السؤال: احسب سرعة جسم يسقط من السكون بتسارع 9.8 م/ث2 بعد ثانيتين من بدء حركته.
- الإجابة: تبلغ السرعة النهائية للجسم 19.6 مترًا في الثانية (م/ث).
شرح الإجابة:
لفهم كيفية الوصول إلى هذه النتيجة، يجب أن نتأمل في جوهر الحركة المتسارعة. إن المسألة لا تتعلق بمجرد أرقام، بل بوصف دقيق لظاهرة فيزيائية تحدث حولنا باستمرار، وهي السقوط الحر. لنبدأ بتفكيك المعطيات الأساسية؛ فالجسم يبدأ حركته “من السكون”، وهذه العبارة هي مفتاح الحل الأول، إذ تعني أن سرعته الابتدائية تساوي صفرًا. بعد ذلك، يُعطى لنا مقدار التسارع، وهو 9.8 م/ث²، وهذه القيمة ليست عشوائية، بل تمثل عجلة الجاذبية الأرضية، وهي القوة الخفية التي تجذب الأجسام نحو مركز الكوكب، وتزيد من سرعة انطلاقها بمقدار ثابت كل ثانية. وأخيرًا، لدينا الإطار الزمني المحدد وهو ثانيتان. إن العلاقة التي تحكم هذه المتغيرات الثلاثة (السرعة الابتدائية، التسارع، الزمن) للوصول إلى السرعة النهائية تُلخصها إحدى معادلات الحركة الأساسية، والتي تنص على أن السرعة النهائية هي نتاج جمع السرعة الابتدائية مع حاصل ضرب التسارع في الزمن. وبتطبيق هذه القاعدة الفيزيائية على حالتنا، نجد أن العملية الحسابية تصبح كالتالي: السرعة النهائية = 0 + (9.8 × 2). ومن خلال هذه العملية البسيطة، يتضح أن سرعة الجسم بعد مرور ثانيتين بالضبط على بدء سقوطه من حالة السكون المطلق قد بلغت 19.6 مترًا في الثانية، وهذا الرقم يعبر عن مدى التغير الذي أحدثته الجاذبية في حالة الجسم خلال تلك الفترة الزمنية القصيرة.