جواب درس هشتم علوم هفتم؛ صفحه ۶۶ تا ۷۶ | فصل ۸: انرژی و تبدیل‌های آن

به فهرست زیر، جمله‌هایی اضافه کنید که واژه «کار» در آنها معنای متفاوتی داشته باشد.
● امروز خیلی کار دارم.
● من در یک شرکت تولید بازی‌های رایانه‌ای کار می‌کنم.
● امروز کلی گشتم اما هیچ کاری انجام ندادم
● این کار دستی خیلی ظریف و باکیفیته

جواب های دیگر:
● این ماشین کار می‌کنه، اما نیاز به تعمیر داره.
● اون کارش حرف نداشت، واقعاً بی‌نظیر بود!
● اینجا خیلی کار داره، باید تمیزش کنیم.
● این مسئله خیلی کار داره، باید روش فکر کنیم.

در درس علوم، مفهوم کار را چنان تعریف می‌کنیم که اندازه‌گیری آن با استفاده از ابزارهایی مانند نیروسنج، مترنواری، زمان‌سنج، ترازو و… ممکن باشد. به‌نظر شما کار انجام شده در کدام‌یک از جمله‌های فعّالیت بالا، قابل اندازه‌گیری با این ابزارها است؟
جواب: خیر

چگونه کار انجام شده را اندازه می‌گیرید؟
جواب: اندازه کار انجام شده به نیرویی که برای انجام آن کار صرف شده و مقدار جابه‌جایی جسم بستگی دارد. با اندازه‌گیری این دو مقدار و ضرب آنها مقدار کار انجام شده را به دست می‌آوریم.

۱- نیروسنج را به قطعه چوبی وصل کنید که روی سطح افقی یک میز قرار دارد (شکل الف).
۲- چوب را به آرامی توسط نیروسنج بکشید تا به مقدار دلخواه (مثلاً ۳۰ سانتی‌متر) جابه‌جا شود.
۳- هنگام حرکت جسم به نیروسنج نگاه کنید و مقدار نیروی وارد شده بر قطعه آجر را بخوانید و در جدول زیر وارد کنید.
۴- مراحل ۲ و ۳ را برای حالتی که قطعه چوب ۵۰ سانتی‌متر جابه‌جا می‌شود، تکرار کنید.
۵- اکنون دو قطعه چوب را مطابق شکل (ب) روی یکدیگر قرار دهید و مراحل ۲ و ۳ را برای آن تکرار کنید. در این آزمایش نیز باید سعی کنید تا اجسام به آرامی و با سرعت ثابتی جابه‌جا شوند.
جواب: اگر در یک جابجایی ثابت نیرو دو برابر شود مثلاً: به جابه جایی همان ۰٫۵ متر باشد ولی نیرو را دو برابر کنیم، مقدار کار دو برابر می‌شود پس نیرو و جابه جایی با کار رابطه مستقیم دارد.

۱- شکل زیر شخصی را نشان می‌دهد که با نیروی افقی ۳۲۵ نیوتونی جعبه‌ای را به اندازه ۲ متر در امتداد نیروی وارد شده به آن جابه‌جا می‌کند. کاری که این شخص روی جعبه انجام می‌دهد، چقدر است؟
جواب: نیروی وارد شده به جعبه از طرف شخص: ۳۲۵ نیوتون
جابه‌جایی جعبه در جهت نیروی وارد شده به آن: ۲ متر
با جای گذاری این مقادیر در رابطه کار داریم:
کار = ۲ × ۳۲۵ = ۶۵۰ ژول

۲- به شکل زیر و عددهای نوشته شده روی آن توجه کنید. برداشت خود را از این شکل با توجه به مفهوم کار بیان کنید. شما کدام روش را برای جابه‌جایی جسم ترجیح می‌دهید؟ دلیل انتخاب خود را توضیح دهید.
جواب: نتیجه می‌گیریم که مقدار کار دو شخص در دو حالت یکسان است ولی در حالتی که جسم را روی سطح شیب دار بالا می‌برد نسبت به حالتی که آن را بلند می‌کند کار را راحت‌تر انجام می‌دهد.

عبارت‌های زیر را با استفاده از جعبه کلمه‌ها کامل کنید. هر واژه ممکن است یک بار یا بیش از یک بار استفاده شود یا هیچ استفاده‌ای از آن نشود.

گرمایی – صوتی – الکتریکی – شیمیایی – جنبشی – نورانی

الف- در یک رادیو، بخش زیادی از انرژی الکتریکی به انرژی صوتی تبدیل می‌شود.
ب- در یک چراغ قوه، انرژی شیمیایی ذخیره شده در باتری به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. پس از آن لامپ، انرژی الکتریکی را به انرژی نورانی و انرژی گرمایی تبدیل می‌کند.

در هریک از حالت‌های زیر انرژی جنبشی (حرکتی) دو جسم را با هم مقایسه کنید.
الف) در شکل زیر هر دو اتومبیل مشابه‌اند، ولی اتومبیل سبز رنگ تندتر از اتومبیل قرمز رنگ حرکت می‌کند.
جواب: جرم هر دو اتومبیل یکسان است ولی اتومبیل سبز رنگ سرعت بیشتری دارد. بنابراین انرژی جنبشی آن بیشتر است.

ب) در شکل زیر اتومبیل و کامیون با یک سرعت حرکت می‌کنند.
جواب: چون جرم کامیون بیشتر است پس انرژی جنبشی آن هم بیشتر است.

الف) اگر روی جسمی کار انجام دهیم، می‌تواند انرژی جنبشی به دست آورد. جسمی که انرژی جنبشی داشته باشد، می‌تواند کار انجام دهد.
جواب: وقتی روی جسمی که کار انجام می‌دهیم و انجام کار سبب حرکت آن می‌شود، جسم انرژی جنبشی به دست می‌آورد. جسمی که انرژی جنبشی داشته باشد، حرکت می‌کند. در صورت برخورد این جسم به اجسام دیگر به آن نیروها وارد می‌کند و در صورتی که باعث جابجایی اجسام شود، روی آنها کار انجام داده است.

ب) کار، انرژی را منتقل می‌کند.
جواب: جسمی که دارای انرژی است با وارد کردن نیرو به جسم دیگر، روی آن کار انجام می‌دهد، یعنی انرژی خود را به جسم دیگر انتقال می‌دهد.

۱- یک سر قطعه نخ را به گلوله‌ای و سر دیگر آن را همانند شکل بالا از نقطه‌ای آویزان کنید. به مجموعه نخ و گلوله، «آونگ» گفته می‌شود.
۲- همانند شکل زیر، قطعه چوب را در مسیر حرکت آونگ قرار دهید.
۳- آونگ را از وضعیت قائم منحرف و رها کنید. ارتفاعی که گلوله را از آن رها کرده‌اید، اندازه بگیرید. همچنین پس از برخورد گلوله آونگ به قطعه چوب، جابه‌جایی آن را اندازه بگیرید.
۴- آزمایش را به ازای چند ارتفاع متفاوت گلوله نسبت به سطح زمین انجام دهید و در هر مورد ارتفاع اولیه گلوله و جابه‌جایی قطعه چوب را پس از برخورد گلوله آونگ با آن یادداشت کنید.
جواب: هرچه ارتفاع گلوله نسبت به سطح زمین بیشتر باشد، جابجایی قطعه چوب بیشتر است.
۵- آزمایش را برای گلوله‌های دیگری با جرم متفاوت تکرار کنید و نتیجه هر آزمایش را یادداشت کنید، سپس نتایج حاصل را در گروه خود به بحث بگذارید و به کلاس درس ارائه کنید.
جواب: از این آزمایش نتیجه می‌گیریم با تغییر جرم گلوله و ارتفاع رها کردن گلوله‌ها انرژی پتانسیل گرانشی تغییر می‌کند و با افزایش ارتفاع و جرم گلوله‌ها انرژی پتانسیل گرانشی بیشتر می‌شود.

دریافت خود را از شکل‌های زیر با توجه به مفاهیم انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل گرانشی و تبدیل انرژی بیان کنید.
شکل راست: وقتی جسم را از ارتفاعی بالا می‌بریم انرژی پتانسیل گرانشی به دلیل وزن و ارتفاع از زمین در آن ذخیره می‌شود.
شکل چپ: وقتی جسم را از ارتفاعی رها می‌کنیم به دلیل حرکت و جرم جسم انرژی جنبشی پیدا می‌کند و سبب له شدن قوطی می‌شود.

با توجه به قانون پایستگی انرژی در شکل زیر جای خالی را روی نمودار انرژی یک خودرو کامل کنید.
جواب: ۳۰۰۰۰ ژول به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود.

مقدار انرژی‌ای که بدن ما با خوردن یک تخم مرغ آب پز (حدود ۶۰ گرم)، یک گوجه فرنگی (حدود ۵۰ گرم) و یک نان لواش (حدود ۱۰۰ گرم) کسب می‌کند، چقدر است؟
جواب: ۶۰×۶/۸=۴۰۸ ۵۰×۰/۹=۴۵ ۱۰۰×۱۱/۳=۱۱۳۰ ۴۰۸+۴۵+۱۱۳۰=۱۵۸۳ کیلوژول

از غذاهایی که در یک روز معین مصرف می‌کنید، به همراه مقدار تقریبی آنها، فهرستی تهیه کنید. با توجه به این فهرست تعیین کنید که در این روز معین، بدن شما چه مقدار انرژی از این مواد غذایی کسب می‌کند.

دریافت خود را از شکل زیر با توجه به مفهوم‌هایی که در این فصل فرا گرفتید، بیان کنید.
جواب: منبع اصلی انرژی بدن ما از خورشید است.

انرژی مورد نیاز یک نوجوان فعال و در حال رشد برای یک شبانه روز به‌طور متوسط بین ۱۰۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ کیلوژول است. با توجه به نتیجه «خود را بیازمایید» قبل، آیا این وعده غذایی برای صبحانه یک نوجوان در سنّ و سال شما کافی است یا خیر؟
جواب: خیر زیرا این وعده‌ی غذایی فقط ۱۵۸۳ کیلو ژول انرژی دارد و برای یک نوجوان با مشخصات بالا کافی نیست.