Fislab
الرئيسية / الدروس / المقذوف الأفقي

✈️ المقذوف الأفقي

Horizontal Projectile
⏱️ 90 دقيقة 📂 الميكانيكا 🎯 مستوى متوسط

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد دراسة هذا الدرس ستكون قادرًا على أن:

After this lesson you will be able to:

  1. تعرّف المقذوف الأفقي وتفسّر أن سرعته الابتدائية أفقية فقط.Define a horizontal projectile and explain that its initial velocity is purely horizontal.
  2. تفسّر استقلال الحركتين: سرعة ثابتة أفقيًا وسقوط حر رأسيًا.Explain the independence of the two motions: constant velocity horizontally and free fall vertically.
  3. تحسب زمن السقوط \(t=\sqrt{2h/g}\) والمدى الأفقي \(R=v_0\,t\).Calculate the time of fall \(t=\sqrt{2h/g}\) and the horizontal range \(R=v_0\,t\).
  4. تحسب السرعة (مقدارًا واتجاهًا) عند أي لحظة وعند الاصطدام بالأرض.Calculate the velocity (magnitude and direction) at any instant and at impact with the ground.
  5. تحدد العوامل التي يعتمد عليها زمن السقوط والمدى.Tell which factors the time of fall and the range depend on.
  6. تحلّ مسائل على المقذوف الأفقي (قذف من منصة أو طائرة أو حافة طاولة).Solve problems on the horizontal projectile (launched from a cliff, a plane or a table edge).

✈️ مقدمة: ما المقذوف الأفقي؟

✈️ Introduction: What Is a Horizontal Projectile?

الحركة الأفقية للمقذوفات حالة خاصة من الحركة في بعدين، يُقذف فيها الجسم بسرعة ابتدائية أفقية من ارتفاع معين دون أي دفع رأسي. وهي نموذج مثالي لدراسة أثر الجاذبية الأرضية على الأجسام المتحركة.

The horizontal motion of projectiles is a special case of motion in two dimensions in which the body is launched with a horizontal initial velocity from a certain height with no vertical push. It is an ideal model for studying the effect of Earth’s gravity on moving bodies.

📘 المقذوف الأفقي

📘 The horizontal projectile

المقذوفات أجسام قُذفت بسرعة ابتدائية ثم تحركت تحت تأثير وزنها فقط (مع إهمال مقاومة الهواء). في المقذوف الأفقي تكون السرعة الابتدائية \(v_0\) أفقية تمامًا، أي أن زاوية القذف \(\theta=0^{\circ}\) والمركبة الرأسية الابتدائية \(v_{0y}=0\). وسنأخذ في هذا الدرس \(g=9.81\ m/s^{2}\).

Projectiles are bodies thrown with an initial velocity that then move under their weight alone (neglecting air resistance). For a horizontal projectile the initial velocity \(v_0\) is purely horizontal, i.e. the launch angle is \(\theta=0^{\circ}\) and the initial vertical component is \(v_{0y}=0\). In this lesson we take \(g=9.81\ m/s^{2}\).

طائرة تحلّق أفقيًا وصندوق أسقطته يتحرك بسرعتها الأفقية نفسها وتتزايد سرعته الرأسية

صندوق مُسقَط من طائرة: يحتفظ بسرعة الطائرة الأفقية ويسقط رأسيًا في الوقت نفسه.

A box dropped from a plane: it keeps the plane’s horizontal velocity and falls vertically at the same time.

أمثلة: صندوق إغاثة يُسقَط من طائرة، حجر يُقذف أفقيًا من حافة جرف، كرة تتدحرج عن حافة طاولة، قذيفة تنطلق أفقيًا من مدفع على سطح مبنى. وفي كل منها يتحرك الجسم في الوقت نفسه على المحور الأفقي \(X\) والمحور الرأسي \(Y\)، ونسهّل الدراسة بتناول كل محور على حدة.

Examples: a relief box dropped from a plane, a stone thrown horizontally from a cliff edge, a ball rolling off a table, a shell fired horizontally from a cannon on a roof. In each case the body moves simultaneously along the horizontal axis \(X\) and the vertical axis \(Y\), and we simplify the study by treating each axis separately.

محورا الإحداثيات: الأفقي X والرأسي Y وكرة تبدأ من نقطة الأصل بسرعة أفقية فوق الأرض

الجسم يبدأ من نقطة الأصل بسرعة أفقية فوق سطح الأرض.

The body starts from the origin with a horizontal velocity above the ground.


🧩 استقلال الحركتين

🧩 The Independence of the Two Motions

🧠 الفكرة الأساسية

🧠 The key idea

الجاذبية تؤثر رأسيًا فقط، فلا توجد قوة أفقية. لذلك:

Gravity acts vertically only, so there is no horizontal force. Therefore:

الحركتان مستقلتان: لا تؤثر إحداهما في الأخرى، والذي يربط بينهما هو الزمن \(t\) فقط.

The two motions are independent: neither affects the other, and the only link between them is the time \(t\).

📌 معادلتا الحركة (نقطة الأصل عند نقطة القذف، الأعلى موجب)

📌 The two equations of motion (origin at the launch point, upward positive)

\[x=v_0\,t\qquad\qquad y=-\tfrac12\,g\,t^{2}\]

أي أن المسافة التي يهبطها الجسم رأسيًا \(d=\tfrac12 g t^{2}\) (وهي موجبة)، وإشارة \(y\) السالبة تعني أن الجسم تحت نقطة القذف.

So the distance the body falls vertically is \(d=\tfrac12 g t^{2}\) (a positive number), and the negative sign of \(y\) just means the body is below the launch point.

صورة متعاقبة لمقذوف أفقي: مسافات أفقية متساوية بين النقاط ومسافات رأسية متزايدة وسهم السرعة الابتدائية

يقطع المقذوف مسافات أفقية متساوية في أزمنة متساوية، ومسافات رأسية متزايدة؛ فمساره قطع مكافئ.

The projectile covers equal horizontal distances in equal times and increasing vertical distances; its path is a parabola.

🧠 توضيح إضافي: لماذا تتزايد المسافات الرأسية بنسبة \(1:3:5:7\)؟

🧠 Extra explanation: why do the vertical distances grow in the ratio \(1:3:5:7\)?

الجسم يسقط رأسيًا من السكون، فالمسافة المقطوعة من البداية \(d=\tfrac12gt^{2}\) تتناسب مع \(t^{2}\). إذا صوّرنا الجسم كل \(0.5\ s\) فالمسافات الكلية تتناسب مع \(1,\,4,\,9,\,16\) والمسافات بين كل نقطتين متتاليتين تتناسب مع \(1,\,3,\,5,\,7\) (الأعداد الفردية). أما أفقيًا فالمسافات بين النقاط متساوية لأن السرعة ثابتة.

The body falls vertically from rest, so the distance from the start \(d=\tfrac12gt^{2}\) is proportional to \(t^{2}\). If we photograph it every \(0.5\ s\), the total distances are proportional to \(1,\,4,\,9,\,16\) and the gaps between successive points to \(1,\,3,\,5,\,7\) (the odd numbers). Horizontally the gaps are equal because the velocity is constant.

جدول مثال لجسم قُذف أفقيًا بسرعة \(10\ m/s\):

A sample table for a body thrown horizontally at \(10\ m/s\):

الزمن \(t\) (s)Time \(t\) (s)المدى الأفقي \(x=10t\) (m)Horizontal \(x=10t\) (m)المسافة الهابطة \(\tfrac12gt^{2}\) (m)Distance fallen \(\tfrac12gt^{2}\) (m)
0.551.23
1104.91
1.51511.04
22019.62

في التجربة التالية اضبط السرعة والارتفاع، وشغّل الحركة أو تقدّم بها كل \(0.5\ s\) وسجّل القراءات؛ وأظهر الكرة الساقطة سقوطًا حرًا لترى أنها تصل إلى الأرض في اللحظة نفسها مع الكرة المقذوفة أفقيًا (وهي تغني عن تجربة showmethephysics ومحاكاة GeoGebra «المقذوف الأفقي 1» وجدول الإدخال).

In the next experiment set the speed and the height, run the motion or advance it every \(0.5\ s\) and record the readings; show the freely falling ball to see that it reaches the ground at the same instant as the horizontally thrown ball (it replaces the showmethephysics experiment, the GeoGebra “horizontal projectile 1” simulation and the input table).

🧪 تجربة 1: المقذوف الأفقي: المحاكاة الرئيسية وجدول القراءات

🧪 Experiment 1: The horizontal projectile: the main simulation and the readings table

اضبط السرعة الأفقية الابتدائية والارتفاع، ثم اضغط «شغّل»، أو «خطوة 0.5 ث» لتتقدم بها كل نصف ثانية فتُسجَّل القراءة في الجدول (الزمن والمدى الأفقي والارتفاع والسرعة الرأسية). أظهر «الكرة الساقطة» (البرتقالية الصغيرة بجانب الجرف) لتقارن: هي تصل إلى الأرض في اللحظة نفسها! الخطوط الأفقية الرمادية تربط الكرتين عند الارتفاع نفسه كل \(0.5\ s\). (تستخدم التجارب \(g=9.81\ m/s^{2}\).)

Set the initial horizontal speed and the height, then press “Run”, or “Step 0.5 s” to advance it every half second so the reading is recorded in the table (time, horizontal range, height and vertical velocity). Show the “dropped ball” (the small orange one beside the cliff) to compare: it reaches the ground at the same instant! The grey horizontal lines join the two balls at the same height every \(0.5\ s\). (The experiments use \(g=9.81\ m/s^{2}\).)

10
40
الزمن \(t\) (s)Time \(t\) (s)—
المدى الأفقي \(x\) (m)Horizontal \(x\) (m)—
الارتفاع عن الأرض (m)Height above ground (m)—
\(v_x\) (m/s)\(v_x\) (m/s)—
\(v_y\) (m/s)\(v_y\) (m/s)—
السرعة \(v\) (m/s)Speed \(v\) (m/s)—
زمن السقوط \(t\) (s)Time of fall \(t\) (s)—
المدى \(R\) (m)Range \(R\) (m)—
سرعة الاصطدام (m/s)Impact speed (m/s)—
زاوية الاصطدام تحت الأفقImpact angle below horizontal—

🔎 ما نستنتجه من التجربة

🔎 What we conclude from the experiment


⏱️ زمن السقوط والمدى الأفقي

⏱️ The Time of Fall and the Horizontal Range

يصل الجسم إلى الأرض عندما يهبط المسافة \(h\) كلها. ومن المعادلة الرأسية نحصل على زمن السقوط، ثم نعوّضه في المعادلة الأفقية للحصول على المدى:

The body reaches the ground when it has fallen the whole distance \(h\). From the vertical equation we get the time of fall, then we substitute it in the horizontal equation to get the range:

🧮 الاشتقاق

🧮 The derivation

  1. عند الاصطدام \(y=-h\): \(-h=-\tfrac12g\,t^{2}\Rightarrow h=\tfrac12g\,t^{2}\).At impact \(y=-h\): \(-h=-\tfrac12g\,t^{2}\Rightarrow h=\tfrac12g\,t^{2}\).
  2. زمن السقوط: \(t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\).The time of fall: \(t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\).
  3. المدى الأفقي: \(R=v_0\,t=v_0\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\).The horizontal range: \(R=v_0\,t=v_0\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\).

📌 القوانين الأساسية

📌 The basic formulae

\[t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\]

\[R=v_0\,t=v_0\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\]

\[v_y=g\,t,\qquad v=\sqrt{v_x^{2}+v_y^{2}}\]

🧠 توضيح إضافي: على ماذا يعتمد كل منهما؟

🧠 Extra explanation: what does each depend on?

قارن بنفسك بين قذفتين في التجربة التالية: غيّر السرعة والارتفاع لكل منهما وانظر زمن السقوط والمدى.

Compare two launches yourself in the next experiment: change the speed and the height of each and look at the time of fall and the range.

🧪 تجربة 3: قارن بين قذفتين: ماذا يؤثر في الزمن والمدى؟

🧪 Experiment 3: Compare two launches: what affects the time and the range?

تُقذف الكرة A (برتقالية) والكرة B (زرقاء) أفقيًا من جرفين. غيّر سرعة كل منهما وارتفاعها، أو اضغط أحد الأزرار الجاهزة، وراقب زمن السقوط والمدى لكل منهما: متى يتساوى الزمنان؟ ومتى يتساوى المدى؟

Ball A (orange) and ball B (blue) are thrown horizontally from two cliffs. Change the speed and the height of each, or press one of the ready buttons, and watch the time of fall and the range of each: when are the two times equal? When are the ranges equal?

10
20
20
20
زمن السقوط \(t_A\) (s)Time of fall \(t_A\) (s)—
زمن السقوط \(t_B\) (s)Time of fall \(t_B\) (s)—
المدى \(R_A\) (m)Range \(R_A\) (m)—
المدى \(R_B\) (m)Range \(R_B\) (m)—

❓ مثال محلول 1Solved example 1

تحلّق طائرة على ارتفاع \(500\ m\) بسرعة أفقية \(80\ m/s\) وتُسقط صندوق إغاثة. احسب زمن سقوطه والمسافة الأفقية التي يقطعها قبل أن يصل إلى الأرض (\(g=9.81\ m/s^{2}\)).

A plane flies at a height of \(500\ m\) with a horizontal speed of \(80\ m/s\) and drops a relief box. Find its time of fall and the horizontal distance it covers before reaching the ground (\(g=9.81\ m/s^{2}\)).

الحل
📌 السرعة الابتدائية الأفقية للصندوق هي سرعة الطائرة \(v_0=80\ m/s\) ورأسيًا يبدأ من السكون.
\(t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}=\sqrt{\dfrac{2\times500}{9.81}}=\sqrt{101.9}\approx10.1\ s\)
\(R=v_0\,t=80\times10.1\approx808\ m\)
📌 فيجب أن تُسقط الطائرة الصندوق قبل الهدف بنحو \(808\ m\) أفقيًا، وأثناء السقوط يبقى الصندوق تحت الطائرة مباشرة (إذا أُهملت مقاومة الهواء).
✅ \(t\approx10.1\ s,\ R\approx808\ m\)
Solution
📌 The box’s initial horizontal velocity is the plane’s speed \(v_0=80\ m/s\), and vertically it starts from rest.
\(t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}=\sqrt{\dfrac{2\times500}{9.81}}=\sqrt{101.9}\approx10.1\ s\)
\(R=v_0\,t=80\times10.1\approx808\ m\)
📌 So the plane must release the box about \(808\ m\) horizontally before the target, and while falling the box stays directly below the plane (if air resistance is neglected).
✅ \(t\approx10.1\ s,\ R\approx808\ m\)
❓ مثال محلول 2Solved example 2

تتدحرج كرة عن حافة طاولة ارتفاعها \(1.2\ m\) وتصطدم بالأرض على بعد \(0.9\ m\) أفقيًا من الحافة. ما سرعتها لحظة مغادرتها الطاولة؟ (\(g=9.81\ m/s^{2}\))

A ball rolls off the edge of a table \(1.2\ m\) high and hits the floor \(0.9\ m\) horizontally from the edge. What was its speed when it left the table? (\(g=9.81\ m/s^{2}\))

الحل
📌 نجد أولًا زمن السقوط من الارتفاع: \(t=\sqrt{\dfrac{2\times1.2}{9.81}}\approx0.495\ s\).
📌 أفقيًا: \(R=v_0\,t\Rightarrow v_0=\dfrac{R}{t}=\dfrac{0.9}{0.495}\approx1.82\ m/s\).
✅ \(v_0\approx1.82\ m/s\)
Solution
📌 First the time of fall from the height: \(t=\sqrt{\dfrac{2\times1.2}{9.81}}\approx0.495\ s\).
📌 Horizontally: \(R=v_0\,t\Rightarrow v_0=\dfrac{R}{t}=\dfrac{0.9}{0.495}\approx1.82\ m/s\).
✅ \(v_0\approx1.82\ m/s\)
⭐ 1

وقف طالب على سطح مرتفع يرتفع عن الأرض \(40\ m\) وقذف حجرًا بسرعة أفقية \(10\ m/s\). أقصى مدى أفقي يصل إليه الحجر (\(g=9.81\ m/s^{2}\)):

A student stands on a roof \(40\ m\) above the ground and throws a stone horizontally at \(10\ m/s\). The maximum horizontal range of the stone (\(g=9.81\ m/s^{2}\)) is:

A\(x=18.3\ m\)\(x=18.3\ m\)
B\(x=28.6\ m\)\(x=28.6\ m\)
C\(x=23.4\ m\)\(x=23.4\ m\)
D\(x=16.2\ m\)\(x=16.2\ m\)
الحل
📌 أولًا زمن الوصول للأرض: \(y=y_0-\tfrac12gt^{2}\Rightarrow-40=0-\tfrac12\times9.81\,t^{2}\Rightarrow t=2.86\ s\).
📌 المدى الأفقي: \(x=v_0\,t=10\times2.86\approx28.6\ m\).
✅ \(x\approx28.6\ m\)
Solution
📌 First the time to reach the ground: \(y=y_0-\tfrac12gt^{2}\Rightarrow-40=0-\tfrac12\times9.81\,t^{2}\Rightarrow t=2.86\ s\).
📌 The horizontal range: \(x=v_0\,t=10\times2.86\approx28.6\ m\).
✅ \(x\approx28.6\ m\)
رجل على حافة جرف يقذف حجرًا أفقيًا فيتحرك في مسار منحنٍ حتى الأرض

حجر يُقذف أفقيًا من قمة جرف.

A stone thrown horizontally from the top of a cliff.

⭐ 2

تُلقى صخرة أفقيًا من قمة جرف بسرعة \(15\ m/s\) فكان مداها الأفقي \(45\ m\) (الشكل أعلاه). ارتفاع الجرف عن سطح الأرض (\(g=9.81\ m/s^{2}\)):

A rock is thrown horizontally from the top of a cliff at \(15\ m/s\) and its horizontal range is \(45\ m\) (the figure above). The height of the cliff above the ground (\(g=9.81\ m/s^{2}\)) is:

A\(Y=44.1\ m\)\(Y=44.1\ m\)
B\(Y=36.5\ m\)\(Y=36.5\ m\)
C\(Y=38.6\ m\)\(Y=38.6\ m\)
D\(Y=23.8\ m\)\(Y=23.8\ m\)
الحل
📌 نبدأ من المحور الأفقي لإيجاد الزمن: \(x=v_0\,t\Rightarrow45=15\,t\Rightarrow t=3\ s\).
📌 رأسيًا: \(y=-\tfrac12gt^{2}=-\tfrac12\times9.81\times3^{2}=-44.1\ m\).
📌 الإشارة السالبة تدل على أن الأرض تحت نقطة القذف، فارتفاع الجرف \(44.1\ m\).
✅ \(Y=44.1\ m\)
Solution
📌 We start from the horizontal axis to find the time: \(x=v_0\,t\Rightarrow45=15\,t\Rightarrow t=3\ s\).
📌 Vertically: \(y=-\tfrac12gt^{2}=-\tfrac12\times9.81\times3^{2}=-44.1\ m\).
📌 The negative sign means the ground is below the launch point, so the cliff height is \(44.1\ m\).
✅ \(Y=44.1\ m\)

🚀 السرعة عند أي نقطة من المسار

🚀 The Velocity at Any Point of the Path

كل نقطة من المسار لها سرعتان: سرعة على المحور \(X\) وسرعة على المحور \(Y\)، ثم نجمعهما اتجاهيًا (مثلث قائم) لنحصل على السرعة الكلية:

Every point of the path has two velocities: one along \(X\) and one along \(Y\), then we combine them as vectors (a right triangle) to get the total velocity:

📌 السرعة عند اللحظة \(t\)

📌 The velocity at the instant \(t\)

\(v_x=v_0\ (\)ثابت\(),\qquad v_y=g\,t\ (\)للأسفل\()\)

\[v_x=v_0\ (\text{constant}),\qquad v_y=g\,t\ (\text{downward})\]

\[v=\sqrt{v_x^{2}+v_y^{2}},\qquad \tan\alpha=\dfrac{v_y}{v_x}=\dfrac{g\,t}{v_0}\]

\(\alpha\) زاوية السرعة تحت الأفق، وهي تزداد مع الزمن لأن \(v_y\) تزداد بينما \(v_x\) ثابتة؛ والسرعة مماسّة للمسار دائمًا. ويمكن أيضًا إيجاد \(v_y\) بدلالة المسافة الهابطة: \(v_y^{2}=2g\,d\).

\(\alpha\) is the angle of the velocity below the horizontal; it grows with time because \(v_y\) increases while \(v_x\) is constant; the velocity is always tangent to the path. \(v_y\) can also be found from the fallen distance: \(v_y^{2}=2g\,d\).

🧠 توضيح إضافي: السرعة لحظة الاصطدام

🧠 Extra explanation: the speed at impact

عند الوصول إلى الأرض \(d=h\) فتكون \(v_y^{2}=2gh\) ومنه:

At the ground \(d=h\) so \(v_y^{2}=2gh\) and hence:

\(v_{\)الاصطدام\(}=\sqrt{v_0^{2}+2g\,h}\)

\[v_{\text{impact}}=\sqrt{v_0^{2}+2g\,h}\]

أي أن مربع السرعة الكلية هو مجموع مربع السرعة الأفقية \(v_0^{2}\) ومربع سرعة السقوط الحر من الارتفاع نفسه \(2gh\)؛ وبالطاقة: \(\tfrac12mv^{2}=\tfrac12mv_0^{2}+mgh\) (النتيجة نفسها).

That is, the square of the total speed is the sum of the square of the horizontal speed \(v_0^{2}\) and the square of the free-fall speed from the same height \(2gh\); by energy: \(\tfrac12mv^{2}=\tfrac12mv_0^{2}+mgh\) (the same result).

حرّك منزلق الزمن في التجربة التالية وراقب السهمين \(v_x\) و\(v_y\) والسرعة الكلية (وهي تغني عن محاكاة GeoGebra «القذف الأفقي: السرعة عند أي موقع»).

Move the time slider in the next experiment and watch the arrows \(v_x\), \(v_y\) and the total velocity (it replaces the GeoGebra simulation “horizontal projection: the velocity at any position”).

🧪 تجربة 2: السرعة عند أي لحظة (أي موقع)

🧪 Experiment 2: The velocity at any instant (any position)

حرّك منزلق الزمن من لحظة القذف إلى لحظة الوصول للأرض. يرسم البرنامج السهم الأفقي \(v_x\) (ثابت الطول) والرأسي \(v_y\) (يتزايد) والسرعة الكلية \(v\) (مماسّة للمسار) ويحسب مقدارها واتجاهها تحت الأفق.

Move the time slider from the launch instant to the landing instant. The program draws the horizontal arrow \(v_x\) (constant length), the vertical one \(v_y\) (growing) and the total velocity \(v\) (tangent to the path) and computes its magnitude and its direction below the horizontal.

15
40
1
\(v_x\) (m/s)\(v_x\) (m/s)—
\(v_y\) (m/s)\(v_y\) (m/s)—
السرعة الكلية \(v\) (m/s)Total speed \(v\) (m/s)—
الاتجاه \(\alpha\) تحت الأفقDirection \(\alpha\) below horizontal—

مدفع على سطح مبنى يقذف قذيفة أفقيًا فتتحرك في مسار منحنٍ مع تتبع أفقي ورأسي

قذيفة تنطلق أفقيًا من مدفع على سطح مبنى (المواقع A وB وC).

A shell fired horizontally from a cannon on a roof (positions A, B and C).

⭐ 3

نُصب مدفع على سطح مبنى ارتفاعه \(50\ m\) وأُطلقت قذيفة بسرعة أفقية \(90\ m/s\). سرعة ارتطام القذيفة بالأرض (\(g=9.81\ m/s^{2}\)):

A cannon is mounted on a roof \(50\ m\) high and fires a shell with a horizontal speed of \(90\ m/s\). The speed of impact with the ground (\(g=9.81\ m/s^{2}\)) is:

A\(v=121.3\ m/s\)\(v=121.3\ m/s\)
B\(v=143.2\ m/s\)\(v=143.2\ m/s\)
C\(v=95.3\ m/s\)\(v=95.3\ m/s\)
D\(v=31.3\ m/s\)\(v=31.3\ m/s\)
الحل
📌 السرعة الأفقية ثابتة: \(v_x=v_0=90\ m/s\).
📌 الرأسية من \(v_{fy}^{2}=-2g\,\Delta y=-2\times9.81\times(-50)=981\Rightarrow v_{fy}=31.3\ m/s\).
\(v=\sqrt{90^{2}+31.3^{2}}=\sqrt{9081}\approx95.3\ m/s\)
⚠️ الخيار \(31.3\) هو المركبة الرأسية فقط، وليس السرعة الكلية.
✅ \(v\approx95.3\ m/s\)
Solution
📌 The horizontal velocity is constant: \(v_x=v_0=90\ m/s\).
📌 The vertical one from \(v_{fy}^{2}=-2g\,\Delta y=-2\times9.81\times(-50)=981\Rightarrow v_{fy}=31.3\ m/s\).
\(v=\sqrt{90^{2}+31.3^{2}}=\sqrt{9081}\approx95.3\ m/s\)
⚠️ The option \(31.3\) is only the vertical component, not the total speed.
✅ \(v\approx95.3\ m/s\)
❓ مثال محلول 3Solved example 3

في المثال 1 (طائرة على ارتفاع \(500\ m\) بسرعة \(80\ m/s\)) احسب سرعة الصندوق لحظة وصوله إلى الأرض واتجاهها.

In example 1 (a plane at \(500\ m\) with \(80\ m/s\)) find the speed of the box when it reaches the ground and its direction.

الحل
📌 \(v_y=g\,t=9.81\times10.1\approx99\ m/s\) (أو \(v_y=\sqrt{2gh}=\sqrt{9810}\approx99\ m/s\)).
\(v=\sqrt{80^{2}+99^{2}}=\sqrt{16200}\approx127\ m/s\)
\(\alpha=\tan^{-1}\dfrac{99}{80}\approx51^{\circ}\) تحت الأفق.
✅ \(v\approx127\ m/s\) بزاوية \(51^{\circ}\) تحت الأفق
Solution
📌 \(v_y=g\,t=9.81\times10.1\approx99\ m/s\) (or \(v_y=\sqrt{2gh}=\sqrt{9810}\approx99\ m/s\)).
\(v=\sqrt{80^{2}+99^{2}}=\sqrt{16200}\approx127\ m/s\)
\(\alpha=\tan^{-1}\dfrac{99}{80}\approx51^{\circ}\) below the horizontal.
✅ \(v\approx127\ m/s\) at \(51^{\circ}\) below the horizontal

〰️ معادلة المسار

〰️ The Equation of the Path

نحذف الزمن بين المعادلتين: من \(x=v_0t\) نجد \(t=x/v_0\) ونعوّض في \(y=-\tfrac12gt^{2}\):

We eliminate the time between the two equations: from \(x=v_0t\) we get \(t=x/v_0\) and substitute in \(y=-\tfrac12gt^{2}\):

📌 معادلة المسار

📌 The equation of the path

\[y=-\dfrac{g}{2\,v_0^{2}}\,x^{2}\]

وهي معادلة قطع مكافئ رأسه عند نقطة القذف: كلما زادت \(v_0\) صار المسار أكثر انبساطًا (انحناؤه أقل).

This is the equation of a parabola with its vertex at the launch point: the greater \(v_0\), the flatter the path (less curved).


🛠️ التطبيقات العملية

🛠️ Practical Applications

أين نستفيد من المقذوف الأفقي؟

Where do we use the horizontal projectile?

شاهد الفيديو التالي لتوضيح الفكرة:

Watch the following video for an illustration of the idea:

⭐ 4

كرتان على الارتفاع نفسه: تُركت الأولى لتسقط سقوطًا حرًا وقُذفت الثانية أفقيًا. أيّ الكرتين تصل إلى الأرض أولًا؟

Two balls at the same height: the first is dropped and falls freely, the second is thrown horizontally. Which ball reaches the ground first?

Aالأولىthe first
Bالثانيةthe second
Cتصلان معًا في اللحظة نفسهاthey arrive together at the same instant
Dتعتمد على سرعة الثانيةit depends on the speed of the second
الحل
📌 زمن السقوط \(t=\sqrt{2h/g}\) يعتمد على الارتفاع فقط، وكلتاهما تبدأ رأسيًا من السكون وبالتسارع \(g\).
📌 السرعة الأفقية لا تؤثر في الحركة الرأسية.
✅ تصلان معًا
Solution
📌 The time of fall \(t=\sqrt{2h/g}\) depends only on the height, and both start vertically from rest with the acceleration \(g\).
📌 The horizontal speed does not affect the vertical motion.
✅ They arrive together
⭐ 5

قُذف جسم أفقيًا من ارتفاع ثابت فبلغ مدىً أفقيًا \(R\). إذا ضوعفت السرعة الأفقية (والارتفاع نفسه) فإن المدى:

A body is thrown horizontally from a fixed height and reaches a horizontal range \(R\). If the horizontal speed is doubled (same height) the range becomes:

A\(R/2\)\(R/2\)
B\(R\)\(R\)
C\(2R\)\(2R\)
D\(4R\)\(4R\)
الحل
📌 زمن السقوط لا يتغير (الارتفاع نفسه): \(t\) ثابت.
\(R=v_0\,t\) تتناسب طرديًا مع \(v_0\) فتتضاعف إلى \(2R\).
✅ \(2R\)
Solution
📌 The time of fall does not change (same height): \(t\) is constant.
\(R=v_0\,t\) is directly proportional to \(v_0\), so it doubles to \(2R\).
✅ \(2R\)
⭐ 6

خلال حركة مقذوف أفقي (بإهمال مقاومة الهواء) أي المقادير التالية يبقى ثابتًا؟

During the motion of a horizontal projectile (neglecting air resistance) which of the following quantities stays constant?

Aالسرعة الكليةthe total speed
Bالسرعة الرأسيةthe vertical velocity
Cالسرعة الأفقيةthe horizontal velocity
Dزاوية السرعة مع الأفقthe angle of the velocity with the horizontal
الحل
📌 لا توجد قوة أفقية فالسرعة الأفقية ثابتة \(v_x=v_0\).
📌 أما \(v_y\) فتتزايد، ومعها تتزايد السرعة الكلية وتزداد الزاوية تحت الأفق.
✅ السرعة الأفقية
Solution
📌 There is no horizontal force, so the horizontal velocity is constant \(v_x=v_0\).
📌 \(v_y\) increases, and with it the total speed and the angle below the horizontal grow.
✅ The horizontal velocity

📝 ملخص الدرس

📝 Lesson Summary

أهم ما تعلّمناه

Key points


🧪 اختبر نفسك: امتحان من 20 سؤالاً

🧪 Test Yourself: a 20-Question Exam

أنهِ الدرس بالاختبار التفاعلي التالي؛ أسئلته تجمع بين الفهم والحساب وتغطي جميع أقسام الدرس.

Finish with the interactive exam below; its questions mix understanding with calculation and cover every section of the lesson.

✈️

اختبار المقذوف الأفقي Horizontal Projectile Quiz

20 سؤالاً - زمن السقوط، المدى الأفقي، السرعة عند أي نقطة، واستقلال الحركتين 20 Questions - Time of Fall, Horizontal Range, the Velocity at Any Point and the Independence of the Two Motions

المعلوماتInfo
الأسئلةQuestions
النتائجResults
📌 تعليمات مهمة:
• عدد الأسئلة: 20 سؤالاً
• مدة الاختبار: 30 دقيقة
• لا يمكنك تغيير إجاباتك أو إعادة الاختبار إلا بعد 24 ساعة من التسليم.
• تأكد من إجاباتك قبل التسليم!
📌 Important Instructions:
• Number of questions: 20 questions
• Quiz duration: 30 minutes
• You cannot change your answers or retake the quiz for 24 hours after submission.
• Make sure of your answers before submitting!