المتغيرات
لماذا يجري العلماء التجارب؟
-
لفهم العالم من حولنا.
-
لفهم العلاقات بين الظواهر الطبيعية.
-
لفهم علاقة التأثير والتأثر بين الأشياء (السبب والنتيجة)، أي ماذا يحدث لهذه الظاهرة إذا حدث تغيير في ظاهرة أخرى؟
متغيرات التجارب؟
هي أي شي يمكن أن يتغير في التجربة
أنواع المتغيرات؟
-
متغير مستقل: متغير يتحكم به العلماء أثناء التجربة؛ أي أنه يتم تغييره بواسطة العلماء أنفسهم عن قصد ليتعرفوا على أثره على متغير آخر. يكون واحد فقط في التجربة. لماذا واحد فقط؟ لأنه إذا كان أكثر من واحد سيكون من الصعب تحديد أثر كل متغير مستقل على حدة.
-
المتغير التابع : المتغير الذي يركَز عليه العالم لمعرفة كيف يستجيب في حال حدث تغير في المتغير المستقل. يتغير بسبب تغير المتغير المستقل.
-
المتغير الضابط: متغير يريده العالم أن يكون ثابتا طوال فترة التجربة.
ما الهدف من إجراء تجربة علمية؟
نحن غالبا نجري التجارب العلمية لمعرفة أثر المتغير المستقل على المتغير التابع. فلذلك فإن تحديد هذين المتغيرين يكون قبل أداء التجربة.
متى نحدد متغيرات التجربة؟
يجب تحديد متغيرات التجربة قبل أداء التجربة.
السؤال العلمي والهدف العلمي:
السؤال العلمي يتضمن الهدف من التجربة لكن تكون صياغته على شكل سؤال. وأحيانا يسمى بمشكلة التجربة؛ وذلك لأن العالم أو الباحث هنا لديه تساؤل لا يعرف له إجابة فكأنه في مشكلة يريد لها حلا، فيقوم بإجراء التجربة ليتوصل لحل لهذه المشكلة.
اختبر فهمك:
حدد المتغير التابع والمستقل من أهداف التجارب التالية:
1- كيف يؤثر موضع نقطة الارتكاز على القوة التي تبذلها لرفع ثقلا ما؟
2- هل تختلف الفائدة الميكانيكية للمقص باختلاف موضع المقص؟
3- كيف تزيد التروس من سرعة الدراجة الهوائية؟ (صياغة غير جيدة للسؤال العلمي)
4- كيف يؤثر عدد أسنان الترس السائق على نسبة السرعة للتروس؟
5- كيف يؤثر عدد أسنان الترس التابع على نسبة السرعة للتروس؟
6- كيف تؤثر عدد دورات الترس السائق على نسبة السرعة للتروس؟
7- كيف تؤثر عدد دورات الترس التابع على نسبة السرعة للتروس؟
8- ما العلاقة بين درجة الحرارة وتدفق السوائل؟
9- ما تأثير درجة الحرارة في الذوبانية؟
10- كيف تتأثر الذوبانية بحجم دقائق المذاب؟
الحل
المتغير التابع
-
القوة المبذولة
-
لقوة المبذولة وبالتالي الفائدة الميكانيكية
-
سرعة الدراجة
-
نسبة السرعة
-
نسبة السرعة
-
نسبة السرعة
-
نسبة السرعة
-
تدفق السوائل
-
الذوبانية
-
الذوبانية
المتغير المستقل
-
موضع نقطة الارتكاز
-
موضع المقص(ذراع المقومة)
-
التروس
-
عدد أسنان الترس السائق
-
عدد أسنان الترس التابع
-
عدد دورات الترس السائق
-
عدد دورات الترس التابع
-
درجة الحرارة
-
درجة الحرارة
-
حجم دقائق المذاب
أنواع العلاقات بين متغيرات التجربة
1- العلاقات الطردية والعكسية
2- العلاقات الخطية وغير الخطية
...................................................................
العلاقات الطردية والعكسية
علاقة طردية:
-
كلما زاد مقدار المتغير المستقل زاد مقدار المتغير التابع
-
كلما نقص مقدار المتغير المستقل نقص مقدار المتغير التابع
علاقة عكسية:
-
كلما زاد مقدار المتغير المستقل نقص مقدار المتغير التابع
-
كلما نقص مقدار المتغير المستقل زاد مقدار المتغير التابع
كيف أعرف نوع العلاقة بين المتغيرات من خلال القوانين العلمية؟
إذا كان بين المتغيرين قسمة فإن العلاقة بينهما طردية
إذا كان بين المتغيرين ضرب فإن العلاقة بينهما عكسية
مثال:
الفائدة الميكانيكية= قوة المقاومة/ القوة المبذولة (1)
نلاحظ أن بين المقاومة والقوة المبذولة قسمة فنستنتج أن العلاقة بينهما طردية؛ أي أنه كلما زدنا مقدار المقاومة زاد مقدار القوة المبذولة ضد هذه المقاومة.
إذا أجرينا ضرب طرفين في وسطين تصبح العلاقة هكذا
قوة المقاومة= الفائدة الميكانيكية * القوة المبذولة (* هذه العلامة تعني ضرب) (2)
نلاحظ أن بين الفائدة والقوة المبذولة قسمة فنستنتج أن العلاقة عكسية بينهما.
إذا قسمنا المعادلة (2) كلا طرفيها بالفائدة فإن الناتج يصبح هكذا
القوة المبذولة = المقاومة/ الفائدة (3)
نلاحظ أن العلاقة بين المقاومة والفائدة طردية.
تمرين
نسبة السرعة للتروس= عدد دورات التابع/ عدد دورات السائق
حدد نوع العلاقة بين :
-
نسبة السرعة وعدد دورات السائق
-
نسبة السرعة وعدد دورات التابع
-
عدد دورات التابع وعدد دورات السائق
الحل:
-
عكسية
-
طردية
-
طردية
العلاقات الخطية وغير الخطية
العلاقة الخطية : هي التي يتم تمثيلها بيانيا بخط مستقيم وتلبي معادلة الخط المستقيم التي تعلمتها في الرياضيات (ص= م س + جـ)
المتغير المستقل يتم تمثيله في المحور السيني(الأفقي) بينما المتغير التابع يتم تمثيله في المحور الصادي(الرأسي). لنأخذ مثالا على ذلك العلاقة بين ذراع المقاومة والقوة المبذولة التي درسناها في الاستكشاف (2) . نحن نعلم أن ذراع المقاومة هو المتغير المستقل لذلك مثلناه في المحور السيني كما في الصورة أدناه، أما القوة المبذولة فهي متغير تابع لذلك نراها في المحور الصادي. ونلاحظ أن العلاقة بين المتغيرين علاقة خطية طردية

