في وحدة السيارة الفائقة، سيقوم الطلاب بالتحقيق في القياس والسرعة والعلاقة بين السرعة والطاقة من خلال استكشاف السيارة الخارقة المبنية من مجموعة VEX GO.

ما هو القياس؟

القياسات عبارة عن مجموعات من البيانات مثل طول أو وزن أو كمية أو حجم كائن ما. يمكن استخدام هذه المعلومات الكمية لمقارنة الأشياء أو الأحداث الأخرى. يجب أن تكون قياسات المقارنات متطابقة في الوحدات. ويمكن إجراء هذه القياسات باستخدام وحدات موحدة مباشرة، مثل النظام المتري. أو باستخدام وحدات غير قياسية غير مباشرة مثل استخدام الكتل أو الملاحظات اللاصقة، والتي يشار إليها أيضًا بالقياسات المقارنة. القياسات المقارنة تشمل التقديرات.

ما هي السرعة؟

السرعة هي مقياس لهذه المسافة المقطوعة خلال وحدة الزمن. تشمل القياسات القياسية للسرعة الكيلومترات في الساعة (كم/ساعة) والأميال في الساعة (ميل في الساعة). ونظرًا لأن هذا قياس يتم إجراؤه بمرور الوقت، فيجب النظر إلى السرعة على أنها سرعة متوسطة وليست ثابتة. استخدم هذه الصيغة لحساب السرعة المتوسطة:

تركز هذه الوحدة على متوسط ​​سرعة السيارة الخارقة. على سبيل المثال، إذا استغرقت السيارة 20 ثانية للانتقال من إشارة توقف إلى أخرى (مسافة 305 مترًا (~1000 قدم))، فإن سرعة السيارة تبلغ مترًا (~50 قدمًا) في الثانية. لكن السيارة لن تتحرك بمعدل 15 مترًا (~50 قدمًا) في الثانية طوال الرحلة بأكملها. يجب على السيارة أن تخرج من نقطة التوقف الكاملة وأن تزيد سرعتها قبل أن تبطئ سرعتها لتتوقف عند إشارة التوقف التالية. لا تقيس السرعة اتجاه الجسم، ولكنها تقيس فقط مدى سرعة تحرك الجسم.

كيف ترتبط الطاقة بالسرعة؟

السرعة هي مقياس للطاقة. كلما تحرك الجسم بشكل أسرع، زادت الطاقة التي يمتلكها. يُطلب من الطلاب في هذه الوحدة استخدام الأدلة لشرح العلاقة بين السرعة والطاقة. يعتمد هذا على معيار علوم الجيل التالي (NGSS) 4-PS3-1.

يتم تشغيل السيارة الفائقة عن طريق نقل الطاقة بين دوران المقبض البرتقالي والشريط المطاطي والعجلات. كلما زاد عدد الطلاب الذين أداروا المقبض والشريط المطاطي، زادت الطاقة التي تتمتع بها السيارة الخارقة، وأصبحت السيارة الخارقة أسرع. أثناء شرح هذا المفهوم للطلاب بأن السرعة والطاقة يرتبطان بشكل إيجابي ببعضهما البعض، فإن NGSS يحدد الحدود التي لا ينبغي تقييم الطلاب بها على قياسات كمية تقارن الطاقة والسرعة.

ما هو المتغير؟

في الرياضيات، عادة ما يظهر المتغير على شكل حرف (x أو y) ويمثل قيمة غير معروفة أو قيمة يمكن أن تتغير. هناك متغيران في الرياضيات، مستقل ويعتمد. المتغير المستقل هو قيمة الإدخال (x) والقيمة التابعة (y) تعتمد على قيمة الإدخال.

في العلوم، تمثل المتغيرات خصائص فيزيائية لا تبقى على حالها. يتم تغيير المتغير المستقل من قبل العالم أو الطالب عمدًا، بينما يتغير المتغير التابع طوال فترة التجربة. على عكس الرياضيات، تحتوي التجارب العلمية على متغيرات تحكم. تظل المتغيرات الخاضعة للرقابة ثابتة طوال التجربة.