الشغل والطاقة الميكانيكية /1 باك / جميع الشعب

سلسلة تمارين الفيزياء الشغل والطاقة الميكانيكية
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

التمرين الاول :
نطلق نحو الاسفل جسما صلبا (S) كتلته m = 1Kg فوق مستوى مائل بزاوية 300 =α بالنسبة للمستوى الافقي , نختار كحالة مرجعية لطاقة الوضع الثقالية النقطة O حيث الارتفاع z = 0.
1- احسب الطاقة الميكانيكية للجسم (S) عند كل من النقطتين A و B حيث : OA = 3m , OB = 2m , VA = 4m/s , VB = 3m/s .
2- قارن Em(A) و Em(B) ؟ ماذا تستنج؟
3- احسب الطاقة المفقودة خلال الانتقال AB . على أي شكل تظهر هذه الطاقة ؟
4- احسب شدة القوة المكافئة لقوى الاحتكاك.
التمرين الثاني :
يوجد طفل كتلته m = 50Kg في بناية مكونة من طابق سفلي وثلاث طوابق فوق الطابق الارضي . نعتبر علو كل طابق هو 3m .
1- نعتبر سطح الارض الحالة المرجعية لطاقة الوضع الثقالية . احسب Ep.p للطفل عندما يوجد : أ/ في الطابق السفلي . ب/ في الطابق الثاني .
2- نعتبر الطابق الاول مرجعا لطاقة الوضع الثقالية : احسب Ep.p عندما يوجد الطفل : أ/ في الطابق السفلي . ب/ في الطابق الثالث .
التمرين الثالث :
من نقطة O اصل محور الاناسيب الموجه نحو الاعلى , نرسل نحو الاعلى كرية كتلتها m = 1Kg رأسيا نحو الاعلى بسرعة بدئية V0 = 10m/s , تاخذ الكرية السرعة V1 = 2m/s عند النقطة A ذات الانسوب zA = 4.8m . نهمل مقاومة الهواء ونختار الحالة المرجعية لطاقة الوضع الثقالية.z0 = 0 1- احسب بين الموضعين O و A تغير طاقة الوضع الثقالية وتغير الطاقة الحركية للكرية , نعطي :g = 10N/Kg ,
2- قارن Ep.pΔ و Ec Δ ؟ استنتج .
التمرين الرابع :
ساق متجانسة OA طولهاL = 1m وكتلتها m = 1 Kg قابلة للدوران بدون احتكاك حول محور افقي ثابت ( Δ ) يمر من طرفها O الذي نعتبره اصل محور الاناسيب وG0 مرجعا لطاقة الوضع الثقالية . نعطي Kg.m2 0.3 = JΔ و g = 10N/Kg .
1- بتطبيق تعبير الطاقة الثقالية للساقEp.p = mgz + Cte اوجد تعبير الثابتة Cte بدلالة : m و g و L ثم استنتج تعبير Ep.p .
2- اوجد تعبير طاقة الوضع الثقالية للساق عندما تكون زاوية α مع موضع توازنها المستقر بدلالة m و g و L و α .
3- نحرر الساق بدون سرعة بدئية من موضع افقي , أحسب الطاقة الميكانيكية للساق في هذا الموضع .
4- بين ان الساق مجموعة محافظية .
5-حدد الموضع الذي تمر منه الساق بطاقة حركية قصوية . احسب هذه الطاقة واستنتج قيمة السرعة الزاوية القصوية للساق.

التمرين الخامس :
ينطلق جسم صلب (S) كتلته m = 1 Kg بدون سرعة بدئية من نقطة A عبر مسار مستقيمي مائل AB حيث الاحتكاكات مهملة .
1- باي سرعة VB يصل الجسم الى النقطة B بحيث AB = 2.5m .
2- بعد ذلك يتحرك عبر المسار BC حيث قوى الاحتكاك تكافئ قوة ثابتة f موازية لاتجاه الحركة .احسب شدتها لكي يتوقف الجسم عند النقطة C حيث BC = 2m /
3- نعتبر الاحتكاكات مهملة عبر المسار ABCDE , احسب طاقة الوضع الثقالية للجسم وطاقة حركته عند النقطة D علما ان الجزء CDE من المسار دائري شعاعه R = 30cm في الحالتين التاليتين :
3-1: الحالة المرجعية لطاقة الوضع هي المستوى الافقي المار من النقطة B .
3-2: الحالة المرجعية لطاقة الوضع هي المستوى الافقي المار من النقطة A .
4- احسب سرعة الجسم عند النقطة E علما ان Ep.p = 0 عند النقطة B .

التمرين السادس:
يتحرك جسم كتلته m = 800g على سكة توجد في مستوى راسي ( انظر الشكل) . يخضع الجسم بين الموضعين A وB الى قوة ثابتة F , اتجاهها افقي , وشدتها F = 3N .
1- عند اللحظة t = 0 ينطلق الجسم من A بدون سرعة بدئية ويمر من الموضع M بسرعة VM = 3.36m/s :
1-1: احسب : أ/ القدرة P للقوة F في الموضع M .
ب/ شغل القوة F خلال الانتقال AM نعطي : AM = 2.35 m .
ج/ تغير الطاقة الحركية للجسم خلال الانتقال AM .
1-2 : بتطبيق م.ط.ح . اوجد شغل القوة R التي يطبقها الجزء AB من السكة على الجسم .
استنتج طبيعة التماس بين الجسم والسكة خلال هذه المرحلة من الحركة .
2- عند مرور الجسم من Bبسرعة VB = 5m/s , نحذف القوة F فيتابع الجسم حركته على الجزء BC من السكة . ناخذ المستوى AB مرجعا لطاقة الوضع الثقالية .
2-1: يصل الجسم الى الموضع H فيتغير منحى حركته ( نعتبر الاحتكاكات مهملة في هذه المرحلة )
أ/ أوجد قيمة الطاقة الميكانيكية للجسم في الموضع B .
ب/ بين ان الطاقة الميكانيكية للجسم تنحفظ خلال حركته على الجزء BC من السكة .
ج/ استنتج الارتفاع h للموضع H بالنسبة للمستوى AB . ناخذ: g = 10 N/Kg .
2-2 : في الواقع , يتغير منحى حركة الجسم في موضع H' يوجد على ارتفاع h' من المستوى AB. علما ان الطاقة المبددة بين الموضعين B و H' تمثل 68% من الطاقة الميكانيكية للجسم في الموضع B . حدد قيمة الارتفاع h ' .