אנרגיה קינטית היא האנרגיה שיש לגוף בגלל מהירותו: Ek=½mv². תלויה בריבוע המהירות — כפול מהירות פירושו פי ארבעה קינטית. אנרגיה פוטנציאלית כבידתית ליד כדור הארץ Ep=mgh ביחס לגובה ייחוס. בלי כוחות לא־משמרים (חיכוך, גרר) הסכום המכני Ek+Ep קבוע. נפילה מגובה ממירה פוטנציאלית לקינטית.
למה ריבוע המהירות חשוב
בלימת רכב: מ־20 ל־40 מטר לשנייה הקינטית רבע לעומת פי ארבעה. לכן דרך הבלימה גדלה דרמטית, לא רק פי שניים. מסה כפולה מכפילה קינטית באותה מהירות — משאית מול אופניים.
יחידות ג׳אול. ½·2·(3)²=9 ג׳אול. וקטור המהירות לא נכנס: הקינטית סקלר, תלויה בגודל v.
דוגמה: נפילה מ־5 מטר, v0=0, בלי גרר
- פוטנציאלית למעלה
mgh. נבחר m=2, g=10, h=5 → 100 ג׳אול.
- למטה h=0
כל ה־100 הפכו לקינטית: ½mv²=100 → v²=100, v=10 מטר לשנייה.
- קינמטיקה
v²=2gh=100, אותה תוצאה. האנרגיה מקצרת כשלא צריך זמן.
מגלשה וחיכוך
בלי חיכוך הגובה קובע את המהירות למטה, לא אורך המסלול. עם חיכוך חלק מהמכנית הופך לחום: mgh=½mv²+W_חיכוך. לכן מגיעים לאט יותר.
קפיץ: פוטנציאלית אלסטית ½kx². בנדנדה אידיאלית יש מעבר הלוך ושוב בין קינטית לפוטנציאלית.
עבודה ומשפט העבודה-קינטית
עבודה של כוח שקול שווה לשינוי קינטית: W=ΔEk. זה גשר לחוק השני: כוח לאורך דרך משנה מהירות. כוח ניצב למהירות (נורמל, מעגל אופקי) לא עושה עבודה ולא משנה קינטית.
בחרו ייחוס g לגובה: רצפה, קרקעית בריכה. עקביות חשובה יותר מאיפה האפס, כי רק הפרשי h נכנסים.
טעויות נפוצות
- לשכוח חצי ב־½mv² או להשתמש ב־mv².
- לחבר מהירויות במקום אנרגיות.
- לערבב גובה עם דרך על מדרון.
- להניח שימור כשיש חיכוך משמעותי.
- יחידות: גרם במקום קילוגרם.
שאלות נפוצות
- מה זה אנרגיה קינטית?
- אנרגיית תנועה Ek=½mv² בג׳אול. תלויה במסה ובריבוע גודל המהירות.
- מה זה אנרגיה פוטנציאלית כבידתית?
- Ep=mgh ביחס לגובה ייחוס. גבוה יותר — יותר פוטנציאלית.
- מתי האנרגיה המכנית נשמרת?
- כשאין עבודה של חיכוך או כוחות לא־משמרים אחרים.
- למה כפול מהירות פי ארבעה קינטית?
- כי v בריבוע בנוסחה. 2²=4.
- איך מוצאים מהירות מנפילה?
- mgh=½mv² → v=√(2gh) בלי גרר מ־v0=0.
- מה הקשר לעבודה?
- העבודה של השקול שווה לשינוי הקינטית.
רוצים לראות את מורה-מורה בגוגל?
הוסיפו אותנו כמקור מועדף — והתוכן שלנו יופיע גבוה יותר בחיפושים שלכם.