למה גישה של חוקי ניוטון לא תמיד נוחה?

ידוע 1. הכוח תמיד לא

לפתור 2. ניתן תמיד לא ידוע הכוח אם גם. התנועה משואות את

שלא 3. פרטים דורש התנועה של הניתוח. ידועים תמיד

6-7הרצאה

עבודה ואנרגיה קינטיתא( הגדרת עבודה

עבודה של כוח קבוע כשאר הגוף נא בקו ישר:

x :עבודה של כוח משתנה כאשר הגוף נא בציר

J=N ∙ m= kg ∙ m2

s2 (Joule)

עבודה ואנרגיה קינטיתב( עקרון עבודה – אנרגיה קינטית•

אנרגיה קינטית: •

הספק עבודהג( הגדרה:•

(watt )

עבודה ואנרגיה קינטית: חישוב עבודה ד( חישוב עבודה בתנועה תלת-מימדית •

•

Fg =mgה( חישוב עבודה של כוח הכבידה •

F

dr

Fg

qh

A

BC

𝑊 𝐴𝐵=𝐹 𝑔|𝐴𝐵|cos𝜃=𝑚𝑔h

cos𝜃cos𝜃=𝑚𝑔 h

W = 0עבודה של כוח הכבידה תלויה רק בהפרש הגבהים

ולא תלויה במסלול תנועה של הגוף.

𝑊 𝐵𝐶=0𝑊𝐶𝐴=𝐹 𝑔|𝐴𝐵|cos180 °=−𝑚𝑔 h

Fext

mg

חישוב עבודהו( עבודה של כוח הקפיץ•(Hooke)חוק הוק - •

חישוב עבודהז( עבודה של כוח החיכוך •עבודה של כוח החיכוך•

הקינטי תמיד שלילית.

•

כוחות משמרים וכוחות מבזבזים •דוגמאות של כוח משמר : כוח הכבידה וכוח הקפיץ )כוח •

אלסטי(דוגמאות של כוח מבזבז: כוח החיכוך הקינטי וכוח הגרר•

fk

fk

v

v

שימוש בעיקרון עבודה-אנרגיה קינטית: דוגמאות

גוף על מחליק המישור המשפע: עבודת שני כוחות( 1•

גוף נמצא בשולחן חלק ומחובר לקפיץ( 2•יש למצוא מהירות של הגוף כפונקציה•של קואורדינטה .•

mk

𝑥 𝑓 ≡𝑥12𝑘𝑥 𝑖

2 −12𝑘𝑥2=

12𝑚𝑣2 −

12𝑚𝑣 𝑖

2

𝑣=√𝑣 𝑖2+

𝑘𝑚 (𝑥 𝑖

2 −𝑥2)

fk

N

mg

q𝑊 𝐹=𝑊 𝑔+𝑊 𝑓=𝑚𝑔h+ 𝑓 𝑘cos 180 °𝑑=𝑚𝑔 h ( 1−𝜇𝑘 cot 𝜃 )

שימוש בעיקרון עבודה-אנרגיה קינטית: דוגמאות

תנועה של הגוף המחובר לקפיץ עם חיכוך קינטי( 2• . מסיטים את הגוף k מחובר לקפיץ עם קבוע mגוף שמסתו

מהמצב קפיץ רפוי ומרפים ממצב מנוחה. מה הוא d1בשיעור עם ידוע שגוף עוצר אחרי שעובר mkהמקדם החיכוך קינטי

נניח שמ .d < d1מרחק

Fs

fk

km

אנרגיה פוטנציאליתא( הגדרת פונקציה פוטנציאלית בשביל כוח משמר: •

אנרגיה פוטנציאלית – היכולת לבצע עבודה•ב( אנרגיה פוטנציאלית כובדית• )y= 0( נקודת יחוס •ג( אנרגיה פוטנציאלית אלסטית• -מצב רפוי)x = 0 ( נקודת יחוס •

חוק שימור אנרגיה מכניתאנרגיה מכנית כללית:•תנאים לשימור אנרגיה כללית•מערכת סגורה: אין כוחות חיצוניים( 1•אין כוחות מבזבזים( 2•

: מעיקרון עבודה-אנרגיה קינטית•

•

חילופי אנרגיה מכנית במערכתקפיץ ותיבה •על שולחן חלק •

חילופי אנרגיה מכנית במערכתPמטוטלת : גוף מחובר בעזרת חוט לנקודה קבועה •

Ug

K

Ug

Ug

K

UgK

אנרגיה ועבודה של כוחות לא משמריםשינוי האנרגיה הכללית של מערכת שווה לעבודה של •

כוחות חיצוניים וכוחות בזבוז.

• •

שימוש בחוק שימור אנרגיה: דוגמאות( גוף תלוי על קפיץ. משחררים1•אותו ממצב של קפיץ רפוי. יש למצוא•התארכות מקסימלית של הקפיץ.•

( המערכת משתחררת ממצב מנוחה2•

כשאר הקפיץ רפוי ומגיעה שוב למצב מנוחה

.h יורד לגובה m2כשהגוף

יש למצוא מקדם חיכוך קינטי.

שימוש בחוק שימור אנרגיה: דוגמאות מתחיל להחליק ממנוחה mגוף ( 3•על שולחן חלק. יש למצוא מרחק••d.עד עצירותו

גוף מתחיל להחליק ממנוחה.(4•

יש למצוא את זווית הניתוק ממסלול מעגלי.

גרף של האנרגיה הפוטנציאליתאנרגיה פוטנציאלית אלסטית אנרגיה פוטנציאלית •

כובדית

Ug=mgh

h

E

yymax

אנרגיה פוטנציאלית ושיווי משקלשיווי משקל יציב, רופף ואדיש•

• שיווי משקל יציב:•• B ו-Aנקודות סיבוב •

A B

אנרגיה פוטנציאלית וכוח אינטראקציה בין שני אטומים במולקולה

אנרגיה פוטנציאלית של אינטראקציה•

מצב שיווי משקל•

•0

שימוש בעיקרון מינימום האנרגיה הפוטנציאלית

תלויים כמתואר בציור. כשעוזבים את הבולים m2 ו-m1שני גופים •ממצב מנוחה מתקיימת תנועה מחזורית. בגלל החיכוך בגלגלת אחרי

? m1זמן כל שהוא המערכת מתייצבת בשווי משקל. בכמה יורד גוף

𝑥=𝑚1

𝑚2

𝑑√3