تجربة ارتفاع الارتداد ، حيث أن هذه التجربة الفيزيائية هي أساس علم الديناميات الخطية والدورانية ، وستسهل تجربة ارتفاع الارتداد عملية فهم الحركة الفيزيائية للأجسام وتساعد على فهم مبدأ الحفاظ على الزخم ، وفي هذا سنشرح بالتفصيل ما هي هذه التجربة الجسدية ، ودعونا نتذكر ما هي أهدافها.
ما هو مبدأ الحفاظ على الزخم؟
يتم استخدام حفظ الزخم بشكل أساسي لوصف الاصطدامات بين الكائنات ، وأن الحفاظ على الزخم ينطبق فقط على نظام معزول من الأشياء المادية ، والنظام المعزول هو نظام لا يتم العمل عليه بواسطة قوة خارجية على النظام ، أي. لا يوجد دافع أو قوة خارجية والزخم هو كمية متجهة. ينص قانون حفظ الزخم على أن زخم أي نظام فيزيائي معزول يظل ثابتًا بمرور الوقت لأن الزخم لا يتم إنشاؤه أو تدميره ، بل يتم تحويله أو نقله فقط من شكل إلى آخر ، وقد صاغ العالم قانون حفظ الزخم لأول مرة. طورها رينيه ديكارت وإسحاق نيوتن نتيجة لقوانين الحركة الخاصة به ، وتنطوي قوانين نيوتن على مبدأين مهمين لحركة الأجسام ، خاصة في حالة الاصطدام المرن للأجسام ، وينص هذان المبدآن على ما يلي:[1]
- لا تتغير الطاقة الحركية الكلية للأجسام المتصادمة سواء قبل الاصطدام أو بعده.
- لا يتغير زخم الأجسام المتصادمة سواء قبل الاصطدام أو بعده.
تجربة ارتداد عالية
هذه تجربة فيزيائية تهدف إلى قياس ومقارنة ارتفاع ارتداد الكرات المطاطية التي يتم إسقاطها بشكل فردي أو جماعي. لإجراء هذه التجربة ، من الضروري تحضير المواد التالية:[2]
- عدد 2 من الكرات المطاطية بأحجام مختلفة.
- المسطرة المترية ، أو العداد للقياس.
لإجراء هذه التجربة ، اتبع الخطوات التالية:
- قم برمي كرة مطاطية كبيرة يبلغ ارتفاعها حوالي 15 سم على طاولة خشبية.
- سجل ارتفاع ارتداد الكرة المطاطية الكبيرة.
- ارمي كرة مطاطية صغيرة بارتفاع 15 سم على طاولة خشبية.
- سجل ارتفاع ارتداد الكرة المطاطية الصغيرة.
- ثم نضع الكرة الصغيرة فوق الكرة الكبيرة حتى تتلامس.
- تركنا كرتين تسقطان معًا من ارتفاع 15 سم.
- سجل ارتفاع ارتداد الكرة الكبيرة وارتفاع الكرة الصغيرة.
ستلاحظ أنه في جميع الحالات ، ترتد الكرة المطاطية الصغيرة أعلى من ارتفاع ارتداد الكرة الكبيرة وفي الحالة الأخيرة يتم نقل الزخم من الكرة الكبيرة إلى الكرة الصغيرة مما يؤدي بدوره إلى ارتداد الكرة الكبيرة بارتفاع أقل ولكن الكرة الصغيرة لها كتلة أقل ، لذلك ترتد إلى ارتفاع أكبر ، وبالتالي يتم الحفاظ على الزخم أثناء اصطدام الكرتين في الحالة الأخيرة ، لأن زخم أي جسم يساوي حاصل ضرب كتلته في سرعته.
صف ارتفاع ارتداد كل من الكرتين
في الواقع ، يختلف ارتفاع الارتداد باختلاف نوع الكرات المطاطية المستخدمة في التجربة. عادة يكون الارتداد من 80٪ إلى 75٪ من ارتفاع الكرات الأصلي ، وهو الارتفاع الذي أجريت عليه التجربة. تنطبق هذه النسبة بشكل خاص على الكرات الفردية ، لأنه عندما يتم رمي الكرات المطاطية الصغيرة والكبيرة معًا ، فإن الكرة المطاطية الصغيرة سترتد على ارتفاع أكبر ، ويمكن أن تصل إلى أربعة أضعاف ارتفاع الكرة المطاطية الكبيرة ، ووفقًا للقوانين من القوة الدافعة والحركة ، ستقفز الكرة المطاطية الكبيرة في التجربة السابقة إلى ارتفاع 3 سم وستقفز الكرة المطاطية الصغيرة إلى ارتفاع 6 سم ، وهذا الاختلاف في الارتفاعات ناتج عن زخم وكتلة الكرتين. .[3]
في نهاية هذا المقال شرحنا ما هي تجربة ارتفاع الارتداد ، وما المقصود بمبدأ الحفاظ على الزخم عند اصطدام الأجسام ، كما ذكرنا وصفًا مفصلاً لارتفاع الارتداد للكرات المطاطية في التجربة.