Full transcript
Intro - the problem, and finding known values from the velocity-time graph
0:00- صباح الخير، سنستخدم اليوم
0:01قانون نيوتن الثاني لإيجاد قوة الاحتكاك
0:04بين قرص هوكي الشارع ولوحة خشبية.
0:07- يا شباب.
0:07- [بيلي] مرحبًا بو، - [بوبي] مرحبًا بو.
0:09♫ فيزياء التقليب ♫
0:14أعلم أننا لم نحدد
0:16قوة الاحتكاك بشكل محدد بعد.
0:17ومع ذلك لا يزال بإمكاننا العثور على حجمها.
0:20بو هل يمكن أن يرجى قراءة المشكلة؟
0:22- قمت بتحريك قرص هوكي شوارع وزنه 56 جرامًا على لوح خشبي.
0:26يظهر الرسم البياني لسرعته كدالة للزمن.
0:29ما مقدار قوة الاحتكاك
0:31بين القرص واللوح الخشبي؟
0:39- [السيد. P.] للتوضيح، المربعات السوداء
0:41هي البيانات التي تمت ملاحظتها تجريبيًا،
0:43والخط الأزرق هو أفضل خط مناسب لتقريب
0:47البيانات واستيفاءها بشكل أفضل.
0:48مرة أخرى، يتم ملاحظة المربعات السوداء كبيانات،
0:51والخط الأزرق هو الخط المناسب بشكل أفضل.
0:54حسنًا، ها نحن ذا، ماذا نعرف من المشكلة؟
0:59- نعلم أن كتلة القرص تساوي 56 جرامًا.
1:01- نحن نبحث عن قوة الاحتكاك،
1:03بحيث يساوي علامة الاستفهام.
1:05ولدينا معادلة السرعة
1:08المتجهة كدالة في الزمن.
1:09السرعة تساوي 4.38 مرة الزمن،
1:11ناقص 2.77 مترًا في الثانية.
1:15ومع ذلك، لست متأكدًا، أوه انتظر!
1:19أوه، هذا هو شكل الميل والتقاطع لمعادلة
1:22الخط، أو y يساوي mx زائد b.
1:24إذن 4.38 هو الميل وسالب 2.77
1:28هو تقاطع y.
1:29- على اليمين، وميل الرسم البياني للسرعة مقابل الزمن
1:32هو التسارع، وبالتالي فإن تسارع قرص الهوكي
1:34يساوي 4.38 متر في الثانية المربعة.
1:38- والتقاطع y يساوي سالب 2.77 متر في الثانية،
1:42وهي السرعة الأولية لقرص الهوكي.
1:50- جميل جداً يا بو ماذا سنفعل بعد ذلك؟
Drawing the free body diagram, and a common mistake (the "force applied" isn't actually there)
1:53- نحن بحاجة إلى رسم مخطط الجسم الحر.
1:57- بيلي، هل يمكنك أن تفعل ذلك من فضلك؟
1:59- بالتأكيد، قوة الجاذبية تكون مستقيمة للأسفل،
2:03والقوة العمودية تكون متعامدة مع اللوح الخشبي
2:05والدفع، وبالتالي فإن القوة العمودية تكون لأعلى.
2:07قوة الاحتكاك هي عكس اتجاه
2:09حركة القرص، وبالتالي فإن قوة الاحتكاك تكون في اتجاه اليمين
2:12وأنت دفعته إلى اليسار،
2:14وبالتالي تكون القوة المطبقة في اتجاه اليسار.
2:17- رائع، أحب مخطط الجسم الحر هذا،
2:19لأنه يسلط الضوء على خطأ شائع يرتكبه الطلاب.
2:22إحدى القوى ليست في الواقع موجودة في مخطط الجسم الحر هذا.
2:26هل يعرف أحد أي واحد؟
2:33- القوة المطبقة، لأنها قوة تماس،
2:36ولا تدفعها طوال الوقت، فقط في البداية.
2:40- ولكن يجب أن يكون هناك، قلت ذلك للتو.
2:42لقد دفع قرص الهوكي، فطبق عليه القوة.
2:45- بوبي، أنت على حق في أنه لا توجد قوة مطبقة
2:48في مخطط الجسم الحر.
2:50وبيلي أنت على حق،
2:51لقد قمت بتطبيق القوة على القرص.
2:55أثرت قوة على القرص
2:57لأعطيته سرعة ابتدائية
2:58قدرها سالب 2.77 متر في الثانية.
3:01والرسم البياني للسرعة بدلالة الزمن،
3:04هو بعد أن أعطيتها تلك السرعة الابتدائية إلى اليسار.
3:07لذا فإن مخطط الجسم الحر الذي نرسمه
3:10هو بعد أن أحرر القرص، بينما يتباطأ.
3:15نظرًا لأن القوة المطبقة هي قوة تلامس،
3:17فهذا هو الشكل الذي يجب أن تبدو عليه
3:19القوة المطبقة في مخطط الجسم الحر.
3:22من الواضح أن يدي لم تكن على القرص،
3:25بينما كان ينزلق ويتباطأ.
3:30الآن بعد أن حصلنا على مخطط الجسم الحر الصحيح،
Solving for the force of friction - and forgetting to convert grams to kilograms
3:32بوبي، ماذا علينا أن نفعل بعد ذلك؟
3:34- نحتاج إلى جمع القوى في الاتجاه x،
3:36وبالتالي فإن القوة المحصلة في الاتجاه x
3:38هي قوة احتكاك موجبة،
3:42وهذه هي القوة الوحيدة في الاتجاه x.
3:45وهذا يساوي الكتلة مضروبة في التسارع في الاتجاه x.
3:48إذن قوة الاحتكاك هي 56 في 4.38،
3:53أي 245.28 أو بـ 2 سيج، 250 نيوتن.
4:04- حصلنا في النهاية على قوة احتكاك تبلغ 250 نيوتن تقريبًا.
4:08ولأن الجنيه الواحد يساوي 4.448 نيوتن،
4:11فهذا يساوي 55 رطلًا تقريبًا.
4:15وهذا سيخبرك أن قوة الاحتكاك البالغة 55 رطلاً
4:18لشيء بهذه الكتلة الصغيرة
4:19ستكون كبيرة بشكل غير عادي.
4:22لذلك ارتكبنا خطأ.
4:23هل يعرف أحد ما نسينا أن نفعله؟
4:29- نسينا تحويل الكتلة من الجرام إلى الكيلوجرام.
4:33- صحيح، لأن نيوتن يساوي كيلوجرام
4:35متر في الثانية المربعة،
4:37فنحن نحتاج إلى الكتلة بالكيلوجرام.
4:38- لذا دعونا نضرب الـ 56 جرامًا في كيلوجرام واحد
4:43على 1000 جرام لنحصل على 0.056 كيلوجرامًا لكتلة
4:47القرص، واستبدال ذلك مرة أخرى في معادلتنا،
4:50يعطينا 0.24528 فقط، أو برقمين سيج 0.25 نيوتن.
5:00- هذا صحيح، فقوة الاحتكاك
5:01بين قرص الهوكي في الشوارع واللوح الخشبي
5:03تعادل ربع نيوتن تقريبًا.
Why is the acceleration positive if the puck is slowing down?
5:07شيء أخير يجب التحدث عنه، هل توافقون جميعًا
5:10على أن سرعة قرص الهوكي في الشوارع تتباطأ؟
5:12- [الكل] نعم.
5:13- [بيلي] القرص يتباطأ.
5:15- ثم بيلي، لماذا التسارع إيجابي؟
5:19اعتقدت أن التسارع الموجب يعني
5:21أن الجسم يتسارع؟
5:26- أوه، لأن سرعة القرص سالبة،
5:29ويجب أن يكون اتجاه التسارع معاكسًا
5:32لاتجاه السرعة، لإبطاء الجسم.
5:35- [السيد. P.] صحيح، إذا كان التسارع والسرعة
5:37في نفس الاتجاه، فإن الجسم سوف يتسارع.
5:40وإذا كانت السرعة المتجهة والتسارع
5:41في اتجاهين متعاكسين، فإن الجسم سيتباطأ.
5:45لذا، نظرًا لأن سرعة القرص متجهة إلى اليسار
5:47وسالبة، يجب أن يكون التسارع متجهًا إلى اليمين
5:50وموجبًا، لإبطاء سرعة القرص.
5:54شكرا جزيلا للتعلم معي اليوم.
5:56لقد استمتعت بالتعلم معك.