القوى المؤثرة في جسيم والأجسام المتصلة – الاتزان والمستوى المائل وآلة أتوود
الفيزياءالقوى والديناميكا15–16 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيل
ثلاث شاشات: «الاتزان» (طاولة القوى مع 2–4 قوى ومركّباتها ومحصلتها ومضلع القوى ونظرية لامي، وجهاز غرافزاند لإيجاد وزن جسم بقاعدة متوازي الأضلاع)، و«المستوى المائل» (تحليل الوزن، وأقصى احتكاك سكوني μN، وزاوية الاحتكاك، والتمثيل البياني للقوة الموازِنة مقابل sin θ)، و«الأجسام المتصلة» (آلة أتوود، وقالب على طاولة أو على مستوى مائل متصل بكتلة معلّقة؛ التسارع وقوة الشد وقطع الخيط). g = 9.81 m/s².
الدرس: تحليل القوى واتزان الجسيم وقانون نيوتن الثاني للأجسام المتصلة
ماذا تعرض
يتناول هذا المختبر القوى المؤثرة في جسيم في ثلاث حالات. على طاولة القوى تجمع حتى أربع قوى، وترى مركّباتها والمحصلة والقوة الموازِنة، وتتحقق من نظرية لامي لثلاث قوى. وفي جهاز غرافزاند تقيس الزوايا لتجد وزنًا مجهولًا بقاعدة متوازي الأضلاع. ويحلّل المستوى المائل الوزن إلى W sin θ وW cos θ، ويبيّن أقصى احتكاك سكوني f = μN. أما الأجسام المتصلة فتعطي التسارع وقوة الشد في آلة أتوود أو في قالب تسحبه كتلة معلّقة. الخيوط خفيفة، والبكرات ملساء، والاحتكاك الحركي يساوي μN.
طريقة الاستخدام
اختر «الاتزان» أو «المستوى المائل» أو «الأجسام المتصلة». على طاولة القوى اختر قوة من «تعديل قوة»، ثم اضبط «المقدار» و«الاتجاه» أو اسحب رأس السهم. اضغط «أفلت» ليتحرك الجسم. يضيف «سجّل» قياسًا إلى الجدول، ويقطع «اقطع الخيط» الخيط أثناء الحركة. اكتب نتيجتك ثم اضغط «تحقّق».
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة الاتزان, المستوى المائل, الأجسام المتصلة
- التجهيز في شاشة الاتزان طاولة القوى, جهاز غرافزاند
- عدد القوى المؤثرة في الجسيم 2–4
- مقدار F₁ 0–10 N
- اتجاه F₁ بالنسبة إلى المحور x 0–360 °
- مقدار F₂ 0–10 N
- اتجاه F₂ بالنسبة إلى المحور x 0–360 °
- مقدار F₃ 0–10 N
- اتجاه F₃ بالنسبة إلى المحور x 0–360 °
- مقدار F₄ 0–10 N
- اتجاه F₄ بالنسبة إلى المحور x 0–360 °
- كتلة الجسيم 0.1–5 kg
- الجسم المراد وزنه (جهاز غرافزاند) جسم اختبار 500 g, الجسم A, الجسم B, الجسم C
- الكتلة المعلّقة يسارًا m₁ 50–1000 g
- الكتلة المعلّقة يمينًا m₂ 50–1000 g
- الجسم على المستوى المائل أسطوانة 1.00 kg, أسطوانة X (كتلة مجهولة), قالب خشبي على مستوى خشن
- زاوية الميل θ 0–60 °
- كتلة القالب الخشبي 0.2–5 kg
- معامل احتكاك القالب μ 0–1
- الكتلة المعلّقة M 0–8000 g
- الأجسام المتصلة آلة أتوود, قالب على طاولة وكتلة معلّقة, قالب على مستوى مائل وكتلة معلّقة
- الكتلة m₁ 0.1–5 kg
- الكتلة m₂ 0.1–5 kg
- معامل الاحتكاك μ (الأجسام المتصلة) 0–1
- زاوية الميل θ (الأجسام المتصلة) 0–60 °
أسئلة للاستكشاف
- ما الذي يميّز مثلث القوى عندما تُبقي ثلاث قوى جسيمًا في حالة اتزان؟
- لماذا يكون التمثيل البياني للقوة الموازِنة مقابل sin θ خطًا مستقيمًا يمر بنقطة الأصل؟
- كيف يتغير تسارع كل جسم عند قطع الخيط أثناء الحركة؟
