برای حل این مسئله از قوانین نیوتن و مفهوم شتاب استفاده میکنیم.
فرض کنیم نیرو به سمت چپ منفی و به سمت راست مثبت باشد. با توجه به مسئله، نیروهای اعمالی بر جسم از سوی رضا و مهدی به صورت زیر است:
- نیروی اعمالی رضا: \(-F\)
- نیروی اعمالی مهدی: \(F\)
نیروی خالص در این حالت میشود: \(F - F = 0\)، یعنی شتابی وجود ندارد و جسم در حالت سکون یا حرکت یکنواخت است.
حال گفته شده که هر دو نیرو به سمت راست جسم را به جرم \(1.5M\) با شتاب مشخص حرکت دهند. طبق فرمول نیوتن \(F = ma\)، نیروی لازم برای شتابدهی به جرم \(1.5M\) برابر است با:
\[ (F_{رضا} + F_{مهدی}) = (1.5M) \times a_{جدید} \]
چون نیروها را در سمت چپ و راست با هم جمع میکنیم، شتاب هر یک از نیروها باید با نسبت به یکدیگر برابر شود. با توجه به گزینههای موجود، از روش تناسب استفاده میکنیم و گزینهها را بررسی میکنیم تا شتاب منجر به تساوی شود.
با مقایسه و جایگذاری گزینهها در معادله، میتوانیم گزینه درست را پیدا کنیم. در اینجا به نظر میرسد که از گزینههای داده شده درستترین حالت، گزینه «ج»، یعنی \( \frac{۱}{۴} \) باشد، با فرض اینکه نیروهای وارد بر جسم متوازن شدهاند.
در نهایت، پاسخ درست گزینه ۳ (۱/۴) است.