مکانیک
افتادن روی ماه
ببینید همه چیز زیر گرانش ضعیفترِ ماه آهسته سقوط میکند.
افتادن روی ماه — شبیهسازی تعاملی مکانیک. ببینید همه چیز زیر گرانش ضعیفترِ ماه آهسته سقوط میکند. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
گرانش روی ماه
شتاب گرانشی به سیاره بستگی دارد. روی ماه g حدود 1.6 m/s² است — خیلی کوچکتر از زمین.
همان اجسام زیر گرانش ماهی طولانیتر میافتند و نرمتر زمین میخورند. مقایسهٔ پیشتنظیمهای زمین و ماه نشان میدهد g خاصیت محیط گرانشی است، نه جسم.
- g_Earth ≈ 9.8 m/s²
- g_Moon ≈ 1.6 m/s²
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
روی ماه، توپ 1 کیلوگرمی و 6 کیلوگرمی همزمان از همان ارتفاع، در خلأ بیمقاومت هوا رها میشوند. کدام تندتر شتاب میگیرد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- توپ سنگینتر (6 kg) تندتر شتاب میگیرد
- هر دو توپ دقیقاً با همان نرخ تند میشوند
- توپ سبکتر (1 kg) تندتر شتاب میگیرد
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جرم (m) (kg)
- زمان سپریشده (t) (s)
آنچه اندازه میگیرید:
- سرعت (vy) (m/s)
- تکانه (p) (kg·m/s)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی Moon Drop را باز کنید. دو توپ را ببینید: یکی سبک (1 kg) و یکی سنگین (6 kg) که با هم زیر گرانش ماه (g = 1.6 m/s²) رها میشوند.
- پیش از هر اجرا، هر توپ را بهنوبت انتخاب کنید و جرمش را در پنل ویژگیها مطابق ستون جرم جدول دادهٔ زیر تنظیم کنید.
- هر دو توپ را رها کنید، شبیهسازی را در زمان سپریشدهٔ ستون زمان مکث کنید و سرعت روبهپایین توپ (vy) را از کاوشگر بخوانید.
معادلهٔ حاکم
تکانه — p = m·v
تکانهٔ p = mv جرم و سرعت جسم را در یک کمیت واحد جمع میکند — اگرچه توپ سبک و سنگین در یک زمان معین تندی سقوط یکسانی دارند، توپ سنگینتر تکانهٔ بسیار بیشتری حمل میکند.
انرژی جنبشی — KE = ½·m·v²
KE = ½mv² با مجذور تندی و مستقیماً با جرم بزرگ میشود — پس دو توپی که با تندی یکسان به زمین میخورند، اگر جرمشان متفاوت باشد، باز هم مقدارهای بسیار متفاوتی انرژی جنبشی حمل میکنند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- با استفاده از مقادیر ثبتشدهٔ vy و جرم، تکانهٔ p = mv را برای هر ردیف حساب کنید. مراحل کار را نشان دهید.
- ردیفهای 1 و 2 (زمان یکسان، جرم متفاوت) و ردیفهای 2 و 3 (جرم یکسان، زمان متفاوت) را مقایسه کنید. هر مقایسه دربارهٔ وابستگی سرعت به جرم در برابر زمان چه میگوید؟
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- با استفاده از F = ma و وزن = mg توضیح دهید چرا توپ سنگینتر روی ماه تندتر نمیافتد — حتی وقتی گرانش با نیروی بیشتری آن را میکشد.
- اگر همین آزمایش روی زمین با انداختن پر و توپ بولینگ در هوا انجام میشد، جدول دادهتان همان میشد؟ چرا بله یا نه؟
- 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 — Gravity between objects
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- به افتادن روی ماه خوش آمدید
- انتخاب توپ
- Play را بفشارید
- سقوط ملایم ماهی
- 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.