אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

א. הצעה לסדר הוראת הנושא והערות כלליות:

1. הגדרת מתקף של כוח קבוע. (מוטיבציה להגדרה יכולה לשמש השאלה "מה משמעותו של גודל פיזיקלי המביא בחשבון את הכוח הפועל על גוף וגם את משך פעולתו?")
2. הצגת המתקף של כוח משתנה בגודלו כ'שטח' התָחום בין עקומת כוח-זמן לבין ציר הזמן. יש להציג את הדרכים הבאות לחישוב ה'שטח':
   • פריסה של קווים אופקיים ואנכיים וחישוב ה'שטח' על-פי מספר המשבצות ועל-פי 'שטחה' של משבצת אחת. בדרך-כלל לא ניתן לקבוע במדויק את מספר המשבצות, לכן נדרש להעריך אותו. ככל מדידה, גם תוצאת מדידה זו אינה מוחלטת.
   • באמצעות נוסחה ידועה, כאשר מדובר בצורה גאומטרית פשוטה כגון משולש וטרפז.
   • באמצעות אינטגרל. חישוב כזה ייעשה רק בשלב שבו התלמידים בשלים לכך מבחינת הרקע שלהם במתמטיקה. לא נדרש להרבות בחישוב מתקפים באמצעות אינטגרל.
   • חישוב אינטגרל בעזרת מחשב. ניתן לחשב אינטגרל של עקומת כוח-זמן במרבית התוכנות המשמשות למעבדה ממוחשבת. יתרונן של תוכנות אלה משמעותי כאשר משווים את המתקף המתקבל לשינוי בתנע, המתקבל גם הוא בעזרת חיישני התוכנה.
3. הגדרת המושג "מתקף כולל".
4. פיתוח הקשר בין מתקף כולל הפועל על גוף, לבין שינוי התנע של הגוף. יש להוכיח את הקשר עבור כוח קבוע.
   יש לציין בהוראה כי הקשר מתקיים גם עבור כוח משתנה, ורצוי להוכיח זאת. בכיתה שבה התלמידים אינם בקיאים בחישוב אינטגרלים, ניתן לבסס את ההוכחה על חלוקת מרווח-הזמן הכולל למרווחי זמן קצרים, שבהם התאוצה קבועה בקירוב.
   רצוי לציין בפני התלמידים כי ניתן לקבוע את המתקף של כוח המשתנה גם בגודלו וגם בכיווּנו - תחילה על-ידי חישוב המתקפים של רכיבים קרטזיים של הכוח, ואחר-כך על ידי חישוב המתקף שמפעיל הכוח. אין צורך בחישוב מתקפים של כוחות המשתנים בגודלם ובכיווּנם.
5. הצגת החוק השני של ניוטון במונחים של תנע (הכוח השקול שווה לקצב שינוי התנע.)

ב. יש להדגיש את האופי הווקטורי של המתקף ושל התנע.

תרגיל לדוגמה:
חשבו את השינוי בתנע של כדור שמסתו  1 kg הפוגע בקיר בניצב אליו במהירות שגודלה 1 m/sומוחזר מהקיר במהירות שגודלה 1 m/s.

ג. הערות לגבי יישום הנוסחה :

1. יש ליישם את הנוסחה בתרחישים חד-ממדיים ודו-ממדיים, בדרך אלגברית ובדרך גאומטרית.
2. יש לעסוק גם בתרגילים איכותיים.
   תרגילים לדוגמה:
   • נער קופץ לגובה ונוחת על משטח. מדוע מניחים מזרן על המשטח? השתמשו בתשובתכם במונחים "מתקף" ו"תנע". 
   • נער קופץ משולחן לרצפה. מדוע מכופף הנער את ברכיו בעת נחיתה על הרצפה ? השתמשו בתשובתכם במונחים "מתקף" ו"תנע". 
3. יש לעסוק גם בתרגילים שבהם נדרש מן התלמידים לתאר תופעות פשוטות במונחים של מתקף ותנע.
   תרגיל לדוגמה:
   אדם זורק כדור אל קיר; הכדור חוזר מן הקיר אל ידיו. מהם המתקפים הפועלים על הכדור בשלבי תנועתו השונים? איזה מהם הוא, לדעתכם, הגדול ביותר? הסבירו.

ד. רצוי לבחון את הנוסחה באופן ניסיוני.

לשם כך אפשר לחקור התנגשות של קרונית עם חיישן-כוח. חקר ניסוי זה במעבדה ממוחשבת מאפשר ביצוע אינטגרל בעזרת מחשב לקבלת תוצאות מדויקות ולהמחשה טובה של המתקף המתקבל על ידי כוח משתנה בזמן.

_________________________________________________________
תכנית הלימודים פיזיקה ל-5 יח"ל תשס"ח, האגף לתכנון ולפיתוח תכניות לימודים,
עמוד 60 מתוך 267 עמודים.
_________________________________________________________