محاكاة تفاعلية: فوضى البندول المزدوج
الرياضيات · فوضى البندول المزدوج · المرحلة الثانوية
عن هذه المحاكاة
البندول المفرد يكرّر نفسه: امنحه البداية نفسها فتحصل على التأرجح نفسه، في كل مرة. وصِل قضيبًا ثانيًا بطرف الأول فينتج قانون الجاذبية نفسه حركةً لا تتكرّر أبدًا ولا يمكن التنبّؤ بها طويلًا. فنسختان تُتركان بفارق عُشر درجة تتبع إحداهما الأخرى تمامًا في البداية؛ ثم يتضاعف الفارق بينهما، ويتضاعف ثانية، بمعدّل ثابت — أي إنه ينمو نموًّا أُسّيًّا لا خطّيًّا. وخلال نحو عشر ثوانٍ يكون البندولان يفعلان أشياء مختلفة تمامًا. لم يكن ثمّة شيء عشوائي ولا شيء مقرَّب: فالمعادلات مضبوطة وطاقة كل نسخة تبقى ثابتة بينما يفترق المساران. الذي يفشل هو التنبّؤ، وهو يفشل وفق جدول زمني تقرأه من الرسم البياني مباشرة. وعلى العكس، اجعل زاويتَي البداية صغيرتين فيسلك البندول نفسه سلوكًا مهذّبًا، ولا يفعل الفارق سوى التذبذب، ويستوي الرسم البياني — فالفوضى هنا صفة لمقدار قوّة دفعك له، لا صفة للجهاز نفسه. يمكن للطلاب تغيير زاوية البداية للقضيب العلوي وزاوية البداية للقضيب السفلي ومقارنة ما يحدث. استخدمها في الاستقصاء ضمن الرياضيات مع المرحلة الثانوية، على جهاز العرض أو على جهاز كل طالب.
المعايير: Common Core CCSS.MATH.CONTENT.HSF.IF.B.4, CCSS.MATH.CONTENT.HSF.LE.A.1
ما الذي يمكن للطلاب استكشافه
- شغّل البداية «العنيفة» وعُدّ الثواني قبل أن تستطيع التمييز بين البندولين
- انتقل إلى البداية «اللطيفة»: يكفّ الفارق عن النموّ، إذًا هذا البندول ليس فوضويًا دائمًا
- اقسم فارق البداية على عشرة وتحقّق كم ثانية إضافية من التنبّؤ اشترى ذلك فعلًا
- اقرأ الرسم اللوغاريتمي: الجزء المستقيم نموّ أُسّي، وانحداره هو معدّل التضاعف
- راقب قراءة الطاقة بينما يفترق المساران — فغير القابل للتنبّؤ ليس هو غير المحفوظ
أهداف التعلّم
- 1توقّع أثر تغيير زاوية البداية للقضيب العلوي على دفعة القضيب العلوي لحظة الإطلاق، ثم اختبار هذا التوقع.
- 2استخدام الأدلة من الحساب المباشر والتمثيل المرئي لتفسير النتيجة.
أسئلة يطرحها المعلمون
هل محاكاة فوضى البندول المزدوج مجانية؟
نعم. افتح محاكاة فوضى البندول المزدوج في متصفح حديث، بلا تنزيل وبلا تسجيل.
هل تناسب المرحلة الثانوية؟
تتضمن المحاكاة مستويات تعلّم جاهزة تغطي المرحلة الثانوية. اختر المستوى المناسب لصفك، ثم استخدمها على جهاز العرض أو على أجهزة الطلاب.
أدرِج هذه المحاكاة في موقعك
ضعها في منصتك التعليمية أو مدونتك أو موقع صفك — مجانًا.
<iframe src="https://kiwibee.io/ar/simulations/double-pendulum-chaos-simulation/embed" title="محاكاة تفاعلية: فوضى البندول المزدوج | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>واصل الاستكشاف
مزيد من النماذج العلمية التفاعلية
أدِر العجلة، أو ارمِ عملة أو حجر نرد، وراقب مجموعتَي أعمدة: الاحتمالات التي تتنبّأ بها الأشكال، والنتائج التي حصلت عليها فعلًا. عشر إدارات لا تثبت شيئًا؛ وبعد بضع مئات يصعب التمييز بين الاثنين.
اكتب أيّ دالّة وشاهد شكلها في الحال. ارسم حتى ثلاث دوال معًا بثلاثة ألوان لمقارنتها، واسحب نقطة التتبّع لقراءة قيمة من المنحنى، وانظر أين يقطع كلّ منها الصفر.
جسمان تحت تأثير الجاذبية يرسمان قطعًا ناقصًا إلى الأبد، وتستطيع كتابة الصيغة. أضِف ثالثًا فلا وجود لصيغة كهذه. شغّل المدار على هيئة الرقم ثمانية، وحرّك كتلة واحدة قليلًا، وراقب نمطًا مستقرًّا وهو يصير غير قابل للتنبّؤ بينما تبقى الطاقة الكلية في مكانها.
قرّب المساحة تحت المنحنى بشرائح، واختر كيف تأخذ كلّ شريحة ارتفاعها: الحافة اليسرى، أو اليمنى، أو المنتصف، أو قمّة مائلة. ارفع عدد الشرائح وراقب الخطأ وهو ينخفض، بينما يُرسم المجموع التراكمي منحنى قائمًا بذاته.
حرّك m وشاهد المستقيم يميل؛ وحرّك b وشاهده ينزلق. أو اسحب نقطتَي المستقيم واقرأ المعادلة التي يكتبها لك. وسُلّم «الارتفاع على الإزاحة» يصعد المستقيم، فيصير الميل شيئًا تستطيع عدّه.
من النموذج إلى الدليل
اربط هذه المحاكاة بورقة عمل قابلة للطباعة
استخدم ورقة عمل لتدوين التوقعات والملاحظات والتفسيرات بعد أن يستكشف الطلاب.
أدخل العلوم التفاعلية إلى صفك
مساحة المعلم المجانية في KiwiBee تجمع تخطيط الدروس وأوراق العمل وأدوات الصف وسجل الدرجات في مكان واحد.
ابدأ مجانًا وأنشئ صفك الأول