מהירות קבועה
מה זו מהירות קבועה, איך מחשבים דרך וזמן, ואיך נראים הגרפים שלה — עם נוסחה, תרגיל פתור וסרטון.
התשובה בקצרה
מהירות קבועה היא תנועה שבה הגוף עובר אותה דרך בכל פרק זמן שווה, בקו ישר. בתנועה כזו:
- המהירות שווה לדרך חלקי הזמן, ואפשר להפוך את הנוסחה כדי למצוא דרך או זמן.
- התאוצה היא אפס, והכוח השקול על הגוף אפס.
- בגרף מקום מול זמן מתקבל קו ישר, והשיפוע שלו הוא המהירות.
למי זה מיועד: מהירות קבועה היא הנושא הראשון בפרק התנועה, בכיתה ז’ ובתיכון. כדאי להכיר המרת יחידות זמן לפני שמתחילים. את נוסחת המהירות הכללית ואת המהירות הממוצעת מסבירים בעמוד נפרד.
מה זו מהירות קבועה
גוף נע במהירות קבועה אם הוא עובר אותה דרך בכל שנייה. רכבת שנוסעת 20 מטר בכל שנייה, שנייה אחרי שנייה, נעה במהירות קבועה. אם בשנייה אחת היא עברה 20 מטר ובשנייה הבאה 25 — המהירות לא קבועה.
בפיזיקה מדייקים עוד יותר: מהירות קבועה פירושה שגם הגודל וגם הכיוון לא משתנים. רכב שנוסע 60 קילומטר לשעה ופונה בכיכר משנה כיוון, ולכן המהירות שלו לא קבועה — למרות שמד המהירות מראה אותו מספר.
v = x / t
x = v · t | t = x / v
- v
- המהירות, במטר לשנייה
- x
- הדרך, במטרים
- t
- הזמן, בשניות
תרגיל פתור
הנתונים: רץ עובר 120 מטר ב־15 שניות, במהירות קבועה.
השאלה: מה המהירות שלו, וכמה דרך יעבור בדקה שלמה?
- מחשבים את המהירות: v = x / t = 120 / 15 = 8
- ממירים את הזמן לשניות, כי המהירות במטר לשנייה: t = 60 s
- מחשבים את הדרך: x = v · t = 8 · 60 = 480
התשובה: הרץ נע ב־8 מטר לשנייה, ובדקה שלמה יעבור 480 מטר. v = 8 ms , x = 480 m
הגרפים של תנועה קצובה
בגרף מקום מול זמן מתקבל קו ישר עולה. ככל שהקו תלול יותר, המהירות גדולה יותר, כי בכל שנייה נעברת דרך גדולה יותר. קו אופקי פירושו שהגוף עומד במקום.
בגרף מהירות מול זמן, לעומת זאת, מתקבל קו אופקי — המהירות לא משתנה. השטח שמתחת לקו הזה שווה לדרך שהגוף עבר. זו דרך מהירה לפתור תרגילים בלי נוסחאות.
מהירות ממוצעת היא מהירות קבועה?
לא. אם נסעתם 100 קילומטר בשעתיים, המהירות הממוצעת היא 50 קילומטר לשעה — גם אם בפועל נסעתם 90 בכביש המהיר ועמדתם בפקק. מהירות קבועה אומרת שבכל רגע המהירות זהה. בתרגילים, הנוסחה כאן מתאימה גם לחישוב מהירות ממוצעת, אבל אז היא לא מתארת מה קרה בכל רגע.
איפה רואים את זה בחיים
-
בקרת שיוט
המערכת ברכב שומרת על מהירות אחידה בכביש פתוח. זו בדיוק תנועה במהירות קבועה.
-
מדרגות נעות
הן נעות באותו קצב כל הזמן. אם תדעו את אורכן ואת הזמן, תוכלו לחשב את המהירות.
-
שעון בטלפון בזמן ריצה
הקצב שהאפליקציה מציגה הוא מהירות: דרך חלקי זמן. רץ מנוסה מנסה לשמור אותו קבוע.
שאלות נפוצות
איך ממירים קילומטר לשעה למטר לשנייה?
מחלקים ב־3.6. לדוגמה, 72 קילומטר לשעה הם 20 מטר לשנייה. בכיוון ההפוך כופלים ב־3.6. כמעט כל הנוסחאות בפיזיקה דורשות מטר לשנייה.
מה ההבדל בין דרך להעתק?
דרך היא כמה מרחק עברתם בפועל. העתק הוא המרחק בקו ישר מנקודת ההתחלה לנקודת הסיום, עם כיוון. בתנועה בקו ישר לכיוון אחד, שניהם שווים.
אם אין כוח, הגוף חייב לעמוד?
לא. לפי חוק ההתמדה, גוף בלי כוח שקול ימשיך לנוע במהירות קבועה. מהירות קבועה היא בדיוק המצב שבו הכוחות מאזנים זה את זה.
גרפים של תנועה מבלבלים אתכם?
בקורס המכניקה כל נושא מוסבר בסרטון, ולכל תרגיל בחוברת יש פתרון וידאו מלא. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.
לקורס המכניקהאו מתחילים בחינם: חוברת התרגילים במכניקה, להורדה