סיכום - אנרגיה מכנית
חזרה כוללת על כל הנושאים, הנוסחאות והמושגים
מה למדנו בפרק?
נוסחאות חשובות
אנרגיית גובה
Ep = m x g x h
m = מסה (ק"ג)
g = 10 N/kg
h = גובה (מ')
יחס ישר למסה ולגובה.
פי 2 גובה = פי 2 אנרגיה.
אנרגיית תנועה
Ek = 0.5 x m x v^2
m = מסה (ק"ג)
v = מהירות (מ'/שנ')
יחס ישר למסה.
יחס לריבוע המהירות!
פי 2 מהירות = פי 4 אנרגיה.
שימור אנרגיה
Ep + Ek = קבוע
(ללא חיכוך)
mgh = 0.5mv^2
(נפילה ממנוחה)
המסה מתקצרת!
gh = 0.5v^2
בטיחות בדרכים
מרחק עצירה =
מרחק תגובה + מרחק בלימה
הכפלת מהירות =
פי 4 מרחק בלימה
(כי מרחק הבלימה תלוי ב-v^2)
יחידות אנרגיה - סיכום
יחידות ויחסי המרה
| יחידה | שווה ל... | שימוש |
|---|---|---|
| ג'ול (J) | 1 J | פיזיקה, מכניקה |
| קלוריה (cal) | 4.2 ג'ול | חום |
| קילו-קלוריה (kcal) | 4,200 ג'ול | תזונה |
| קוט"ש (kWh) | 3,600,000 ג'ול | חשמל ביתי |
| וואט (W) | 1 ג'ול/שנ' | הספק (קצב צריכת אנרגיה) |
מושגי מפתח
מושגים שחייבים לדעת
מישור ייחוס
הנקודה שביחס אליה מודדים גובה. בדרך כלל פני הקרקע (h=0).
ריבוע המהירות
הכפלת מהירות = פי 4 אנרגיית תנועה. זו הסיבה שמהירות מופרזת מסוכנת.
מכונת נצח
מכונה שתפעל לנצח ללא מקור אנרגיה. בלתי אפשרית לפי חוק שימור האנרגיה.
חיכוך
ממיר אנרגיה מכנית לחום. לכן כל מטוטלת נעצרת וכל גבעה נמוכה מהקודמת.
מרחק תגובה
המרחק שהרכב עובר עד שהנהג מגיב (כ-1 שנ'). ביחס ישר למהירות.
מרחק בלימה
המרחק מרגע לחיצת הבלם ועד עצירה. ביחס לריבוע המהירות.
המרות אנרגיה - סיכום
נפילה מול זריקה
נפילה (ירידה)
Ep ← Ek
גובה יורד, מהירות עולה.
בתחתית: Ep = 0, Ek מרבי.
Mgh ← 0.5mv^2
דוגמה: תפוח נופל, כדור מתגלגל מגבעה, רכבת הרים יורדת.
זריקה למעלה (עלייה)
Ek ← Ep
מהירות יורדת, גובה עולה.
בפסגה: Ek = 0, Ep מרבי.
0.5mv^2 ← mgh
דוגמה: כדור נזרק למעלה, רכבת הרים עולה לגבעה, מטוטלת עולה.
טבלת מרחקי עצירה
מרחק עצירה לפי מהירות
| מהירות | מרחק תגובה | מרחק בלימה | סה"כ |
|---|---|---|---|
| 50 קמ"ש | 14 מ' | 12 מ' | 26 מ' |
| 80 קמ"ש | 22 מ' | 32 מ' | 54 מ' |
| 100 קמ"ש | 28 מ' | 50 מ' | 78 מ' |
| 120 קמ"ש | 33 מ' | 72 מ' | 105 מ' |
* זכרו: הכפלת מהירות = פי 4 מרחק בלימה (בגלל v^2)
חישובים הפוכים - סיכום
מצאו גובה מ-Ep
h = Ep / (mg)
דוגמה: Ep=500, m=5
h = 500/(5x10) = 10 מ'
מצאו מסה מ-Ep
m = Ep / (gh)
דוגמה: Ep=600, h=3
m = 600/(10x3) = 20 ק"ג
מצאו מהירות מ-Ek
v = שורש(2Ek/m)
דוגמה: Ek=200, m=4
v = שורש(400/4) = 10 מ'/שנ'
מצאו מהירות מנפילה
v = שורש(2gh)
(כי m מתקצר)
דוגמה: h=5
v = שורש(100) = 10 מ'/שנ'
טיפים למבחן
מה לזכור למבחן
1. Ep - יחס ישר: פי 2 מסה = פי 2 אנרגיה. פי 2 גובה = פי 2 אנרגיה.
2. Ek - ריבוע מהירות: פי 2 מהירות = פי 4 אנרגיה!
3. שימור אנרגיה: mgh = 0.5mv^2 (ללא חיכוך). המסה מתקצרת!
4. מרחק בלימה: עולה עם ריבוע המהירות.
5. 1 קלוריה = 4.2 ג'ול. 1 קוט"ש = 3,600,000 ג'ול.
6. וואט = ג'ול/שנייה (הספק, לא אנרגיה).
משחק חזרה לפרק
נורה צורכת 60 וואט. כמה ג'ול היא צורכת בדקה?
תרגול מתקדם
מוכנים למבחן המסכם המלא?
עברו לחידון המורחב של הפרק לתרגול מקיף עם 55 שאלות מכל נושאי הלימוד.