أنشطة مختبر التسريع في العلوم الفيزيائية

التسارع يختلف عن السرعة. توجد في الفيزياء بعض التجارب المثيرة للاهتمام لقياس التسارع. من خلال الجمع بين هذه التقنيات العملية ومعادلة بسيطة تتضمن سرعة الجسم المتحرك والوقت الذي يستغرقه ذلك الجسم للانتقال لمسافة محددة ، يمكن حساب التسارع.

تجربة السيارة المتحركة هي طريقة مباشرة لإثبات أن التسارع هو مقياس لتغير السرعة من كائن باستخدام "صورة". تستخدم الصور الفوتوغرافية حزمًا مفردة من الضوء فوق البنفسجي لاكتشاف الجسم المتحرك كما هو يمر، يمرر، اجتاز بنجاح. يمكنهم قياس السرعة إلى درجة عالية من الدقة. يمكن تركيب سيارة لعبة في الجزء العلوي من منحدر مسطح بسيط ، مثل طول من الورق المقوى أو الخشب. تأكد من أن المنحدر ليس زلقًا ، وإلا ستكون النتائج منحرفة. يتم قياس المسافة من أعلى إلى أسفل باستخدام شريط قياس. تتدحرج السيارة على المنحدر أربع مرات ، بدءًا من نقاط مختلفة ، وتوقيتها باستخدام ساعة توقيت. يمكن تسجيل النقطة التي يمر عندها خط النهاية بواسطة المصور. تم رسم النتائج على رسم بياني لإظهار كيف تتوافق السرعات المختلفة مع التسارع. حاول قياس الفترات الزمنية لأقرب 0.0001 ثانية والمسافات وسرعات السيارة لأقرب 0.1 سم / ثانية ، وفقًا لمكتب العلوم.

يمكن لطلاب Classroom الاستفادة من معرفتهم العلمية بالخارج في هذه التجربة الممتعة. تأكد من أنهم يعرفون الفيزياء الأساسية أولاً. المعادلة المستخدمة لحساب سرعة جسم ما هي السرعة تساوي المسافة مقسومة على الوقت. المعادلة ل احسب التسارع هو التغير في السرعة (أو السرعة) مقسومًا على التغير في الوقت. إذا لم يتغير تسارع كائن لفترات زمنية مختلفة ، فيتم الإشارة إليه على أنه تسارع "ثابت" ، كما هو موضح بواسطة Think Quest. من خلال العمل في أزواج ، يمكن للطلاب تحديد وقت مشي بعضهم البعض لمسافة محددة لحساب سرعة حركتهم ؛ بعد ذلك ، يمكنهم البدء في النظر إلى التسارع من خلال البدء من المشي والانتقال إلى الجري. اطلب منهم تحديد الشخص الذي يمكنه التعجيل بأسرع ما يمكن ، وتسجيل النتائج ، ثم مقارنتها مرة أخرى في الفصل.

تعمل هذه التجربة مثل التجربة الأساسية للسيارة المتحركة ، ولكن هنا يمكنك دمج كيفية تأثير القوة المؤثرة على جسم متحرك على تغيير الطريقة التي يتحرك بها الجسم. وفقًا لموقع "Science Class" ، تحتاج إلى ربط قطعة من الخيط بطول 60 سم بمشبك ورقي ، وفي الطرف الآخر ، في سيارة لعبة. يتم وضع السيارة على مكتب عمل ، مع تعليق الخيط على الحافة بحيث يتدلى مشبك الورق في الهواء. يتم استخدام ميزان الشعاع الثلاثي لقياس كتلة نطاق من الأوزان. يمكن أن تكون الأوزان عبارة عن أوزان رسمية من المختبر أو مجموعة من الأشياء الصغيرة التي يختارها الطلاب من محيطهم. يجب قياس كتل جميع الأوزان المختارة بدقة وتسجيلها. اطلب من الطلاب كتابة تنبؤات حول كيفية تحرك السيارة بأوزان مختلفة مرتبطة ، ثم دعهم يرون ما يحدث عندما تقوم بتعليق الأوزان من مشبك الورق وقياس حركة جمل. الأوزان الأثقل ستنتج سرعة أكبر ومعدل تسارع أعلى.

توضح هذه التجربة الجماعية المتغيرة قانون نيوتن الثاني للحركة. يصف هذا سلوك جسم متحرك عندما تكون القوى المؤثرة عليه غير متوازنة ، وهي طريقة أخرى للنظر إلى ظاهرة التسارع. تعتمد قيمة تسارع الجسم على صافي القوى المؤثرة عليه. إذا أثرت قوتان متساويتان من كلا الجانبين على جسم ما ، فسيظل الجسم ثابتًا لأن القوى تلغي بعضها البعض. لذلك ، لتوضيح هذا المفهوم ، يمكن استخدام سيارة صغيرة أخرى ككائن متحرك ، ويمكن إضافة مجموعة من الأوزان المختلفة إليها. يجب قياس وتسجيل كتلة العربة والأوزان. يتم إرفاق مقياس زنبركي بالسيارة بمشبك ورق. سيؤدي سحب السيارة باستخدام الميزان الزنبركي إلى ظهور قياس القوة على المقياس. من خلال إضافة أوزان مختلفة وسحب السيارة بسرعة ثابتة ، من الممكن قياس مقدار القوة المتزايدة اللازمة لتحريك نفس المسافة. تسارع الجسم يساوي صافي القوة المؤثرة عليه مقسومة على كتلته.