مکانیک
بار روی شیب
ببینید بار بهآرامی پایین میرود — شیب نیروی کمتری از بلندکردن میخواهد.
بار روی شیب — شبیهسازی تعاملی مکانیک. ببینید بار بهآرامی پایین میرود — شیب نیروی کمتری از بلندکردن میخواهد. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
سطح شیبدار همچون ماشین
شیب اجازه میدهد باری را با نیروی کوچکتری در مسیر طولانیتر بالا ببرید — مسیر را با نیرو معامله میکند.
کار انجامشده در حالت ایدهآل برابر دستاورد انرژی پتانسیل گرانشی است. شیب بلندتر و ملایمتر، نیروی رانش لازم را به بهای جابهجایی بار در مسیر طولانیتر کم میکند.
- W = Fd = mgh (ایدهآل)
- F_parallel = mg sin θ
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
اگر بار را از سکون رها کنید و زاویهٔ شیب را تندتر کنید، پس از همان مدت با تندیاش چه میشود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- تندتر تند میشود — شیب تندتر، شتاب بزرگتری میدهد.
- به همان تندی میرسد — زاویه بر تندیِ شتابگرفتن اثر ندارد.
- کندتر تند میشود — شیب تندتر شتاب کوچکتری میدهد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- زاویهٔ شیب (deg)
- جرم بار (kg)
- زمان سپریشده (s)
آنچه اندازه میگیرید:
- تندی (m/s)
- انرژی جنبشی (J)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم شیب و بار را در جعبهٔ ورزش مکانیک باز کنید.
- شیب را انتخاب کنید و زاویهٔ آن را برای این آزمایش از پنل ویژگیها تنظیم کنید.
- بار را از سکون در بالای شیب رها کنید و پس از زمان سپریشدهٔ فهرستشده، تندیاش را از کاوشگر بخوانید.
معادلهٔ حاکم
انرژی جنبشی — KE = ½·m·v²
انرژی جنبشی بار با مجذور تندیاش رشد میکند وقتی از شیب شتاب میگیرد — دو برابر تندی، چهار برابر انرژی جنبشی.
انرژی پتانسیل گرانشی — PE = m·g·h
روی شیب بدون اصطکاک، انرژی پتانسیل گرانشیای که بار با فرود از دست میدهد کامل به انرژی جنبشیای بدل میشود که میگیرد — چیزی به گرما گم نمیشود.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- با استفاده از v = g sin θ · t، تندی مورد انتظار هر ردیف را حساب کنید و آن را با چیزی که از کاوشگر میخوانید مقایسه کنید.
- جرم بار در هر سه آزمایش روی 3 kg ثابت میماند در حالی که زاویه تغییر میکند. این دربارهٔ رابطهٔ جرم و شتاب روی شیب بدون اصطکاک چه میگوید؟
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- دو بار با جرمهای متفاوت همزمان از همان زاویه رها میشوند. کدام اول به پایین میرسد؟ با دادههایتان پاسخ را بسنجید.
- شیبهای واقعی اصطکاک دارند. اگر این شیب بیاصطکاک نبود، تندی اندازهگیریشده بالاتر بود یا پایینتر از پیشبینی v = g sin θ · t شما؟ چرا؟
- 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
- به شیب و بار خوش آمدید
- انتخاب بار
- Play را بفشارید
- بالا بردن بار
- 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.