حركة المقذوفات – المسار ومقاومة الهواء
الفيزياءعلم الحركة15–16 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلخمس شاشات لاستكشاف حركة المقذوفات: في «مقدمة» تضبط ارتفاع الإطلاق وزاوية الإطلاق والسرعة الابتدائية ونوع المقذوف لإصابة الهدف؛ وفي «المتجهات» تظهر مركبتا السرعة والسرعة المحصلة والتسارع عند أي نقطة على المسار؛ وفي «مقاومة الهواء» تقارن المسارات مع السحب وبدونه لمقذوفات مختلفة وعلى ارتفاعات مختلفة فوق سطح البحر؛ وفي «المختبر» تخصص الكتلة والقطر ومعامل السحب وتسارع الجاذبية. يقيس شريط القياس المسافات، ويقرأ المجس الزمن والمدى والارتفاع عند أي نقطة على المسار، وتبقى عدة مسارات على الشاشة للمقارنة. أما «التتبع» فتجربة عملية افتراضية: يُسجَّل القذف أو الإسقاط بالتصوير المتقطع (صورة كل Δt مع مسطرة مقياس)؛ انقر كل صورة لبناء جدول x و y مقابل t، وارسم متجهي السرعة و Δv لاختبار ΣF = ma مع a = g، وطابق المنحنيات لإيجاد vₓ و g، واحسب Ek و Ep و Em عند كل صورة، وصدّر البيانات بصيغة CSV. مبنية على محاكاة "Projectile Motion" من PhET Interactive Simulations، جامعة كولورادو بولدر (CC BY 4.0)، وأُعيدت كتابتها.
الدرس: حركة المقذوفات
ماذا تعرض
تستكشف هذه المحاكاة حركة المقذوفات في خمس شاشات. عند إهمال مقاومة الهواء يتحرك المقذوف أفقيًا بسرعة ثابتة، ورأسيًا بتسارع ثابت g، فيكون مساره قطعًا مكافئًا؛ أما السحب فيقصّر المدى ويُفقد المسار تماثله. وفي شاشة «التتبع» يسجّل التصوير المتقطع موضع الكرة على فترات زمنية متساوية Δt. وتُحسب السرعات من الإزاحة بين صورتين متجاورتين مقسومة على الزمن بينهما، ويتجه تغيّر السرعة Δv رأسيًا إلى أسفل: فالقوة الوحيدة هي الوزن، لذا a = g، ويبقى مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع ثابتًا.
طريقة الاستخدام
في «مقدمة» اضبط «ارتفاع الإطلاق» و«زاوية الإطلاق» و«السرعة الابتدائية»، ثم اضغط «إطلاق» لإصابة الهدف. في «التتبع» اختر «الحركة» و«المكان» و«فاصل التصوير Δt»، واضغط «إطلاق»، ثم انقر مركز كل صورة للكرة أو اضغط «تعليم تلقائي». فعّل «السرعة v» و«Δv»، واختر «الرسم البياني»، واقرأ جدول النتائج، واضغط «بيانات CSV» لنسخ الجدول.
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة مقدمة, المتجهات, مقاومة الهواء, المختبر, التتبع
- ارتفاع الإطلاق 0–15 m
- زاوية الإطلاق 0–90 °
- السرعة الابتدائية 5–30 m/s
- المقذوف كرة سلة, كرة فولاذية, ريشة طائرة
- مقاومة الهواء (شاشتا مقاومة الهواء والمختبر)
- الحركة (شاشة التتبع) قذف, إسقاط من السكون
- فاصل التصوير Δt 0.05–0.25 s
- المكان (شاشة التتبع) الأرض, القمر, المريخ, كوكب مجهول
- كتلة الكرة (شاشة التتبع) 0.1–5 kg
- رقم مجموعة البيانات (خطأ التعليم التلقائي، الكوكب المجهول) 1–999
أسئلة للاستكشاف
- لماذا تتباعد الصور بانتظام في الاتجاه الأفقي ولا تتباعد بانتظام في الاتجاه الرأسي؟
- كيف يعطي ميل منحنى vy مقابل t قيمة g؟
- لماذا تبقى Em ثابتة تقريبًا بينما تتغير Ek و Ep؟
أفكار للتدريس
كل الأدلة- How to Embed a Simulation in Your LMSHow to embed a simulation in your LMS: when to use a link, embed code or QR code, what the iframe does, steps for nine platforms and fixes for blank frames.
- Projectile Motion Lesson Plan with a SimulationA projectile motion lesson plan with a free simulation: predictions, a data table with expected values, discussion answers, air resistance extension.
- Projectile Motion Virtual Lab: Video Tracking to Measure gA projectile motion virtual lab: mark a chronophotograph, find vₓ from x–t and g from y–t and vy–t, test ΣF = ma with Δv, then measure g on a mystery planet.
- Free Fall Virtual Lab: Measuring g with Light GatesA free fall virtual lab: time a steel ball from an electromagnet to a light gate, plot 2h against t², find g from the gradient and judge the errors.
