الفيزياء · الصف الثاني الثانوي

أسئلة: عزم القوة

16 سؤال اختيار من متعدد و7 سؤال مقالي بنموذج إجابة، لمراجعة درس «عزم القوة» من الفيزياء (الصف الثاني الثانوي). راجع الأسئلة أدناه، أو اختبر نفسك فورًا.

اختبار سريع من 10 أسئلة عشوائية من بنك الأسئلة أعلاه — تُخلط الأسئلة والاختيارات في كل مرة، فلن يتكرر الاختبار بنفس الترتيب.

اختيار من متعدد

ما هو التعريف الفيزيائي الأدق للذراع العمودي $d$ في قانون عزم القوة $\tau = Fd$ ؟
- المسافة المباشرة من نقطة التأثير إلى محور الدوران
- المسافة العمودية من محور الدوران إلى خط عمل القوة
- طول القضيب الذي تؤثر عليه القوة
- المسافة الأفقية بين نقطة التأثير والمحور
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: المسافة العمودية من محور الدوران إلى خط عمل القوة
الذراع العمودي هو المسافة العمودية من محور الدوران إلى خط عمل القوة، وهو العامل الذي يحدد مدى فاعلية القوة في إحداث الدوران.
إذا أثرت قوة مقدارها $20\,N$ عموديًا على ذراع طوله $0.4\,m$ ، فما مقدار العزم الناتج؟
- 8\,N.m
- 5\,N.m
- 80\,N.m
- 0.8\,N.m
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 8\,N.m
العزم $\tau = F \times d = 20 \times 0.4 = 8\,N.m$ .
قوة مقدارها 50 نيوتن تؤثر في جسم ويمر خط عملها بمحور دورانه. عزمها حول هذا المحور:
- 50 نيوتن·متر
- صفر
- يعتمد على طول الجسم
- يعتمد على كتلة الجسم
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: صفر
ذراع العزم هو البعد العمودي من المحور إلى خط عمل القوة، وهو هنا صفر لأن خط العمل يمر بالمحور، فيكون $M = F \times 0 = 0$ مهما كبرت القوة.
قوة مقدارها $100\,N$ تؤثر على قضيب وتصنع زاوية $30^{\circ}$ مع الذراع الذي طوله $0.2\,m$ . ما مقدار العزم؟
- 20\,N.m
- 10\,N.m
- 5\,N.m
- 17.3\,N.m
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 10\,N.m
القانون $\tau = F r \sin\theta = 100 \times 0.2 \times \sin(30^{\circ}) = 100 \times 0.2 \times 0.5 = 10\,N.m$ .
وفقًا للاصطلاح المعتمد في الدرس، إذا كان العزم المحصل موجبًا، فهذا يعني أن الجسم يدور:
- مع عقارب الساعة
- عكس عقارب الساعة
- لا يدور
- بسرعة ثابتة
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: عكس عقارب الساعة
تم الاتفاق في الدرس على اعتبار العزم الذي يميل لتدوير الجسم عكس عقارب الساعة موجبًا.
ما هي وحدة قياس عزم القوة في النظام الدولي؟
- نيوتن.ثانية
- جول/متر
- نيوتن.متر
- واط
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: نيوتن.متر
العزم حاصل ضرب قوة (نيوتن) في مسافة (متر)، لذا وحدته نيوتن.متر.
إذا أثرت قوتان متساويتان في المقدار على طرفي قضيب حول محور في المنتصف، بحيث تدفع إحداهما لأعلى والأخرى لأسفل، فكيف يكون العزم المحصل؟
- يساوي صفرًا
- يساوي ضعف عزم إحداهما
- يساوي عزم إحداهما فقط
- لا يمكن تحديده
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: يساوي ضعف عزم إحداهما
بما أن القوتين تعملان في نفس اتجاه الدوران (عكس عقارب الساعة أو معها)، فإن العزمين يجمعان.
ماذا يحدث لعزم القوة إذا تضاعف طول الذراع العمودي مع بقاء القوة ثابتة؟
- يقل للنصف
- يبقى ثابتًا
- يتضاعف
- يصبح أربعة أمثاله
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: يتضاعف
العلاقة بين العزم والذراع علاقة طردية، فإذا تضاعف الذراع يتضاعف العزم.
قوة مقدارها 4 نيوتن تؤثر في طرف قضيب على بعد 3 م من النقطة $O$ ، وتصنع زاوية 60° مع القضيب، وتديره مع عقارب الساعة. عزمها حول $O$ (باعتبار عكس عقارب الساعة موجبًا) تقريبًا:
- $+10.4$ نيوتن·متر
- $-10.4$ نيوتن·متر
- $-12$ نيوتن·متر
- $-6$ نيوتن·متر
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $-10.4$ نيوتن·متر
$M = F L \sin\theta = 4 \times 3 \times \sin 60^\circ \approx 10.4$ نيوتن·متر، وإشارته سالبة لأن الدوران مع عقارب الساعة. القيمة 12 تنتج عن إهمال الزاوية، والقيمة 6 عن استخدام $\cos 60^\circ$ بدل $\sin 60^\circ$ .
قوة $30\,N$ تؤثر على بعد $0.5\,m$ من محور الدوران وتصنع زاوية $90^{\circ}$ مع الذراع. ما مقدار العزم؟
- 15\,N.m
- 7.5\,N.m
- 30\,N.m
- 45\,N.m
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 15\,N.m
بما أن الزاوية $90^{\circ}$ (القوة عمودية)، فإن $\tau = F d = 30 \times 0.5 = 15\,N.m$ .
أي من العوامل التالية لا يؤثر على مقدار عزم القوة؟
- مقدار القوة
- طول الذراع العمودي
- كتلة الجسم
- زاوية تأثير القوة
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: كتلة الجسم
عزم القوة يعتمد على القوة والمسافة والزاوية، ولا يعتمد على كتلة الجسم.
إذا كان عزم القوة الأولى $-5\,N.m$ وعزم القوة الثانية $+8\,N.m$ ، فما العزم المحصل؟
- 3\,N.m
- -3\,N.m
- 13\,N.m
- -13\,N.m
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 3\,N.m
العزم المحصل هو المجموع الجبري: $-5 + 8 = 3\,N.m$ .
لماذا يسهل فتح الباب عند دفعه من المقبض البعيد عن المفصلات؟
- لأن القوة عند المقبض أكبر
- لأن ذراع العزم أطول فيكون العزم أكبر للقوة نفسها
- لأن وزن الباب يتركز عند المقبض
- لأن الاحتكاك عند المقبض أقل
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: لأن ذراع العزم أطول فيكون العزم أكبر للقوة نفسها
العزم $M = F d$ ؛ عند المقبض يكون البعد العمودي عن محور الدوران (المفصلات) أكبر، فتُحدث القوة نفسها عزمًا أكبر.
ثقل مقداره 2 نيوتن موضوع على بعد 30 سم من نقطة ارتكاز مسطرة. ما الثقل اللازم وضعه على بعد 10 سم في الجهة الأخرى لتتزن المسطرة؟
- 0.67 نيوتن
- 2 نيوتن
- 6 نيوتن
- 60 نيوتن
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 6 نيوتن
من قاعدة الرافعة $F_1 d_1 = F_2 d_2$ : $2 \times 30 = F_2 \times 10$ ، ومنها $F_2 = 6$ نيوتن.
ميكانيكي يحتاج إلى عزم 30 نيوتن·متر لفك صامولة. أقل قوة يلزمه التأثير بها إذا استخدم مفتاحًا طوله 0.5 م وأثّر عموديًّا على طرفه:
- 15 نيوتن
- 60 نيوتن
- 30 نيوتن
- 150 نيوتن
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: 60 نيوتن
القوة العمودية تعطي أكبر عزم: $F = M / d = 30 / 0.5 = 60$ نيوتن. أي قوة مائلة ستحتاج إلى مقدار أكبر.
وحدة عزم القوة نيوتن·متر لها الوحدات الأساسية نفسها للجول. أي العبارات صحيحة؟
- العزم نوع من الطاقة ويُقاس بالجول
- العزم أثر دوراني، ولا يُعبَّر عنه بالجول رغم تطابق الوحدات الأساسية
- الجول يُستخدم للعزم عندما تكون القوة عمودية
- لا علاقة بين وحدتي العزم والجول
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: العزم أثر دوراني، ولا يُعبَّر عنه بالجول رغم تطابق الوحدات الأساسية
الجول يقيس طاقة منقولة أو مختزنة، أما نيوتن·متر في العزم فيقيس الأثر الدوراني للقوة؛ لذلك لا نكتب العزم بالجول.

أسئلة مقالية

قضيب طوله $1\,m$ مثبت من أحد طرفيه، تؤثر قوة $40\,N$ عند الطرف الآخر بزاوية $45^{\circ}$ مع القضيب. احسب مقدار العزم حول نقطة التثبيت. (استخدم $\sin(45^{\circ}) \approx 0.707$ )
عرض نموذج الإجابة
القانون: $\tau = F r \sin\theta$ . بالتعويض: $\tau = 40 \times 1 \times 0.707 = 28.28\,N.m$ .
قوة مقدارها $60\,N$ تؤثر على صامولة مفتاح ربط طوله $0.3\,m$ . إذا كانت القوة تصنع زاوية $60^{\circ}$ مع ذراع المفتاح، احسب العزم. (استخدم $\sin(60^{\circ}) \approx 0.866$ )
عرض نموذج الإجابة
القانون: $\tau = F r \sin\theta$ . بالتعويض: $\tau = 60 \times 0.3 \times 0.866 = 18 \times 0.866 = 15.588\,N.m$ .
قضيب متزن طوله $0.6\,m$ ، يؤثر عليه قوتان في طرفيه المتضادين: قوة $10\,N$ لأسفل على بعد $0.3\,m$ يمين المحور، وقوة $15\,N$ لأسفل على بعد $0.3\,m$ يسار المحور. احسب العزم المحصل موضحًا اتجاه الدوران.
عرض نموذج الإجابة
باعتبار عكس عقارب الساعة موجب: $\tau_1 = -10 \times 0.3 = -3\,N.m$ ، $\tau_2 = +15 \times 0.3 = +4.5\,N.m$ . العزم المحصل = $-3 + 4.5 = 1.5\,N.m$ (عكس عقارب الساعة).
لماذا يفضل استخدام مفتاح ربط طويل عند محاولة فك برغي عالق؟ اشرح ذلك باستخدام مفهوم العزم.
عرض نموذج الإجابة
لأن العزم يتناسب طرديًا مع طول الذراع ( $\tau = F d$ ). بزيادة طول الذراع ( $d$ )، يزداد العزم الناتج عن نفس القوة ( $F$ )، مما يساعد في التغلب على مقاومة البرغي.
جسم يدور حول محور، تؤثر عليه ثلاث قوى: $\tau_1 = 10\,N.m$ (عكس عقارب الساعة)، $\tau_2 = 12\,N.m$ (مع عقارب الساعة)، و $\tau_3 = 5\,N.m$ (عكس عقارب الساعة). احسب العزم المحصل.
عرض نموذج الإجابة
باعتبار عكس عقارب الساعة موجب: $\tau_{net} = 10 - 12 + 5 = 3\,N.m$ . الاتجاه: عكس عقارب الساعة.
قوة $50\,N$ تؤثر على جسم بحيث تمر تمامًا بمحور الدوران. ما مقدار العزم الناتج؟ ولماذا؟
عرض نموذج الإجابة
مقدار العزم يساوي صفرًا. السبب هو أن الذراع العمودي ( $d$ ) يساوي صفرًا لأن خط عمل القوة يمر بمركز الدوران، وبما أن $\tau = F d$ فإن النتيجة صفر.
قضيب يدور حول محور $O$ في أحد طرفيه، تؤثر فيه قوتان عموديتان عليه: 6 نيوتن على بعد 0.5 م تديره عكس عقارب الساعة، و4 نيوتن على بعد 0.6 م تديره مع عقارب الساعة. احسب العزم المحصل وحدد اتجاه دوران القضيب.
عرض نموذج الإجابة
باعتبار عكس عقارب الساعة موجبًا: $M_1 = +6 \times 0.5 = +3$ نيوتن·متر، و $M_2 = -4 \times 0.6 = -2.4$ نيوتن·متر. المحصلة $M = 3 - 2.4 = +0.6$ نيوتن·متر، فيدور القضيب عكس اتجاه عقارب الساعة.

الرجوع إلى الدرس