السؤال: وضح كيف يتغير زخم جسم ما بتغير سرعته المتجهة
شرح الإجابة:
لكي نستوعب هذه العلاقة الجوهرية، يجب أن ندرك أولاً أن كمية التحرك، أو ما يُعرف بالزخم، ليست مجرد قياس لمدى سرعة جسم ما، بل هي مقياس لـ “كتلته المتحركة”. فهي نتاج ضرب كتلة الجسم في سرعته المتجهة. هذا يعني أن جسماً ضخماً يتحرك ببطء قد يمتلك زخماً يعادل زخم جسم أخف يتحرك بسرعة أكبر. فالزخم يجمع بين مفهومي الكتلة والحركة في كمية فيزيائية واحدة ذات معنى عميق.
وهنا يكمن جوهر المسألة في كلمة “المتجهة”. فالسرعة المتجهة لا تخبرنا فقط عن مقدار سرعة الجسم، أي كم كيلومترًا يقطع في الساعة، بل تحدد لنا أيضاً وجهته واتجاه حركته. وبما أن الزخم يعتمد اعتماداً كلياً على هذه السرعة المتجهة، فإنه يرث منها هذه الخاصية، ليصبح هو الآخر كمية متجهة. وعليه، فإن اتجاه زخم أي جسم هو دائماً وأبداً في نفس اتجاه سرعته المتجهة، فهما مرتبطان ارتباطاً لا يقبل الانفصام.
يترتب على هذا الارتباط الوثيق أن أي تغيير يطرأ على متجه السرعة سينعكس مباشرة على الزخم. هذا التغيير يمكن أن يحدث بطريقتين أساسيتين. الطريقة الأولى هي تغيير مقدار السرعة، كأن تضغط على دواسة الوقود في سيارة لتزيد من سرعتها، أو تستخدم المكابح لتقلل منها؛ في كلتا الحالتين يتغير مقدار الزخم. أما الطريقة الثانية، وهي الأعمق فهماً، فتتمثل في تغيير اتجاه الحركة حتى لو ظل مقدار السرعة ثابتاً. فعندما تدور سيارة في منعطف دائري بسرعة ثابتة، فإن سرعتها المتجهة تتغير باستمرار لأن اتجاهها يتغير في كل لحظة، وبالتالي، فإن زخمها أيضاً يتغير باستمرار رغم ثبات سرعتها العددية.
خلاصة القول، إن العلاقة بين الزخم والسرعة المتجهة هي علاقة تبعية مطلقة. فالزخم ليس مجرد رقم، بل هو بصمة الحركة الكاملة للجسم، فهو يصف زخم الحركة واتجاهها في آن واحد. لذلك، فإن أي تعديل، مهما كان طفيفاً، في مسار الجسم أو في مقدار سرعته، هو في حقيقته تغيير في حالته الحركية، ويترجم فيزيائياً إلى تغيير فوري في كمية تحركه أو زخمه.