سوال ۷۳ · فیزیک
کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۷۳ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ · فصل ۲: دینامیک
این سوال در دفترچه شکل دارد؛ اینجا شکل بهصورت متنی توصیف شده است.
گلولهای توسط یک نخ آویزان است. کدام مورد زیر، نادرست است؟ (از وزن نخ صرفنظر شود.)
شکل: سقف (خط هاشورخورده) در بالا؛ نخی عمودی از سقف آویزان است و در انتهای آن یک گلولهٔ توپر (دایرهٔ سیاه) قرار دارد. دو پیکان روی نخ: پیکانی رو به پایین در بالای نخ (نزدیک سقف) و پیکانی رو به بالا در پایین نخ (نزدیک گلوله).
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول ـ مشخصکردن نیروهای شکل:
نخ هر جسمِ متصل به خود را در راستای نخ و به سمت بیرون از آن جسم میکشد (فیزیک ۳، صفحهٔ ۴۲). بنابراین:
- نیروی نخ بر گلوله و رو به بالاست.
- نیروی نخ بر سقف و رو به پایین است.
گام دوم ـ بررسی بزرگی نیروها:
طبق مدل نخِ بیجرم در کتاب، نخ دو جسمِ متصل به خود را با نیروهای هماندازه میکشد (فیزیک ۳، صفحهٔ ۴۲). در نتیجه و عبارت گزینهٔ ۱ درست است.
گام سوم ـ شناسایی واکنش هر نیرو:
در زوج کنش و واکنش، جای جسمِ واردکننده و جسمِ دریافتکنندهٔ نیرو عوض میشود؛ مانند نیروی سطح بر جسم و نیروی جسم بر سطح (فیزیک ۳، صفحههای ۳۵–۳۶).
- واکنش ، نیروی سقف بر نخ است که رو به بالا به نخ وارد میشود؛ پس گزینهٔ ۲ درست است.
- واکنش ، نیروی گلوله بر نخ است که رو به پایین به نخ وارد میشود؛ پس گزینهٔ ۳ نیز درست است.
گام چهارم ـ تشخیص عبارت نادرست:
هماندازه و خلافجهت بودن دو نیرو، بهتنهایی برای کنش و واکنش بودن آنها کافی نیست. هر دو نیروی و را نخ وارد میکند، اما یکی بر گلوله و دیگری بر سقف وارد میشود؛ بنابراین این دو، زوج نیروهای یک برهمکنش نیستند و واکنش یکدیگر محسوب نمیشوند. پس عبارت گزینهٔ ۴ نادرست است.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانشآموز تصور کند نیروهای وارد بر دو جسم متفاوت نمیتوانند هماندازه باشند؛ اما نخِ بیوزن دو جسمِ متصل به خود را با نیروهای هماندازه میکشد. پس این عبارت درست است و نباید بهعنوان مورد نادرست انتخاب شود.
- گزینهٔ ۲: ممکن است جهت رو به پایینِ با نیروی وارد بر نخ اشتباه گرفته شود؛ درحالیکه نیروی نخ بر سقف است و واکنش آن، نیروی سقف بر نخ است. بنابراین این عبارت درست است.
- گزینهٔ ۳: ممکن است وزن گلوله را واکنش بدانیم، چون در حالت سکون با آن هماندازه و خلافجهت است؛ اما واکنش نیروی گلوله بر نخ است، نه نیروی زمین بر گلوله. پس این عبارت نیز درست است.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف نیروی کشش نخ و قاعدهٔ شناسایی زوج کنش و واکنش را مرور کن؛ برای هر نیرو، واردکننده و دریافتکنندهٔ آن را مشخص کن.
- نخ، گلوله را به بالا و سقف را به پایین میکشد. برای یافتن واکنش هر نیرو، جای واردکننده و دریافتکنندهٔ همان نیرو را عوض کن.
- بیوزن بودن نخ، برابری بزرگی کشش در دو سر آن را نتیجه میدهد؛ اما برای تشخیص کنش و واکنش، بررسی کن آیا دو نیروی نشاندادهشده مربوط به یک برهمکنش میان همان دو جسماند یا نه.