درس تصوير الحركة بالترتيب

درس تصوير الحركة بالترتيب

تجربة استهلالية

أي السيارتين أسرع؟

سؤال التجربة

في سباق سيارتين لعبة، هل يمكنك أن تبين أيهما أسرع؟

الخطوات

• أحضر سيارتين لعبة تعملان بنابض أو المطاط، وضعهما على طاولة المختبر، أو على أي سطح آخر يقترح المعلم.

• حدد خطاً لبداية السباق.

• عبئ نابضي السيارتين، ثم أطلقهما من خط البداية في اللحظة نفسها.

• لاحظ حركة السيارتين عن قرب لتحدد أيهما أسرع.

• كرر الخطوات 1-4 واجمع نوعاً واحداً من البيانات لدعم استنتاجك في تحديد السيارة الأسرع.

التحليل

ما البيانات التي جمعتها لتثبت أي السيارتين أسرع؟ وما البيانات الأخرى التي يمكن أن تجمعها لإثبات الفكرة السابقة؟

التفكير الناقد

اكتب تعريفاً إجرائياً عملياً للسرعة المتوسطة.

2-1 تصوير الحركة

Picturing Motion

الأهداف

• تمثل حركة جسم بالمخطط التوضيحي للحركة.
• ترسم نموذج الجسم النقطي لتمثيل حركة جسم.

المفردات

• المخطط التوضيحي للحركة.
• نموذج الجسم النقطي.

تعرفت في الفصل السابق الطريقة العلمية التي تفيدك في دراسة الفيزياء، وسوف تبدأ في هذا الفصل باستخدامها في تحليل الحركة، كما تقوم لاحقاً بتطبيقها على جميع أنماط الحركة باستخدام المخططات التوضيحية والرسوم البيانية والأنظمة الإحداثية، وكذلك المعادلات الرياضية. إن هذه المفاهيم تساعدك على تحديد سرعة الجسم، وإلى أي بعد يتحرك، وما إذا كانت سرعة الجسم تتزايد أو تتناقص، وما إذا كان الجسم ساكناً أو متحركاً بسرعة منتظمة، ثابتة مقداراً واتجاهاً. إن إدراك الحركة أمر غريزي؛ فعيناك تنتبهان غريزياً إلى الأجسام المتحركة أكثر من الانتباه إلى الأجسام الساكنة؛ فالحركة موجودة في كل مكان حولنا، بدءاً بالطائرات السريعة إلى الساعات الخفيفة والغيوم البطيئة.

أنواع الحركة

Kinds of Motion

ما الذي يتبادر إلى ذهنك عندما تسمع كلمة متحركة؟ سيارة مسرعة، أو ركوب الدراجة الهوائية، أو كرة القدم ترتفع فوق سطح المنزل، أو طفل يتأرجح إلى الأمام وإلى الخلف بشكل منتظم؟

عندما يتحرك جسم ما فإن موقعه يتغير، كما في الشكل 2-1. وقد يحدث هذا التغير وفق مسار في خط مستقيم، أو دائرة، أو منحنى، أو على شكل اهتزاز؛ أي ذهاباً وإياباً إلى الخلف.

بعض أنواع الحركة التي ذكرت سابقاً تبدو أكثر تعقيداً من بعضها الآخر. وعندما نبدأ في دراسة علم الحركة، يحسن أن نبدأ بالأمور التي تبدو أسهل. لذا لنبدأ هذا الفصل بدراسة الحركة في خط مستقيم.

الشكل 2-1

يعبر راكب الدراجة الهوائية بوضعية مختلفة عن حركته، ويظهر التصوير مركزاً على الراكب، لذا نجد الخلفية غير واضحة، وهي تدل على أن موقع الراكب تغير.

المخططات التوضيحية للحركة

Motion Diagrams

يمكن تمثيل حركة عداء بالتقاط سلسلة من الصور المتتابعة التي تظهر مواقع العداء في فترات زمنية متساوية. ويظهر الشكل 2-2 كيف تبدو الصور المتتابعة لعداء. لاحظ أن العداء يظهر في موقع مختلف في كل صورة، بينما يبقى كل شيء في خلفية الصور في المكان نفسه. وهذا يدل، ضمن المنظور، على أن العداء هو المتحرك الوحيد بالنسبة إلى ما حوله.

افترض أنك رتبت الصور المتتابعة في الشكل 2-2 وجمعتها في صورة واحدة تظهر مواقع جسم متحرك في فترات زمنية متساوية، كما في الشكل 2-3. عندئذ يطلق على هذا الترتيب مصطلح المخطط التوضيحي للحركة.

الشكل 2-2

إذا ربطت موقع العداء مع الخلفية في كل صورة في فترات زمنية متساوية، فسوف تستنتج أنه في حالة حركة.

نموذج الجسم النقطي

The Particle Model

يسهل تتبع مسار حركة العداء عند تجاهل حركة الأذرع والأرجل، كما يمكن تجاهل حجم كتلة، كما يحدث لجسم عندما يكون الجسم كالجسيم النقطي على نقطة صغيرة مفردة ومتحركة في حركة جسم. والجسم النقطي. وبتمثيل حركة العداء بسلسلة متتابعة من النقاط المفردة يمكنك الحصول على نموذج الجسم النقطي، كما هو موضح في الجزء السفلي من الشكل 2-3.

وحتى تستخدم النموذج الجسيمي النقطي لتحديد أن يكون حجم الجسم صغيراً جداً مقارنة بالمسافة التي يتحركها الجسم.

الشكل 2-3

إذا رتبت سلسلة من الصور المتلاحقة الملتقطة بفترات زمنية منتظمة وجمعتها في صورة واحدة يظهر مخططاً توضيحياً لحركة العداء، وباختيار حركة العداء إلى نقاط مفردة متتابعة ينتج لنا نموذج الجسم النقطي لحركته.

2-1 مراجعة

• نموذج الجسم النقطي لحركة دراج

ارسم نموذج الجسم النقطي لتمثيل حركة راكب دراجة هوائية بسرعة ثابتة.

• نموذج الجسم النقطي لحركة طائر

ارسم نموذج الجسم النقطي لتمثيل يتناسب مع المخطط التوضيحي لحركة طائر في أثناء طيرانه، كما في الشكل 2-4. ما النقطة التي اخترتها على جسم الطائر لتمثله؟

الشكل 2-4

نموذج الجسم النقطي لحركة طائر.

• نموذج الجسم النقطي لحركة سيارة

ارسم نموذج الجسم النقطي لتمثيل يتناسب مع المخطط التوضيحي لحركة سيارة سوف تتوقف عند إشارة مرورية، كما في الشكل 2-5. حدد النقطة التي اخترتها على جسم السيارة لتمثيلها.

الشكل 2-5

حركة سيارة تتوقف عند إشارة مرورية.

• التفكير الناقد

ارسم نموذج الجسم النقطي لتمثيل حركة متسابقين في سباق، عندما يتجاوز الأول خط النهاية، يكون الآخر قد قطع ثلاثة أرباع مسافة السباق فقط.