סיכום ודיון בשאלון מכניקה

שאלון המכניקה עסק בעיקר בקינמטיקה במישור ובתנועה מעגלית, בסטטיקה : החוק הראשון והשלישי של ניוטון, בשימור תנע ואנרגיה בהתנגשות אלסטית, בחוק הגרביטציה העולמי, בחוק השלישי של קפלר ובמיומנויות לניתוח גרף.

לפי הניתוח שערכנו מצאנו שהקשיים המרכזיים של התלמידים התמקדו בנושאים הבאים:

החוק השלישי של ניוטון
כ- 25% מהתלמידים שפתרו את שאלה 2,  אינם מבחינים בין הכוחות הפועלים על גוף מסוים לבין הכוחות שהגוף מפעיל, וכתוצאה מכך אינם מיישמים נכון את החוק השלישי של ניוטון.

הכוח הנורמלי והקשר בינו לבין  משקל הגוף
כ- 25% מתלמידי המדגם מזהים את הכוח הנורמלי עם משקלו של הגוף.
ראו ניתוח שאלה 2.

החוק השלישי של קפלר
כ- 30% מהתלמידים אינם יודעים לפתח את החוק מתוך חוק הגרביטציה העולמי, כ- 30% מהתלמידים אינם רואים בו חוק שמתקיים, גם כאשר לווין מלאכותי מסתובב סביב כדור הארץ (ראו ניתוח שאלה 5, סעיפים א' ו-ד').

חשוב לדון עם התלמידים על משמעותו שלהחוק השלישי של קפלר. יש לשים דגש עלהנקודות הבאות:
1.    משמעותו הפיזיקלית של החוק
2.    התנאים לקיום החוק
3.    האוניברסאליות של החוק- אין זה משנה אם מדובר בכוכבי לכת, בלוויינים, בירחים או במטאוריטים 
4.    הייצוגים המתמטיים של החוק (ראו הערות דידקטיות לסעיף א' של שאלה 5).

חוק שימור התנע והאנרגיה
חוק שימור האנרגיה המכנית הוא חוק השימור הידוע ביותר לתלמידים.  במקרים שבהם יש לעשות שימוש בחוק שימור האנרגיה המכנית וגם בחוק שימור התנע,  התלמידים נוטים להתעלם מחוק שימור התנע.

במערכת של שתי עגלות וקפיץ מכווץ ביניהן, על משטח חלק, כ-20% מהתלמידים לא ציינו שבמערכת יש שימור תנע, למרות שנשאלו מה הם הגדלים הפיזיקליים שנשמרים במערכת  (ראו שאלה 4, סעיף א').

הדבר חוזר על עצמו בסעיף ד', שבו  היו התלמידים חייבים להשתמש גם בחוק שימור התנע לשם חישוב מהירות אחת העגלות.  הם ניסו להסתדר רק עם שימור האנרגיה הקינטית.

חשוב לפתור עם התלמידים שאלות רבות המשלבות את שני חוקי השימור ולהדגיש את השימוש גם בחוק שימור התנע.

ההתייחסות  למהירות, לכוח ולתאוצה אינה התייחסות וקטורית 
 הדבר בא לידי ביטוי בשאלה 1, סעיף ג'  ובשאלה 3, סעיפים א' וב' .
המעניין הוא שבשאלה 4  כ-10% מהתלמידים התייחסו לאנרגיה הקינטית כאל גודל וקטורי.

מכניקה תשס"ד