أربعةُ معاييرَ تُحدِّدُ، مُجتَمِعَةً، ماهيّة الحركةِ، وهي: السُّرعة والتَّسارُعُ، والموقعُ والزَّمانُ. تعلَّمنا في الصُّفُوف الابتدائيّة أنّ السَّرعةَ مضروبةً في الزَّمن تُساوي المسافةَ. لكن، ماذا سيحدُثُ إذا كانَتِ السُّرعةُ غيرَ ثابِتَةٍ؟ وماذا سيحدُثُ إذا لم تَكُنِ السُّرعةُ الابتدائيّة صِفرًا؟
سنَختَبِرُ في هذا التَّطبيقِ الصَّغير جوانِبَ مختلِفَةً في الحركيّات، ومنها عِلمُ الحَرَكَة.
لمشاهدةِ التّطبيق، اضغطوا على الصُّورة وافتحوا الملفّ المرتبط (تطبيق جافا).
أُنتجَ هذا التّطبيق الصّغير في إطار مشروع PhET في جامعة كولورادو.
لتنزيل هذا التّطبيق وتشغيله في الحاسوب اضغطوا هنا.
إن لم تنجحوا في تحميل التّطبيق، اقتنُوا برنامج Javaweb. اضغطواهنا واعملوا بحسب التّعليمات.
تشغيلُ التَّطبيق الصَّغير بسيطٌ نسبيًّا، وكلّ ما يجب فعلُهُ هو تحريكُ الشَّخصيَّة مِنَ اليَمين إلى اليسار بواسطة المسطرة الّتي عَن يمينِ الرُّسوم البيانيّة، أو جرّ الشَّخصيَّة بمساعدة الفأرة. كذلك، يمكنُ وضعُ قِيَمٍ يدويًّا لكلّ واحدٍ مِنَ المعايير. يحلِّلُ التَّطبيقُ تحريكَ الشَّخصيَّة ويحسِبُ السُّرعة، والتَّسارعَ، وموقِعَ تواجد الشَّخص. ولكن قبل بداية اللَّعب بالتَّطبيق، تَعَالَوْا بنا نَشرَحْ بعضَ المصطلحات الأساسيّة:
المَوقعُ: إذا عَرَّفنا الحَيِّزَ في محاوِرِ الحركة، فيُمكِنُنَا ترجمَةُ موقِعِ الجسم إلى إحداثيّاتٍ أو إلى أرقامٍ على المحاور. ولأنَّ الحديث هنا عَن حَركَةٍ أفقيّةٍ (أُحاديّة الأبعاد)، فَسَنَتَعَامَلُ مع محورٍ واحدٍ فقط. يُقاس الموقع بوحدات المسافة كالأمتار.
السُّرعة: هي وتيرةُ تغيُّر الموقع خلالَ فترةٍ زمنيّة. تُقاس السُّرعة بوحدات وتيريّة، كالمتر في الثّانية.
التَّسارُع: هو وتيرةُ تغيُّر السُّرعة خلالَ فترةٍ زمنيّة. يُقاس التَّسارعُ بوحدات التَّسارع، كالمتر في الثّانية المربَّعة.
اِبدأوا الآن بتحريك الشَّخصيّة بسرعةٍ ثابتةٍ باتِّجاه اليمين! فماذا يجب أن تكون قيمة التَّسارع؟
حرِّكُوا الشَّخصيَّة إلى اليمين بوتيرة متغيِّرة (التَّسارعُ ليسً صفرًا). اِنتبهوا للحركة! هل تلاحظون أنَّ السُّرعةَ تتغيَّرُ؟ حاوِلُوا الآنَ فِعلَ الأمرِ نَفسِهِ، لكن هذه المرَّةَ بِتسارُعٍ آخرَ. هل تُلاحِظُونَ فَرقًا؟ (يُستَحسَنُ إِجراءُ القِيَاسَيْنِ على الرَّسمِ البيانيِّ نَفسِهِ).
تمعَّنُوا الآنَ في الرُّسوم البيانيّة! هل يمكنُكُم قَولُ شَيءٍ عَن توجُّهِ التَّغيير (الميل) إلى منحنى السُّرعة، وعَنِ الموقع في التَّسارُع الثّابت؟ وعندما يتغيَّرُ التَّسارع، هل تلاحظُونَ فَرقًا في الميل؟
عندما يصلُ الشَّخص إلى الحائط تهبِطُ سرعَتُهُ ويهبطُ تسارُعُهُ وموقِعُهُ بشكلٍ طبيعيّ إلى الصِّفر. اِنتبهوا إلى ميل الرُّسوم البيانيّة في هذه الحالة. من أجل رؤيةِ فَرقٍ جوهريٍّ، من المستَحسَنِ إجراءُ التّجربة بتسارُعٍ مُرتفِعٍ (5 متر للثّانية المربَّعَة على الأقلّ). كي تَتَمكَّنُوا من رؤيةِ الاختلافاتِ بوضُوحٍ أكثر، مِنَ المفضَّلِ شدُّ مِحوَرَيْ X و-Y بمساعدة الأسهم مِنَ اليمين.
لنَفترِضْ أنَّ قانون التَّسارع هو y=2 وقانون السُّرعة هو y=2x+b فهل يُمكنُكُم تخمينُ قانونِ الموقع بالتَّقريب؟ هاكُم رَمزًا: حاوِلُوا حِسَابَ الميول.
سؤالٌ للمتمَكِّنين: كيف سَتبدُو الرُّسوم البيانيّة وقوانين الموقع والوتيرة والتَّسارُع، في حالة تغيير التَّسارع بوتيرة ثابتة؟
أنتم مَدعُوُّونَ لِطرحِ الأسئلة وكتابة تعليقاتٍ عن مشاهِدَ مثيرةٍ للاهتمام صادَفتُمُوها، ولِاقتراحِ اقتراحاتٍ تُفسِّرُها.