آزمایش جالب فیزیک برای انرژی جنبشی،

انرژی پتانسیل کشسانی، القای مغناطیسی

در فرآیند تدریس بسیار مهم است كه معلم از وسیله هاى ساده براى انجام آزمایش ها استفاده كند. زیرا این امر موجب تشویق دانش آموزان براى آزمایش هاى فیزیک می شود.

با این وسیله ساده كه از یک ریل آلومینیمى، یک آهنرباى نسبتاً قوى و چند گلوله یا ساچمه فولادى ساخته مى شود چندین پدیده فیزیكى جالب ازجمله:

1. انتقال انرژى جنبشى

2. تبدیل انرژى جنبشى به پتانسیل كشسانى و برعكس

3. پایستگى تكانه

4. القاى مغناطیسى

5. مقایسه اصطكاک لغزشى و غلتشى را می توان به نحو جذاب مورد آزمایش و بررسى قرار داد.

مراحل اجراى آزمایش ها

1. سه گلوله در سمت چپ آهنربا (مطابق شكل) قرار مى دهیم به طورى كه به آهنربا مى چسبند سپس گلوله چهارم را در ابتداى ریل كه اندكى شیبدار است قرار داده و رها مى كنیم این گلوله به حركت در مى آید و بر اثر نیروى جاذبه آهنربا شتاب گرفته و محكم به آهنربا برخورد مى كند در همین حال بلافاصله گلوله سوم از سمت چپ از دو گلولة دیگر جدا مى شود و بر روى ریل به حركت در مى آید با این آزمایش انتقال انرژى جنبشى از یک جسم به جسم دیگر را به نحو جذاب نشان مى دهیم.

2. گلوله ساكن شماره 3 كه در مرحله قبل بر اثر برخورد گلوله 4 به آهنربا بر روى ریل به حركت درآمده بود به فنر انتهاى ریل برخورد كرده و تمام انرژى جنبشى خود را به فنر منتقل مى كند و با متراکم كردن آن ساكن مى شود. اما فنر دوباره باز مى شود و این انرژى را به گلوله بازمى گرداند و گلوله درخلاف جهت قبل روى ریل به حركت درمى آید تا به مكان اولش برسد و در آنجا ساكن شود.

3. مرحله اول را تكرار مى كنیم با این تفاوت كه به جاى گلوله فولادى شمارة 3، یک گلوله سبک تر قرار مى دهیم با انجام این آزمایش متوجه مى شویم كه گلوله سوم در این مرحله با سرعت بیشترى به حركت درمى آید كه در واقع پایستگى تكانه را نشان مى دهد.

4. دو گلوله فولادى روى ریل و در نزدیكى آهنربا بدون تماس با آن قرار مى دهیم.

متوجه مى شویم كه این دو گلوله به هم مى چسبند. اما وقتى دو گلوله چسبیده به هم را از آهنرباى روى ریل دور مى كنیم دوباره به راحتى از یكدیگر جدا مى شوند. با این آزمایش القاى مغناطیسى در گلو له ها توسط آهنربا را به خوبى نشان داده می شود.

5. در زیر دستگاه در سمتى كه فنر قرار دارد جسم كوچكى مانند چوب كبریت قرار مى دهیم تا ریل اندكى به طرف آهنربا شیب پیدا كند. اكنون دو گلوله فولادى متصل به هم را روى ریل قرار داده و سپس آ ن ها را رها مى كنیم. مشاهده مى شود كه این دو گلوله به دلیل شیبدار بودن ریل، با هم روى ریل مى غلتند و رفته رفته به آهنربا نزدیک و نزدیكتر مى شوند. اما وقتى این دو گلوله به فاصله كمى از آهنربا برسند به هم مى چسبند و با كمال تعجب مى ایستند و جلو نمى روند و برخلاف انتظار جذب آهنربا نمى شوند.

آیا مى توانید دلیل این امر را توجیه كنید؟

(راهنمایى: با توجه به مرحله قبل یعنى القاى مغناطیسى و همچنین مقایسه اندازه اصطكاک لغزشى با اصطكاك غلتشى مى توان به خوبى این پدیده را توجیه كرد)