القوى المتوازية
الغرض من هذه التجربة هو تحليل آثار تأثير القوى المتوازية على جسم ما، وتحديد شروط التوازن.
ما يتعلمه الطلاب
- تجميع القوى المتوازية
الجانب العلمي وراء هذه التجربة
في الفيزياء، القوة هي دفع أو شد يمكن أن يتسبب في تسارع جسم له كتلة. للقوة مقدار واتجاه، مما يجعلها كمية متجهة. وفقًا للقانون الثاني لنيوتن، يتسارع الجسم بشكل يتناسب مع القوة الصافية المؤثرة عليه، ويتناسب عكسيًا مع كتلة الجسم. وهناك صيغة مكافئة مفادها أن القوة الصافية المؤثرة على الجسم تساوي معدل تغير الزخم الذي يمر به. قد تؤدي القوى المؤثرة على الأجسام ثلاثية الأبعاد أيضًا إلى دورانها أو تشوهها، أو تؤدي إلى تغير في الضغط. ويُطلق على ميل القوة إلى إحداث دوران حول محور ما اسم «عزم الدوران». أما التشوه والضغط فهما نتيجة لقوى الإجهاد داخل الجسم.
منذ العصور القديمة، استخدم العلماء مفهوم القوة في دراسة الأجسام الثابتة والمتحركة. وتوجت هذه الدراسات بالأوصاف التي قدمها الفيلسوف أرخميدس في القرن الثالث قبل الميلاد حول كيفية عمل الآلات البسيطة. ولا تزال القواعد التي حددها أرخميدس لكيفية تفاعل القوى في الآلات البسيطة جزءًا من الفيزياء الحديثة. تضمنت الأوصاف السابقة للقوى التي قدمها أرسطو سوء فهم جوهري، لم يتم حله إلا في القرن السابع عشر عندما وصف إسحاق نيوتن بشكل صحيح سلوك القوى. وظلت الأوصاف النيوتونية للقوى دون تغيير لمدة تقارب ثلاثمائة عام.
المعدات المستخدمة
- رافعة، قضيب مثقوب، مزود بزوج من الأسطوانات الملولبة (الوزن: حوالي 18 غرامًا لكل منها) — MEC-036
- رأس زعيم مصنوع من مادة PVC — MEC-048
- كتل أسطوانية مزودة بخطاف (50، 25، 10 غرام) — MEC-018، MEC-019، MEC-020
- بكرات مزودة بخطاف — MEC-024
- مخروط «S»، طول 30 مم — MEC-032
- قضيب مزود بخطاف، قطره 10 مم، طوله 127 مم — MEC-034
- خيط بوليستر غير مرن، قطره 0.8 مم، طوله 10 أمتار — MEC-030
- قضيب بساق ملولبة M3، قطره 8 مم، طوله 70 مم — MEC-041
أسئلة للطلاب
- ما السبب وراء توازن قضيبنا؟ وبموجب أي مبدأ نحصل على هذا التوازن؟
ما يمكن توقعه
فيما يلي قائمة بمجموعة محتملة من القيم التجريبية من بين العديد من الخيارات المحتملة الأخرى.
قم بإجراء هذه التجربة في فصلك الدراسي
تُعد هذه التجربة جزءًا من برنامج «ATP Volta» — وهو مختبر علمي متنقل ومكتفٍ ذاتيًا يحول الفصل الدراسي العادي إلى مختبر عملي في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، ويضم أكثر من 200 تجربة في مجالات الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والروبوتات والهندسة. ويقوم « Gali » — وهو المرشد التعليمي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي والمدمج في موقع ATP Connect — بتوجيه الطلاب خلال كل خطوة والإجابة على أسئلتهم أثناء إجراء التجارب.
شاهد مختبر «ATP Volta» العلمي المتنقلتواصل مع فريقنا