פיזיקה תיכונית/מכניקה

מתוך ויקיספר, אוסף ספרי הלימוד והמדריכים החופשי.

מכניקה הוא תחום של הפיזיקה העוסק בתנועת גופים ובכוחות הפועלים ביניהם. במכניקה, אנו מבחינים בין חומר לאנרגיה, אם כי אלה קשורים ביניהם - כל חומר ניתן להפוך לאנרגיה וכל אנרגיה ניתן להפוך (לפחות תיאורטית) לחומר. במכניקה אנו לומדים על החוקים להם מצייתים החומר והאנרגיה, ועל והאינטראקציות (תגובות) בין אלה לאלה, דרך התיווך של כוחות הפועלים ביניהם.

תחום המכניקה מתחלק למכניקה קלאסית, תורת היחסות, ומכניקת הקוונטים. ספר זה עוסק במכניקה הקלאסית, שנקראת גם מכניקה ניוטונית, על שם סר אייזיק ניוטון, שהניח את הבסיס ליצירתה.

המכניקה הקלאסית יוצאת מנקודת ההנחה, שלכל בעיה מכנית יש פיתרון דטרמיניסטי. כלומר, שבהנתן נתוני התחלה (בצורת מיקום ומהירות) וכן נתונים אודות הכוחות הפועלים על המערכת, ניתן לחזות בדיוק מרבי את התנהגותה של המערכת בכל זמן נתון, בהסתמך על פתרון משוואות התנועה, המבוססות על שלושת חוקי ניוטון.

שאלה: איזה מהנושאים הבאים אינו שייך למכניקה:

דחיפת עגלת תינוקות.
שימוש בסוללה.
זריקת עצם מגובה מסויים.
בעיטת כדורגל לשער.

התשובה הנכונה היא: 2. - השימוש בסוללה אינו שייך לנושא המכניקה, אלא לנושא אחר בפיזיקה, הנקרא חשמל. (במאמר מוסגר נציין, כי זרימת זרם פירושה תנועה מכנית של האלקטרונים, מה שמעניק להם אנרגיה הנקראת "אנרגיה קינטית". לכן, ניתן אולי בעקיפין לקשר נושא זה, או כל נושא אחר שקשור לזרימת זרם, למכניקה. אך כאמור, זרימת זרם שייכת באופן מובהק לנושא החשמל).

הפרק בנושא מכניקה מחולק לנושאים. ניתן לראות רשימת נוסחאות וסימונם בקישורים הבאים: טבלת סימונים במכניקה, נוסחאות במכניקה.

רשימת נושאים

תוכן עניינים

1 פרק ג': כוחות
- 1.1 הקדמה
  - 1.1.1 מהו כוח?
2 פרק ד': תנועה
- 2.1 תנועה במהירות קבועה
- 2.2 תנועה עם תאוצה (קבועה)
3 הוצאת נתונים מגרפים

[עריכה] פרק ג': כוחות

[עריכה] הקדמה

[עריכה] מהו כוח?

כוח הינו הגודל הפיזיקלי אשר גורם לשינוי מהירות או כיוון תנועה של גוף. מהירות התנועה של גוף (Velocity) במרחב מושפעת על ידי כוחות. לאחר שלמדנו על קינמטיקה נוכל לדון בהשפעות של כוחות על תנועה של הגוף. למעשה על פי ההגדרה, כל שינוי במהירות של גוף היא תוצאה של כוח.

כוחות מיוצגים בפיזיקה על ידי וקטורים, משום שיש להם גודל וכיוון. כוח פועל על גוף בנקודה מסויימת ובכיוון מסויים. בספר זה נתייחס לתנועה במישור (כלומר בציר x ובציר y) ולכן כל כוח יפורק לשני רכיבים רכיב ה-x ורכיב ה-y.

כדי לבצע סיכום של כוחות יש לפרק את כל הווקטורים לרכיבי x ו-y ולעשות ביניהם חיבור רגיל (כאשר כל מה שנמצא על ציר ה-x השלילי יסומן בסימן מינוס) ולבסוף להרכיב וקטור חדש שהוא מהווה את סכום הכוחות הפיזיקלי שפועלים על הגוף.

עוד הסברים על שימוש בוקטורים ניתן למצוא בספר וקטורים, כאן בויקיספר.

[עריכה] פרק ד': תנועה

בפרק העוסק בתנועה, אנו משתמשים בגדלים הפיזיקליים הבאים:

המשתנה X = מסמן את הדרך. גודל פיזיקלי זה הוא וקטור.
המשתנה V = מסמן את המהירות. גודל פיזיקלי זה הוא וקטור. המהירות הרגעית היא נגזרת הדרך לפי הזמן.
המשתנה T = מסמן את הזמן. גודל פיזיקלי זה הוא סקלר.
המשתנה A = מסמן את התאוצה. התאוצה מוגדרת כקצב שינוי המהירות ביחידת זמן.

[עריכה] תנועה במהירות קבועה

$\ x \left( t \right) = x_0 + \vec v t$ , כאשר $\ x_0$ הוא המרחק בין הנקודה המוגדרת כ $\ x=0$ (נקודת האפס, ראשית הצירים) לבין המיקום של הגוף ברגע התחלת התנועה, ו- $\ \vec v t$ הוא ההעתק או הדרך שעבר הגוף מרגע תחילת התנועה ועד לזמן $\ t$ .

[עריכה] תנועה עם תאוצה (קבועה)

תאוצה היא קצב שינוי המהירות, כלומר בכמה המהירות גדלה ביחידת זמן, ולכן יחידותיה הן (מהירות חלקי זמן) או (מרחק חלקי זמן בריבוע). מהירותו של גוף הנע בתאוצה קבועה היא לכן:
$\ v=v_0 + a t$
כאשר $v 0$ היא מהירותו ההתחלתית, ו- $\; at$ היא המהירות שנוספה לו בפרק הזמן $t$ .

מיקומו של הגוף הוא:

$\;x=x_0+v_0 t+\frac{1}{2}at^2$

[עריכה] הוצאת נתונים מגרפים

גרפים

פיזיקה תיכונית/מכניקה

מתוך ויקיספר, אוסף ספרי הלימוד והמדריכים החופשי.

תוכן עניינים

[עריכה] פרק ג': כוחות

[עריכה] הקדמה

[עריכה] מהו כוח?

[עריכה] פרק ד': תנועה

[עריכה] תנועה במהירות קבועה

[עריכה] תנועה עם תאוצה (קבועה)

[עריכה] הוצאת נתונים מגרפים

צפיות

כלים אישיים

ניווט

קהילה

חיפוש

תיבת כלים

הדפסה/ייצוא