الميكانيكا
كرة ترتد
راقب كل ارتداد يقصُر مع فقد الطاقة.
كرة ترتد — محاكاة الميكانيكا تفاعلية. راقب كل ارتداد يقصُر مع فقد الطاقة. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
فقد الطاقة في الارتدادات
تفقد الكرة المرتدة طاقة ميكانيكية عند كل اصطدام حين يكون معامل الارتداد دون 1. كل ارتداد يبلغ ارتفاعًا أدنى.
تتحول الطاقة الحركية إلى كامنة عند قمة كل ارتداد، لكن اصطدام الأرض غير مرن. معامل ارتداد دون 1 يعني أن الكرة تغادر الأرض أبطأ مما وصلت، فتنقص ذروة الارتفاع كل دورة.
- KE + PE = E (تتناقص مع كل ارتداد)
- معامل الارتداد e < 1
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
عند إفلات كرة فتسقط وترتد عن الأرض، هل ترتد إلى الارتفاع الذي أُفلتت منه، أم أعلى، أم أدنى؟
توقعات للموازنة
- ترتد إلى الارتفاع نفسه (لا تفقد طاقة).
- ترتد أعلى من ارتفاع الإفلات.
- ترتد أدنى من ارتفاع الإفلات (تفقد بعض الطاقة).
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الكتلة (kg)
- ارتفاع الإفلات (m)
ما تقيسه:
- الطاقة الكامنة الثقالية (J)
- ارتفاع الارتداد (الاصطدام الأول) (m)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة الكرة المرتدة. دوّن الارتفاع الابتدائي للكرة فوق الأرض وكتلتها.
- تأكد من تثبيت مسبر الارتفاع على الكرة — يعرض ارتفاعها فوق الأرض بالأمتار.
- شغّل المحاكاة ودع الكرة تسقط وترتد. أوقف مؤقتًا عند قمة الارتداد الأول وسجل أقصى ارتفاع بلغته.
المعادلة الحاكمة
الطاقة الكامنة الثقالية — PE = m·g·h
الطاقة المخزونة في ارتفاع الكرة فوق الأرض قبل الإفلات مباشرة — هذه ميزانية الطاقة المتاحة للتحول إلى طاقة حركية أثناء السقوط، ثم إلى ارتفاع من جديد بعد الارتداد.
الطاقة الحركية — KE = ½·m·v²
طاقة حركة الكرة. قبيل الاصطدام تكون كل طاقة السقوط الكامنة قد تحولت تقريبًا إلى طاقة حركية؛ ثم يعيد الارتداد جزءًا من تلك الطاقة فقط، ولهذا يقصّر الارتداد عن ارتفاع الإفلات.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لكل صف اقسم ارتفاع الارتداد على ارتفاع الإفلات. ماذا تلاحظ في هذه النسبة عبر تجاربك الثلاث؟
- معامل ارتداد الكرة 0.8. ربّع تلك القيمة وقارنها بالنسبة التي حسبتها أعلاه. أي علاقة تجد؟
أين يظهر هذا خارج المختبر
- إذا بقيت نسبة الارتفاع التي وجدتها ثابتة اصطدامًا بعد اصطدام، فتنبأ بذروة الارتداد *الثاني* لتجربتك الأولى. كم اصطدامًا يلزم قبل أن تهبط الذروة دون 1 cm؟
- تفقد الكرة الحقيقية قليلًا من الطاقة أيضًا في مقاومة الهواء والصوت مع كل اصطدام. أتتوقع أن تهبط ارتفاعات ارتداد كرة حقيقية أسرع أم أبطأ من نمط e² المثالي الذي وجدته هنا؟
- 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 — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- أهلًا بك في الكرة المرتدة
- حدد الكرة
- اضغط تشغيل
- ارتدادات خافتة
- افتح البيانات
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.