طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه سوم

اهداف: بدست آوردن معادلات حرکتِ سقوط آزاد و درک مفهوم های شتاب و سرعت حد بر اساس فیلم های جلسات قبلمان.

وسایل لازم: تصاویر (عکس ها) و جدول های جلسه پیش. (دو جدول یکی متعلق به مثال توپ تنیس و جدولی متعلق به چتر نجاتتان مناسب است)

در این جلسه می خواهیم خود مان به کشف روابط سقوط آزاد یک جسم بپردازیم.

پس نیوتن های عزیز تصاویر جلسه قبلتان را آماده کنید و جدول هایتان را پیش رویتان قرار دهید و کار تان را شروع کنید.

بررسی حرکت چگال ترین جسم تان:

ابتدا جدول مربوط به توپ تنیس یا هر جسم چگال دیگری که استفاده کرده اید بر دارید.

به ردیف مربوط به سرعت متوسط دقت کنید.

سرعت متوسط چگونه تغییر می کند؟ افزایش یافته یا کاهش؟

حال ردیفی به این جدول اضافه کنید. در این ردیف یک به یک ∆v، یعنی اختلاف سرعت در هر زمان را با زمان قبلش محاسبه کنید.

به عنوان نمونه اگر جدول شما به این صورت باشد ردیف آخر را مطابق شکل محاسبه کنید.

ردیف آخر که نشان دهنده ی تغییرات سرعت جسم، می باشد به چه صورت شد؟

تغییرات سرعت در حال افزایش است، کاهش یا...؟

این تغییرات در بازه های زمانی یکسان، ثابت اند یا نه؟

حال به تغییرات مکانی جسم خود دقت کنید. در زمان های متوالی تغییرات مکانی جسم به چه صورت است؟ افزایش x (بردار مکان) آیا با روندی ثابت صورت می گیرد؟

به عبارتی مقدار جا به جایی جسم در لحظه ی اول با لحظات پایانی حرکت یکسان است؟

تکلیف 1: الف) در بازه های زمانی مختلف نسبت تغییرات سرعت (∆v) را به تغییرات زمانی (∆v) محاسبه کنید و به صورت یک ردیف جدید به جدول خود اضافه کنید.

ب) این نسبت با ادامه ی حرکت جسم چگونه تغییر می کند؟

ج) این نسبت چه نام دارد؟

تکلیف 2: الف) خُب، این بار دقت خود را به ردیف مربوط به مکان جسم (x) معطوف کنید. در زمان 0.08 ثانیه جسم در چه مکانی قرار دارد؟

ب) اگر زمان دو برابر شود مکان جسم (x) چند برابر می شود؟

اگر زمان سه برابر شود چطور؟

ج) آیا مکان جسم با زمان متناسب است؟

د) آیا می توانید برای ارتباط بین تغییرات مکان و زمان جسم فرمولی پیشنهاد دهید؟

(با توجه به اعدادی که پیش رو دارید این فرمول را کشف کنید!)

بررسی حرکت مُدل چتر نجاتتان:

این بار به سراغ جدول و فیلم سقوط آزادِ چتر نجات ساده ای که ساختید می رویم. قاعدتاً رفتار چتر نجات هم باید مانند توپ تنیس باشد. به ویژه اگر از ارتفاع پایین رها شده باشد. امّا اگر چتر نجات را از ارتفاع بالاتری (برای مثال از پشت بام مدرسه) رها کنید از یک زمانی به بعد متوجه یک تفاوت در حرکت آن می شوید.

قبل از ادامه بحث سۆالی می پرسم...

هدف از استفادۀ چتر نجات چیست؟

چتر نجات چه کاری را برای فردی که در حال سقوط است انجام می دهد؟

چند دقیقه با هم در این مورد گفتگو کنید.

حال به جدول بر می گردیم. به سرعتِ چتر خود دقت کنید. آیا سرعت چتر شما تا پایان مسیر در حالِ تغییر است؟ آیا تغییر این سرعت یکسان است؟

اگر آزمایش را در شرایط مناسبی انجام داده باشید (در ارتفاع مناسب) از زمانی به بعد سرعت چتر نجات ساده ی شما ثابت می شود و دیگر تغییراتی نخواهد داشت.

چگونه می توانید این موضوع را توجیه کنید؟

تکلیف: برای پاسخ به این سۆال در اینترنت جستجو کنید و همچنین با مطالعه این کتاب ها توضیح دهید چرا چتر چنین رفتاری نشان داد امّا توپ تنیس نه. چرا سنگ با سرعت به زمین می خورد امّا تکه ای کاغذ آهسته سقوط می کند؟

منابع مطالعه:

1. کتاب

نام کتاب: مقاومت هوا

نویسنده: احسان بشیری

تعداد صفحه: 131

لینک خرید:www.Adinebook.com

نشر: گویش