في وحدة العلوم الفيزيائية هذه، سوف يستكشف الطلاب كيفية تحرك الأشياء وسيقومون أيضًا بالتحقيق في القوى المؤثرة عليها. الحركة والقوة هي المفاهيم الأساسية في العلوم الفيزيائية. كل الأشياء في الكون في حالة حركة مستمرة وتتأثر بالقوى المتوازنة وغير المتوازنة، مثل الجاذبية.
القوة غير المتوازنة المؤثرة على جسم ما تغير سرعته و/أو اتجاه حركته. إذا كانت القوى متوازنة، فإن الجسم سوف يكون ساكنا. إذا كانت القوى المؤثرة على الجسم غير متوازنة، فإنه سوف يتحرك. في هذه الوحدة، سيقوم الطلاب بتجربة القوى المتوازنة وغير المتوازنة على السيارة الخارقة.
ما هي القوة؟
القوة هي دفع أو سحب جسم ما. عندما يتم تطبيق القوة على جسم ما، وتكون هذه القوة أيضًا غير معارضة، فإنها ستغير حركة الجسم. هناك قوى متوازنة وغير متوازنة. تسمى القوى المتساوية ولكن المتضادة في الاتجاه بالقوى المتوازنة. القوى المتوازنة لا تتسبب في تحرك الجسم.
مثال على القوة المتوازنة هو مجموعتان من الأشخاص يلعبون لعبة شد الحبل بنفس القدر من القوة. سيؤدي هذا إلى بقاء الحبل في مكانه، نظرًا لأن القوى المتعارضة المؤثرة على كلا الجانبين متساوية. ومع ذلك، فإن القوى غير المتوازنة ستتسبب في تحرك الجسم أو الأشياء.
إذا تم سحب كلا الجانبين بنفس القدر من القوة، فلن يتحرك الحبل ولا الأشخاص الذين يسحبون أيضًا. ومع ذلك، إذا كانت قوة السحب أكبر على أحد الجانبين، فسوف يتسبب ذلك في تحرك الحبل وكذلك الأشخاص الموجودين على الجانب الآخر.
الجاذبية أو قوى الجاذبية هي قوى الجذب. على الأرض، الجاذبية هي القوة التي تؤثر بها الأرض علينا، حيث تسحبنا وتبقينا على الأرض. تحدد هذه القوة ما نزنه، أو ارتفاع الكرة الطائرة، أو أي قوة فيزيائية أخرى على الكوكب.

في هذه الوحدة، سيقوم الطلاب بتجربة قوة الجاذبية المتوازنة وغير المتوازنة من خلال وضع سيارتهم الخارقة غير المزودة بالطاقة فوق منحدر.

خلال المعمل الخامس، سيتم تعريف الطلاب بالسرعة من خلال استخدام VEXcode GO لتغيير إعدادات السرعة في Code Super Car. السرعة هي مقياس لمدى سرعة واتجاه تحرك الجسم. إذا قام الطلاب بتقليل سرعة سيارة Code Super Car، فسيؤدي ذلك إلى تقليل مقدار القوة التي تمتلكها سيارة Code Super Car. القوى المتوازنة ستجعل سرعة سيارة Code Super Car ثابتة. قد تؤدي القوة غير المتوازنة إلى تسارع سيارة Code Super Car أو تباطؤها.
ما هي الحركة؟
الحركة هي الحركة. يمكن تحليل هذه الحركة من خلال مراقبة وقياس المسافة التي يقطعها الجسم، ومدى سرعة تحركه، والاتجاه الذي يتحرك فيه. وبتعبير أدق، يمكن وصف الحركة باستخدام قوانين نيوتن الثلاثة.
قانون نيوتن الأول للحركة
قانون نيوتن الأول للحركة: ينص على أن الجسم الساكن يظل ساكنًا والجسم المتحرك يظل متحركًاما لم تؤثر عليه قوة خارجية أو غير متوازنة.
عندما تكون الأشياء في حالة سكون، يكون من الأسهل على الطلاب فهم سبب وجودها في حالة سكون. ومع ذلك، عندما تتحرك الأجسام ثم تتباطأ تدريجيًا، أو تتوقف فجأة بسبب بعض القوى مثل الاحتكاك أو الجاذبية، فإنه في كثير من الأحيان لا يمكن رؤية هذه المفاهيم بسهولة. وبالتالي، فإن تصورهم أصعب. غالبًا ما تكون الأجسام الساكنة نتيجة لموازنة القوى المؤثرة على ذلك الجسم. عندما يتحرك جسم ما، فإنه سيستمر في الحركة حتى تؤثر عليه قوة غير متوازنة أو خارجية. على سبيل المثال، إذا قمت بدحرجة كرة إلى أسفل التل، فسوف تستمر في التدحرج حتى تصطدم بشيء ما أو تستقر على سطح مستو وتتباطأ بسبب الاحتكاك و/أو الجاذبية.
قانون نيوتن الثاني للحركة
قانون نيوتن الثاني للحركة: ينص على أن تسارع الجسم يعتمد على كتلة الجسم والقوة المؤثرة عليه. يحدد القانون القوة بأنها تساوي الكتلة مضروبة في التسارع. (أي و = م * أ).
كلما زادت القوة المطبقة على جسم ما، زاد تأثره. هناك الكثير من الشروط التي يجب مراعاتها. على سبيل المثال، ما مدى ثقل الجسم أو حجمه؟ كلما كان الجسم أثقل أو أكبر، زادت القوة المطلوبة لتحريكه.
قانون نيوتن الثالث للحركة
قانون نيوتن الثالث للحركة: ينص على أن لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. بمعنى آخر، إذا كان الجسم 1 يؤثر بقوة على الجسم 2، فإن الجسم 2 يؤثر أيضًا بقوة مساوية على الجسم 1.
فكر في الجلوس على الكرسي. القوة التي تجبرك على الجلوس يجب أن تعارضها قوة تدفع للأعلى وإلا سينهار الكرسي. من حيث القوى المتوازنة وغير المتوازنة، عندما تكون القوى متوازنة، لا يتحرك الجسم ويكون ثابتًا. على سبيل المثال، فكر في دفع ذراعك نحو الحائط. تتم موازنة قوة ذراعك مع القوة التي يمارسها الجدار من أجل البقاء في حالة توقف تام. يمكن أن تكون القوى أيضًا غير متوازنة. عندما تكون القوى غير متوازنة، تتحرك الأجسام. ويرجع ذلك إلى أن إحدى القوى أكبر من الأخرى.
ما هي التروس؟
التروس هي عجلات ذات أسنان حول الحواف تستخدم للتروس هي عجلات ذات أسنان حول الحواف تستخدم لنقل القوة من موضع إلى آخر. يمكن القيام بذلك باستخدام تروس من نفس الحجم لنقل نفس القوة أو باستخدام تروس ذات أحجام مختلفة لإنشاء ميزة السرعة أو القوة أثناء نقل القوة.
هناك نوعان من المزايا الميكانيكية التي يمكن أن تخلقها التروس. الميزة الميكانيكية هي عندما تحتاج إلى قوة أقل للقيام بنفس القدر العمل لأنه يتم استخدام آلة بسيطة (في هذه الحالة: التروس) لزيادة وتغيير اتجاه القوة المطبقة. يمكن تعديل الميزة الميكانيكية لتلبية الاحتياجات المحددة. عندما يتم ربط ترسين من نفس الحجم معًا، فإن ذلك يخلق نسبة نقل للطاقة بنسبة 1-1. هناك نوعان آخران من المزايا الميكانيكية هما السرعة وعزم الدوران.

فيما يتعلق بكيفية تحرك التروس، هناك تروس قيادة وتروس مدفوعة. ترس القيادة هو الترس الذي ينقل أو ينقل الطاقة إلى ترس آخر. الترس المدفوع هو الترس الذي يتم دفعه للأمام بواسطة ترس آخر.
عزم الدوران هي ميزة ميكانيكية تجعل خرج الترس أو الآلة المدفوعة أكثر قوة. يتم إنشاء عزم الدوران عندما يقود ترس أصغر ترسًا أكبر. يستغرق الترس الأصغر عددًا أكبر من الدورات لتحويل الترس الكبير إلى دورة كاملة.
السرعة هي المسافة التي يتحركها الجسم بمرور الوقت وهي ميزة ميكانيكية تجعل إخراج الترس أو الآلة المدفوعة أسرع. يتم إنشاء هذه الميزة عندما يقود ترس أكبر ترسًا أصغر.
السرعة ترتبط عكسيا مع عزم الدوران. إذا كانت السرعة مطلوبة في الخرج، فيجب تقليل عزم الدوران. والعكس صحيح أيضًا، إذا كانت هناك رغبة في الحصول على مزيد من عزم الدوران أو القوة كمخرج، فسوف تنخفض السرعة.
تحتوي مجموعة VEX GO على أربعة أنواع من التروس: Red Gear به 8 أسنان، وGreen Gear به 16 سنًا، وBlue Gear به 24 سنًا، وPink Gear به 24 سنًا. يمكن للتروس الحمراء والخضراء والزرقاء نقل السرعة وعزم الدوران. لا يحتوي Pink Gear على ثقب مربع في المنتصف وهو عبارة عن ترس "خامل". غالبًا ما يتم استخدامه لنقل عزم الدوران من موضع إلى آخر، دون تغيير نسبة التروس.