شد وخيط
1. نبدأ ببيان المشكلة: لدينا ثقل مقداره 16 نيوتن معلق في طرف خيط خفيف مثبت في الحائط الرأسي.
2. تم سحب الثقل بقوة عمودية على الخيط حتى أصبح الخيط يميل بزاوية 30° مع الحائط الرأسي.
3. نريد إيجاد مقدار القوة التي سحبت بها الثقل (القوة العمودية) ومقدار الشد في الخيط.
4. نرسم القوى المؤثرة:
- وزن الثقل $W = 16$ نيوتن، يؤثر عمودياً للأسفل.
- الشد في الخيط $T$، يميل بزاوية 30° مع الحائط الرأسي.
- القوة المسحوبة $F$، تؤثر أفقياً (عمودية على الخيط).
5. نحلل القوى في الاتجاهين:
- في الاتجاه الرأسي (عمودياً على الأرض): الشد $T$ له مركبة رأسية $T \cos 30^\circ$ توازن وزن الثقل.
- في الاتجاه الأفقي: القوة $F$ توازن المركبة الأفقية للشد $T \sin 30^\circ$.
6. من التوازن الرأسي:
$$T \cos 30^\circ = 16$$
7. نحسب $\cos 30^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866$، إذن:
$$T \times 0.866 = 16 \Rightarrow T = \frac{16}{0.866} \approx 18.48$$
8. من التوازن الأفقي:
$$F = T \sin 30^\circ$$
9. نحسب $\sin 30^\circ = 0.5$، إذن:
$$F = 18.48 \times 0.5 = 9.24$$
10. إذن مقدار الشد في الخيط هو حوالي $18.48$ نيوتن، ومقدار القوة المسحوبة هو حوالي $9.24$ نيوتن.