جواب آخر فصل ۲ فیزیک دوازدهم تجربی
جواب صفحه ۵۰، ۵۱، ۵۲ فیزیک دوازدهم تجربی
جواب صفحه ۵۰، ۵۱، ۵۲ فیزیک دوازدهم تجربی
انتخاب سریع صفحه :
پرسش‌ها و مسئله‌های فصل ۲ صفحه ۵۰، ۵۱، ۵۲ فیزیک دوازدهم تجربی
جواب تمرین صفحه ۵۰ فیزیک دوازدهم تجربی
۱-۲ و ۲-۲ قوانین حرکت نیوتون و معرفی برخی از نیروهای خاص
۱- سیبی را در نظر بگیرید که به شاخه درختی آویزان است و سپس از درخت جدا می‌شود.
| کنش | واکنش |
| نیروی که از طرف زمین به سیب وارد می شود. | نیروی که از طرف سیب به زمین وارد می شود. |
| نیروی که از طرف شاخه به سیب وارد می شود. | نیروی که از طرف سیب به شاخه وارد می شود. |
ب) در هر حالت واکنش این نیروها بر چه اجسامی وارد می‌شود؟
| کنش | واکنش |
| نیروی که از طرف زمین به سیب وارد می شود. | نیروی که از طرف سیب به زمین وارد می شود. |
| نیروی که از طرف هوا به سیب وارد می شود. | نیروی که از طرف سیب به هوا وارد می شود. |
۲- دانش آموزی به جرم ۵۰/۰kg روی یک ترازوی فنری در آسانسور ایستاده است. در هر یک از حالت‌های زیر این ترازو چند نیوتون را نشان می‌دهد؟ (g=۹/۸۰N/kg)
جواب بدون توضیحات: 
الف) آسانسور ساکن است.
ب) آسانسور با سرعت ثابت حرکت می‌کند.
پ) آسانسور با شتاب ۱/۲m/s۲ به طرف بالا شروع به حرکت می‌کند.
ت) آسانسور با شتاب ۱/۲m/s۲ به طرف بالا شروع به حرکت می‌کند.
۳- در شکل نشان داده شده، شخص با نیروی ۲۰۰N جسم ۹۰/۰ کیلوگرمی را هُل می‌دهد، اما جسم ساکن می‌ماند. وقتی با نیروی ۳۰۰N جسم را هُل می‌دهد، جسم در آستانه حرکت قرار می‌گیرد.
الف) نیروی اصطکاک ایستایی بین جسم و سطح در هر حالت چقدر است؟
ب) ضریب اصطکاک ایستایی بین جسم و سطح چقدر است؟
پ) اگر پس از حرکت، شخص با نیروی ۲۰۰N جسم را هُل دهد و ضریب اصطکاک جنبشی بین سطح و جسم ۰/۲۰ باشد، شتاب حرکت جسم چقدر خواهد شد؟
۴- در شکل روبه رو وقتی وزنه ۴/۰kg را به فنر آویزان می‌کنیم، طول فنر ۱۴/۰cm می‌شود، و وقتی وزنه ۵/۰cm را به فنر آویزان می‌کنیم، طول فنر ۱۵/۰cm می‌شود.
الف) ثابت فنر چقدر است؟
ب) طول عادی فنر (بدون وزنه) چند سانتی متر است؟
۵- در هر یک از موارد زیر، نیروهای وارد بر جسم را مشخص کنید. واکنش هر یک از این نیروها به چه جسمی وارد می‌شود؟
الف) خودرویی با سرعت ثابت در یک مسیر مستقیم افقی در حال حرکت است.
جواب: نیروهای وارد بر خودرو عبارت‌اند از نیروی وزن خودرو و نیروی عمودی سطح و نیروی پیشران و نیروی مقاومت هوا و اصطکاک واکنش نیروی وزن به مرکز زمین اثر می‌کند، واکنش نیروی عمودی سطح جاده بر سطح جاده اثر می‌کند و واکنش نیروی پیشران به موتور خودرو اثر می‌کند و واکنش نیروی اصطکاک به سطح جاده اثر می‌کند.
جوابی دیگر:
ب) کشتی‌ای با سرعت ثابت در حال حرکت است.
جواب: نیروهای وارد بر کشتی عبارت‌اند از: نیروی وزن، نیروی شناوری، نیروی پیشران و نیروی مقاومت.
واکنش نیروس وزن به مرکز زمین اثر می‌کند، واکنش نیروی شناوری به آب اثر می‌کند، واکنش نیروی پیشران به موتور کشتی اثر می‌کند و واکنش نیروی مقاومت به هوا و آب اثر می‌کند.
جوابی دیگر:
پ) قایقرانی در حال پارو زدن است.
جواب: نیروهای وارد بر قایق عبارت‌اند از: نیروی وزن قایق و سرنشینان، نیروی شناوری، نیروی پاروها به قایق و نیروی مقاومت هوا و آب. واکنش نیروی وزن به مرکز زمین، واکنش نیروی شناوری به آب و واکنش نیروی پاروها از قایق به پاروها و واکنش نیروی مقاومت هوا و آب به هوا و آب اثر می‌کند.
جوابی دیگر: 
ت) چتربازی در هوای آرام و در امتداد قائم در حال سقوط است.
جواب: به چترباز نیروی وزن و نیروی مقاومت هوا بر چتر و شخص اثر می‌کند و عکس‌العمل وزن به مرکز زمین و عکس‌العمل نیروی مقاومت هوا وارد بر چتر به هوا اثر می‌کند.
جوابی دیگر
ث) هواپیمایی در یک سطح پروازی افقی با سرعت ثابت در حال حرکت است.
جواب: نیروهای وارد بر هواپیما عبارت‌اند از: نیروی وزن هواپیما، نیروی بالابری، نیروی پیشران و نیروی مقاومت هوا.
واکنش نیروی وزن به مرکز زمین، واکنش نیروی بالابری به هوا، واکنش نیروی پیشران به موتور و واکنش نیروی مقاومت هوا به هوا وارد می‌شود.
جوابی دیگر:
ج) توپی در راستای قائم به زمین برخورد می‌کند و بر می گردد.
جواب: در لحظه برخورد توپ با زمین دو نیرو بر توپ اثر می‌کند که عبارات‌اند از نیروی وزن و نیروی عمودی سطح، واکنش نیروی وزن به مرکز زمین و واکنش نیروی عمودی سطح به زمین اثر می‌کند.
جوابی دیگر:
۶- راننده خودرویی که با سرعت ۷۲/۰km/h در یک مسیر مستقیم در حال حرکت است، با دیدن مانعی اقدام به ترمز می‌کند و خودرو پس از طی مسافت ۲۰/۰m متوقف می‌شود.
الف) شتاب خودرو در مدت ترمز چقدر است؟
ب) از لحظه ترمز تا توقف کامل خودرو، چقدر طول می‌کشد؟
پ) نیروی اصطکاک بین لاستیک‌ها و سطح چقدر است؟ 
۷- چتربازی از یک بالگرد تقریباً ساکن که در ارتفاع نسبتاً زیادی قرار دارد، به بیرون می‌پرد و پس از مدتی چتر خود را باز می‌کند و در امتداد قائم سقوط می‌کند. حرکت چترباز را از لحظه پرش تا رسیدن به زمین تحلیل کنید و نموداری تقریبی از تندی آن بر حسب زمان رسم کنید.
جواب: در ابتدا نیروی وزن از نیروی مقاومت هوا بیشتر است و چترباز تقریباً با شتاب ثابت سقوط می‌کند و تندی چترباز افزایش می‌یابد. به محض باز کردن چتر، نیروی مقاومت هوا رو به بالا، یعنی در خلاف جهت حرکت آن به چتر باز وارد می‌شود و به تدریج تندی چترباز کاهش پیدا می‌کند و در نتیجه نیروی مقاومت هوانیز کم می‌شود تا اینکه نیروی مقاومت هوا و وزن هم‌اندازه شده و نیروهای وارد بر چترباز متوازن شوند. پس از این چترباز با تندی ثابتی موسوم به تندی حدی، به طرف پایین حرکت می‌کند.
جوابی دیگر: فرض می کنیم شخصی به وزن ۵۰۰N از بالگرد به بیرون می پرد. بعد از پریدن چتر باز، سرعت اولیه آن بسیار ناچیز است و تندی و مقاومت هوا افزایش می یابد (جهت حرکت مثبت در نظر گرفته شده است)
پس از مدتی مقاومت هوا با وزن چترباز برابر شده و نیروی خالص وارد بر چترباز صفر می شود و چترباز با تندی ثابتی به طرف زمین حرکت می کند.
در این حالت چترباز چتر را باز می کند، که باعث افزایش نیروی مقاومت هوا خواهد شد.
در نهایت نیروی مقاومت کاهش یافته و برابر سرعت وزن خواهد شد و جسم با تندی کمتر به زمین می رسد.
جواب تمرین صفحه ۵۸ فیزیک دوازدهم تجربی
۸- در شکل صفحه بعد، نیروی F۱ به بزرگی ۲۰/۰N بر جعبه وارد شده است، اما جعبه همچنان ساکن است. اگر در همین حالت بزرگی نیروی قائم F→۲ که جعبه را به زمین می‌فشارد از صفر شروع به افزایش کند، کمیت‌های زیر چگونه تغییر می‌کنند؟
جواب تمرین صفحه ۵۱ فیزیک دوازدهم تجربی
الف) اندازه نیروی عمودی سطح وارد بر جعبه
ب) اندازه نیروی اصطکاک ایستایی وارد بر جعبه 
پ) اندازه بیشینه نیروی اصطکاک ایستایی
ت) نیروی خالص وارد بر جسم
جواب: نیروی خالص وارد بر جسم در راستای x و y صفر است. چون در این راستا حرکتی ندارد.
۹- می‌خواهیم به جسمی که جرم آن ۵/۰kg است، شتاب ۲/۰m/s۲ بدهیم. در هر یک از حالت‌های زیر، نیرویی را که باید به جسم وارد کنیم محاسبه کنید.
الف) جسم روی سطح افقی بدون اصطکاک حرکت کند.
ب) جسم روی سطح افقی با ضریب اصطکاک ۰/۲۰ به طرف راست حرکت کند، و شتابش نیز به طرف راست باشد.
پ) جسم در راستای قائم با شتاب رو به بالا شروع به حرکت کند.
ت) جسم در راستای قائم با شتاب رو به پایین شروع به حرکت کند.
۱۰- قطعه چوبی را با سرعت افقی ۱۰/۰m/s روی سطحی افقی پرتاب می‌کنیم. ضریب اصطکاک جنبشی بین چوب و سطح ۰/۲۰ است.
الف) چوب پس از پیمودن چه مسافتی می‌ایستد؟
ب) اگر از یک قطعه چوب دیگر استفاده کنیم که جرم آن دو برابر جرم قطعه چوب اول و ضریب اصطکاک جنبشی آن با سطح افقی با اولی یکسان باشد و با همان سرعت پرتاب شود، مسافت پیموده شده آن چند برابر می‌شود؟
جواب: تغییری نمی‌کند، زیرا طبق محاسبات قسمت اول شتاب به جرم بستگی ندارد و فقط به ضریب اصطکاک بستگی دارد. و با ثابت ماندن ضریب اصطکاک و سرعت اولیه، مسافت پیموده شده نیز ثابت می‌ماند.
۱۱- وزنه‌ای به جرم ۲/۰kg را به انتهای فنری به طول ۱۲cm که ثابت آن ۲۰N/cm است می‌بندیم و فنر را از سقف یک آسانسور آویزان می‌کنیم. طول فنر را در حالت‌های زیر محاسبه کنید.
الف) آسانسور ساکن است.
ب) آسانسور با سرعت ثابت ۲/۰m/s رو به پایین در حرکت است.
پ) آسانسور با شتاب ثابت ۲/۰m/s۲ از حال سکون رو به پایین شروع به حرکت کند.
ت) آسانسور با شتاب ثابت ۲/۰m/s۲ از حال سکون رو به بالا شروع به حرکت کند. 
۱۲- برای یک راننده دانستن کل مسافت توقف خودرو اهمیت دارد. همان طور که شکل نشان می‌دهد کل مسافت توقف، دو قسمت دارد؛ مسافت واکنش (مسافتی که خودرو از لحظه دیدن مانع تا ترمزگرفتن طی می‌کند) و مسافت ترمز (مسافتی که خودرو از لحظه ترمزگرفتن تا توقف کامل طی می‌کند).
الف) دو عامل مؤثر در مسافت واکنش را بنویسید.
جواب: زمان واکنش و تندی خودرو
ب) زمان واکنش راننده ای ۰/۶۰ ثانیه است. در طی این زمان، خودرو مسافت ۱۸ متر را طی می کند. با فرض ثابت بودن سرعت در این مدت، اندازه آن را حساب کنید. 
پ) اگر در این سرعت راننده ترمز کند و خودرو پس از ۵/۰s متوقف شود، مسافت ترمز و شتاب خودرو را حساب کنید. 
ت) وقتی خودرو ترمز می‌کند، نیروی خالص وارد بر آن چقدر است؟ جرم خودرو را ۱۵۰۰kg فرض کنید.
۱۳- یک خودروی باری با طناب افقی محکمی، یک خودروی سواری به جرم ۱۵۰۰kg را می‌کشد. نیروی اصطکاک و مقاومت هوا در مقابل حرکت خودروی سواری ۲۲۰N و ۳۸۰N است.
جواب تمرین صفحه ۵۲ فیزیک دوازدهم تجربی
برای مسئله شکلی ساده رسم کرده و نیروهای وارد بر خودرو را مشخص می‌کنیم.
الف) اگر سرعت خودرو ثابت باشد نیروی کشش طناب چقدر است؟
ب) اگر خودرو با شتاب ثابت ۲/۰m/s۲ به طرف راست کشیده شود، نیروی کشش طناب چقدر است؟
۱۴- کتابی را مانند شکل با نیروی عمودی F به دیوار قائمی فشرده و ثابت نگه داشته‌ایم.
الف) نیروهای وارد بر کتاب را رسم کنید. به کتاب چهار نیرو مطابق شکل اثر می‌کند.
ب) اگر جرم کتاب ۲/۵kg باشد، اندازه نیروی اصطکاک را به دست آورید.
پ) اگر کتاب را بیشتر به دیوار بفشاریم، آیا نیروی اصطکاک تغییر می‌کند؟ با این کار چه نیروهایی افزایش می‌یابد؟ 
۳-۲ تکانه و قانون دوم نیوتون
۱۵- وقتی در خودروی ساکنی نشسته اید و خودرو ناگهان شروع به حرکت می کند، به صندلی فشرده می شوید. همچنین اگر در خودروی در حال حرکتی نشسته باشید، در توقف ناگهانی به جلو پرتاب می شوید.
الف) علت این پدیده ها را توضیح دهید.
جواب: بر طبق قانون اول نیوتون (لختی) جسم تمایل دارد حالت سکون و یا حرکت یکنواخت خود را بر روی خط راست حفظ کند.
در حالتی که خودرو ناگهان شروع به حرکت می کند، خودرو به سمت جلو رفته و اجسام داخل خودرو تمایل دارند حالت خود را حفظ کنند. به همین دلیل شخص به صندلی فشرده می شود. در حالتی که خودرو ناگهان توقف می کند، اجسام داخل خودرو تمایل دارند حالت رو به جلوی خود را حفظ کنند در نتیجه اجسام به سمت جلو پرت می‌شوند.
ب) نقش کمربند ایمنی و کیسه هوا در کم شدن آسیب ها در تصادف ها را بیان کنید
جواب: در هنگام توقف یا ترمز ناگهانی اتومبیل، سرنشین بنا بر خاصیت لختی در مسیر حرکت به راه خود ادامه می دهد و به سمت شیشه جلو پرتاب می شود. کمربند ایمنی و یا کیسه ی هوا، سرنشین را با خودرو یک پارچه می کند و شتاب حرکت سرنشین در رخدادهای ناگهانی شتاب خودرو می‌شود.
۱۶- توپی به جرم ۲۸۰g با تندی ۱۵/۰m/s به طور افقی به بازیکنی نزدیک می‌شود. بازیکن با مشت به توپ ضربه می‌زند و باعث می‌شود توپ با تندی ۲۲/۰m/s۲ در جهت مخالف برگردد.
الف) اندازه تغییر تکانه توپ را محاسبه کنید.
ب) اگر مشت بازیکن ۰/۰۶۰۰s با توپ در تماس باشد، اندازه نیروی متوسط وارد بر مشت بازیکن از طرف توپ را به دست آورید.
۱۷- شکل زیر، منحنی نیروی خالص برحسب زمان را برای توپ بیسبالی که با چوب بیسبال به آن ضربه زده شده است، نشان می‌دهد.تغییر تکانه توپ و نیروی خالص متوسط وارد بر آن را به دست آورید.
۵-۲ نیروی گرانشی
۱۸- دو جسم در فاصله ۲۰/۰m از هم، یکدیگر را با نیروی گرانشی کوچک ۸-۱۰ × ۱/۰۰ نیوتون ، جذب می‌کنند. اگر جرم یکی از اجسام ۵۰/۰kg باشد، جرم جسم دیگر چقدر است؟
۱۹- الف) در چه ارتفاعی از سطح زمین، وزن یک شخص به نصف مقدار خود در سطح زمین می‌رسد؟ 
ب) اگر جرم ماهواره‌ای ۲۵۰kg باشد، وزن آن در ارتفاع ۳۶۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین چقدر خواهد شد؟
۲۰- الف) شتاب گرانشی ناشی از خورشید در سطح زمین چقدر است؟
ب) شتاب گرانشی ناشی از ماه در سطح زمین چقدر است؟
۲۱- الف) سفینه‌ای به جرم =۳/۰۰×۱۰۴km در وسط فاصله بین زمین و ماه قرار دارد. نیروی گرانشی خالصی را که از طرف زمین و ماه به این سفینه در این مکان وارد می‌شود به دست آورید (از داده‌های مسئله‌های قبل استفاده کنید).
ب) در چه فاصله‌ای از زمین، نیروی گرانشی ماه و زمین بر سفینه، یکدیگر را خنثی می‌کنند؟ 
- hamyar
- hamyar.in/?p=40107