السؤال: تدور لعبة بمعدل ثابت 5 rev/min فهل تسارعها الزاوي موجب أم سالب أم صفر؟
- الإجابة: التسارع الزاوي يساوي صفر.
شرح الإجابة:
إن مفتاح فهم هذه المسألة يكمن في كلمة واحدة محورية وهي: “ثابت”. عندما نصف حركة جسم بأنها تتم بمعدل ثابت، فإننا نؤكد على أن سرعته لا تتغير مع مرور الزمن. وفي عالم الفيزياء، التسارع، سواء كان خطيًا أو زاويًا، هو مقياس لتغير السرعة. فإذا لم يكن هناك تغير، فلا يمكن أن يكون هناك تسارع.
لتبسيط الفكرة، تخيل سيارة تسير على طريق سريع بسرعة ثابتة قدرها 100 كيلومتر في الساعة دون زيادة أو نقصان. في هذه الحالة، تسارعها الخطي يساوي صفرًا. الأمر ذاته ينطبق تمامًا على الحركة الدورانية. اللعبة هنا تدور بسرعة دوران محددة وثابتة، وهي 5 دورات في الدقيقة (rev/min). هذه القيمة تمثل “السرعة الزاوية” للجسم، وهي تظل كما هي دون أي تغيير.
من هذا المنطلق، يصبح من الواضح أن التسارع الزاوي، الذي يقيس معدل تغير هذه السرعة الزاوية، لا بد أن يكون صفرًا. لو كان التسارع موجبًا، لكان ذلك يعني أن سرعة دوران اللعبة تتزايد باستمرار، فتنتقل من 5 إلى 6 ثم 7 دورات في الدقيقة وهكذا. وعلى النقيض، لو كان التسارع سالبًا، لكان ذلك مؤشرًا على وجود تباطؤ زاوي، أي أن سرعة دورانها تتناقص تدريجيًا من 5 إلى 4 ثم 3 دورات في الدقيقة، ربما حتى تتوقف.
إقرأ أيضا:اي قريه سعوديه اشتهرت بصناعه الملح وتنتج حوالي ثلث استهلاك المملكه من الملح عالي الجودهلكن نص السؤال يقطع الشك باليقين بذكر “معدل ثابت”. وبناءً عليه، فإن الحالة الوحيدة التي تتوافق مع هذا الوصف هي انعدام أي تسارع. فاللعبة تحافظ على وتيرة دورانها دون أي زيادة أو نقصان، مما يجعل قيمة تسارعها الزاوي صفرًا بشكل حتمي.