الميكانيكا
مختبر القوى
راقب الصندوق يتسارع باطراد من السكون تحت قوة مطبقة ثابتة واحدة — a = F/m.
مختبر القوى — محاكاة الميكانيكا تفاعلية. راقب الصندوق يتسارع باطراد من السكون تحت قوة مطبقة ثابتة واحدة — a = F/m. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
قانون نيوتن الثاني
القوة المحصلة على جسم تولّد تسارعًا: F = ma. قوة أكبر أو كتلة أصغر تعني تسارعًا أكبر.
يربط قانون نيوتن الثاني القوة والكتلة والتسارع. حين تعمل دفعة أفقية مفردة على قالب فوق أرضية ملساء، تساوي المحصلة تلك الدفعة. يتسارع القالب باطراد من السكون في اتجاه المحصلة.
- F = ma
- a = F / m
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
تدفع صندوقًا على أرضية ملساء بقوة ثابتة. إذا دفعت صندوقًا أثقل بالقوة نفسها، فهل يتسارع أسرع أم أبطأ أم بالمعدل نفسه كصندوق أخف؟
توقعات للموازنة
- الصندوق الأثقل يتسارع أسرع
- يتسارع الصندوقان بالمعدل نفسه
- الصندوق الأثقل يتسارع أبطأ
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الكتلة (kg)
- القوة المطبقة (N)
ما تقيسه:
- السرعة عند t = 1 s (m/s)
- الزخم عند t = 1 s (kg·m/s)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة مختبر القوى. صندوق واحد ساكن على أرضية ملساء تدفعه قوة ثابتة إلى الأمام.
- تأكد من تثبيت مسبر السرعة على الصندوق، ثم افحص كتلة الصندوق وشدة القوة المطبقة في لوحة الخصائص.
- لكل صف أدناه، اضبط كتلة الصندوق وشدة القوة في لوحة الخصائص لتطابق الجدول، وشغّل المحاكاة ثانية واحدة بالضبط (60 إطارًا)، واقرأ سرعة المسبر.
المعادلة الحاكمة
قانون نيوتن الثاني — F = m·a
محصلة القوى على جسم تساوي كتلته في تسارعه. هنا تسرّع قوة ثابتة واحدة الصندوق من السكون، فتكشف السرعة المقيسة بعد زمن ثابت التسارع الذي أنتجته تلك القوة.
الزخم — p = m·v
الزخم هو الكتلة في السرعة. تبدأ كل تجربة من السكون، فبيّن الزخم عند علامة الثانية مقدار الحركة التي تبنيها الدفعة نفسها في صناديق مختلفة الكتلة.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لكل صف اقسم القوة المطبقة على الكتلة. كيف تقارن تلك القيمة بالسرعة التي قستها بعد ثانية؟ أي كمية حسبت للتو؟
- قارن الصفين 1 و3 (القوة نفسها، كتلة مختلفة). بكم غيّر مضاعف الكتلة السرعة الناتجة بعد الدفعة ذات الثانية الواحدة نفسها؟
أين يظهر هذا خارج المختبر
- هذه الأرضية ملساء. تنبأ كيف تتغير قراءات سرعتك لو أثرت في الصندوق قوة احتكاك ثابتة صغيرة أيضًا. هل يبقى قسم القوة المطبقة على الكتلة وحده متنبئًا بالتسارع الناتج؟
- يمكن دفع عربة تسوق وشاحنة توصيل محمّلة بمحرك ينتج القوة نفسها. استخدم بياناتك لتفسير لماذا لا يتسارعان بالمعدل نفسه.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- أهلًا بك في مختبر القوى
- حدد القالب
- اضغط تشغيل
- تسارع ثابت
- افتح البيانات
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.