תופעות פיזיקליות בהן יש אינטראקציות בין גופים ניתן להבין ולנתח באמצעות

1. תופעות פיזיקליות בהן יש אינטראקציות בין גופים ניתן להבין ולנתח באמצעות שתי מערכות מושגיות שונות: שתי מערכות מושגיות אלו שונות(עם קשר מסוים ביניהן) שתיהן מאפשרות לחקור אותה בעיה באופן שונה תוך הבאה בחשבון של שיקולים אחרים.

2. אנרגיה • סוגי אנרגיה • המרות אנרגיה • ושימור אנרגיה

3. אנרגיה • מה אומר לכם המושג אנרגיה? • אילו סוגי אנרגיה אתם מכירים? • האם אתם מזהים המרות אנרגיה בתהליכים? • האם אתם מבדילים בין מקורות אנרגיה מתחדשים/מתכלים?

4. "שפת האנרגיה" ניתן לתאר תופעות באמצעות "שפת האנרגיה" תוך שימוש במונחים: • סוגי אנרגיה • המרות אנרגיה • שימור אנרגיה

5. "בעיות" האנרגיה • בעיה ראשונה: מהי אנרגיה? • הגדירו את המושג אנרגיה. • בעיה שנייה: מהם "סוגי" אנרגיה? • האם יש לאנרגיה מהויות שונות? • בעיה שלישית: מהן "המרות אנרגיה"? • האם כאשר סוג אנרגיה אחד הופך לאחר, המהות שלו משתנה? • בעיה רביעית: מהו חוק שימור אנרגיה? • האם אנרגיה יכולה שלא להשתמר?

6. עולם התופעות • בטבע קיימות מערכות שונות שחלים בהן תהליכי שינוי שונים ומגוונים. • שאלות : • מהם תהליכי השינוי שאנו מכירים? • מה מתרחש בהם? מה משתנה? • האם יש משהו משותף לחלק מהתהליכים? • האם אפשר להשוות ביניהם?

7. שינויים במצבים של מערכת • לפניכם ארבעה תהליכים שבהם חל שינוי במערכת כלשהי: • רשמו את כל השינויים בהם אתם מבחינים • בלי להשתמש במושג אנרגיה...

8. באלו שינויים הבחנתם? • שינויים בגובה (שינוי במרחק בין הגוף לפני כדור הארץ)? • שינויים במהירות של אחד או יותר ממרכיבי המערכת? • נוספו מרכיבים למערכת או נגרעו ממנה (שינויים במרכיבי המערכת עצמם)? • שינוי בצורה של אחד או יותר ממרכיבי המערכת? • שינוי בלחץ? • שינוי בנפח? • שינוי בטמפרטורה? • שינוי כימי? • שינוי גרעיני?

9. שאלת המפתח • האם יש משהו משותף לכל השינויים הללו? • בלי אנרגיה בבקשה... בכל השינויים אפשר להשתמש כדי לחמם

10. לומדים מההיסטוריה: הניסוי של ג'ול • כיצד מחממים בעזרת שינוי בגובה?

11. תהליכים הגורמים לשינוי במצב של מערכת • הפעלת כוח חיצוני • חום (כאשר המערכת באה במגע עם גוף בעל טמפרטורה שונה משלה) • תהליכים כימיים • תהליכים גרעיניים • פליטה או בליעה של קרינה אלקטרו מגנטית (אור למשל) • האם אפשר למצוא גורם משותף לכל השינויים הללו? כולם יכולים לחמם! (וגם לקרר...)

12. סיכום • מצבה של מערכת יכול להשתנות על ידי תהליכים שונים ומגוונים. • תהליכי שינוי רבים יכולים לשמש כדי לחמם הגדרה: שינוי באנרגיה הוא מדד ליכולת של תהליך שינוי כלשהו לחמם (או לקרר).

13. שפת האנרגיה: מהם "סוגי" אנרגיה?

14. שפת האנרגיה: מהם "סוגי" אנרגיה? • סוגי האנרגיה הם מופעים שונים של אותה מהות. • לכל סוג אנרגיה יש גורמים (מאפיינים) המשפיעים על גודלו (למשל גורם המהירות משפיע /קובע את גודל אנרגיית התנועה).

15. סוגי אנרגיה וזיהויים באמצעות מאפיינים • אנרגיית גובה אנרגיה של גוף הנמצא במקום מוגבה יחסית ובעל יכולת (פוטנציאל) להנמיך מגובהו. דוגמאות: למטוס המרחף מעל פני הקרקע, לספר המצוי על מדף מוגבה, לכוס המורמת מעל פני השולחן יש אנרגית גובה. • אנרגיית תנועה משמשת לתיאור שינויים במהירות התנועה של גופים שונים. דוגמאות: כדורים קופצים, כלי רכב נעים, מים זורמים ורוח נושבת.

16. סוגי אנרגיה וזיהויים באמצעות מאפיינים • אנרגיית חום אנרגיה המשמשת לתיאור של תהליכים בהם גופים מתחממים או מתקררים. דוגמאות: אנרגיה העוברת מכוס חמה אל האוויר שמסביבה וכתוצאה מכך המים מתקררים. אנרגית חום עוברת מהלהבה אל סיר עם מים וכתוצאה מכך המים מתחממים. • אנרגיה אלסטית קשורה בשינויי צורה של גוף אלסטי. דוגמא: לגומייה מתוחה, לקפיץ מתוח או מכווץ, לסרגל מכופף יש אנרגיה אלסטית.

17. סוגי אנרגיה וזיהויים באמצעות מאפיינים • אנרגיית קול משמשת לתיאור תופעות הקשורות בקול דוגמאות: הפקת צליל, שמיעה, העברת קול וכו'. • אנרגיה חשמלית משמשת לתיאור תופעות בהן נוצר זרם חשמלי. דוגמאות: הזרם החשמלי מפעיל מכשירי חשמל שונים: זרם חשמלי עובר בתנור חימום כשאנו מפעילים אותו. זרם חשמלי עובר בנורה כשאנו מפעילים אותה. זרם חשמלי עובר גם במחשב או בנגן מדיה כשהוא פועל.

18. סוגי אנרגיה וזיהויים באמצעות מאפיינים • אנרגיית קרינה (אנרגיית אור) משמשת לתיאור של תהליכי בליעה או פליטה של אור. דוגמאות: השמש מאירה את כדור הארץ, נורה מפיצה אור, נר דולק – כל אלה פולטיםאנרגיית קרינה. חלק מאנרגיית הקרינה נראה לעין (הצבעים השונים) החלק הנראה לעין מתוך אנרגיית הקרינה נקרא אנרגיית האור. קרינת גלי רדיו, קרינת רנטגן (קרני X), קרנה על סגולה (קרינת UV) וקרינת מיקרוגל הן דוגמאות של קרינה שאיננה נראית לעין.

19. סוגי אנרגיה וזיהויים באמצעות מאפיינים • אנרגיה כימית משמשת לתיאור של תהליכי שינוי כימיים בחומרים שונים. דוגמאות: שריפה של חומרי דלק (כגון עץ, פחם, נפט, גז), שריפה של חומרים בגופם של יצורים חיים (פחמימות, שומנים). שינויים באנרגיה הכימית מסבירים גם כיצד יצורים חיים פועלים (למשל: כיצד הם מפעילים את השרירים).

20. שפת האנרגיה: מהן "המרות" אנרגיה?

21. שפת האנרגיה - שפת השינויים • תופעה מעניינת: תהליכי שינוי אף פעם לא מתרחשים לבד! • תמיד כאשר חל שינוי כלשהו נלווה אליו שינוי נוסף או מספר שינויים נוספים. • אם מגמת שינוי (או שינויים) מסוים היא מגמה של גידול הרי שהמגמה של שינויים אחרים תהיה הפוכה. • אפשר לתאר תופעה זו בפשטות בציון העובדה שכאשר אנרגיה "מסוג" מסוים גדלה אנרגיה (או אנרגיות) מסוג אחר קטנה • ניתן לתאר זאת בעזרת תרשים עוגה

22. שפת האנרגיה: דוגמאות לשינויי אנרגיה

23. שפת האנרגיה: מהן "המרות" אנרגיה? • דרך הדיבור שהשתרשה היא של "המרה": • נוהגים לומר כי סוג האנרגיה שקטן "מומר" לסוג האנרגיה שגדל • לדוגמא: אנרגיית הגובה מומרת ("הופכת ל") אנרגיית תנועה • שגרת דיבור זו יכולה ליצור את הרושם שחל שינוי במהות האנרגיה למרות שאין לה מהויות שונות.

24. המרות אנרגיההמרות ומעברי אנרגיה ב"תותח האדים" • אנרגיה יכולה להפוך מסוג אחד לסוג אחר (המרה). • המרות יכולות להתרחש במעבר בין גופים באותה מערכת ובמעבר בין מערכות. כאשר נר בוער, מתרחש תהליךכימי שבו החומר ממנו עשוי הנר מגיב עם חמצן מהאוויר (תהליך כימי). תיאור בתרשים שלהמרות ומעברי האנרגיה במתקן:

25. המרות אנרגיההמרות ומעברי אנרגיה בדינמו ונורת חשמל • אנרגיה יכולה להפוך מסוג אחד לסוג אחר (המרה). • המרות יכולות להתרחש במעבר בין גופים באותה מערכת ובמעבר בין מערכות. תיאור בתרשים שלהמרות ומעברי האנרגיה במתקן:

26. המרות אנרגיההמרות ומעברי אנרגיה במאוורר סולארי • אנרגיה יכולה להפוך מסוג אחד לסוג אחר (המרה). • המרות יכולות להתרחש במעבר בין גופים באותה מערכת ובמעבר בין מערכות. תא שמש (תא סולארי) הוא מתקן הממיר אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית. תיאור בתרשים שלהמרות ומעברי האנרגיה במתקן:

27. המרות אנרגיההמרות ומעברי אנרגיה בכדור הקופץ • אנרגיה יכולה להפוך מסוג אחד לסוג אחר (המרה). • המרות יכולות להתרחש באותו גוף.

28. המרות אנרגיה • שאלות בהמרת אנרגיה עמוד 15 – שאלה 1 סעיפים א, ה, ט, י עמוד 16 – שאלה 3 עמוד 17 – שאלה 4, 5א' עמוד 18 – שאלה 5ד', 8 עמוד 22 – שאלה 1, שאלה 3 עמוד 23 – שאלה 6 סעיפים א, ב

29. שפת האנרגיה: מהו שימור אנרגיה?

30. שפת האנרגיה: מהו שימור אנרגיה? • אם מודדים באופן מדויק* את כל שינויי האנרגיה המיוחסים לתהליכי השינוי השונים, מגלים ש"זה שעולה" מתקזז באופן מלא עם "זה שיורד". • מסקנה אמפירית: כלל השינוי באנרגיה במערכת סגורה הוא אפס: הערך הכללי של הגידול באנרגיה מתקזז לחלוטין על ידי הערך של הקטנתה. • בשפת המדע מכנים גודל שאינו משתנה בתהליכים מסוימים כגודל "נשמר". * ברור שמדידות כאלו אינן אפשריות בדרך כלל במעבדת ביה"ס

31. חוק שימור האנרגיה • חוק שימור האנרגיה במערכת סגורה • כמות האנרגיה הכוללת נשארת קבועה. • אנרגיה איננה הולכת לאיבוד. • לא ניתן ליצור אנרגיה יש מאין. • הסכום של כמויות האנרגיה מסוגים שונים נשאר קבוע, כלומר האנרגיה הכוללת נשמרת.

32. חוק שימור האנרגיה חוק שימור האנרגיה כאשר מתרחש תהליך דינאמי במערכת סגורה: אנרגיה מסוג אחד מומרת לסוג אחר המידה בה קטנהאנרגיה מסוג אחד שווה למידה בה גדלה אנרגיה מסוג האחר

33. שימוש ב"שפת האנרגיה" "שפת האנרגיה" היא דרך לתאר תופעות טבע שונות בעזרת המונחים: סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה, שימור אנרגיה ומקורות אנרגיה*

34. פתרון "בעיות" האנרגיה • בעיה ראשונה: מהי אנרגיה? • פתרון: הגדרה אפשרית של המושג שינוי אנרגיה: שינוי באנרגיה הוא מדד ליכולת של תהליך שינוי כלשהו לחמם (או לקרר) • בעיה שנייה: מהם "סוגי" אנרגיה? • פתרון: אין סוגים של אנרגיה אבל קיימים תהליכי שינוי מסוגים שונים. כל "סוג" של אנרגיה מתאים לשינוי האנרגיה שנמדד (כפי שהוגדר) בתהליך מסוים. • בעיה שלישית: מהן "המרות אנרגיה"? • פתרון: כפי שאין אנרגיה מסוגים שונים כך אין המרה מסוג לסוג. בטבע שינויים מתרחשים במקביל ולעולם לא לבד. • בעיה רביעית: מהו חוק שימור אנרגיה? • פתרון: זהו חוק אמפירי לפיו כאשר מודדים את כל שינויי האנרגיה המתרחשים בתהליכים שונים במערכת שאין לה אינטראקציה חיצונית, מוצאים שמידת העלייה באנרגיה בחלק מהתהליכים מתקזזת עם המידה שבה האנרגיה קטנה באחרים.

35. הכרת ייצוג גרפי לתיאורתופעות מנקודת המבט של אנרגיה

36. ניתוח תופעות בשפת האנרגיה • זיהוי מרכיבי התופעה והגדרת מערכת • זיהוי סוגי האנרגיה המרכזיים • תיאור התהליך כמעבר בין סוגי אנרגיה • תיאור השוואתי (דירוגי) של השינויים באנרגיה (ייצוג בטבלה) • הוספת שימור אנרגיה באמצעות ייצוג חזותי (תרשימי עוגה)

37. ניתוח התופעה של כדור קופץ מנקודת מבט של אנרגיה • מהם מרכיבי המערכת? • כדור, רצפה, אויר, (כדור הארץ)

38. ניתוח התופעה של כדור קופץ מנקודת מבט של אנרגיה • מהם סוגי האנרגיה המעורבים? • אנרגית גובה (פוטנציאלית), • אנרגית תנועה, • אנרגיה אלסטית • ואנרגיית חום

39. ניתוח התופעה של כדור קופץ מנקודת מבט של אנרגיה • כיצד מזהים את המרות האנרגיה? • אנרגית גובה: • מתייחסת לשינויים בגובה הגוף יחסית לנקודת ייחוס • אנרגית תנועה: • מתייחסת לשינויים בתנועתו של הגוף • (שינויים בגודל המהירות)

40. תופעה: כדור קופץ • האיור מתאר את: • מסלול תנועת הכדור • כל עיגול מציין: • נקודה מסוימת בזמן לאורך המסלול • נתייחס למערכת של: • כדור (ביחס לרצפה) + רצפה

41. מישור הייחוס איך ייראה הייצוג בכל נקודה? דיאגראמת העוגה מייצגת את השינויים בגודל היחסי של סוגי האנרגיה השונים במערכת (כדור+רצפה+אויר)

42. אנרגיית גובה אנרגיית תנועה מסקנה :יש שימור אנרגיה

43. תיאור מדויק יותר של התופעה אילו סוגי אנרגיה יש עכשיו במערכת?

44. אנרגיית גובה אנרגיית תנועה אנרגיה אלסטית התייחסות לאנרגיה אלסטית מדוע הכדור אינו חוזר לאותו גובה? לאן נעלמה האנרגיה?

45. אנרגיית גובה אנרגיית תנועה אנרגיה אלסטית אנרגיה תרמית התייחסות לאנרגיות נוספות מסקנה האנרגיה הומרה לסוגים אחרים (חום, קול) ועברה למערכת אחרת

46. התייחסות למעברי האנרגיה במערכת הכדור ניתר לגובה נמוך יותר יחסית לנקודת ההתחלה כיוון ש: • חלק מאנרגית המערכת הומר לאנרגיה תרמית • (הכדור והרצפה התחממו) • ולא ניתן להמיר אנרגיה זו לאנרגיה קינטית/גובה של הכדור

47. תיאור תופעת הפחית המתגלגלת תוך שימוש בשאלות מנחות, בתבנית הסבר ובייצוג עוגת פאי נתייחס לפחית וסביבתה (רצפה ואוויר) כמערכת נסכם את סוגי האנרגיה המעורבים במספר מצבים של הפחית בעוגת פאי נזהה כל סוג אנרגיה בעזרת אינדיקאטור - מאפיין 1 2 (stationary) 3 (rolling back)

48. מה היה לנו בניסוי? לאן נעלמה האנרגיה החסרה?

49. לאן נעלמה האנרגיה החסרה?

50. הפחית המתגלגלת מהם מרכיבי המערכת? פחית, גומייה, אום מתכת, רצפה, אויר, (כדור הארץ) מהם סוגי האנרגיה המעורבים? קינטית (תנועה), אלסטית, תרמית (חום), קול מהם האינדיקאטורים להמרות אנרגיה? אנרגיה קינטית: שינוי בתנועה אנרגיה אלסטית: מתיחה - כיווץ, פיתול, שינוי צורה אנרגיה תרמית: שינוי טמפרטורה אנרגית קול: רעש (או צליל כלשהו)