כוחות ואינטרקציה

1. כוחות ואינטרקציה

2. אינטראקציה (אינטר-בין אקציה-פעולה) • אינטראקציה היא: פעולה הדדית בין שני גופים שבה כל גוף מפעיל כוח שווה על הגוף השני ובכיוונים מנוגדים. • באינטראקציה גופים מתעוותים – משנים צורה • או משנים תנועה (שינוי מהירות או שינוי כיוון ) • קיימים שני סוגים של אינטראקציה 1. מקרוב - במגע 2. מרחוק - ללא מגע בשדה כוח כוח כבידה כוח מגנטי כוח חשמלי

3. אינטרקציה מקרוב -דוגמאות אינטראקציה מתרחשת רק בין שני גופים. לגוף יחיד אין אינטראקציה עם עצמו.

4. כאשר ניגשים לניתוח סיטואציה נפעל לפי מספר שלבים:אדם מושך כלב ברצועה שלב 1 : זיהוי והפרדת הגופים המשתתפים באירוע שלב 2: בניית טבלת אינטרקציות המתרחשות באירוע - מיפוי אינטראקציה בסיטואציה מקרא: + יש אינטראקציה / - אין אינטראקציה / 0 גוף עם עצמו- אין אינטראקציה באירוע אדם רצועה כלב מתרחשות שתי אינטרקציות : אדם רצועה ורצועה כלב בין האדם והכלב לא מתרחשת כל אינטרקציה.

5. הרחבת ניתוח האירוע: אינטראקציה מרחוקאינטראקציה מגנטית :קטבים שווים דוחים זה את זה קטבים שונים מושכים זה את זהאינטראקציה חשמלית :מטענים שווים דוחים זה את זה ומטענים שונים מושכים זה את זה אינטראקציה של כבידה: גופים מושכים גופים אחרים המשיכה ביחס ישר למסת הגוף הרחבת אירוע : ילד מושך כלב

6. מעשה במכונית כחולה, אופנים ומכונית אדומה .

7. עוצמת האינטראקציה= הכוח כוח - הגדרה: כוח הוא גורם המתבטא בפעולה הדדית (אינטראקציה) בין שני גופים. לכוח יש גודל (בשפת היום יום – כוח חלש/חזק) וכיוון (ימינה /שמאלה/ למטה/למעלה וכו'). הכוח נמדד במד כוח ביחידות ניוטון. מסה של 1 ק"ג על פני כדור הארץ נמשכת בכוח של 10 ניוטון ( זהו גם משקל הגוף). התוצאה של הפעלת כוח על גוף: עיוות צורה או השפעה על מצב התנועה של הגוף (שינוי במהירות או בכיוון התנועה). מכאן, שכשעוסקים בכוח תמיד יש זוג גופים מי שמפעיל את הכוח ומי שעליו הכוח פועל..

8. החוק השלישי של ניוטון – חוק הפעולה והתגובה באינטראקציה:בכל אינטראקציה מעורבים 2 גופים המפעילים זה על זה כוחות השווים בגודלם והמנוגדים בכיוונם באינטראקציה בין שני הכדורים כל כדור מפעיל כוח זהה ומנוגד על הכדור השני באינטראקציה בין הנער והקיר כל אחד מפעיל כוח זהה ומנוגד על השני

9. תרגיל בחורה עומדת על מאזניים ומודדת את משקלה. פעם ללא משקולת ( מקרה מספר 1 ) ופעם עם משקולת ( מקרה מספר 2 ). מדוע קיים הבדל בין קריאה 1 לקריאה 2 ? הפרש הקריאה נובע מהכוח שפעילה המשקולת על הבחורה.כוח הנובע מכוח הכבידה של כדור הארץ 400 ניוטון 420 ניוטון

10. שלב 2 – סימון הכוחות באינטראקציה את 2 הכוחות הפועלים באינטראקציה נסמן בעזרת חיצים בכיוונים שפועלים הכוחות – כיוונים מנוגדים. כוח מקרוב יהיה חץ רציף כוח מרחוק יהיה חץ מקוקו

11. שלב 3- בידוד הגוף אותו אנו רוצים למדודמבודדים את הגוף עם הכוחות שפועלים עליו בלבדללא הכוחות שהוא מפעיל!!! מוסכם כי נסמן את הכוחות הפועלים על הגוף כיוצאים מהגוף ולא נכנסים אליו ולכן נסמן:

12. נחזור לדוגמאות מהשלב הראשון ונענה על השאלות:מדוע הכלב לא זז? מדוע המשקולת לא נופלת?

13. שקול הכוחות F∑ אם כמה כוחות פועלים על גוף באותו ציר ( על אותו קו) נוכל להחליף אותם בכוח אחד שהשפעתו זהה להשפעת כל הכוחות יחד. לכוח זה נקרא הכוח השקול או שקול הכוחות אנו פועלים בשני צירים: ציר אופקי X ואנכי Y כל ציר בנפרד ואין השפעה אחד על השני! אם השקול שווה לאפס הגוף ישאר במצבו אם השקול גדול מאפס הגוף ינוע בכיוון השקול. גוף 1 ינוע כלפי מעלה גוף 2 לא ישנה מצבו גוף 3 ינוע ימינה השקול שווה 5 ניוטון השקול שווה אפס השקול שווה 5 ניוטון

14. החוק הראשון של ניוטון:חוק ההתמדהגוף יתמיד במצבו ( מנוחה או מהירות קבועה בקו ישר) כל עוד ששקול הכוחות בציר מסוים שווה ל- 0 0=F∑ . בעצירת המכונית הנהג שאינו קשור נזרקמעבר לשמשה הקדמית - מתמידבתנועה בעצירת המשאית הסולם שאינו קשור נזרק קדימה - הוא מתמיד בתנועה

15. דוגמה 2: • כיצד נדע שעל הירח פועל כוח חיצוני? • הירח מקיף את הארץ במסלול מעגלי. כדי שגוף יעקם את מסלולו, חייב לפעול עליו כוח חיצוני, אחרת הוא ימשיך לנוע בקו ישר. כוח זה מופעל על הירח ע"י הארץ. (כוח הכבידה). •  כוח 1 מושך למרכז המעגל כוח 2 כוח ההתמדה דוחף לתנועה בקו ישר כוח 3 כיוון בגוף לתנועה במעגלעל פי הכוח השקול

16. החוק השני של ניוטון אם שקול הכוחות בציר מסויים אינו שווה לאפס הגוף ישנה צורתו או תנועתו (מהירותו בכיוון השקול).לפי המצוייר הכלב צריך היה לנוע אך למעשה פועל כוח החיכוך נובע מהמגע של הכלב עם הרצפה .כוח זה מנוגד לכוח שפעילה הרצועה על הכלב. אם נפעיל כוח גדול מכוח החיכוך הגוף ינוע בכיוון הכוח המושך

17. שני פאנים הפועלים על כדור באותו ציר אך בכיוונים מנוגדים השקול שלהם שווה אפס השקול שווה אפס הכדור לא יזוז השקול שונה מאפס הכדור יזוז

18. שני פאנים הפועלים על כדור בשני מישורים בזוית של 90 מעלות ביניהם. שני הכוחות 1, 2 הפועלים הםב 90 מעלות אחד לשני ועל פי מקבילית הכוחות השקול (3) הוא באלכסון והכדור יתרחק בכיוון אלכסוני

19. כוח החיכוך - המשך כל זמן שגוף נע פועל עליו כוח חיכוך התלוי : במימדי שטח המגע, בפני השטח (חלקים או מחוספסים) כוח החיכוך פועל בשתי דרכים : 1. מאפשר תנועת גופים ( אוויר, ים ויבשה) בהליכה אנו דוחפים ברגלים או בנסיעה הגלגל מסתובב וכוח החיכוך הוא הדוחף קדימה .ללא חיכוך אין תנועה קדימה. 2. בזמן בלימה החיכוך מאפשר לעצור .

20. הפעלת פאן על גופים בעלי מסות שונות כוחשווה יניע מסות שונות למרחקים שונים ככל שהמסה גדולה דרוש כוח גדול יותר כדי להזיזה

21. ילדים על עגלות:ככל שהמסה גדולה יותר דרוש כוח גדול יותר להזיזהככל שהכוח גדולה יותר השפעתו (תזוזת הילד) גדולה יותר

22. אינטרקציה עם האוויר – הצנחן א' אינטרקציה עם האוויר נקראת גרר גרר = צורת הגוף X צפיפות האוויר X המהירות לגוף עומד אין אינטרקציה עם האוויר. בשלב הקפיצה A אין אינטראקציה עם האוויר רק כוח הכבידה מושך כלפי מטה בשלב B החיכוך עם האוויר קטן והגרר קטן ומהירות הצניחה מהירה בשלב C החיכוך הולך וגדל עד שמגיעים בשלב D לשיויון בין כוח הגרר וכוח הכבידה שקול הכוחות הפועלים על הצנחן שווה אפס ולכן מהירות נפילתו קבועה.

23. אינטראקציה עם האוויר – הצנחן ב' בפתיחת המצנח יהיה שינוי במהירות בגלל הגדלת החיכוך והיא תלך ותרד עד לאיזון הגרר עם כוח הכבידה והמהירות תהיה קבועה עד הקרקע. מקור http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/DaneLenakerSkydiving/drag.htm

24. אינטראקציה עם האוויר - מטוס מטוס מתרומם בגלל הפרש הלחצים הנוצר בין תחתית הכנף והחלק העליון זהו כוח העילוי ( חוק ברנולי). כוח זה נגדי לכוח הכבידה או המשקל.

25. המטוס

26. המטוס