متوسطالفيزياء
ما سرعة اصطدام بذرة عموديًا بعد قذفها أفقيًا من ارتفاع 1 m؟
إجابة مختصرة
مقدار السرعة العمودية قبيل الاصطدام هو 4.5 m/s.
السؤال
يرتفع الضغط داخل ثمرة الخيار القاذف (Ecballium elaterium) بشكل حاد أثناء نضجها. وعند لمسها تنفصل الثمرة عن ساقها وتقذف البذور بسائلها الداخلي.
افترض أن البذور تغادر الثمرة من ارتفاع 1 m فوق الأرض بسرعة ابتدائية 11 m/s بالنسبة إلى الأرض، وبزوايا مختلفة بالنسبة إلى الأفقي. أهمل مقاومة الهواء والرياح؛ وخذ g = 10 m/s². إحدى البذور كتلتها 0.07 g وقُذفت أفقيًا. أوجد مقدار سرعتها العمودية قبل أن تصطدم بالأرض مباشرة. أعطِ الإجابة بوحدة m/s، مقربة إلى منزلة عشرية واحدة.
الشرح
قُذفت البذرة أفقيًا، لذا فإن سرعتها العمودية الابتدائية هي v₀y = 0. وللسقوط عبر ارتفاع h دون مقاومة هواء:
vᵧ² = v₀y² + 2gh = 2gh.
وباستخدام h = 1 m و g = 10 m/s²:
|vᵧ| = √20 ≈ 4.472 m/s ≈ 4.5 m/s.
السرعة الأفقية 11 m/s وكتلة البذرة لا تؤثران في هذا المركب العمودي.
