تُعرَّف الطاقة الحركية الانتقالية لجسم كتلته m ويتحرّك بسرعة v بأنّها:
½mv2
mv
mv2
½mv
في الأنظمة المعزولة؛ فإنّ الزخَم الخطّي الكلّي للنظام يكون:
غير محفوظ دائمًا
محفوظًا دائمًا
محفوظًا فقط في التصادُمات المرنة
يعتمد على نوع القوى الداخلية
الطاقة الحركية الكلّية لنظام معزول:
تكون محفوظة دائمًا مهما كان نوع التفاعل
تزداد دائمًا بعد أيّ تفاعل
قد تكون محفوظة أو غير محفوظة بحسب نوع التفاعل
تكون صفرًا دائمًا
مدفع ساكن كتلته mA وبداخله قذيفة كتلتها mB؛ فإنّ الزخَم الخطّي الكلّي للنظام قبل إطلاق القذيفة يساوي:
mAvA
mBvB
mAvA + mBvB
صفرًا
عند إطلاق قذيفة من مدفع ساكن؛ فإنّ الطاقة الحركية للنظام بعد الإطلاق مقارنةً بما قبله:
تزداد؛ مصدرها طاقة انفجار البارود
تبقى صفرًا كما كانت
تقلّ بسبب الاحتكاك
تساوي صفر الزخَم الخطّي
مدفع ساكن كتلته 2.0×103 kg بداخله قذيفة كتلتها 50 kg، أُطلقت القذيفة أفقيًّا بسرعة 100 m/s؛ فإنّ مقدار سرعة ارتداد المدفع بوحدة m/s تساوي:
5
2.5
10
0.4
رائد فضاء كتلته 80 kg يحمل جسمًا كتلته 20 kg ويتحرّكان معًا بسرعة 2 m/s، قذف الجسمَ أمامه بسرعة 12 m/s بالاتّجاه نفسه؛ فإنّ مقدار سرعة رائد الفضاء بعد القذف بوحدة m/s تساوي:
2
0.5
1.5
3
مسدّس كتلته 1.5 kg أطلق رصاصة كتلتها 15 g بسرعة 400 m/s؛ فإنّ مقدار سرعة ارتداد المسدّس بوحدة m/s تساوي:
6
0.15
4
في التصادُم المرن، يكون:
مجموع الزخَم الخطّي ومجموع الطاقة الحركية للنظام محفوظين كليهما
الزخَم الخطّي فقط محفوظًا
الطاقة الحركية فقط محفوظة
لا شيء منهما محفوظًا
في التصادُم غير المرن، فإنّ:
الزخَم الخطّي غير محفوظ
الطاقة الحركية غير محفوظة بينما الزخَم الخطّي محفوظ
كلا الكميّتين محفوظتان
كلا الكميّتين غير محفوظتين
يوصَف التصادُم غير المرن بأنّه عديم المرونة عندما:
تفقد الأجسام كلّ طاقتها الحركية
يكون التصادُم في بُعدين أو أكثر
تلتحم الأجسام المتصادمة معًا بعد التصادُم لتتحرّك بسرعة مشتركة
تكون سرعة الأجسام قبل التصادُم متساوية
تصادُم كرات البلياردو يُعدّ من الأمثلة على:
التصادُم عديم المرونة
التصادُم غير المرن بشكل عام
الانفجار
التصادُم المرن تقريبًا
اصطدام كرة مطّاطية بمضرب صلب يُعدّ مثالًا على:
التصادُم غير المرن
التصادُم المرن
التصادُم عديم المرونة فقط
عربتا قطار متماثلتان في الكتلة، الأولى تتحرّك بسرعة 2 m/s نحو الثانية الساكنة فتلتحمان معًا؛ فإنّ مقدار سرعة العربتين بعد التصادُم بوحدة m/s تساوي:
1
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ نوع هذا التصادُم هو:
مرن
غير مرن (تفقد جزءًا من الطاقة فقط)
عديم المرونة
انفجار
كرتا بلياردو متماثلتان في الكتلة، تتحرّك الأولى بسرعة v نحو الثانية الساكنة، وتتصادمان تصادُمًا مرنًا رأسًا برأس؛ فإنّ الكرة الأولى بعد التصادُم:
تستمرّ بالسرعة v نفسها
ترتدّ بسرعة v/2
تتحرّك بسرعة 2v
تسكن تمامًا؛ بينما تكتسب الثانية السرعة v
عربة قطار كتلتها 1.8×103 kg تتحرّك بسرعة 3 m/s، فتصطدم بعربة أخرى ساكنة كتلتها 2.2×103 kg وتلتحمان معًا؛ فإنّ مقدار سرعة العربتين بعد التصادُم بوحدة m/s تساوي:
1.35
2.7
0.74
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ نوع التصادُم بين العربتين هو:
مرن؛ لأنّ الطاقة الحركية محفوظة
عديم المرونة؛ لأنّ العربتين التحمتا معًا
لا يمكن تحديد نوعه
كرتا صلصال؛ الأولى كتلتها 2 kg تتحرّك شرقًا بسرعة 6 m/s، تصطدم بالثانية الساكنة فتلتحمان معًا وتتحرّكان بسرعة مقدارها رُبع سرعة الأولى الابتدائية؛ فإنّ كتلة الكرة الثانية بوحدة kg تساوي:
8
كرة كتلتها 0.16 kg تتحرّك بسرعة 2 m/s شرقًا نحو كرة أخرى مماثلة في الكتلة وساكنة، وتتصادمان تصادُمًا مرنًا رأسًا برأس؛ فإنّ مقدار سرعة الكرة الثانية بعد التصادُم بوحدة m/s تساوي:
سيارة صغيرة كتلتها 1×103 kg تتحرّك شرقًا بسرعة 10 m/s، اصطدمت بشاحنة كتلتها 4×103 kg تتحرّك غربًا بسرعة معيّنة، فالتحمتا معًا وتحرّكتا بسرعة 2 m/s غربًا؛ فإنّ مقدار سرعة الشاحنة قبل التصادُم بوحدة m/s تساوي:
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ مقدار الزخَم الخطّي الكلّي للنظام قبل التصادُم بوحدة kg.m/s يساوي:
10×103 باتّجاه الشرق
10×103 باتّجاه الغرب
30×104 باتّجاه الشرق
30×104 باتّجاه الغرب
بالاستمرار على المعطيات ذاتها؛ فإنّ نوع هذا التصادُم هو:
عديم المرونة (غير مرن)
لا يمكن تصنيفه
سهم كتلته 0.2 kg أُطلق أفقيًّا بسرعة 15 m/s نحو هدف ساكن كتلته 5.8 kg، فاستقرّ فيه وتحرّكا معًا؛ فإنّ مقدار سرعة النظام (السهم والهدف) بعد الاصطدام بوحدة m/s تساوي:
0.75
تصادُم عديم المرونة
تصادُم مرن
لا يُصنَّف كتصادُم
تعمل مناطق الانهيار (ماصّات الصدمات) في مقدّمة السيارة ونهايتها على حماية الرّكاب عن طريق:
تقليل زمن التصادُم لزيادة القوّة المؤثّرة
زيادة زمن التصادُم وامتصاص الطاقة الحركية تدريجيًّا فتقلّ القوّة المؤثّرة
زيادة الدفع الكلّي المؤثّر في الرّكاب
منع حدوث أيّ تشوُّه في هيكل السيارة
يعمل حزام الأمان على حماية الراكب أثناء التصادُم عن طريق:
تقليل التغيُّر في زخَمه الخطّي
زيادة القوّة المؤثّرة فيه
تثبيته في المقعد وزيادة زمن توقّف جسمه فتقلّ القوّة المؤثّرة فيه
إلغاء الدفع المؤثّر فيه تمامًا
الوظيفة الأساسية لمساند الرأس في السيارة عند التعرّض لحادث خلفي هي:
امتصاص الطاقة الحركية للسيارة
تقليل زمن توقّف الراكب
زيادة القوّة المؤثّرة في الرأس
ضمان تحرّك رأس الراكب مع جسمه؛ لمنع إصابة العمود الفقري
أيّ عوامل السلامة الآتية تُصنَّف ضمن وسائل السلامة الأساسية (التي تمنع وقوع الحادث أصلًا)؟
ثبات السيارة على الطريق وكفاءة المكابح
الوسادة الهوائية
حزام الأمان
مسند الرأس
جسمان لهما الطاقة الحركية نفسها؛ فإنّ هذا يعني أنّهما:
لهما الزخَم الخطّي نفسه دائمًا
لهما الزخَم الخطّي نفسه فقط إذا تساوت كتلتاهما
لهما الكتلة نفسها حتمًا
ليست بينهما أيّة علاقة
قذيفة كتلتها 5 kg تتحرّك أفقيًّا بسرعة 200 m/s شرقًا، انشطرت إلى جزأين متساويين في الكتلة، تحرّك أحدهما بالاتّجاه نفسه وبسرعة 100 m/s؛ فإنّ سرعة الجزء الثاني بوحدة m/s تساوي:
250
300
350
400
في عملية انشطار القذيفة السابقة؛ فإنّ القوى المسؤولة عن حفظ الزخَم الخطّي للنظام هي:
قوى خارجية كبيرة
قوى داخلية ناتجة عن الانفجار
الجاذبية الأرضية فقط
قوى الاحتكاك
صاروخ فضائي كتلته 3600 kg يتحرّك إلى الأعلى بسرعة 4900 m/s، انفصل إلى جزأين؛ الجزء العلوي كتلته 1200 kg واصل حركته بسرعة 5700 m/s؛ فإنّ مقدار سرعة الجزء السفلي بعد الانفصال مباشرةً بوحدة m/s تساوي:
4500
5700
4900
3900
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ التغيُّر في الطاقة الحركية للنظام مصدره:
انخفاض درجة حرارة الوقود
طاقة الانفجار الداخلية التي يتحوّل جزء منها إلى طاقة حركة إضافية
فقدان جزء من كتلة الصاروخ
الاحتكاك مع الهواء
عربتان A وB متماثلتان في الكتلة، تنزلقان باتّجاهين متعاكسين على مسار أفقي أملس فتصطدمان وترتدّان؛ فإنّ الحكم على نوع هذا التصادُم:
مرن حتمًا لتساوي الكتلتين
لا يمكن الحكم عليه إلّا بمقارنة الطاقة الحركية قبله وبعده
عديم المرونة حتمًا
غير قابل للتحليل
تصادمت كرتان زجاجيّتان رأسًا برأس؛ الأولى كتلتها 1.0 kg تتحرّك بسرعة 0.5 m/s غربًا، والثانية كتلتها 2.0 kg تتحرّك بسرعة 0.4 m/s شرقًا. بعد التصادُم ارتدّت الأولى شرقًا بسرعة 0.7 m/s؛ فإنّ مقدار سرعة الكرة الثانية بعد التصادُم بوحدة m/s تساوي:
0.2 غربًا
0.2 شرقًا
0.4 غربًا
0.15 غربًا
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق، وبمقارنة الطاقة الحركية قبل التصادُم وبعده؛ فإنّ نوع هذا التصادُم هو:
غير مرن
لا يمكن تحديده
نابض خفيف مضغوط بين صندوقين كتلتاهما m1 وm2 موضوعين على سطح أفقي أملس، إذا عُلم أنّ m2=2m1؛ فإنّ نسبة مقدار سرعة الصندوق الأوّل إلى سرعة الصندوق الثاني لحظة الانفصال عن النابض تساوي:
1/2
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ نسبة الطاقة الحركية للصندوق الأوّل إلى طاقة حركة الصندوق الثاني تساوي:
كرتا معجون؛ الأولى كتلتها 2 kg تتحرّك شرقًا بسرعة 5 m/s، والثانية كتلتها 3 kg تتحرّك غربًا بسرعة 4 m/s، تصطدمان وتلتحمان معًا؛ فإنّ مقدار سرعة النظام بعد التصادُم بوحدة m/s تساوي:
0.4 شرقًا
4.4 غربًا
4.4 شرقًا
عربة مدفع كتلتها 500 kg (شاملةً القذيفة) تتحرّك على سكّة أفقية بسرعة معيّنة، أُطلقت قذيفة كتلتها 20 kg بسرعة 200 m/s شرقًا، فأصبحت سرعة العربة المتبقّية (480 kg) بعد الإطلاق 5 m/s شرقًا؛ فإنّ مقدار سرعة النظام قبل الإطلاق مباشرةً بوحدة m/s تساوي:
3.2
8.5
12.8
13
كرة كتلتها 0.8 kg تتحرّك شرقًا بسرعة 5 m/s، اصطدمت بكرة ساكنة كتلتها 2.4 kg تصادُمًا مرنًا؛ فإنّ مقدار سرعة الكرة الثانية بعد التصادُم مباشرةً بوحدة m/s تساوي:
2.5 شرقًا
2.5 غربًا
7.5 شرقًا
7.5 غربًا
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ طاقة حركة الكرة الثانية بعد التصادُم مباشرةً بوحدة جول تساوي:
7.5
عربة كتلتها m تنزلق على مسار أفقي أملس بسرعة v باتّجاه -x، اصطدمت بعربة أخرى كتلتها 2m تنزلق على المسار نفسه بسرعة v باتّجاه +x، والتحمتا معًا بعد التصادُم؛ فإنّ سرعة الجسم الناتج بدلالة v تساوي:
v/3 باتّجاه +x
v/3 باتّجاه -x
v باتّجاه +x
v باتّجاه -x
بالاستمرار على معطيات السؤال السابق؛ فإنّ الطاقة الحركية للنظام المكوَّن من العربتين قبل التصادُم بدلالة m وv تساوي:
(3/2)mv2
(2/3)mv2
أيّ ممّا يأتي يمثّل تطبيقًا عمليًّا يعتمد مبدأه على زيادة زمن التصادُم لتقليل القوّة المؤثّرة؟
سكّة القطار الصلبة
الوسادة الهوائية وحزام الأمان
عجلات السيارة المعدنية الصلبة
أرضية الملعب الإسفلتية الصلبة
لماذا يحتاج رجل إطفاء أحيانًا إلى الاستعانة بزميل آخر للإمساك بخرطوم إطفاء الحريق عند اندفاع الماء منه بسرعة كبيرة؟
لأنّ اندفاع الماء بسرعة كبيرة يولّد دفعًا كبيرًا يؤثّر بردّ فعل كبير في الخرطوم
لأنّ الخرطوم عديم الوزن
لأنّ الماء يفقد كلّ زخَمه فور خروجه
لأنّ ذلك يقلّل من كمّية الماء المتدفّقة
تُغطّى أرضية ساحات الألعاب المخصّصة للأطفال بالعشب أو الرمل بدلًا من الإسمنت؛ وذلك من أجل:
تقليل زمن التصادُم عند السقوط
زيادة زمن التصادُم عند السقوط فتقلّ القوّة المؤثّرة في الجسم
زيادة القوّة المؤثّرة في الجسم عند السقوط
منع حدوث أيّ احتكاك
هياكل السيارات الحديثة مصمَّمة لتكون مرنة تتشوَّه بسهولة عند وقوع حادث، على عكس هياكل السيارات القديمة الصلبة؛ والتفسير الأصحّ لذلك هو أنّ الهياكل المرنة:
تقلّل زمن التصادُم فتزيد القوّة المؤثّرة في الرّكاب
تمنع وقوع أيّ حادث نهائيًّا
تُطيل زمن التصادُم وتمتصّ الطاقة الحركية فتقلّ القوّة المؤثّرة في الرّكاب
تزيد من صلابة السيارة بشكل عام
يقف صيّاد على سطح قارب صيد ساكن على سطح الماء، ثمّ يتحرّك من نهاية القارب نحو مقدّمته؛ فإنّ القارب:
يبقى ساكنًا؛ لأنّ القوى داخلية
يتحرّك باتّجاه معاكس لحركة الصيّاد؛ للحفاظ على ثبات الزخَم الكلّي للنظام
يتحرّك بالاتّجاه نفسه لحركة الصيّاد
يتحرّك بسرعة أكبر من سرعة الصيّاد