الميكانيكا
سقوط على القمر
راقب كل شيء يسقط بحركة بطيئة تحت جاذبية قمرية أضعف.
سقوط على القمر — محاكاة الميكانيكا تفاعلية. راقب كل شيء يسقط بحركة بطيئة تحت جاذبية قمرية أضعف. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
الجاذبية على القمر
يعتمد تسارع الجاذبية على الكوكب. على القمر g نحو 1.6 m/s² — أصغر بكثير من الأرض.
الأجسام نفسها تلزمها أوقات أطول لتسقط وتصطدم بالأرض بلطف أكبر تحت الجاذبية القمرية. مقارنة تجربتي الأرض والقمر تبرز أن g خاصية للبيئة الثقالية لا للجسم.
- g_Earth ≈ 9.8 m/s²
- g_Moon ≈ 1.6 m/s²
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
على القمر، تُفلت كرة 1 kg وأخرى 6 kg معًا من الارتفاع نفسه، في فراغ بلا مقاومة هواء. أيهما تتسارع أسرع أثناء سقوطها؟
توقعات للموازنة
- الكرة الأثقل (6 kg) تتسارع أسرع
- تتسارع الكرتان بالمعدل نفسه تمامًا
- الكرة الأخف (1 kg) تتسارع أسرع
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الكتلة (m) (kg)
- الزمن المنقضي (t) (s)
ما تقيسه:
- السرعة (vy) (m/s)
- الزخم (p) (kg·m/s)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق إسقاط القمر. لاحظ الكرتين: خفيفة (1 kg) وثقيلة (6 kg)، تُفَلتان معًا تحت جاذبية القمر (g = 1.6 m/s²).
- حدد كل كرة بدورها واضبط كتلتها في لوحة الخصائص لتطابق عمود الكتلة في جدول البيانات أدناه قبل كل تشغيلة.
- أفلت الكرتين، وأوقف المحاكاة عند الزمن المدرج في عمود الزمن، واقرأ السرعة الهابطة (vy) للكرة من المسبر.
المعادلة الحاكمة
الزخم — p = m·v
الزخم p = mv يدمج كتلة الجسم وسرعته في كمية واحدة — فرغم أن الكرتين الخفيفة والثقيلة تشتركان في سرعة السقوط نفسها عند لحظة معطاة، تحمل الكرة الأثقل زخمًا أكبر بكثير.
الطاقة الحركية — KE = ½·m·v²
تنمو KE = ½mv² مع مربع السرعة ومع الكتلة مباشرة — لذا كرتان تصطدمان بالأرض بالسرعة نفسها تحملان مع ذلك مقدارين مختلفين جدًا من الطاقة الحركية إذا اختلفت كتلتاهما.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- باستخدام قيم vy والكتلة المسجلة، احسب الزخم p = mv لكل صف. أظهر عملك.
- قارن الصفين 1 و2 (الزمن نفسه، كتلة مختلفة) والصفين 2 و3 (الكتلة نفسها، زمن مختلف). بماذا يخبرك كلُّ مقارنة عن اعتماد السرعة على الكتلة مقابل الزمن؟
أين يظهر هذا خارج المختبر
- اشرح، باستخدام F = ma والوزن = mg، لماذا لا تسقط الكرة الأثقل أسرع على القمر — رغم أن الجاذبية تسحبها بقوة أكبر.
- لو أُجريت التجربة نفسها على الأرض بإفلات ريشة وكرة بولينغ عبر الهواء، فهل بدا جدول بياناتك نفسه؟ ولماذا؟
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Gravity between objects
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- أهلًا بك في سقوط القمر
- حدد الكرة
- اضغط تشغيل
- سقوط قمري لطيف
- افتح البيانات
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.