1
– توپي را كه در روي زمين است و حركت مي كند، در نظر بگيريد. سرعت توپ
رفته رفته كم شده و بالاخره متوقف مي شود.انرژي جنبشي توپ كجا رفته است؟اصطكاك عاملي است كه باعث توقف توپ مي گردد و در اثر اصطكاك انرژي جنبشي توپ تبديل به انرژي دروني در توپ و زمين مي گردد.
2
– در فصل سوم كتاب علوم تجربي سال اول راهنمايي با اثرگرما بر حالت مواد
آشنا شديد. با توجه به آنچه تاكنون فرا گرفته ايد حالت هايي را نام ببريد
كه :
الف – افزايش انرژي دروني جسم بصورت گرمتر شدن آن ظاهر مي شود.
ب- افزایش انرژی درونی جسم بصورت گرمتر شدن آن ظاهر نمی شود.
الف) ميله اي فلزي را گرم مي كنيم تا دماي آن از °20 (سانتی گراد) به °80برسد. با گرم كردن ميله انرژي دروني آن افزايش مي يابد و دماي آن از 20ْ C درجه به 80ْ C مي رسد.
ب)
مخلوط آب و يخ را گرم مي كنيم تا زماني كه تمام يخ ذوب نشده است ، دماي آب
و يخ صفر درجه سانتي گراد است. اين نشان مي دهد كه پدديده ي ذوب يك فرآيند
گرماگير است و با گرفتن گرما در دماي ثابت انرژي دروني جسم افزايش يافته و
از حالت جامد به مايع تبديل مي شود.
3- الف – فرض كنيد توپي را بدين راه، مثلاً نقطه C در شكل (1-10) متوقف
كنيم. اگر آن را رها كنيم حركت توپ چگونه خواهد بود. آيا مي توان گفت كه
در نقطه C توپ داراي انرژي پتانسيل گرانشي است ؟ شكل (1-10( ص 13الف
– هر گاه توپ تا نقطه ي cبالا برده شود در آن انرژي پتانسيل گرانشي نسبت
به سطح زمين ذخيره مي گردد هر گاه آن را در نقطه Cرها كنيم. به لحاظ انرژي
پتانسيلي كه دارد، به طرف پائين حركت مي كند و هر لحظه انرژي پتانسيل آن
به انرژي جنبشي تبديل مي گردد.
انرژي پتانسيل توپ در نقطه c برابر (u=mgh) مي باشد كه hc ارتفاع قائم نقطه ي c تا سطح زمين مي باشد.
ب) فرض كنيم در شكل (1-10) اصطكاك وجود نداشته باشد آيا توپ مي تواند بالاتر از نقطه B برود؟وقتي
توپ سطح شيبدار را بالا مي رود. قسمتي از آن انرژي صرف غلبه بر اصطكاك مي
گردد. به صورت انرژي دروني در مي آيد تا به نقطه B برسد. حال اگر سطح بدون
اصطكاك باشد، در نقطه B توپ باز همه انرژي جنبشي خواهد داشت و مي تواند از
اين نقطه نيز بالاتر برود.
4
– در شكل (1-13) هنگاميكه گلوله در نقطه C بين دو نقطه A,B قرار دارد. آيا
انرژي پتانسيل در فنر ذخيره شده است؟ آيا گلوله داراي انرژي جنبشي است؟
در
نقطه c قسمتي از انرژي جنبشي گلوله به صورت انرژي پتانسيل كشساني در فنر
تبديل مي گردد و چون گلوله هنوز متوقف نشده است، داراي انرژي جنبشي است.

ب)
فرض كنيد پس از برخورد گلوله با فنر، گلوله فنر بچسبد، حركت بعدي گلوله را
توصيف كنيد و تبديل هاي انرژي را با استفاده از قانون پايستگي انرژي توضيح
دهيد.
اگر گلوله به فنر بچسبد، در دستگاه فنر و گلوله انرژي پتانسيل
كشساني به انرژي جنبشي بالعكس تبديل مي شوند و چون سطح داراي اصطكاك است.
رفته رفته انرژي دستگاه به انرژي دروني تبديل مي شود و پس از چند حركت رفت و
برگشت گلوله در راستاي افقي در آخر تمام انرژي دستگاه به صورت انرژي دروني
درآمده و گلوله متوقف مي شود.
5 – در اسباب بازيهاي كودكي ، انرژي لازم براي حركت آنها از كجا تأمين مي شود؟به
وسيله انرژي كشساني فنر، در كوك اسباب بازي انرژي مكانيكي به صورت انرژي
كشساني در فنر ذخيره مي شود. به هنگام كار كردن اسباب بازي مورد استفاده
قرار مي گيرد.
تمرينات پاياني فصل اول
1 – با توجه به جدول (1-2) به پرسش هاي زير پاسخ دهيد :
الف – اگر شخصي يك شبانه روز بخوابد، چه مقدار انرژي مصرف مي كند؟
باتوجه به اين جدول، آهنگ مصرف انرژي براي خوابيدن 5kJ/min مي باشد كه به صورت زير در يك شبانه روز محاسبه مي گردد:
5×60×24=7200kJ
ب : انرژي كه براي يك ساعت نشستن در كلاس مصرف مي شود بيشتر است يا انرژي كه صرف ده دقيقه دوچرخه سواري مي شود؟
| | باز با توجه به اين جدول آهنگ مصرف انرژي براي نشستن در كلاسدرس | KJ/MIN | 6/12 |
| | و آهنگ مصرف انرژي براي دوچرخه سواري باسرعت | (13-18km/h) | برابر | 23/9kJ/min |
و با سرعت 21km/h برابر 42kj/min مي باشد.
12/6×60=756kj يك ساعت در كلاس
23/9×10=239kj دوچرخه سواری معمولی در ده دقیقه
42 × 10 = 420 KJ دوچرخه سواری تند در ده دقیقه
پس نشستن در كلاس درس به مدت يك ساعت انرژي بيشتري لازم دارد.
2
– توپي را از ارتفاع يك متري سطح زمين از حال سكون رها مي كنيم. توپ بعد
از برخورد با زمين با ارتفاع كم تر از يك متر بالا مي رود اين مثال را بر
اساس پايستگي انرژي توضيح دهيد.وقتي يك توپ از ارتفاع h رها مي شود.
انرژي پتانسيل آن به اندازه U=mgh مي باشد و وقتي به سطح زمين مي رسد تمام
انرژي پتانسيل توپ به انرژي جنبشي تبديل مي گردد و قسمتي از آن صرف مقاومت
هوا مي گردد، در برخورد با زمين و تغيير جهت توپ قسمتي از انرژي توپ به
انرژي دروني تبديل مي گردد در اين صورت انرژي توپ به خاطر مقاومت هوا و
برخورد با زمين كاهش مي يابد و توپ تا ارتفاع كمتر از يك متر بالا مي رود.
3 – با استفاده از رابطه ي انرژي پتانسيل گرانشي جدول زير را كامل كنيد.
| U(J) | h(m) | g(m/s) | m(kg) |
| 2/4 | 1/2 | 10 | 0/2 |
| 28 | 2 | 10 | 1/4 |
| 196 | 5 | 9/8 | 4K |
| 78/4 | 10 | 9/8 | 0/8 |
رديف اول ) U= mgh "v=0/2×10×1/2=2/4 J
رديف دوم ) U=mgh " => h=U /mg = (28 / 1.4 * 10)
رديف سوم ) U=mgh => m = U/gh = (196 / 9.8 *5)"
رديف چهارم ) U=mgh " => g = U / mh = 78.4 / 0.8 * 10 = 9/8 m/s2
4 – گلوله اي به جرم 5/0 کیلوگرم با
سرعت اوليه 20m/s در امتداد قائم به طرف بالا پرتاب مي كنيم هر گاه 10%
انرژي گلوله صرف غلبه بر مقاومت هوا شود، گلوله تا چه ارتفاعي بالا مي رود؟
(g=10m/s2)انرژي جنبشي اوليه ي گلوله برابر انرژي پتانسيل ثانويه به علاوه انرژي كه صرف غلبه بر مقاومت هوا شده است مي 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-
توپي به جرم يك كيلوگرم را با سرعت 5m/s در امتداد قائم به طرف بالا پرتاب
مي كنيم. انرژي پتانسيل گرانشي بالاترين ارتفاعي كه توپ به آن مي رسد،
چقدر است؟ سرعت آن در نيمه راه چقدر است ؟ از مقاومت هوا چشم پوشي كنيد.بدليل چشم پوشي از مقاومت هوا ، وقتي توپ به بالا پرتاب مي شود، تمام انرژي جنبشي آن به انرژي پتانسيل تبديل مي 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 : براي بدست آوردن سرعت گلوله در نيمه راه مسير ابتدا ارتفاع كل را بدست مي آوريم.
V2=mgh
16=0/5×10×h=> h=3/2m
h' = h/2 = 3.2 / 2 = 1.6 m
اگر انرژي پتانسيل و انرژي جنبشي در نيمه راه مسير v3 , k3 باشد، مي 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 هاي زير را كامل كنيد:
الف) در يك لامپ روشنايي انرژي الكتريكي به انرژي نوراني تبديل مي شود
ب) در پنكه، انرژي الكتريكي به مكانيكي تبديل مي شود
پ) به وسيله ي مالش دستها به هم مي توانيم انرژي جنبشي را به انرژي دروني تبديل كنيم
ت) در پر كردن باتري ماشين ، انرژي الكتريكي به انرژي شيميايي تبديل مي شود.
7 – انرژي زمين گرمايي در چه صورت تجديد پذير محسوب مي شود؟انرژي
زمين گرمايي در صورتي تجديد پذير محسوب مي شود كه انرژي برداشت شده بيش از
انرژي كه از طريق مركز زمين جايگزين مي شود نباشد و همچنين مقدار آب تزريق
شده و آب خارج شده برابر باشد.