القذف الأفقي من ارتفاع 80 m بسرعة أفقية ابتدائية مقدارها 20 m/s

يُقذف جسم أفقيًا من ارتفاع 80 m بسرعة أفقية مقدارها 20 m/s، مع اعتبار تسارع الجاذبية g يساوي 10 m/s². احسب الزمن اللازم لوصول الجسم إلى الأرض والإزاحة الأفقية.

الحل خطوة بخطوة

1. t = √(2h/g) = √(2×80/10) = 4
   السقوط الحر في الاتجاه الرأسي: يعتمد وقت الهبوط على الارتفاع فقط
2. x = v₀t = 20×4 = 80
   حركة خطية منتظمة في الاتجاه الأفقي

لماذا يعمل هذا الحل

تُعالج حركة القذف الأفقي بالتفكيك إلى حركتين مستقلتين: حركة خطية منتظمة في الاتجاه الأفقي، وسقوط حر في الاتجاه الرأسي، ويربط بينهما الزمن نفسه. يعتمد زمن الوصول إلى الأرض على الارتفاع فقط ولا علاقة له بالسرعة الأفقية الابتدائية؛ وتُحسب الإزاحة الأفقية بضرب السرعة الابتدائية في هذا الزمن. لذا فإن زيادة السرعة الأفقية الابتدائية تغير فقط مدى الطيران ولا تجعل الجسم يسقط لاحقًا.

الأخطاء الشائعة

• الاعتقاد بأن زيادة السرعة الأفقية الابتدائية تجعل الجسم يسقط أسرع، مما يؤدي إلى حساب الزمن على أنه يعتمد على السرعة الابتدائية.
• استخدام معادلة الحركة المنتظمة في الاتجاه الرأسي لحساب الارتفاع أو الزمن، مع نسيان عامل النصف (½).
• استخدام زمن خاطئ عند حساب الإزاحة الأفقية، حيث يُستخدم زمن مرحلة أخرى غير زمن السقوط.