ארבעה פרמטרים מגדירים ביחד מהי תנועה: מהירות, תאוצה, מיקום וזמן. כולנו למדנו כבר בכיתות המוקדמות שמהירות כפול זמן שווה דרך, אך מה קורה כשהמהירות איננה קבועה? ומה קורה כשהמהירות ההתחלתית איננה אפס?
ביישומון בזה נבחן היבטים שונים בקינמטיקה – תורת התנועה. לצפייה ביישומון לחצו על התמונה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).
היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן.
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.
היישומון פשוט יחסית לתפעול וכל שצריך לעשות בו הוא להזיז את דמות האדם מימין לשמאל באמצעות הסרגל שמימין לגרפים, או לגרור את הדמות בעזרת העכבר. אפשר גם להזין ידנית ערכים לכל אחד מהפרמטרים. היישומון מנתח את הזזת האדם ומחשב את המהירות, התאוצה ואת מיקומו של האדם. אולם לפני שנתחיל לשחק ביישומון בואו נסביר כמה מושגי יסוד:
מיקום: אם נגדיר את המרחב בצירי תנועה, נוכל לתרגם את מיקום הגוף לקואורדינטות או למספרים על גבי הצירים. היות שמדובר כאן בתנועה אופקית (חד-ממדית), נעסוק רק בציר אחד. המיקום נמדד ביחידות מרחק, כמו מטרים.
מהירות: קצב השינוי של המיקום לאורך זמן. המהירות נמדדת ביחידות קצב, כמו מטר לשנייה.
תאוצה: קצב שינוי המהירות לאורך זמן. התאוצה נמדדת ביחידות תאוצה, כמו מטר לשנייה בריבוע.
כעת התחילו להזיז את הדמות במהירות קבועה ימינה. מה צריך להיות ערך התאוצה?
הזיזו את הדמות ימינה בקצב משתנה (תאוצה שונה מאפס). שימו לב לתנועתה, האם אתם מבחינים שמהירותה משתנה? כעת נסו את אותו דבר, אבל הפעם בתאוצה אחרת. האם אתם רואים הבדל? (כדאי שתעשו את שתי המדידות על אותו גרף).
כעת התבוננו בגרפים. האם אתם יכולים לומר משהו על מגמת השינוי (שיפוע) של גרף המהירות ושל המיקום בתאוצה קבועה? כשהתאוצה שונה, האם אתם רואים הבדל בשיפוע?
כשהאדם מגיע לקיר, מהירותו, תאוצתו ומיקומו צונחים באופן טבעי לאפס. שימו לב לשיפועי הגרפים במצב הזה. כדי לראות הבדל משמעותי, כדאי שתעשו את הניסוי בתאוצה גבוהה (לפחות 5 מטרים לשנייה בריבוע). כדי שתוכלו לראות את ההבדלים יותר בקלות, כדאי שתמתחו את צירי X ו-Y בעזרת החיצים מימין.
נניח שמשוואת התאוצה היא y=2 ומשוואת המהירות היא y=2x+b, האם תוכלו לשער בקרוב מה תהיה משוואת המיקום? רמז – נסו לחשב את השיפועים?
שאלה למתקדמים: איך ייראו הגרפים ומשוואות המיקום הקצב והתאוצה בתאוצה שמשתנה בקצב קבוע?
אתם מוזמנים לשאול שאלות ולכתוב תגובות על תצפיות מעניינות שקיבלתם ולהציע להן הסברים.
ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
