הבנת המרחק
מרחק הוא אורך המסלול שעובר גוף. מרחק הוא גודל סקלרי, גודל פיזיקלי שיש לו רק גודל ואין לו כיוון. יחידת המרחק הבינלאומית היא מטר, בקיצור m. הסמל למרחק הוא s.
הגדרת תזוזה
תזוזה היא שינוי במיקום של עצם. תזוזה היא גודל וקטורי, גודל פיזיקלי שיש לו גם גודל וגם כיוון. כיוון התזוזה יכול לבוא לידי ביטוי ככיוון קרדינלי (צפון, מזרח, דרום, מערב וכו') או באמצעות המילים שמאלה, ימינה, למעלה או למטה.
חוק שימור התנע הזוויתי הצהיר כי אם מומנט הכוח המתקבל בעצם קשיח שמסתובב הערך הוא אפס אז תנע זוויתי גוף קשיח בתנועה סיבובית מתמדת. ניתן לגזור את הנוסחה לחוק שימור התנע הזוויתי באופן מתמטי על ידי שינוי הנוסחה לחוק התנועה השני של ניוטון עבור תנע זוויתי.
אם יש כוח תוצאתי על גוף בעל מסה m, אז הגוף נע בקו ישר בתאוצה a. הקשר בין הכוח התוצאתי, המסה והתאוצה מבוטא באמצעות המשוואה:
זוהי משוואת החוק השני של ניוטון אשר נלמדה בכיתה י'.
הכמות הפיזיקלית בתנועה סיבובית זהה ל כוח שנוצר pada תנועה ישרה עדאלה מומנט הכוח המתקבלהכמות הפיזיקלית בתנועה סיבובית זהה ל- אסא בתנועה ישרה הוא רגע האינרציההכמות הפיזיקלית בתנועה סיבובית זהה ל- תְאוּצָה בתנועה ישרה הוא תאוצה זוויתית.
1. סגנון שמרני
אם העבודה שמבצע כוח כאשר גוף מתחיל לנוע ממיקומו ההתחלתי עד שהוא חוזר למיקומו ההתחלתי שווה לאפס, אז הכוח נקרא כוח משמר.
הנה כמה דוגמאות לסגנונות שמרניים.
1.1. כּוֹחַ מְשִׁיכָה
דמיינו גוף הנע אנכית כלפי מעלה עד שהוא מגיע לגובה מקסימלי ואז נע כלפי מטה למיקומו המקורי. כאשר הוא נע אנכית כלפי מעלה מרחק h, כוח הכבידה פועל בכיוון ההפוך לתזוזה של הגוף. מכיוון שהוא פועל בכיוון ההפוך לתזוזה של הגוף, כוח הכבידה מבצע עבודה שלילית על הגוף.
W = wh cos (180o) = – wh = – mgh
חיכוך סטטי הוא כוח החיכוך הפועל על משטחי עצמים הנמצאים במגע זה עם זה כאשר העצמים אינם בתנועה.
חיכוך קינטי הוא כוח החיכוך הפועל על משטחי עצמים הנמצאים במגע זה עם זה כאשר העצמים נעים.
אם ברצונך לקבוע את כוח החיכוך הסטטי, השתמש במשוואה 1.5 א'. אם ברצונך לקבוע את מקדם החיכוך הקינטי, השתמש במשוואה 1.5 ב'.
אנרגיה קינטית של חומר בתנועה סיבובית
עצמים הנעים בקו ישר הם בעלי אנרגיה קינטית אשר ניתן לחשב באמצעות הנוסחה:
EK = ½ mV2
מידע:
EK = אנרגיה קינטית (יחידות בינלאומיות הן ק"ג/מ"ר)2/s2 או ג'אול)
m = מסה (היחידה הבינלאומית היא קילוגרם, בקיצור ק"ג)
v = מהירות (היחידה הבינלאומית היא מטר/שנייה, בקיצור m/s)
הכמות הפיזיקלית בתנועה סיבובית זהה ל מסה (מ"ר) pada תנועה ישרה עדאלה רגע האינרציה (אני)הכמות הפיזיקלית בתנועה סיבובית זהה ל- מהירות (v) בתנועה סיבובית הוא מהירות זוויתיתלכן, לעצם שמסתובב יש אנרגיה קינטית שניתן לחשב באמצעות הנוסחה:
חומר עבודה על אנרגיה קינטית ופיזיקה
אם פועל כוח נקי על גוף, הגוף חווה תאוצה (ותזוזה). כאשר גוף חווה תאוצה, מהירותו משתנה. ניתן לומר שהעבודה שמבצע הכוח השקוי קשורה למהירויות ההתחלתיות והסופיות של הגוף.
העבודה הנעשית על גוף על ידי כוח כולל קבוע:
מאמץ כולל (W) = כוח תוצאתי (F סה"כ) x תזוזה (שניות)
החוק השני של ניוטון קובע שאם פועל כוח כולל על גוף, הגוף יחווה תאוצה.
9 דוגמאות לשאלות עסקיות
1. כוח של 20 ניוטון מופעל על בלוק עד שהבלוק זז מרחק של 2 מטרים. העבודה שמבצע הכוח F על הבלוק היא...
דִיוּן
זה ידוע :
כוח (F) = 20 ניוטון
תזוזה (שניות) = 2 מטרים
זווית = 0 (כיוון הכוח זהה לכיוון התזוזה או שכיוון הכוח חופף לכיוון התזוזה כך שהזווית הנוצרת על ידי הכוח והתזוזה היא אפס)
התנאי הראשון לשיווי משקל של גוף קשיח :
החוק השני של ניוטון קובע שאם הכוח המתקבל הפועל על גוף (הגוף נחשב לחלקיק) אינו שווה לאפס, אז הגוף ינוע בתאוצה קבועה כאשר כיוון תנועת הגוף זהה לכיוון הכוח המתקבל. אם הכוח המתקבל הוא אפס, אז הגוף נמצא במנוחה או שהגוף נע במהירות קבועה.
