אקדח הגומיות
ניתוח מלא של המרות האנרגיה-מהמתיחה ועד הפגיעה
הכירו את המערכת
שלב 1
מותחים את הגומייה
כימית (שריר) ← אלסטית (גומייה)
שלב 2
מחזיקים מתוח
אנרגיה אלסטית מאוחסנת בגומייה!
שלב 3
משחררים!
אלסטית ← קינטית (הגומייה עפה!)
שלב 4
פגיעה במטרה
קינטית ← קול + חום + תנועה
ניתוח 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
| שלב | סוג אנרגיה | איפה היא נמצאת? |
|---|---|---|
| לפני המתיחה | כימית | בשרירי היד (מהמזון) |
| במהלך מתיחה | כימית ← אלסטית | עוברת מהיד לגומייה |
| גומייה מתוחה | אלסטית | מאוחסנת בגומייה |
| טיסה באוויר | קינטית | בתנועת הגומייה |
| פגיעה במטרה | קול + חום + תנועה | מתפזרת לסביבה |
עובי הגומייה
גומייה עבה יותר = יותר אנרגיה אלסטית = יריה חזקה יותר
גומייה עבה קשה יותר למתיחה-אבל מאחסנת יותר אנרגיה!
מרחק המתיחה
מתיחה רחוקה יותר = יותר אנרגיה אלסטית = מהירות גבוהה יותר
יש גבול! אם מותחים יותר מדי-הגומייה נקרעת.
השוואה לנשק עתיק
קשת וחץ
• מותחים את המיתר
• אנרגיה אלסטית נאגרת
• משחררים-החץ עף!
• אותו עיקרון כמו אקדח גומיות
קטפולטה
• דוחסים קפיץ או מותחים חבל
• אנרגיה אלסטית נאגרת
• משחררים-אבן עפה!
• שימש במצורים על מבצרים
האנושות השתמשה באנרגיה אלסטית אלפי שנים!
ניסוי בבית
נסו לבדוק את העקרונות בעצמכם:
- קחו שתי גומיות-אחת דקה ואחת עבה
- מתחו את שתיהן לאותו מרחק
- שחררו לעבר אותה מטרה
- איזו הגיעה רחוק יותר?
- עכשיו נסו עם אותה גומייה-מתיחות שונות!
שאלה 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!
שאלה 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.
מה קורה כשמשחררים את הגומייה מ'אקדח הגומיות'?
עוד עמודים שיכולים לחבר את מה שלמדתם עכשיו
משימות
שליחה כמשימה לתלמיד או לכיתה
המודול ניתוח מקרה: אקדח הגומיות כבר נבחר. צריך רק לבחור יעד, הנחיות ותאריך.