|
|
صفحة: 63
המרת אנרגיית תנועה וחוק שימור האנרגיה מה המשותף לכל ההתרחשויות האלה : ספורטאי המתחרה בקפיצה במוט , כדורגלן הבועט בכדורגל ומעיפו למרום , ספורטאית הקופצת לים מצ וּ ק וצוללת למעמקי המים , ורוח נושבת המניעה מפרשית ? במקרים אלה , ובמקרים רבים אחרים , באה לידי ביטוי אנרגיית תנועה , ואפשר לתארם באמצעות המרות אנרגיה - מאנרגיית תנועה לסוגי אנרגיה אחרים או להיפך . בכל המקרים האלה מתקיים חוק שימור האנרגיה , כלומר בכל מקרה סך האנרגיה של הגופים ( במערכת ) לפני ההמרה שווה לסך האנרגיה של הגופים אחרי ההמרה . שילוב של חוק שימור האנרגיה עם הנוסחה לחישוב אנרגיית התנועה , מאפשר לחשב את מהירותם של הגופים הנמצאים בתנועה . כדי להמחיש זאת נדון בדוגמה שלפניכם : ספורטאי המתחרה בקפיצה במוט משתדל לקפוץ מעל לרף בלי להפילו . הוא מתחיל לרוץ , מגביר את מהירותו , וברגע המתאים תוקע את בסיס המוט באדמה , דוחף את עצמו כלפי מעלה בעזרת המוט , ונע באוויר עד שהוא מגיע לגובה המתאים המאפשר לו לעזוב את המוט " ) רגע הניתור ( " ולעבור מעל הרף בלי להפילו . לאחר שהספורטאי עובר מעל הרף הוא נופל על מזרן הנמצא מתחת לרף . מרגע הניתור אנרגיית התנועה של הספורטאי מומרת לאנרגיית גובה שלו , או להיפך ( כמובן בהזנחת החיכוך עם האוויר . ( בהתאם לחוק שימור האנרגיה , השינוי באנרגיית התנועה של הספורטאי שווה לשינוי באנרגיית הגובה שלו . שילוב של חוק שימור האנרגיה עם הנוסחה של אנרגיית התנועה יאפשר לכם לחשב את מהירות הספורטאי בנקודות שונות במהלך תנועתו . שאלה ספורטאי המתחרה בקפיצה במוט קופץ בהצלחה מעל רף שהונח בגובה של 5 מטרים מעל לרצפה ( משטח הייחוס . ( מסת גופו של הספורטאי היא ק"ג 60 . ברגע הניתור ( כאשר הספורטאי עוזב את המוט ) גובהו מעל לפני הקרקע הוא 3 מטרים . התעלמו מהחיכוך עם האוויר . . 1 חשבו את השינוי באנרגיית הגובה ואת השינוי באנרגיית התנועה של הספורטאי כאשר הוא עולה מנקודת הניתור אל הגובה המרבי מעל לרף . . 2 מהי אנרגיית התנועה של הספורטאי בנקודת הגובה המרבי ? הסבירו . . 3 מהי אנרגיית התנועה של הספורטאי בנקודת הניתור ? . 4 חשבו את מהירות הספורטאי ברגע הניתור . . 5 מהי האנרגיה הכוללת של הספורטאי בנקודת הגובה המרבי ? . 6 מהי האנרגיה הכוללת ואנרגיית התנועה של הספורטאי כשהוא סמוך לפני הקרקע ? . 7 באיזו מהירות פוגע הספורטאי בקרקע בסיום הקפיצה ? הסבירו מדוע . . 8 תארו באמצעות גרפים מסוג עוגה את הכמות של כל אחד מסוגי האנרגיה שיש לספורטאי בנקודת הניתור למעלה , בגובה המרבי , ועל סף הפגיעה בקרקע . השינוי באנרגיית התנועה של הספורטאי שווה לשינוי באנרגיית הגובה שלו
|
|