فيديو السؤال: فهم تمثيل السرعات المتجهة الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

يمثل السهمان الموضحان سرعتين متجهتين. يمثل السهم الأسود سرعة تساوي 10 أمتار لكل ثانية. أي السرعتين المتجهتين الآتيتين يمكن أن يمثلها السهم الأحمر؟ أ: خمسة أمتار لكل ثانية، ب: 15 مترًا لكل ثانية.

حسنًا، في هذا السؤال، لدينا شكل يوضح سهمين. يوجد سهم أسود وآخر أحمر. علمنا من السؤال أن هذين السهمين يمثلان سرعتين متجهتين. ويمكننا تذكر أن السرعة المتجهة كمية متجهة، ما يعني أن لها مقدارًا واتجاهًا. عندما تكون الكمية المتجهة ممثلة بسهم مثل هذين الموضحين في هذا الشكل، فإن طول السهم يخبرنا بمقدار المتجه، في حين يعطينا اتجاهه اتجاه المتجه.

في الشكل المعطى، نلاحظ أن كلا السهمين يشيران إلى الاتجاه نفسه، وهو يمينًا. هذا يعني أن السرعة المتجهة التي يمثلها السهم الأحمر يجب أن تكون في نفس اتجاه السرعة المتجهة التي يمثلها السهم الأسود. علمنا من السؤال أن السهم الأسود يمثل سرعة متجهة مقدارها 10 أمتار لكل ثانية، وهي قيمة موجبة. هذا يعني أنه على المحور الأفقي من اليسار إلى اليمين، يجب أن يكون الاتجاه الأيمن هو الاتجاه الموجب. ومن ثم فإن كل السرعات المتجهة الممثلة بأسهم تشير إلى اليمين ستكون لها قيم موجبة. نلاحظ أن كلتا الإجابتين المحتملتين للسرعة المتجهة التي يمثلها السهم الأحمر قيمتان موجبتان؛ لذا لا يمكننا استبعاد أي منهما بناء على الاتجاه.

الأمر الآخر الذي يمكننا التفكير فيه هو طول الأسهم. بالنظر إلى الشكل، يتضح أن السهم الأسود أطول من الأحمر. وبما أن طول السهم يخبرنا بمقدار المتجه، فكلما زاد طول السهم زاد مقدار المتجه. وعليه فنظرًا لأن السهم الأحمر أقصر من الأسود، فلا بد أن يكون مقدار السرعة المتجهة التي يمثلها السهم الأحمر أصغر من مقدار السرعة المتجهة التي يمثلها السهم الأسود. وبما أن مقدار السرعة المتجهة التي يمثلها السهم الأسود يساوي 10 أمتار لكل ثانية، فلا بد أن يمثل السهم الأحمر سرعة متجهة مقدارها أقل من 10 أمتار لكل ثانية.

الخياران المتاحان لدينا هما خمسة أمتار لكل ثانية، وهي قيمة أقل من 10 أمتار لكل ثانية، و15 مترًا لكل ثانية، وهي قيمة أكبر من 10 أمتار لكل ثانية. إذن إجابة السؤال هي القيمة المعطاة هنا في الخيار أ. يمكن أن يمثل السهم الأحمر سرعة متجهة مقدارها خمسة أمتار لكل ثانية.