فيديو السؤال: حساب كتلة صاروخ بمعلومية الدفع والعجلة | نجوى فيديو السؤال: حساب كتلة صاروخ بمعلومية الدفع والعجلة | نجوى

فيديو السؤال: حساب كتلة صاروخ بمعلومية الدفع والعجلة الفيزياء • الصف الأول الثانوي

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في حصص الفيزياء المباشرة على نجوى كلاسيز وتعلم المزيد حول هذا الدرس من أحد مدرسينا الخبراء!

احسب كتلة الصاروخ فالكون ‪9‬‏ الذي صنعته سبيس إكس، إذا كان دفع محركاته ‪7‎150 kN‬‏ عند مستوى سطح البحر، وذلك يسرع الصاروخ لأعلى بعجلة ‪3.2 m/s²‬‏. افترض أن عجلة الجاذبية، ‪g‬‏، ثابتة وتساوي ‪9.8 m/s²‬‏.

٠٤:٤٣

نسخة الفيديو النصية

احسب كتلة الصاروخ فالكون تسعة الذي صنعته سبيس إكس، إذا كان دفع محركاته 7150 كيلو نيوتن عند مستوى سطح البحر، وذلك يسرع الصاروخ لأعلى بعجلة 3.2 أمتار لكل ثانية مربعة. افترض أن عجلة الجاذبية، ‪g‬‏، ثابتة وتساوي 9.8 أمتار لكل ثانية مربعة.

في هذا السؤال، مطلوب منا حساب كتلة الصاروخ بمعلومية قيمة عجلته ودفع محركاته.

قبل أن نبدأ في حل السؤال، دعونا نرسم سريعًا شكلًا لمساعدتنا في تصور القوى المؤثرة على الصاروخ لحظة مغادرته الأرض. نعلم من السؤال أن دفع المحركات يساوي 7150 كيلو نيوتن. والدفع هو القوة المؤثرة على الصاروخ لأعلى بواسطة محركاته عندما يحرق الوقود. ومن ثم، يمكننا تمثيل هذا الدفع في صورة سهم متجه لأعلى. سنشير إلى الدفع بحرف ‪𝑇‬‏ الكبير. لكن توجد قوة أخرى علينا وضعها في الاعتبار، وهي وزن الصاروخ الذي يؤثر رأسيًّا لأسفل. دعونا نمثله في صورة سهم متجه لأسفل، ونشر إليه بالحرف ‪𝑊‬‏.

بعد أن ذكرنا القوتين المؤثرتين على الصاروخ، يمكننا الآن أن نبدأ في إجراء بعض العمليات الحسابية. دعونا نسترجع قانون نيوتن الثاني للحركة. ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أن القوة المحصلة المؤثرة على جسم تساوي كتلة هذا الجسم مضروبة في عجلته. في حالة الصاروخ في هذا السؤال، لا يعنينا سوى حركته لأعلى لأن هذا الاتجاه هو اتجاه عجلته كما هو معطى في السؤال. ومن ثم، علينا إيجاد القوة المحصلة لأعلى المؤثرة على الصاروخ. وهي تساوي الدفع الذي يؤدي إلى إطلاق الصاروخ لأعلى ناقص الوزن الذي يسحب الصاروخ لأسفل. إذن، ‪𝐹‬‏ المحصلة تساوي ‪𝑇‬‏ ناقص ‪𝑊‬‏.

حتى الآن، لم يساعدنا ذلك كثيرًا؛ إذ إننا لا نعرف قيمة وزن الصاروخ. لكن علينا تذكر أنه يمكن إيجاد الوزن من خلال المعادلة: ‪𝑊‬‏ يساوي ‪𝑚𝑔‬‏. وزن أي جسم يساوي كتلة هذا الجسم مضروبة في عجلة الجاذبية المؤثرة عليه. إذا عوضنا بذلك، فسنجد أن ‪𝐹‬‏ المحصلة تساوي ‪𝑇‬‏ ناقص ‪𝑚𝑔‬‏. وإذا عوضنا الآن بتعبير ‪𝐹‬‏ المحصلة هذا في قانون نيوتن الثاني، فسنجد أن ‪𝑇‬‏ ناقص ‪𝑚𝑔‬‏ يساوي ‪𝑚𝑎‬‏.

لإيجاد كتلة الصاروخ، علينا إعادة ترتيب هذه المعادلة لكي نجعل ‪𝑚‬‏ في طرف بمفردها. ولجعل ‪𝑚‬‏ في طرف بمفردها، نبدأ بإضافة ‪𝑚𝑔‬‏ إلى طرفي المعادلة، فنحصل على: ‪𝑇‬‏ يساوي ‪𝑚𝑎‬‏ زائد ‪𝑚𝑔‬‏. وبعد ذلك، نحلل الطرف الأيمن، فنحصل على: ‪𝑇‬‏ يساوي ‪𝑚‬‏ مضروبة في ‪𝑎‬‏ زائد ‪𝑔‬‏. نقسم بعد ذلك كلا الطرفين على ‪𝑎‬‏ زائد ‪𝑔‬‏، فيصبح لدينا: ‪𝑚‬‏ تساوي ‪𝑇‬‏ مقسومًا على ‪𝑎‬‏ زائد ‪𝑔‬‏.

كل ما علينا فعله الآن هو التعويض بالقيم المعطاة. نعلم من السؤال أن الدفع، ‪𝑇‬‏، يساوي 7150 كيلو نيوتن. علينا أن ننتبه هنا إلى الوحدات. لدينا هذه القيمة بوحدة الكيلو نيوتن، في حين أننا نريد أن تكون بوحدة النيوتن. للتحويل من كيلو نيوتن إلى نيوتن، علينا أن نضرب القيمة في 1000. إذن، 7150 كيلو نيوتن يساوي 7150 مضروبًا في 1000 نيوتن.

نعلم أيضًا أن عجلة الصاروخ ‪𝑎‬‏ تساوي 3.2 أمتار لكل ثانية مربعة، وعجلة الجاذبية ‪𝑔‬‏ تساوي 9.8 أمتار لكل ثانية مربعة. بالتعويض بهذه القيم، نجد أن كتلة الصاروخ تساوي 7150 مضروبًا في 1000 نيوتن على 3.2 أمتار لكل ثانية مربعة زائد 9.8 أمتار لكل ثانية مربعة. وبإكمال هذه العملية الحسابية، نجد أن ‪𝑚‬‏ تساوي 550000 كيلوجرام.

إذن، إجابة هذا السؤال هي أن كتلة الصاروخ فالكون تسعة تساوي 550000 كيلوجرام.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من مدرس خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية