تلعب نورة مع زميلتها لعبة شد الحبل مستخدمة دمية وفي لحظة ما خلال اللعبة سحبت نورة الدمية بقوة N22 وسحبت زميلتها الدمية بقوة معاكسة مقدارها 19.5N فكان تسارع الدمية m/s 6.25 ما كتلة الدمية

السؤال: تلعب نورة مع زميلتها لعبة شد الحبل مستخدمة دمية وفي لحظة ما خلال اللعبة سحبت نورة الدمية بقوة مقدارها 22 N وسحبت زميلتها الدمية بقوة معاكسة مقدارها 19.5 N، فأصبح تسارع الدمية 6.25 m/s². ما كتلة الدمية؟

الإجابة: 0.40 kg

شرح الإجابة:

في البداية، ننتقل إلى تحديد القوة المحصلة التي تؤثر فعلياً على حركة الدمية. بما أن القوتين متعاكستين في الاتجاه، فإننا نحسب الفرق بينهما للحصول على القوة الصافية المؤثرة. إذن:

– القوة التي أثّرت بها نورة: 22 نيوتن

– القوة المعاكسة من زميلتها: 19.5 نيوتن

– القوة الصافية الناتجة: 22 − 19.5 = 2.5 نيوتن

هذه القوة الصافية هي التي تسببت في تسارع الدمية، وهي القوة الوحيدة التي تؤخذ في الاعتبار عند تطبيق قانون نيوتن الثاني للحركة، الذي يُعد حجر الأساس في تحليل سلوك الأجسام المتحركة.

وفقاً لهذا القانون، فإن العلاقة بين القوة والكتلة والتسارع تُعبّر عنها بالصيغة الرياضية التالية:

– F = m · a

حيث:

– F تمثل القوة الصافية المؤثرة (2.5 نيوتن)

– m تمثل الكتلة المطلوبة

– a تمثل التسارع (6.25 متر/ثانية²)

نقوم الآن بإعادة ترتيب المعادلة لاستخراج الكتلة:

إقرأ أيضا:ما العدد الذي ثلاثة أمثاله تساوي -117

– m = F / a = 2.5 / 6.25 = 0.4 كيلوجرام

هذا الناتج يعكس بدقة كتلة الدمية، ويُظهر كيف يمكن استخدام القوانين الفيزيائية لتفسير الظواهر اليومية بطريقة علمية ومنطقية.

ومن زاوية أعمق، فإن هذا المثال يوضح كيف تتفاعل القوى المتضادة لتحديد اتجاه الحركة، ويُبرز أهمية فهم العلاقة بين الكتلة والتسارع في تحليل أي نظام ميكانيكي. فكلما زادت الكتلة، قلّ التسارع الناتج عن نفس القوة، والعكس صحيح. وهذا المفهوم يُعدّ أساسياً في دراسة الديناميكا، ويُستخدم في مجالات متعددة مثل تصميم الألعاب، وفهم حركة المركبات، وحتى في تحليل القوى المؤثرة في الروبوتات.

إقرأ أيضا:أي نقطة على خط الأعداد هي أفضل تمثيل للعدد جذر 8

إن إدراك هذه العلاقات لا يقتصر على حل المسائل فقط، بل يُسهم في بناء تفكير علمي متماسك، يُمكّن الطالب من ربط المفاهيم النظرية بالتطبيقات الواقعية، ويعزز قدرته على التنبؤ بسلوك الأجسام تحت تأثير القوى المختلفة.