مکانیک
برخورد ناکشسان
ببینید انرژی جنبشی با جهش کمِ توپها افت میکند.
برخورد ناکشسان — شبیهسازی تعاملی مکانیک. ببینید انرژی جنبشی با جهش کمِ توپها افت میکند. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
برخوردهای غیرکشسان
در برخورد غیرکشسان، انرژی جنبشی پایسته نیست. اجسام ممکن است به هم بچسبند یا کندتر از حالت کشسان حرکت کنند.
تکانه همچنان پایسته است اگر نیروهای بیرونی ناچیز باشند، اما بخشی از انرژی جنبشی به انرژی درونی (تغییر شکل، گرما) بدل میشود. بازگردانی کم، برخورد را به چشم «چسبناک» میکند.
- Σp_before = Σp_after
- KE_after < KE_before
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
توپ متحرکی به توپ سنگینترِ ساکن میخورد و با هم حرکت میکنند. آیا با گمشدن انرژی جنبشی هم، تکانه پایسته میماند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- هم تکانه و هم انرژی جنبشی پایستهاند
- تکانه پایسته است، اما انرژی جنبشی نه
- نه تکانه و نه انرژی جنبشی پایسته است
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جرم توپ A با m₁ (kg)
- جرم توپ B با m₂ (kg)
- تندی اولیهٔ توپ A با v₁ (m/s)
آنچه اندازه میگیرید:
- تکانه اولیه p = m₁v₁ (kg·m/s)
- تندی ترکیبی پس از برخورد (m/s)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- شبیهسازی برخورد غیرکشسان را باز کنید و Reset بزنید.
- کاوشگرهای انرژی جنبشی توپ A و توپ B را فعال کنید.
- تندی اولیهٔ توپ A را برای هر آزمایش زیر تنظیم کنید، Play بفشارید و تندی مشترک هر دو توپ بلافاصله پس از برخورد را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
تکانه — p = m·v
کمیتی که در هر برخوردی، از جمله این، پایسته است. توپ B از سکون شروع میکند، پس تکانهٔ کل سامانه پیش از برخورد همان تکانهٔ توپ A یعنی m₁v₁ است.
انرژی جنبشی — KE = ½·m·v²
برخلاف تکانه، انرژی جنبشی در برخورد غیرکشسان پایسته نیست — مقایسهٔ کل انرژی جنبشی پیش و پس از برخورد نشان میدهد چقدر انرژی به تغییر شکل و گرما گم شد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، مراحل محاسبهٔ تکانه اولیه p = m₁v₁ را نشان دهید و آن را با قرائت شبیهسازی در همان آزمایش مقایسه کنید.
- با جرم کل (m₁ + m₂) و پایستگی تکانه، تندی نهایی را پیشبینی و با مقدار ثبتشده مقایسه کنید. تطبیق چقدر نزدیک است؟
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- انرژی جنبشی را درست پیش و درست پس از برخورد حساب کنید (با تندی نهایی ترکیبی و جرم کل). انرژی جنبشی گمشده کجا رفت؟
- این برخورد کامل غیرکشسان نیست (بازگردانی ≈ 0.05، دقیقاً 0 نه). انتظار دارید تندی نهایی واقعی کمی بالاتر یا پایینتر از پیشبینی ایدهآل باشد؟ 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 — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- به برخورد غیرکشسان خوش آمدید
- Play را بفشارید
- انتخاب توپ
- انرژی گمشده
- 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.