الفيزياء الحديثة
تقلص الأطوال عند β = 0.9
β المرتفع يقلص L = L₀/γ ويرفع m = γ m₀ في القراءات.
تقلص الأطوال عند β = 0.9 — محاكاة الفيزياء الحديثة تفاعلية. β المرتفع يقلص L = L₀/γ ويرفع m = γ m₀ في القراءات. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
انكماش الطول
β المرتفع يقصر L = L₀/γ ويرفع m = γ m₀ في القراءات.
صاروخ طوله الذاتي L₀ يتحرك بسرعة β على امتداد x يُقاس أقصر في المختبر: L = L₀/γ مع γ = 1/√(1−β²). اضغط تشغيل: تتقلص السفينة مرة واحدة إلى L₀/γ وتبقى كذلك — لا تذبذب عكسيًا. يوضح مخطط K_class مقابل K_rel كيف تبتعد الطاقة الحركية عن ½mv² عند نفس β.
- L = L₀/γ
- على طول الحركة
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
صاروخ طوله 10 أمتار يمر بك بسرعة عالية. هل تقيس طوله 10 أمتار بالضبط، أم أطول، أم أقصر؟
توقعات للموازنة
- الأمتار العشرة نفسها — لا يعتمد الطول على الحركة النسبية.
- أطول من 10 أمتار.
- أقصر — يبدو طول الجسم في اتجاه حركته منكمشًا لمراقب يمر به.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- كسر السرعة β = v/c
ما تقيسه:
- عامل لورنتز γ
- الطول المنكمش L (m)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق تقلص طول الصاروخ واضغط إعادة الضبط. طول الصاروخ الذاتي (في إطار سكونه) ثابت عند 10 m؛ سرعته β = 0.9.
- فعّل قراءتي عامل لورنتز والطول المنكمش.
- اضبط سرعة الصاروخ لكل تجربة وسجل طوله المنكمش مقيسًا من إطارك (الساكن).
المعادلة الحاكمة
انكماش الطول — L = L₀/γ
طول الجسم المقيس على امتداد اتجاه حركته، كما يراه مراقب ساكن، منقبض من طوله الذاتي (في إطار سكونه): L = L_proper/γ، حيث γ = 1/√(1 − β²) ≥ 1.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب γ = 1/√(1 − β²)، ثم L = L_proper/γ باستخدام الطول الذاتي 10 m. قارن كليهما بالجدول.
- اشرح لماذا يؤثر انكماش الطول في البعد الموازي لاتجاه الحركة فقط — عرض الصاروخ وارتفاعه (العموديان على سرعته) يبقيان، ولا يقصر إلا طوله.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- كاتساع الزمن، انكماش الطول متناظر: من إطار قائد الصاروخ نفسه، الأرضُ (وكل ما عليها) هي التي تبدو منكمشة في اتجاه الحركة النسبية، بينما يقيس الصاروخ نفسه طوله الطبيعي 10 m. اشرح لماذا ليس هذا تناقضًا.
- صاروخ هذه التجربة عند β = 0.9 له γ ≈ 2.29 — أي أن طوله ينضغط بذلك المعامل، وأيضًا لو حمل ساعة لدقت تلك الساعة بطيئة بالمقدار المقابل (تمدد زمن) بنفس المعامل. اشرح لماذا تمدد الزمن وتقلص الطول وجهان حقًا لهندسة الزمكان الأساسية نفسها.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — A.5 Galilean and special relativity
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- أهلًا بك في صاروخ الانكماش
- حدد تجهيز النسبية
- اضغط تشغيل
- مقصّر على اتجاه الحركة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.