فيديو السؤال: تحديد سرعة الجسم بمعلومية كمية حركته الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

ما السرعة الثابتة التي يتحرك بها جسم كتلته خمسة كيلوجرامات، إذا كانت كمية حركته 10 كيلوجرام متر لكل ثانية؟

حسنًا، لدينا جسم. دعونا نمثل هذا الجسم بهذه النقطة هنا. وعرفنا من المعطيات أن هذا الجسم له كتلة سنسميها ‪𝑚‬‏، وتساوي خمسة كيلوجرامات. وعرفنا أيضًا أن لهذا الجسم كمية حركة سنسميها ‪𝑃‬‏، وأن ‪P‬‏ تساوي 10 كيلوجرام متر لكل ثانية. تذكر أن كمية الحركة كمية متجهة، ما يعني أنها لا بد أن يكون لها اتجاه، بالإضافة إلى القيمة العددية. في هذا السؤال، لم تذكر المعطيات اتجاه كمية الحركة. إذن لكي نرسم شكلًا توضيحيًّا، دعونا نفترض أنها تتجه ناحية اليمين.

في ضوء هذه المعلومات، أي كتلة الجسم وكمية حركته، مطلوب منا إيجاد سرعة الجسم. تذكر أن السرعة كمية متجهة أيضًا. ومن ثم، فلها اتجاه وقيمة عددية. وبما أننا افترضنا أن كمية الحركة تتجه ناحية اليمين، فسيكون اتجاه سرعة الجسم ناحية اليمين أيضًا. ولكن بما أن السؤال لم يحدد اتجاه كمية الحركة أو السرعة المطلوب منا حسابها، فسنتحدث فقط عن القيمة العددية لهما، وفي كل مرة نكتب فيها كمية الحركة والسرعة لن نذكر اتجاههما.

حسنًا، كيف سنحسب سرعة هذا الجسم؟ لنبدأ بكتابة المعادلة العامة لكمية حركة أي جسم، والتي تنص على أن كمية الحركة ‪𝑃‬‏ تساوي كتلة الجسم ‪𝑚‬‏ مضروبة في سرعته ‪𝑣‬‏. في هذا السؤال، نعلم من المعطيات كتلة الجسم وكمية حركته. إذن يمكننا استخدام هذه المعادلة لإيجاد السرعة ‪𝑣‬‏. ونعلم أيضًا أن كمية حركة الجسم، ‪𝑃‬‏، تساوي 10 كيلوجرام متر لكل ثانية.

إذن من معادلة كمية الحركة، نعرف أن ‪𝑃‬‏ تساوي كتلة الجسم، وهي خمسة كيلوجرامات، مضروبة في سرعته التي نسميها ‪𝑣‬‏، وهي المتغير المجهول في هذه الحالة. وعلينا الآن حل هذه المعادلة لإيجاد قيمة ‪𝑣‬‏. يمكننا فعل ذلك من خلال القسمة على خمسة كيلوجرامات.

إذا نظرنا أولًا إلى الوحدات في الطرف الأيسر للمعادلة، فسنرى أن وحدتي الكيلوجرام في البسط والمقام تحذفان معًا، ويتبقى لدينا فقط وحدة المتر لكل ثانية. وإذا نظرنا إلى القيم العددية في الطرف الأيسر للمعادلة، فسنجد فقط 10 مقسومًا على خمسة، وهو ما يساوي اثنين. وفي الطرف الأيمن للمعادلة، يتبقى لدينا ‪𝑣‬‏، وهي السرعة التي نحاول إيجاد قيمتها. هذا يعني أننا حصلنا على الإجابة النهائية، وهي أن سرعة الجسم، ‪𝑣‬‏، تساوي مترين لكل ثانية.