ابنِ مجموعتك الشمسية – ضع الأجسام، واضبط السرعات، وراقب المدارات
العلومالأرض والفضاء11–12 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلضع حتى 4 أجسام بأي كتلة وموضع وسرعة ابتدائية، ثم اضغط «تشغيل» لترى نوع المدار الذي تُنتجه الجاذبية: دائرة، أو قطع ناقص مغلق، أو إفلات، أو تصادم. تحتوي شاشة «مقدمة» على جسمين لتجارب سريعة؛ وتحتوي شاشة «مختبر» على 5 إعدادات جاهزة (شمس – كوكب، شمس – كوكب – قمر، نجم ثنائي، مدار على شكل 8، فوضى أربعة أجسام) وجدول لكتلة كل جسم وموضعه وسرعته. مبنية على محاكاة «My Solar System» من PhET Interactive Simulations، جامعة كولورادو بولدر (CC BY 4.0)؛ وأعيدت كتابتها.
الدرس: المجموعة الشمسية ومجرة درب التبانة
ماذا تعرض
يجذب كل جسم في هذه المحاكاة كل جسم آخر بقوة جاذبية تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما. تحدّد السرعة الابتدائية شكل المسار: عند سرعة معينة يكون المدار دائرة، وعند سرعة أكبر أو أصغر قليلًا يصبح قطعًا ناقصًا، وإذا كانت السرعة كبيرة بما يكفي أفلت الجسم إلى الأبد. تبيّن الطاقة الميكانيكية الكلية E النتيجة: إذا كانت E < 0 بقي المدار مقيدًا، وإذا كانت E ≥ 0 أفلت جسم. تدور الأجسام كلها حول مركز كتلتها المشترك، وتندمج الأجسام إذا تصادمت. الكميات بوحدات المحاكاة وليست بوحدات حقيقية.
طريقة الاستخدام
في شاشة «مقدمة»، اسحب الجسم A أو B لنقله، واسحب النقطة عند رأس سهمه لتغيير سرعته، واضبط «الكتلة A» و«الكتلة B» بالمنزلقين. اضغط «اضبط السرعة الدائرية» ثم «تشغيل» لترى مدارًا دائريًا. في شاشة «مختبر»، اختر إعدادًا جاهزًا وعدّل الكتل في الجدول. فعّل «أظهر آثار المدارات» و«أظهر مركز الكتلة»، واستخدم «خطوة» و«إعادة الضبط».
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة مقدمة (جسمان), مختبر (حتى 4 أجسام)
- الإعداد (شاشة المختبر) شمس – كوكب, شمس – كوكب – قمر, نجم ثنائي, مدار على شكل 8, فوضى أربعة أجسام
- سرعة الزمن 0.25–4 ×
- إظهار آثار المدارات
- إظهار مركز الكتلة
أسئلة للاستكشاف
- ماذا يحدث لمدار الكوكب إذا زدت سرعته الابتدائية قليلًا عن السرعة الدائرية؟
- لماذا يتحرك النجم الأثقل في النجم الثنائي أقل من النجم الأخف حول مركز الكتلة؟
- ماذا تدل عليه إشارة الطاقة الميكانيكية الكلية عن بقاء الأجسام في مدارات مقيدة أو إفلاتها؟
