أسقطت برتقالة من ارتفاع معين في اللحظة نفسها التي أطلقت فيها رصاصة أفقيا من بندقية من الارتفاع نفسه أي العبارات التالية صحيحة

السؤال: أسقطت برتقالة من ارتفاع معين في اللحظة نفسها التي أطلقت فيها رصاصة أفقيا من بندقية من الارتفاع نفسه، أي العبارات التالية صحيحة؟

• الإجابة: سيصطدم الجسمان بالأرض في اللحظة نفسها.

شرح الإجابة:

قد تبدو هذه النتيجة مخالفة للبديهة، لكنها ترتكز على مبدأ فيزيائي أساسي وثابت. لفهم هذا الأمر على حقيقته، يجب أن ندرك أن القوة الوحيدة المؤثرة على الجسمين في رحلتهما نحو الأسفل هي قوة الجاذبية الأرضية، وهذه القوة تسحب كل شيء إلى الأسفل بالتسارع ذاته بغض النظر عن حركته الجانبية.

وهنا يكمن مفتاح الحل، حيث يمكننا تحليل حركة الرصاصة إلى مكونين منفصلين تمامًا: حركة أفقية سريعة جدًا، وحركة رأسية نحو الأسفل. الحركة الرأسية للرصاصة، أي سقوطها، لا تتأثر إطلاقًا بسرعتها الأفقية. وبالمثل، فإن البرتقالة لديها حركة رأسية فقط. بما أن كليهما بدأ السقوط من نفس الارتفاع وبدون أي سرعة ابتدائية نحو الأسفل، فإن رحلتهما العمودية نحو الأرض ستكون متطابقة.

بعبارة أخرى، تخيل سباقًا نحو الأرض بين البرتقالة والرصاصة. كلاهما يقف على خط بداية واحد (نفس الارتفاع)، وكلاهما يبدأ السباق في اللحظة ذاتها. قوة الجاذبية هي الحكم الذي يدفعهما نحو خط النهاية (الأرض) بالقوة والتسارع نفسيهما. أما السرعة الأفقية الهائلة للرصاصة، فإن دورها يقتصر فقط على تحديد المكان البعيد الذي ستهبط فيه، ولكنها لا تمنحها أي أفضلية في سباق السقوط العمودي.

وهكذا، يتضح لنا أن الزمن الذي يستغرقه أي جسم ليسقط لا يعتمد على مدى سرعة تحركه أفقيًا، بل يعتمد فقط على ارتفاعه الأولي وقوة الثقالة. لهذا السبب، تصل البرتقالة والرصاصة إلى الأرض في آن واحد، على الرغم من أن الرصاصة تقطع مسافة أفقية شاسعة خلال رحلة سقوطها القصيرة.