دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · فیزیک

سوال ۶۹ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

سوال ۶۹ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۶۹ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۶۹ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۱ · فصل ۳: کار، انرژی و توان

جسم ساکنی به جرم 2 kg2\,\mathrm{kg} را از ارتفاع یک متری زمین به ارتفاع 1/51/5 متری زمین می‌بریم و دوباره به حالت سکون می‌رسانیم. کار نیروی وزن در این جابه‌جایی، چند ژول است؟ (g=10 ms2g=10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}})

  1. گزینهٔ ۱: 2020
  2. گزینهٔ ۲: −20-20
  3. گزینهٔ ۳: 1010
  4. گزینهٔ ۴: −10-10
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

۱. داده‌ها و تغییر ارتفاع: در نگارش صورت سؤال، 1/51/5 عدد اعشاری و برابر با 1.51.5 است. بنابراین:
m=2 kg,g=10 m/s2,h1=1 m,h2=1.5 mm=2\,\mathrm{kg},\qquad g=10\,\mathrm{m/s^2},\qquad h_1=1\,\mathrm{m},\qquad h_2=1.5\,\mathrm{m}
افزایش ارتفاع جسم برابر است با:
Δh=h2−h1=1.5−1=0.5 m\Delta h=h_2-h_1=1.5-1=0.5\,\mathrm{m}

۲. رابطه و علامت کار وزن: طبق کتاب، کار نیروی وزن برابر منفی تغییر انرژی پتانسیل گرانشی است:
Wوزن=−ΔU=−mg(h2−h1)W_{\text{وزن}}=-\Delta U=-mg(h_2-h_1)
چون جسم به ارتفاع بالاتری می‌رود و نیروی وزن رو به پایین است، کار وزن منفی خواهد بود (فیزیک ۱، صفحهٔ ۶۵).

۳. محاسبه:
Wوزن=−(2)(10)(0.5)=−10 JW_{\text{وزن}}=-(2)(10)(0.5)=-10\,\mathrm{J}

۴. نقش سکون ابتدا و انتها: ساکن بودن جسم در ابتدا و انتها یعنی تغییر انرژی جنبشی و در نتیجه کار کل نیروها صفر است؛ این شرط به معنی صفر بودن کار تک‌تک نیروها نیست. در این جابه‌جایی، کار نیروی جابه‌جاکننده، کار منفی وزن را جبران می‌کند (فیزیک ۱، صفحه‌های ۶۷–۶۸).

پاسخ: گزینهٔ ۴

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۱: ممکن است با استفاده از ارتفاع اولیه به‌جای اختلاف ارتفاع و مثبت گرفتن کار، به 20 J20\,\mathrm{J} برسید. کار وزن به اختلاف ارتفاع بستگی دارد و چون جسم بالا می‌رود، منفی است.
  • گزینهٔ ۲: این پاسخ از رابطهٔ −mgh1-mgh_1 به دست می‌آید؛ یعنی علامت کار درست تشخیص داده شده، اما ارتفاع اولیه به‌جای افزایش ارتفاع قرار گرفته است. باید اختلاف ارتفاع دو حالت را در نظر گرفت.
  • گزینهٔ ۳: این مقدار، افزایش انرژی پتانسیل گرانشی است و ممکن است با کار وزن اشتباه گرفته شود. کار وزن برابر منفی تغییر انرژی پتانسیل است، پس در حرکت رو به بالا علامت منفی دارد.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. رابطهٔ کار نیروی وزن با تغییر انرژی پتانسیل گرانشی را در فیزیک ۱، صفحهٔ ۶۵ به یاد بیاورید؛ این کار فقط به ارتفاع ابتدا و انتها بستگی دارد.
  2. ارتفاع نهایی در صورت سؤال با ممیز نوشته شده است، نه به‌صورت کسر. ابتدا افزایش ارتفاع را پیدا کنید و توجه کنید که وزن خلاف جهت بالا رفتن جسم است.
  3. از رابطهٔ Wوزن=−mg(h2−h1)W_{\text{وزن}}=-mg(h_2-h_1) استفاده کنید. سکون در ابتدا و انتها، کار کل نیروها را صفر می‌کند، نه لزوماً کار نیروی وزن را.

فیزیک ۱ · فصل ۳: کار، انرژی و توان

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «کار، انرژی و توان» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

تمرین رایگانتمرین در پنل یادگیری

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

فیزیک · تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول

تمرین رایگان
تمرین در پنل یادگیری