אנרגיית גובה

לפני שמתחילים

אנרגיית גובה היא האנרגיה שיש לגוף בגלל מיקומו מעל רמת הייחוס, כלומר הגובה שבחרנו להגדיר כ-h = 0. מעל רמת הייחוס האנרגיה חיובית, מתחתיה היא שלילית.

בכל השאלות, אלא אם נכתב אחרת: g = 10 m/s².

E_h = m · g · h

E_h – אנרגיית גובה, בג'אול (J)
m – מסה, בקילוגרם (kg)
g – תאוצת הכובד (m/s²)
h – גובה מעל רמת הייחוס, במטרים (m)

1

מעבדת רמת הייחוס

על מרפסת בגובה 10m מונח כדור במסה 2kg. החליפו את רמת הייחוס וראו מה קורה לגובה ולאנרגיה.

20 נק'

📍 בחרו רמת ייחוס (h = 0):

E_h = m·g·h = 2 · 10 · (10) = 200 J

אילו הכדור היה ב…	גובה מעל הקרקע	h יחסי	E_h

💡 כשהגוף מתחת לרמת הייחוס, h שלילי, ולכן גם אנרגיית הגובה שלילית.

1אמהי אנרגיית הגובה של הכדור (שעל המרפסת) ביחס לשולחן?

א200 J ב140 J ג260 J ד60 J

1במשחררים את הכדור מהמרפסת והוא נופל לקרקע. האם כמות אנרגיית הגובה שהופכת לאנרגיית תנועה תלויה בבחירת רמת הייחוס?

✔כן, תלויה ✘לא, אינה תלויה

נמקו (רמז: נסו את שלוש רמות הייחוס באיור ובדקו בכל פעם את ההפרש בין האנרגיה במרפסת לאנרגיה בקרקע):

2

מסע בין כוכבים: השפעת תאוצת הכובד

אסטרונאוט במסה 80kg קופץ על פני גרמי שמיים שונים. בחרו כוכב, שנו את גובה הקפיצה ולחצו "קפוץ!".

15 נק'

גובה הקפיצה h: 2.0 m

📊 אנרגיית הגובה באותו גובה, בכל הכוכבים

2חשבו את אנרגיית הגובה של האסטרונאוט כשהוא מגיע לשיא גובה של 2.5 m על פני הירח.

E_h =J

3

גרף אינטראקטיבי: אנרגיה כפונקציה של גובה

הגרף מציג את E_h כפונקציה של h (על פני כדור הארץ). שנו את המסה וראו מה קורה לשיפוע. העבירו את העכבר (או האצבע) על הגרף כדי לקרוא ערכים.

15 נק'

⚖️ מסת הגוף

m: 5 kg

שיפוע הגרף ΔE_h/Δh50 J/m

המכפלה m · g50 N

🔍 השוו את שני הערכים. שימו לב גם ליחידות: 1 J = 1 N·m, ולכן J/m = N.

3מה מייצג השיפוע של גרף אנרגיית הגובה כפונקציה של הגובה h?

אמהירות הגוף בכוח הכובד הפועל על הגוף (המשקל, W = mg) גצפיפות החומר דזמן הנפילה

4

מחשבון שלבים: אתגר המרת היחידות

פתרו שלב אחר שלב. כל שלב נפתח רק אחרי שפתרתם נכון את השלב הקודם.

25 נק'

🚁

נתון: רחפן במסה של 500 g ממריא מגג בגובה 15 m ומגיע לגובה של 0.08 km מעל פני הקרקע. g = 10 m/s².

א

המרת מסה

500 g =kg

ב

המרת הגובה הסופי

0.08 km =m

ג

חישוב השינוי באנרגיית הגובה ΔE_h בין הגג לגובה המרבי

✏️ דרך הפתרון שלי (תישלח למורה)

ΔE_h =J

5

מיון כרטיסיות: מהאנרגיה הנמוכה לגבוהה

גררו כל כרטיסייה לתא המתאים. אפשר גם ללחוץ על כרטיסייה ואז על תא. חשבו! הגופים נמצאים על כוכבים שונים.