إذا دفعت كتابا إلى الأمام فهل يعني هذا أن سرعته المتجهة ستكون في الاتجاه نفسه

السؤال: إذا دفعت كتابًا إلى الأمام فهل يعني هذا أن سرعته المتجهة ستكون في الاتجاه نفسه؟

الإجابة: لا، فقد تتجه سرعته المتجهة خلاف اتجاه الدفع، وقد تقل قيمتها عند دفعه إلى الأمام.

شرح الإجابة:

لفهم هذه الظاهرة بدقة، يجب أولًا التمييز بين السرعة القياسية والسرعة المتجهة. السرعة المتجهة ليست مجرد مقدار عددي، بل هي كمية فيزيائية تتضمن الاتجاه أيضًا. وعليه، فإن دفع جسم ما لا يعني بالضرورة أن اتجاه سرعته المتجهة سيتطابق مع اتجاه القوة المطبقة عليه.

عند دفع الكتاب إلى الأمام، فإن القوة المؤثرة عليه تُحدث تسارعًا، يُحسب وفق العلاقة الرياضية: a = F/m، حيث a هو التسارع، F القوة المؤثرة، وm الكتلة. هذا التسارع يُضاف إلى السرعة الابتدائية v₀ وفق المعادلة الخطية: v = v₀ + a·t. ولكن، إذا كانت السرعة الابتدائية v₀ في الاتجاه المعاكس لاتجاه الدفع، فإن التسارع الناتج قد لا يكون كافيًا لتغيير اتجاه الحركة فورًا، بل قد يؤدي فقط إلى تقليل السرعة تدريجيًا.

ولكي يتحول اتجاه السرعة المتجهة إلى الأمام، يجب أن يكون التسارع الناتج عن الدفع أكبر من السرعة الابتدائية المعاكسة، وأن يستمر لفترة زمنية كافية. في حال لم يتحقق ذلك، فإن الجسم سيستمر في التحرك في الاتجاه المعاكس رغم دفعه للأمام، إلى أن تتغير السرعة المتجهة لاحقًا.

إقرأ أيضا:في ذرة نظير عنصر الكالسيوم Ca 40 يدل الرقم 40 على عدد

من جهة أخرى، لا يمكن تجاهل تأثير الاحتكاك بين سطح الطاولة والكتاب. هذا الاحتكاك يعمل كقوة مقاومة تقلل من سرعة الجسم، وقد تؤثر على اتجاه الحركة أيضًا. فإذا كانت قوة الاحتكاك كبيرة، فإنها قد تُبطئ حركة الكتاب بسرعة أكبر، مما يساهم في تغيير اتجاهه أو إيقافه تمامًا قبل أن يتحرك في الاتجاه الجديد.

وبالتالي، فإن تحديد اتجاه السرعة المتجهة لا يعتمد فقط على اتجاه الدفع، بل يتطلب تحليلًا دقيقًا للعوامل التالية:

– السرعة الابتدائية v₀ قبل الدفع.

– مقدار القوة المطبقة F.

– كتلة الجسم m.

– الزمن الذي تؤثر فيه القوة t.

– قوة الاحتكاك المؤثرة بين الجسم والسطح.

عند دمج هذه العوامل في تحليل واحد، يتضح أن دفع الكتاب إلى الأمام لا يعني بالضرورة أن سرعته المتجهة ستكون في الاتجاه نفسه. بل إن هذا يعتمد على التوازن بين السرعة السابقة والتسارع الناتج، ومدى تأثير القوى المقاومة. ومن هنا، تظهر أهمية فهم الكميات المتجهة في الفيزياء، لا باعتبارها مجرد أرقام، بل باعتبارها أدوات دقيقة لفهم حركة الأجسام في الواقع.

إقرأ أيضا:استعمل الشكل التالي في تصنيف العلاقة بين <أ و <ب ثم أوجد ق <أ