אקדח הגומיות

ניתוח מלא של המרות האנרגיה-מהמתיחה ועד הפגיעה

bullseyeהכירו את המערכת

אקדח גומיות הוא דוגמה מושלמת לשרשרת המרות אנרגיה-מתחילת המתיחה ועד הפגיעה במטרה.
נעקוב אחרי האנרגיה בכל שלב ושלב!
טוען סימולציה...
waving-hand

שלב 1

מותחים את הגומייה

כימית (שריר) ← אלסטית (גומייה)

pause-button

שלב 2

מחזיקים מתוח

אנרגיה אלסטית מאוחסנת בגומייה!

play-button

שלב 3

משחררים!

אלסטית ← קינטית (הגומייה עפה!)

bullseye

שלב 4

פגיעה במטרה

קינטית ← קול + חום + תנועה

תמונה הממחישה את שרשרת האנרגיה בניסוי גומייה משריר לאנרגיה אלסטית וקינטית
בניסוי הגומייה, אנרגיה כימית בשריר עוברת לגומייה כאנרגיה אלסטית ומשם לתנועה, קול וחום.

microscopeניתוח מעמיק

השרטוט האנליטי לתרחיש שיגור אלסטי זה טומן בחובו שרשרת תרמודינמית קלאסית, משלב המרת קלוריות ביולוגיות ועד לחום מבוזבז המתפרק בסביבה:

שלב 1 - מתיחה:
השרירים ביד משתמשים באנרגיה כימית (מהמזון שאכלתם) כדי למתוח את הגומייה. ככל שמותחים יותר-יותר אנרגיה מועברת.

שלב 2 - אחסון:
הגומייה המתוחה מכילה אנרגיה אלסטית. היא "רוצה" לחזור לצורתה המקורית, אבל האצבע מחזיקה אותה.

שלב 3 - שחרור:
ברגע שמשחררים, האנרגיה האלסטית הופכת לאנרגיה קינטית. הגומייה מאיצה ועפה קדימה.

שלב 4 - פגיעה:
כשהגומייה פוגעת במטרה, האנרגיה הקינטית מתפזרת: חלק הופך לקול (הרעש), חלק לחום (הגומייה והמטרה מתחממות קצת), וחלק מזיז את המטרה.

סך האנרגיה נשאר קבוע בכל השלבים-רק הצורה משתנה!

מעקב אנרגיה

שלבסוג אנרגיהאיפה היא נמצאת?
לפני המתיחהכימיתבשרירי היד (מהמזון)
במהלך מתיחהכימית ← אלסטיתעוברת מהיד לגומייה
גומייה מתוחהאלסטיתמאוחסנת בגומייה
טיסה באווירקינטיתבתנועת הגומייה
פגיעה במטרהקול + חום + תנועהמתפזרת לסביבה
rubber-bands-2

עובי הגומייה

גומייה עבה יותר = יותר אנרגיה אלסטית = יריה חזקה יותר

גומייה עבה קשה יותר למתיחה-אבל מאחסנת יותר אנרגיה!

streched

מרחק המתיחה

מתיחה רחוקה יותר = יותר אנרגיה אלסטית = מהירות גבוהה יותר

יש גבול! אם מותחים יותר מדי-הגומייה נקרעת.

השוואה לנשק עתיק

archery-bowקשת וחץ

• מותחים את המיתר
• אנרגיה אלסטית נאגרת
• משחררים-החץ עף!
אותו עיקרון כמו אקדח גומיות

catapultקטפולטה

• דוחסים קפיץ או מותחים חבל
• אנרגיה אלסטית נאגרת
• משחררים-אבן עפה!
• שימש במצורים על מבצרים

האנושות השתמשה באנרגיה אלסטית אלפי שנים!

test-tubeניסוי בבית

נסו לבדוק את העקרונות בעצמכם:

  1. קחו שתי גומיות-אחת דקה ואחת עבה
  2. מתחו את שתיהן לאותו מרחק
  3. שחררו לעבר אותה מטרה
  4. איזו הגיעה רחוק יותר?
  5. עכשיו נסו עם אותה גומייה-מתיחות שונות!

thinking-faceשאלה לחשיבה

אם נורה גומייה ישר למעלה-מה קורה לאנרגיה שלה בדרך למעלה ובדרך למטה?

במעוף ורטיקלי, האנרגיה הקינטית המתפרצת כולה מוזנת הלוך וחזור. בעלייה היא נאכלת לאיטה לטובת בניית אנרגיה פוטנציאלית, עד שהיא מגיעה ל-100% תפוסה פוטנציאלית בשיא. בצניחה המצב מתהפך שנית. חיכוך אטמוספרי ישסע מעט מהאנרגיה לחום לאורך מעטפת התנועה כולה.

העיקרון של אחסון אנרגיה אלסטית משמש בהרבה מערכות מודרניות:

בליסטראות לזריקת מטוסים-קפיץ ענק או גומי מאיץ מטוסים מנושאות
מנגנון נעילה בדלתות-קפיץ שומר את הבריח במקום
שעונים מכניים-קפיץ מפותל מספק אנרגיה
משגרי צעצועים-אותו עיקרון כמו אקדח גומיות!

thinking-faceשאלה לחשיבה

סדר בקצרה את שרשרת סוגי האנרגיה באקדח גומיות: ממתיחה ביד ועד פגיעה במטרה.

שרירים (כימית/ביולוגית) → מתיחת הגומי (אלסטית) → שחרור ותנועת הגומי והמוקש (קינטית) → חום וקול בפגיעה. זו דוגמה להמרות ברצף.

שאלה 1 מתוך 5

מה קורה כשמשחררים את הגומייה מ'אקדח הגומיות'?

המשך קריאה

עוד עמודים שיכולים לחבר את מה שלמדתם עכשיו