חקר גלגולי אנרגיה עקב עבודה

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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 5 ניוטון על עגלה למרחק של שני מטר. נעשתה עבודה של 5 ניוטוןX2מטר=10 ג'ול כלומר על העגלה נעשתה עבודה של 10 ג'ול שגרמה לגלגול אנרגיה כימית לאנרגיית תנועה וגם לאנרגיית חום עקב חיכוך של הגלגלים.

6. חקר גלגולי אנרגיה עקב עבודה בעזרת תרשים כוחות. • 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) הכוח הדחיפה כוח החיכוך עגלה 100N 20 N

7. 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 20 מטר

8. שלבי חישוב העבודה וגלגולי האנרגיה שמתרחשים עקב דחיפת הארון. • נתון: האיש מפעיל כוח של 3000 N בכיוון התנועה. (חץ חום בתרשים הקודם) החיכוך עם הרצפה מפעיל כוח של 500 N בניגוד לכיוון התנועה. (חץ אדום) שלבי החישוב: א. חישוב הכוח השקול 500 N-3000N=2500N (מסומן בחץ ירוק) ב. עבודת הכוח השקול גורמת לשינוי באנרגיית התנועה: 2500NX 20 מטר = 50000 ג'ול. ג. העבודה של כוחות שפועלים בניגוד לכיוון התנועה יוצרים גלגולי אנרגיה נוספים. במקרה שלנו עבודת כוח החיכוך יוצרת א' חום: 500N X מטר20=10000ג'ול. ד. חישוב העבודה שנעשתה בכיוון התנועה: 300020 XN מטר= 60000ג'ול. מסקנה מהחישוב: העבודה שנעשתה בכיוון התנועה גרמה ליצירת גלגולי אנרגיה כך שסך גלגולי האנרגייה שנוצרו שוות לעבודה שנעשתה בכיוון התנועה. (50000+10000=60000ג'ול) תאור גלגולי האנרגיה: אנרגיית כימית שבגוף האדם התגלגלה לאנרגיית חום ותנועה.

9. תאור גרפי של העבודה ושל גלגולי האנרגיה שנוצרו מהגרף ניתן לראות ש: 1.עבודת הכוח השקול (Net) שווה לאנרגייה קינטית. (א' תנועה) 2. עבודת כוח החיכוך friction)) שווה לאנרגיית החום.3. עבודת הכוח שפועל בכיוון התנועה שווה לסכום של שתי האנרגיות שנוצרו- אנרגיית חום ואנרגיה וקינטית.

10. סכום הכללים לחקר גלגולי האנרגיה. • א. עורכים תרשים כוחות שעושים עבודה. • מחשבים את הכוח השקול. • מחשבים את השינוי באנרגיית התנועהעבודת הכוח השקולX מרחק 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