מתקף ותנע: מדריך פיזיקה לכיתה י"א | דינמיקה ושימור תנע

מתקף ותנע

פיזיקה - כיתה י״א | דינמיקה ושימור תנע

פותחים בסיפור: רגע ההתנגשות

מה קורה ברגע הקצרצר של המפגש בין הכדור למחבט? אילו כוחות פועלים ובמשך כמה זמן?

ניסוי וירטואלי: חוקרים תנועה

היכנסו לסימולציה האינטראקטיבית. נחקור כיצד כוח משתנה משפיע על המהירות לאורך זמן.

לחצו כאן לפתיחת הסימולציה (Phet)

סריקה מהירה לנייד

משימת החקר

1. בחרו מסה קבועה (למשל 5 ק״ג).

2. הפעילו כוח של 10 ניוטון למשך 1 שניה ומדדו את המהירות הסופית.

3. חזרו על הניסוי עם אותו כוח, אך למשך 3 שניות.

[מקום להוספת הנחיות נוספות]

תוצאות ומסקנות: השפעת משך הכוח

מסקנה: ככל שמשך הזמן בו פועל הכוח ארוך יותר, כך השינוי במהירות הגוף גדול יותר. קיים יחס ישר בין מכפלת הכוח והזמן לשינוי במהירות.

הכרת המושגים

תנע (Momentum - p)

מדד לכמות התנועה של הגוף. תלוי במסה ובמהירות.

p = m · v

מתקף (Impulse - J)

הכוח המופעל על הגוף לאורך זמן מסוים.

J = F · Δt

הקשר בין מתקף ותנע

חוק שני של ניוטון:

F = m · a

נציב את הגדרת התאוצה:

F = m (Δv / Δt)

נכפיל ב-Δt ונקבל:

F · Δt = m · Δv => J = Δp

המתקף שווה לשינוי בתנע

תרגיל כיתה

כדור שמסתו 2 ק״ג נח על רצפה חלקה. בועטים בכדור ומפעילים עליו כוח ממוצע של 400 ניוטון למשך 0.05 שניות. חשבו: מהי מהירות הכדור מיד לאחר הבעיטה?

הפיזיקה מצילה חיים

איך משתמשים בעקרון המתקף כדי להקטין פגיעה?

כרית אוויר: הארכת זמן העצירה מקטינה את הכוח הפועל על הנהג.

מזרן נחיתה: ספיגת האנרגיה לאורך זמן ממושך יותר מונעת שבר.

שאלה לאתגר: למה בטון נשבר כשמכים בו מהר, אבל מתעקם אם לוחצים לאט?