السؤال: يسحب صندوق كتلته 225 kg أفقياً تحت تأثير قوة مقدارها 710 N فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي 0.20 فاحسب تسارع الصندوق
شرح الإجابة:
في البداية، نحدد القوة العمودية التي تؤثر على الصندوق أثناء حركته الأفقية. بما أن السحب يتم على سطح أفقي دون ميل، فإن القوة العمودية تساوي وزن الصندوق، وتحسب من العلاقة:
القوة العمودية N = الكتلة × تسارع الجاذبية الأرضية = 225 × 9.8 = 2205 نيوتن.
بعد تحديد القوة العمودية، ننتقل لحساب قوة الاحتكاك الحركي التي تعيق حركة الصندوق. هذه القوة تعتمد على معامل الاحتكاك الحركي والضغط العمودي، وتُحسب وفق العلاقة:
قوة الاحتكاك f_k = µ_k × N = 0.20 × 2205 = 441 نيوتن.
الآن ننتقل إلى الخطوة الحاسمة وهي حساب القوة الصافية المؤثرة على الصندوق. هذه القوة تمثل الفرق بين القوة المطبقة وقوة الاحتكاك، أي:
القوة الصافية F_net = القوة المؤثرة – قوة الاحتكاك = 710 – 441 = 269 نيوتن.
وبما أن القوة الصافية هي المسؤولة عن توليد التسارع، نستخدم قانون نيوتن الثاني لحساب مقدار التسارع الناتج عن هذه القوة:
التسارع a = F_net ÷ الكتلة = 269 ÷ 225 ≈ 1.1956 m/s².
إقرأ أيضا:هل ينفع الاعتذار ممن يسب الذات الالهيه بانها عاده لا يمكنه تركها او انه لا يملك نفسه عند الغضب لماذاوبالتقريب إلى منزلتين عشريتين، نحصل على:
التسارع النهائي ≈ 1.20 m/s².
هذا التسارع يعكس مدى تأثير القوة المتبقية بعد خصم الاحتكاك على حركة الصندوق. ومن خلال هذا التحليل، يتضح كيف تتفاعل القوى المختلفة لتحديد سلوك الجسم المتحرك، مما يعزز فهم الطالب لمفاهيم الفيزياء التطبيقية ويعمّق إدراكه للعلاقات الرياضية التي تحكم الظواهر الطبيعية.