פיזיקה · מגמה · כיתה י · קינמטיקה

מבוא לתאוצה

איך מתארים את קצב השינוי של המהירות — ולמה „תאוטה" היא לא מושג בפיזיקה

x — מקום v — מהירות a — תאוצה

ניווט: ← / רווח קדימה · → אחורה · N הערות למורה · F מסך מלא

מהלך השיעור

מה נעשה היום?

10 דק׳

חזרה: גרפים בקינמטיקה

שיפוע בגרף מקום-זמן, שטח בגרף מהירות-זמן

20 דק׳

מהי תאוצה?

הגדרה, נוסחה, יחידות ומשמעותן

20 דק׳

כיוון התאוצה ותפיסות מוטעות

מתי התאוצה חיובית ומתי שלילית? אין „תאוטה"

30 דק׳

תרגול ויישום

כדור שנזרק למעלה · השוואת שיפועים בגרף v-t · כרטיס יציאה

חזרה · 1/3
חזרה: גרפים בקינמטיקה

גרף מקום-זמן: השיפוע = מהירות

שיפוע המשיק לעקומה בנקודה מסוימת = המהירות הרגעית ברגע זה.

קו ישר ← שיפוע קבוע ← מהירות קבועה.

בחרו רגע t:
t = s  ·  x = m
שיפוע המשיק: v = m/s
חזרה · 2/3
חזרה: גרפים בקינמטיקה

גרף מהירות-זמן: השטח = העתק

השטח התחום בין עקומת המהירות לציר הזמן = ההעתק של הגוף.

עד איזה רגע מחשבים?
Δx = שטח = m
חזרה · 3/3
גשר לנושא החדש

ומה מייצג השיפוע בגרף מהירות-זמן?

גרףהשיפוע מייצגהשטח מייצג
מקום-זמןמהירות—
מהירות-זמן?העתק
רגע התחלה משך Δt
Δt = s
Δv = m/s
ΔvΔt = m/s²

שנו את Δt ואת רגע ההתחלה — מה קורה ליחס?

השיפוע = התאוצה. בקו ישר היחס זהה בכל מקום — תאוצה קבועה.
הקניה · 20 דק׳
שאלת פתיחה

למי יש התאוצה הגדולה ביותר?

🏎️

מכונית ספורט

מאפס ל-100 קמ"ש
ב-3 שניות

🚙

מכונית משפחתית

מאפס ל-100 קמ"ש
ב-10 שניות

✈️

מטוס בשיוט

טס במהירות קבועה של
900 קמ"ש בקו ישר

הצביעו קודם — ורק אז חשפו.

למכונית הספורט — אותו שינוי מהירות בזמן קצר יותר. למטוס התאוצה היא אפס: המהירות שלו גדולה, אבל היא לא משתנה. תאוצה לא מודדת כמה מהר נוסעים, אלא כמה מהר המהירות משתנה.
הקניה · מהי תאוצה?
הגדרה

תאוצה = קצב השינוי של המהירות

a = ΔvΔt = v2 − v1t2 − t1

הנוסחה נותנת את התאוצה הממוצעת בפרק הזמן Δt

Δv

השינוי במהירות: מהירות סופית פחות מהירות התחלתית. יכול להיות שלילי!

Δt

משך הזמן שבו התרחש השינוי. תמיד חיובי.

a

שינוי מהירות קטן בזמן ארוך ← תאוצה קטנה.
שינוי גדול בזמן קצר ← תאוצה גדולה.

הקניה · מהי תאוצה?
יחידות

מה המשמעות של m/s²?

[a] = m/ss = m/s²

„מטר לשנייה, בכל שנייה"

תאוצה של 2 m/s² פירושה:
בכל שנייה המהירות גדלה ב-2 m/s.

שימו לב: המקום לא משתנה ב-2 מטר בכל שנייה — המהירות היא שמשתנה.

t (s)v (m/s)שינוי בשנייה האחרונה
00—
12+2
24+2
36+2
48+2
510+2
הקניה · מהי תאוצה?
דוגמה פתורה

מכונית מאיצה מ-5 m/s ל-23 m/s תוך 6 שניות

פתרון

נתונים: v1 = 5 m/s, v2 = 23 m/s, Δt = 6 s
שינוי המהירות: Δv = 23 − 5 = 18 m/s
תאוצה: a = 186 = 3 m/s²

כלומר: בכל שנייה המהירות גדלה ב-3 m/s.
בדיקה: 5 → 8 → 11 → 14 → 17 → 20 → 23 ✔

נסו בעצמכם

1. רכבת מגדילה את מהירותה מ-10 m/s ל-30 m/s תוך 40 שניות. מה התאוצה?

a = 20/40 = 0.5 m/s²

2. גוף נע בתאוצה 4 m/s² ומהירותו ההתחלתית 2 m/s. מה מהירותו אחרי 3 שניות?

v = 2 + 4·3 = 14 m/s
הקניה · כיוון ותפיסות מוטעות
תפיסות מוטעות

מה לא נכון בתאוצה?

✗ „כשבולמים יש תאוטה"

✓ בפיזיקה אין „תאוטה". יש רק תאוצה — כל שינוי במהירות. בבלימה התאוצה פשוט מכוונת נגד כיוון התנועה.

✗ „תאוצה שלילית = הגוף מאט"

✓ הסימן תלוי בבחירת כיוון הציר. גוף שנע בכיוון השלילי ומאיץ — התאוצה שלו שלילית!

✗ „מהירות גדולה = תאוצה גדולה"

✓ מטוס בשיוט ב-900 קמ"ש: תאוצה אפס. תאוצה תלויה בשינוי, לא בגודל המהירות.

✗ „אם v = 0 אז גם a = 0"

✓ כדור בשיא הזריקה: v = 0 לרגע, אבל המהירות ממשיכה להשתנות — a = −10 m/s². נראה בהמשך.

הקניה · כיוון התאוצה
ארבעת המקרים · הכיוון החיובי: ימינה →

סימן התאוצה: מתי + ומתי −?

נע ימינה, לוחץ על הגז גודל v גדל

v: +10 → +20  ⇐  a > 0

נע ימינה, בולם גודל v קטן

v: +20 → +10  ⇐  a < 0

נע שמאלה, לוחץ על הגז גודל v גדל

v: −10 → −20  ⇐  a < 0  (ומאיץ!)

נע שמאלה, בולם גודל v קטן

v: −20 → −10  ⇐  a > 0  (ומאט!)

הכלל: סימן a זהה לסימן v ← גודל המהירות גדל.    סימן a הפוך לסימן v ← גודל המהירות קטן.
הקניה · סימולציה
מעבדה וירטואלית

שחקו עם v₀ ועם a

v₀ a
t = s
v = m/s
תרגול · 5 דק׳
בדקו את עצמכם · הכיוון החיובי: ימינה

מה התאוצה? האם גודל המהירות גדל או קטן?

1רוכב אופניים: מ-+4 ל-+10 m/s תוך 3 s

a = 6/3 = +2 m/s² · אותו סימן ← מאיץ

2מכונית בולמת מ-+20 m/s לעצירה תוך 5 s

a = (0 − 20)/5 = −4 m/s² · סימן הפוך ← מאט

3גוף: מ-−4 ל-−10 m/s תוך 2 s

a = (−10 − (−4))/2 = −3 m/s² · אותו סימן ← מאיץ

4גוף: מ-−12 ל-−2 m/s תוך 5 s

a = (−2 − (−12))/5 = +2 m/s² · סימן הפוך ← מאט
תרגול ויישום · 15 דק׳
מקרה מבחן · הכיוון החיובי: למעלה ↑ · g = 10 m/s²

כדור נזרק למעלה במהירות 20 m/s

t = s
גובה = m
v = m/s
a = −10 m/s²

החץ הכתום לא משתנה לאורך כל התנועה.

תרגול ויישום
דיון בכיתה · הכדור שנזרק למעלה

שאלות לדיון

1מה סימן המהירות ומה סימן התאוצה בזמן העלייה? האם הכדור מאיץ או מאט?

v > 0, a < 0 — סימנים הפוכים ← גודל המהירות קטן (מאט).

2ובזמן הירידה?

v < 0, a < 0 — אותו סימן ← גודל המהירות גדל (מאיץ). אותה תאוצה בדיוק!

3מה המהירות ומה התאוצה בנקודת השיא?

v = 0 לרגע אחד, אבל a = −10 m/s². המהירות ממשיכה להשתנות: מ-+ל-−.

4איך רואים בגרף v-t שהתאוצה קבועה? מתי הכדור בשיא?

הגרף קו ישר ← שיפוע קבוע = −10 m/s². השיא — כשהגרף חוצה את ציר הזמן (v=0), ב-t = 2 s.
התאוצה נשארת קבועה ומכוונת כלפי מטה לאורך כל התנועה. מה שמשתנה הוא כיוון המהירות — ולכן פעם הכדור מאט ופעם מאיץ.
תרגול ויישום · 10 דק׳
קריאת גרף · גוף נע לאורך קו ישר

באיזו נקודה התאוצה הגדולה ביותר?

השוו את שיפועי המשיקים בנקודות A, B, C. דרגו מהגדולה לקטנה.

היזהרו: לא משווים את גובה הגרף (המהירות) — אלא את התלילות שלו.

משיק נע — הזיזו:
t = s  ·  v = m/s
a = שיפוע = m/s²
C > A > B. ב-B התאוצה שלילית (הגוף מאט) אף שהמהירות חיובית. ב-C המהירות הגבוהה והתלילות הגדולה ביותר. מתי a = 0? בנקודות הקיצון של הגרף (t ≈ 1.8 s, t ≈ 4.8 s).
סיכום

מה למדנו היום

תאוצה

  • קצב השינוי של המהירות
  • a = Δv / Δt  ·  יחידות: m/s²
  • בגרף v-t: שיפוע המשיק = תאוצה רגעית

סימן התאוצה

  • אותו סימן כמו v ← גודל המהירות גדל
  • סימן הפוך ל-v ← גודל המהירות קטן
  • אין „תאוטה" — יש תאוצה שיכולה להיות + או −
גרףשיפועשטח
מקום-זמןמהירות—
מהירות-זמןתאוצההעתק
כרטיס יציאה · 5 דק׳

לפני שיוצאים…

1

אופנוע נע במהירות −15 m/s ותוך 3 שניות מהירותו −3 m/s. חשבו את התאוצה. האם האופנוע מאיץ או מאט?

2

נכון או לא נכון: „כשמהירות הגוף שווה לאפס, גם התאוצה שלו אפס." נמקו בעזרת דוגמה.

3

סרטטו גרף מהירות-זמן של גוף שנע בכיוון השלילי וגודל מהירותו גדל. מה סימן השיפוע?

1. a = (−3 − (−15))/3 = +4 m/s² — סימן הפוך ל-v ← מאט.   2. לא נכון: כדור בשיא הזריקה, v=0 אך a=−10 m/s².   3. קו מתחת לציר הזמן שמתרחק ממנו (יורד) — שיפוע שלילי.

הערות למורה (N להסתרה)