اذا تحرك قطار كتلته 10000 كجم نحو الشرق بسرعة مقدارها 15 م/ث فأحسب زخم القطار

السؤال: اذا تحرك قطار كتلته 10000 كجم نحو الشرق بسرعة مقدارها 15 م/ث فأحسب زخم القطار.

• الإجابة: زخم القطار يساوي 150,000 كجم.م/ث باتجاه الشرق.

شرح الإجابة:

إن فهمنا لهذه المسألة يرتكز على استيعاب مفهوم فيزيائي جوهري يُعرف بكمية التحرك، أو ما يُطلق عليه أيضاً “الزخم”. هذا المفهوم لا يمثل السرعة وحدها ولا الكتلة بمفردها، بل هو مقياس مركب يصف “قوة الحركة” التي يمتلكها جسم ما. ولكي نُحدد زخم القطار بدقة، فإننا لا ننظر إلى كتلته الهائلة بمعزل عن حركته، ولا إلى سرعته دون اعتبار لثقله، بل ندمج بين هذين العاملين في علاقة رياضية واضحة.

من هذا المنطلق، نصل إلى القانون الفيزيائي الذي يحكم هذه الظاهرة، حيث إن الزخم (خ) هو نتاج ضرب كتلة الجسم (ك) في سرعته المتجهة (ع). السرعة هنا ليست مجرد رقم، بل هي “سرعة متجهة”، أي أنها تحمل معلومتين أساسيتين: المقدار والاتجاه. وفي حالة القطار المذكور، كتلته تبلغ 10,000 كيلوجرام، أما سرعته المتجهة فهي 15 متراً في الثانية نحو الشرق تحديداً، وهذا التحديد للاتجاه هو جزء لا يتجزأ من الحل.

وبناءً على ما سبق، ننتقل الآن إلى التطبيق الحسابي المباشر. نقوم بتعويض القيم المعطاة في المعادلة الأساسية:الزخم = الكتلة × السرعة المتجهةالزخم = 10,000 كجم × 15 م/ث (شرقاً)عند إجراء عملية الضرب، نحصل على قيمة عددية قدرها 150,000.

ولكن، الإجابة لا تكتمل عند هذا الحد. فالزخم، كما أسلفنا، كمية متجهة، مما يعني أن الإجابة الرقمية وحدها تعتبر ناقصة. لذا، يجب أن نُلحق بالنتيجة وحدة القياس الصحيحة والاتجاه. وحدة قياس الزخم تُشتق مباشرة من القانون، وهي “كيلوجرام.متر/ثانية” (كجم.م/ث). أما الاتجاه، فهو نفس اتجاه حركة الجسم، أي “شرقاً”. وبذلك، تكون الإجابة النهائية الكاملة هي أن زخم القطار يبلغ 150,000 كجم.م/ث شرقاً، وهو رقم يعبر عن كمية الحركة الهائلة التي يختزنها هذا الجسم الضخم أثناء انطلاقه.