מערבולות מים
עקרונות פיזיקליים מרכזיים:
- מערכת קואורדינטות גלילית.
- תנועה מעגלית.
- תנע זוויתי.
- מערבולת מאולצת ומערבולת חופשית.
- סירקולציה.
- אינטגרל קווי על מסלול סגור.
שאלות המחקר:
-
מציאת מהירות המים כתלות במרחק מציר הסיבוב במערבולת חופשית ובמערבולת מאולצת.
-
מציאת צורת פני המים במערבולת חופשית ובמערבולת מאולצת.
-
חישוב ערך הסירקולציה בדרכים שונות.
-
כיצד תלוי קצב התרוקנות המים ממיכל גלילי בתדירות הסיבוב ההתחלתית שלו?
מערך ומהלך המחקר:
- בניית מערכת ניסוי סימטרית ויציבה ביותר.
- המערכת מורכבת ממיכל מים גלילי המחובר למנוע מסתובב, אשר ניתן לשלוט בתדירותו.
- שימוש במצלמה מהירה לצורך מעקב אחר תנועת המים במיקומים שונים במערבולת.
- שימוש במצלמה מהירה לצורך אפיון צורת פני המערבולת בזמנים שונים.
גרף המתאר את צורת פני המים במערבולת חופשית
כפי שביצעו זוג תלמידים במרכז אחר"ת.
מטרות העבודה:
- הבנה מעמיקה של העקרונות הפיזיקליים העומדים מאחורי היווצרות מערבולות שונות.
- הכרות עם שיטות מחקר שונות, כמו שימוש במצלמה מהירה ועיבוד תמונה.
- התמודדות עם נושאים מתמטיים שמעבר לרמה הנדרשת בתיכון.
- התנסות בפיתוח נוסחאות באופן עצמאי.
מקורות עיקריים:
- Cole Rodney, "Introduction to Classical Fluids" Chapter 3, University of California (2006).
מנחים מייעצים:
- אלון שפירו.
מנחה/ים: