ב.2 · כוחות, תנועה ותנוחת גוף

IB Diploma Programme · IB Diploma · Sports, Exercise and Health Science · HL · נושא 5

5.1

היקף ותנאי מקדימים

חומר עזר זה מכסה נושאי HL נבחרים לקורס שנבדק לראשונה ב2026; הוא אינו כולל את כל תוכנית הלימודים.

תנאי מקדימים: לקרוא את הכמויות והיחידות המצוינות, ולהשתמש באריתמטיקה ובתנאי המודל למטה.

הדוגמאות הן מקוריות ודמיוניות: הן אינן מדידות אמיתיות או חקירות תלמיד אמיתיות.

מילון מונחים אימון

English	עברית
impulse/ˈɪmpʌls/	תנופה
lever arm/ˈliːvə ɑːm/	זרוע מנוף
torque/tɔːk/	מומנט

5.2

כוחות, תנועה ותנועת גוף

מה would explain this observation?

מחבט מאט כדור מ30 ל20 מטר לשנייה בתוך חמישה מילי-שניות. מה שינה את תנועת הכדור היה אימפולס: כוח משולב לפי הזמן, השווה לשינוי התנע.

בנה את המודל

אימפולס = כוח נטו ממוצע × זמן שעבר = שינוי בתנע.
ניתוח ביומכני חייב להגדיר את המקטע, הכיוון והשלב בתנועה.
כוח נטו וכוח שריר יחיד אינם חלופיים זה לזה.
ידית מנוף ארוכה יותר משנה מומנט ללא שינוי בכוח המופעל.
אימפולס: כוח משולב לפי הזמן; שווה לשינוי בתנע.

כוח עצירה ממוצע: 500 N במשך 0.30 שניות ו250 N במשך 0.60 שניות — אותו שינוי תנע, 150 ק"ג מ"ש: הכפלת זמן העצירה מחלק את כוח העצירה הממוצע למחציתו

בחר עדויות שיכולות לבחון אותו

השתמש בסרטון מאושר על ידי המורה לתנועה בטוחה עם הסכמה.
כייל מרחק וזמן (אורך ייחוס גלוי); זיהה מסגרות באופן עקבי.
הימנע מטענות רפואיות ממקלט דו-ממדי.

במעבדה: פרספקטיבת מצלמה עלולה לעוות זוויות מפרקים נראות: צלם אנכית למישור התנועה וציין את מיקום המצלמה.

עבוד מכמויות ידועות

נתונים: מסת כדור 0.058 ק"ג; שינוי מהירות 10 מטר לשנייה במשך 0.005 שניות.
שינוי בתנע = 0.058 × 10 = 0.58 ק"ג·מ לשנייה.
כוח ממוצע = אימפולס חלוקה בזמן = 0.58 / 0.005 = 116 ניוטון.
בדיקת מומנט: אותו כוח אחיזה של 10 ניוטון בשני פעמיים אורך המוטה מעלה את המומנט סביב פרק היד פי שניים.

תורך: זמן המגע מתאריך ל-0.010 שניות עבור אותו שינוי בתנע. מה קורה לכוח הממוצע?

בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה

הסרטון מציג תנועה דו-ממדית apparent; רכיבים מחוץ למישר אינם נראים לעין.
כוח נטו שנמצא מתנועה לא ניתן להקצאה לשריר יחיד.

לא נכון: ה-Follow-through מראה כוח שריר גדול יותר. זמן מגע ארוך מספק אותו שינוי בתנע עם כוח ממוצע קטן יותר: ה-Follow-through משנה את זמן האימפולס, ולא רק מאמץ שריר.

מפת מושגים:

אימפולס = כוח נטו ממוצע × זמן שעבר = שינוי בתנע.
הגדר מקטע, כיוון ושלב לפני כל ניתוח.
שמור לב: זוויות פרקים הקריאות ממצלמה אלכסונית.

כתוב מתוך אימפולס של 60 ניוטון·שנייה

הנחיתה נמשכת 0.3 שניות עם כוח נטו ממוצע של 200 ניוטון.
אימפולס = 200 × 0.3 = 60 ניוטון·שנייה — שווה לשינוי התנע הכולל, independent of how it was applied.

כתוב מתוך כוח ממוצע של 1 200 ניוטון

קפיצה במשקל 80 ק"ג משנה תנע ב-240 ק"ג·מ לשנייה במהלך זמן הלייצוא של 0.2 שניות.
אימפולס 240 N s במשך 0.2 s נותן 240 ÷ 0.2 = 1 200 N כוח ממוצע — זמן מגע קצר יותר, כוח גדול יותר.

כתוב מתוך הגדרת שלב

הגדר את שלב הלייצוא לפי מקטע, כיוון ונקודת סיום BEFORE כל ניתוח כוחות.
למה: כוח הוא קצב השינוי בתנע, והקצב תלוי באיפה השלב מוגדר לסיים.

כתוב מתוך הנחיתה מרופדת

אותו קפיצה נחתה על קצף: המגע נמשך ל0.5 s עבור אותו 100 N s של שינוי בתנע.
כוח ממוצע = 100 ÷ 0.5 = 200 N — ריכוך מפזר את האימפולס לאורך זמן; הוא לעולם לא מסיר את האימפולס.