السؤال: يقف شخص كتلته 65 kg فوق لوح تزلج على الجليد إذا اندفع هذا الشخص بقوة 9.0N فما تسارعه
شرح الإجابة:
لفهم هذه المسألة بدقة، ينبغي أولًا الرجوع إلى المبادئ الأساسية في علم الفيزياء، وتحديدًا قانون نيوتن الثاني للحركة، الذي يُعد حجر الأساس في تحليل القوى المؤثرة على الأجسام. ينص هذا القانون على أن القوة المحصلة المؤثرة على جسم ما تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارعه، ويُكتب رياضيًا على النحو التالي:
F = m · a
من هذا القانون، يمكن إعادة ترتيب المعادلة لاستخراج التسارع:
a = F / m
وبالانتقال إلى المعطيات المتوفرة في المسألة، نجد أن:
– الكتلة m = 65 كغ
– القوة F = 9.0 نيوتن
وبالتالي، يصبح التعويض في المعادلة كالتالي:
a = 9.0 / 65
عند تنفيذ عملية القسمة، نحصل على:
a ≈ 0.13846 m/s²
وبما أن المسائل الفيزيائية المدرسية تتطلب غالبًا تقريب النتائج إلى منزلتين عشريتين لتسهيل الفهم، فإن الناتج النهائي للتسارع هو:
a ≈ 0.14 m/s²
هذا الرقم يُعبّر عن مقدار التغير في سرعة الشخص في كل ثانية نتيجة لتأثير القوة. بمعنى آخر، إذا استمرت القوة المؤثرة بنفس المقدار، فإن سرعة الشخص تزداد بمعدل 0.14 متر لكل ثانية في كل ثانية تمر، ما يُعرف بالتسارع المنتظم.
إقرأ أيضا:يجرى التعداد السكاني لتحديد التوزيع الجغرافي صواب خطأومن زاوية أخرى، فإن استخدام لوح التزلج على الجليد يُقلل من تأثير الاحتكاك، مما يجعل القوة المؤثرة أكثر فعالية في تغيير سرعة الجسم. وهذا يوضح كيف أن البيئة الفيزيائية المحيطة — مثل سطح الجليد — تلعب دورًا حاسمًا في تحديد نتائج الحركة.
عند تعميم هذه الفكرة، يمكن تطبيق نفس المنهجية الحسابية على أي جسم يتحرك تحت تأثير قوة معينة، بشرط معرفة كتلته وعدم وجود قوى مقاومة كبيرة مثل الاحتكاك أو مقاومة الهواء. فكلما زادت القوة المؤثرة على الجسم أو قلت كتلته، زاد تسارعه، والعكس صحيح.
إقرأ أيضا:اعتاد عيسى أن يمشي حول مزرعته فمشى في أحد الأيام 2 كلم على جانب منها ثم 3 كلم على الجانب الآخر ثم قطع المزرعة كما هو مبين في الخط المنقطوبذلك، يتضح أن فهم العلاقة بين القوة والكتلة والتسارع لا يقتصر على حل المسائل النظرية، بل يمتد ليشكل أساسًا لفهم الظواهر الحركية في الحياة اليومية، من حركة السيارات إلى انطلاق الصواريخ، مرورًا برياضة التزلج نفسها.