תלמידים קיבלו משימה לביצוע – מעבדה בסימולציה ממוחשבת העוסקת באלקטרוסטטיקה.
תלמידים קיבלו משימה לביצוע – מעבדה בסימולציה ממוחשבת העוסקת באלקטרוסטטיקה.
בסימולציה שני כדורים קטנים A ו־B. כדור A טעון במטען q וכדור B טעון במטען זהה בגודל ומנוגד בסימן, -q. המערכת בסימולציה נמצאת בריק. המערכת בסימולציה מכילה מעמד מעבדתי (סטטיב) המוצב על שולחן. למעמד מחוברות שתי זרועות: זרוע 1 מקובעת במקומה ואליה קשור בחוט מבודד כדור A, וזרוע 2 הניתנת להזזה מעלה ומטה, וממנה תלוי בחוט מבודד כדור B. מרכזי הכדורים נמצאים על קו אנכי (ראו תרשים).
מסתו של כל כדור היא m
כמות המטען q על כל כדור קבועה והתפלגותו אחידה
תנאי הכבידה בסימולציה זהים לאלה שעל פני כדור הארץ
הסימולציה מציגה מדידות של: T_B — מתיחות החוט שאליו הכדור B קשור; r — המרחק בין מרכזי הכדורים A ו־B
[טבלת מדידות] r(m) = 0.16 , 0.18 , 0.20 , 0.22 , 0.24
[טבלת מדידות] T_B(N) = 0.41 , 0.33 , 0.28 , 0.25 , 0.21
T_max — המתיחות המרבית שכל חוט יכול לשאת בלי להיקרע (נתון לסעיף ה)
(1) סרטטו את תרשים הכוחות שפועלים על כדור B. ליד כל כוח רשמו את שמו וציינו מי מפעיל אותו. (2) פתחו ביטוי של מתיחות החוט, T_B, כפונקצייה של המרחק r. השתמשו בפרמטרים q, m ובקבועים פיזיקליים, אם יש צורך.
התלמידים סרטטו גרף של המתיחות T_B כפונקצייה של משתנה חדש שנבחר כך שהגרף יהיה ליניארי.
סעיף ב. קבעו מהו המשתנה החדש, ומה הן יחידות המידה שלו. העתיקו למחברתכם את השורה של T_B מן הטבלה, הוסיפו מתחתיה שורה חדשה, ורשמו בה את הערכים והיחידות של המשתנה החדש.
(1) סרטטו במחברתכם דיאגרמת פיזור (נקודות במערכת הצירים) של המתיחות T_B כפונקצייה של המשתנה החדש. (2) הוסיפו לדיאגרמת הפיזור את הישר המתאים לה ביותר (קו מגמה).
היעזרו בגרף וחשבו את גודל המטען |q| ואת המסה m של כל אחד מן הכדורים.
סימולציה זו מתוכנתת כך שהמתיחות המרבית שכל חוט יכול לשאת בלי להיקרע היא T_max. התלמידים קירבו באיטיות את כדור B לעבר כדור A עד אשר לפחות אחד מן החוטים נקרע.
סעיף ה. קבעו מה קרה: החוט הקשור לכדור A נקרע ראשון, החוט הקשור לכדור B נקרע ראשון או ששני החוטים נקרעו באותו הזמן. נמקו את קביעתכם.
שאלות ותגובות על השאלה
🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה
שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.