حساب طول القطار بالفيزياء

عندما تسافر قطاران في اتجاهين معاكسين بسرعات مختلفة، حيث يتحرك القطار الأول بسرعة 36 كيلومتر في الساعة، والقطار الثاني بسرعة 45 كيلومتر في الساعة، ويتم لقاء القطارين عند مرور راكب يجلس في القطار الأبطأ على جانب قطار السرعة الأعلى في زمن قدره 8 ثوانٍ. الآن، نرغب في حساب طول القطار الأسرع.

لنقم بتعريف بعض المتغيرات:
سرعة القطار الأبطأ = 36 كم/س
سرعة القطار الأسرع = 45 كم/س
الزمن الذي يستغرقه الراكب لتجاوز القطار الأسرع = 8 ثوانٍ

نحتاج أولاً إلى تحويل الزمن من الثواني إلى الساعات لتوحيد وحدات السرعة. يتم ذلك عبر القاعدة:
$\text{الزمن (بالساعات)} = \frac{\text{الزمن (بالثواني)}}{3600}$

الآن، سنستخدم معادلة حركة الأجسام لحساب المسافة. المعادلة تأتي على النحو التالي:
$\text{المسافة} = \text{السرعة} \times \text{الزمن}$

لنحسب المسافة التي يقطعها الراكب أثناء تجاوز القطار الأسرع. نستخدم سرعة القطار الأبطأ لحساب المسافة:
$\text{المسافة} = \text{سرعة القطار الأبطأ} \times \text{الزمن (بالساعات)}$

والآن، نستخدم المسافة التي قطعها الراكب لحساب طول القطار الأسرع. المعادلة تأتي على النحو التالي:
$\text{طول القطار الأسرع} = \text{المسافة}$

باختصار، نقوم بتحويل الزمن من الثواني إلى الساعات، ثم نستخدم معادلة حركة الأجسام لحساب المسافة التي يقطعها الراكب، وأخيرًا، نستخدم هذه المسافة لحساب طول القطار الأسرع.

يرجى مراعاة الوحدات أثناء الحسابات للحصول على إجابة صحيحة وموثوقة.

بالتأكيد، سنقوم بحل المسألة بمزيد من التفصيل وذلك باستخدام القوانين الفيزيائية المعتمدة. لنقم أولاً بتحديد القوانين المستخدمة:

1. قانون حركة الأجسام:
   $\text{المسافة} = \text{السرعة} \times \text{الزمن}$

2. تحويل الزمن من الثواني إلى الساعات:
   $\text{الزمن (بالساعات)} = \frac{\text{الزمن (بالثواني)}}{3600}$

3. حساب طول القطار الأسرع:
   $\text{طول القطار الأسرع} = \text{المسافة}$

الآن، دعونا نقوم بحساب المسافة التي يقطعها الراكب أثناء تجاوز القطار الأسرع. نستخدم قانون حركة الأجسام:
$\text{المسافة} = \text{سرعة القطار الأبطأ} \times \text{الزمن (بالساعات)}$

نعرف أن سرعة القطار الأبطأ تكون 36 كم/س، والزمن الذي يستغرقه الراكب للتجاوز هو 8 ثوانٍ، لذا نبدأ بتحويل الزمن إلى ساعات:
$\text{الزمن (بالساعات)} = \frac{8 \, \text{ثوانٍ}}{3600}$

الآن نستخدم قانون حركة الأجسام لحساب المسافة:
$\text{المسافة} = 36 \, \text{كم/س} \times \text{الزمن (بالساعات)}$

بعد الحسابات، نحصل على قيمة للمسافة. وبما أننا قد قررنا أن هذه المسافة تمثل طول القطار الأسرع، يمكننا الآن الإجابة على السؤال.

لذا، بإجمال، تم استخدام قوانين حركة الأجسام وتحويل الزمن لحساب المسافة وبالتالي طول القطار الأسرع.