محاكاة وحدات بناء المادة — فيزياء 3-2
الثالث الثانوي الفصل الدراسي الثاني الدرس 9-3 الكتاب ص 269–280 محاكاة ظاهرة
جرّب بنفسك قوانين درس «وحدات بناء المادة» من كتاب فيزياء 3-2: غيّر القيم في المحاكاة وشاهد النتيجة مباشرة، ثم نفّذ المهام الاستقصائية وتحقق من فهمك.
شغّل المحاكاة وغيّر القيم بنفسك
المحاكاة والمهام الاستقصائية والتقويم متاحة بحساب مجاني.
أنشئ حساب طالب مجاني لديك حساب؟ سجّل الدخول ✓ مجاني بالكامل · أنت معلم؟ حساب معلمأهداف الدرس
- تصف عمل مسارعات الجسيمات وكواشف الجسيمات.
- تصف النموذج المعياري للمادة، وتفسر دور حاملات القوة.
القوانين والعلاقات
الطاقة التي يكتسبها جسيم مشحون عند عبوره فجوة فرق الجهد فيها VΔE = qV
نصف قطر مسار جسيم مشحون في مجال مغناطيسيr = mv / qB
تكافؤ الكتلة والطاقة (معادلة أينشتاين)E = mc²
إنتاج الزوج (يلزم 1.02 MeV على الأقل)γ → e⁻ + e⁺
تركيب البروتون والنيوترون من الكواركاتp = uud , n = udd
المفردات
النموذج المعياريالكواركاتاللبتوناتحاملات القوةإنتاج الزوجالقوة النووية الضعيفة
المفاهيم الرئيسة
- يتكوّن المسارع الخطي من سلسلة أنابيب مفرغة موصولة بمصدر جهد متناوب عالي التردد؛ يتسارع الجسيم المشحون في الفجوات بين الأنابيب، ويتحرك بسرعة ثابتة داخلها لعدم وجود مجال كهربائي فيها.
- يستخدم السنكروترون (المسارع الدائري التزامني) مغانط تثني مسار الجسيمات فيصبح دائريًّا، ومناطق تسارع يزيد فيها الجهد المتناوب طاقتها في كل دورة، وتُزاد شدة المجال مع زيادة الطاقة ليبقى نصف القطر ثابتًا.
- تكشف الكواشف (حجرة ولسون، حجرة الفقاعة، عداد جايجر – مولر، حجرات السلك) الجسيمات المشحونة لأنها تؤيّن المادة؛ والمجال المغناطيسي يثني مسارات الشحنات المتعاكسة في اتجاهين متعاكسين، أما الجسيمات المتعادلة فلا تترك مسارات.
- لكل جسيم ضديد له الكتلة نفسها وشحنة معاكسة؛ يُفني الإلكترون والبوزترون أحدهما الآخر منتجين أشعة جاما، وإنتاج الزوج عكس الفناء ويحتاج 1.02 MeV على الأقل.
- النموذج المعياري: ثلاث عائلات من الجسيمات الأولية هي الكواركات واللبتونات وحاملات القوى (البوزونات)؛ فالبروتون uud والنيوترون udd، ولا يمكن مشاهدة كوارك حر منفرد.
- حاملات القوة: الفوتون للقوة الكهرومغناطيسية، والجلونات الثمانية للقوة النووية القوية، والبوزونات W⁺ , W⁻ , Z⁰ للقوة النووية الضعيفة، أما الجرافيتون حامل الجاذبية فلم يُكتشف بعد وهو خارج النموذج المعياري.
مثال محلول
الطاقة الناتجة عن فناء الإلكترون والبوزترونكتلة الإلكترون 9.11 × 10⁻³¹ kg وتساوي كتلة البوزترون. احسب الطاقة المكافئة لكتلتيهما معًا بوحدة الجول ثم بوحدة MeV.
- المعطيات
- m = 9.11 × 10⁻³¹ kg , c = 3.00 × 10⁸ m/s
- المطلوب
- E = ?
- الحل
- E = 2mc² = 2(9.11 × 10⁻³¹)(3.00 × 10⁸)² = 1.64 × 10⁻¹³ J، ثم E = (1.64 × 10⁻¹³) / (1.60 × 10⁻¹⁹) = 1.02 × 10⁶ eV = 1.02 MeV
- تقويم الجواب
- الوحدة kg·m²/s² = J صحيحة. وهذه هي الطاقة الكلية لأشعة جاما الناتجة عن الفناء عندما يكون الجسيمان ساكنين، وهي أيضًا أقل طاقة لشعاع جاما يمكنه إنتاج زوج إلكترون – بوزترون.
داخل المحاكاة
- التهيئة والتنبؤ بعد التسجيل
- المحاكاة التفاعلية بعد التسجيل
- المهام الاستقصائية بعد التسجيل
- 3 أمثلة محلولة أخرى بعد التسجيل
- التقويم الختامي بعد التسجيل
- الملخص والواجب المنزلي بعد التسجيل
- وضع العرض للمعلم بعد التسجيل
