مکانیک
آزمایشگاه نیرو
ببینید جعبه از سکون با یک نیروی ثابت واردشده پیوسته شتاب میگیرد — a = F/m.
آزمایشگاه نیرو — شبیهسازی تعاملی مکانیک. ببینید جعبه از سکون با یک نیروی ثابت واردشده پیوسته شتاب میگیرد — a = F/m. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
قانون دوم نیوتن
نیروی خالص بر جسم شتاب میسازد: F = ma. نیروی بیشتر یا جرم کمتر یعنی شتاب بزرگتر.
قانون دوم نیوتن نیرو، جرم و شتاب را پیوند میدهد. وقتی فشاری افقی یگانه بر بلوکی روی کف بیاصطکاک وارد میشود، نیروی خالص برابر همان فشار است. بلوک از سکون به سوی نیروی خالص پیوسته شتاب میگیرد.
- F = ma
- a = F / m
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
جعبهای را با نیروی ثابتی روی کفِ بدون اصطکاک میرانید. اگر با همان نیرو جعبهٔ سنگینتری برانید، تندتر، کندتر یا با همان نرخِ جعبهٔ سبکتر شتاب میگیرد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- جعبهٔ سنگینتر تندتر شتاب میگیرد
- هر دو جعبه با همان نرخ شتاب میگیرند
- جعبهٔ سنگینتر کندتر شتاب میگیرد
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جرم (kg)
- نیروی اعمالشده (N)
آنچه اندازه میگیرید:
- تندی در t = 1 s (m/s)
- تکانه در t = 1 s (kg·m/s)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم آزمایشگاه نیرو را باز کنید. جعبهای تنها روی کفِ بدون اصطکاک ساکن است و یک نیروی ثابت آن را به جلو میراند.
- مطمئن شوید کاوشگر تندی به جعبه وصل است، سپس جرم جعبه و قدرت نیروی اعمالی را در پنل ویژگیها بررسی کنید.
- برای هر ردیف زیر، جرم جعبه و قدرت نیرو را در پنل ویژگیها مطابق آن تنظیم کنید، شبیهسازی را دقیقاً 1 ثانیه (60 فریم) اجرا کنید و تندی کاوشگر را بخوانید.
معادلهٔ حاکم
قانون دوم نیوتن — F = m·a
نیروی خالص بر جسم برابر جرمش ضربدر شتابش است. اینجا یک نیروی ثابتِ تنها جعبه را از سکون میراند، پس تندیِ اندازهگیریشده پس از زمان ثابت، شتابی را که آن نیرو ساخت آشکار میکند.
تکانه — p = m·v
تکانه برابر جرم ضربدر سرعت است. هر آزمایش از سکون شروع میشود، پس تکانه در لحظهٔ 1 ثانیه نشان میدهد همان هل در جعبههای با جرمهای مختلف چقدر حرکت میسازد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای هر ردیف، نیروی اعمالی را بر جرم تقسیم کنید. آن مقدار با تندیای که پس از 1 ثانیه اندازه گرفتید چگونه مقایسه میشود؟ چه کمیتی را حساب کردید؟
- ردیفهای 1 و 3 را مقایسه کنید (نیروی یکسان، جرم متفاوت). دوبرابرکردن جرم، تندی حاصل از همان هلِ 1ثانیهای را چقدر تغییر داد؟
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- این کف بدون اصطکاک است. پیشبینی کنید قرائتهای تندیتان چگونه تغییر میکرد اگر نیروی اصطکاک ثابت کوچکی هم بر جعبه اثر میکرد. آیا تقسیم نیروی اعمالی بر جرمِ تنها، همچنان شتاب حاصل را پیشبینی میکرد؟
- چرخ خرید و کامیون بارگیریشده را میتوان موتوری با همان نیرو راند. با دادههایتان توضیح دهید چرا با همان نرخ تند نمیشوند.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- به آزمایشگاه نیرو خوش آمدید
- انتخاب بلوک
- Play را بفشارید
- شتاب پایدار
- 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.