مکانیک
دستگاه آتوود
ببینید جرم سنگینتر میافتد در حالی که سبکتر با همان نرخ بالا میرود — a=(m2−m1)g/(m1+m2).
دستگاه آتوود — شبیهسازی تعاملی مکانیک. ببینید جرم سنگینتر میافتد در حالی که سبکتر با همان نرخ بالا میرود — a=(m2−m1)g/(m1+m2). آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
دستگاه آتوود
دو جرم بر قرقره با هم شتاب میگیرند. سنگینتر پایین میرود و سبکتر با همان قدر شتاب بالا.
نیروی خالص روی سامانه اختلاف وزن (m_سنگین − m_سبک)g است که هر دو جرم را شتاب میدهد. چون جرم کل m_سنگین + m_سبک است، a = (m_سنگین − m_سبک)g / (m_سنگین + m_سبک).
- a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
- T در دو سمت یکسان است
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
دو جرم نابرابر از قرقرهای آویزاناند. با اجرای سامانه، شتابش تندتر میشود، کندتر یا ثابت میماند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- شتاب با زمان زیاد میشود
- شتاب ثابت میماند
- شتاب با زمان کم میشود
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جرم سنگین m₂ (kg)
- جرم سبک m₁ (kg)
- زمان سپریشده t (s)
آنچه اندازه میگیرید:
- شتاب پیشبینیشده a (m/s²)
- نیروی خالص بر جرم سنگین F (N)
- تندی اندازهگیریشده v (m/s)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- شبیهسازی ماشین اتوود را باز کنید و Reset بزنید.
- کاوشگر تندی را روی جرم سنگینتر فعال کنید.
- برای هر آزمایش زیر، Play را بزنید، شبیهسازی را در زمان سپریشدهٔ فهرستشده مکث کنید و قرائت تندی کاوشگر را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
شتاب ماشین اتوود — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)
اعمال قانون دوم نیوتن بر هر دو جرم آویزان، یک شتاب واحد سامانه میدهد که به اختلاف جرمها بستگی دارد، نه به تکتک جرمها.
قانون دوم نیوتن — F = m·a
نیروی خالص بر جرم سنگینتر برابر جرمش ضربدر شتاب مشترک سامانه است — همان شتابی که بالا پیشبینی کردید.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- مراحل محاسبهٔ شتاب پیشبینیشدهٔ سامانه a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) را نشان دهید و آن را با شیب نمودار v–t خود مقایسه کنید.
- تندی اندازهگیریشدهٔ شما در هر زمان چقدر به تندی پیشبینیشدهٔ v = at نزدیک است؟ آیا رابطه خطی است؟ از عددهای جدولتان نقل کنید.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- فرمول a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) قرقرهای بدون جرم و بدون اصطکاک و نخ کشنیایدنی را فرض میکند. کدامیک از این ایدهآلسازیها بیشترین اثر را بر نتایج اندازهگیری شما میگذارد و چرا؟
- پیشبینی کنید اگر دو جرم برابر باشند (m₁ = m₂) شتاب سامانه چه میشود. استدلال خود را با فرمول توضیح دهید.
- 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
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- به ماشین اتوود خوش آمدید
- انتخاب جرم
- Play را بفشارید
- حرکت مخالف
- بازکردن دادهها
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.