עבודה ואנרגיה פיזיקה לכיתה י״א

בנושא הזה 8 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. עבודה של כוח קבוע ושל כוח משתנה

   עבודה של כוח קבוע לאורך העתק ישר: W = F·Δs·cosθ (רק רכיב הכוח בכיוון ההעתק עושה עבודה). עבודה היא סקלר - חיובית, שלילית או אפס. לכוח משתנה - השטח מתחת לגרף כוח-מקום. בשיעור גם: המכפלה הסקלרית, ולמה הכוח השקול בתנועה מעגלית קצובה לא עושה עבודה.

2. משפט עבודה-אנרגיה

   אנרגיה קינטית Ek = ½mv² ומשפט עבודה-אנרגיה: העבודה הכוללת על גוף שווה לשינוי באנרגיה הקינטית שלו, Wכוללת = ΔEk. בשיעור: הוכחה לכוח קבוע, שימוש בבעיות בלימה ודחיפה, והקשר Ek = p²/2m.

3. כוחות משמרים ואנרגיה פוטנציאלית כובדית

   כוח משמר הוא כוח שעבודתו לא תלויה במסלול (ובמסלול סגור היא אפס) - כמו כוח הכובד. לכוח כזה מגדירים אנרגיה פוטנציאלית: Wמשמר = −ΔU. ליד פני כדור הארץ UG = mgh, כשנקודת האפס נבחרת שרירותית. חיכוך אינו כוח משמר.

4. אנרגיה פוטנציאלית אלסטית

   כוח הקפיץ הוא כוח משמר, ולכן יש לו אנרגיה פוטנציאלית: Usp = ½k(Δℓ)², שמתקבלת מהשטח מתחת לגרף Fsp = kΔℓ. בשיעור: הפיתוח, חישובי שיגור בקפיץ ודחיסה מרבית, והשוואה בין קפיצים (לא בבחינת תשפ״ו).

5. שימור האנרגיה המכנית וכוחות לא משמרים

   האנרגיה המכנית הכוללת E = Ek + U. מהמשפט Wכוללת = ΔEk ומ-Wמשמר = −ΔU מקבלים: Wלא משמרים = ΔE. כשרק כוחות משמרים עושים עבודה - האנרגיה המכנית נשמרת. כשיש חיכוך - האנרגיה ה"אבודה" הופכת לאנרגיה פנימית.

6. תנועה במעגל אנכי והינתקות

   תנועה במעגל אנכי משלבת שני כלים: החוק השני ברכיב הרדיאלי (ΣF_R = mv²/r) בכל נקודה, ושימור אנרגיה בין נקודות. בשיעור: לולאה במסילה, גוף על חוט, המהירות המזערית בנקודה העליונה, וההינתקות מהמסלול - כשהכוח הנורמלי (או המתיחות) מתאפס.

7. התנגשויות ואנרגיה פנימית

   בהתנגשות התנע נשמר (במערכת סגורה), אבל האנרגיה הקינטית - לא תמיד. בהתנגשות פלסטית חלק מהאנרגיה הקינטית הופך לאנרגיה פנימית; בהתנגשות אלסטית היא נשמרת, ובממד אחד מתקיים vA − vB = −(uA − uB). בשיעור גם: המטוטלת הבליסטית - שילוב של שני חוקי השימור.

8. הספק ונצילות וחזרה

   הספק הוא קצב עשיית עבודה: P̄ = W/Δt, ובמהירות קבועה P = F·v. נצילות היא היחס בין האנרגיה המועילה לאנרגיה שהושקעה. יחידות: ואט, קילוואט-שעה, כוח סוס (נושא מצומצם, לא בבחינת תשפ״ו). בסוף - חזרה מעורבת על כל יחידת העבודה והאנרגיה.

→ התנע ושימורותנועה הרמונית פשוטה ←