מחבר: יורם קירש

שנת ההוצאה: 2005

מילות מפתח: פיסיקה; פיזיקה

ספר שני מתוך הסדרה יסודות הפיסיקה א : מכניקה, אלקטרוסטטיקה,וזרם ישר. הספר עוסק ב: עבודה ואנרגיה, חוק שימור האנרגיה. חוק שימור התנע, ותנועה מעגלית.   אל הספר

נושא/נושאים: , יסודות הפיזיקה, פיסיקה

תוכן הספר:

• יסודות הפיסיקה א

• תוכן הכרך

• יחידה 3 עבודה, אנרגיה מכנית וחום

• תוכן היחידה

• פרק 1: עבודה ואנרגיה קינטית

• 1.1 האם חוקי ניוטון מספיקים?

• איור 1. 1

• 1.2 עבודה

• איור 1.2

• איור 1.3

• איור 1.4

• איור :1.5 גוף נע במסלול עקום.הכוח הפועל עליו קבוע בגודלו,וכיוונו ככיוון התנועה של הגוף. העבודה היא = .W F-S

• איור 1.6

• 1.3 אנרגיה קינטית

• איור 1.7

• פרק 2: אנרגיה פוטנציאלית ושימור האנרגיה המכנית

• 2.1 אנרגיה פוטנציאלית ואנרגיה מכנית כוללת

• איור 2.1

• איור 2.2

• איור 2.3

• 2.2 חוק שימור האנרגיה המכנית

• איור 2.4

• איור 2.5

• איור :2.7 העבודה הדרושה כדי להעלות גוף מפני הקרקע לגובה h מעל פני הקרקע,כנגד כוח הכובד, היא ,mghבלי קשר למסלול (בתנאי שהדבר אינו משנה את המהירות.(אפשר להעלות את הגוף בקו ישר (א) או לגרור אותו לאורך מישור משופע חלק כלשהו (ב,ג) או להניע אותו במסלול מפותל כלשהו (ד.( במקרה האחרון,העבודה היא חיובית בחלקים מהדרך ושלילית בחלקים אחרים,אך העבודה הכוללת היא .mgh

• איור 2.6

• איור 2.8

• 2.3 קביעת מישור הייחוס

• 2.4 פתרון בעיות בעזרת חוק שימור האנרגיה המכנית

• איור 2.11

• איור 2.9

• איור 2.10

• איור 2.12

• איור 2.13

• איור 2.14

• איור 2.15

• איור 2.16

• 2.5 אנרגיה פוטנציאלית של קפיץ

• איור 2.17

• איור 2.18

• פרק 3: מושגי יסוד בתורת החום

• 3.1 חום הוא צורה של אנרגיה

• 3.2 מדידת טמפרטורה, מעלות צלזיוס ומעלות קלווין

• 3.3 חום סגולי וקיבול חום

• טבלה :3.1 החום הסגולי של כמה חומרים בטמפרטורה 25° (אלא אם צוין אחרת)

• איור 3.1

• 3.4 מדידות בקלורימטר

• איור :3.2 קלורימטר.א — מדחום.ב — מים.ג — בידוד תרמי

• 3.5 העברת חום

• איור 3.3

• טבלה :3.2 מוליכות תרמית של כמה חומרים

• 3.6 חום בעירה

• טבלה :3.3 חום הבעירה של כמה סוגי דלק

• טבלה :3.4 חום בעירה (ערך קלורי) של מזונות אחדים

• 3.7 התפשטות תרמית

• טבלה :3.5 מקדמי התפשטות קווית ונפחית

• איור :3.4 תרמוסטט

• 3.8 מצבי צבירה, מעברי פזה וחום מעבר

• טבלה :3.6 נקודות היתוך ורתיחה (בצלזיוס ובקלווין) וחום מעבר (בקילו־קלוריות לק"ג ובקילו־ג'אול לק"ג) בלחץ אטמוספרי רגיל

• איור :3.5 (א) דיאגרמת פזות רגילה).ב) דיאגרמת פזות של מים.

• פרק 4: התיאוריה המולקולרית

• איור 4.1

• פרק 5: חוק שימור האנרגיה

• 5.1 חוק שימור האנרגיה הכללי

• 5.2 אנרגיה כימית

• 5.3 אנרגיה גרעינית

• 5.4 מסה ואנרגיה

• 5.5 פרפטואום מובילה

• 5.6 הגדרת האנרגיה

• 5.7 יחידות האנרגיה

• טבלה :5.1 יחידות אנרגיה

• 5.8 גלגולי האנרגיה בטבע ומשבר האנרגיה

• פרק 6: הספק

• פרק 7: מכונות פשוטות, חוק המנוף, מומנטים

• 7.1 יתרון מכני ונצילות של מכונות

• איור 7.1

• איור 7.2

• איור 7.3

• 7.2 חוק המנוף

• איור 7.4

• איור :7.5 (א) תיאור סכמתי של מנוף).ב) הדגמת השימוש במנוף להרמת משא כבד,באמצעות הפעלת כוח קטן.

• איור = d x :7.6 'הואילו BB' = d 2 (מכיוון ש־^ d 2 ~7 הם מרחקים קצרים,אפשר להניח שהם קטעים ישרים,למרות שלמעשה הם חלק ממעגל.(מכיוון שמתקיים 0B = 0B' וכן ,OA = 0A'שני המשולשים שבאיור הם שווי שוקיים.הם שווים בזווית הראש ולכן גם 1 AA' AO נ" בזווית הבסיס.לכן אלה משולשים דומים ומתקיים Q ־ ,^7 = g כלומר ' d ~ = T האם תוכל להוכיח כי הדבר נכון גם כשהקטעים 1 d 1־ d 2 הם קשתות(?

• איור :7.7 אם F 1 אינו ניצב לזרוע ,OAאפשר לפרק אותו לשני רכיבים,שאחד מהם בכיוון הזרוע והשני ניצב לה.רק הרכיב הניצב לזרוע פועל להרמת המשא התלוי בזרוע השנייה.

• איור :7.8 (א) במנוף מהסוג הראשון הציר (המסומן במשולש) נמצא בין שני הכוחות).ב) במנוף מהסוג השני הציר נמצא בקצה.

• איור :7.9 (א) מריצה היא דוגמא למנוף מהסוג השני).ב) תיאור סכמתי של פעולת היד,כמנוף מהסוג השני.כיווץ השריר מרים את אמת היד.

• 7.3 מומנטים

• איור 7.10

• א»ור :7.11 (א) שלושה כוחות פועלים על מנוף).ב) ארבעה כוחות פועלים על מתקן בעל ארבע זרועות, הסובב על ציר).בשני המקרים כל הכוחות הם באותו מישור(.

• איור 7.12

• איור 7.13

• שאלות סיכום ליחידה 3

• תשובות לשאלות בגוף יחידה 3

• תשובות לשאלות סיכום ליחידה 3

• איור 1

• איור 2

• ללא כותרת

• יחידה 4 חוק שימור התנע, תנועה מעגלית ותנועה הרמונית

• תוכן היחידה

• פרק 1: חוק שימור התנע

• 1.1 ניסוח החוק השני של ניוטון בעזרת התנע

• איור 1.1

• איור 1.2

• 1.2 חוק שימור התנע

• א1*ר :1.3 תיאור וקטורי של המהירויות במערכת של גופים בזמן « 1 (א) ובזמן t 2 (ב.(אם כל הכוחות במערכת הם כוחות פנימיים,מתקיים: Xm^ V ^ = ZmjV t ? כאשר הסכום מסמל חיבור וקטורי.

• פרק 2: שימושים של חוק שימור התנע

• 2.1 התנגשות אלסטית

• איור 2.1

• איור 2.2

• איור 2.3

• 2.2 התנגשות אי־אלסטית

• איור 2.4

• איור 2.5

• 2.3 שימור התנע בשני ממדים ובשלושה ממדים

• איור 2.6

• איור 2.7

• איור 2.9

• 2.4 חלוקת התנע בין תוצרי התפוצצות

• איור :2.10 כאשר חלקיק נייח מתפרק לשלושה חלקיקים הם חייבים,בגלל חוק שימור התנע,לנוע במישור אחד.

• 2.5 שימור התנע כאשר המסות משתנות

• 2.6 שינוי מערכת הייחוס

• איור :2.11 מערכת הייחוס S' נעה במהירות 100 מי\ש0 בכיוון * ,ביחס למערכת .S

• פרק 3: תנועה מעגלית

• 3.1 הקינמטיקה של תנועה במעגל

• איור 3.1

• איור 3.3

• איור :3.4 כאשר גוף קשיח מסתובב סביב ציר קבוע העובר בנקודה ,0כל נקודה עליו מבצעת תנועה מעגלית,ומתקים .v = cor

• 3.2 תאוצה צנטריפטלית

• איור 3.5

• איור :3.6 כשגוף נע בתנועה מעגלית קצובה,יש לו תאוצה שמכוונת למרכז המעגל, וגודלה a \P-IR =

• איור :3.7 m-pnnn והתאוצה של גוף שנזרק בכיוון אופקי,סמוך לפני כדור־הארץ.

• איור :3.8 המהירות והתאוצה בתנועה מעגלית קצובה ניצבית זי לז י בכל נקודה על המעגל.

• איור 3.9

• 3.3 כוח צנטריפטלי

• איור :3.10 אם גוף שמסתו 171 ,נע במעגל בעל רדיוס fi במהירות משיקית v שגודלה קבוע,אפשר להסיק שפועל עליו כוח בכיוון מרכז המעגל,שגודלו

• איור 3.11

• איור 3.12

• איור 3.13

• איור 3.14

• איור 3.15

• איור 3.17

• איור 3.16

• איור 3.18

• איור 3.19

• 3.4 כוחות פיקטיביים במערכת מסתובבת: הכוח הצנטריפוגלי וכוח קוריוליס

• איור 3.20

• איור 3.21

• איור 3.22

• איור 3.23

• איור :3.24 שני ילדים יושבים על סחרחרה (קרוסלה) מסתובבת,בנקודות 1 A־J3 הילד A-2 משליך כדור בכיוון הילד שב־.5מסלול הכדור מסומן בקו רציף.

• איור 3.25

• איור :3.26 זרימת האוויר לתוך שקע ברומטרי מושפעת מכוח קוריוליס).א) בחצי הכדור הצפוני הרוח סוטה ימינה ונוצרת זרימה בכיוון הפוך לשעון).ב) בחצי הכדור הדרומי הרוח סוטה שמאלה והזרימה היא בכיוץ השעון.

• איור :3.27 תיאור סכימטי של צנטריפוגה;א.במנוחה.ב.בעת סיבוב.

• פרק 4: חוק שימור התנע הזוויתי

• 4.1 אנרגיה קינטית ותנע קווי בתנועה מעגלית

• איור A.1• כתנועה מעגלית,המהירות v והכוח הצנטריפטלי F ניצבים זה לזה.

• 4.2 תנע זוויתי

• איור :4.2 התנע הזוויתי של מסה m הסובבת במהירות משיקית ט,במעגל בעל רדיוס fi הוא וקטור שגודלו J = mvR וכיוונו מאונך למישור הסיבוב.

• איור 4.3

• איור :4.4 התנע הזוויתי של הגוף ביחס לנקודה 0 מוגדר כמכפלה ,mvrכאשר r הוא המרחק האנכי בין כיוון וקטור המהירות v לבין .0

• איור :4.5 אבן הקשורה בחוט ונעה במעגל,תנוע בקו ישר, משיק למעגל,אם החוט ייקרע.המרחק האנכי בין הקו למרכז המעגל יישאר ./?

• 4.3 תנועה של לוויינים וכוכבי לכת

• איור :4.6 לוויין מקיף את כדור־הארץ במסלול מעגלי בעל רדיוס .rגובהו מעל הקרקע הוא h r-R =

• איור :4.7 המסלולים האפשריים של לוויין מלאכותי סביב כדור־הארץ הם מעגל או אליפסה.

• איור ;4.8עבור כל נקודה c על האליפסה,סכום המרחקים AC + BC הוא קבוע.הנקודות B"\ A נקראות מוקדים.באיור מסומנים גם שני צירי האליפסה.

• איור :4.9 לפי החוק השני של קפלר,הישר המחבר את מרכז כוכב הלכת למרכז השמש,מכסה בזמנים שווים שטחים שווים.אם הזמן הדרוש לכוכב לעבור מ־0 ל־6 שווה לזמן הדרוש לו לעבור a־c ל־,£*אזי שני השטחים המסומנים באיור — שווים).האליפטיות של המסלול מוגזמת. במציאות,מסלולי כוכבי הלכת קרובים מאוד למעגל(.

• טבלה -A.l נתונים על כוכבי הלכת במערכת השמש

• פרק 5: תנועה הרמונית

• 5.1 הגדרת התנועה ההרמונית

• איור :5.1 הכוח על הגוף והמהירות של הגוף,בעת שהוא נע n־A שמאלה,בתנועה הרמונית.

• איור :5.2 תחום התנועה בתנועה הרמונית הוא בין הנקודה x=A לנקודה x = -A

• איור :5.3 גוף המונח על שולחן חלק מחובר לקפיץ שקצהו השני מחובר לנקודה קבועה.הנקודה 0 מציינת מצב שבו הקפיץ לא מתוח ולא מכווץ.

• איור :5.4 תנודה הרמונית של מוט קפיצי.

• 5.2 משוואות התנועה

• איור :5.5 גרף של jc = Acoscot

• איור :5.6 (א) הקפיץ לפני תליית המשקולת. (ב) לאחר תליית המשקולת אורך הקפיץ במצב מנוחה גדל בשיעור .* 0

• 5.3 מטוטלת פשוטת

• איור :5.7 תנועתה של מטוטלת פשוטהjcIL = 0,

• איור :5.8 הכוחות הפועלים על מטוטלת פשוטה.

• שאלות סיכום ליחידה 4

• תשובות לשאלות בגוף יחידה 4

• תשובות לשאלות סיכום ליחידה 4

עמודים:

1  2  3  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  
27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  
52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  
77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  
103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  
128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  150  151  152  
153  154  155  156  157  158  159  160  161  162  163  164  165  166  167  168  169  170  171  172  173  174  175  176  177  
178  179  180  181  182  183  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  194  195  196  197  199