السؤال: يتعلم أحمد التزلج على الجليد ويساعده أبوه بأن يسحبه بحيث يكتسب تسارعا مقداره 0.80 m/s² فإذا كانت كتلة أحمد kg27.2 فما مقدار القوة التي يسحبه بها أبوه أهمل المقاومة بين الجليد وحذاء التزلج
شرح الإجابة:
في سياق دراسة الحركة الخطية، يُعد هذا السؤال تطبيقاً مباشراً للقانون الثاني للحركة الذي صاغه العالم إسحاق نيوتن، والذي ينص على أن القوة المؤثرة على جسم ما تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارعه. هذا القانون يُعبّر عنه رياضياً بالصيغة:
F = m × a
وبالعودة إلى المعطيات، نجد أن كتلة أحمد تبلغ 27.2 كيلوغرام، بينما التسارع الذي يكتسبه نتيجة سحب والده له هو 0.80 متر لكل ثانية مربعة. عند إدخال هذه القيم في المعادلة، نحصل على:
F = 27.2 × 0.80 = 21.76 نيوتن
وهنا نلاحظ أن الناتج هو قيمة دقيقة، ولكن بما أن القوة تُقاس عادة بوحدة النيوتن وتُقرّب لأقرب عدد صحيح في التطبيقات العملية، فإننا نعتمد القيمة 22 نيوتن كإجابة نهائية.
من المهم أن نُشير إلى أن تجاهل مقاومة الجليد وحذاء التزلج في هذا السياق يعني أن القوة الوحيدة المؤثرة على أحمد هي تلك التي يمارسها والده، دون وجود أي احتكاك أو مقاومة تُقلل من تأثير هذه القوة. هذا التبسيط يُستخدم كثيراً في مسائل تعليمية لتوضيح المفهوم الأساسي دون تعقيدات إضافية.
إقرأ أيضا:على ما يدل تخصيص يوم 23/3 من كل عام يوما عالميا للارصاد الجويهعند تأمل العلاقة بين الكتلة والتسارع والقوة، يتضح أن أي زيادة في أحدهما تؤدي إلى زيادة في القوة المطلوبة لتحريك الجسم. فلو كانت كتلة أحمد أكبر أو كان التسارع المطلوب أعلى، لاحتاج والده إلى بذل قوة أكبر. هذه العلاقة تُعد حجر الأساس في فهم ديناميكية الأجسام، وتُستخدم في مجالات متعددة مثل تصميم المركبات، حسابات الطيران، وحتى في الرياضات التي تعتمد على الدفع والانطلاق.
إقرأ أيضا:في التفاعلات الماصة للحرارة تكون طاقة المواد المتفاعلةوبذلك، لا يقتصر هذا المثال على مجرد حساب عددي، بل يُمثل نموذجاً تربوياً يُجسّد كيف تتحول المفاهيم الفيزيائية إلى أدوات لفهم العالم من حولنا، ويُعزز لدى الطالب القدرة على الربط بين النظرية والتطبيق، بأسلوب علمي دقيق ومنظم.