يلعب شخصان لعبة شد الحبل. أحدهما كتلته 90.0 kg يشد الحبل بحيث يكتسب الشخص الآخر وكتلته 55kg تسارعا مقداره 0.025 m/s² ما القوة التي يؤثر بها الحبل في الشخص ذي الكتلة الكبرى

السؤال: يلعب شخصان لعبة شد الحبل. أحدهما كتلته 90.0 kg يشد الحبل بحيث يكتسب الشخص الآخر وكتلته 55 kg تسارعاً مقداره 0.025 m/s² ما القوة التي يؤثر بها الحبل في الشخص ذي الكتلة الكبرى

الإجابة: 1.4 N

شرح الإجابة:

في البداية، نلجأ إلى القانون الأساسي في الميكانيكا الكلاسيكية، وهو قانون نيوتن الثاني للحركة، الذي ينص على أن القوة المحصلة المؤثرة على جسم ما تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارعه. هذا القانون يُكتب رياضياً بالشكل التالي:

– F = m × a

حيث:

– m تمثل الكتلة، وهي في هذه الحالة كتلة الشخص الذي يتأثر بالحركة: 55 kg

– a تمثل التسارع الناتج عن الشد: 0.025 m/s²

وبتطبيق القانون:

– F = 55 × 0.025 = 1.375 N

هذه القوة تمثل مقدار الشد الذي يؤثر به الحبل على الشخص ذي الكتلة الأصغر. ولكن، وفقاً لقانون نيوتن الثالث، فإن كل فعل له رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. وبالتالي، فإن القوة التي يؤثر بها الحبل على الشخص ذي الكتلة الكبرى (90.0 kg) هي نفسها تماماً: 1.375 N.

ولأغراض التبسيط والوضوح في التعبير العددي، نقوم بتقريب الناتج إلى منزلة عشرية واحدة:

إقرأ أيضا:تصحيح الأخطاء النحوية واللغوية والأسلوبية يكون أثناء

– 1.375 ≈ 1.4 N

وهنا تظهر أهمية الدقة العددية في التعبير العلمي، إذ أن التقريب لا يغير من جوهر القوة المؤثرة، بل يسهل قراءتها وفهمها ضمن السياق المدرسي.

من زاوية أخرى، يمكننا فهم هذه القوة على أنها ناتجة عن التفاعل الديناميكي بين الجسمين عبر الحبل. فالحبل لا يملك كتلة تُذكر، لكنه ينقل القوة بين الطرفين بشكل متوازن. هذا التوازن يضمن أن القوة المؤثرة على الشخص الأكبر كتلة لا تتغير، رغم أنه لا يتحرك أو يتحرك بشكل طفيف جداً، لأن التسارع الذي اكتسبه الطرف الآخر هو نتيجة مباشرة لهذه القوة.

وبذلك، يتضح أن:

– القوة المؤثرة على الشخص ذي الكتلة الكبرى ليست ناتجة عن حركته، بل عن استجابته لقوة الشد التي نقلها الحبل من الطرف الآخر

– هذه القوة تساوي 1.4 N، وهي نفسها التي أثرت على الطرف الآخر، وفقاً لمبدأ التفاعل المتبادل في الفيزياء الكلاسيكية

إقرأ أيضا:يزيد عمر سالم على عمر سلمان بمقدار 11 سنة إذا كان عمر سليمان ع فاكتب عبارة جبرية تمثل عمر سالم

في النهاية، هذا المثال يوضح كيف أن قوانين نيوتن الثلاثة تتكامل لتفسير الظواهر الحركية بدقة، ويُظهر كيف يمكن للقوة أن تنتقل بين جسمين عبر وسيط مثل الحبل، دون أن تتغير في المقدار، مما يعكس الاتساق الرياضي والفيزيائي في تفسير الظواهر الطبيعية.