قوى متعاكسة: قانون نيوتن الثاني والزخم

1 · توقّع

قالب يتحرك يمينًا تجرّه قوة ثابتة في الاتجاه المعاكس. ماذا يحدث لحركته مع مرور الزمن؟

2 · التجهيز

  1. افتح محاكاة القوى المتعاكسة واضغط إعادة.
  2. فعّل مسبر السرعة على القالب.
  3. لكل محاولة، اضبط السرعة الابتدائية للقالب، واضغط تشغيل، وتوقف عند t = 4 s باستخدام الخط الزمني، وسجّل قراءة السرعة.

3 · اجمع البيانات

الكتلة m (kg)السرعة الابتدائية v₀ (m/s)القوة المعاكسة F (N)الزخم p = m·v عند t = 3 s (kg·m/s)السرعة النهائية عند t = 3 s (m/s)
1.004.002.00
1.006.002.00
1.008.002.00

ارسم السرعة عند t = 4 s (المحور الصادي) مقابل السرعة الابتدائية v₀ (المحور السيني).

4 · حلّل

  1. أظهر عملك في حساب الزخم الابتدائي p = mv لمحاولة واحدة.
  2. باستخدام a = F/m، توقع سرعة القالب عند t = 4 s لكل محاولة وقارنها بجدولك. هل ما يزال القالب يتحرك في اتجاهه الأصلي، أم ساكن لحظيًا، أم يتحرك للخلف؟

5 · وسّع

  1. لو تضاعفت كتلة القالب مع بقاء القوة المعاكسة نفسها، هل يستغرق التوقف وقتًا أطول أم أقصر؟ اشرح باستخدام F = ma.
  2. القوالب الحقيقية المنزلقة على سطح حقيقي تشعر بالاحتكاك أيضًا. هل يجعل الاحتكاك القالب يتوقف أبكر أم أبطأ مما تتنبأ به هذه المحاكاة المثالية؟

الفيزياء خلف هذه التجربة

الزخم

كتلة القالب وسرعته الابتدائية تحددان زخمه قبل عمل القوة المعاكسة.

قانون نيوتن الثاني

القوة المعاكسة الثابتة مقسومة على الكتلة تعطي تباطؤًا ثابتًا للقالب، وهو ما يبطئه ويوقفه ثم يعكسه في النهاية.

← عودة إلى التجربة