Week 14 · Axis 2, Unit 2 Motion, Concept 2.3 Energy and Collisions (B) and Unit Project “Vehicle Safety” · 3 lessons
1
الثقيل والخفيف: أثر الكتلة في التصادم
Discovery Education Science P4: Term 1, Unit 2, pp. 172–188
الهدفأشرح أن الجسم الأثقل المتحرك بالسرعة نفسها يسبب تغييرًا أكبر في التصادم.
كلمات جديدة
الكتلة · مقدار المادة التي يتكون منها الجسم؛ نقيسها بالجرامات أو الكيلوجراماتأثقل · ذو كتلة أكبرطن · كتلة مقدارها ١٠٠٠ كيلوجرام
الشرح
الكتلة هي مقدار المادة في الجسم. للشاحنة كتلة أكبر بكثير من سيارة صغيرة، ولكرة الكريكيت كتلة أكبر من كرة تنس الطاولة. فإذا تحرك جسمان بالسرعة نفسها فإن الجسم ذا الكتلة الأكبر تكون طاقة حركته أكبر. فشاحنة كتلتها ٢ طن تملك ضعف طاقة حركة شاحنة كتلتها ١ طن تتحرك بالسرعة نفسها. لذلك عندما يصطدم جسم ثقيل بشيء فإنه ينقل طاقة أكبر ويسبب تغييرًا أكبر. ولهذا تحتاج الشاحنات الكبيرة إلى محركات أكبر، ولهذا يجب أن يتوخى سائق المركبة الثقيلة حذرًا إضافيًّا. ولاختبار ذلك ندحرج سيارة لعبة خفيفة ثم السيارة نفسها وعليها قطع نقود ملصقة على المنحدر نفسه نحو كوب ورقي. ونقيس المسافة التي يتحركها الكوب كل مرة.
السيارة اللعبة
الكتلة
تحرك الكوب
خفيفة
٥٠ جم
٦ سم
مع النقود
١٠٠ جم
١٢ سم
مع نقود أكثر
١٥٠ جم
١٨ سم
أمثلة محلولة
يدحرج كريم سيارة خفيفة وسيارة عليها قطع نقود ملصقة على المنحدر نفسه من المكان نفسه. تدفع السيارة التي عليها النقود الكوب أبعد: ١٢ سم مقابل ٦ سم للسيارة الخفيفة. أعطت الكتلة الإضافية تغييرًا أكبر.
تسير دراجة وشاحنة كبيرة كلتاهما بسرعة ٣٠ كم/ساعة. للشاحنة كتلة أكبر بكثير، فطاقة حركتها أكبر بكثير. والتصادم مع الشاحنة يسبب تغييرًا أكبر بكثير. ولهذا يعبر الناس الطريق بحذر ويتركون المركبات الكبيرة تمر.
تسير شاحنتان بالسرعة نفسها. كتلة إحداهما ١ طن وكتلة الأخرى ٢ طن. طاقة حركة الشاحنة التي كتلتها ٢ طن ضعف الأخرى: ٢ × ١ = ٢ وحدة مقابل وحدة واحدة.
نشاط الفصل
السيارة الخفيفة والثقيلة. يساعدك شخص كبير على بناء منحدر من لوح على كتابين. ضع كوبًا ورقيًّا على جنبه عند الأسفل وعلّم مكان بدايته بشريط لاصق. دحرج سيارة لعبة خفيفة نحو الكوب وقِس بمسطرة المسافة التي يتحركها. ثم ألصق قطعتين أو ثلاث قطع نقود على السيارة (ويُبعد الشخص الكبير النقود عن الأطفال الصغار) وكرر من المكان نفسه. قارن. لا تقف أبدًا أمام السيارة المتدحرجة.
تدرّب
1
ما الكتلة؟
مقدار المادة في الجسم.
2
تتدحرج كرتان بالسرعة نفسها. كتلة أ ١٠٠ جم وكتلة ب ٣٠٠ جم. أيهما تسبب تغييرًا أكبر عندما تصطدم بكوب؟
ب، لأن كتلتها أكبر فطاقة حركتها أكبر.
3
في الجدول، كم زادت المسافة التي دفعت بها السيارة ذات النقود الأكثر الكوب على السيارة الخفيفة؟
السيارة
تحرك الكوب
خفيفة
٦ سم
أكثر نقود
١٨ سم
١٨ − ٦ = ١٢ سم.
4
لماذا تحتاج الشاحنات الكبيرة إلى محركات أكبر من السيارات الصغيرة؟
كتلتها أكبر، فتحتاج إلى طاقة أكبر لتتحرك وتبلغ السرعة نفسها.