תנועה אנכית

• כיתה ט’
• תנועה
• 5 דקות קריאה

מה קורה לגוף שנזרק למעלה: כמה גבוה יגיע, כמה זמן יעלה, ומה קורה בנקודה הגבוהה ביותר — עם נוסחאות, תרגיל פתור וסרטון.

התשובה בקצרה

תנועה אנכית היא תנועה של גוף למעלה או למטה, כשהכוח היחיד עליו הוא כוח הכבידה. גוף שנזרק למעלה:

1. מאט ב־10 מטר לשנייה בכל שנייה, עד שהוא עוצר.
2. בנקודה הגבוהה ביותר המהירות שלו אפס — אבל התאוצה לא.
3. חוזר למטה ומגיע לנקודת הזריקה באותה מהירות שבה נזרק, אם אין התנגדות אוויר.

למי זה מיועד: תנועה אנכית נלמדת בכיתה ט’, ובהרחבה בפרק הקינמטיקה בתיכון. כדאי להכיר קודם את מושג התאוצה.

מה קורה לגוף שנזרק למעלה

כשאתם זורקים כדור למעלה, היד נותנת לו מהירות התחלתית. מהרגע שהוא עוזב את היד, רק כוח הכבידה פועל עליו, ומושך אותו למטה. בגלל זה הכדור מאט באופן קבוע: בכל שנייה המהירות שלו קטנה בכ־10 מטר לשנייה.

כשהמהירות מגיעה לאפס, הכדור בנקודה הגבוהה ביותר. מיד אחר כך הוא מתחיל ליפול, ומהירותו גדלה באותו קצב — 10 מטר לשנייה בכל שנייה. הירידה היא בעצם נפילה חופשית, והיא תמונת ראי של העלייה.

תרגיל פתור

הנתונים: כדור נזרק ישר למעלה במהירות של 20 מטר לשנייה. מתעלמים מהתנגדות האוויר.
השאלה: כמה זמן הוא עולה, לאיזה גובה הוא מגיע, וכמה זמן הוא נמצא באוויר?

1. בנקודה הגבוהה המהירות אפס. מציבים בנוסחה הראשונה: 0 = 20 − 10 · t → t = 2
2. מחשבים את הגובה המרבי: h = 20² / (2 · 10) = 400 / 20 = 20
3. הירידה נמשכת בדיוק כמו העלייה, ולכן הזמן הכולל באוויר כפול: 2 · 2 = 4

התשובה: הכדור עולה 2 שניות, מגיע לגובה 20 מטר, וחוזר ליד אחרי 4 שניות. t = 2 s , h = 20 m , 4 s

הנקודה הגבוהה ביותר

הנקודה הגבוהה ביותר היא המקום שבו תלמידים טועים הכי הרבה. כן, לרגע הכדור עומד במקום — המהירות שלו אפס. אבל כוח הכבידה לא נעלם לרגע הזה. הוא ממשיך למשוך את הכדור למטה, ולכן גם התאוצה נשארת 10 מטר לשנייה בריבוע, כלפי מטה. בזכות זה הכדור לא נשאר תלוי באוויר, אלא מתחיל מיד לרדת.

איפה רואים את זה בחיים

• טרמפולינה

  ברגע הגבוה של הקפיצה מרגישים שאתם “נתלים” באוויר. זה הרגע שבו המהירות שלכם אפס, רגע לפני שאתם מתחילים לרדת.

• מזרקה

  ככל שהמים יוצאים מהר יותר, הסילון מגיע גבוה יותר. מהירות כפולה — גובה גדול פי ארבעה.

• זריקת מפתחות לחבר

  כדי שהמפתחות יגיעו לקומה שנייה, צריך לזרוק אותם מספיק מהר. אם הם נעצרים לפני המרפסת, הם יחזרו אליכם.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין תנועה אנכית לנפילה חופשית?

נפילה חופשית היא מקרה פרטי של תנועה אנכית: גוף שמשחררים ממנוחה, בלי לזרוק. תנועה אנכית כוללת גם גוף שנזרק למעלה או למטה. בכל המקרים, התאוצה זהה — עוצמת הכבידה, כלפי מטה.

למה זמן העלייה שווה לזמן הירידה?

כי הגוף מאט בעלייה בדיוק באותו קצב שבו הוא מאיץ בירידה. הוא מאבד את כל המהירות שלו בדרך למעלה, ומקבל אותה בחזרה בדרך למטה. זה נכון רק כשמתעלמים מהתנגדות האוויר.

מה משנה התנגדות האוויר?

התנגדות האוויר מאטה את הגוף גם בעלייה וגם בירידה. לכן בפועל הוא מגיע לגובה נמוך יותר, והירידה לוקחת יותר זמן מהעלייה. בתרגילים בכיתה ט’ מתעלמים ממנה, אלא אם כתוב אחרת.

תרגילי זריקה למעלה מבלבלים אתכם?

בקורס הפיזיקה לכיתה ט’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס כיתה ט’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ט’, להורדה