כוחות ותנועה מדע וטכנולוגיה לכיתה ח׳

בנושא הזה 11 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. כוחות ושינוי

   כוח הוא דחיפה או משיכה שפועלת בין שני גופים - פעולה הדדית (אינטראקציה). כוח יכול לשנות את מהירות הגוף (תאוצה או תאוטה), את כיוון תנועתו או את צורתו. לפי חוק הפעולה והתגובה, כשגוף א׳ מפעיל כוח על גוף ב׳, גוף ב׳ מפעיל על גוף א׳ כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו.

2. סוגי כוחות ומדידתם

   יש כוחות שפועלים במגע (דחיפה, חיכוך, קפיץ, כוח נורמלי) ויש כוחות שפועלים ללא מגע (כוח הכובד, הכוח המגנטי, הכוח החשמלי). לכוח שלושה מאפיינים: גודל, כיוון ונקודת אחיזה, ולכן מציירים אותו כחץ. יחידת הכוח היא ניוטון, ומודדים כוח בדינמומטר.

3. כוח החיכוך

   כוח החיכוך פועל בין שני גופים שנמצאים במגע, ומתנגד להחלקה שלהם זה על זה. חיכוך סטטי מאפשר תנועה - בזכותו אנחנו הולכים ומכוניות נוסעות; חיכוך קינטי מאט תנועה - כמו בלמים, או מים ואוויר שמאטים סירה ומטוס. החיכוך גם מועיל וגם מפריע, והוא הופך אנרגיית תנועה לחום.

4. משקל ומסה

   מסה היא כמות החומר בגוף; מודדים אותה בקילוגרמים במאזניים, והיא לא תלויה במקום. משקל הוא כוח - הכוח שבו גרם שמים (כדור הארץ, הירח) מושך את הגוף; מודדים אותו בניוטון בדינמומטר.

5. לחץ במוצקים

   לחץ הוא הכוח שפועל על יחידת שטח: P = F ÷ A. יחידת הלחץ היא ניוטון למטר רבוע, שנקראת פסקל (Pa). אותו כוח על שטח קטן יוצר לחץ גדול (סכין חדה, מסמר, עקב דק), ועל שטח גדול - לחץ קטן (טרקטור על שרשראות, נעלי שלג).

6. לחץ בנוזלים ולחץ אוויר

   נוזל לוחץ על דפנות הכלי ועל הנוזל שסביבו - זה לחץ הידרוסטטי. הלחץ ההידרוסטטי גדל עם העומק ושווה בכל הכיוונים באותו עומק. גם האוויר מפעיל לחץ - לחץ אטמוספרי - כי חלקיקי האוויר פוגעים בכל משטח. לחץ האוויר שווה בכל הכיוונים, וקטן ככל שעולים לגובה רב יותר.

7. הכוח המגנטי

   למגנט שני קטבים - צפון ודרום. קטבים שווים דוחים זה את זה, וקטבים שונים מושכים, גם בלי מגע. מגנטים מושכים ברזל, קובלט וניקל - ולא כל מתכת: אלומיניום ונחושת, למשל, לא נמשכים.

8. חשמל ומגנטיות: האלקטרומגנט

   זרם חשמלי יוצר השפעה מגנטית. חוט מלופף לסליל שעובר בו זרם מתנהג כמו מגנט - זה אלקטרומגנט, והכוח שלו הוא אותו כוח מגנטי של מגנט רגיל. היתרון: אפשר להדליק ולכבות אותו ולשנות את עוצמתו. משתמשים בו למשל במנוף במגרש גרוטאות, בפעמון חשמלי ובמפסק אוטומטי.

9. המנוף והמישור המשופע

   מנוף הוא מוט שמסתובב סביב נקודת משען. המרחק מנקודת המשען עד המקום שבו מפעילים כוח הוא זרוע הכוח, והמרחק עד המשא הוא זרוע המשא. כשזרוע הכוח ארוכה יותר, צריך כוח קטן יותר: כוח × זרוע הכוח = משא × זרוע המשא.

10. כוח לעומת אנרגיה

    כוח ואנרגיה הם מושגים שונים. לכוח יש כיוון ולאנרגיה אין. יש חוק שימור האנרגיה, אבל אין חוק שימור הכוח - במנוף, למשל, אפשר "להרוויח" כוח, אבל לא אנרגיה. אנרגיה אפשר להמיר מצורה לצורה, וכוח - לא. הם קשורים: כדי להפעיל כוח לאורך דרך, שריר או מנוע צורכים אנרגיה.

11. תנועה ומהירות (הרחבה)

    הרחבה. תנועה מתוארת בגודל המהירות ובכיוונה. מהירות היא הדרך שגוף עובר ביחידת זמן: v = d ÷ t, ונמדדת במטר לשנייה או בקילומטר לשעה. במהירות קבועה הגוף עובר דרכים שוות בזמנים שווים.

→ מערכות אקולוגיות