF = Δp/Δt
هل يمكن أن يكون مقدار الزخَم الخطّي لسيارة مساويًا مقدار الزخَم الخطّي لشاحنة كتلتها عشرة أضعاف كتلة السيارة؟
لا؛ لأنّ الزخَم يعتمد على الكتلة فقط
نعم؛ إذا كانت سرعة السيارة عشرة أضعاف سرعة الشاحنة
نعم؛ إذا تساوت سرعتا السيارة والشاحنة
لا؛ لأنّ الكتلة الأكبر تُعطي زخَمًا أكبر دائمًا
تستخدم بعض الرياضات كالكاراتيه قفّازات أو أسطح تصادُم ليّنة؛ وذلك بهدف:
تقليل زمن التصادُم لزيادة القوّة
زيادة زمن التصادُم لتقليل القوّة المؤثّرة
زيادة الدفع المؤثّر في اليد
تقليل مقدار التغيُّر في الزخَم الخطّي
يبيّن الرسم المجاور منحنى (الزخَم - الزمن) لجسم كتلته ثابتة، حيث يزداد الزخَم خطّيًّا مع الزمن. إنّ ميل هذا المنحنى يمثّل:
كتلة الجسم
القوّة المحصّلة المؤثّرة فيه
سرعته المتّجهة
الدفع الكلّي المؤثّر فيه
كرة كتلتها 0.2 kg تتحرّك بسرعة 6 m/s فتصطدم بجدار وترتدّ بالسرعة نفسها مقدارًا وعكسها اتّجاهًا؛ فإنّ مقدار الدفع المؤثّر فيها بوحدة N.s يساوي:
صفر
1.2
2.4
0.6
صندوق كتلته 4 kg يتحرّك بسرعة 5 m/s؛ فإنّ مقدار زخَمه الخطّي بوحدة kg.m/s يساوي:
1.25
20
0.8
وُضع صندوق كتلته 100 kg في شاحنة تتحرّك بسرعة 20 m/s، فتوقّفت الشاحنة خلال 5 s من دون أن ينزلق الصندوق؛ فإنّ مقدار قوّة الاحتكاك المتوسّطة التي أثّرت فيه بوحدة N تساوي:
400
500
2000
ينصُّ القانون الثاني لنيوتن -بحسب صيغة الزخَم- على أنّ المعدّل الزمني لتغيُّر الزخَم الخطّي لجسم يساوي:
الدفع المؤثّر فيه فقط
مربّع سرعته
أثّرت قوّة محصّلة متغيّرة في جسم؛ فإذا تضاعف زمن تأثيرها مع بقاء الدفع الكلّي المؤثّر ثابتًا؛ فإنّ القوّة المتوسّطة المؤثّرة:
تنخفض إلى النصف
تتضاعف
تبقى كما هي
تصبح صفرًا
عند ثبات مقدار التغيُّر في الزخَم الخطّي لجسم؛ فإنّ مقدار القوّة المحصّلة المؤثّرة فيه يتناسب عكسيًّا مع:
سرعته الابتدائية
سرعته النهائية
الكمّية الفيزيائية التي تعتمد على كلٍّ من كتلة الجسم وسرعته المتّجهة، وتحدّد صعوبة إيقافه هي:
الطاقة الحركية
التسارع
الزخَم الخطّي
القوّة المحصّلة
يثني لاعب كرة القدم يديه لحظة استقبال كرة سريعة؛ وذلك من أجل:
تقليل زمن تأثير القوّة فتزداد القوّة المؤثّرة فيه
زيادة الدفع المؤثّر في الكرة
زيادة زمن تأثير القوّة فتقلّ القوّة المؤثّرة فيه
تقليل التغيُّر في زخَم الكرة الخطّي
درّاجة كتلتها 12 kg تتحرّك بسرعة 3 m/s؛ فإنّ مقدار زخَمها الخطّي بوحدة kg.m/s يساوي:
36
عند ثبات كتلة الجسم، يمكن كتابة قانون نيوتن الثاني بدلالة الزخَم على الصورة:
ΣF = mΔv
ΣF = Δp
ΣF = p/t
تعمل الوسادة الهوائية في السيارات على تقليل القوّة المؤثّرة في الراكب عند التصادم عن طريق:
تقليل زمن تأثير القوّة
زيادة زمن تأثير القوّة
زيادة مقدار الدفع المؤثّر فيه
تقليل مقدار التغيُّر في زخَمه الخطّي
جسم كتلته 0.5 kg سقط سقوطًا حرًّا واصطدم بالأرض بسرعة 10 m/s ثمّ توقّف تمامًا خلال 0.1 s؛ فإنّ مقدار القوّة المتوسّطة المؤثّرة فيه من الأرض بوحدة N (بإهمال وزنه) تساوي:
50
جسم كتلته m يتحرّك بسرعة مقدارها v فيصطدم بجدار ويرتدّ بالسرعة نفسها مقدارًا؛ فإنّ مقدار التغيُّر في زخَمه الخطّي يساوي:
صفرًا
mv
½mv
2mv
أيّ الكمّيّات الآتية تُعدّ كمّية متّجهة؟
الكتلة
الزمن
الزخَم الخطّي كمّية:
قياسية تعتمد على الكتلة فقط
قياسية تعتمد على السرعة فقط
متّجهة، اتجاهها اتجاه السرعة نفسه
متّجهة، اتجاهها معاكس لاتجاه السرعة
تُقاس وحدة الزخَم الخطّي حسب النظام الدولي للوحدات بـ:
N
أيّ العبارات الآتية صحيحة فيما يتعلّق بالدفع؟
كمّية قياسية تُقاس بوحدة kg.m/s
اتّجاهه دائمًا معاكس لاتّجاه التغيُّر في الزخَم الخطّي
يساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في سرعته
كمّية متّجهة تُقاس بوحدة N.s
جسمان كتلتاهما متساويتان يتحرّكان بسرعتين مختلفتين مقدارًا؛ فإنّ الجسم الذي يمتلك زخَمًا خطّيًّا أكبر هو الذي:
له كتلة أكبر
له تسارع أكبر
له طاقة حركية أقلّ
له سرعة أكبر مقدارًا
جسم كتلته 2 kg يتحرّك بسرعة 4 m/s، أثّرت فيه قوّة فأصبحت سرعته 10 m/s باتّجاهها نفسه؛ فإنّ مقدار التغيُّر في زخَمه الخطّي بوحدة kg.m/s يساوي:
28
أثّرت قوّة محصّلة مقدارها 10 N في جسم مدّة زمنيّة مقدارها 0.5 s؛ فإنّ مقدار الدفع المؤثّر فيه بوحدة N.s يساوي:
10.5
انطلقت رصاصة كتلتها 20 g بسرعة 250 m/s من بندقيّة؛ فإنّ مقدار زخَمها الخطّي بوحدة kg.m/s يساوي:
12.5
0.08
يُعرَّف الزخَم الخطّي لجسم بأنّه ناتج ضرب:
كتلته في سرعته الخطّية المتّجهة
كتلته في تسارعه
القوّة المحصّلة فيه في زمن تأثيرها
نصف كتلته في مربّع سرعته
كرة تنس كتلتها 0.058 kg ساكنة، ضُربت بمضرب فأصبحت سرعتها 30 m/s خلال 0.02 s؛ فإنّ مقدار القوّة المتوسّطة المؤثّرة فيها بوحدة N تساوي:
1.74
58
87
جسم كتلته 5 kg يتحرّك بسرعة 4 m/s شرقًا، أثّرت فيه قوّة محصّلة مدّة 2 s فأصبحت سرعته 10 m/s باتّجاهها نفسه؛ فإنّ مقدار الدفع المؤثّر فيه بوحدة N.s يساوي:
10
يُعرَّف الدفع المؤثّر في جسم بأنّه ناتج ضرب:
كتلة الجسم في سرعته
كتلة الجسم في تسارعه
القوّة المحصّلة المؤثّرة فيه في زمن تأثيرها