פיזיקה

תוכנית הלימודים

תוכנית הלימודים: מבנה יחידות הלימוד וסה"כ היחידות לבגרות 1.5 יח"ל – מכניקה. 1.5 יח"ל - חשמל ומגנטיות. 1 יח"ל – קרינה וחומר. 1 יח"ל - בגרות מעשית במעבדה. סה"כ: 5 יח"ל

אלקטרומגנטיות

1. חוק קולון והשדה האלקטרוסטטי 1.1 תופעות חשמליות 1.2 חוק קולון 1.3 השדה האלקטרוסטטי, המושג "שדה" בפיזיקה 1.4 חוק גאוס, הקשר בין חוק גאוס לחוק קולון 2. פוטנציאל חשמלי, קיבול וקבלים 2.1 פוטנציאל והפרש פוטנציאלים 2.2 קיבול וקבלים, חומרים דיאלקטריים 3. מעגלי זרם ישר 3.1 הזרם החשמלי ועצמת הזרם החשמלי 3.2 המתח החשמלי, חוק אום 3.3 התנגדות 3.4 כא"מ ומתח הדקים 3.5 טיפול מתמטי כמותי לטעינה ופריקה של קבל 3.6 הספק ואנרגיה במעגל חשמלי, נצילות 3.7 מעגלים חשמליים 3.8 מכשירי מדידה 4. השדה המגנטי 4.1 שדות מגנטיים של מגנטים וזרמים 4.2 השפעת השדה המגנטי על זרם, עצמת השדה המגנטי 4.3 הקשר בין השדה המגנטי ומקורותיו: בקרבת תיל ארוך מאוד, במרכז כריכה מעגלית, בסילונית 4.4 כוח בין זרמים מקבילים, הגדרת האמפר 4.5 כוח הפועל על מטען הנע בשדה מגנטי 4.6 יישומים של הכוח המגנטי 5. השראה אלקטרומגנטית 5.1 כא"מ מושרה וחוק פרדיי וחוק לנץ 5.2 יישומים טכנולוגיים 5.3 השראה עצמית 5.4 משוואות מקסוול

אלקטרומגנטיות - תוכנית הלימודים המלאה

מכניקה - תוכנית הלימודים המלאה

מכניקה

לימוד המכניקה הניוטונית הוא הזדמנות ראשונה לתלמידים לפגוש בתאוריה פיזיקלית במלוא מובן המילה. אחת המטרות של הוראת נושא זה היא להציג אב-טיפוס לתאוריה פיזיקלית ולאפשר לתלמידים להתנסות ולחוות מהי פיזיקה ומהו מדע. המכניקה הניוטונית מאפשרת לתלמידים להתמודד עם מגוון היבטים של תאוריה, כולל היבטים מתמטיים. חלוקה לפרקים: 1.קינמטיקה 1.1 מושגים קינמטיים בסיסיים בתנועה לאורך קו ישר 1.2 תיאור תנועה - מקום כפונקציה של הזמן 1.3 תנועה קצובה לאורך קו ישר 1.4 תנועה יחסית 1.5 תנועה במהירות משתנה 1.6 תנועה בתאוצה קבועה 1.7 תנועה בתאוצה משתנה 1.8 מושגים קינמטיים בסיסיים בתנועה במישור 1.9 וקטורים 1.10 המהירות והתאוצה בתנועה במישור 2.דינמיקה 2.1 כוחות ומדידתם 2.2 תכונות של כוחות 2.3 התמדה 2.4 מתיחות, כוח נורמלי וכוח חיכוך 2.5 ניתוח מצבי התמדה פשוטים 2.6 החוק השני של ניוטון 2.7 כוח הכובד והמסה כמדד לעצמתו 2.8 יישום החוק השני לגבי תנועה לאורך קו ישר 2.9 תנועה במישור בהשפעת כוח קבוע 2.10 תנועה מעגלית 2.11 מערכות ייחוס 3.התנע ושימורו 3.1 מתקף, תנע והקשר ביניהם 3.2 חוק שימור התנע 3.3 יישומים של חוק שימור התנע 4.אנרגיה מכנית ושימורה 4.1 אנרגיה קינטית, עבודה והקשר ביניהם 4.2 אנרגיה פוטנציאלית 4.3 שימור אנרגיה מכנית 4.4 תנועה במעגל אנכי 4.5 היבטים אנרגטיים בהתנגשות 4.6 הֶספק ונצילות 5.מודל הגז האידאלי 5.1 תכונות מאקרוסקופיות של גזים 5.2 הסבר התנהגות גז אידאלי באמצעות המודל הקינטי 5.3 החוק הראשון והחוק השני של התרמודינמיקה 6.תנועה הרמונית פשוטה 6.1 תנועה מחזורית, תנודות ותנודות הרמוניות 6.2 נוסחאות קינמטיות לתיאור תנועתו של אוסצילטור הרמוני 6.3 דוגמאות: תנודות גוף הקשור לקפיץ אנכי ותנודות של מטוטלת פשוטה 7.כבידה 7.1 רקע היסטורי וחוקי קפלר 7.2 חוק הכבידה 7.3 המושג "שדה", עבודה ואנרגיה בשדה הכבידה

קרינה וחומר - תוכנית הלימודים המלאה

קרינה וחומר

1. תופעות יסודיות של האור, ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים 1.1 ראיית עצמים, אפיון האור, ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים 1.2 החזרת אור: חוקי ההחזרה, דמות במראה מישורית 1.3 שבירת אור: חוקי השבירה, החזרה חלקית ומלאה 1.4 עדשות כדוריות דקות: מהלך האור ויצירת דמויות 2. המושג "מודל", תפקידיו, המודל החלקיקי של האור 2.1 המושג "מודל", תפקידי המודל 2.2 המודל החלקיקי של האור 2.3 ניבויי המודל החלקיקי של האור 3. גלים מכניים ואלקטרומגנטיים 3.1 תכונות של פולסים והשוואתן לתכונות האור 3.2 גלים מחזוריים חד-ממדיים 3.3 תכונות של גלים דו-ממדים והשוואתן לתכונות האור 3.4 התאבכות ועקיפה בגלי מים ובאור 3.5 גלים אלקטרומגנטיים, ספקטרום, יישומים ורקע היסטורי 4. מבוא לתורת הקוונטים - המודל הדואלי של האור 4.1 האפקט הפוטואלקטרי, הסבר איינשטיין וניסוי מיליקן 4.2 אפקט קומפטון 4.3 קרינת רנטגן לאור הסבריו של איינשטיין 4.4 המודל הדואלי של הקרינה האלקטרומגנטית 5. מבנה האטום 5.1 גילוי האלקטרון 5.2 מודל האטום על פי תומסון 5.3 ניסוי רתרפורד והמודל הפלנטרי של האטום 5.4 ספקטרום הפליטה הניסיוני של אטום המימן 5.5 מודל בוהר לאטום המימן 5.6 ניסוי פרנק-הרץ 5.7 ספקטרום בליעה וספקטרום פליטה 5.8 עקרון ההתאמה של בוהר 6. מבוא לתורת הקוונטים - דואליות החומר 6.1 גלי דה-ברויי 6.2 המודל הקוונטי-הסתברותי של אור ושל חלקיקים 6.3 עקרון אי-הוודאות 7. הגרעין ומבוא לחלקיקים יסודיים 7.1 מבנה הגרעין והכוח החזק 7.2 תהליכים גרעיניים 7.3 התפרקות רדיואקטיבית 7.4 אנרגיית קשר גרעינית 7.5 חלקיקים יסודיים

הספר פיסיקה לכל - להורדה

פיסיקה לכל

 פול ג'. היואיט

.......................................................................................................

הספר "פיסיקה לכל" עוסק במהותה של הפיסיקה: חוקי הטבע והקשרים הענפים שבין מכלול התופעות.
הרעיונות הפיסיקליים הנסקרים בספר מוצגים בצורה בהירה ומובנת לכל, תוך התמקדות בהיבט המושגי,
בשונה מהתמקדות בהיבט הטכני-חישובי. פרקי הספר השונים מלווים בתרגילים רבים.
הספר מיועד למורים ולתלמידים בחטיבות הביניים ובחטיבה העליונה, לסטודנטים ולמשתלמים,
כולל אלו שעיקר התמחותם במקצועות הלא מדעיים.

אתר אינטלקט - הרצאות קצרות בכל נושאיי הפיזיקה

אתר אינטלקט - הרצאות קצרות בכל נושאיי הפיזיקה (5 יח"ל) http://www.interlect.co.il/ לשימושכם,

בית יא'

תכנים וחומרי לימוד לתלמידי בית יא'

ווקטורים

  

א. העתיקו את הווקטורים הבאים למחברתכם, ושרטטו את הווקטור השקול לווקטורים שבכל תרגיל (חברו אותם באופן גרפי)

ב. בכל זוגות הוקטורים המסומנים A ו-B שרטטו את הווקטור המהווה את הפרשם. פעם אחת A-B ופעם B-A. חישבו, מה הקשר בין שתי התוצאות?

בגיליון הבא ניתן לבצע המרה של ווקטורים מקואורדינטות פולריות לקרטזיות, ולהיפך:

מכניקה

איינשטיין על קפלר - מאמר

הדגמת גרף תנועה בקו ישר

תנועה הרמונית פשוטה

הדמיה של תנועה הרמונית פשוטה:

x=A x=0 x=-A
v=0 vmax± v=0
amax- a=0 amax+

 

 

קינמטיקה

לבחירה מתוך רשימת הנושאים:

(היישומים ייפתחו בחלון חדש)

מהירות יחסית

משחק הפיראטים (גרף מהירות-זמן)

תיאור גרפי של תנועה (היישום דורש ג'אווה. להתקנה)

תאוצה

בית יב'

תכנים וחומרי לימוד לתלמידי בית יב'

גלים

 

.

הדמיות

הוראת הנושא גלים לוקט ונערך בידי פבל דוד , 12.02.06 גלי אורך ורוחב: א. http://surendranath.tripod.com/Applets.html ב. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=1054 ג. גלי אורך: http://www.ngsir.netfirms.com/englishhtm/Lwave.htm באתר , פתח החלון משמאל, לחץ על Waves, עבור ל- Transverse Waves ושוב Waves Transverse. נפתחת הדמיה המציגה גל רוחב. ניתן לשנות בה המשרעת והתדירות. באותה כתובת, בחר Longitudinal Waves מוצגת הדמיה של גלי אורך. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=318 בדף מוצג גל. ניתן לשנות אורך הגל, משרעת ומופע. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=319 הגדרות והסברים של משרעת, אורך גל ותדירות. עקרון הסופרפוזיציה: principle of superposition . חבור של שני פולסים שונים. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=322 http://www.physics4all.co.il/open.php?link=321 גלים עומדים : א. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=320 ב. http://www.ngsir.netfirms.com/englishhtm/TwaveStatA.htm 6 . פגיעה של גל sin בקצה קבוע והחזרה. קבלת גל עומד. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=325 7. החזרה ושבירה - הסבר עקרון הויגנס http://www.physics4all.co.il/open.php?link=779 8. כנ"ל, אתר נוסף: http://www.physics4all.co.il/open.php?link=818 9. לתרגם הנושא באתר זה. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=962 10. תהודה - גלים עומדים בחוט הקשור בקצהו האחד לנקודה קבועה ובקצהו השני לרטט. ניתן לשנות תדירותו. מקבלים תדירות עצמית ראשונה, שניה והלאה. http://www.ngsir.netfirms.com/englishhtm/StatWave.htm 11. התאבכות משני מקורות: א. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=184 בדף הנפתח דפדף מטה עד ל- Oscillation and Waves המשך לדפדף ופתח: Interference of two Circular or Spherical Waves ב. מערכת דומה: http://surendranath.tripod.com/Applets.html ג - Applets Menu פתח Waves ו - Ripple Tank. ד. מערכת דומה: קשור מס' 1295 באתר שלי / גלים / התאבכות. הדמיה זו היא הטובה ביותר, אך כתובה בספרדית. ה. http://physics4all.co.il/open.php?link=458 ו. חזית גל פוגעת בשני סדקים הפולטים גלים מעגליים מחזוריים. ניתן להביא הסמן ( בלחיצה ימנית) אל נקודה מסוימת ולקבל הפרש המרחקים אל שני הסדקים ביחידות של אורך הגל. 12. עקרון הויגנס: http://www.physics4all.co.il/open.php?link=390 באתר לחץ על הכתובת בשורה השניה, דפדף לפרק: Oscillation and Waves המשך לדפדף ופתח: ( Reflection and Refraction ( Huygens' Principle התאבכות גלי אור: א. אתר שלי / גלים/ התאבכות/ קשור 287. צבעוני. מצוין. ב. אתר שלי / גלים/ התאבכות/ קשור 443. כתוב איטלקית. התאבכות משני סדקים. ניתן לשנות את אורך הגל, המרחק בין שני הסדקים, והמרחק בין הסדקים למסך. כמו כן ניתן לסגור סדק ימני או שמאלי ולקבל תמונת עקיפה כולל גרף עוצמת אור בסמוך לתמונת ההתאבכות. 14. עקיפה: א. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=15 עקיפה בסדק יחיד. צבעוני. ניתן לשנות את רוחב הסדק, אורך הגל והמרחק למסך. ב. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=442 התאבכות משני סדקים ועקיפה בסדק יחיד. ניתן לשנות את אורך הגל, המרחק בין שני הסדקים, והמרחק בין הסדקים למסך. כמו כן ניתן לסגור סדק ימני או שמאלי ולקבל תמונת עקיפה כולל גרף עוצמת אור בסמוך לתמונת ההתאבכות. מעולה. הקשור הוזכר למעלה בסעיף 13 ג. ג. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=763 עקיפה בסדק יחיד. מוצג גרף של עוצמת האור. ניתן לשנות רוחב הסדק ואורך הגל. צבעוני וחשוב. ד. http://www.physics4all.co.il/open.php?link=822 עקיפה והתאבכות משני סדקים. מוצגת מעטפת העקיפה ובתוכה תמונת ההתאבכות. ניתן לשנות רוחב הסדק, המרחק בין הסדקים ואורך הגל. חשוב מאוד. ה. התאבכות משניים, ארבעה ושישה סדקים http://www.physics4all.co.il/open.php?link=1300 ו. עקיפה של גלי אור http://www.physics4all.co.il/open.php?link=1303 עקיפה נוצרת כאשר אור עובר דרך סדק שרוחבו מסדר גודל של אורך הגל הפוגע. כאשר האור עובר דרך N סדקים, התבנית הנוצרת היא התאבכות מכל הסדקים ועקיפה של סדק. ניתן לשנות את אורך הגל ע"י פס הגלילה האנכי משמאל. את המרחק a שבין הסדקים ע"י פס הגלילה האופקי, התחתון, השמאלי. את רוחב הסדק ע"י פס הגלילה האופקי, התחתון, הימני. את מספר הסדקים, מ - 1 עד 8 בחלונית מימין. הלחצן Acercar מגדיל המרחק בין הסדקים למסך. הלחצן Alejar מקטין מרחק זה. מעולה וחשוב מאוד. ז. התאבכות + עקיפה ממספר סדקים http://www.physics4all.co.il/open.php?link=1304 מתקבלת תבנית + גרף עוצמה. ניתן לשנות: מספר הסדקים, אורך הגל, רוחב כל סדק והמרחק בין הסדקים. מצוין. בקישור הבא תמצאו כמה הדמיות יפות של גלים: http://phet.colorado.edu/web-pages/simulation-pages/sound-simulations.htm (ההדמיות דורשות Java. ניתן להוריד את התוכנה באתר: www.java.com )

התאבכות

 

 

 

 

סרטון הדמייה

קווי מקסימום

באופן דומה, כל נקודה על קו מקסימום מקיימת: a|PS1-PS2|=nλ עבור קו המקסימום המרכזי n=0, כלומר, מרחקו משני המקורות שווה. עבור נקודות P הנמצאות במרחק גדול ממקורות הגלים S (ביחס למרחק שבין שני המקורות, d), ניתן להניח כי קווי המקסימום הם קווים ישרים, הנוטים ביחס לציר הסימטריה (האנך העובר בין שני המקורות), בזווית הנתונה בביטוי: sin θn=n·λ/d

קווי צומת

כל נקודה על קו צומת מקיימת:

a|PS1-PS2|=(n-½)λ

כאשר n הוא מספרו הסידורי של קו הצומת, מימין או משמאל לציר הסימטריה.

 

בתרשים הבא n=2. כמו כן, PS1=5½λ ו-PS2=7λ

 

 

עבור נקודות P הנמצאות במרחק גדול ממקורות הגלים S (ביחס למרחק שבין שני המקורות, d), ניתן להניח כי קווי הצומת הם קווים ישרים, הנוטים ביחס לציר הסימטריה (האנך העובר בין שני המקורות), בזווית הנתונה בביטוי:

sin θn=(n-½)·λ/d

עבור קווי צומת הסמוכים למרכז תבנית ההתאבכות, ניתן ליישם את הנחת הקירוב לזוויות קטנות, ולרשום ביטוי למרחקו של קו הצומת מציר הסימטריה:

Xn/L=(n-½)·λ/d

ומכאן, שרוחב פסי האור המתקבלים על המסך הוא:

Δx=λL/d

 

 

סריג עקיפה

סריג עקיפה מכיל מספר רב של סדקים צרים המסודרים במרחקים קבועים d. מקובל לאפיין את הסריג באמצעות מספר הסדקים שבו ליחידת אורך - *N . מכאן ש: N*=1/d

כאשר מעבירים אור מונוכרומטי דרך סריג עקיפה, מתקבלת סדרה של נקודות אור במרחק מסויים זו מזו:

 

הזווית בין קווי המקסימום (שיוצרים בפגיעתם במסך את נקודות האור) נתונה לפי:

 

sinθn=nλN*=nλ/d

עקיפה

 

כאשר גל מחזורי עובר דרך סדק, שרוחבו w אינו גדול בהרבה מאורך הגל שלו, מתקבלת תבנית עקיפה:

 

הביטוי הבא מתאר את הזווית בה מתקבלית קווי הצומת:

sinθn=nλ/w

כתם האור המרכזי רחב פי 2 מאלה הצדדיים, ועוצמת האור בו חזקה יותר:

 

 

 

 

חשמל ומגנטיות

לבחירה מתוך רשימת הנושאים:

(היישומים ייפתחו בחלון חדש)

שדה חשמלי

 

שדות מגנטיים של זרמים חשמליים

טורניר הכספות

פעילות ממוחשבת באפקט פוטואלקטרי

פעילות ממוחשבת בגל עומד

קרינה וחומר

גלים אלקטרומגנטיים וקרינת גוף שחור   חלק א': היכרות עם הספקטרום האלקטרו-מגנטי: היכנס לאתר הבא (יש להמתין מעט עד לטעינת התוכנה): http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/index.html  הסט את הכפתור לשמאל וקבע מהם אורכי הגל של התחומים הבאים:                                                  גלי רדיו:                                                                                                                                               גלי מיקרו:                                                                                                                                            אינפרא-אדום, IR:                                                                                                                              אור נראה:                                                                                                                                            אולטרא-סגול, UV:                                                                                                                            קרני X:                                                                                                                                  קרני גאמא:                                                                                            באור הנראה, מהו סדר צבעים על פי אורך גל עולה? חלק ב' קרינת גוף שחור: פתח את תוכנת הג'אווה שבאתר הבא: http://webphysics.davidson.edu/alumni/MiLee/java/bb_mjl.htm   בחלון הימני התחתון תוכל לקבוע את הטמפרטורה של הגוף (במעלות קלווין). הכנס את הערכים הבאים, ובדוק את הצבע המתקבל:  300K      (טמפרטורת כדור הארץ)                                                                 1000K                                                                 3000K                                                                 6000K (טמפרטורת השמש)                                                                 10000K                                                                 15000K   בטל את סימן ה-v בחלון Auto-Y והזז את כפתור הטמפרטורה שמאלה. מה קורה לעוצמת הקרינה?

קרני X - השלמה לספר "מודלים של האטום והגרעין" - עדי רוזן

דף נוסחאות ונתונים בפיזיקה

הומור פיזיקלי

בדיחות לפיזיקאים: http://shayfam.com/David/wjokes/workjoke25.htm

יחידת לימוד 1

מסגרת ציפיות מתלמידי פיזיקה

מסגרת ציפיות מתלמידי פיזיקה

הצעה למסגרת ציפיות מהתלמיד

1.נוכחות התלמידים בכיתה היא חובה. המורה יסמן נוכחות בכל תחילת שיעור והמסגרת הקובעת היא שיטת המנות המונהגת בבית הספר.

2.תלמיד המבקש להצדיק את היעדרותו – יעשה זאת מול מחנך/כת הכיתה ולא מול המורה המקצועי. באחריות המחנכת ליידע את המורים המקצועיים על כך.

3.תלמיד שנעדר מהשיעור (בין בהצדקה ובין שלא בהצדקה) מחוייב בהשלמת חומר הלימוד שנלמד בשיעור זה. אין נוכחות אינה פוטרת מידע החומר הרלוונטי.

4.חובה להגיע לכיתה עם תלבושת אחידה. תלמיד שיגיע ללא תלבושת לא יוכל ללמוד בכיתה ויישלח לטיפול מנהל/ת הבית או סגניתה.

5.תלמיד שיגיע לשיעור באיחור – כלומר אחרי כניסתו של המורה לכיתה – יישלח לרישום במזכירות הבית. לא ייכנס תלמיד לכיתה באיחור – ללא אישור הרשמה. איחור של למעלה מ- 10 דקות ייחשב כחיסור.

6.תלמיד שנכנס באיחור ייכנס לכיתה בשקט בלי להפריע למהלך השיעור התקין ובסוף השיעור ייגש למורה ויסביר את סיבת האיחור.

7.חובה להגיע לשיעור עם כל הציוד הנדרש (מחברת + ספר לימוד + דוחות מעבדה וכלי כתיבה). המורה ירשום וידווח במשוב על תלמיד שהגיע ללא ציוד וניתנת למורה אפשרות להחליט להרחיק את התלמיד לספריה בשיעור זה עקב כך.

8.לא מכבודם של המורה ושל התלמידים ללמד וללמוד בכיתה שאינה נקיה. אם השיעור מתנהל בכיתת הלימוד – על התלמידים (תורנים) לדאוג לנקיון הכיתה לפני תחילת השיעור. במקרה בו כיתת הלימוד הוגדרה ככיתה אחרת – ינקו כל התלמידים את הכיתה לפני תחילת השיעור (כל אחד את סביבת מושבו). בכל מקרה – השיעור לא יוכל להתחיל במצב בו הכיתה אינה נקיה.

9.אם השיעור מתנהל במעבדה, חל איסור חמור לגעת בכל ציוד מעבדה ובכלל זה מחשבים, מקלדות ועכברים, לפני שהמורה נותן אישור לגעת בציוד.

10.חובה לשמור על שלמות הציוד, הכסאות והשולחנות, הן בכיתות הלימוד והן ובחדרי המעבדות. תלמיד שיתפס מלכלך יצטרך לנקות באופן מיידי. ניתן יהיה לקבל ציוד ניקוי אצל רחל.

11.חובה להתנהג בנימוס ובכבוד למורה ולתלמידים. יש למנוע פגיעה (מילולית ופיזית) בתלמידים אחרים. כל מקרה של אלימות (מילולית ופיזית) יטופל בחומרה ע"י המורה וידווח למחנכת הכיתה ולמנהל/ת הבית. במקרים חריגים הטיפול יחייב דיווח והזמנת הורים.

12.על התלמידים חלה חובה להכין את שיעורי הבית שיינתנו משיעור לשיעור ע"י המורה. המורה יבדוק את הכנת שיעורי הבית וירשום אצלו תלמידים שלא הכינו את שיעורי הבית (הכנת ש.ב. תילקח בחשבון במסגרת הערכת המורה בתעודה).

13.חל איסור על שימוש בטלפונים סלולאריים בזמן השיעור. על הטלפונים להיות במצב שקט ובתיק. אם יימצא טלפון פועל בזמן שיעור, יישלח התלמיד להירשם על הפרעה לשיעור.

14.במקרה של הפרעה למהלך השיעור התקין, המורה יעיר לתלמיד וירשום לפניו הערה זו. אם עדיין המשיך התלמיד בהתנהגותו זו ואחרי שתי התראות, ייראה זאת המורה בחומרה רבה וישלח את התלמיד להרשם על הפרעה במזכירות הבית. במצב כזה המורה ידווח על ההפרעה גם למחנך/כת הכיתה ובהתאם לצורך גם להורי התלמיד.

15.התלמידים יקפידו על תרבות דיון והקשבה בכיתה. תלמיד יוכל לדבר רק אחרי שקיבל רשות מהמורה ורק אחרי הרמת יד. תלמיד לא יתפרץ לדברי חבריו וימתין בסבלנות למתן רשות דיבור מהמורה. תלמיד שלא יעשה כן, ייחשב כמפריע למהלכו התקין של השיעור.

16.על התלמידים להישמע להוראותיה של הלבורנטית רחל בכל הקשור לעבודה במעבדה.

17.כשהשיעור מתקיים במתחם המעבדות – על התלמידים להמתין למורה מחוץ למתחם המעבדות ולהיכנס למעבדה אך ורק עם המורה המלמד. אין להישאר במעבדה ללא נוכחות מורה.

קישורים

פיזיקה פלוס - כתב העת של האגודה הישראלית לפיזיקה

פיזיקה פלוס - כתב העת של האגודה הישראלית לפיזיקה

קישור האגודה הישראלית לאסטרונומיה

קישור האגודה הישראלית לאסטרונומיה

קישורים באופטיקה

How to See Without Glasses

הסתגלות העין

הסתגלות עדשת העין

העין האנושית היא מתקן אופטי מופלא:

כדי לראות גוף בבירור על דמותו להיווצר בדיוק על הרשתית. מאחר ובעין האדם המרחק בין עדשת העין לבין הרשתית הוא קבוע, הרי שלכאורה ניתן היה לראות בבירור רק את דמותם של עצמים הנמצאים במרחק מסוים וקבוע מהעין (כאשר f ו- v קבועים גם u קבוע). אולם אנו מסוגלים לראות בבירור עצמים הנמצאים במרחקים שונים מהעין והסיבה לכך היא שעדשת העין "מסתגלת" ומשנה את רוחק המוקד שלה. כאשר אנו מסתכלים על עצמים הנמצאים "באינסוף", שרירי העין רפויים ומשטחי העדשה שטוחים (מרחק מוקד גדול יחסית) וכאשר אנו מתבוננים בעצם קרוב, שרירי העין מקמרים את העדשה ומרחק המוקד שלה קטן.

קישורים ברדיואקטיביות

מצגת ברדיואקטיביות

סרטון הפקת חשמל בכורים גרעיניים

תדריכי מעבדה

במסגרת לימודי המגמה, נדרש להגיש בסיומו של כל ניסוי דוח מעבדה. כדי להשלים את הדוח בבית, תזדקקו לקבצים שתיצרו במהלך השיעור. את הקבצים תוכלו להעביר באמצעות e-mail, או דיסקט (אין אפשרות לחבר Disk on key למחשבי המעבדה). יש לבוא ערוכים לכך לשיעור.
את הדוח יש להגיש כיחידים! (ידוע לנו כי הניסוי עצמו מתבצע בקבוצה, עם זאת כל אחד מחברי הקבוצה נדרש להכין דוח מעבדה אישי בכוחות עצמו, החלק היחיד המשותף לכל חברי הקבוצה הוא תוצאות הניסוי.)
את הדוח יש להגיש תוך שבוע בדיוק מיום ביצוע הניסוי.
זכרו! דוח המעבדה מהווה חלק מהותי מציון מגן המעבדה שלכם אנא התייחסו אליו ברצינות.

ראו מבנה דוח מעבדה.
להלן התדריכים למעבדות השונות.

10. מבנה דו"ח מעבדה לתלמידי ט' וי'

12. מבנה דו"ח מעבדה לתלמידי יא'- יב'

אחרי דו"ח מעבדה

דו"ח מעבדה - דוגמא

הערכת דו"ח מעבדה

רשימת מעבדות לבגרות י"א - י"ב

14. Multilog

היכרות עם מערכת ה- Multilog

חוק שני באמצעות מולטילוג

חוק שני באמצעות מולטילוג

ניסוי הכרות עם מערכת המולטילוג

16. נפילה חופשית

18. אופיין של תיל ונורה חשמלית

20. כא"מ מתח הדקים והתנגדות פנימית

22. גלוונומטר טנגנטי

24. הדיפת כיסא - ניתוח סירטון וידאו

26. שבירה וחוק סנל

28. דמות בעדשה מרכזת

30. התאבכות ועקיפה באור

32. התפרקות רדיואקטיבית - חקר הדמיה

34. האפקט הפוטואלקטרי

36. תדריך לכיתה י' - החזרה

38. תדריך לכיתה י' - שבירה

40. פעילות ממוחשבת לכיתה י' - שבירה

42. איתור דמות במראה מישורית (פעילות באמצעות סיכות)

44. תדריך דמות בעדשה מרכזת לכיתות י'

46. תדריך לכיתה ט' - מנופים

48. תדריך לכיתה ט' - מדרונות

50. מעבדה - חוק הוק

52. מדידת כמויות אנרגיה לפני גלגול ואחריו

54. התנגשות בשני מימדים

56. אחרי דוח מעבדה

58. שאלות להכנה לקראת בחינת הבגרות במעבדה

60. שרטוט גרפים ב-Excel

במעבדות רבות תידרשו להציג את תוצאות הניסוי באופן גרפי. הכלי הנפוץ כיום לצורך זה הוא הגיליון האלקטרוני Excel. דף זה מטרתו להדריך אתכם כיצד להפיק גרפים בתוכנה זו.

ראשית, כאשר פותחים גיליון חדש, יש לוודא כי הוא מסודר משמאל לימין (סדר האותיות בראש העמודות), במידה והגליון מסודר מימין לשמאל, יש ללחוץ על הלחצן .

הכינו כעת את העמודות בהן יוזנו הנתונים לגרף. תנו שמות מתאימים לכל עמודה, וציינו גם יחידות לפי הצורך. מומלץ לא להשתמש בשורות העליונות של הגיליון ובעמודות הראשונות שלו. השאירו "שוליים" למקרה שתרצו להוסיף או לשנות פרטים. לאחר שהעמודות מוכנות, הזינו בהן את הנתונים שברשותכם.

כדי לשרטט את הגרף, סמנו את העמודות הרצויות. כדי לסמן עמודות שאינן צמודות, השתמשו בכפתור Ctrl: מסמנים עמודה אחת, מחזיקים את כפתור ה-Ctrl לחוץ, ומסמנים את העמודות הנוספות. ניתן להציג בגרף אחד יותר מ-2 עמודות, אולם התוכנה תבחר תמיד את העמודה השמאלית כציר האופקי.

לאחר שהעמודות הרצויות מסומנות, לחצו על לחצן "אשף התרשימים": . במעבדות הפיזיקה נבחר כמעט תמיד בסוג הגרף: (פיזור) XY, שבו מוצגות העמודות הימניות בציר ה-y כנגד העמודה השמאלית הראשונה שמוצגת בציר ה-x. במידה ומדובר בתוצאות ניסוי, כלומר סט של נתונים בדידים, נציג על הגרף את נקודות המדידה בלבד, ולאחר מכן נוסיף את קו המגמה. נתונים מחושבים ניתן לחבר בקו (ישר או עקום, לפי ההקשר).

לעיתים מוצג הגרף כאשר ציר ה-x פונה ימינה ולא שמאלה כמקובל. כדי לשנות זאת, מסמנים את הציר, וקליק ימני על העבר יפתח תפריט ממנו בוחרים "עיצוב ציר", נפתח חלון ובו בוחרים בלשונית "סרגל" ומבטלים את בחירת האפשרות "ערכים בסדר הפוך":

בגרף שבו סדרת נתונים יחידה, רצוי גם למחוק את תיבת המקרא.

 

הוספת קו מגמה

במקרים רבים תידרשו למצוא את משוואת הקו הישר המתאים לתוצאות הניסוי. זוהי פרוצדורה מתימטית שנקראת "רגרסיה ליניארית" שתכליתה למצוא את הקו הישר המתאר באופן הקרוב ביותר סדרה של נקודות. ה-Excel יודע לבצע עבורנו את התהליך ולהפיק את הקו הישר ואת משוואתו.

מסמנים את אחת הנקודות בגרף (לא משנה איזו) - כל הגרף יואר. קליק ימני על הגרף יפתח תפריט וממנו בוחרים "הוספת קו מגמה". כברירת מחדל בוחר ה-Excel לחשב קו מגמה ליניארי (קיימים גם סוגים אחרים), נלחץ על לשונית "אפשרויות", ונסמן את האפשרות "הצג משוואה בתרשים". לאחר האישור, יוצג בגרף קו המגמה ולידו משוואתו:

 

באתר הבא תמצאו קורס שלם בנושא השימוש ב-Excel.

ניתן גם להוריד, חינם, את הגיליון האלקטרוני Calc של Open-Office, ולהשתמש בו.

 

תכנים להעשרה

חומר להעשרה

החלקיק האלוהי

החיפוש אחר ה"חלקיק האלוהי" - עילם גרוס

חלקיק האלוהים - מהו ואיך מחפשים אותו במאיץ החלקיקים

התחממות כדור הארץ

התחממות כדור הארץ - הסבר

התחממות כדור הארץ
אפקט חממה-אנגלית
אפקט חממה בשלבים
אנימציה אפקט חממה
יש לו חום גבוה כדור-הארץ מתחמם


*יבשת אנטארקטיקה, ביתם של הפינגווינים החביבים (ראו בתמונה), מתחממת.
*15מיליוני אנשים בבנגלדש עלולים לאבד את ביתם בשל הצפת אזורי החוף.
*בעקבות הגשמים העזים עולים הנהרות באירופה על גדותיהם ומציפים כפרים וערים.
*התחממות האוקיינוסים גורמת לירידה באוכלוסיית דגי הסלמון ולפגיעה בשוניות האלמוגים.
בשנים האחרונות אנו שומעים יותר ויותר על אירועים כגון אלה, הקשורים כולם לתופעה אחת: התחממות כדור-הארץ.

כמה הוא מתחמם?
מאז שנת 1860 עלתה טמפרטורת כדור-הארץ בערך בחצי מעלה. בעשורים האחרונים הואץ תהליך ההתחממות, וצפוי שעד שנת 2100 תעלה הטמפרטורה על פני כדור-הארץ במעלה אחת עד 3.5 מעלות צלסיוס! התחממות זו, שמקורה בפעילות של בני האדם, כבר גורמת לשינויים במזג האוויר בכל העולם, להפשרת קרחונים, לעלייה במפלס הים, להצפות של אזורים חופיים נרחבים, לבצורות, לגלי חום ולשריפות, לירידה ביבולים ועוד. כיום כבר אין ויכוח בין מדענים בשאלה האם כדור-הארץ מתחמם. השאלה היא: באיזו מידה ובאיזה קצב הוא מתחמם?
גדל בחממה
כאשר ריחף האסטרונאוט אל"מ אילן רמון ז"ל במעבורת החלל קולומביה מעל כדור-הארץ תיאר בדבריו את האטמוספרה, שכבת הגזים העוטפת את הכדור שלנו:

"... מה שרואים מכאן זה באמת מדהים. כדור-הארץ שלנו הוא יפהפה. מה שיותר מעניין הוא שהאטמוספרה מאוד דקה, ורואים אותה זוהרת. ביום היא כחלחלה - תכלת יפה, וגם בלילה רואים אזורים מהאטמוספרה. אנחנו צריכים לשמור עליה כעל בבת עינינו."
אכן, האטמוספרה, שכבת הגזים המקיפה את כדור-הארץ, דקה ושבירה. עבורנו, היצורים החיים על-פני כדור-הארץ היא חיונית, ובלעדיה לא ייתכנו חיים. אחד התפקידים החשובים שלה עבורנו ועבור כל היצורים החיים על פני כוכב-הלכת שלנו הוא שמירה על חומו, ממש כמו שמיכה העוטפת אותנו ושומרת על חום גופנו. תופעה זו נקראת: אפקט החממה.
אפקט החממה הוא תופעה טבעית וחשובה, השומרת על חומו של כדור-הארץ ומונעת ממנו לברוח לחלל. ללא אפקט החממה היו הטמפרטורות בכדור-הארץ צונחות מ-17 מעלות בממוצע אל קור של כ-18- מעלות (18 מעלות מתחת לאפס) בממוצע, כלומר - ירידה של 35 מעלות! בטמפרטורה כזאת האוקיינוסים והנחלים היו קופאים, וכדור-הארץ היה הופך למדבר קרח. דוגמה למצב כזה ניתן לראות אצל שכננו הקרוב - הירח. הירח אינו מוגן באמצעות אטמוספרה, ולכן הוא קפוא בצד הרחוק מהשמש (צד הלילה), ולוהט בצד הפונה אליה (צד היום).

אפקט החממה - איך זה עובד?
עברו על החלקים השונים באיור, על-פי הסדר, וראו איך אפקט החממה פועל. היזכרו במה שקורה לכם, כשאתם נכנסים לכלי רכב סגור, ששהה בחוץ ביום חם זמן מה: בפנים - לוהט!

כיצד זה מתרחש?
קרני השמש, שחודרות למכונית דרך הזגוגיות השקופות, מחממות את פנים המכונית. זגוגיות הזכוכית שקופות לקרינת השמש אך אטומות לקרינת חום. לכן, כאשר חלונות המכונית סגורים, קרינת החום נכלאת בתוכה והחום עולה.
בעיקרון דומה אנו משתמשים בחממות לגידול צמחים. כך גם אפקט החממה פועל.

אפקט החממה מתגבר
מה יוצר את אפקט החממה הטבעי? הוא נוצר כתוצאה מפעולתם של גזים מסוימים - גזי חממה - המצויים באופן טבעי באטמוספרה. גזי החממה החשובים הם: אדי מים, פחמן דו-חמצני, מתן וחנקן תת-חמצני. כאמור, גזי החממה מונעים מקרינת החום שכדור-הארץ פולט, לברוח אל החלל.
ומה יקרה אם הכמות של גזי החממה באוויר תגדל? - בליעת החום תגבר, אפקט החממה יתגבר, והתוצאה: כדור-הארץ יתחמם.

כיצד הפעילות שלנו, בני האדם, מגבירה את אפקט החממה הטבעי?


השימוש במקררים ובתרסיסים ותהליכים שונים בתעשייה פולטים לאטמוספרה כלורו-פלואורו-פחמימנים (CFC) וכן גזי חממה נוספים
החשמל, שאנו משתמשים בו, מגיע מתחנת הכוח. בתהליך ייצור החשמל בתחנת הכוח שורפים דלקים ופחמן דו-חמצני נפלט. תהליך הפקת הדלק וייצורו פולט גם את הגז מתן.
רוב הפסולת שאנו משליכים, מיועד להטמנה. תהליכי פירוק הפסולת משחררים לאטמוספרה את גז החממה מתן.
השימוש בחומרי דשן בחקלאות פולט לאטמוספרה חנקן תת-חמצני. גידול הבקר והצאן פולט בישראל כמויות עצומות של מתן.
יערות קולטים פחמן דו-חמצני מן האוויר. כאשר שורפים יערות, נפלט פחמן דו-חמצני אל האוויר. לכן, כריתה של יערות ושרפתם גורמת לעלייה בכמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה.
שרפת הדלק בכלי-הרכב משחררת אל האטמוספרה פחמן דו-חמצני. בתהליך הפקת הדלק וייצורו נפלט גם הגז מתן.
יותר גזי חממה
מאז המהפכה התעשייתית, לפני יותר מ - 200 שנה, החל האדם להשתמש באופן גובר והולך בדלקים, כגון: פחם, גז, נפט ובנזין. שרפה של דלקים אלה, יחד עם פעילויות, כגון: כריתת יערות ושרפתם, משחררת לאטמוספרה כמויות גדלות והולכות של פחמן דו-חמצני. פעילות האדם גם מגבירה פליטה של גזי חממה טבעיים נוספים, כגון: מתן וחנקן תת-חמצני, וגם פולטת לאטמוספרה גזי חממה מעשה ידי-אדם, כגון: כלורו-פלואורו-פחמימנים (CFC).

העלייה הגוברת בכמות גזי החממה באטמוספרה של כדור-הארץ גרמה להגברת אפקט החממה הטבעי. והתוצאה הבלתי נמנעת היא התחממות של כדור-הארץ.
חשבו: מה אנחנו יכולים לעשות, כדי להפחית את הפליטה של גזי החממה?

התחממות כדור הארץ - מאמר

חוסר חיכוך - סרטון

יישומים של האפקט הפוטואלקטרי

יישומים של האפקט הפוטואלקטרי http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=10829 ידוע לכול שרעיונותיו של איינשטיין ממלאים תפקידים חיוניים במחקרים מדעיים מסוגים שונים: בזכותם מאיצים הפיזיקאים את חלקיקיהם למהירות הקרובה למהירות האור, והאסטרונומים מודדים תופעות שמימיות ובונים מודלים שלהן בעזרתם. אבל תרומותיו של איינשטיין, במשך כל ימיו, נותנות את אותותיהן העמוקים גם במפגשינו היום יומיים עם הטכנולוגיה. איינשטיין הוא שהסביר איך אפשר לראות את האור כעשוי מחלקיקים, איך אטומים יכולים לפלוט קרינה ואיך משפיעות המהירות והכבידה על קצב מהלכם של שעונים. כל הדברים האלה חשובים לפעולתם של מכשירים המשמשים אותנו כיום. בקניון קולג' פוינט, נתקלתי לראשונה באיינשטיין כשנכנסתי למרכול המוזל הענק Target. הדלתות נפתחו מעצמן, משום שתא פוטו-אלקטרי - "עין חשמלית" - הבחין בי כשהתקרבתי. החיישן הזה עשוי ממוליך למחצה הכרוך בין שתי אלקטרודות ומגיב לאור. כשעוצמת האור משתנה - בגלל קטיעת אלומת אור, למשל, או ירידה ברמת התאורה הכללית - משתנה כמות הזרם שמחולל החיישן. כשהמידע על שינוי הזרם מגיע למעגלים האלקטרוניים המתאימים, הוא גורם לפתיחת הדלתות. חיישנים כאלה מייצגים את יישומו של האפקט הפוטו-אלקטרי: אור שפוגע במתכת גורם לפליטת אלקטרונים ממנה. לא איינשטיין גילה את התופעה הזאת, שזוהתה לראשונה בצרפת ב-1839. אבל הוא נתן לה את ההסבר הנכון, בעת שתהה על חישוביו של הפיזיקאי הגרמני מקס פלנק. ב-1900 חישב פלנק ומצא, על סמך תצפיות, כי אם מחממים גוף הוא פולט אור בתדירות נתונה (כלומר בצבע מסוים), במנות קבועות שנקראות קוונטים. פלנק חישב את ערך הקבוע המפורסם שלו, שסימנו h, כדי לאזן את משוואותיו המתארות את הקרינה הזאת, הקרויה קרינת גוף שחור. אבל איינשטיין התעמק בעיקרון שמאחורי הדברים, והבין כי h אינו סתם תכסיס מתמטי. הוא קבע כי האור אינו זורם כגל רציף של אנרגיה, אלא נע ב"חפיסות". בתיאור זה שנכתב ב-1905, ובמאמרים שפרסם בשנים שלאחר מכן, הראה איינשטיין כי האור עשוי להתנהג כזרם של חלקיקים; והזרם הזה מתיז אלקטרונים ממשטח מתכת, כדרך שכדור הביליארד הלבן מפזר את משולש הכדורים האדומים כשהוא פוגע בו. איינשטיין גם הצליח להסביר היבט תמוה של האפקט הפוטו-אלקטרי. אמנם הגדלה של עוצמת האור מגדילה את מספר האלקטרונים הניתזים מן המתכת, אבל מהירותם של האלקטרונים המשוחררים נשארת זהה, בין אם האור בהיר ובין אם הוא עמום. הדרך היחידה לשנות את מהירות האלקטרונים היא שימוש באור בעל צבע אחר. כדי להסביר את התצפית הזאת קבע איינשטיין כי האנרגיה של כל פוטון, כפי שנקרא חלקיק האור, תלויה בתדירותו המוכפלת ב-h. בעקבות זאת נערכו ניסויים שאימתו את ניבויו של איינשטיין, ועל ההסבר שנתן לאפקט הפוטו-אלקטרי זכה איינשטיין בפרס נובל לפיזיקה לשנת 1921. כיום משמש האפקט הפוטו-אלקטרי בסיס למכשירים המדליקים את תאורת הרחובות עם רדת החשיכה, המווסתים את צפיפות צבע הדפוס במכונות לצילום מסמכים והמכתיבים את משך החשיפה במצלמות - למעשה, הוא מצוי כמעט בכל התקן אלקטרוני ששולט באור או מגיב לו. יש רכיבים פוטו-אלקטריים אפילו במד-הנשיפה המשמש את המשטרה לגילוי נהגים שיכורים - עין חשמלית קולטת את שינויי הצבע המתחוללים בגז שבמכשיר, כשהוא מגיב עם האלכוהול שבהבל פיו של הנהג. על האפקט הזה מבוססת גם המצאת מכפיל האור - שפופרת זכוכית ריקה מאוויר, ובתוכה שורה של "מדרגות" מתכת. המדרגות פולטות יותר ויותר אלקטרונים אחרי שפגעו פוטונים במדרגה הראשונה, וכך אפשר להגביר אות חלש של אור. מכפילי אור משמשים בגלאים אסטרונומיים ובמצלמות טלוויזיה. היישום הבולט ביותר לעין של האפקט הפוטו-אלקטרי הוא התא הסולרי, הקרוי גם תא פוטו-וולטאי. התאים האלה, שנבנו לראשונה בשנות החמישים, ממירים 15 עד 30 אחוז מן האור הפוגע בהם לזרם חשמלי, ומספקים אנרגיה למחשבונים, לשעוני יד, לדודי שמש, ללוויינים במסלול ולכלי רכב המשוטטים על פני מאדים.

כבידה חסרת משקל - מאמר

תקציר: מדוע אסטרונאוטים בחלל הם חסרי משקל? ובכן, לא חוסר האוויר, גם לא מרחק עצום מכדה"א הם הגורמים לחוסר משקל, אלא עובדת היותו של האסטרונאוט שרוי במסלול הקפה סביב כדור הארץ. כבידה חסרת משקל מחבר: צבי עצמון האסטרונאוטים מרחפים חסרי משקל בחלליות המקיפות את כדור-הארץ. מדוע בעצם נעלם משקלם? ומהו, למען הדיוק, המובן של microgravity? שאלו אנשים סביבכם מה הם יודעים על דברים הנמצאים במרחק אלפי קילומטרים מכאן: מהם האתרים המפורסמים בפריז? מה אופייני ללונדון? מהי בירת ארגנטינה? – סביר להניח שתזכו בתשובות מדויקות מפי רבים מן הנשאלים. עכשיו שאלו אותם על מה שנמצא במרחק מאות אחדות של קילומטרים, מעל לראשינו – בתחנת חלל או במעבורת. שאלו, למשל, "מדוע אסטרונאוטים הם חסרי משקל?". יש לי חשש שבמקרה זה רבים יציעו הסברים מוזרים, לא פחות מן ההסבר שתושבי אוסטרליה חייבים ללכת על הידיים, כי הם מתגוררים בצד ההפוך של כדור הארץ... אם אכן תפנו לאנשים הנקרים בדרככם את השאלה "מדוע לאסטרונאוטים בחללית אין משקל?" יש לי רושם שלא תתעכבו זמן רב עד שתזכו בתשובות כגון "הרי זה ברור! מפני שהחללית נמצאת מחוץ לאטמוספירה, בחלל", או "מה השאלה?! הרי החללית נמצאת רחוק מכדור הארץ, במקום שאין בו כוח משיכה, אז ברור שאין משקל!". שתי שאלות ביניים הנוגעות לתשובות הללו, שסיכוי רב שתקבלו. שאלה ראשונה: הירח הוא, לכל צורך מעשי, נטול אטמוספירה. האם אסטרונאוט הצועד על קרקע הירח אינו חש בכובד? האם אין לו משקל? – אכן, משקלו נמוך יותר מאשר משקלו על-פני כדור-הארץ (אינספור בדיחות סופרו על טיסות-דיאטה לירח) – לערך פי 6 נמוך יותר, מפני שמאסת הירח קטנה הרבה יותר (לערך פי 81) מזו של כדה"א, אך עצם העובדה שאומרים שמשקל האסטרונאוט נמוך יותר על הירח רומזת על כך שיש לו משקל, שאין הוא חסר משקל. הווי אומר: אין קשר בין ריק, חוסר אטמוספירה, לבין חוסר משקל. ועוד: נניח שמתקינים כאן, על פני כדה"א, חדר שבו ריק, ואקום, מוחלט (כמעט, עד כדי גבול הטכנולוגיה הקיימת), ונכנס לתוכו אדם הלבוש בחליפת חלל. כלום אדם זה יתחיל פתאום לרחף? האם לפתע יהפוך לחסר משקל? ובכן, לא ולא. ואפילו מפתה לכתוב: נהפוך הוא, חוסר האוויר דווקא מגדיל את משקלו (כולל החליפה), אם כי במידה זניחה, עקב ביטולו של כוח העילוי שמפעיל כרגיל האוויר (כפי שמפעיל כל זורם על גוף השרוי בתוכו, על פי חוק ארכימדס). ואגב, כוח העילוי של זורם פועל רק כשיש לגופים משקל, לא כשהם חסרי משקל. והשאלה השנייה: נניח שאנו חיים בעתיד בדיוני, שבו מגדלים שגובהם 300 – 350 קילומטר הם חזון נפרץ; לא עוד גורדי שחקים, אלא ממש פולשי שחקים... עוד נניח שיש שני תאומים זהים, האחד אסטרונאוט והשני מתחזק גגות של מגדלי-על. והנה, יום אחד ניצב אחד התאומים על גג המגדל (בחליפה מיוחדת, שהיא הכרח בגובה זה), ובמרחק קטן ממנו – ממש בגובה עיניו – חולף לו תאומו במעבורת חלל. והשאלה היא: כלום משקליהם בנסיבות אלו זהים? והתשובה: לא ולא! המאזניים עליהם ניצב האסטרונאוט בחללית מצביעים על הספרה 0 ואילו המאזניים עליהם ניצב איש הגגות מורים על משקל ניכר, בערך 90% מן המשקל עליהם הצביעו מאזניים דומים הניצבים בפתחו התחתון של מגדל-העל. אם כן, מדור זה מוקדש הפעם לא לקוראי "גליליאו" שיודעים ודאי את ההסבר, ואת ההבדל שבין כבידה לכובד, שבין גרוויטציה למשקל, אלא לאותם אנשים שתוהים מדוע התבטל הדמיון שבין שני התאומים הזהים. במדור הקודם (גיליון 74) הזכרנו את ניוטון, את ניסוי נפיצת האור שלו. גם כאן נזכיר את ניוטון, הפעם את חוק הכבידה (גרוויטציה) העולמי שלו: כל שני גופים ביקום מפעילים זה על זה כוח משיכה שהוא מתכונתי (פרופורציוני) למכפלת המאסות של שני הגופים ומתכונתי (פרופורציוני) הפוך לריבוע המרחק שביניהם; זהו כוח הכבידה (גרוויטציה) העולמי. אכן, תחנת החלל, או מעבורת במסלולה, או גג מגדל-העל העתידני נמצאים "בשמיים". אך האם הם באמת כה רחוקים? ובכן, פחות, הרבה-הרבה פחות, מאוסטרליה ובואנוס-איירס; פחות במובהק מלונדון, פריז ומוסקבה. אבל מה שקובע הוא: פחות, הרבה פחות, מאשר המרחק שבינינו, שוכני כדה"א, לבין מרכז המאסה של כדור-הארץ, מרחק של 6375 ק"מ לערך. הווי אומר: מרחק האסטרונאוט במסלול ההקפה ממרכז כדה"א גדול מן המרחק שלך ממרכז כדה"א, אך רק במספר אחוזים, נניח – 5%. אז מדוע האסטרונאוטים בחללית המקיפה את כדה"א הם חסרי משקל? ובכן, לא חוסר האוויר, גם לא מרחק עצום מכדה"א, אלא עובדת היותו של האסטרונאוט שרוי במסלול הקפה סביב כדה"א. זו הסיבה שהמאזניים הצביעו על הבדל בולט כל כך בין שני התאומים: האחד משקלו 0 בעוד משקל התאום ניכר, כ- 90% ממשקלו ה"רגיל". נניח שנערוך ניסוי דומה לניסוי התאומים אבל על הירח. הפעם שני התאומים הם אסטרונאוטים. לפני עלייתם לחללית המביאה אותם אל הירח הם נשקלים, ומשקל כל אחד מהם 90 ק"ג בדיוק נמרץ. והנה, הם נכנסים למסלול הקפה קרוב מאוד לפני הירח. אחד התאומים עובר לנחתת, ונוחת על קרקע הירח. הוא מניח מאזניים על הקרקע ושוקל את עצמו. תוך שהוא מקזז את משקל חליפת החלל המאסיבית שהוא נתון בה, הוא אכן מגלה שמשקלו עתה כשישית ממשקלו על כדה"א, כ- 15 ק"ג. עתה הוא מתקין סולם חדשני שגובהו כבניין גבוה ומטפס עליו. והנה ממש בגובה עיניו חולפת לה החללית ובה אחיו תאומו העומד על מאזניים. המשקל שמראים המאזניים בחללית: אפס, וכל זאת, כזכור, במרחק קטן מאוד מפני הירח. ברור אם כן כי מה שגורם לחוסר המשקל בחללית אינו המרחק, הגובה. מה שקובע הוא ההימצאות במסלול הקפה. האם במסלול ההקפה לא פועל כוח המשיכה (כבידה, גרוויטציה)? – לא כי, על חללית הנעה במסלול הקפה בפירוש פועל כוח הכבידה; במקרה של מעבורת חלל ערכו כ- 90% מכוח הכבידה שמפעיל כדה"א על החללית בטרם שיגורה, וזה מפני שמסלול ההקפה של מעבורת, כמו גם של תחנת החלל, מרוחק מספר מאות ק"מ מפני כדה"א. במקרה של החללית המקיפה את הירח בניסוי הדמיוני שלנו ערכו שווה למעשה לערך בו היתה החללית נמשכת אל הירח לו נחתה על פניו, שהרי הגובה בניסוי זה הוא זעום. עדות לכך שהחללית נתונה תחת השפעה של כוח כבידה היא מסלולה, מסלול הקפה סביב כדה"א (במקרה הראשון) או סביב הירח (במקרה השני). שהרי אילולא היתה מושפעת מכוח כבידה היתה החללית מתמידה – על פי חוק התנועה הראשון של ניוטון – בתנועת קו ישר, ובורחת ממסלול הקפה שהוא קו עקום סגור (מעגל או קרוב למעגל). אבל אם על החללית, ועל כל רכיביה ואנשיה, פועל כוח הכבידה, מדוע האסטרונאוטים שבתוכה – או אלה שיצאו ממנה לטיול בחלל – חשים תחושת חוסר משקל? שמא זו אשליית חושים? ובכן לא, אין זו אשליית חושים (אילוזיה), והא ראייה, שהמאזניים – מכשיר מדידה אובייקטיבי – מורים על 0 ק"ג. עדות נוספת לכך היא שבמעבורות ובתחנות חלל שנמצאות במסלול הקפה נעשים ניסויים שעניינם השפעת חוסר משקל על תהליכים כמו בעירה, גידול גבישים, תחלוקת נוזלים וזרימתם, תרביות רקמה של תאים חיים ועוד. ואף זאת: בגופם של אסטרונאוטים השוהים זמן ממושך בתנאי חוסר משקל חלים שינויים אנטומיים ופיזיולוגיים ניכרים ובני מדידה, כמו למשל היחלשות העצמות. מה הסיבה, אם כן, לחוסר המשקל "האמיתי", למרות קיומו של כוח הכבידה (גרוויטציה)? – הסיבה היא שמערכת הייחוס נתונה בתאוצה, או במילים אחרות: שהחללית על כל תכולתה נתונה בנפילה חופשית מתמדת. ניוטון, הוא שערך את הניסוי הראשון במסלולי הקפה של חלליות, בטכנולוגיה שהתאימה לתקופתו, ושבה היה לו יתרון מדהים: ניסוי מחשבתי. הוא תאר תותח המוצב על הר גבוה ויורה פגזים בכיוון אופקי. ניוטון ידע כי לפגז היוצא מן הלוע מהירות אופקית קבועה (בהזנחת החיכוך באוויר; הצבת התותח על הר גבוה נועדה לצמצם השפעה זו) ותאוצה אנכית בכיוון מרכז כדה"א. בניסוי המחשבה שלו בחן מה יקרה אם המהירות האופקית בה נורה הפגז תגדל. והתשובה – המרחק האופקי שיעבור הפגז בטרם פגיעתו בקרקע יגדל. והנה, מאחר שכדה"א הוא כדור, ככל שמתרחקים בקו ישר, הקרקע "נשמטת". לפיכך במהירות גבוהה מספיק הפגז ייפול מכוח הכבידה אך לא יפגע בקרקע – הוא נדון לנפילה חופשית מתמדת סביב כדה"א. זהו מסלול הקפה, מסלולו של לוויין ומסלול הירח. אם כדה"א לא היה (כמעט) כדור, אלא משטח דקיק ועצום בעל מאסה זהה, כל הסיפור היה לגמרי אחר... מה מרגישים במצב כזה, במצב של נפילה חופשית מתמדת, ובכלל במצב של נפילה חופשית? ענק הכבידה השני, אלברט איינשטיין, מספר כך: "פעם, כשישבתי בכיסאי במשרד הפטנטים בברן, היכתה בי לפתע המחשבה: 'אם אדם נמצא בנפילה חופשית, הוא לא יחוש במשקל של עצמו'. הייתי נרעש. מחשבה פשוטה זו השפיעה עלי עמוקות, ודחפה אותי לפיתוח תיאוריית הגרוויטציה". נניח שאתם נמצאים במעלית המפוארת של מגדל-העל הבדיוני שלנו, מעלית שבה כורסאות ושולחן עם קפה ועוגה. את מרימה את ספלון הקפה ומקרבת לפיך. לפתע מתרחשת תקלה נוראה, המעלית ניתקת ומתחילה ליפול בנפילה חופשית. מעוצמת ההפתעה אצבעותיך מרפות מן הספלון, אך הוא – מבחינתך – כלל לא נופל; כאילו גם הוא מרוב תדהמה שכח שעליו ליפול... ברור שעבור צופה מבחוץ הספלון נופל, אלא שכל שאר רכיבי המעלית נופלים יחד איתו, כך שביחס אליהם הוא אינו נופל. כוח הכבידה פועל גם פועל (במקרה זה פעולתו תסתיים בקטסטרופה), אבל במסגרת מערכת הייחוס של המעלית, הנמצאת בנפילה חופשית, המשקל נעלם. ואתה, שהחלטת לוותר על התקרובת במעלית ובמקום זאת עלית רגע לפני התקלה על מאזניים לבדוק את משקלך, מאותו רגע שהמעלית החלה ליפול נפילה חופשית המאזניים נשמטים ממש מתחת לרגליך, כך שגופך אינו לוחץ את הקפיץ המותקן בהם, והמחוג מצביע לפיכך על 0. חשוב להדגיש: מרגע שהחלה הנפילה החופשית גופך שוב אינו לוחץ על כפות רגליך, גווך – על האגן, ראשך – על הצוואר; לאמור: אתה חסר משקל באמת, אין זו אשליה. ואם תפעיל את שרירי רגליך ותדחוף בכוח את מאזני הקפיץ, לרגע המחוג ינוע, ואילו אתה – על פי החוק השלישי של ניוטון – תידחף כלפי מעלה ותרחף במעלית! המצב בו נתונים רכיבי החללית ואנשיה מכונה בספרות המקצועית microgravity. וכאן המקום להעיר על עניין המינוח, שבו אנו עוסקים במדור זה. שני דברים יש להעיר על מינוח זה: ראשית, "מיקרו" כאן הוא במובן זעיר באופן כללי (כמו מיקרוסקופ), ולאו דווקא במובן המדעי הכמותי – מיליונית. כדי להגיע למיקרו-גרוויטציה ממש, לאמור – שכוח המשיכה (גרוויטציה) של כדה"א יגיע למיליונית בלבד מערך הגרוויטציה שלה אנו חשופים כרגיל, עלינו להרחיק יותר מ- 6 מיליוני ק"מ מכדה"א, מרחק ששום חללית מאוישת אפילו לא התקרבה אליו – פי 17 ויותר מן המרחק לירח. אך מעבר לכך, עצם המושג microgravity עלול להטעות, שהרי gravity דומה ל- gravitation, וכבר נוכחנו שהגרוויטציה במסלול ההקפה של מעבורות ותחנות חלל כלל וכלל אינה זעירה אלא ניכרת מאוד. כרגיל משתמשים במושג זה לתיאור מצב שבו המשקל זעום, אך גרוויטציה הניכרת. microgravity במובן של חוסר משקל (תוך גרוויטציה ניכרת) הוא מצב אותו משתוקקים להשיג חוקרים בתחומים שונים, כפי שכבר נוכחנו, וגם הצוותים המאמנים אסטרונאוטים לטיסה ולתפקוד בתנאי חוסר משקל (בטיסה למאדים אכן יתקיימו תנאים של מיקרו-גרוויטציה). ניתן להשיג זאת על פני כדה"א, לפרקי זמן קצרים, במתקני נפילה (ביפן יש מתקן נפילה לעומק 490 מ', המקנה תנאי חוסר משקל למשך כ- 10 שניות) או בטיסות פראבולה מיוחדות לצורכי מחקר ואימונים, כמו למשל במטוסי הסילון הארבע-מנועיים KC-135 המשמשים את נאס"א ומכוּנים, מסיבות די מובנות בהתחשב במסלולים הפראבוליים שלהם, "שביטי הקאה (Vomit Comets)". במהלך פראבולה יחידה ניתן להשיג עד 15 שניות של חוסר משקל בין שלב הנסיקה התלולה לשלב הירידה. הן במתקני נפילה חופשית והן במטוסי האימון הללו לא מושג חוסר משקל מוחלט, ואף לא מיקרו-משקל, אלא ירידה לכדי 1% של המשקל, וכל זאת – כבר נוכחנו – בגרוויטציה מלאה. ואילו במסלול הקפה פועלת כבידה אך אין כל כובד, גרוויטציה מלאה עם משקל אפס.

נורות לד - מאמר

סרטון על הגלקיק - פיזיקה קוונטית

פיזיקה ותעשיה

להלן תוכלו לקרוא את עקרונות התוכנית "פיזיקה ותעשיה" המנוהל ע"י מכון וייצמן.

 
התוכנית מיועדת לתלמידי כיתות י"א הלומדים פיזיקה ברמת 5 יח"ל.
תלמידים המצטרפים לתוכנית פטורים מבחינת הבגרות במעבדה וביחידה החמישית - קרינה וחומר.
בהצלחה,
אורנה

לתלמידי פיזיקה ולהורים,
"פיזיקה ותעשייה" – תכנית עם תכלית בטכנולוגיה עילית לאחר חופשת סוכות יצא לדרך המחזור השביעי של תכנית "פיזיקה ותעשייה" במכון דוידסון לחינוך מדעי, במכון ויצמן למדע ברחובות.

מעל מאה וחמישים תלמידי פיזיקה (בנים ובנות) מרחובות, יבנה, ראשון לציון, אשדוד ומקומות נוספים, כבר סיימו את התוכנית בהצלחה. אתם מוזמנים להצטרף להצלחה, אם אתם רוצים .... ללמוד איך לפתח המצאות באמצעות "חשיבה המצאתית שיטתית".

ללמוד עם חבר'ה ברמה גבוהה מכל הסביבה, בקבוצה קטנה עם יחס אישי. לבקר במפעל אלקטרואופטיקה ברמה עולמית. לעבוד במעבדה מצוידת עם מהנדסים וטכנאים מעולים. להכיר שימושי לייזרים ברפואה, אבטחה, תקשורת.

להכיר מקורות אור, גלאים ומכשירים חדשניים. להבין איך מיישמים עקרונות פיזיקליים לפתרון בעיות.

לבנות דגם פועל של מכשיר, הפותר בעיה אמיתית, שאתם בחרתם.

וגם לקבל ציונים בשתי יחידות לבגרות בפיזיקה (מתוך 5 י"ל) חודשיים לפני כל הכיתה!השתתפות בתוכנית מוערכת בצה"ל ומקדמת הצלחה בלימודים האקדמיים. מתעניינים? חשוב לקרוא את האותיות הקטנות:

א. התוכנית מיועדת לתלמידי פיזיקה 5 י"ל בכיתה י"א, בעלי הישגים טובים בלימודי הפיזיקה והמתמטיקה, ומוטיבציה בתחום הטכנולוגי, המוכנים להשקעה של זמן ומאמץ, במהלך כ 15 חדשי לימוד (לא בחופשות).

ב. התוכנית אושרה ע"י מפמ"ר הפיזיקה במשרד החינוך, ומזכה את התלמידים העומדים בה בהצלחה ב 2 יח"ל (מתוך 5 יח"ל) בבחינת הבגרות בפיזיקה. התלמידים הנבחנים במסגרת התוכנית, פטורים מבחינות הבגרות ביחידת המעבדה וביחידה "קרינה וחומר". בהתאם להוראות המפמ"ר, הפטור מהבחינות אינו מקנה פטור מהשתתפות מלאה בלימודי הפיזיקה בבית הספר.

ג. לתלמידים מצטיינים במיוחד תוצע אפשרות לביצוע עבודת גמר אישית (בלתי צמודה) בהיקף 5 י"ל. במקרה זה, התלמיד יבחן בבית הספר בכל השאלונים של פיזיקה 5 י"ל, ויבחן בנפרד על עבודת הגמר.

ד. הפעילות במסגרת התוכנית תתבצע במפגשים שיערכו בימי חמישי, אחת לשבועיים משעה 17:00 עד השעה 20:00 במכון דוידסון לחינוך מדעי ברחובות. כנס הפתיחה ב 21 באוקטובר.

ה. עלות ההשתתפות בתוכנית "פיזיקה ותעשייה" לתלמיד היא 2100 ₪, והיא תגבה בארבעה תשלומים עד ספטמבר 2011. במקרים מיוחדים תישקל בקשה להנחה, או פריסה נוספת של דמי ההשתתפות. העלות כוללת סיורים, ספרים וחומרי למידה שיחולקו למשתתפים.

ו. סידורי ההסעה אל המפגשים ובסיומם באחריות התלמידים המשתתפים. לתיאור מפורט של התוכנית, דרכי ההערכה, טופס הרשמה ודרכי תקשורת היכנסו לאתר:
מלאו טופס הרשמה ונשמח לראותכם בכנס הפתיחה

ד"ר דורותי לנגלי וד"ר רמי אריאלי

מספר המקומות מוגבל!!!

 

ראפ פיזיקלי - סרטון