حاول سالم وأحمد إصلاح إطار السيارة لكنهما واجها صعوبة كبيرة في نزع الإطار المطاطي عن الدولاب فقاما بسحبه معا حيث سحب أحمد بقوة N 23 وسالم بقوة 31N وعندئذ تمكنا من زحزحة الإطار ما مقدار القوة بين الإطار المطاطي والدولاب

السؤال: حاول سالم وأحمد إصلاح إطار السيارة لكنهما واجها صعوبة كبيرة في نزع الإطار المطاطي عن الدولاب فقاما بسحبه معا حيث سحب أحمد بقوة N 23 وسالم بقوة 31N وعندئذ تمكنا من زحزحة الإطار ما مقدار القوة بين الإطار المطاطي والدولاب

الإجابة: 54N

شرح الإجابة:

في هذا الموقف العملي، نواجه حالة فيزيائية تتعلق بتطبيق القوى على جسم ساكن لمقاومة الاحتكاك. الإطار المطاطي كان ملتصقًا بالدولاب بقوة احتكاك ساكنة، وهي القوة التي تمنع الجسم من الحركة حتى يتم تجاوزها. وعندما بذل كل من سالم وأحمد جهدهما في اتجاه واحد، أصبح بالإمكان تحليل القوى باستخدام مبدأ جمع المتجهات الخطية.

أولاً، نبدأ بتحديد القوى المؤثرة:

– أحمد سحب الإطار بقوة مقدارها 23 نيوتن.

– سالم سحب في نفس الاتجاه بقوة مقدارها 31 نيوتن.

وبما أن القوتين تعملان على نفس الجسم وفي الاتجاه ذاته، فإننا نستخدم قاعدة الجمع المباشر للقوى:

23 + 31 = 54 نيوتن

هذه القيمة تمثل القوة المحصلة، وهي القوة الفعلية التي أثرت على الإطار المطاطي وتغلبت على مقاومة الاحتكاك بينه وبين الدولاب. أي أن الاحتكاك كان يعادل 54 نيوتن، وهو الحد الأدنى الذي تطلبه تحريك الإطار من مكانه.

من منظور علمي، يمكن اعتبار هذه القوة المحصلة بمثابة “قوة حرجة” تجاوزت عتبة الاحتكاك الساكن، مما أدى إلى زحزحة الإطار. هذا النوع من التحليل يرتبط مباشرة بقانون نيوتن الأول للحركة، والذي ينص على أن الجسم يبقى ساكنًا ما لم تؤثر عليه قوة غير متزنة.

إقرأ أيضا:لماذا يطفو طوق الإنقاذ فوق سطح الماء؟

وبذلك، فإن القوة بين الإطار المطاطي والدولاب، والتي كانت تعيق الحركة، تساوي تمامًا القوة التي بذلها سالم وأحمد معًا: 54 نيوتن. هذه النتيجة لا تعكس فقط الحساب الرياضي، بل توضح أيضًا كيف تتفاعل القوى في الواقع العملي لتجاوز مقاومة ميكانيكية ناتجة عن الاحتكاك.