الميكانيكا
تصادم مرن
راقب الزخم الكلي يبقى ثابتًا بينما ترتد الكرتان.
تصادم مرن — محاكاة الميكانيكا تفاعلية. راقب الزخم الكلي يبقى ثابتًا بينما ترتد الكرتان. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
انحفاظ الزخم
في تصادم بلا قوى خارجية ينحفظ إجمالي الزخم. وفي التصادم المرن تنحفظ الطاقة الحركية أيضًا.
حين تتصادم كرتان على سطح أملس، يتغير زخم كل منهما، لكن إجمالي زخم النظام يبقى نفسه. في تصادم شبه مرن ترتد الكرتان بطاقة حركية شبه ثابتة — كرات سريعة داخلًا وكرات سريعة خارجًا.
- p = mv → Σp_before = Σp_after
- KE = ½mv² (محفوظة في التصادمات المرنة)
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
كرتان متطابقتان تتدحرجان نحو بعضهما بالسرعة نفسها وتتصادمان تصادمًا مرنًا. بعد التصادم، كيف تقارن سرعتاهما بما كانتا قبل؟
توقعات للموازنة
- ترتد كل كرة إلى الخلف مباشرة بالسرعة نفسها التي دخلت بها
- تتوقف الكرتان تمامًا عند نقطة التصادم
- تواصل الكرتان دون تغيير وكأن كل واحدة عبرت خلال الأخرى
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الكتلة m (لكل كرة) (kg)
- سرعة الاقتراب v (m/s)
ما تقيسه:
- زخم الكرة A p = mv (kg·m/s)
- الطاقة الحركية للكرة A = ½mv² (J)
- زخم الكرة A بعد — التنبؤ المثالي (kg·m/s)
- إجمالي الزخم بعد التصادم (A + B) (kg·m/s)
كيف يجري التحقيق
- افتح محاكاة التصادم المرن واضغط إعادة.
- تأكد من تساوي كتلة الكرتين واضبط سرعة الاقتراب لكل تجربة أدناه (الكرة A تتحرك يمينًا والكرة B يسارًا بالسرعة نفسها).
- اضغط تشغيل، وراقب مسبري الزخم على الكرتين، وسجّل قراءة زخم الكرة A بعد افتراق الكرتين مباشرة.
المعادلة الحاكمة
الزخم — p = m·v
زخم كل كرة قبل الاصطدام، من الكتلة وسرعة الاقتراب التي ضبطتها لكل تجربة. إجمالي الزخم (A + B) محفوظ عبر التصادم.
الطاقة الحركية — KE = ½·m·v²
طاقة حركة الكرة A قبل الاصطدام. في التصادم المرن تمامًا تُحفظ كاملة؛ ومعامل 0.98 في المحاكاة الحية يبقي e² منها فحسب، وما ينبغي لإجابات التوسع أن تراعي ذلك.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- أظهر عملك في حساب زخم الكرة A قبل التصادم (p = mv) لمحاولة واحدة وقارنه بقراءة مسبار الزخم في المحاكاة.
- قارن زخم الكرة A قبل التصادم وبعده. بماذا تخبرك إشارة التغير عن اتجاهها؟ هل إجمالي زخم A + B محفوظ؟
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تستخدم المحاكاة معامل ارتداد 0.98 لا 1.0 الكامل. كيف تتوقع أن يختلف زخم الارتداد عن تنبؤك المثالي، ولماذا؟
- لو كانت الكرة B أثقل مرتين من A، هل سترتد A إلى الخلف مباشرة بعد؟ استخدم صيغ التصادم المرن العامة للاستدلال.
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- أهلًا بك في التصادمات المرنة
- اضغط تشغيل
- تبادل الزخم
- حدد كرة
- افتح البيانات
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.