דינמיקה

1. דינמיקה השאלה המרכזית: כיצד כוחות חיצוניים הפועלים על גוף משפיעים על תנועתו של הגוף?

2. השפעה הדדית של גוף אחד על משנהו הדדית = בו זמנית גוף = משהו בעל מסה השפעה = איך באה לביטוי? הגדרה ראשונית למושג: כוח ההשפעה היא באחת משני הצורות: • שינוי צורה – תמיד! לפעמים בלתי נראה. • שינוי מהירות – לא תמיד!

3. אבל חשוב לבדוק: מה קורה לגורם ב' בהיעדרהשפעהשלגורם א' ראינו כיצד נדע שפועל כוח על משהו או מישהו

4. מצבם של גופים שאינם נתונים להשפעת כוחות חיצוניים מכונית הצעצוע נדחפת אך עוצרת מעצמה. מה ההסבר לכך?

5. על פי מודל האימפטוס: המכונית נעצרה ברגע שכל האימפטוס שנמסר למכונית אזל. הבעיה בהסבר: למה בשימוש במשטח חלק לחלוטין המכונית לא תיעצר? על פי אריסטו: המכונית נעצרת מפני שהיא כבר לא נדחפת. אם הגוף נע פועל עליו כוח. הבעיה בהסבר: אז למה היא לא נעצרה מיד כשהידיים נפרדו מהמכונית? על פי ניוטון: כל גוף מתמיד במצב מנוחה או בתנועה קצובה לאורך קו ישר, כל עוד לא יאולץ לשנות מצב זה על ידי השפעות חיצוניות.

6. על פי ניוטון: כוח משמעו שינוי מהירות, שינוי מהירות = תאוצה. מסקנה: מצבם הטבעי של גופים הוא תנועה קצובה. נסכם: יש שינוי צורה ו/או שינוי מהירות (תאוצה) פועל כוח לא פועל כוח אין שינוי צורה ואין שינוי מהירות (תאוצה) זהו חוק ההתמדה – החוק הראשון של ניוטון מתמיד – לא משנה את מהירותו

7. קבוע חוק ראשון של ניוטון (ניסוח אחר): כאשר סך הכוחות החיצוניים (שקול הכוחות) הפועל על גוף שווה לאפס, אזי הגוף יתמיד במצבו. כאשר F– כוח (Force) שקול כוחות: הסכום הווקטורי של כל הכוחות הפועלים על גוף. הסימן ∑ (סיגמא גדולה) משמשת לרישום מקוצר של סכום איברים, מייצגת סכום, למשל:

8. קבוע חוק ראשון של ניוטון (ניסוח אחר): כאשר סך הכוחות החיצוניים (שקול הכוחות) הפועל על גוף שווה לאפס, אזי הגוף יתמיד במצבו. מסקנת ביניים ראשונה: לקיומה של תנועה לא נדרשת סיבה. סרטון הדגמה לחוק ראשון עוד סרטון הדגמה

9. תזכורת מקינמטיקה שאלה: מה זו תאוצה? תשובה: שינוי במהירות ליחידת זמן. שאלה: מה התאוצה כאשר המהירות קבועה? תשובה: התאוצה = אפס. נרשום את החוק הראשון של ניוטון בהתאם:

10. מסקנת ביניים שנייה: גוף ימשיך לנוע במהירות קבועה בקו ישר, כל זמן ששקול הכוחות = אפס. מסקנת ביניים שלישית: בזמן בו פועל שקול כוחות חיצוני על גוף מהירות הגוף משתנה (יש תאוצה) זוכרים? כוח, מהירות ותאוצה הם גדלים וקטוריים בעלי גודל וכיוון. גם שינוי כיוון המהירות משמעותו תאוצה!

11. חוק ראשון עוזר לנו להבין מדוע גוף מתמיד במצבו. כוח גורם לשינוי מהירות, לכן כאשר מהירותו של גוף אינה משתנה, נוכל להסיק שלא פועל כח על הגוף או שכל הכוחות שפועלים עליו מבטלים זה את זה כך שסכומם שווה לאפס.

12. חיצוני כן אריסטו כן פנימי אימפטוס ניוטון - לא

13. החוק הראשון של ניוטון:חוק ההתמדהגוף יתמיד במצבו ( מנוחה או מהירות קבועה בקו ישר) כל עוד ששקול הכוחות שווה ל-00=F∑ . בעצירת המכונית הנהג שאינו קשור נזרקמעבר לשמשה הקדמית – מתמיד בתנועה בעצירת המשאית הסולם שאינו קשור נזרק קדימה - הוא מתמיד בתנועה

14. החוק הראשון של ניוטון: בהעדר כוחות חיצוניים הגוף יתמיד במצב התנועה שלו, כלומר: אם הגוף לא נע - הוא ימשיך לא לנוע. אם לגוף יש מהירות - הוא ימשיך לנוע בקו ישר ובמהירות קבועה.

15. את כל זה, כבידה ותנועה מעגלית, נלמד בשנה הבאה. דוגמה: כיצד נדע שכוח חיצוני פועל על הירח ? 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). חץ 1 כוח מושך למרכז המעגל חץ 2 כיוון ההתמדה דוחף לתנועה בקו ישר אם אין כוח חיצוני. חץ 3 כיוון הגוף לתנועה במעגל בכיוון שקול הכיוונים 1 ו-2

16. בתרשים שלהלן מוצג גוף וכל הכוחות הפועלים עליו. האם הגוף מתמיד במצבו? אם כן, האם ניתן לקבוע אם הוא נח או נע? הסבירו. 6N 8N 37 10N תרגיל:

17. בתרשים שלהלן מוצג גוף וכל הכוחות הפועלים עליו. ראשית נפנים את אופן השימוש בתרשים כוחות 6N 8N 37 10N תרגיל:

18. 6N הגוף יתמיד במצבו במצב בו הכוח השקול הפועל על גוף שווה לאפס, או כאשר רכיביו הקרטזיים של הכוח השקול שווים לאפס. נמצא את רכיביו הקרטזיים של הכוח השקול: מכאן, הגוף יתמיד במצבו. לא ניתן לקבוע אם הוא נח או נע במהירות קבועה, מכיוון שלא נתון מצבו ההתחלתי של הגוף, והחוק הראשון מתייחס להתמדה במצב מנוחה או בתנועה קצובה לאורך קו ישר. 8N 37 10N פתרון התרגיל:

19. אינטראקציה וכוחות

20. מהי אינטראקציה? אינטר+ אקציה בין פעולה אינטראקציה פרושה: פעולה הדדית (בין שני גופים)

21. פעולה הדדית בין שני גופיםהדדי : שמקיים יחס שווה עם צד שכנגדו, שיש בו משום פעולת גומלין.) ע"פ מילון ספיר( פעולה הדדית = אינטראקציה

22. אינטראקציה (אינטר=בין אקציה=פעולה) כוח מגנטי כוח חשמלי כוח כבידה • 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. במגע 2. ללא מגע (בשדה כוח)

23. האם מתרחשת אינטראקציה ? • מהי הפעולה המתרחשת בתמונה? • מיהם הגופים המשתתפים באינטראקציה? • האם תוכלו לגעת מבלי להיות במגע? הדדיות אינכם יכולים לגעת במישהו מבלי שהוא יגע בכם

24. האם מתרחשת אינטראקציה ? מהי הפעולה המתרחשת בתמונה? מיהם הגופים המשתתפים באינטראקציה? מי דוחף את מי? פעולה הדדית בין ילד לבין קיר

25. האם מתרחשת אינטראקציה ? מיהם הגופים המשתתפים באינטראקציה? האם תוכלו להשמיע מחיאות כפיים ביד אחת? פעולה הדדית בין שתי ידיים

26. איזו אינטראקציה אתם מזהים בציור? האדם מושך את הכלב והכלב נמשך (לפי תנועת הרגליים, הכלב מתנגד למשיכה) האם הכלב יזוז ממקומו? – במה זה תלוי? בכוח שיפעילו האדם הכלב את הכוח נסמן בעזרת חצים. ככל שהחץ ארוך יותר, הכוח גדול יותר. כוח = עוצמת האינטראקציה האם הכלב יתקדם לכיוון האדם?

27. באינטראקציה גופים עשויים להתעוות בעיטה בכדור: אינטראקציה בין הרגל לכדור. מה קורה לכדור ולרגל באינטראקציה ביניהם?

28. באינטראקציה גופים עשויים לשנות מהירות • אינטראקציה בין מפרשים לבין אוויר: מהירות המפרשית משתנה לפי מהירות הרוח • אינטראקציה בין מחבט לבין כדור בייסבול: כתוצאה מהחבטה מהירות הכדור משתנה. אם מבחינים שינוי בתנועתו של גוף יודעים שהגוף באינטראקציה עם גוף אחר.

29. אינטראקציה בין הסרגל לבין האצבע מה קורה ככל שאנו מפעילים יותר כוח על הסרגל? מרגישים באצבע התנגדות חזקה יותר הסרגל מתכופף יותר עוצמת האינטראקציה גדולה יותר = כוח גדול יותר

30. אינטראקציה בין גומיה לבין האצבע מה קורה ככל שאנו מפעילים יותר כוח על הגומיה? מרגישים באצבע התנגדות חזקה יותר הגומיהנמתחת יותר עוצמת האינטראקציה גדולה יותר = כוח רב יותר

31. ילד נתלה על ענף של עץ הגופים שביניהם קיימת פעולההדדיתהם הילד הענף תיאור הפעולה של כל גוף: הילד – נתלה על הענף ומושך אותו למטה הענף – מושך את הילד למעלה משנה צורתו, מתעקם (מתעוות) תוצאות הפעולה על הענף תוצאות הפעולה על הילד עיוות היד ותחושת כאב

32. סירת מפרש ומאוורר סירת מפרש נמצאת בים ביום בו אין רוח. מאוורר (המחובר לסירה ולמצבר) מופעל לכיוון המפרש במטרה לגרום לה לנוע. מה לדעתכם יקרה? האם יש לכם הצעה לפתרון?

33. סירה ללא מפרש ומאוורר אחד הפתרונות שהוצעו היה להוריד את המפרש. מה לדעתכם יקרה הפעם?

34. סרטון הדגמה- קרונית ניוטון (1) בסרטון הבא תוכלו לצפות במערכת המדמה את סירת המפרש והמאוורר. במקרה הראשון קרונית אליה מחובר מאוורר ללא מחסום לפניו, במקרה השני כשיש מחסום מול המאוורר. https://www.youtube.com/watch?v=JhWIyteKg64&feature=player_detailpage

35. שאלות לדיון בעקבות הסרטון • מדוע לדעתכם הקרונית נעה בכיוון ימין כאשר המאוורר הופעל ללא המחסום? • כיצד ניתן היה לשנות את מהירות תנועת הקרונית כאשר המאוורר הופעל ללא המחסום? • מדוע לדעתכם הקרונית לא נעה כאשר המאוורר הופעל והיה מחסום?

36. הסבר ההדגמות באמצעות פעולה ותגובה (1) בדוגמא הראשונה צמדי הגופים הנמצאים באינטראקציה הם: • האוויר והמאוורר המחובר לסירה • האוויר והמפרש, שאף הוא מחובר לסירה. הכוחות שהאוויר מפעיל על המאוורר ועל המפרש, שמחוברים לסירה, הם בכיוונים מנוגדים. מאחר והסירה לא נעה ניתן לשער שהם גם שווים בגודלם. שאלה: האם שני כוחות אלה הם זוג של פעולה ותגובה? הסבירו. כוח מהמאוורר על האוויר כוח מהאוויר על המאוורר כוח מהאוויר על המפרש כוח מהמפרש על האוויר

37. הסבר באמצעות פעולה ותגובה(2) בדוגמא השנייה דנו בסירה ללא מפרש ועם מאוורר. הכוח הפועל על המאוורר (המחובר לסירה) הוא בכיוון מנוגד לכוח שמפעיל האוויר על המאורר. מדוע במקרה זה הסירה תנוע שמאלה? כוח מהאוויר על המאוורר כוח מהמאורר על האוויר

38. כיצד לאפיין פעולה הדדית? *כמה גופים משתתפים בפעולה? *כיצד כל אחד מן הגופים משפיע על משנהו? *כיצד כל אחד מן הגופים מושפע מן הגוף השני?

39. סימנים המעידים כי התרחשה אינטראקציה בין 2 גופים, כפי שלמדנו כבר, הם: • שינוי בצורת הגוף/גופים או שינוי בתנועה של הגוף/גופים, • כאשר השינוי בתנועה יכול להתבטא בשינוי קצב התנועה או שינוי בכיוון התנועה.

40. סיכום: השלבים בזיהוי ואפיון אינטראקציה א. זיהוי שני הגופים המשתתפים באינטראקציה. ב. תיאור ההשפעה של כל אחד מן הגופים על הגוף האחר. ניתן להשתמש במילים: מעיק, מושך, דוחף, לוחץ, מותח. ג. תיאור תוצאות ההשפעה על כל אחד מן הגופים, כלומר מה קרה לגוף כתוצאה מהאינטראקציה. ניתן להשתמש במילים: תחושת כאב, נמתח, התכווץ, שינוי צורה, נשאר באוויר.

41. טכניקה לפתרון בעיות • "דיאגרמת מלבנים" • "טבלת אינטראקציות" • אפיון הכוחות הפועלים במערכת וייצוגם ב"דיאגרמת המלבנים" • אפיון הכוחות הפועלים על גוף אחד וייצוגם ב"דיאגרמת כוחות" • התאמה בין הכוחות למאפייני התנועה

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

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

44. שלב 3 – 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

45. שלב 4 - 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:

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

47. אינטראקציה מרחוק • אינטראקציה בין מגנט לחומרים שונים • אינטראקציה בין מגנטים • אינטראקציה בין מטענים חשמליים • כוחות משיכה בין גופים

48. עוד על: 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 הגופים. הרחבת אירוע: ילד מושך כלב

49. מעשה במכונית כחולה, אופנים ומכונית אדומה.

50. החוק השלישי של ניוטון - הדדיות של כוח (ובשם ישן ולא מוצלח: חוק הפעולה והתגובה):בכל אינטראקציה מעורבים 2 גופים המפעילים זה על זה בו זמנית 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