تخفف المضرب سرعة كرة من 30 إلى 20 متر لكل ثانية في خمسة ملي ثانية. ما غيّر حركة الكرة هو الدفع: قوة مدمجة عبر الزمن، تساوي تغير الزخم.
بنِ النموذج
الدفع = متوسط المحصلة × elapsed time = تغير الزخم.
يجب أن تحدد التحليل الميكانيكي الحيوي القطعة واتجاه الحركة والمرحلة.
محصلة القوى وقوة العضلة الواحدة ليستا قابلتين للتبديل.
ذراع العارضة الأطول يغير عزم الدوران دون تغيير القوة المطبقة.
الدفع: قوة مدمجة عبر الزمن؛ تساوي تغير الزخم.
نفس تغير الزخم، 150 ك.م/ث: تضاعف وقت التوقف يُقلص متوسط القوة للنصف
اختر الأدلة القادرة على اختبار النموذج
استخدم فيديو معتمد من المعلم لحركة آمنة بموافقة participant.
عيّن المسافة والزمن (بطول مرجئي مرئي)؛ حدد الإطارات بشكل متسق.
تجنب الادعاءات الطبية من تسجيل ثنائي الأبعاد.
في المختبر: يمكن أن يُحيز منظور الكامزا الزوايا المفصلية الظاهرة: صور عموديًا على مستوى الحركة وأذكر وضع الكاميرا.
اعمل من الكميات المعروفة
معلوم: كتلة الكرة 0.058 كجم؛ وتغير السرعة 10 م/ث خلال 0.005 ثانية.
تغير الزخم = 0.058 × 10 = 0.58 كجم·م/ث.
القوة المتوسطة = الدفع مقسوماً على الزمن = 0.58 ÷ 0.005 = 116 نيوتن.
التحقق من العزم: نفس قوة القبضة 10 نيوتن عند ذراع عزم مضاعف يضاعف العزم حول المعصم.
دورك: يتضاعف زمن التلامس إلى 0.010 ثانية لنفس تغير الزخم. ماذا يحدث للقوة المتوسطة؟
تحقق من الاستنتاج وحدوده
الفيديو يعطي حركة ثنائية الأبعاد؛ المكونات خارج المستوى غير مرئية.
لا يمكن إرجاع محصلة القوى المستنتجة من الحركة إلى عضلة واحدة.
غير صحيح: يظهر المتابعة النهائية قوة عضلية أكبر. يؤدي طول زمن التلامس إلى تحقيق نفس تغير الزخم بقوة متوسطة أقل: فإن المتابعة النهائية تغير زمن الدفع، وليس جهد العضلة وحدها.
المفتاح:
الدفع = القوة المحصلة المتوسطة × elapsed time = تغير الزخم.
عرّف القطعة، والاتجاه، والطور قبل أي تحليل.
انتبه لـ: زوايا المفاصل المقروءة من كاميرا مائلة.
اكتب بدفع قدره 60 نيوتن·ثانية
تستمر الهبوط لمدة 0.3 ثانية مع قوة محصلة متوسطة قدرها 200 نيوتن.
الدفع = 200 × 0.3 = 60 نيوتن·ثانية — يساوي كامل تغير الزخم، بغض النظر عن كيفية تطبيقه.
اكتب بقوة متوسطة قدرها 1 200 نيوتن
يتغير زخم قافز كتلته 80 كجم بمقدار 240 كجم·م/ث خلال فترة انطلاقة مدتها 0.2 ثانية.
يعطي الدفع 240 نيوتن·ثانية خلال 0.2 ثانية قوة متوسطة قدرها 240 ÷ 0.2 = 1 200 نيوتن — تلامس أقصر وقوة أكبر.
اكتب بتعريف الطور
عرّف طور الانطلاق بالقطعة والاتجاه والنقطة النهائية BEFORE أي تحليل للقوى.
السبب: القوة هي معدل تغير الزخم، ومعدل التغير يعتمد على أين يُعلن انتهاء الطور.
اكتب بهبوط مرن
هبوط مماثل على رغوة: الامتداد في الاتصال يصل إلى 0.5 ثانية لنفس 100 نيوتن·ثانية من التغير في الزخم.
القوة المتوسطة = 100 ÷ 0.5 = 200 نيوتن — التوسيع يوزع الدفع عبر الوقت؛ لا يزيله أبدًا.
المزيد من المواضيع في دبلومة البكالوريا الدولية · IB Diploma · Sports, Exercise and Health Science · SL
