فيديو السؤال: مقارنة بين مسافتي الاستجابة والفرملة لسيارتين مختلفتين الفيزياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

جمعت بيانات عن سيارتين لاختبار سلامتهما. فيما يأتي تمثيلان بيانيان للسيارتين المختلفتين. يوضح كل تمثيل بياني مسافة استجابة السائق ومسافة فرملة السيارة، وتغيرهما بتغير السرعات الابتدائية. السيارة الأكثر أمانًا هي التي تستغرق زمنًا أقل في التباطؤ بمجرد أن يضغط السائق على الفرامل. أي السيارتين أكثر أمانًا؟ أ: السيارة الأولى أكثر أمانًا؛ لأنها تقطع مسافة توقف أقصر عند جميع السرعات. ب: السيارة الأولى أكثر أمانًا؛ لأنها تقطع مسافة استجابة أقصر عند جميع السرعات. ج: السيارة الثانية أكثر أمانًا؛ لأنها تقطع مسافة فرملة أقصر عند جميع السرعات.

في هذا السؤال، علينا تحديد أي السيارتين أكثر أمانًا، الأولى أم الثانية. وهي السيارة التي تستغرق زمنًا أقل في التباطؤ بمجرد أن يضغط السائق على الفرامل.

لكي نفعل ذلك، دعونا أولًا نتذكر أن مسافة الاستجابة الموضحة على كل تمثيل بياني هي المسافة التي تقطعها السيارة أثناء استجابة السائق لأي شيء يجعله يضغط على الفرامل. بعبارة أخرى: لا علاقة لمسافات الاستجابة بكون أي السيارتين أكثر أمانًا. إنها تعتمد اعتمادًا كليًّا على السائق وسرعة السيارة قبل الضغط على الفرامل.

دعونا نتذكر أيضًا أن مسافة الفرملة لسيارة هي المسافة التي تقطعها السيارة بمجرد الضغط على الفرامل حتى تتوقف تمامًا. وتعتمد هذه المسافة على عوامل مختلفة. أحد هذه العوامل هو السرعة الابتدائية للسيارة. إذا كانت السيارة تتحرك بسرعة كبيرة قبل الضغط على الفرامل، فإنها ستقطع مسافة أكبر بعد الضغط على الفرامل حتى تتوقف تمامًا، في حين أن السيارة التي تتحرك بسرعة أقل بكثير، ستتوقف بسهولة بمجرد الضغط على الفرامل، دون أن تقطع مسافة بعيدة جدًّا.

ثمة عامل آخر يؤثر على مسافة الفرملة لسيارة، ويتمثل في الظروف الجوية أثناء قيادة السيارة. إذا كان الطريق مبللًا أو مغطى بالجليد، فستقطع السيارة مسافة أكبر بمجرد الضغط على الفرامل؛ لأن التحكم يكون أصعب على هذا الطريق، مقارنة بالتحكم عند القيادة في الظروف الجوية الجيدة، عندما يكون الطريق جافًّا.

في هذا السؤال، نقارن بين مسافة الفرملة التي تقطعها سيارتان مختلفتان. لذا يمكننا افتراض أن كلتا السيارتين تتحركان في الظروف نفسها. وهذه هي الطريقة الوحيدة التي ستكون بها المقارنة عادلة.

لكن يوجد عامل آخر قد يؤثر على مسافة فرملة السيارة، هو مدى قوة الفرامل أو كفاءتها، أو بوجه عام، مدى جودة تصميم السيارة الذي يمكنها من التوقف. يمكن للسيارات التي تتميز بكفاءة فراملها أن تتباطأ وتتوقف بسرعة أكبر بمجرد الضغط عليها مقارنة بالسيارات ذات الفرامل الأضعف. وهذا هو العامل الذي يهمنا معرفته هنا.

نحن نريد معرفة أي السيارتين أكثر أمانًا أو ذات فرامل أكثر كفاءة. إنها السيارة التي تقطع مسافة فرملة أقصر عند أي سرعة ابتدائية. والسبب في ذلك هو أنه كلما زادت سرعة توقف السيارة، قلت احتمالية اصطدامها بأي شيء أمامها، ويمثل ذلك غالبًا ما رآه السائق واستجاب له في المقام الأول.

إذن للإجابة عن هذا السؤال، كل ما علينا فعله هو المقارنة بين مسافة الفرملة التي تقطعها إحدى السيارتين بتلك التي تقطعها السيارة الأخرى عند التحرك بالسرعة الابتدائية نفسها. بدءًا بالسيارة الأولى، نلاحظ أنها إذا كانت تتحرك بسرعة 30 كيلومترًا لكل ساعة قبل الضغط على الفرامل، فإنها ستتحرك مسافة 10 أمتار أخرى بمجرد الضغط على الفرامل قبل أن تتوقف تمامًا. لكن، إذا تحركت السيارة الثانية بالسرعة الابتدائية نفسها؛ أي 30 كيلومترًا لكل ساعة، فستقطع مسافة ستة أمتار فقط بمجرد الضغط على الفرامل قبل أن تتوقف تمامًا. إذن، بالسرعة الابتدائية التي تبلغ 30 كيلومترًا لكل ساعة، تقطع السيارة الثانية مسافة فرملة أقصر، وبذلك فهي أكثر أمانًا.

يمكننا تحليل سرعة ابتدائية أخرى بطريقة مماثلة. على سبيل المثال: إذا تحركت السيارة الأولى بسرعة ابتدائية مقدارها 65 كيلومترًا لكل ساعة، فإنها تقطع مسافة فرملة مقدارها 20 مترًا، في حين تقطع السيارة الثانية مسافة فرملة مقدارها 17 مترًا بالسرعة الابتدائية نفسها. مرة أخرى، نلاحظ أن السيارة الثانية أكثر أمانًا. في الواقع، عند جميع السرعات الابتدائية الموضحة على التمثيل البياني، نلاحظ أن السيارة الثانية أكثر أمانًا؛ لأنها تقطع مسافة فرملة أقصر.

وبالرجوع إلى خيارات الإجابة، نجد أن الخيار ج يصف ما توصلنا إليه الآن وصفًا صحيحًا. السيارة الثانية أكثر أمانًا؛ لأنها تقطع مسافة فرملة أقصر عند جميع السرعات.

وبالنظر سريعًا إلى الخيارات الأخرى، نلاحظ أن الخيار ب لا يمكن أن يكون صحيحًا؛ لأنه يتحدث عن مسافة الاستجابة. وهذا يتعلق بالسائق أكثر من السيارة نفسها. أما الخيار أ، فيتحدث عن مسافة التوقف، ولعلنا نتذكر أنها تساوي مجموع مسافتي الاستجابة والفرملة. مرة أخرى، يعتمد ذلك على السائق بالإضافة إلى السيارة نفسها؛ ولذا فهي ليست أفضل مؤشر على أمان السيارة.

إذن الإجابة القاطعة هي الخيار ج. السيارة الثانية أكثر أمانًا؛ لأنها تقطع مسافة فرملة أقصر عند جميع السرعات.