Week 25 · Theme 4 Change and Stability, Unit 4 Patterns in the Sky, Concept 4.1 Effects of Gravity (B) · 3 lessons
2
كرات تسقط معًا
Discovery Education Science P5: Term 2, Unit 4, pp. 122–124
الهدفأخطط لاختبار عادل للأجسام الساقطة، وأشرح كيف تغيّر مقاومة الهواء طريقة سقوطها.
كلمات جديدة
مقاومة الهواء · دفع الهواء ضد جسم متحرك، فيبطئهاختبار عادل · اختبار يُغيَّر فيه شيء واحد فقطيسقط · أن يتحرك نحو الأسفل بسبب الجاذبية
الشرح
هل تسقط الأشياء الثقيلة أسرع؟ يظن كثيرون ذلك، لكن الجواب مفاجئ. فالجاذبية تجذب الكرة الثقيلة بقوة أكبر من الخفيفة، لكن الثقيلة تحتاج أيضًا إلى قوة أكبر لتزداد سرعتها، فتزداد سرعة الاثنتين بالطريقة نفسها. ولو لم يكن هناك هواء لارتطمت ريشة وكرة معدنية بالأرض معًا. وعلى الأرض يدفع الهواء كل شيء يسقط. وهذه مقاومة الهواء. فالشيء العريض الخفيف مثل ورقة أو ريشة يدفعه الهواء كثيرًا إلى الخلف فيسقط ببطء. وكرة الورق المكرمشة مساحتها أصغر ليدفعها الهواء، فتسقط أسرع كثيرًا من ورقة مبسوطة. والمظلة قطعة قماش عريضة جدًا لهذا السبب. وعندما نقارن الكرات في اختبار عادل نسقطها من الارتفاع نفسه في اللحظة نفسها. ولا يتغير إلا الشيء الذي نختبره.
أمثلة محلولة
الكرة
الكتلة (نحو)
تصل …
كرة التنس
٦٠ غرامًا
معًا
كرة القدم
٤٣٠ غرامًا
معًا
تُسقط سلمى كرة تنس وكرة قدم أثقل من ارتفاع الركبة على حصيرة. فتصلان في اللحظة نفسها، مع أن كتلة كرة القدم نحو ٤٣٠ غرامًا وكتلة كرة التنس نحو ٦٠ غرامًا. الفرق بين كتلتيهما ٤٣٠ − ٦٠ = ٣٧٠ غرامًا، ومع ذلك تسقطان معًا.
الورق نفسه والكتلة نفسها
تصل …
ورقة مبسوطة
ثانيًا
كرة مكرمشة
أولًا
تُسقط سلمى ورقة مبسوطة وورقة مماثلة كرمشتها على شكل كرة. تصل الكرة المكرمشة أولًا. وكتلتاهما متساويتان، فليست الكتلة هي السبب. للورقة المبسوطة مساحة أكبر، فيدفعها الهواء بقوة أكبر.
أين؟
الريشة والمشبك
في الهواء
يصل المشبك أولًا
من دون هواء
يصلان معًا
يصف شخص كبير تجربة من مختبر. في غرفة كبيرة سُحب منها الهواء يُسقَط ريشة ومشبك ورق فيصلان معًا. لا نصنع ذلك في المدرسة؛ بل نتعلم فقط أن الهواء هو سبب سقوط الريشة عادة ببطء.
نشاط الفصل
سباق السقوط (ويساعدك شخص كبير؛ ارتدِ النظارات الواقية وأبعد قدميك، وأسقط على حصيرة أو أرض من ارتفاع الركبة فقط؛ لا تتسلق أبدًا). اختبر: (١) ورقة مبسوطة وورقة مكرمشة من الورق نفسه، (٢) كرة تنس وكرة أثقل. أسقط كل زوج معًا ثلاث مرات واكتب أيهما وصل أولًا أو هل وصلا معًا. ما الذي بقي ثابتًا في كل اختبار؟ وما الذي تغيّر؟
تدرّب
1
لماذا تسقط ورقة مكرمشة أسرع من ورقة مبسوطة لها الكتلة نفسها؟
لأن مساحتها أقل، فتدفعها مقاومة الهواء بقدر أقل.
2
تُسقط كرتان معًا من الارتفاع نفسه. كتلة الأولى ١٠٠ غرام وكتلة الثانية ٢٥٠ غرامًا. وهما بالحجم نفسه تقريبًا. أيهما تصل أولًا؟
الكرة
الكتلة
١
١٠٠ غرام
٢
٢٥٠ غرامًا
تصلان معًا. فمع مقاومة هواء قليلة لا تغيّر الكتلة سرعة السقوط.
3
أي سهم يمثّل الجاذبية وأي سهم يمثّل مقاومة الهواء على الريشة الساقطة؟ اذكر اسمي السهمين.
السهم الطويل إلى الأسفل هو الجاذبية. والسهم القصير إلى الأعلى هو مقاومة الهواء.
4
اذكر شيئًا نبقيه ثابتًا في اختبار سقوط عادل وشيئًا يمكن أن نغيّره.
ثابت: الارتفاع ولحظة الإسقاط والأرضية. يتغير: الشيء المُختبَر فقط، مثل شكل الورقة.