کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول · فیزیک

سوال ۷۰ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول با پاسخ تشریحی

سوال ۷۰ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۳ 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 ۷۰ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول · سوال ۷۰ · کلید رسمی سازمان سنجش

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

نیروی ثابت $\vec{F} = 40\,\vec{i} + 30\,\vec{j}$ به جسمی به وزن ۶۰ نیوتون که روی سطح افقی ساکن است، اثر کرده و آن را به اندازهٔ $\vec{d} = 10\,\vec{i}$ جابه‌جا می‌کند. کار این نیرو در این جابه‌جایی چند ژول است؟ (یکاها در SI است.)

گزینهٔ ۱: ۳۰۰
گزینهٔ ۲: ۴۰۰
گزینهٔ ۳: ۵۰۰
گزینهٔ ۴: ۷۰۰

نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

گام اول: تعیین مؤلفهٔ مؤثر نیرو
طبق رابطهٔ $W=(F\cos\theta)d$ ، فقط مؤلفهٔ نیرو در راستای جابه‌جایی کار انجام می‌دهد و مؤلفهٔ عمود بر جابه‌جایی کاری ندارد (فیزیک ۱، صفحهٔ ۵۸).

در این مسئله، $\vec{d}=10\,\vec{i}\,\mathrm{m}$ است؛ پس جابه‌جایی کاملاً افقی است. از نیروی $\vec{F}=(40\,\vec{i}+30\,\vec{j})\,\mathrm{N}$ ، مؤلفهٔ افقی $F_x=40\,\mathrm{N}$ با جابه‌جایی هم‌جهت است و مؤلفهٔ عمودی $F_y=30\,\mathrm{N}$ بر آن عمود است.

گام دوم: محاسبهٔ کار
چون مؤلفهٔ افقی نیرو با جابه‌جایی هم‌جهت است، داریم:
$W_F=F_xd=(40\,\mathrm{N})(10\,\mathrm{m})=400\,\mathrm{J}$ .

گام سوم: بررسی نقش وزن
پرسش، کار نیروی $\vec{F}$ را می‌خواهد، نه کار کل نیروها را؛ بنابراین وزن $60\,\mathrm{N}$ در این محاسبه نقشی ندارد. همچنین خود نیروی وزن، به دلیل عمود بودن بر جابه‌جایی افقی، کاری انجام نمی‌دهد (فیزیک ۱، صفحهٔ ۵۸).

پاسخ: گزینهٔ ۲

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

گزینهٔ ۱: ممکن است با انتخاب مؤلفهٔ عمودی نیرو، حاصل $30\times10=300\,\mathrm{J}$ به دست آید؛ اما این مؤلفه بر جابه‌جایی عمود است و کاری انجام نمی‌دهد.
گزینهٔ ۳: این گزینه از ضرب اندازهٔ نیرو، یعنی $F=\sqrt{40^2+30^2}=50\,\mathrm{N}$ ، در جابه‌جایی حاصل می‌شود. رابطهٔ $W=Fd$ تنها برای نیروی هم‌جهت با جابه‌جایی معتبر است، درحالی‌که این نیرو با جابه‌جایی زاویه دارد.
گزینهٔ ۴: ممکن است دانش‌آموز دو مؤلفهٔ نیرو را جمع کند و بنویسد $W=(40+30)\times10=700\,\mathrm{J}$ . این کار نادرست است؛ فقط مؤلفهٔ موازی جابه‌جایی در محاسبهٔ کار سهم دارد.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

تعریف کار نیروی ثابت را در فیزیک ۱، صفحهٔ ۵۸ مرور کن: کدام مؤلفهٔ نیرو در انجام کار نقش دارد؟
بردار جابه‌جایی فقط در راستای محور افقی است؛ بنابراین مؤلفهٔ عمودی نیرو را در محاسبهٔ کار وارد نکن.
مؤلفهٔ افقی نیرو را در اندازهٔ جابه‌جایی ضرب کن؛ وزن جسم برای محاسبهٔ کار این نیرو لازم نیست.

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 رایگان تمرین در پنل یادگیری

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

فیزیک · تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول

تمرین رایگان

تمرین در پنل یادگیری