الميكانيكا
آلة أتوود
راقب الكتلة الأثقل تهبط بينما ترتفع الأخف بالمعدل نفسه — a=(m2−m1)g/(m1+m2).
آلة أتوود — محاكاة الميكانيكا تفاعلية. راقب الكتلة الأثقل تهبط بينما ترتفع الأخف بالمعدل نفسه — a=(m2−m1)g/(m1+m2). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
آلة أتوود
كتلتان فوق بكرة تتسارعان معًا. تهبط الأثقل بينما تصعد الأخف بالتسارع نفسه مقدارًا.
القوة المحصلة على النظام هي فرق الوزنين (m_heavy − m_light)g، التي تسرّع الكتلتين معًا. وبما أن الكتلة الكلية m_heavy + m_light، فإن a = (m_heavy − m_light)g / (m_heavy + m_light).
- a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
- الشد T متساوٍ في الجهتين
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
كتلتان غير متساويتين معلقتان ببكرة. أثناء عمل النظام، هل يتسارع أم يتباطأ أم يبقى تسارعه ثابتًا؟
توقعات للموازنة
- يزيد التسارع مع الزمن
- يبقى التسارع ثابتًا
- ينقص التسارع مع الزمن
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الكتلة الثقيلة m₂ (kg)
- الكتلة الخفيفة m₁ (kg)
- الزمن المنقضي t (s)
ما تقيسه:
- التسارع المتنبأ a (m/s²)
- محصلة القوى على الكتلة الثقيلة F (N)
- السرعة المقيسة v (m/s)
كيف يجري التحقيق
- افتح محاكاة آلة أتوود واضغط إعادة.
- فعّل مسبر السرعة على الكتلة الأثقل.
- لكل تجربة أدناه، اضغط تشغيل وأوقف المحاكاة عند الزمن المدرج، وسجل قراءة سرعة المسبر.
المعادلة الحاكمة
تسارع آلة أتوود — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)
تطبيق قانون نيوتن الثاني على الكتلتين المعلقتين يعطي تسارعًا واحدًا للنظام يعتمد على فرق الكتلتين لا على كل كتلة على حدة.
قانون نيوتن الثاني — F = m·a
محصلة القوى على الكتلة الأثقل تساوي كتلتها في تسارع النظام المشترك — التسارع نفسه الذي تنبأت به أعلاه.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- أظهر عملك في حساب التسارع المتوقع a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) للنظام، وقارنه بميل رسمك v–t.
- ما مدى قرب سرعتك المقيسة عند كل لحظة من السرعة المتوقعة v = at؟ هل العلاقة خطية؟ استشهد بأرقام من جدولك.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تفترض المعادلة a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) بكرة عديمة الكتلة وعديمة الاحتكاك وحبلًا غير قابل للتمدد. أي من هذه التبسيطات سيؤثر أكثر في نتائجك المقيسة، ولماذا؟
- توقع ماذا يحدث لتسارع النظام لو تساوت الكتلتان (m₁ = m₂). اشرح استنتاجك باستخدام المعادلة.
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- أهلًا بك في آلة أتوود
- حدد الكتلة
- اضغط تشغيل
- حركتان متعاكستان
- افتح البيانات
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.