فیزیکایستگاه ۱۴ از ۳۰
کار، انرژی و توان · فیزیک، ایستگاه ۱۴
پرسشی که ایستگاه با آن شروع می‌شود
یک تکه شکلات چقدر انرژی دارد؟ با آن چند طبقه می‌شود بالا رفت؟
معمولاً پایهٔ ششمحدود ۹۵ دقیقه در ۴ جلسهٔ کوتاه
سرعت را تسلط تعیین می‌کند، نه سن.
فرزندتان در این ایستگاه چه یاد می‌گیرد
- کار نیرو
- انرژی جنبشی و پتانسیل گرانشی
- پایستگی انرژی
- توان و بازده
درس‌های این ایستگاه
- کار: نیرو × جابه‌جایی (حدود ۲۳ دقیقه)
- انرژیِ حرکت و انرژیِ بلندی (حدود ۲۴ دقیقه)
- پایستگیِ انرژی (حدود ۲۴ دقیقه)
- توان و بازده (حدود ۲۴ دقیقه)
ایده‌های کلیدی
کار و ژول
کار = نیرو × جابه‌جایی در جهتِ نیرو، به ژول. نگه داشتنِ بی‌حرکت و حملِ افقی روی جسم کاری نمی‌کنند. کار همان می‌ماند: سطحِ شیب‌دار نیرو را کم می‌کند، نه کار را.انرژیِ بلندی و انرژیِ حرکت
انرژیِ بلندی (پتانسیلِ گرانشی) = جرم × ۱۰ × ارتفاع. انرژیِ حرکت (جنبشی) = ½ × جرم × تندی × تندی. تندیِ دو برابر، انرژیِ چهار برابر، و با همان ترمز، راهِ ایستادنِ چهار برابر.پایستگیِ انرژی
انرژی از بین نمی‌رود؛ شکلش عوض می‌شود. با اصطکاک، بخشی گرما می‌شود. بی‌هوا جرم حذف می‌شود: از ۵ متر، v × v = ۱۰۰ و تندی ۱۰ متر بر ثانیه.توان و بازده
توان (در فیزیک) = کار ÷ زمان، به وات. بازده = کارِ مفید ÷ انرژیِ داده‌شده × ۱۰۰٪، همیشه کمتر از ۱۰۰٪. شکلاتِ ۵۰۰ کیلوژولی: حدودِ ۷۰ طبقه برای یک کوهنوردِ بزرگسال.
نکته‌های ایمنی این ایستگاه
این جمله‌ها همان‌طور که فرزندتان در درس می‌خواند، بی‌تغییر آمده‌اند.
- چیزی را از بلندی، پنجره یا بالکن پایین نینداز؛ ممکن است به کسی بخورد. برای آزمایش فقط یک توپِ نرم از ارتفاعِ میز روی زمینِ خالی. روی صندلی و نرده بالا نرو.
از درس‌های همین ایستگاه
دو مثال حل‌شده
همان‌طور که در درس دیده می‌شود، این‌جا با همهٔ قدم‌ها.
مسئله
توپی ۲ کیلوگرمی روی طاقچه‌ای ۳ متری است. انرژیِ بلندی‌اش نسبت به زمین چند ژول است؟راه‌حل، قدم‌به‌قدم
در درس، قدم‌ها یکی‌یکی باز می‌شوند و فرزندتان پیش از هر قدم خودش حدس می‌زند.
- قدم ۱: وزن: ۲ × ۱۰ = ۲۰ نیوتون.
- قدم ۲: انرژیِ بلندی: ۲۰ × ۳ = ۶۰ ژول؛ همان کاری که برای بالا بردنش لازم بود.
مسئله
توپی از ارتفاعِ ۵ متر رها می‌شود (هوا را حساب نکن). با چه تندی به زمین می‌رسد؟راه‌حل، قدم‌به‌قدم
در درس، قدم‌ها یکی‌یکی باز می‌شوند و فرزندتان پیش از هر قدم خودش حدس می‌زند.
- قدم ۱: بالا، همه انرژیِ بلندی است: m × ۱۰ × ۵. پایین، همه انرژیِ حرکت: ½ × m × v × v.
- قدم ۲: پایستگی: m × ۱۰ × ۵ = ½ × m × v × v. جرم از دو طرف حذف می‌شود: ۵۰ = ½ × v × v، پس v × v = ۱۰۰.
- قدم ۳: کدام عدد ضربدر خودش ۱۰۰ می‌شود؟ ۱۰ × ۱۰ = ۱۰۰؛ پس تندی ۱۰ متر بر ثانیه است.
یک نمونهٔ کوچک
ابزار این ایستگاه را امتحان کنید
از درس «کار: نیرو × جابه‌جایی»
نمونه در حال آماده شدن است…
پیش و پس از این ایستگاه
پیش‌نیازها
- ایستگاه ۱۳: قوانینِ نیوتون
- ریاضی،ایستگاه ۱۲: اعشار، درصد، نسبت و تناسب
ایستگاه‌هایی که به این تکیه می‌کنند
- ایستگاه ۱۹: بار الکتریکی و قانون اهم
- ایستگاه ۲۰: تحلیل ابعادی و تخمین فرمی (سبک IJSO)
روش یادگیری فکرستان و همهٔ ایستگاه‌های این مسیر: فیزیک برای کودکان
شروع با فکرستان
حساب را پدر یا مادر می‌سازد و رضایتش را همان‌جا ثبت می‌کند. فرزندتان با نام مستعار وارد می‌شود و با چند پرسش کوتاه، نقطهٔ شروعِ هر مسیر پیدا می‌شود.