אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

מומלץ להציג את החוק השני של ניוטון בארבעה שלבים:

א. דיון בשאלה "האם גוף נע בהכרח בכיווּן הכוח הפועל עליו?". לדיון כזה יש חשיבות רבה, כיוון שבתודעת התלמידים מושרשת התפיסה שלפיה "גוף חייב לנוע בכיווּן הכוח".

ב. דיון בשאלה "האם כיווּן התאוצה שווה בהכרח לכיווּן הכוח?". את הדיון בשאלה זו ניתן לבסס על ניתוח תרשימי-עקבות של גופים בתנועות פשוטות שבהן כיווּן הכוח ידוע, כאשר על-פי תרשים-העקבות מוצאים את כיווּן התאוצה.

ג. חקירה ניסויית של הקשר בין גודל התאוצה של גוף לבין גודל הכוח השקול הפועל עליו (ראו הדגמות וניסויים להלן).

ד. הגדרת המושג "מסה התמדית" כיחס בין גודל הכוח השקול לגודל התאוצה.

הדגמות וניסויים

בחירת מערכת ניסויית להצגת החוק השני:

יש לבחור מערכת ניסויית שבאמצעותה ניתן לחקור את הקשר בין גודלי הכוח לתאוצה וגם בין כיווני הכוח לתאוצה. רצוי מאוד שהמערכת תכלול גוף יחיד, ולא שני גופים שכיווני תנועתם שונים.מערכות שאינן מוצלחות לחקירת החוק השני של ניוטון הן מכונת אטווד (שני גופים הקשורים זה לזה באמצעות חוט הכרוך סביב גלגלת) ומערכת המורכבת מקרונית הנמצאת על משטח אופקי וקשורה באמצעות חוט הכרוך סביב גלגלת למשקולת תלויה. ניסויים אלה בעייתים מבחינת כיווּני התאוצה והכוח השקול, אך כדאי לערוך אותם לאחר שמכירים את החוק השני של ניוטון.

המלצות לניסויים המיועדים לחקירת החוק השני של ניוטון:

ניסויים בממד אחד:

א.הרצת קרונית, המונעת באמצעות מדחף, על מסילה.

ב.הרצת קרונית באמצעות קפיץ בעל קבוע-כוח ידוע, ומדידת מקומה של הקרונית בפרקי זמן שווים על-ידי מד-טווח המחובר למחשב.

ג.הרצת קרונית ומדידה של הכוח השקול הפועל עליה באמצעות חיישן כוח ומקומה של הקרונית במרווחי זמן שווים.

ניסויים בשני ממדים:

• מדידת הכוח השקול והתאוצה של קרונית המסתובבת על מסלול הרצה. לגבי כל מדידה, ניתן לקבוע את הכוח השקול (באמצעות קפיץ) ואת תאוצת הקרונית על פי תרשים תנועה שלה.
• ניסוי שבו התנועה מתנהלת בממד אחד יבוצע על-ידי התלמידים. רצוי לבצע גם ניסוי בשני ממדים, לפחות כהדגמה.

_________________________________________________________
תכנית הלימודים פיזיקה ל-5 יח"ל תשס"ח, האגף לתכנון ולפיתוח תכניות לימודים,
עמוד 53 מתוך 267 עמודים.
_________________________________________________________