סיכום- אנרגיה

כל מה שאמרתי על אנרגיה בתמצות

הפקת אנרגיה חשמלית מנהר זורם

הסרטון באנגלית, אל תיבהלו, גם מי שלא מבין את כל הנאמר יכול להבין מהשרטוטים....
המרת אנרגיה

המרות אנרגיה בקפיצה לגובה

המרות האנרגיה בקפיצה לגובה

מאנרגיית תנועה לאנרגיית גובה ולהיפך



שלבי הקפיצה לגובה הם:
ריצה
קפיצה תוך סיבוב של הקופץ סביב עצמו
מעבר מעל הרף ב"שכיבה"
נפילה למזרון.
מרכז הכובד


כדי לעבור את הרף הקופץ מפעיל שרירים, הוא רץ במהירות גבוהה ככל האפשר, בזמן
הקפיצה הוא גם מסתובב סביב עצמו. האדם הוא יצור חי ונושם. בתאי השריר שלו המזון (אנרגיה כימית)
מגיב עם החמצן מהנשימה, ומשתחררת אנרגיה המאפשרת את תנועת השרירים. מובן
שבקפיצה לגובה )השיאנים עוברים את הרף בגובה של מעל 2 מטר( עליו להשקיע הרבה
יותר אנרגיה מאשר בעלייה פשוטה על מדרגה שגובהה 22 ס"מ.
הקופץ מעוניין שכמה שיותר מאנרגיית התנועה שרכש בריצתו תהפוך לאנרגיית גובה.
המאמץ שהקופץ משקיע באימוניו הוא ללמוד כיצד להמיר כמה שיותר אנרגיית תנועה
לאנרגיית גובה, כי אז התוצאה הספורטיבית שלו (הגובה הנמדד) תהיה גבוהה יותר.
חלק מהאנרגיה של הקופץ מושקע בסיבוב סביב עצמו. הקופץ אכן מסתובב חצי סיבוב: שימו
לב באנימציה לצבע הרגליים שלו. הרגל הימנית שלו צבועה באפור ורואים אותה מכיוון
הצפייה שלנו כשהוא רץ. כאשר הספורטאי קופץ, רואים שהרגל הקרובה אלינו היא
השמאלית, שאיננה אפורה. כמות של אנרגיה נחוצה גם לסיבוב הזה וגם להתקפלות אחורה.

התבוננו באנימציה:  אנימציה קפיצה לגובה
חלק הגוף שבו מצוי מרכז הכובד של הקופץ מסומן באדום. במונח זה מתכוונים לאזור שבו
כביכול מרוכז רוב המשקל של הגוף. אזור אגן הירכיים של האדם כולל את מרכז הכובד שלו.
זוהי הסיבה שהרבה יותר קל לנו לשבת על כסא, מאשר לעמוד על הראש, לדוגמה.
מרכז הכובד של הספורטאי הוא שעולה עד מעבר לרף. כאשר הקופץ "נשכב על הרף"
במאונך לתנועת הריצה המקורית, הוא מגלגל את עצמו וכך הוא מעביר את כל גופו מעל
הרף. נכון שתנועה לא נכונה של כף היד או כף הרגל יכולה להפיל את הרף ולפסול את
הקפיצה. אבל מבחינת מרכז הכובד לא חשוב היכן בדיוק נמצאות הרגליים או הזרועות,
המטרה של הקופץ היא שמרכז הכובד שלו יעבור את הרף.


כשאדם עולה על מדרגה, כפות הרגליים שלו עוברות מהקרקע אל המדרגה. אין שינוי
בתנוחת האדם לפני עלייתו על המדרגה ולאחריה. מסיבה זו, כדי לדעת מה הגובה שהאדם
עלה, יש למדוד את המרחק בין המיקום של כפות הרגליים שלו לפני המדרגה ועליה.
לעומת זאת, הקופץ לגובה שונה מאוד מהאדם העולה במדרגות. הרי הקופץ איננו "עולה" על
הרף כמו על מדרגה, אלא מתגלגל מעליו, באוויר. ברגע המעבר מעל הרף, תנוחתו איננה
של אדם רץ, אלא של אדם מתגלגל בתנוחה של שכיבה. לכן מבחינת אנרגיית הגובה, לא
נכון להחסיר את גובה הרגליים על הרף מגובה הרגליים על הרצפה. הגובה האמיתי שהקופץ
עלה הוא הגובה שאותו עלה מרכז הכובד.


האימונים המשוכללים בימינו כוללים ניתוחים של האנרגיה של הקופץ, של הכוחות שהוא
מפעיל ושל הכוחות הפועלים עליו. מצלמים את תנועתו ומפרקים אותה שלב אחרי שלב,
ממש כמו את האנימציה שראיתם באתר. כל זה נעשה כדי להבין כיצד אפשר לשפר את
התנועה ולהגיע להישג ספורטיבי טוב יותר.

הניסוי של ג'אול

תלמידים יקרים,

ניתחנו בכיתה את הניסוי של ג'אול, מצורף מעט חומר רקע.

סרטון הניסוי של ג'אול

הניסוי של ג'אול

פיתוח: ד"ר רוני מועלם

רקע לסיפור של ג'אול

למעשה, רק באמצע המאה ה 19 החלו להתעמק בצורות השונות בהן מופיעה האנרגיה, ובהמרות מצורת אנרגיה אחת לשנייה.

אחד המדענים שהובילו בהבנת המושג "אנרגיה" היה ג'יימס פרסקוט ג'אול

James Prescott Joule ))

ג'אול נולד במנצ'סטר, אנגליה לבעל מבשלת שיכר עשיר. הוא חונך בבית ובגיל 16 החל ללמוד אצל הכימאי הבריטי הידוע ג'ון דלטון. כבעל הון ופנאי הקים ז'ול מעבדה בבית אביו והחל לעסוק במחקרים עצמאיים במקביל לעבודתו בבית המלאכה המשפחתי.

ב-1838 פרסם ג'אול את הראשון מבין מאמריו המדעיים המרובים. בין השאר מכיוון שלא זכה להשכלה אקדמית, התעלמו מדעני בריטניה מתגליותיו הראשונות, והחברה המלכותית הבריטית סירבה לפרסם את מאמריו. אבל לא עברו שנים רבות בטרם התגלה ג'אול ככוח שאין להתעלם ממנו, הוא נעשה עמית בחברה המלכותית, ואף זכה בעיטור הגבוה ביותר שלה.
ג'אול ערך ב-1843 ניסוי שבו הניח  למשקולות ליפול מגובה מסוים, ותוך כך להניע גלגל חתירה שהסתובב לאט בתוך גליל מלא בנוזל צמיג. גלגל החתירה בחש את הנוזל ולאחר זמן נמצא כי הטמפרטורה של הנוזל עלתה. כלומר: הוא הראה שאפשר לגרום לעליית הטמפרטורה של נוזל לא רק באמצעות חימום אלא גם באמצעות תנועה של הגלגל.

עוד לפני כן, ב-1840, הראה ג'אול שקיים קשר בין  חום לזרם במעגל חשמלי.

 ג'אול הניח שאם יש פעולות שונות הגורמות לאותה תוצאה כנראה שיש ביניהן קשר.

האם אפשר להמיר באופן ישיר אנרגיה מכאנית לאנרגיית חום? ג'יימס ג'אול הוכיח שהדבר אפשרי ובכך עזר להבין טוב יותר את הקשר בין סוגי האנרגיה השונים וחוק שימור האנרגיה.

ג'אול, מדען חובב שהיה מומחה להכנת משקאות אלכוהוליים, ביצע את הניסוי באמצע המאה ה- 19 והראה שאפשר להמיר אנרגיה מכאנית ואנרגיה חשמלית לאנרגיית חום. ג'אול מצא שכל אותם סוגי אנרגיה שונים אינם אלא צורות שונות של תופעה אחת, וכולם בני המרה זה לזה. עולם המדע כיבד את ג'יימס ג'אול וקבע את יחידת האנרגיה והעבודה על שמו.

הניסוי שערך נחשב היום לאחד מהניסויים הקלאסיים שעזרו לעצב את הידע המדעי, והיה פורץ דרך בתחומו.

סרטון הניסוי של ג'אול