مختبر الفيزياء

اختبر قوانين الفيزياء في الوقت الفعلي. تحكم بالجاذبية والسرعة والقوى من خلال محاكيات تفاعلية مدعومة بالتكامل العددي RK4.

الميكانيكا 6
الموجات 1
الكهرباء والمغناطيسية 1
الديناميكا الحرارية 1

ماذا يضمّ مختبر الفيزياء، وما الذي يميّزه؟

تسعة محاكيات تفاعلية، كلّها تحلّ المعادلات الحقيقية بدلًا من تحريك رسوم تقريبية: السقوط الحرّ، وحركة المقذوفات، وتذبذب النابض والكتلة، والجاذبية والمدارات، والبندول، والتصادمات، وتراكب الموجات، ودوائر التيار المستمر، والغاز المثالي. ويشغّل كلٌّ منها جسمين أو ثلاثة في الوقت نفسه، فتغيّر متغيّرًا واحدًا وترى الفرق بعينك بدلًا من أن تتخيّله.

ويُختَم كلّ محاكٍ بما لا يقدّمه أيّ مختبر فيزياء آخر: لوحة تعيد الأرقام الظاهرة على الشاشة إلى الوحدات التي تُقاس بها، ثم إلى الثوابت التي تُعرِّف تلك الوحدات. فالزمن الدوري للبندول يقود إلى g وإلى الثانية، ومختبر الموجات إلى الهرتز والمتر، ومختبر الغاز إلى الباسكال واللتر والكلفن والمول، ثم إلى R = N_A·k_B الذي صار منذ 2019 تعريفًا لا قياسًا.

الميكانيكا

محاكي السقوط الحر

حاكِ السقوط الحر مع مقاومة الهواء. اضبط الكتلة والارتفاع والشكل لرؤية كيف تسقط الأجسام. محاكاة فيزياء RK4 في الوقت الفعلي مع رسوم بيانية.

يقود إلى — الارتفاع والكتلة والسرعة ← الجاذبية القياسية g₀

محاكي المقذوفات

حاكِ حركة المقذوفات مع مقاومة الهواء. اضبط السرعة والزاوية والكتلة والشكل. قارن المسارات مع وبدون السحب. فيزياء RK4 في الوقت الفعلي.

يقود إلى — السرعة والزاوية والمدى ← الجاذبية القياسية g₀

محاكي النابض-الكتلة

حاكِ التذبذب التوافقي المخمد. اضبط الكتلة وثابت النابض والتخميد لمشاهدة الحركة دون المخمدة والمخمدة حرجياً والمخمدة بشكل مفرط. فيزياء RK4 في الوقت الفعلي.

يقود إلى — النيوتن لكل متر والهرتز

الجاذبية والمدارات

اقذف الكواكب، وأرسل مسبارًا بمقلاع جاذبية المشتري، ومزّق أقراص النجوم: مدارات حقيقية وفق قانون نيوتن للجاذبية.

يقود إلى — الوحدة الفلكية والكتل الشمسية والسنوات ← G، أقلّ الثوابت دقّة

محاكي البندول

أرجِح عدة بنادول في آن واحد واكتشف ما يحدد إيقاعها حقًا: الطول والجاذبية ومقدار سحبها إلى الخلف.

يقود إلى — الطول والزمن الدوري ← g والثانية

محاكي التصادم والزخم

اصدم الأقراص واكتشف القانون الذي لا يُكسر أبدًا: الزخم الكلي محفوظ في كل تصادم، مرنًا كان أو غير مرن.

يقود إلى — الجول، وكمية الحركة — الكمية التي لا اسم لوحدتها

الموجات

مختبر تراكب الموجات

كدّس الموجات الجيبية وشاهدها تتداخل وتضرب وتقف ساكنة — كل ذلك مبني على معادلة الموجة v = f·λ.

يقود إلى — الهرتز والمتر ← ΔνCs و c

الكهرباء والمغناطيسية

مختبر الدوائر وقانون أوم

ابنِ دائرة، وحرّك الجهد والمقاومة، وشاهد قانون أوم V = I·R يُضيئها — مع التوالي والتوازي جنبًا إلى جنب.

يقود إلى — الفولت والأوم والواط ← الشحنة الأولية e

الديناميكا الحرارية

مختبر الغاز المثالي

جزيئات ترتد وفيزياء حقيقية: ينشأ الضغط من تصادمات الجدران بينما يتحقق P·V = n·R·T مباشرةً.

يقود إلى — الباسكال واللتر والكلفن والمول ← R = N_A·k_B

عن مختبر الفيزياء

مختبر الفيزياء مجموعة من المحاكيات التفاعلية تتيح لك تجربة فيزياء حقيقية في متصفّحك. فبدلًا من القراءة عن السقوط الحرّ أو التذبذب أو حركة المقذوف، تضبط الشروط وتضغط تشغيل وتشاهد حركة دقيقة مبنية على الفيزياء تتكشّف. ويتيح كل محاكٍ تشغيل عدة أجسام في آن واحد لتقارن كيف تغيّر الكتلة أو الزاوية أو الجاذبية أو صلابة الزنبرك النتيجة. إنها طريقة عملية لبناء الحدس تجاه معادلات الحركة، مثالية للطلاب والمعلّمين ولكل فضولي بشأن سلوك العالم المادي.

كيفية الاستخدام

1 اختر محاكيًا: السقوط الحرّ، أو تذبذب الزنبرك والكتلة، أو حركة المقذوف.
2 اضبط معاملات كالارتفاع والزاوية والكتلة والجاذبية وثابت الزنبرك.
3 اضغط تشغيل لتشاهد المحاكاة تجري بفيزياء آنية.
4 شغّل عدة أجسام جنبًا إلى جنب لمقارنة كيف تؤثّر المتغيّرات في الحركة.

العلم وراءه

يحلّ كل محاكٍ معادلات الحركة الفعلية بدلًا من تزييف الرسم المتحرّك. يتبع السقوط الحرّ وحركة المقذوف قوانين نيوتن تحت جاذبية ثابتة، بينما يخضع نظام الزنبرك والكتلة لقانون هوك، مولّدًا حركة توافقية بسيطة. تتقدّم المحاكاة بخطوات زمنية دقيقة عبر التكامل العددي، فتطابق المسارات والسرعات وأزمنة التذبذب ما ستقيسه في تجربة حقيقية. ولأن الفيزياء أصيلة، يمكنك التحقّق من صيغ الكتب، كالمسار المكافئ للمقذوف أو زمن دور الزنبرك، بمشاهدتها تجري.

أدوات ذات صلة

اقرن المحاكيات بصيغ الفيزياء لترى المعادلات وراء كل حركة، واستخدم محوّل الوحدات للتبديل بين وحدات كالمتر في الثانية والكيلومتر في الساعة. كما تُظهر خريطة الأبعاد كيف تُبنى كميات هذه المحاكاة من الوحدات الأساسية.

أسئلة شائعة

ما المحاكيات المتاحة؟

هناك محاكيات للسقوط الحرّ وتذبذب الزنبرك والكتلة وحركة المقذوف، ولكلٍّ معاملات قابلة للضبط.

هل الفيزياء واقعية؟

نعم. تحلّ المحاكيات معادلات الحركة الحقيقية بالتكامل العددي، فيطابق السلوك التجارب الأصيلة.

هل يمكنني مقارنة عدة أجسام؟

نعم. يستطيع كل محاكٍ تشغيل عدة أجسام معًا، فيسهل رؤية كيف يغيّر تعديل متغيّر واحد النتيجة.

هل هذا مفيد لتعلّم الفيزياء؟

جدًا. رؤية المعادلات تنبض بالحياة تبني الحدس وتساعد على ربط الصيغ بحركة حقيقية يمكن ملاحظتها.