پاسخ دهید وتمرینات پایانی فصل 1 : (انرژی)

1 – توپی را که در روی زمین است و حرکت می کند، در نظر
بگیرید. سرعت توپ رفته رفته کم شده و بالاخره متوقف می شود.انرژی جنبشی توپ کجا
رفته است؟
اصطکاک عاملی است که باعث توقف توپ می گردد و در اثر اصطکاک انرژی جنبشی توپ
تبدیل به انرژی درونی در توپ و زمین می گردد.

2 – در فصل سوم کتاب علوم تجربی سال اول راهنمایی با اثرگرما
بر حالت مواد آشنا شدید. با توجه به آنچه تاکنون فرا گرفته اید حالت هایی را نام
ببرید که :
الف – افزایش انرژی درونی جسم بصورت گرمتر شدن آن ظاهر می شود.

ب- افزایش انرژی درونی جسم بصورت گرمتر شدن آن ظاهر نمی شود.

الف) میله ای فلزی را گرم می کنیم تا دمای آن از °20 (سانتی گراد) به °80 برسد. با گرم کردن میله انرژی درونی آن افزایش می
یابد و دمای آن از 20ْ C درجه به 80ْ C می رسد.
ب) مخلوط آب و یخ را گرم می کنیم تا زمانی که تمام یخ ذوب نشده است ، دمای آب و یخ
صفر درجه سانتی گراد است. این نشان می دهد که پددیده ی ذوب یک فرآیند گرماگیر است و
با گرفتن گرما در دمای ثابت انرژی درونی جسم افزایش یافته و از حالت جامد به مایع
تبدیل می شود.

3- الف – فرض کنید توپی را بدین راه‌، مثلاً نقطه C‌ در شکل (1-10)
متوقف کنیم. اگر آن را رها کنیم حرکت توپ چگونه خواهد بود. آیا می توان گفت که در
نقطه C توپ دارای انرژی پتانسیل گرانشی است ؟ شکل (1-10( ص 13
الف – هر گاه توپ تا نقطه ی c‌بالا برده شود در آن انرژی پتانسیل گرانشی
نسبت به سطح زمین ذخیره می گردد هر گاه آن را در نقطه C‌رها کنیم. به لحاظ انرژی
پتانسیلی که دارد، به طرف پائین حرکت می کند و هر لحظه انرژی پتانسیل آن به انرژی
جنبشی تبدیل می گردد.
انرژی پتانسیل توپ در نقطه c برابر (u=mgh) می باشد که hc ارتفاع قائم نقطه ی c تا
سطح زمین می باشد.

ب) فرض کنیم در شکل (1-10) اصطکاک وجود نداشته باشد آیا توپ
می تواند بالاتر از نقطه B برود؟
وقتی توپ سطح شیبدار را بالا می رود. قسمتی از آن انرژی صرف غلبه بر اصطکاک
می گردد. به صورت انرژی درونی در می آید تا به نقطه B برسد. حال اگر سطح بدون
اصطکاک باشد، در نقطه B توپ باز همه انرژی جنبشی خواهد داشت و می تواند از این نقطه
نیز بالاتر برود.

4 – در شکل (1-13) هنگامیکه گلوله در نقطه C بین دو نقطه A,B
قرار دارد. آیا انرژی پتانسیل در فنر ذخیره شده است؟ آیا گلوله دارای انرژی جنبشی
است؟

در نقطه
c قسمتی از انرژی جنبشی گلوله به صورت انرژی پتانسیل کشسانی در فنر تبدیل می گردد و
چون گلوله هنوز متوقف نشده است، دارای انرژی جنبشی است.

ب) فرض کنید پس از برخورد گلوله با فنر، گلوله فنر بچسبد، حرکت بعدی گلوله را توصیف
کنید و تبدیل های انرژی را با استفاده از قانون پایستگی انرژی توضیح دهید.
اگر گلوله به فنر بچسبد، در دستگاه فنر و گلوله انرژی پتانسیل کشسانی به انرژی
جنبشی بالعکس تبدیل می شوند و چون سطح دارای اصطکاک است. رفته رفته انرژی دستگاه به
انرژی درونی تبدیل می شود و پس از چند حرکت رفت و برگشت گلوله در راستای افقی در
آخر تمام انرژی دستگاه به صورت انرژی درونی درآمده و گلوله متوقف می شود.

5 – در اسباب بازیهای کودکی ، انرژی لازم برای حرکت آنها از
کجا تأمین می شود؟
به وسیله انرژی کشسانی فنر، در کوک اسباب بازی انرژی مکانیکی به صورت انرژی
کشسانی در فنر ذخیره می شود. به هنگام کار کردن اسباب بازی مورد استفاده قرار می
گیرد.

 
تمرینات پایانی فصل اول

1 – با توجه به جدول (1-2) به پرسش های زیر پاسخ دهید :

الف – اگر شخصی یک شبانه روز بخوابد، چه مقدار انرژی مصرف می کند؟
باتوجه به این جدول، آهنگ مصرف انرژی برای خوابیدن 5kJ/min می باشد که به صورت زیر
در یک شبانه روز محاسبه می گردد:

5×60×24=7200kJ

ب : انرژی که برای یک ساعت نشستن در کلاس مصرف می شود بیشتر است یا انرژی که صرف ده
دقیقه دوچرخه سواری می شود؟

و با سرعت
21km/h برابر 42kj/min می باشد.

12/6×60=756kj یک ساعت در کلاس
23/9×10=239kj دوچرخه سواری معمولی در ده دقیقه

42 × 10 = 420 KJ دوچرخه سواری تند در ده دقیقه

پس نشستن در کلاس درس به مدت یک ساعت انرژی بیشتری لازم دارد.

2 – توپی را از ارتفاع یک متری سطح زمین از حال سکون رها می کنیم. توپ بعد از
برخورد با زمین با ارتفاع کم تر از یک متر بالا می رود این مثال را بر اساس پایستگی
انرژی توضیح دهید.
وقتی یک توپ از ارتفاع h رها می شود. انرژی پتانسیل آن به اندازه U=mgh می باشد و
وقتی به سطح زمین می رسد تمام انرژی پتانسیل توپ به انرژی جنبشی تبدیل می گردد و
قسمتی از آن صرف مقاومت هوا می گردد، در برخورد با زمین و تغییر جهت توپ قسمتی از
انرژی توپ به انرژی درونی تبدیل می گردد در این صورت انرژی توپ به خاطر مقاومت هوا
و برخورد با زمین کاهش می یابد و توپ تا ارتفاع کمتر از یک متر بالا می رود.

3 – با استفاده از رابطه ی انرژی پتانسیل گرانشی جدول زیر را کامل کنید.

ردیف اول ) U= mgh "v=0/2×10×1/2=2/4 J
ردیف دوم ) U=mgh " => h=U /mg = (28 / 1.4
* 10)
ردیف سوم ) U=mgh => m = U/gh = (196 / 9.8 *5)"
ردیف چهارم ) U=mgh " => g = U / mh = 78.4 / 0.8 * 10 = 9/8 m/s²

4 – گلوله ای به جرم 5/0 کیلوگرم با سرعت اولیه 20m/s در امتداد قائم به طرف بالا
پرتاب می کنیم هر گاه 10% انرژی گلوله صرف غلبه بر مقاومت هوا شود، گلوله تا چه
ارتفاعی بالا می رود؟ (g=10m/s²)
انرژی جنبشی اولیه ی گلوله برابر انرژی پتانسیل ثانویه به علاوه انرژی که صرف غلبه
بر مقاومت هوا شده است می باشد.

K₁ = U₂ + 0.2 K₁

K ₁- 0.2 K₁ = V₂ = > 0.8 K₁ = U₂

0.8 (1/2 mv²) = mgh => 0.47² = gh => 0.4 * (15)² = 10 * h => h = 9m

5- توپی به جرم یک کیلوگرم را با سرعت 5m/s در امتداد قائم به طرف بالا پرتاب می
کنیم. انرژی پتانسیل گرانشی بالاترین ارتفاعی که توپ به آن می رسد، چقدر است؟ سرعت
آن در نیمه راه چقدر است ؟ از مقاومت هوا چشم پوشی کنید.
بدلیل چشم پوشی از مقاومت هوا ، وقتی توپ به بالا پرتاب می شود، تمام انرژی جنبشی
آن به انرژی پتانسیل تبدیل می شود . پس :

K₁=V₂
K₁= 1/2 mV₂
m = 0.5 kg
V = 8 m/s" => V ₂=k₁= 1/2 × 0/5× (8)²

ب : برای بدست آوردن سرعت گلوله در نیمه راه مسیر ابتدا ارتفاع کل را بدست می آوریم.

V₂=mgh
16=0/5×10×h=> h=3/2m

h" = h/2 = 3.2 / 2 = 1.6 m

اگر انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی در نیمه راه مسیر v₃ , k₃ باشد، می توان نوشت :

U₂ = U ₃+ K

mgh = mgh" + 1/2 m (v₃)²

gh = gh "+ 1/2 v²₃ => 10*3.2 = 10 * 1.6 + 1/2 V²₃

=> 10 * 3.2 = 10 * 1/6 + 1/2 V²₃ => V ₃= 4?2 m/s

6 - جمله های زیر را کامل کنید:
الف) در یک لامپ روشنایی انرژی الکتریکی به انرژی نورانی تبدیل می شود
ب) در پنکه، انرژی الکتریکی به مکانیکی تبدیل می شود
پ) به وسیله ی مالش دستها به هم می توانیم انرژی جنبشی را به انرژی درونی تبدیل
کنیم
ت) در پر کردن باتری ماشین ، انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود.

7 – انرژی زمین گرمایی در چه صورت تجدید پذیر محسوب می شود؟
انرژی زمین گرمایی در صورتی تجدید پذیر محسوب می شود که انرژی برداشت شده بیش از
انرژی که از طریق مرکز زمین جایگزین می شود نباشد و همچنین مقدار آب تزریق شده و آب
خارج شده برابر باشد.