فيديو: القوة المؤثِّرة بواسطة تصادم

كتلة حطام في مدار الأرض تساوي 8.55𝜇g. اصطدم الحطام بمركبة فضائية بسرعة 1.28km/s بالنسبة إلى المركبة. وصل الحطام إلى حالة السكون بالنسبة إلى المركبة بعد 74.8ns من اصطدامه بها. ما مقدار القوة المؤثرة على المركبة عند التصادم؟

٠٢:٢٧

‏نسخة الفيديو النصية

كتلة حطام في مدار الأرض تساوي تمنية وخمسة وخمسين من المية ميكروجرام. اصطدم الحطام بمركبة فضائية بسرعة واحد وتمنية وعشرين من المية كيلومتر على الثانية بالنسبة إلى المركبة. وصل الحطام إلى حالة السكون بالنسبة إلى المركبة بعد أربعة وسبعين وتمنية من العشرة نانو ثانية من اصطدامه بها. ما مقدار القوّة المؤثّرة على المركبة عند التصادم؟

ففيه قطعة حطام كتلتها بتساوي تمنية وخمسة وخمسين من المية ميكروجرام. الكتلة دي سرعتها بتساوي واحد وتمنية وعشرين من المية كيلومتر على الثانية. وكتلة الحطام دي هتصطدم بمركبة فضاء وتوصل لحالة سكون. والزمن المستغرَق من أول ما تصطدم بالمركبة لحدّ ما توصل لحالة سكون كان أربعة وسبعين وتمنية من العشرة نانو ثانية. والمطلوب منّنا إن إحنا نعرف القوة اللي أثّرت بيها قطعة الحطام على المركبة.

فطبقًا لقانون نيوتن التاني، القوة بتساوي معدّل تغيّر كمّيّة الحركة. فنقدر كده نقول: إن القوة بتساوي التغيّر في كمّيّة الحركة مقسومة على الزمن المستغرَق عشان يحصل التغيّر ده. وكمّيّة الحركة هي حاصل ضرب الكتلة في السرعة. فلمَّا نعوّض بيها في قانون نيوتن التاني، هنلاقي إن القوة بتساوي Δ 𝑚 𝑉 على Δ 𝑡. وده معناه إن التغيّر في كمّيّة الحركة هو عبارة عن 𝑚 𝑉 اتنين ناقص 𝑚 𝑉 واحد.

وبما إن قطعة الحطام وصلت لسكون بعد ما اصطدمت بالمركبة، فنقدر نقول: إن 𝑉 اتنين بصفر. ونقدر دلوقتي نجيب القوة بإننا نعوّض بالقيم المعطاة. فهنعوّض بكتلة الحطام اللي بتساوي تمنية وخمسة وخمسين من المية ميكروجرام. مضروبة في السرعة الابتدائية للحطام، اللي هي واحد وتمنية وعشرين من المية كيلومتر على الثانية. مقسومين على الزمن اللي خده الحطام علشان يوصل لسكون بعد اصطدامه، اللي هو أربعة وسبعين وتمنية من العشرة نانو ثانية.

نقدر نحوّل الميكروجرام لكيلوجرام عن طريق إننا نضرب في عشرة أُس سالب تسعة. والكيلومتر لمتر عن طريق إننا نضرب في عشرة أُس تلاتة. والنانو ثانية هنحوّلها لعشرة أُس سالب تسعة ثانية.

وبما إن المطلوب منّنا مقدار القوة المؤثّرة. فلمَّا هناخد المقدار بتاع القوة، هنلاقي إن الإشارة السالب راحت. ولمَّا نحسب الأرقام دي، هنلاقي إن مقدار القوة بيساوي واحد وستة وأربعين من المية في عشرة أُس اتنين كيلوجرام متر على الثانية تربيع. وكيلوجرام متر على الثانية تربيع دي بتساوي وحدة القوة، اللي هي نيوتن. فممكن نشيلها، ونعوّض مكانها بنيوتن.

وبكده نبقى عرفنا نجيب مقدار القوة عن طريق إننا نحسب معدّل التغيّر في كمّيّة الحركة الخطّيّة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.