אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

מטרת ההדמיה

הבנת מושגים הקשורים באנרגיה של תנועה: אנרגיה קינטית, אנרגיה פוטנציאלית, נקודת ייחוס של אנרגיה פוטנציאלית, חיכוך והשפעתו על האנרגיות בתנועה, גלגולי אנרגיה, וכו'.

קישור להדמיה

http://stwww.weizmann.ac.il/ptc/applets/energy-skate-park.jar

או

https://phet.colorado.edu/sims/energy-skate-park/energy-skate-park_iw.jnlp

סוג הקובץ

Java-based simulation

להורדת Java לחצו כאן

מקור ההדמיה

PhET – Physics Education Technology, University of Colorado, Boulder

להנחיות כלליות לשימוש בהדמיות PhET לחצו כאן

הסעיף המתאים בסילבוס להדמיה

אנרגיה מכנית וגלגוליה: 

שימוש בהוראה
כעזר בזמן הוראת הנושא (הקרנה על הלוח) של אנרגיה מכנית (קינטית ופוטנציאלית), חיכוך, השפעת גרביטציה על תנועה, כשיעורי בית, כפעילות תלמידים (ראה דוגמאות של דפי פעילות, באנגלית, שפותחו על ידי מורים בארה"ב והורדו באישור מהאתר באוניברסיטת קולורדו).

1. יצירת צורות שונות של מסלול התנועה במישור האנכי, באמצעות לחיצה על התמונה המתאימה להוספת קטעים למסלול (ראה תמונה משמאל). לכל קטע מסלול יש מספר עיגולים, שגרירתם יוצרת את צורת הקטע הרצוי של מסלול התנועה. ברגע שמקרבים קצה של קטע מסלול, אל מסלול קיים, הם מתחברים למסלול רציף. ניתן לבנות מסלולים מסוגים שונים, הכוללים גם תנועה במעגל אנכי (זקוף) – כולל אליפטי.

2. מיקום התחלתי של הגוף על המסלול, ניתן לקבוע אותו באמצעות גרירת הדמות של המחליק באמצעות העכבר.
   
3. קיום חיכוך עם המשטח או לא, לוחצים על כפתור Track Friction" המופיע בצידו הימני התחתון של המסך, ובחלון שנפתח משנים את ערך מקדם החיכוך לערך הרצוי. ניתן למחוק את "החום" באמצעות לחיצה על כפתור "נקה חום" (Clear Heat), כמובן שחום נוצר כתוצאה מפעולת החיכוך.

4. ניתן לשנות את מיקום ההדמיה, בין כדור הארץ (Earth), הירח (Moon), החלל (Space), או כוכב הלכת צדק (Jupiter). בהתאם לכך משתנה הגרביטציה בהדמיה. ניתן גם לשנות את ערך תאוצת הגרביטציה באופן ידני, תוך גרירת הזחלן על הסקלה המתאימה.

כפתורי הרצת ההדמיה

a.      תחילה יש לבנות את המסלול עליו רוצים לבצע את ההדמיה, באמצעות הוספת קטעי מסלול ושינויי אורכם ועיקוליהם.

b.   ניתן להפעיל את ההדמיה (Go). לעצור אותה (Pause), ולהקליט את המסלול (Record Path). לאחר ההקלטה, ניתן להריץ את ההדמיה מחדש  (Playback) כמו סרט, ואף במהירות איטית (Playback Slow), או צעד אחר צעד (Step). המסך בתחילה נראה כך:

ולאחר ההקלטה, כך:

ניתן לבחור באפשרויות למתקדמים, באמצעות לחיצה על הכפתורים הבאים:

c. אם רוצים חיכוך עם המשטח (Friction) , יש לבחור באמצעות סימון המשבצת המתאימה. לוחצים על הכפתור המטפל בחיכוך: "Track Friction", ומקבלים בחלון הנפתח אפשרות לקבוע את מקדם החיכוך, כפי שרואים בתמונה:

d.      ניתן לשנות את תכונות המחליק באמצעות לחיצה על כפתור "Edit Skater" ולשנות את הערכים המופיעים בחלון שנפתח כבתמונה:

הערכים הניתנים לשינוי הם:

·         מסת המחליק (Mass).

·         החזרה מקצה המסלול (Bounciness).

אותם ניתן לשנות באמצעות רישום ערך חדש בחלון, או באמצעות גרירת הזחלן המתאים.

תצוגות ההדמיה

בחלון הנמצא על המסך מימין, ניתן למצוא אפשרות להצגת התוצאות במספר דרכים:

ניתן להציג גרפים שונים במהלך ההדמיה, באמצעות בחירתם על פי המסך הבא:

• ניתן להציג גרף דינמי של עוגת האנרגיה  (Pie Chart), באמצעות לחיצה על המשבצת המתאימה. התוצאה המתקבלת נראית בתמונה:

• ניתן לשלוט במרחק מהתצוגה (הגדלה או הקטנה Zoom), באמצעות לחיצות על הכפתורים: אפשרות זו מופיעה גם עבור חלונות הגרפים.
  
• ניתן להוסיף מכשיר למדידת אורך (מטר), באמצעות סימון המשבצת המתאימה. כתוצאה מכך יופיע מכשיר המדידה על המסך, ובאמצעות גרירת הסימנים של X בקצותיו, ניתן למקמו במקום שאת אורכו רוצים למדוד, כפי שרואים בתמונה:
  
• דוגמה למסך תצוגה של אנרגיה כפונקציה של הזמן:
   
• דוגמה למסך תצוגה של אנרגיה כפונקציה של המקום:
  
• ניתן להזיז את נקודת האפס של האנרגיה הפוטנציאלית (מצויין כקו מקווקו), על ידי גרירתו באמצעות העכבר.
• דוגמה למסך תצוגה של עמודות אנרגיה דינמיות:

צורת המסך עם מספר אפשרויות מופעלות, מופיעה בתמונה הבאה:

בדפי העבודה שהציעו המורים בארה"ב (קבצים מצורפים באנגלית), ניתן לראות דוגמאות של טבלאות נתונים שמבקשים מהתלמידים למלא, ניתן למצוא שאלות שכדאי לשאול את התלמידים (לפני הרצת ההדמיה, תוך כדי הפעילות, ואחרי הפעילות (מסקנות), וניתן גם לראות מערכי שיעור בנושא.