نعلق كرة صغيرة نعدها نقطة مادية، كتلتها (m=0.5kg) بخيط مهمل الكتلة لا يمتط، طوله (l=1.6m)، لتؤلف نواساً ثقلياً بسيطاً،

  • فيزياء

نعلق كرة صغيرة نعدها نقطة مادية، كتلتها (m=0.5kg) بخيط مهمل الكتلة لا يمتط، طوله (l=1.6m)، لتؤلف نواساً ثقلياً بسيطاً، ثم نزيح الكرة إلى مستو أفقي يرتفع (h=0.8m) عن المستوى الأفقي المار منها وهي في موضع توازنها الشاقولي، ليصنع خيط النواس مع الشاقول زاوية (θ) ونتركها دون سرعة ابتدائية، والمطلوب:

  1. استنتج بالرموز العلاقة المحددة لسرعة الكرة عند مرورها بالشاقول، ثم احسب قيمتها موضحاً بالرسم.
  2. استنتج قيمة الزاوية (θ)، ثم احسب قيمتها.
  3. احسب دور هذا النواس.
  4. استنتج بالرموز العلاقة المحددة لشدة قوة توتر الخيط عند المرور بالشاقول، ثم احسب قيمتها.

الأجوبة

نطبق نظرية الطاقة الحركية بين الوضعين:

الأول المطال الزاوي الأعظمي (θ1=θmax):

الثاني المرور بالشاقول (θ2=0):

∆Ek = ∑WF

Ek2 - Ek1 = WW + WT

1/2*m.v2 - 0 = m.g.h + 0

h = l.(1 - cos θmax)

WT = 0                   (لأن حاملها يعامد الانتقال في كل لحظة)

v2 = 2.g.h1

v = √2.g.h1 = √2*10*0.8 = 4 m/s

استنتج قيمة الزاوية (θ):

h = l.(1 - cosθmax)

cosθmax = 1 - h/l = 1- 0.8/1.6

cosθmax = 1/2

cosθmax = π/3 rad

حساب دور هذا النواس:

To' = To*(1+(θmax2/16))

To' = 2π√l.g (1+(θmax2/16))

To' = 2π√(1.6/10) (1+((π/3)2/16))

To' = 2.67 s

استنتاج العلاقة المحّددة لشدة قوة توتر الخيط عند المرور بالشاقول:

∑F = m.a

W + T = m.a

بالإسقاط على الناظم

- W + T = m.ac

T = m.g + m.(v2/l)

T = 0.5*10 + 0.5*(16/1.6)

T = 10 N

 

هل كان المحتوى مفيد؟

تبحث عن مدرس اونلاين؟

محتاج مساعدة باختيار المدرس الافضل؟ تواصل مع فريقنا الان لمساعدتك بتأمين افضل مدرس
ماهو التخصص الذي تبحث عنه؟
اكتب هنا...