عندما تصطدم كرة زجاجية كتلتها صغيرة بكرة أخرى ساكنة كتلتها أكبر فإن ؟

تُعد قوانين الحركة والتصادم من المفاهيم الأساسية في الفيزياء، وخاصة عند دراسة كيفية انتقال الطاقة والزخم بين الأجسام. ومن الحالات الشائعة التي تُطرح في الدروس أو الاختبارات:

“عندما تصطدم كرة زجاجية صغيرة الكتلة بكرة أخرى ساكنة وكبيرة الكتلة، فماذا يحدث؟”

الإجابة: تتحرك الكرة الصغيرة إلى الخلف وترتد، بينما تتحرك الكرة الكبيرة ببطء شديد أو لا تتحرك.

التحليل العلمي للتصادم

وفقًا لـ قانون حفظ الزخم الخطي، فإن الزخم (الكمية المتجهة الناتجة عن حاصل ضرب الكتلة في السرعة) يجب أن يُحفظ خلال التصادم، بشرط عدم وجود قوى خارجية كبيرة.

$$\text{الزخم قبل التصادم = الزخم بعد التصادم}$$

ولكن، عندما تكون هناك فجوة كبيرة في الكتلة بين الجسمين، تكون النتيجة مختلفة:

• الكرة الصغيرة (الزجاجية) ذات الزخم المحدود ترتد غالبًا إلى الخلف.

• الكرة الكبيرة (الساكنة) قد تتحرك حركة بسيطة جدًا، أو تبقى في مكانها بسبب كتلتها الضخمة.

مثال واقعي:

تخيّل كرة تنس طاولة تضرب كرة بولينغ ساكنة:

• ترتد كرة التنس للخلف.

• تبقى كرة البولينغ تقريبًا دون حركة.

العوامل المؤثرة:

• الفرق في الكتلة: كلما زادت الكتلة النسبية للجسم الساكن، قلّ تأثير التصادم عليه.

• نوع التصادم: إذا كان مرنًا تمامًا، سترتد الكرة الصغيرة بنفس طاقتها تقريبًا.

• الاحتكاك والمقاومة: قد تؤثر في النتيجة الواقعية قليلًا.