آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
قانون دوم نیوتن؛ شتاب، نیرو و اصطکاک
با همون نیروی کشیدن، جعبهٔ سنگین‌تر چه شتابی می‌گیره؟ اصطکاک رو هم تغییر بده تا ببینی جعبه از چه نیرویی به بعد راه می‌افته.
آزمایش رو شروع کناز اجرای آزمایش شروع کن. بعد یکی از سه پارامتر رو عوض کن و دوباره اجرا کن؛ نتیجه رو با حالت قبلی و نمودار سرعت مقایسه کن.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
از نیروی اصطکاک رد شو
جرم جعبه رو روی ۴ کیلوگرم و ضریب اصطکاک رو روی ۰٫۲ بذار. یک‌بار نیروی کشیدن رو ۷ نیوتن و بار بعد ۸ نیوتن تنظیم کن و هر دو حالت رو اجرا کن.
حدست چیه؟ آیا جعبه با هر دو نیرو حرکت می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
بیشترین اصطکاک حدود ۷٫۸۵ نیوتنه. با نیروی ۷ نیوتن، اصطکاک هم ۷ نیوتنه و شتاب صفر می‌مونه. با نیروی ۸ نیوتن، نیروی خالص حدود ۰٫۱۵ نیوتن می‌شه؛ شتاب حدود ۰٫۰۳۸ متر بر مجذور ثانیه و سرعت بعد از ۴ ثانیه حدود ۰٫۱۵ متر بر ثانیه‌ست.
نیروی کشیدن رو دو برابر کن
اصطکاک رو صفر و جرم جعبه رو ۴ کیلوگرم بذار. یک‌بار با نیروی ۱۰ نیوتن و بار بعد با ۲۰ نیوتن اجرا کن.
حدست چیه؟ با دو برابر شدن نیرو، شتاب و سرعت بعد از ۴ ثانیه چه تغییری می‌کنن؟
توضیح نتیجه رو ببین
شتاب از ۲٫۵ به ۵ متر بر مجذور ثانیه می‌رسه و سرعت بعد از ۴ ثانیه از ۱۰ به ۲۰ متر بر ثانیه تغییر می‌کنه. وقتی اصطکاک صفره و جرم ثابته، دو برابر شدن نیروی خالص شتاب رو دو برابر می‌کنه.
جعبه رو سنگین‌تر کن
نیروی کشیدن رو روی ۱۲ نیوتن و اصطکاک رو صفر نگه دار. یک‌بار جرم رو ۲ کیلوگرم و بار بعد ۴ کیلوگرم بذار؛ هر دو حالت رو اجرا کن.
حدست چیه؟ با دو برابر شدن جرم و ثابت موندن نیرو، شتاب بیشتر می‌شه یا کمتر؟
توضیح نتیجه رو ببین
شتاب از ۶ به ۳ متر بر مجذور ثانیه نصف می‌شه. سرعت بعد از ۴ ثانیه هم از ۲۴ به ۱۲ متر بر ثانیه می‌رسه. با نیروی یکسان و بدون اصطکاک، جرم بیشتر شتاب رو کمتر می‌کنه.
پشت این حرکت چه خبره؟
قانون دوم نیوتن چه می‌گه؟
Fnet = m*a
شتاب جعبه به نیروی خالص و جرمش بستگی داره: نیروی خالص بیشتر، شتاب بیشتر می‌سازه؛ جرم بیشتر با همون نیرو شتاب رو کم می‌کنه. نیروی خالص، جمع نیروهای وارد بر جعبه با در نظر گرفتن جهتشونه.
چرا اصطکاک جلوی شروع حرکت رو می‌گیره؟
a = max(0, (F - mu*m*g)/m)
تا وقتی نیروی کشیدن از بیشترین اصطکاک بیشتر نشده، اصطکاک به اندازهٔ نیروی کشیدن عمل می‌کنه و نیروی خالص صفر می‌مونه. وقتی جعبه راه افتاد، در این مدل اصطکاک روی مقدار بیشینه‌اش می‌مونه و اختلاف دو نیرو شتاب می‌سازه.
نمودار سرعت در چهار ثانیهٔ اول
نمودار سرعت رو برحسب زمان نشون می‌ده. در این مدل نیرو و اصطکاک ثابت می‌مونن؛ برای همین بعد از شروع حرکت، سرعت با شیب ثابتی زیاد می‌شه. شیب نمودار همون شتابه و عدد سرعت، مقدارش رو در پایان چهار ثانیه می‌گه.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا جعبه با نیروی ۷ نیوتن حرکت نکرد، ولی با ۸ نیوتن راه افتاد؟
برای جرم ۴ کیلوگرم و ضریب اصطکاک ۰٫۲، بیشترین اصطکاک حدود ۷٫۸۵ نیوتنه. نیروی ۷ نیوتنی از این حد کمتره و اصطکاک همون نیرو رو خنثی می‌کنه؛ نیروی ۸ نیوتنی از حد می‌گذره و نیروی خالص کوچکی باقی می‌ذاره. مقدارها رو عوض کن و ببین جعبه از چه نیرویی به بعد حرکت می‌کنه.
سؤال‌های رایج
از چه نیرویی به بعد جعبه حرکت می‌کنه؟
وقتی نیروی کشیدن از بیشترین اصطکاک، یعنی ضریب اصطکاک ضربدر جرم و گرانش، بیشتر بشه. در خود حد هم جعبه هنوز حرکت نمی‌کنه؛ باید نیرو از حد رد بشه.
اگر جرم دو برابر بشه، شتاب چه تغییری می‌کنه؟
با نیروی خالص ثابت، شتاب نصف می‌شه. اگر اصطکاک هم وجود داشته باشه، اول باید ببینی جرم تازه بیشترین اصطکاک رو چقدر تغییر می‌ده؛ ممکنه جعبه اصلاً راه نیفته.
چرا نیروی اصطکاک همیشه برابر بیشترین اصطکاک نیست؟
وقتی جعبه ساکنه، اصطکاک فقط به اندازهٔ نیروی کشیدن می‌شه و تا یک حد بالا می‌ره. بعد از شروع حرکت، این مدل اصطکاک رو روی مقدار بیشینه نگه می‌داره.
شیب نمودار سرعت و زمان چه چیزی رو نشون می‌ده؟
شیب نمودار همون شتاب جعبه‌ست. اگر نمودار افقی بمونه، سرعت تغییر نکرده؛ اگر خط رو به بالا باشه، جعبه تندتر می‌شه. این نمودار چهار ثانیهٔ اول رو پوشش می‌ده.