נפילת סלנקי א'- כוחות

מבוא

סלנקי Slinky הוא צעצוע וכלי שמשמש בהבנת עקרונות פיזיקליים, כמו גלים , תנועה בהתכווצות והתמתחות, סייסמולוגיה (חקר רעידות האדמה והתפשטות גלים).

 תופעת נפילת הסלנקי היא מפתיעה מאוד בהשוואה לנועת גופים באוויר, כאשר מותחים את הסלנקי בהחזקת החלק העליון בלבד והפלתו בתחום הגרבטציה, החלק העליון של הסלנקי נופל אך החלק התחתון לא זז ממקומו עד אשר כל הסלנקי מתכווץ. נפילת החלק העליון אינה נפילה חופשית אלא בתאוצה הגדולה יותר מתאוצת הנפילה החופשית.

איפיון נפילה והמעקב אחריה מצריך אמצעים וכלים מעבדיים באיכות טובה ובד"כ ללא מגע בכדי לאפשר לסלנקי לנוע בחופשיות. צוררת התמתחותו בגלל משקל טבעותיו בלבד מבדיל אותו איכשהו מקפיץ רגיל, ומדידת קבוע הסלנקי מצריכה אימות בכמה שיטות.

עקרונות פיזיקליים מרכזיים:

  • אלסטיות
  • חיבור קפיצים בטור ומדידת קבוע הסלנקי
  • מקדם יאנג (Young's modulus)
  • כוחות ותנועה

 

שאלות המחקר:

  • מה התלות בין מרחק טבעות הסלינקי לבין גובה הטבעת מהקצה התחתון?
  • מה מאפיין את השוני בפעולת הכוחות בנפילת הסלינקי בחלקים שונים ממנו?
  • מה התלות בין תאוצת / מהירות הסלינקי בזמן בחלקים שונים ממנו?

 

מערך ומהלך המחקר:

הניסוי שלנו בנוי מסלינקי, מצלמה מהירה, שערים אופטיים עם טיימר, תוכנת TRACKER לניתוח הממצאים, שימוש בקפיצים ומשקולות.

  • מדדנו את המרווחים בין הטבעות כתלו בגובה הטבעת מהקצה התחתון.
  • מדדנו ואמתנו בכמה שיטות את קבוע הקפיץ האפקטיבי של הסלנקי ולכל טבעת בודדת.
  • נפיל את הסלינקי שנמתח בהשפעת כוח הגרביטציה בלבד ונמדוד את המהירות של החלק העליון כתלות בזמן.
  • בסוף אנו מעוניינים לראות האם ניתן להחליף את הסלינקי בקפיצים רגילים ונקבל אותה תפועה.

בתמונה רואים את התופעה בצילום עוקב לנפילת הסלנקי, חלק תחתון לא זז, חלק עליון נופל. אפשר לשים לב לגוף נוסף שנעזב באותו רגע ונופל בנפילה חופשית "ומאחר" את הנפילה של הסלנקי במידה רבה יחסית.

מטרות המחקר:

  • אפיון השונה בין התנהגות הסלנקי לבין קפיץ רגיל.
  • מציאת שיטה מתאימה לחישוב קבוע הסלנקי.
  • אפיון השוני בנפילת קצוות הסלינקי ומציאת הגורמים המשפיעים לתופעה.
  • למדוד את תאוצת / מהירות נפילת החלק העליון בסלינקי.

מקורות

  • Kim, H., & Kim, K. (2010). Falling spring and falling catenary as cases of force propagation.arXiv preprint arXiv:1006.5629.
  • Serna, J. D., & Joshi, A. (2011). Studying springs in series using a single spring.Physics Education46(1), 33.
  • Heindl, R. A., & Mong, L. E. (1936). Young's Modulus of Elasticity, Strength, and Extensibility of Refractories in Tension. Res. Natl. Bur. Stand.(US)17(3), 463-82.
  • Gluck, P. (2010). A project on soft springs and the slinky.Physics Education45(2), 178.
  • http://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html הסבר פשוט למקדם יאנג
מרץ 2024
יום ראשון יום שני יום שלישי יום רביעי יום חמישי יום שישי שבת
25 בפברואר 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב
26 בפברואר 2024

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה
27 בפברואר 2024 28 בפברואר 2024

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב
29 בפברואר 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא
1 במרץ 2024 2 במרץ 2024
3 במרץ 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב
4 במרץ 2024

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה
5 במרץ 2024 6 במרץ 2024

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב
7 במרץ 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא
8 במרץ 2024 9 במרץ 2024
10 במרץ 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב
11 במרץ 2024

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה
12 במרץ 2024 13 במרץ 2024

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב
14 במרץ 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא
15 במרץ 2024 16 במרץ 2024
17 במרץ 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב
18 במרץ 2024

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה
19 במרץ 2024 20 במרץ 2024

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב
21 במרץ 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא
22 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב
23 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב
24 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב

חופשת פורים

חופשת פורים
25 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב

חופשת פורים

חופשת פורים
26 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב
27 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב
28 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא
29 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב
30 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב
31 במרץ 2024

חופשת האביב

חופשת האביב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יב
1 באפריל 2024

חופשת האביב

חופשת האביב

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה

מסלול הכשרת מנחי חקר פיזיקה
2 באפריל 2024 3 באפריל 2024

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב

מסלול הכשרת מורי/ות מדעים חט"ב
4 באפריל 2024

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא

פיזיקה מחקרית קבוצה איזורית – יא
5 באפריל 2024

חופשת אביב

חופשת אביב
6 באפריל 2024

חופשת אביב

חופשת אביב