اختبار الرخصة المهنية للمعلمين — الفيزياء

1. العالِم المسلم الذي ألّف «كتاب المناظر»، وأثبت فيه بالتجربة أن الإبصار يحدث بدخول الضوء إلى العين من الأجسام لا بأشعةٍ تخرج من العين، هو:

1. الكندي
2. البيروني
3. ابن الهيثم ✓
4. الخازني

الشرح: الصحيح «ابن الهيثم» لأن ابن الهيثم في «كتاب المناظر» نقض القول بخروج الأشعة من العين، وبيّن بالتجارب أن الضوء ينتقل من الأجسام إلى العين، واتخذ التجربة المضبوطة منهجًا للبرهان. «الكندي» خطأ لأن الكندي كان من القائلين بخروج أشعة الإبصار من العين، وهو القول الذي ردّه ابن الهيثم. «البيروني» خطأ لأن البيروني اشتهر بقياس نصف قطر الأرض وتعيين الكثافات النسبية للمواد، لا بكتاب المناظر. «الخازني» خطأ لأن الخازني صاحب «ميزان الحكمة» في الموازين والكثافات وعلم السوائل.

2. في درسٍ عن قانون نيوتن الثالث قال طالب: «عندما تصطدم شاحنةٌ كبيرة بسيارةٍ صغيرة تؤثر الشاحنة في السيارة بقوةٍ أكبر من قوة السيارة في الشاحنة». ما الرد العلمي الصحيح الذي يقدمه المعلم؟

1. القوتان متساويتان مقدارًا ومتعاكستان، وتسارع السيارة أكبر لأن كتلتها أصغر ✓
2. الطالب محق، لأن القوة المؤثرة تتناسب مع كتلة الجسم المؤثر، وكتلة الشاحنة أكبر
3. القوتان متساويتان فقط إذا كانت سرعتا المركبتين متساويتين قبل التصادم
4. قوة الشاحنة أكبر لأن زخمها قبل التصادم أكبر من زخم السيارة الصغيرة

الشرح: الصحيح «القوتان متساويتان مقدارًا ومتعاكستان، وتسارع السيارة أكبر لأن كتلتها أصغر» لأن قوتي الفعل وردّ الفعل في التفاعل نفسه متساويتان مقدارًا ومتعاكستان اتجاهًا أيًّا كانت الكتل والسرعات، والفرق في الأثر يفسره القانون الثاني ⁦a = F/m⁩، فالسيارة الأخف تكتسب تسارعًا أكبر فيكون تضررها أكبر. «الطالب محق، لأن القوة المؤثرة تتناسب مع كتلة الجسم المؤثر، وكتلة الشاحنة أكبر» خطأ لأن القانون الثالث لا يربط مقدار القوة بكتلة الجسم المؤثر، فالقوتان متساويتان دائمًا. «القوتان متساويتان فقط إذا كانت سرعتا المركبتين متساويتين قبل التصادم» خطأ لأن تساوي القوتين لا يشترط تساوي السرعات، فهو صحيحٌ في كل تفاعل. «قوة الشاحنة أكبر لأن زخمها قبل التصادم أكبر من زخم السيارة الصغيرة» خطأ لأن الزخم الأكبر لا يجعل إحدى القوتين أكبر من الأخرى، والتغير في زخم المركبتين متساوٍ مقدارًا.

3. يجري ماءٌ كثافته ⁦1000 kg/m³⁩ في أنبوبٍ أفقي، فتزداد سرعته من ⁦2 m/s⁩ إلى ⁦6 m/s⁩ عند دخوله جزءًا أضيق. الفرق بين ضغط الماء في الجزأين:

1. ⁦8 kPa⁩
2. ⁦32 kPa⁩
3. ⁦16 kPa⁩ ✓
4. ⁦18 kPa⁩

الشرح: الصحيح «⁦16 kPa⁩» لأن معادلة برنولي لأنبوبٍ أفقي تعطي ⁦P₁ − P₂ = ½ρ(v₂² − v₁²) = ½ × 1000 × (36 − 4) = 16000 Pa = 16 kPa⁩، والضغط أقل في الجزء الأضيق حيث السرعة أكبر. «⁦8 kPa⁩» خطأ لأنه ربّع فرق السرعتين ⁦(6 − 2)²⁩ بدل طرح مربعيهما. «⁦32 kPa⁩» خطأ لأنه أسقط المعامل ½ من حد الطاقة الحركية. «⁦18 kPa⁩» خطأ لأنه أهمل السرعة الابتدائية فحسب ⁦½ρv₂²⁩ وحدها.