Transcript חקר-גלגולי-אנרגיה-עקב

‫חקר גלגולי אנרגיה עקב עבודה‬
‫גלגולי אנרגיה מתרחשים כמעט בכל תהליך‬
‫יום יומי‪ -‬מצחצוח שיניים בבוקר ועד ריצה‬
‫טיפוס לקומה העליונה בערב בכדי לצפות‬
‫הכוכבים‪.‬‬
‫דוגמאות לגלגולי אנרגיה‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫טיפוס על גג הבית גורם לגלגול אנרגיית כימית‬
‫לאנרגיית תנועה ‪,‬אנרגיית גובה ואנרגיית חום‬
‫שמשתחרר מהגוף‪.‬‬
‫בזמן צחצוח שיניים אנרגייה כימית של‬
‫הגוף מתגלגלת לאנרגיית תנועה וגם‬
‫לאנרגיית חום עקב חיכוך בין השיניים‬
‫למברשת‪.‬‬
‫מה גורם לגלגולי האנרגיה ?‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫הפעלת כוח על גוף מסויים לאורך מרחק מסויים‬
‫תגרום לגלגולי האנרגיה‪.‬‬
‫למשל בכדי שהאנרגיה הכימית תהפוך לאנרגיית‬
‫תנועה של מברשת השיניים‪ ,‬יש להפעיל כוח על‬
‫המברשת לאורך השיניים וכך נוצרת אנרגיית תנועה‪.‬‬
‫או למשל הפעלת כוח על איש הרומנטי בזמן העלייה‬
‫לגג – לאורכן של המדרגות‪,‬מגלגלת אנרגיית כימית‬
‫לאנרגיית גובה ותנועה‪.‬‬
‫העבודה הפיזיקאלית מהי?‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫הפעולה של הפעלת כוח על גוף לאורך מרחק מסויים‬
‫נקראת עבודה פיזיקאלית‪.‬‬
‫עבודה זו כפי שראינו גורמת לגלגולי אנרגיה שונים‪.‬‬
‫סוגם של גלגולי האנרגיה‪ ,‬שמתרחשים עקב עבודה‪,‬‬
‫תלויים בכוח שמופעל על הגוף בזמן העבודה‪ .‬למשל‬
‫אם על הגוף פועל כוח חיכוך הרי תהיה התחממות‪-‬‬
‫כלומר תיווצר אנרגיית חום‪.‬‬
‫או למשל אם מותחים קפיץ הרי בזמן המתיחה פועל‬
‫כוח אלסטי‪ .‬כוח זה עושה עבודה שמתגלגלת לאנרגיה‬
‫אלסטית‪.‬‬
‫כיצד מודדים את גודלה של העבודה‬
‫‪‬‬
‫ראינו שהעבודה מוגדרת ככוח שפועל על גוף לאורך מרחק מסויים‪ .‬ולכן המסקנה היא‬
‫שהעבודה תלוייה בעוצמת הכוח ובמרחק התנועה‪.‬‬
‫ככל שהכוח ומרחק התנועה יותר גדולים כך העבודה שתתבצע תהיה יותר גדולה‪ ,‬וכך‬
‫גם גלגול האנרגיה שיתרחש יהיה יותר גדול‪.‬‬
‫וכעת לנוסחת חישוב העבודה הפיזיקאלית‪:‬‬
‫מרחק תנועה במטרים‪X‬כוח שמופעל בניוטון= ג'ול‬
‫(ג'ול הינו יחידת אנרגייה שמשותפת לכל סוגי האנרגיה)‬
‫דוגמא לחישוב‪ :‬אדם מפעיל כוח של ‪ 5‬ניוטון על עגלה למרחק של שני מטר‪.‬‬
‫נעשתה עבודה של ‪ 5‬ניוטון‪2X‬מטר=‪ 10‬ג'ול‬
‫כלומר על העגלה נעשתה עבודה של ‪ 10‬ג'ול שגרמה לגלגול אנרגיה כימית‬
‫לאנרגיית תנועה וגם לאנרגיית חום עקב חיכוך של הגלגלים‪.‬‬
‫חקר גלגולי אנרגיה עקב עבודה‬
‫בעזרת תרשים כוחות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫כוח‬
‫החיכוך‬
‫‪N 20‬‬
‫הכוח‬
‫הדחיפה‬
‫‪‬‬
‫עגלה‬
‫‪N100‬‬
‫ראינו שסוגם של גלגולי‬
‫האנרגיה שמתרחשים עקב‬
‫עבודה‪ ,‬תלויים בכוחות‬
‫שעושים את העבודה‪.‬‬
‫ולכן עלינו לערוך תרשים‬
‫כוחות שבעזרתו נוכל לחשב‬
‫את גלגולי האנרגיה‬
‫שהתרחשו‪.‬‬
‫לפנינו תרשים כוחות מתאים‬
‫לארוע‪(.‬מסומנים רק כוחות‬
‫שעושים עבודה)‬
‫נתוח העבודה וגלגולי האנרגיה‬
‫שנוצרים ע"י איש שדוחף ארון‬
‫‪‬‬
‫בתרשים הכוחות שצמוד לציור יש להתייחס רק‬
‫לכוחות שעושים עבודה‪ -‬לכוח החיכוך שפועל‬
‫בניגוד לכיוון התנועה‪ ,‬ולכוח שהאדם דוחף‬
‫בכיוון התנועה‪.‬‬
‫מרחק תנועה של ‪ 20‬מטר‬
‫שלבי חישוב העבודה וגלגולי האנרגיה‬
‫שמתרחשים עקב דחיפת הארון‪.‬‬
‫נתון‪ :‬האיש מפעיל כוח של ‪ N 3000‬בכיוון‬
‫‪‬‬
‫התנועה‪( .‬חץ חום בתרשים הקודם)‬
‫החיכוך עם הרצפה מפעיל כוח של ‪N 500‬‬
‫בניגוד לכיוון התנועה‪( .‬חץ אדום)‬
‫שלבי החישוב‪:‬‬
‫א‪ .‬חישוב הכוח השקול‬
‫‪( N2500=N3000-N 500‬מסומן בחץ ירוק)‬
‫ב‪ .‬עבודת הכוח השקול גורמת לשינוי באנרגיית התנועה‪:‬‬
‫‪ 20 X N2500‬מטר = ‪ 50000‬ג'ול‪.‬‬
‫ג‪ .‬העבודה של כוחות שפועלים בניגוד לכיוון התנועה יוצרים גלגולי אנרגיה נוספים‪ .‬במקרה שלנו עבודת כוח החיכוך יוצרת א' חום‪:‬‬
‫‪ X N 500‬מטר‪10000=20‬ג'ול‪.‬‬
‫ד‪ .‬חישוב העבודה שנעשתה בכיוון התנועה‪:‬‬
‫‪ 20 XN3000‬מטר= ‪60000‬ג'ול‪.‬‬
‫מסקנה מהחישוב‪ :‬העבודה שנעשתה בכיוון התנועה גרמה ליצירת גלגולי אנרגיה כך‬
‫שסך גלגולי האנרגייה שנוצרו שוות לעבודה שנעשתה בכיוון התנועה‪.‬‬
‫(‪60000=50000+10000‬ג'ול)‬
‫תאור גלגולי האנרגיה‪ :‬אנרגיית כימית שבגוף האדם התגלגלה לאנרגיית חום ותנועה‪.‬‬
‫תאור גרפי של העבודה ושל גלגולי האנרגיה‬
‫שנוצרו‬
‫מהגרף ניתן לראות ש‪:‬‬
‫‪.1‬עבודת הכוח השקול‬
‫)‪ (Net‬שווה לאנרגייה‬
‫קינטית‪( .‬א' תנועה)‬
‫‪ .2‬עבודת כוח החיכוך‬
‫)‪ )friction‬שווה‬
‫לאנרגיית החום‪.‬‬
‫‪ .3‬עבודת הכוח שפועל‬
‫בכיוון התנועה שווה‬
‫לסכום של שתי‬
‫האנרגיות שנוצרו‪-‬‬
‫אנרגיית חום ואנרגיה‬
‫וקינטית‪.‬‬
‫סכום הכללים לחקר גלגולי‬
‫האנרגיה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫א‪ .‬עורכים תרשים כוחות שעושים עבודה‪.‬‬
‫מחשבים את הכוח השקול‪.‬‬
‫מחשבים את השינוי באנרגיית התנועה‬
‫עבודת הכוח השקול‪ X‬מרחק התנועה במטרים‪.‬‬
‫מחשבים את האנרגיה שנוצרת עקב עבודת כוחות שפועלים‬
‫בניגוד לכיוון התנועה‪.‬‬
‫למשל עבודת כוח החיכוך‪X‬המרחק= א' חום‬
‫מחשבים את עבודת הכוח שפועל עם כיוון התנועה‪.‬‬
‫משווים בין סך האנרגיות שנוצרו לבין עבודת הכוח שפועל עם‬
‫כיוון התנועה‪.‬‬
‫מסקנה‪:‬העבודה שנעשתה בכיוון התנועה גרמה לגלגולי‬
‫אנרגיה‪.‬סך סוגי האנרגיות שנוצרו שווים לעבודה בכיוון התנועה‬