فيديو السؤال: الكتلة والوزن الفيزياء

يذهب رائد فضاء كتلته ‪81.25 kg‬‏ إلى القمر؛ حيث عجلة الجاذبية تساوي ‪1.6 m/s²‬‏. ما القوة التي يؤثر بها وزن رائد الفضاء على سطح القمر أسفل قدمي رائد الفضاء؟

٠٤:٢٧

‏نسخة الفيديو النصية

يذهب رائد فضاء كتلته 81.25 كيلوجرامًا إلى القمر؛ حيث عجلة الجاذبية تساوي 1.6 متر لكل ثانية تربيع. ما القوة التي يؤثر بها وزن رائد الفضاء على سطح القمر أسفل قدمي رائد الفضاء؟

في هذا السؤال، لدينا رائد فضاء موجود الآن على سطح القمر. نحن نعلم أن كتلة رائد الفضاء، التي سنسميها ‪𝑚‬‏، تساوي 81.25 كيلوجرامًا. وبالإضافة إلى ذلك، نعلم أن شدة مجال الجاذبية على القمر، أو بعبارة أخرى أن عجلة الجاذبية تساوي 1.6 متر لكل ثانية تربيع.

هذه القيمة تختلف بوضوح عن قيمة شدة مجال الجاذبية على الأرض، التي تساوي 9.8 أمتار لكل ثانية تربيع تقريبًا. ومن ثم؛ للتفرقة بين رمز شدة مجال الجاذبية على الأرض؛ وهو‪𝑔‬‏، وشدة مجال الجاذبية على القمر، أضفنا الحرف ‪𝑚‬‏. وذلك لنعرف أننا نتحدث عن شدة مجال الجاذبية على القمر، التي تساوي 1.6 متر لكل ثانية تربيع.

والآن باستخدام هاتين المعلومتين؛ وهما كتلة رائد الفضاء وشدة مجال الجاذبية على القمر، يمكننا إيجاد وزن رائد الفضاء على القمر. نحن نعلم أن وزن الجسم هو قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم. وعندما يكون رائد الفضاء على سطح القمر، تؤثر قوة الجاذبية على رائد الفضاء في اتجاه مركز القمر. بعبارة أخرى، في اتجاه قدمي رائد الفضاء. ومن ثم، يمكننا رسم سهم يشير لأسفل، ويمكننا القول إن هذا السهم يمثل وزن رائد الفضاء، الذي سنسميه ‪𝑊‬‏.

بعد ذلك، يمكننا ملاحظة أن قدمي رائد الفضاء تلامسان سطح القمر. وعليه، فإن الوزن المؤثر على رائد الفضاء يؤثر به رائد الفضاء على سطح القمر. وهذا لأن رائد الفضاء وسطح القمر متلامسان كما ذكرنا. ولمنع أن تخترق قدما رائد الفضاء وسطح القمر كل منها الآخر، فلا بد من أن يؤثر كل منها بقوة على الآخر.

وبذلك، فإن القوة التي يؤثر بها رائد الفضاء على سطح القمر تساوي وزنه. ومن ثم، عندما نوجد وزن رائد الفضاء، فإننا نوجد أيضًا القوة التي يؤثر بها وزن رائد الفضاء على سطح القمر.

لنبدأ بتذكر أن وزن أي جسم يساوي كتلة الجسم مضروبة في شدة مجال الجاذبية الذي يقع فيه الجسم. وهي في هذه الحالة شدة مجال جاذبية القمر. بعد ذلك، يمكننا التعويض بقيمتي الطرف الأيمن من المعادلة؛ وهما 81.25 كيلوجرامًا لكتلة رائد الفضاء، و1.6 متر لكل ثانية تربيع لقيمة عجلة الجاذبية على القمر.

والآن يمكننا أن نلاحظ أنه بما أننا نستخدم وحدات أساسية؛ أي الكيلوجرام للكتلة، والمتر لكل ثانية تربيع للعجلة، فسنحصل على الوزن بوحدته الأساسية، وهي النيوتن. وذلك لأن الوزن قوة كما تعلم. إذن، عند إيجاد قيمة الطرف الأيمن من المعادلة، نجد أن وزن رائد الفضاء يساوي 130 نيوتن.

وبما أننا قد ذكرنا سابقًا أن وزن رائد الفضاء هو نفسه القوة التي يؤثر بها وزن رائد الفضاء على سطح القمر، فإنه يمكننا القول إذن إن القوة التي نحاول إيجادها في هذا السؤال تساوي 130 نيوتن.

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