الميكانيكا
حمل على مستوى مائل
راقب الحمل ينزلق ببطء — المستوى المائل يحتاج قوة أقل من الرفع.
حمل على مستوى مائل — محاكاة الميكانيكا تفاعلية. راقب الحمل ينزلق ببطء — المستوى المائل يحتاج قوة أقل من الرفع. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
المستوى المائل كآلة
يتيح المستوى رفع حمل بقوة أصغر مطبقة على مسافة أطول — مقايضة المسافة بالقوة.
الشغل المبذول مثاليًا يساوي مكسب الطاقة الكامنة الثقالية. مستوى أطول أهدأ يقلص قوة الدفع اللازمة على حساب تحريك الحمل مسافة أبعد على الميل.
- W = Fd = mgh (مثالي)
- F_parallel = mg sin θ
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
إذا أفلت الحمل من السكون وزدت حدة زاوية المستوى، فماذا يحدث لسرعته بعد المدة الزمنية نفسها؟
توقعات للموازنة
- يتسارع أسرع — ميل أحدّ يعطي تسارعًا أكبر.
- يبلغ السرعة نفسها — الزاوية لا تؤثر في مقدار تسارعه.
- يتسارع أبطأ — ميل أحدّ يعطي تسارعًا أصغر.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- زاوية المستوى (deg)
- كتلة الحمل (kg)
- الزمن المنقضي (s)
ما تقيسه:
- السرعة (m/s)
- الطاقة الحركية (J)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة المستوى المائل والحمل في بيئة الميكانيكا.
- حدد المستوى واستخدم لوحة الخصائص لضبط زاوية ميله لهذه التجربة.
- أفلت الحمل من السكون عند القمة واقرأ سرعته من المسبر بعد الزمن المقيّد المدرج.
المعادلة الحاكمة
الطاقة الحركية — KE = ½·m·v²
تنمو الطاقة الحركية للحمل مع مربع سرعته أثناء تسارعه نزولًا على المستوى — مضاعفة السرعة تربّع الطاقة الحركية.
الطاقة الكامنة الثقالية — PE = m·g·h
على مستوى أملس تتحول الطاقة الكامنة الثقالية التي يفقدها الحمل أثناء هبوطه كلها إلى الطاقة الحركية التي يكتسبها — لا شيء يضيع حرارةً.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- باستخدام v = g sin θ · t، احسب السرعة المتوقعة لكل صف وقارنها بما قرأته من المسبار.
- تبقى كتلة الحمل ثابتة عند 3 kg عبر التجارب الثلاث بينما تتغير الزاوية. بماذا يخبرك ذلك عن العلاقة بين الكتلة والتسارع على مستوى مائل أملس؟
أين يظهر هذا خارج المختبر
- يُفلت حملان مختلفا الكتلة من الزاوية نفسها في اللحظة نفسها. أيهما يبلغ الأسفل أولًا؟ برّر ببياناتك.
- المستويات الحقيقية فيها احتكاك. لو لم يكن هذا المستوى عديم الاحتكاك، هل تكون السرعة المقيسة أعلى أم أدنى من توقعك v = g sin θ · t، ولماذا؟
- 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
- أهلًا بك في حمل المستوى
- حدد الحمل
- اضغط تشغيل
- ارفع الحمل
- افتح البيانات
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.