السقوط الحر
ما هو *السقوط الحر*؟
يصف السقوط الحر تسارع سقوط جسمٍ ما بفعل الجاذبية الأرضية فقط. فالأشخاص الذين يقفزون من طائرة يتعرضون للمقاومة الديناميكية الهوائية التي تبطئ حركتهم أثناء سقوطهم. ولا يكون السقوط الحر الحقيقي ممكنًا إلا في فراغٍ يخلو من أي قوى مؤثرة سوى الجاذبية.
هل صحيح أنه في الفراغ يسقط فرس النهر بنفس معدل سقوط دودة الأرض تمامًا؟
ابنِ *برج السقوط* هذا.
فستستخدمه لتحدّد بالتجربة ثابت الجاذبية.
اجرِ تشغيلاً تجريبيًا.
ضع النموذج على سطحٍ صلب ومستوٍ. شغّل البرنامج وانتظر حتى يُعرض مستشعر اللمس على الشاشة. ضع الكرة في ذراع الكرة ثم اضغط على مستشعر اللمس خلف برج السقوط لبدء تجربة إسقاط.
هل تهبط الكرة على مستشعر اللمس في أسفل برج السقوط؟ هل تعرض الشاشة ابتسامة عريضة وزمن السقوط؟
سجّل نتائجك.
سجل رقم التجربة وزمن السقوط في جدول اختبار. تأكد من ترك مساحة كافية لإضافة أعمدة للمزيد من الحسابات.
إجراء التجربة
ضع النصائح التالية في الاعتبار عند إجراء تجربتك:
- تأكد من أن البرج لا يهتز عند إطلاق الكرة.
- يمكن أيضًا استخدام مستشعر اللمس كجهاز تحكم يدوي عن بعد إذا لزم الأمر. وهذا يُتيج لك إمكانية تجنب هز البرج، الأمر الذي قد يتسبب في فشل التجارب.
- إذا كانت التجربة ناجحة، يتم عرض وقت السقوط على الشاشة.
- قم بإجراء التجربة ثلاث مرات على الأقل واستخدم القيم المتوسطة لضمان استخدام أكثر النتائج دقة.
لخّص نتائجك.
استخدم متوسط زمن السقوط الذي تم قياسه لحساب متوسط سرعة الكرة الساقطة وكذلك تسارع الجاذبية. إذا واجهتك مشكلة، راجع "التلميح" للاطلاع على الصيغ الرياضية.
ما الذي تغيّر من حركة الكرة وما الذي ظل ثابتًا؟
صيغة السرعة
استخدم الصيغة التالية لحساب متوسط السرعة. الإزاحة هي ارتفاع برج السقوط، وهو 50 سم.
v = d / t
حيث:
v = السرعة (م/ث)
d = الإزاحة (م)
t = الوقت (ث)
قانون سقوط الأجسام
استخدم الصيغة التالية لحساب ثابت الجاذبية. الإزاحة هي ارتفاع برج السقوط، وهو 50 سم.
d = ½ × g × t²
حيث:
d = الإزاحة (م)
g = عجلة الجاذبية (م/e²)
t = الوقت (ث)
كيف أبليت؟
ما الذي فعلته بشكلٍ جيد؟ هل يوجد أي شيء كان يمكنك القيام به على نحوٍ أفضل؟
جيد! الآن تعرف كيف تتسارع الأجسام في السقوط الحر. فهيّا لننتقل إلى الدرس الأخير!