ضمن أيضًا:الحركة المستقيمة المنتظمة

السرعة القياسية والمتجهة: لعبة محاكاة تعليمية

الرحلة نفسها. طريقتان مختلفتان لقياسها.

السرعة القياسية · كمية قياسيةالسرعة المتجهة · كمية متجهة

المسار المستقيم

مسار طوله ⁦20 m ·⁩ انعكاسات مثالية عند الطرفين

جاهز
يحتاج متصفحك إلى ⁦HTML5 Canvas⁩. القياسات العددية الحية متاحة في الأسفل.
السرعة اللحظية القياسية / المتجهة4.00 m/s · (+4.00, 0.00) m/s
الإحداثيات بالمتر · المحور ⁦‎+x⁩ يشير إلى اليمين
المسار المقطوعالإزاحة ⁦Δr⁩السرعة اللحظية ⁦v⁩

الزمن المنقضي

0.00 s

t

زمن المحاكاة

المسافة الكلية

0.00 m

⁦d ·⁩ المسار كله

غير سالبة دائمًا

الإزاحة

0.00 m

Δx = x − x₀

التغيّر في ⁦x⁩ بإشارته

متوسط السرعة القياسية

— m/s

s̄ = d / t

كمية قياسية

متوسط السرعة المتجهة

— m/s

v̄ₓ = Δx / t

المركّبة ⁦x⁩ بإشارتها

توقّع قبل أن تضغط تشغيل

إذا عاد الجسيم إلى نقطة بدايته، فأي القياسين يصبح صفرًا: المسافة أم الإزاحة؟

تحدّي الذهاب والإياب

جرّب

ابدأ عند ⁦‎−6 m⁩، وزُر الهدف عند ⁦‎+8 m⁩، ثم عُد إلى ⁦‎−6 m⁩ بمتوسط سرعة متجهة يساوي صفرًا. هل يمكن أن يبقى متوسط سرعتك القياسية موجبًا؟

زُر ⁦‎+8 m⁩عُد إلى البدايةv̄ = 0, s̄ > 0

اختر السرعة والتسارع، ثم ابدأ التحدي.

لماذا تروي السرعة القياسية والسرعة المتجهة قصتين مختلفتين

المسافة تتذكر الرحلة كلها.

تجمع المسافة كل متر مقطوع. أما الإزاحة فتصل نقطة البداية بالنقطة الحالية، مع اتجاه.

s̄ = d/t   ·   v̄ = (r − r₀)/t

في بُعدين، ⁦Δr = (Δx, Δy)⁩. مقدار المتجه هو ⁦|Δr| = √(Δx² + Δy²)⁩. ودائمًا ⁦d ≥ |Δr|⁩، لذا ⁦s̄ ≥ |v̄|⁩.

الانعطاف يغيّر السرعة المتجهة، حتى بسرعة قياسية ثابتة.

السهم الأبيض هو السرعة المتجهة اللحظية، وهو مماس للمسار. مقداره يساوي السرعة القياسية الحالية. على الدائرة يتغيّر اتجاه السرعة المتجهة باستمرار.

v = u T̂   ·   aₙ = u²/R

يتحكم المنزلق في التسارع المماسي الذي يغيّر السرعة القياسية. ويوفّر المسار الدائري أيضًا تسارعًا مركزيًا. عند ⁦t = 0⁩ تكون المتوسطات غير معرّفة، والإيقاف المؤقت لا يضيف زمنًا.

كيف تلعب لعبة السرعة القياسية والمتجهة

  1. اختر مختبر الفيزياء لاستكشاف مسار مستقيم أو دائري، أو اختر مطاردة باك-مان.
  2. اضبط السرعة والاتجاه. في المختبر يمكنك أيضًا تغيير التسارع المماسي.
  3. توقّع ما سيحدث ثم شغّل. أوقف مؤقتًا أو تقدّم خطوة لقراءة القياسات.
  4. أكمل رحلة ذهاب وإياب أو دورة كاملة. قارن متوسط السرعة القياسية بمتوسط السرعة المتجهة عند عودتك إلى نقطة البداية.

ما الذي تعلّمه هذه اللعبة عن السرعة المتجهة

السرعة القياسية تخبرك بمدى سرعة حركة الجسم. أما السرعة المتجهة فتتضمن الاتجاه أيضًا. متوسط السرعة القياسية هو المسافة الكلية مقسومة على الزمن المنقضي، ومتوسط السرعة المتجهة هو الإزاحة مقسومة على الزمن المنقضي. قد يغيّر المنعطف السرعة المتجهة حتى لو بقيت السرعة القياسية ثابتة.

أسئلة عن السرعة القياسية والسرعة المتجهة

هل يمكن أن يكون متوسط السرعة المتجهة صفرًا بينما متوسط السرعة القياسية موجب؟

نعم. دُر حول مسار المطاردة الذي طوله ⁦48 m⁩ وعُد إلى نقطة البداية خلال ⁦12 s⁩. متوسط سرعتك القياسية ⁦‎48 ÷ 12 = 4 m/s⁩، بينما إزاحتك ومتوسط سرعتك المتجهة يساويان صفرًا.

ماذا يحدث عندما أغيّر الاتجاه؟

يتغيّر اتجاه متجه السرعة. تستمر المسافة الكلية في الزيادة، أما الإزاحة فتعتمد فقط على موضع البداية والموضع الحالي.

هل أحتاج إلى تثبيت أي شيء؟

لا. يعمل النشاطان في أي متصفح حديث باستخدام ⁦HTML5 Canvas⁩. استخدم أدوات التحكم على الشاشة بالفأرة أو باللمس أو بلوحة المفاتيح.

استكشف جميع ألعاب المحاكاة التعليمية