אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

א. מוצע לפתוח את הנושא "תנועה הרמונית" בדיון כללי בתנועה מחזורית בזמן. התלמידים בשלים בשלב זה לדיון כללי, כי כבר מוכרות להם שתי דוגמאות: תנועה מעגלית קצובה ותנועה במעגל אנכי. היישום המידי הוא אמנם תנודות הרמוניות, אך תמונה רחבה של התנועה המחזורית תוכל לסייע להם בבוא העת להבין תופעות אחרות מחזוריות בזמן, כגון גלים וזרם חלופין.

יש להגדיר את הפרמטרים המאפיינים את התנועה המחזורית בזמן – זמן-מחזור, תדירות ותדירות זוויתית. ראוי להדגיש כי די בידיעת אחד משלושת הגדלים האלה כדי לאפיין תנועה מחזורית - כל שניים מבין השלושה נקבעים על-ידי הגודל השלישי.

ב.  "תדירות זוויתית" ו"מהירות זוויתית" הם מושגים שונים, אולם נהוג לסמן אותם באותה האות  (). יתר על כן, הם נמדדים באותה היחידה , ובתנועה מעגלית קצובה, אף יש להם אותו הערך המספרי. לכן תלמידים נוטים לזהות את שני המושגים כמושג אחד. חשוב אפוא, ליצור הבחנה בין שני המושגים. (נוח ליצור את ההבחנה בהקשר של תנועת מטוטלת.)

ג.   מוצע לבנות תמונה שבה התנודות ההרמוניות הן תת-משפחה של התנודות, והתנודות הן תת-משפחה של תנועות מחזוריות בזמן.

ד.  מוצעות שתי דרכים לאפיון הכוח בתנועה הרמונית:

• דרך א'  נסמכת על הכרת תבנית הכוח של קפיץ: דנים במערכת הכוללת קרונית הנמצאת על משטח אופקי חלק, וקפיץ אשר ניתן לכיווּץ ולמתיחה. הקפיץ קשור בקצהו האחד לנקודה קבועה, ובקצהו האחר לקרונית.
  מנתחים את התבנית המתמטית של הכוח המחזיר הפועל על הקרונית, בשעה שהיא מתנודדת.
• דרך ב' נסמכת על מדידות: מודדים בעזרת חיישנים את הכוח הפועל על גוף מתנודד ואת מקומו - שניהם כפונקציה של הזמן. לאחר מכן חוקרים את הקשר שבין הכוח ובין המקום. לחלופין, אפשר להסתפק במדידת המקום כפונקציה של הזמן ולבחון את הקשר שבין התאוצה לבין המקום.

ה.  את התבנית המתמטית של הכוח המחזיר בתנועה הרמונית כדאי להציג בצורה , כאשר c הוא קבוע חיובי כלשהו. צורת הכתיבה  עלולה לגרום לכך שתלמידים יזהו "תנועה הרמונית" עם "תנועה בהשפעת קפיץ".

_________________________________________________________
תכנית הלימודים פיזיקה ל-5 יח"ל תשס"ח, האגף לתכנון ולפיתוח תכניות לימודים,
עמוד 79 מתוך 267 עמודים.
_________________________________________________________