حل سؤال: جسم كتلته 10kg تعرض لتأثير قوة افقية مقدارها 15n اوجد حسابيا تسارع هذا الجسم
- اجابة السؤال هي: 1.5 متر/ثانية².
شرح الإجابة :
لعلّك تتساءل، كيف توصلنا إلى هذه النتيجة؟ الأمر في غاية البساطة، ويعتمد على فهم أحد أهم قوانين الفيزياء، وهو قانون نيوتن الثاني في الحركة. هذا القانون يمثل حجر الزاوية في فهم العلاقة بين القوة والحركة، فهو يربط بين القوة المؤثرة على الجسم، وكتلة هذا الجسم، والتسارع الذي يكتسبه نتيجة لتلك القوة.
بعبارة أخرى، قانون نيوتن الثاني يقول لنا إن القوة المحصلة المؤثرة على جسم ما تساوي حاصل ضرب كتلة الجسم في تسارعه. رياضياً، نعبر عن ذلك بالصيغة التالية: القوة = الكتلة × التسارع (F = m × a). هذه المعادلة الصغيرة تحمل في طياتها مفتاح حل العديد من المسائل الفيزيائية المتعلقة بالحركة.
في هذه المسألة تحديداً، لدينا معطيات محددة: كتلة الجسم (m) تساوي 10 كيلوغرام، والقوة الأفقية المؤثرة عليه (F) تساوي 15 نيوتن. المطلوب هو إيجاد التسارع (a) الذي سيكتسبه الجسم نتيجة لهذه القوة.
والآن، كيف نستخدم قانون نيوتن الثاني لحساب التسارع؟ ببساطة، نعيد ترتيب المعادلة لجعل التسارع هو المتغير الذي نريد حسابه. بدلاً من F = m × a، يصبح لدينا: التسارع = القوة / الكتلة (a = F / m).
إقرأ أيضا:أوجد معدل التغير للدالة الخطية بناء على الجدول أدناهوبالتالي، بتعويض القيم المعطاة في المعادلة، نحصل على: التسارع = 15 نيوتن / 10 كيلوغرام. إجراء هذه العملية الحسابية البسيطة يعطينا قيمة التسارع، وهي 1.5 متر/ثانية².
ماذا تعني وحدة “متر/ثانية²”؟ إنها وحدة قياس التسارع، وتعني أن سرعة الجسم تزداد بمقدار 1.5 متر في الثانية كل ثانية. بعبارة أبسط، إذا بدأ الجسم حركته من السكون، فبعد ثانية واحدة ستكون سرعته 1.5 متر/ثانية، وبعد ثانيتين ستكون سرعته 3 متر/ثانية، وهكذا.
لكن، ماذا لو كانت هناك قوى أخرى تؤثر على الجسم بالإضافة إلى القوة الأفقية؟ في هذه الحالة، يجب أولاً حساب القوة المحصلة، أي مجموع جميع القوى المؤثرة على الجسم مع مراعاة اتجاهاتها. بعد ذلك، نستخدم القوة المحصلة في قانون نيوتن الثاني لحساب التسارع.
على سبيل المثال، لنفترض أن هناك قوة احتكاك تعاكس حركة الجسم وتقلل من تسارعه. في هذه الحالة، يجب طرح قوة الاحتكاك من القوة الأفقية لحساب القوة المحصلة، ثم استخدام القوة المحصلة في المعادلة لحساب التسارع.
بالإضافة إلى ذلك، يجب أن نضع في اعتبارنا أن قانون نيوتن الثاني ينطبق على الأجسام التي تتحرك بسرعة أقل بكثير من سرعة الضوء. عند السرعات العالية جداً، يجب استخدام نظرية النسبية لأينشتاين لوصف حركة الأجسام بدقة.
خلاصة القول، قانون نيوتن الثاني هو أداة قوية لفهم العلاقة بين القوة والحركة، ويمكن استخدامه لحل العديد من المسائل الفيزيائية المتعلقة بتسارع الأجسام. فهم هذا القانون يفتح الباب أمام استيعاب أعمق للعديد من الظواهر الطبيعية من حولنا.
إقرأ أيضا:يسهم التنوع الحيوي في استقرار النظام البيئيو لكي نختم حديثنا، تخيل أنك تدفع صندوقاً ثقيلاً. كلما زادت القوة التي تبذلها، زادت سرعة تحرك الصندوق، أليس كذلك؟ هذا بالضبط ما يصفه قانون نيوتن الثاني. القوة التي تبذلها هي “F”، وكتلة الصندوق هي “m”، والتسارع هو مدى سرعة زيادة سرعة الصندوق. لذا، كلما دفعت بقوة أكبر، زاد التسارع.
أتمنى أن يكون هذا الشرح قد أوضح لك كيفية حل هذه المسألة، وكيفية تطبيق قانون نيوتن الثاني في مواقف مماثلة. تذكر دائماً أن الفيزياء ليست مجرد معادلات وقوانين، بل هي محاولة لفهم العالم من حولنا.