جواب پرسش ها و مسئله های فصل ۱ فیزیک دهم⚡️صفحه ۲۲-۲۱-۲۰-۱۹

در این نوشته با جواب پرسش ها و مسئله های فصل ۱ فیزیک دهم رشته تجربی و ریاضی همراه شما هستیم.

جواب پرسش ها و مسئله های فصل اول فیزیک دهم

۱-۱ و ۱-۲ فیزیک: دانش بنیادی و مدل سازی در فیزیک

۱- در چه صورت یک مدل یا نظریهٔ فیزیکی بازنگری می‌شود؟

نتایج آزمایش‌های جدید ممکن است منجر به بازنگری مدل یا نظریه ای شود یا حتی ممکن است نظریه‌ای جدید جایگزین آن شود.

پاسخی دیگر: در صورتی که یک مدل یا نظریه مطرح شده با نتایج آزماش های جدید سازگار نباشد آن مدل یا نظریه بازنگری شده و ممکن است رد شود.

۲- فرایند مدل سازی در فیزیک را با ذکر یک مثال توضیح دهید.

برای مثال در بررسی حرکت اجسام در قرقره‌ها از جرم نخ و قرقره‌ و نیروی اصطکاک بین نخ و قرقره صرف نظر کرده و فقط نیروی وزن اجسام را در حرکت در نظر می‌گیریم.

۳-۱ و ۱-۴ اندازه گیری و کمیت‌های فیزیکی و اندازه گیری و دستگاه بین المللی یکاها

۳- سعی کنید با نگاه کردن، طول برخی از اجسامی را که در محیط اطرافتان هستند، بر حسب سانتی متر یا متر برآورد کنید. سپس طول آنها را با خط کش یا متر اندازه بگیرید. برآوردهای شما تا چه حد درست بوده اند؟

۴- جرم یک سوزن ته گرد را چگونه می توان با یک ترازوی آشپزخانه اندازه گیری کرد؟

برای مثال تعداد ۵۰ سوزن را بر روی ترازوی آشپزخانه قرار داده و جرم آنها را اندازه‌گیری می‌کنیم. اگر جرم قرائت شده با ترازو را به ۵۰ تقسیم کنیم، جرم هر سوزن به دست می‌آید.

جوابی دیگر: جرم تعداد معینی سوزن ته گرد را با ترازو اندازه می گیریم و عدد حاصل را بر تعداد سوزن ها تقسیم می کنیم تا جرم یک سوزن ته گرد به دست آید.

۵- گالیله در برخی از کارهایش از ضربان نبض خود به عنوان زمان سنج استفاده کرد. شما نیز چند پدیده تکرارشونده در طبیعت را نام ببرید که می توانند به عنوان ابزار اندازه گیری زمان به کار روند.

گالیله در برخی از کارهایش از ضربان نبض خود به عنوان زمان سنج استفاده کرد. شما نیز چند پدیدهٔ تکرارشونده در طبیعت را نام ببرید که می‌توانند به عنوان ابزار اندازه گیری زمان به کار روند.

گردش زمین به دور خود، گردش زمین به دور خورشید، گردش ماه به دور زمین، جزر و مد دریاها

پاسخی دیگر: برای مقیاس های کوچک زمان: حرکت رفت و برگشت آونگ، خروج قطره های آب از یک شیر آب که سفت نشده، برای مقیاس های بزرگ زمان : گردش زمین به دور خودش (شبانه روز)، گردش به دور خورشید، گردش ماه به دور زمین، حرکت سیارات در حال چرخش

۶- الف)هر میکروقرن، تقریبا چند دقیقه است؟

ب) یک میلیارد ثانیه دیگر، تقریبا چند سال پیرتر می شوید؟

$۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰={{۱۰}^{۹}}s=({{10}^{9}}s)(\frac{1\min }{60s})(\frac{1h}{60\min })(\frac{1day}{24h})(\frac{1ycar}{365day})=\frac{{{10}^{9}}}{60\times 60\times 24\times 365}\simeq 31ycar$

۷- هکتار، از جمله یکاهای متداول مساحت است. هر هکتار برابر ۱۰ هزار متر مربع است.

الف) اگر زمین را کره ای یکنواخت به شعاع ۶۴۰۰ کیلومتر در نظر بگیریم (شکل زیر)، مساحت آن چند هکتار است؟

$r=6400km=6400\times {{10}^{3}}m=64\times {{10}^{5}}m$ ،  $\pi \simeq 3$
$S=4\pi {{r}^{2}}=4\times 3\times {{(64\times {{10}^{5}})}^{2}}=4\times 3\times {{64}^{2}}\times {{10}^{10}}=49152\times {{10}^{10}}{{m}^{2}}$
$۴۹۱۵۲\times {{10}^{10}}{{m}^{2}}=(49152\times {{10}^{10}}{{m}^{2}})(\frac{1hectare}{{{10}^{4}}{{m}^{2}}})=49152\times {{10}^{6}}$

ب) تحقیق کنید مساحت کل سرزمین ایران، شامل خشکی و دریا، چند هکتار است؟ این مساحت چند درصد از مساحت کرهٔ زمین است؟

هکتار$۱۶۴۸۱۹۵k{{m}^{2}}=1648195\times {{10}^{6}}{{m}^{2}}=(1648195\times {{10}^{6}}{{m}^{2}})(\frac{1hectarc}{{{10}^{4}}{{m}^{2}}})=1648195\times {{10}^{2}}$ مساحت سرزمین ایران

$\frac{{1648195 \times {{10}^6}}}{{49152 \times {{10}^{10}}}} = \frac{x}{{100}} \to x = \frac{{1648195 \times {{10}^6} \times 100}}{{49152 \times {{10}^{10}}}} = 33 \times {10^{ – 2}} = 0/33$

۸- یکی از بزرگ ترین الماس های موجود در ایران، دریای نور به جرم ١٨٢ قیراط، است. این الماس به رنگ کمیاب صورتی شفاف بوده و در خزانه جواهرات ملی نگهداری می شود. کوه نور نیز یکی دیگر از الماس های مشهور جهان است که جرمی حدود ١٠٨ قیراط دارد و هم اکنون در برج لندن نگهداری می شود. با توجه به اینکه هر قیراط معادل ٢٠٠ میلی گرم است، جرم الماس دریای نور و کوه نور بر حسب گرم چقدر است؟

$=۱۸۲\times (\frac{200mg}{1})(\frac{1g}{{{10}^{3}}mg})=36/4g$  ۱۸۲ قیراط: کوه نور
$=۱۰۸(\frac{200mg}{1})(\frac{1g}{{{10}^{3}}mg})=21/6g$  ۱۰۸ قیراط: دریای نور

۹- نقشه مفهومی زیر را کامل کنید.

۱۰- سریع ترین رشد گیاه متعلق به گیاهی موسوم به هسپرویوکا است که در مدت ١۴ روز، ۳/۷متر رشد می کند. آهنگ رشد این گیاه برحسب میکرومتر بر ثانیه چقدر است؟

$۳/۷m=(3/7m)(\frac{{{10}^{6}}\mu m}{1m})=3/7\times {{10}^{6}}\mu m$ :مقدار رشد
زمان (۱۴ روز) $۸۶۴۰۰s=$ $86400\times 14=1209600s$

زمان ÷ مقدار رشد = آهنگ رشد
$\frac{{3/7 \times {{10}^6}}}{{1209600}} = 3/06\mu m/s$

۱۱- دستگاه بریتانیایی یکاها، دستگاهی است که در برخی از کشورها مانند آمریکا و انگلستان همچنان استفاده $۱ft=12in$ می‌شود. یکای اصلی طول در این دستگاه پا (فُوت) و یکای کوچک‌تر آن اینچ است به طوری که است. ارتفاع هواپیمایی را که در فاصلهٔ ۳۰۰۰۰ پا از سطح آزاد دریاها در حال پرواز است برحسب متر به دست هر اینچ ۲/۵۴ سانتی متر است.

$۳۰۰۰۰ft=(30000ft)(\frac{12in}{1ft})(\frac{2/540cm}{1in})(\frac{1m}{100cm})=9144m$

۱۲- قدیمی ترین سنگ نوشته حقوق بشر که تاکنون یافت شده است به حدود ٢۵۵٠ سال پیش باز می گردد که به فرمان کورش، پادشاه ایران در دوره هخامنشیان نوشته شده است. مرتبه بزرگی سن این سنگ نوشته برحسب ثانیه چقدر است؟

۱۳- تندی شناورها در دریا بر حسب یکایی به نام گره بیان می شود. هر گره دریایی برابر ۵۱۴۴/۰ متر بر ثانیه است. تاریخچه گره دریایی به حدود ۴۰۰ سال پیش باز می گردد، زمانی که ملوانان تندی متوسط کشتی خود را با استفاده از وسیله ای به نام تندی سنج شناور اندازه می گرفتند. این وسیله، شامل طنابی بود که در فواصل مساوی، گره ای روی آن زده شده بود. در حین کشیده شدن طناب به دریا، تعداد گره های رد شده از دست ملوان در یک زمان معین شمرده می شد و تندی متوسط کشتی را به دست می آوردند. پس از آن، ملوان ها از واژه »گره» برای بیان تندی متوسط کشتی استفاده می کنند.

الف) اگر یک کشتی حمل کالا با تندی ۱۴ گره از بندر شهید رجایی به طرف جزیره لاوان حرکت کند، تندی آن را برحسب کیلومتر بر ساعت به دست آورید.

ب) مایل، یکی دیگر از یکاهای متداول طول در دستگاه بریتانیایی است. یک مایل دریایی برابر ۱۸۵۲ متر است. تندی کشتی قسمت (الف) را بر حسب مایل بر ساعت به دست آورید

۱۴- ذرع و فرسنگ از جمله یکاهای قدیمی ایرانی برای طول است. هر ذرع ۱۰۲ سانتی متر و هر فرسنگ ۶۰۰۰ ذرع است. قشم، بزرگترین جزیره خلیج فارس است که مساحت آن از بیش از بیست کشور جهان بزرگ تر است. طول این جزیره حدود ۱۲۰ کیلومتر برآورد شده است. این طول را بر حسب ذرع و فرسنگ بیان کنید.

۵-۱– اندازه گیری: خطا و دقت

۱۵- شکل زیر، صفحه تندی سنج یک خودرو را نشان می دهد. دقت این تندی سنج چقدر است؟

۱۶- در بسیاری از کارگاه های صنعتی، مانند تراشکاری ها، اندازه گیری طول با ابزارهای دقیق تر از خط کش میلی متری انجام می شود.  این ابزارها، کولیس و ریزسنج نام دارند که به دو صورت مدرج و رقمی (دیجیتال) ساخته می شوند. در درس آزمایشگاه علوم، با نحوه کار کولیس و ریزسنج مدرج و ثبت نتیجه اندازه گیری (شامل دقت ابزار و خطای آن) توسط آنها آشنا خواهید شد. شکل های (الف)و (ب)، به ترتیب یک ریزسنج و یک کولیس رقمی را نشان می دهد. دقت هر یک از این وسیله ها را مشخص کنید.

۱-۶چگالی

۱۷- الف) قطعه ای فلزی به شما داده شده است و ادعا می شود که از طلای خالص ساخته شده است. چگونه می توانید درستی این ادعا را بررسی کنید؟

جرم قطعه و حجم آن را  اندازه‌گیری می‌کنیم و با استفاده از رابطه $p=\frac{m}{V}$ و با داشتن جرم و حجم، چگالی جسم را اندازه‌گیری می‌کنیم. چگالی جسم را با چگالی طلای خالص $(P=19320\frac{kg}{{{m}^{3}}})$ مقایسه می‌کنیم. اگر هر دو یکسان بودند، جسم از طلای خالص است.

ب) بزرگترین شمش طلا با حجم ۱۰^۴ × ۱/۵۷۳ سانتی متر مکعب و جرم ۲۵۰/۰ کیلوگرم توسط یک شرکت ژاپنی ساخته شده است (شکل زیر). چگالی این شمش طلا را به دست آورید.

$V=1/573\times {{10}^{4}}c{{m}^{3}}=1/573\times {{10}^{-2}}{{m}^{3}}$ $m=250/0kg$
$p=\frac{m}{V}\Rightarrow P\frac{250/0kg}{1/573\times {{10}^{-2}}{{m}^{2}}}=15893\frac{kg}{{{m}^{3}}}$

پ) نتیجه به دست آمده در قسمت (ب) را با چگالی طلا در جدول ۱ـ ۸  مقایسه کنید و دلیل تفاوت این دو عدد را بیان کنید.

علت این است که طلای خالص نرم و انعطاف پذیر است که برای استحکام قطعه هایی که از طلا ساخته می شوند، مقدار ناخالصی ( از فلزهای مس، نقره، نیکل و روی) با آن مخلوط می کنند در نتیجه چگالی مخلوط از چگالی طلای خالص کمتر به دست می آید.

۱۸- برای تعیین چگالی یک جسم جامد، ابتدا جرم و حجم آن را مطابق شکل زیر پیدا کرده ایم. با توجه به داده های روی شکل، چگالی جسم را برحسب g/L و g/cm^۳ حساب کنید.

برای محاسبه چگالی جسم بر حسب  باید جرم جسم بر حسب گرم و حجم جسم بر حسب لیتر باشد، بنابراین:

$m=8/24g$ 
$V=(23/1-18/5)mL=(4/6mL)(\frac{{{10}^{-3}}L}{1mL})=4/6\times {{10}^{-3}}L$ 
$p=\frac{m}{V}=\frac{8/24g}{4/6\times {{10}^{-3}}L}=1/79\times {{10}^{3}}g/L$ 
$p=1/79\times {{10}^{3}}\frac{g}{L}(\frac{1L}{1000c{{m}^{3}}})=1/79\frac{g}{c{{m}^{3}}}$

۱۹- الف) ستاره های کوتوله سفید بسیار چگال هستند و چگالی آنها در SI حدود ۱۰۰ میلیون است. اگر شما یک قوطی کبریت از ماده تشکیل دهنده این ستاره ها در اختیار داشتید، جرم آن چند کیلوگرم می شد؟ ابعاد و حجم قوطی کبریت را خودتان تخمین بزنید!

ابعاد قوطی کبریت ۵، ۴/۳ و ۲/۱ است:

$m=?$ $p=100\times {{10}^{6}}\frac{kg}{{{m}^{3}}}$ $V=1/2\times 3/0\times 5=18c{{m}^{3}}=18\times {{10}^{-6}}m3$ 
$p=\frac{m}{V}\to m=pV=100\times {{10}^{6}}\times 18\times {{10}^{-6}}=1800kg$ 

ب) اگر جمعیت کرهٔ زمین ۷ میلیارد نفر، جرم میانگین هر نفر ۶۰ کیلوگرم و مادهٔ تشکیل دهندهٔ انسان‌ها از جنس ستاره‌های کوتولهٔ سفید فرض شود (فرضی ناممکن!)، ابعاد یک اتاق چقدر باشد تا همهٔ انسان‌ها در آن جای گیرد؟

جرم ۷ میلیارد نفر:$V=?$ $m=7\times {{10}^{9}}\times 60=420\times {{10}^{9}}=42\times {{10}^{10}}kg$ $p=100\times {{10}^{6}}\frac{kg}{{{m}^{3}}}$ 
$p=\frac{m}{V}\to =\frac{m}{p}=\frac{42\times {{10}^{10}}}{100\times {{10}^{6}}}=\frac{42\times {{10}^{10}}}{{{10}^{8}}}=4200{{m}^{3}}$ 

$:۶۰\times 7\times 10$ :ابعاد اتاق $\to $ حجم اتاق