مکانیک
سقوط آزاد
ببینید همهٔ جرمها زیر گرانش با نرخ یکسان سقوط میکنند.
سقوط آزاد — شبیهسازی تعاملی مکانیک. ببینید همهٔ جرمها زیر گرانش با نرخ یکسان سقوط میکنند. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
سقوط آزاد
در گرانش یکنواخت بدون مقاومت هوا، همهٔ اجسام صرفنظر از جرم با شتاب g یکسان میافتند.
بینش گالیله: جرم در F = ma وقتی تنها نیرو وزن است حذف میشود. اجسام سبک و سنگین که همزمان رها شوند در این صحنهٔ ایدهآل همزمان به زمین میرسند.
- y = y₀ + v₀t + ½gt²
- a = g (برای همهٔ جرمها یکسان)
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 سبک، متوسط و سنگینی همزمان از همان ارتفاع رها میشوند. کدام اول زمین میخورد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- توپ سنگینتر تندتر میافتد و اول فرود میآید.
- هر سه با همان نرخ میافتند و با هم فرود میآیند.
- توپ سبکتر تندتر میافتد و اول فرود میآید.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جرم (kg)
- زمان سپریشده (s)
آنچه اندازه میگیرید:
- تندی سقوط (m/s)
- تکانه (kg·m/s)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم سقوط آزاد را باز کنید. باید سه توپ با اندازههای متفاوت در همان ارتفاع ردیف شده باشند.
- کاوشگر ارتفاع را به توپ متوسط وصل کنید و مطمئن شوید هر سه توپ از همان y شروع میکنند.
- شبیهسازی را اجرا کنید و با کرنومتر/شمارندهٔ فریم زمان سقوط هر توپ را بگیرید.
معادلهٔ حاکم
تکانه — p = m·v
با آنکه هر سه توپ در زمانی معین تندی سقوط یکسان دارند، تکانههایشان فرق دارد چون تکانه با جرم مقیاس میشود — به همین دلیل توپ سنگین با وجود سقوطِ نهتندتر، هنگام برخورد خرابکاری بیشتری میکند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- تندیهای سقوط توپ سبک، متوسط و سنگین را در همان زمان سپریشده مقایسه کنید. چه میبینید؟
- با دادههای خود، شتاب (Δspeed / Δtime) هر توپ را حساب کنید. نتیجه با g = 9.8 m/s² چگونه مقایسه میشود؟
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- پر و توپ بولینگ در هوای واقعی با هم فرود نمیآیند. کدام نیرو، که در این شبیهسازی ایدهآل نیست، این تفاوت را میسازد؟
- فضانوردان روی ماه چکش و پری رها کردند و با هم فرود آمدند. توضیح دهید چرا ماه برای دیدن این نمایش با اجسام واقعی جای بهتری از زمین است.
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- کدام زودتر میرسد؟
- جرم را آزمایش کنید
- ثبت سقوط
- خواندن نمودار
- توضیح شواهدتان
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.