אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

א.  התמונה שתיבנה אצל התלמידים בסוף לימוד הדינמיקה:

     החוק הראשון של ניוטון עוסק ב"גופים חופשיים" כלומר גופים שאין פועלים עליהם כוחות. לא ניתן לממש מצב זה כלשונו, אלא רק להתקרב אליו (כי תמיד יפעלו על הגוף כוחות כבידה). החוק הראשון קובע כי המהירות של גופים כאלה נשמרת. במצב אחר של התמדה, פועלים על גוף כוחות שהשקול שלהם שווה לאפס. גם במצב זה מהירות הגופים נשמרת, אולם כאן מדובר במקרה פרטי של החוק השני של ניוטון. כיוון שבשני המצבים הגופים מתמידים במצבם, ניתן לשייך את שניהם לקטגוריה אחת המכוּנה "מצב התמדה". שני המצבים זהים מבחינת התנועה, אולם הם יכולים להיות שונים מבחינות אחרות: אנרגיה אינה יכולה לעבור אל גוף חופשי (או ממנו), כי הוא אינו מבצע אינטראקציה; לעומת זאת היא יכולה לעבור לגוף שפועלים עליו כוחות, גם כאשר הכוח השקול שווה לאפס, למשל: אנרגיה עוברת אל קפיץ כשהוא נמתח על-ידי כוחות שהשקול שלהם שווה לאפס.

     מומלץ לדון תחילה עם התלמידים בשני מצבי ההתמדה ולדחות את ההבחנה בין שני המצבים האלה עד לאחר שיפנימו (במידה מסוימת) את עקרון ההתמדה.

ב.  מומלץ להציג את רעיון ההתמדה באמצעות דיון הנסמך על סדרת ניסויים, שבהם דוחפים גוף על הרצפה פעמים מספר ולאחר מכן מרפים ממנו והוא מחליק על משטח אופקי. תנאי הדחיפה זהים בכל הפעמים, אולם בכל פעם מקטינים את החיכוך עם המשטח. (בכל פעם מחליפים את המשטח במשטח חלק יותר.) בשלב האחרון עורכים ניסוי מחשבתי שבו החיכוך אינו קיים כלל.

ג.   מומלץ לדון בתופעות התמדה המוכרות מהתנסות יום-יומית, כגון תחושות של אדם הנמצא במכונית המשנה את מהירותה.

ד.  יש להדגיש כי במושג התמדה מתכוונים למצב שבו המהירות של גוף כווקטור (גודל וכיווּן) אינה משתנה, ויש להדגים זאת בניסויים (ראו הדגמות וניסויים להלן). נזכיר שוב כי ייישום הערכת התאוצה בעזרת שינוי המהירות   בדרך גאומטרית, מקל על התלמידים את הפנמת הכלל שכאשר תמיד יש תאוצה.

ה.  יש לדון במצבים שבהם ההתמדה מתרחשת רק בציר אחד (גוף הנזרק כלפי מעלה ברכבת הנעה במהירות קבועה), ולקשור מצבים אלה עם מצבם של גופים הנזרקים כלפי מעלה מן הארץ הנעה. יש להדגים התמדה בציר מסוים (ראו הדגמות וניסויים להלן).

הדגמות וניסויים

א.   התמדה בגודל המהירות: אפשר לחקור תנועת קרונית באמצעות מד-טווח על מסלול אופקי עם חיכוך קטן (למשל קרונית הנעה על מסילת אוויר).

התמדה בכיווּן המהירות: ניתן לעקוב אחר תנועתו של כדור הנע במסילה עקומה הנמצאת על שולחן אופקי, משתחרר מהמסילה ברגע מסוים ונע על שולחן במסלול ישר.

ב.  התמדה בציר מסוים בלבד ניתן להדגים באמצעות "עגלת התמדה" – עגלה הנושאת "תותח" היורה כדור בזריקה אנכית מעלה תוך נסיעתה של העגלה.

 סרטים

מומלץ לצפות בסרטון "חוק ההתמדה" בסדרה "היקום המכני". 

_________________________________________________________
תכנית הלימודים פיזיקה ל-5 יח"ל תשס"ח, האגף לתכנון ולפיתוח תכניות לימודים,
עמוד 51 מתוך 267 עמודים.
_________________________________________________________