قياس
الزمن
الساعة
الشمسية: يُشير ظل العصا إلى الساعة. الحسنة: جهاز بسيط. أمثلة لسيئات: لا يعمل في
الطقس الغائم وفي الليل.
الساعة
الرملية: يمكن أن نبني ساعة رملية فيها ينتقل الرمل من وعاء علوي إلى وعاء سفلي
خلال زمن ثابت (مثلًا: 3 دقائق). الحسنة: سهل الاستعمال. السيئة: غير مناسب لقياس
فترات زمنية تختلف عن فترة الزمن التي خُطِّطت مسبقًا.
ساعة بندول: في هذه الساعة، يتم تنظيم الزمن بواسطة
بندول. الحسنة: مستوى دقة عالٍ لساعة آلية. أمثلة لسيئات: ثابت المكان، غير مناسب
للسفر في السفينة.
بحسب تعريف
السؤال، يكفي أن يذكر التلاميذ طريقتين. الشرح ومدى تفصيل الإجابة، يجب أن
يكون متعلق بصيغة الامتحان الذي يجب أن
يكون معرَّف جيدًا. الأمثلة أعلاه مناسبة لامتحان يشبه امتحان المفتش المركز.
طول الشمعة
(سم) زمن الاشتعال
(دقائق)
9.0 0
7.5 20
6.0 40
4.5 60
3.0 80
1.5 100
0.0 120
10. يقوم
باحث طبيعة بإجراء تجاربه داخل غابة كبيرة. يبقى الباحث في الغابة مدة زمنية طويلة
بسبب اكتشافاته الغريبة ومثيرة الاهتمام. في مرحلة معينة، انتبه إلى أن البطاريات
الموجودة في أجهزته المختلفة على وشك الانتهاء. في اللحظة الأخيرة، اتصل بطاقم
الإنقاذ الذي سيصله خلال عدة أيام. في هذا الوقت، هو بحاجة إلى ساعة، لكي يستمر
بتنفيذ أبحاثه. وبطارية ساعته على وشك الانتهاء أيضًا. قرر الباحث أن يبني ساعة
لقياس الزمن، لذا قرر أن يستعمل شمعات من علبة الشمع الموجودة معه. يوجد في العلبة
شمعات كثيرة وجميعها متماثلة. قام الباحث بمعايرة إحدى الشمعات. أشعل الشمعة وقاس طولها
في أوقات مختلفة. أمامكم جدول فيه النتائج التي سجَّلها الباحث.
أ. استنتج الباحث من النتائج أنه من المعقول
جدًا أن تقصر الشمعة بوتيرة ثابتة.
(في كل دقيقة،
تقصر الشمعة بمقدار متماثل). لماذا؟
ب. بناءً على نتائج الجدول، احسبوا، بكم (سم،
ملم) تقصر الشمعة في كل دقيقة؟ (أحيطوا
الإجابة الصحيحة بدائرة):
1. 0.15 سم.
2. 0.15 ملم.
3. 0.75 سم.
4. 0.75 ملم.
صفوا بواسطة
الحسابات، كيف توصلتم إلى الإجابة الصحيحة؟
ت. بناءً على نتائج الجدول، كان طول الشمعة بَعد
50 دقيقة:
1. 5.25 سم.
2. 3.75 سم.
3. 4.5 سم.
4. 5 سم.
أ. إجابة كاملة: نستنتج من الجدول أن الشمعة
تقصر بنفس المقدار كل 20 دقيقة. هذا لا يضمن أن يحدث ذلك هكذا في كل دقيقة أيضًا،
لكن الأمر معقول، لأنه لا يوجد سبب للافتراض أن يتغيَّر سلوك الشمعة عندما ننتقل
إلى فترات زمنية قصيرة.
إجابة
جزئية، يمكن أن نعتبرها كإجابة كاملة: نستنتج من الجدول أن الشمعة تقصر بنفس
المقدار كل 20 دقيقة.
إجابة
جزئية أكثر، يمكن أن نعتبرها كإجابة كاملة: في كل 20 دقيقة، تقصر الشمعة بنفس
المقدار.
ب. في كل دقيقة، تقصر الشمعة ﺒ 0.75 ملم. يجب أن نخصم علامات إذا لم يسجِّل
التلاميذ وحدة القياس.
ت. الإجابة 1
(5.25 سم). في هذا السؤال، لم نطلب من التلاميذ أن يشرحوا. يمكن أن نتناقش
في الصف وأن نفهم، لماذا يعتبر ذلك معدل بين
قيمتين من الجدول. إذا طلبنا من التلاميذ أن
يشرحوا الإجابة، فيمكن أن يسجِّلوا ما يلي:
النتيجة التي نحصل عليها، يجب أن تكون بالضبط
بالوسط، وهذا يعني بين 4.5 سم وَ 6 سم.
11. أ. في أي أوقات، وفي أي ظروف أخرى، لا تعطينا
الساعة الشمسية معلومات عن الزمن؟
ب. ادعى أيوب أنه يفضل تسمية الساعة الشمسية
"ساعة الظل". هل يوجد منطق في اقتراحه؟ اشرحوا.
ت. بنى رائد ساعة شمسية. وَضَع قضيبًا واستعمل
ساعة اليد التي بحوزته (دقتها كبيرة جدًا)،
لكي يعيِّن اتجاه الظل في كل ساعة. لأجل الدقة، نهض رائد صباحًا مبكرًا،
لكي يعيِّن اتجاه الظل عند لحظة شروق الشمس، وعندما تشرق الشمس من الشرق نحصل على
الظل باتجاه الغرب. قام رائد بتعيين الظل وبتسجيل الساعة الدقيقة بجانبه. بعد مرور
شهر، نهض رائد مرةً أخرى في الصباح الباكر، لكي يفحص دقة الساعة عند شروق الشمس.
هل تكون ملاءمة بين الساعة الشمسية وبين ساعة اليد؟
أ. عندما يكون الطقس غائمًا وفي ساعات الليل،
لا تعطينا الساعة الشمسية معلومات عن الزمن.
الإجابة التي تشمل إحدى الحالتين فقط،
تستحق معظم النقاط.
ب. يوجد منطق في اقتراح أيوب، لأن اتجاه ظل
القضيب يُشير إلى الساعة، لذا يمكن تسمية الساعة "ساعة ظل".
يجب
أن يؤدي النقاش الصفي إلى أننا نريد أن نحدد الساعة بحسب مكان الشمس في السماء،
لكن هذا القياس يلزمنا أن ننظر إلى الشمس (وذلك خطر) وإلى قياس زوايا. يساعدنا
القضيب في تحويل القياس الأصلي إلى قراءة الساعة من اتجاه الظل الذي يعتبر طريقة
بسيطة.
ت. لا تكون ملاءمة. لأنه في فترات مختلفة في
السنة، تُشرق الشمس بساعات مختلفة. يجب أن
يؤدي النقاش الصفي إلى السؤال، هل يكفي أن نعيِّن ساعات معينة من اليوم، لكي نحصل
على ساعة شمسية ذات مصداقية ودقة على طول السنة؟ وماذا يمكن أن نعمل لكي نتغلب على
المشكلة؟ (هذا توسع).
12. في
خط إنتاج مُنْتَج معين، يوجد مرحلة معينة تحدد وتيرة الإنتاج. أرادت مهندسة
الإنتاج والنجاعة في المصنع أن تقيس بالضبط المدة الزمنية التي تستغرقها هذه
المرحلة. قاست المدة الزمنية للدورة الواحدة لهذه المرحلة بواسطة ساعة وقف (stoper).
على الرغم من أن ساعة الوقف دقيقة، إلا أن المهندسة استصعبت في تدقيق قياس
الزمن.
أ. اشرحوا السبب.
ب. اقترحوا
على مهندسة الإنتاج طريقة قياس أكثر دقة من الطريقة التي
استعملتها (دون أن تستعمل أجهزة أكثر دقة).
أ. من الصعب أن نقيس بدقة أزمنة قصيرة بواسطة
ساعة وقف (stoper) ، بسبب العامل البشري الذي يقوم بعملية
القياس.
ب. من الأفضل
للمهندسة أن تقيس مدة زمنية لعشر دورات وأن تقسِّم على عشرة.
يمكن أن نطلب
شرحًا يشبه الشرح الذي قدمناه حول قياس المسافة أو أبعاد قصيرة (سؤال 3). يجب أن يكون النقاش الصفي حول الفكرة
المشتركة المناسبة لقياس مسافات قصيرة وأزمنة قصيرة. تمَّ استعمال ذلك عند قياس
زمن دورة البندول الذي تعلَّمناها في الوحدة التعليمية "الزمن
وقياسه".
إرسال تعليق