فيديو السؤال: العجلة والقوة الفيزياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

هاتف محمول في حالة سكون على سطح منضدة. وينقره صاحبه بأصابعه، فيؤثر عليه بقوة مقدارها 0.01 نيوتن. يتحرك الهاتف بعجلة مقدارها 0.1 متر لكل ثانية تربيع في اتجاه النقرة. ما كتلة الهاتف؟

دعونا نبدأ بتحديد جميع الأجزاء المهمة في السؤال حتى لا ننسى أي معلومة. لدينا هاتف محمول. في البداية، كان الهاتف في حالة سكون على سطح منضدة. بعد ذلك، ينقره صاحبه بأصابعه، فيؤثر عليه بقوة مقدارها 0.01 نيوتن. نتيجة لهذه النقرة، يتحرك الهاتف بعجلة مقدارها 0.1 متر لكل ثانية تربيع في اتجاه النقرة. وعلينا إيجاد كتلة الهاتف.

لدينا هنا رسم للهاتف. توجد أشكال كثيرة للهواتف لكننا اخترنا هذا الشكل مثالًا. ويمكننا أن نرى يد صاحب الهاتف وهي مستعدة لنقر الهاتف. وها هي تقوم بذلك. نقر صاحب الهاتف الهاتف، وربما ألحق بذلك ضررًا بإصبعه. لكن ما يهم هو أن النقرة أثرت بقوة مقدارها 0.01 نيوتن على الهاتف. وكما نعلم، تحرك الهاتف بعجلة مقدارها 0.1 متر لكل ثانية تربيع. وعلينا إيجاد كتلة الهاتف.

إذن، علينا إيجاد علاقة بين كتلة الهاتف، وعجلة الهاتف، والقوة المؤثرة على الهاتف. تعرف العلاقة التي نبحث عنها بقانون نيوتن الثاني للحركة. ينص قانون نيوتن الثاني على أن القوة المؤثرة على جسم؛ ‪𝐹‬‏، تساوي كتلة الجسم؛ ‪𝑚‬‏، مضروبة في عجلته؛ ‪𝑎‬‏. وهذه الكميات الثلاث هي نفسها الكميات التي نتناولها.

إذن، لإيجاد كتلة الهاتف، علينا إعادة ترتيب هذه المعادلة أولًا. ويمكننا عمل ذلك بقسمة طرفي المعادلة على العجلة. فتحذف العجلة من الطرف الأيمن. ويتبقى لنا ‪𝐹‬‏ على ‪𝑎‬‏ تساوي ‪𝑚‬‏. القوة المقسومة على العجلة تساوي الكتلة. لذا، دعونا نعوض بالقيم المعطاة. لكن قبل ذلك، لنناقش سريعًا الوحدات القياسية للكميات في المعادلة: ‪𝐹‬‏ على ‪𝑎‬‏ تساوي ‪𝑚‬‏.

لدينا هنا قوة. ووحدتها القياسية النيوتن. أما العجلة فوحدتها القياسية هي المتر لكل ثانية تربيع. وبالنسبة للكتلة، فوحدتها القياسية هي الكيلوجرام. هذا يعني أنه إذا كانت القوة بوحدة النيوتن وكانت العجلة بوحدة المتر لكل ثانية تربيع، فإن الكتلة التي سنحصل عليها من هذه المعادلة ستكون بوحدة الكيلوجرام. وهذا جيد للغاية. هيا نعوض بالقيم.

كتلة الهاتف إذن تساوي القوة؛ وهي 0.01 نيوتن، مقسومة على العجلة؛ وهي 0.1 متر لكل ثانية تربيع. بحساب هذا، نجد أن الكسر يبسط إلى 0.1. والآن علينا تذكر كتابة الوحدات. نحن نحسب كتلة. وقد ذكرنا سابقًا أن الوحدة ستكون الكيلوجرام. إذن، فالإجابة النهائية هي أن كتلة الهاتف تساوي 0.1 كيلوجرام.