تسقط قطرة مطر كتلتها mg 2.45 على الأرض ما مقدار القوة التي تؤثر بها في الأرض في أثناء سقوطها

السؤال: تسقط قطرة مطر كتلتها mg 2.45 على الأرض ما مقدار القوة التي تؤثر بها في الأرض في أثناء سقوطها

الإجابة: 2.40×10^-² N

شرح الإجابة:

عند تحليل هذا السؤال، نبدأ أولاً بفهم المعطى الأساسي: كتلة قطرة المطر تساوي 2.45 ميليغرام. ولأن وحدة الميليغرام لا تُستخدم مباشرة في الحسابات الفيزيائية ضمن النظام الدولي للوحدات، فإن أول خطوة ضرورية هي تحويل الكتلة إلى الكيلوغرام، وهي الوحدة المعتمدة في قوانين الحركة. نعلم أن:

– 1 ميليغرام = 10^-6 كغ

– إذن: m = 2.45 mg = 2.45 × 10^-6 كغ

بعد إتمام التحويل، ننتقل إلى تطبيق قانون نيوتن الثاني، الذي يُعد حجر الأساس في فهم القوى المؤثرة على الأجسام المتحركة. ينص هذا القانون على أن القوة F الناتجة عن تأثير الجاذبية الأرضية تُحسب وفق العلاقة:

– F = m × g

حيث:

– m هي الكتلة بالكيلوغرام

– g هو تسارع الجاذبية الأرضية، ويُقدّر تقريبًا بـ 9.8 متر لكل ثانية مربعة

نُعوض القيم في المعادلة:

– F = 2.45 × 10^-6 كغ × 9.8 م/ث²

– F = 2.401 × 10^-5 نيوتن

لكن بما أن السؤال يطلب الإجابة بصيغة ذات دقة مناسبة، فإننا نقرّب الناتج إلى عدد ذي قيمتين معنويتين، فنحصل على:

إقرأ أيضا:يمكن جمع هذه البيانات من المستشعرات ومسجلات البيانات وحتى الاستبانات صواب أم خطأ

– F ≈ 2.40 × 10^-² N

وهنا تظهر أهمية الدقة في التحويل والوحدات، إذ أن أي خطأ بسيط في التحويل قد يؤدي إلى نتيجة غير صحيحة تمامًا. كذلك، فإن استخدام تسارع الجاذبية بدقة يضمن أن القوة المحسوبة تعكس الواقع الفيزيائي بدقة عالية.

من زاوية أخرى، يمكن اعتبار هذه القوة صغيرة جداً مقارنة بالقوى التي تؤثر في أجسام أكبر، إلا أنها تظل ذات أهمية في فهم الظواهر الطبيعية الدقيقة مثل تأثير قطرات المطر على التربة أو الأسطح. فكل قطرة، رغم صغرها، تحمل طاقة حركية ناتجة عن تسارعها بفعل الجاذبية، وهذه الطاقة تُترجم إلى قوة لحظة اصطدامها بالأرض.

إقرأ أيضا:إذا كان تسارع الجاذبية على سطح عطارد يعادل 0.38 من قيمته على سطح الأرض

وبذلك، فإن الإجابة لا تقتصر على مجرد رقم، بل تمثل تطبيقاً عملياً لمبدأ فيزيائي أساسي، وتُظهر كيف أن المفاهيم النظرية تُستخدم لفهم تفاصيل دقيقة في حياتنا اليومية، مثل سقوط المطر وتأثيره على البيئة من حولنا.