حل أسئلة مراجعة القسم 2-3 : الاتزان
الفصل الثاني : الحركة الدورانية
كتاب الفيزياء 2
25. مركز الكتلة هل يمكن أن يكون مركز كتلة جسم في نقطة خارج الجسم؟ وضح ذلك.
الحل:
- نعم، يتحرك الجسم كما لو أن جميع كتلته مركزة في مركز الكتلة. لا يوجد شيء في التعريف يتطلب أن تكون كتلة الجسم أو جزء منها في مركز الكتلة.
26. استقرار الجسم لماذا تكون المركبة المعدّلة التي أضيف إليها نوابض لتبدو مرتفعة، أقل استقرارًا من مركبة مشابهة غير معدّلة؟
الحل:
- يرتفع مركز كتلة المركبة ولكن لا تزداد أبعاد قاعدتها، وهذا من شأنه أن يجعل مركز كتلة المركبة خارج قاعدتها عند تمايلها.
27. شرطا الاتزان أعط مثالا على جسم في الحالات التالية:
a. متزن دورانياً، ولكنه غير متزن انتقاليًّا.
b. متزن انتقاليًّا، ولكنه غير متزن دورانياً.
الحل:
a. متزن دورانياً، ولكنه غير متزن انتقاليًّا: كتاب ساقط دون دوران
b. متزن انتقاليًّا، ولكنه غير متزن دورانياً: لعبة أرجوحة أفقية غير متزنة، حيث تدور لعبة الأرجوحة حتى تضرب قدم اللاعب بالأرض.
28. تعيين مركز الكتلة وضح كيف يمكنك إيجاد مركز كتلة كتاب الفيزياء؟
الحل:
- اربط خيطا بإحدى زوايا الكتاب، وعلقه، ثم ارسم خطًا على امتداد الخيط.
- ثم اربط الخيط بزاوية أخرى من زوايا الكتاب، وعلقه ثانية، وارسم خطا آخر على امتداد الخيط. عندئذ سيكون مركز الكتلة في نقطة تقاطع الخطين.
29. دوران الأطر المرجعية إذا وضعت قطعة نقد على قرص دوّار، وبدأ انزلاقها إلى الخارج عند زيادة سرعة دوران القرص، فما القوى المؤثرة فيها ؟
الحل:
- كتلة الأرض تؤثر بقوة إلى أسفل، في حين يؤثر سطح القرص الدوّار بقوتين:
- الأولى: إلى أعلى لتوازن قوة الجاذبية.
- الثانية: إلى الداخل وهي الناشئة بسبب الاحتكاك والتي تعطي قطعة النقد تسارعها المركزي.
- ولا يوجد هناك قوة إلى الخارج، وإذا لم يكن هناك قوة احتكاك فستتحرك قطعة النقد في خط مستقيم.
30. التفكير الناقد عندما تستخدم الكوابح ينخفض الجزء الأمامي للسيارة إلى أسفل. لماذا؟
الحل:
- تؤثر الطريق بقوة في الإطارات مما يؤدي إلى توقف السيارة.
- ولما كان مركز الكتلة فوق الطريق فإنه توجد محصلة عزم تؤثر في السيارة تحاول تدويرها في الاتجاه الذي يجعل مقدمتها تنخفض إلى أسفل.
