a02 introduction

Document Sample
a02 introduction Powered By Docstoc
					‫מבוא לפיזיקה‬
‫פיזיקה-מדע של הטבע במובן הרחב‬
             ‫ביותר.‬
  ‫מיונית : פיזיקוז שפירושו טבעי‬
‫כיצורים תבוניים יש בנו צורך עמוק להבין את המציאות‬
 ‫ואנו עושים זאת ע"י חיפוש סדר וסיבתיות בטבע.‬
   ‫הפיזיקה יוצאת מתוך הנחה שהתבונה‬
‫האנושית מסוגלת לתת הסבר לעולם הגשמי‬
        ‫הגישה המדעית‬
‫מחפשת אחר סדר ומשמעות בעולם שמסביבנו‬
‫סטיבן הוקינג הפיזיקאי התיאורטי הגדול ביותר‬
               ‫מאז איינשטיין‬
      ‫הגדיר את מהותה של תיאוריה מדעית כך:‬
 ‫"תיאוריה היא דגם של היקום או חלק ממנו בצירוף‬
‫סדרת כללים המקשרת בין הגורמים הכמותיים בדגם‬
             ‫לבין תצפיותינו ביקום. "‬
‫הדגם קיים רק בשכלנו ואין לו‬
     ‫שום ממשות אחרת.‬
  ‫כל תיאוריה פיזיקלית היא זמנית, משום שהיא‬
    ‫השערה שלעולם אי אפשר להוכיח אותה.‬
 ‫אין זה משנה כמה פעמים יעלו תוצאות הניסויים‬
‫בקנה אחד עם התיאוריה, לעולם אין לדעת מתי‬
        ‫הניסוי הבא יפריך את התיאוריה.‬
 ‫מספיקה תצפית אחת החולקת על התיאוריה כדי‬
      ‫לנטוש אותה או להכניס בה שינויים.‬
  ‫תכליתו הסופית של המדע היא לספק תיאוריה‬
         ‫אחת המתארת את היקום כולו."‬
 ‫המחקר הפיזיקלי עוסק בחקר מבנה‬
‫היקום והתהליכים המתרחשים בתוכו.‬
 ‫התנהגות החומר והאנרגיה, קשרי‬
‫הגומלין ביניהם וההשפעה הנגזרת‬
        ‫מכך על הסובב.‬
‫מקובל להבחין בשני תחומים עיקריים בעולם הפיזיקה:‬
          ‫הפיזיקה הקלאסית והפיזיקה המודרנית.‬



   ‫המודרנית כוללת תחומים כתורת היחסות ומכניקת‬
                                   ‫הקוונטים.‬
 ‫הקלאסית מכילה תחומים כמכניקה, תורת החשמל‬
                              ‫ותרמודינמיקה.‬
               ‫תיאוריה פיזיקלית‬


‫כוללת מספר משוואות מתמטיות, שבאמצעותן אפשר‬
       ‫לחשב מראש תוצאות של ניסויים‬


 ‫התיאוריה מקשרת בין מערכת גדלים פיזיקליים‬
          ‫ומנבא את הקשרים ביניהם.‬
       ‫גדלים פיסיקליים ויחידות פיסיקליות‬

‫גודל פיזיקלי או כמות פיזיקלית הנה תכונה של גוף‬
      ‫או (באופן כללי) של מערכת פיזיקלית.‬

   ‫הפיזיקה מבוססת על תצפיות ניסיוניות ומדידה של‬
‫גדלים פיזיקליים שונים, חקר הקשרים שבניהם וניסוח‬
           ‫קשרים אלה בשפה מתמטית.‬
‫את המדידה של הגודל פיזיקלי יש לעשות במרב הדיוק.‬
‫לעשות במרב הדיוק. ???‬

        ‫?‬
‫מה האורך של‬
    ‫הנמלה?‬
‫כל מדידה אינה יכולה‬
‫להיות מדויקת, תמיד‬
  ‫יש שגיאת מדידה‬
                          ‫מדידה זה דבר יחסי‬

                         ‫כשאנחנו אומרים שהגודל‬
                          ‫שווה ל 1 האם זה קטן‬
                                ‫או גדול?‬
                           ‫כמובן שזה יכול להיות‬
                         ‫קטן ביחס למיליון וענק‬
                         ‫ביחס למיליונית. אותה‬
                          ‫סיפרה אבל מתייחסת‬
                          ‫אחרת לגדלים שונים.‬

‫‪ 2.72 Robert Wadlow‬מטר‬
  ‫המאפיין את כל‬
‫הערכים הפיזיקליים‬
  ‫הוא: האפשרות‬
   ‫להימדד באופן‬
‫כמותי, באופן ישיר‬
‫ובאופן עקיף לעומת‬
    ‫ערכים שאינם‬
‫פיזיקליים כמו יופי,‬
      ‫אהבה...‬
‫כדי ששני אנשים שונים המודדים את אותו הגורם‬
 ‫(אורך למשל) יוכלו להשוות את מדידותיהם –‬
  ‫אנו צריכים שלכל גורם פיזיקלי תהינה יחידות.‬
‫אין זה חשוב כיצד מוגדרות היחידות, כל זמן שכולם‬
           ‫ישתמשו באותה היחידה.‬
  ‫יחידות מידה הם גודל מוסכם וקבוע, המשמש‬
‫למדידת מאפיין של ערך פיזיקלי כלשהו באמצעות‬
   ‫מכשירי מדידה. מרבית יחידות המידה אינן‬
‫מבוססות על גודל טבעי אוניברסלי, אלא מהסכמה‬
                 ‫חברתית.‬

  ‫עם התפתחות המדע, נוצר צורך ביצירת יחידות‬
 ‫מידה שתהיינה אוניברסליות ומוסכמות על כל‬
                 ‫האנושות.‬
   ‫למרות הצורך בשיטת יחידות אחידה, היה קשה להגיע‬
                      ‫להסכמה.‬
             ‫ונוצרו שתי שיטות עיקריות .‬

‫שיטת המדידה הצרפתית‬          ‫שיטת המדידה הבריטית‬
‫מבוססת על שיטה עשרונית.‬       ‫אינץ' , רגל , יארד ומייל‬
                                   ‫כיחידות אורך.‬
 ‫מטר כיחידות אורך וגרם‬
     ‫כיחידת משקל.‬             ‫ליברה (פאונד) ואונקיה‬
                                 ‫כיחידות משקל.‬
‫שיטת המדידה הצרפתית‬                  ‫שיטת המדידה הבריטית‬
               ‫לאורך‬                                ‫לאורך‬
     ‫היחידות לאורך הם:‬                       ‫היחידות לאורך הם:‬
‫מטר, קילומטר, סנטימטר,‬                  ‫אינץ' , רגל, יארד, מייל.‬
            ‫מילימטר ...‬
                                               ‫21 אינץ' = 1 רגל.‬
 ‫001 סנטימטר = 1 מטר‬
                                                   ‫3 רגל = 1 יארד.‬
‫000,1 מטר = 1 קילומטר‬
                                             ‫071 יארד = 1 מייל.‬
                                     ‫נסו לחשב:‬
           ‫72 אינץ' + 5.4 רגל + 5 יארד + 3 מייל.‬
       ‫03 מ"מ + 1 ס"מ + 01 מטר + 5.0 קילומטר.‬


    ‫איזו שיטה נוחה יותר?‬
 ‫כיום אנו משתמשים בשיטה המטרית ‪SI‬‬
       ‫)‪.(International System of Unit‬‬

‫בשיטה זו אנו משתמשים במערכת היחידות‬
‫‪ M.K.S‬שראשי התיבות שלה הנם האותיות‬
  ‫הראשונות של שלושת יחידות המידה‬
‫הבסיסיות במכניקה )‪.(Meter , Kg , Sec‬‬
‫לפי השיטה על יחידת מדידה יכולה לגדול / לקטון בכפולות של 01,‬
         ‫כאשר לכל כפולה קיימת אות המייצגת אותה.‬

          ‫סימון‬         ‫חזקה של 01‬         ‫קידומת‬

           ‫‪G‬‬                ‫901‬              ‫ג'יגה‬
           ‫‪M‬‬                 ‫601‬              ‫מגה‬
           ‫‪k‬‬                 ‫301‬             ‫קילו‬
           ‫‪c‬‬                ‫2-01‬             ‫סנטי‬
           ‫‪m‬‬                ‫3-01‬             ‫מילי‬
           ‫‪μ‬‬                ‫6-01‬            ‫מיקרו‬
           ‫‪n‬‬                ‫9-01‬              ‫נאנו‬
           ‫‪p‬‬                ‫21-01‬            ‫פיקו‬
               ‫הגדרת המטר‬

                              ‫בשנת 1971 הוגדר המטר על-ידי‬
                             ‫האקדמיה הצרפתית באופן הבא:‬

                              ‫החלק ה- 000,000,01 של כדה"א‬
                       ‫מהקוטב הצפוני עד לקו המשווה לאורך‬
                                         ‫קו האורך של פריז.‬


‫מאחר וטענו כי הגדרה זו אינה מדויקת כלל בשנת 9881 הוגדר המטר‬
‫במרחק בין שני פסים על מוט העשוי מסגסוגת של פלטינה ואירידיום‬
                ‫(מוט זה נשמר בפריז במוזיאון למשקלים ומידות)‬
‫בשנת 3891 הוגדר המטר כמרחק שעובר האור‬
‫בריק במשך זמן של 854,297,992/1 שניות.‬
                     ‫יחידות אורך מקובלות‬
    ‫‪ 1 ly  9.46  1015 m‬שנת אור שווה למרחק שהאור עובר במשך שנה אחת‬

       ‫‪ 1 AU  1.50  1011 m‬יחידה אסטרונומית גודלה של יחידה אסטרונומית‬
‫אחת הוא כמרחקו הממוצע של כדור הארץ מהשמש‬

     ‫‪ 1 km  10 m‬קילומטר יחידה מידה למרחקים על-פני כדור הארץ‬
                                                              ‫3‬



             ‫‪ 1 cm  10 m‬סנטימטר משמשת למדידת חפצים קטנים.‬
                                                              ‫2-‬



              ‫‪ 1 mm  10 m‬מילימטר משמש למדידת דיוק גדול יותר‬
                                                               ‫3-‬



          ‫מיקרון יחידת מידה לעצמים שאינם גלויים לעין‬   ‫‪1 m  10 m‬‬ ‫6-‬


                          ‫(למשל, בקטריות)‬

 ‫‪ 1 nm  10 m‬ננומטר אורך הגל של אור נראה נמדד במאות ננומטרים.‬
                                                              ‫9-‬



             ‫01 ‪ 1 A ‬אנגסטרום יחידת מידה למרחקים באטום.‬
                                                         ‫‪o‬‬    ‫01-‬
                                                                        ‫‪m‬‬
               ‫הגדרת השנייה‬
‫בשנת 7691 הוגדרה השנייה כ- 077,136,291,9 מחזורי מעבר (תדירות‬
                ‫רטט) בין שתי רמות אנרגיה של אטום צסיום 331 .‬
  ‫קטעי זמן אופייניים בפיזיקה-סדרי גודל‬
  ‫‪5  1017 s‬‬                        ‫גיל היקום‬

‫‪1.3 1017 s‬‬                         ‫גיל הארץ‬

‫‪3.2  107 s‬‬                              ‫שנה‬

  ‫‪~ 10-3 s‬‬                     ‫מחזור גל שמע‬

  ‫‪~ 10-6 s‬‬                      ‫מחזור גל רדיו‬

 ‫‪~ 10-13 s‬‬         ‫מחזור תנודה של אטום במוצק‬

 ‫‪~ 10-22 s‬‬                 ‫מחזור גל אור נראה‬

 ‫‪~ 10-24 s‬‬               ‫זמן התנגשות גרעינית‬
          ‫הגדרת הקילוגרם‬
    ‫קילוגרם אחד הוא המסה של גליל סגסוגת‬
    ‫האירידיום והפלטינה אשר שמורה בלשכה‬
  ‫הבינלאומית למידות ומשקלות. במקור הוגדר‬
‫הקילוגרם כמסה של 000,1 סמ"ק (ליטר) של מים‬
‫מזוקקים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס ובלחץ‬
            ‫של אטמוספירה אחת.‬

            ‫הקילוגרם מייצג את כמות המסה הנמצאת בגליל‬
              ‫מתכת השמור בתנאי טמפרטורה ולחץ קבועים‬
                         ‫במוזיאון למידות ומשקלים בפריז.‬
 ‫אטמוספירה אחת מוגדרת כלחץ‬
‫שמפעיל עמוד כספית בגובה של‬
‫067 מ"מ, והיא שווה ל-523,101‬
                 ‫פסקל לערך.‬
   ‫היחידה מבוססת (בקירוב) על‬
      ‫הלחץ הממוצע שמפעילה‬
  ‫אטמוספירת כדה"א בגובה פני‬
                        ‫הים.‬
   ‫שימושה נפוץ במטאורולוגיה,‬
‫באסטרונומיה, בצלילה ובתחומים‬
                     ‫אחרים.‬
      ‫מסות של עצמים-סדרי גודל‬
    ‫‪~ 1  10 52 kg‬‬              ‫היקום הנראה‬

    ‫‪~ 1  10 42 kg‬‬        ‫שביל החלב-הגלקסיה‬

   ‫‪1.99  10 30 kg‬‬                    ‫שמש‬

   ‫‪5.99  10 24 kg‬‬                      ‫ארץ‬

   ‫‪7.36  10 22 kg‬‬                      ‫ירח‬

  ‫‪1.67  10 -27 kg‬‬                ‫אטום מימן‬

‫‪1.6725  10 -27 kg‬‬                    ‫פרוטון‬

  ‫‪9.11  10 -31 kg‬‬                  ‫אלקטרון‬
           ‫יחידות מידה - פעולות‬
‫כל משוואה פיזיקלית חייבת להיות מאוזנת מבחינת היחידות. כלומר,‬
  ‫היחידות של אגף שמאל חייבים להיות זהים לאלו שבאגף ימין. כל‬
  ‫פעולה מתמטית אינה כפעולה רגילה בין שני מספרים, אלא בין שני‬
                  ‫ערכים בעלי יחידות פיזיקליות.‬

‫פעולות הכפל והחילוק בין ערכים פיזיקליים נעשית בנפרד על הכמויות‬
  ‫ועל היחידות של הערכים הפיזיקליים ללא מגבלה, כאשר היחידה‬
  ‫שמתקבלת מגדירה יחידה פיזיקלית חדשה, אך לא בהכרח בעלת‬
                      ‫משמעות פיזיקלית.‬

 ‫פעולות החיבור והחיסור נעשות רק בין כמויות שונות של אותו ערך‬
      ‫פיזיקלי. אסור לחבר או לחסר ערכים פיזיקליים שונים.‬
         ‫ערך (גודל) פיזיקלי‬
 ‫• כל ערך פיזיקלי מסמנים על ידי אות באנגלית :‬
                                  ‫‪…F,P,V,t‬‬
            ‫• כל ערך פיזיקלי אפשר למדוד, לכן‬
‫לכל ערך פיזיקלי קיימת יחידת מדידה בה הוא‬
                                        ‫נמדד‬
‫• למשל: זמן: ‪; t = 2min , t = 40sec , t = 5hr‬‬
                 ‫מרחק: ‪d = 20m , d = 3km‬‬
        ‫ישנם שלושה סוגים של אנשים:‬
             ‫אילו שלומדים מקריאה‬
          ‫אילו שלומדים ע"י התבוננות‬
‫והשאר אשר צריכים לגעת באש רק כדי ללמוד שהיא‬
                ‫ממש שורפת‬

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:17
posted:5/23/2012
language:Hebrew
pages:37