שמונה עקרונות ופעילויות מדעיות על סיבובים בגן המדע

סיבוב ראשון: בורג ארכימדס

ביוון העתיקה, ואולי אף קודם, עמד בפני חקלאים אתגר גדול – איך להעביר מים ממקום למקום. אחד הפתרונות היצירתיים לכך היה מתקן בשם "בורג ארכימדס", שאִפשר הנעה של מים ממקום נמוך למקום גבוה. המתקן מבוסס על מבנה סלילוני (ספירלי) דמוי בורג, שחלקו התחתון טבול במים. תנועה סיבובית שלו באמצעות כוח השרירים של בעל חיים או אדם (בימים ההם זה היה בדרך כלל עֶבֶד) שהולך במעגלים על חלקו העליון, גרמה למים לעלות למעלה בתנועה סיבובית עד שהגיעו לקצה ונשפכו לתעלת ההשקיה.

בגן המדע תוכלו לבוא ולהתנסות בבורג בעצמכם.

סיבוב שני: חישוקים מסתובבים

כשאנחנו מסובבים חישוק מסביב לגוף, איך הוא לא נופל? מה בתנועה הסיבובית שאנחנו עושים עם האגן שלנו גורם לו להישאר באותו גובה ואפילו להתרומם עוד יותר? יש כאן שילוב של כמה כוחות. האחד הוא הכוח שאנחנו מפעילים כשאנחנו מסובבים את האגן. החישוק נע סביב גופנו בתנועה מעגלית שנותנת לו יציבות בדומה לתנועת הסביבון. כוח נוסף שפועל עליו הוא החיכוך עם גופנו, שמונע ממנו להחליק למטה. מובן שבשביל לשמר את החישוק בגובה האגן שלו ולמנוע ממנו ליפול נצטרך להמשיך לנענע את מרכז גופנו וכך להמשיך ולהפעיל עליו את הכוחות. פיזיקה כיפית! J

בפעילות החנוכה בגן המדע תוכלו לפגוש אומנית הולה-הופ שתלמד אתכם איך לסובב את החישוק בעזרת חוקי הפיזיקה.

סיבוב שלישי: כדורים מתעופפים

ללהטוטנים מקצועיים יש אתגר לא פשוט – להחזיק כמה שיותר כדורים כמה שיותר זמן באוויר, ובמילים אחרות – לשחק עם כוח המשיכה. מה שהם עושים אינו מסובך מבחינה פיזיקלית אך דורש מיומנות רבה. כשאנחנו זורקים כדור הוא ינוע בצורה קשתית, תחילה למעלה ולאחר מכן למטה, כשכל אותו זמן הוא ימשיך להתקדם גם קדימה בכיוון הזריקה. כשזורקים כדור לסל נוצרת קשת רחבה, אבל בזריקה מיד ליד היא צרה בהרבה. על מנת שהכדור ישהה כמה שיותר זמן באוויר ויאפשר לנו לתפוס כדורים נוספים ולזרוק אותם בזמן הזה אנחנו צריכים להעיף אותו גבוה על ידי הפעלת עוד כוח. כך אנחנו מקבלים טווח זמן פנוי שהכדור נמצא בו באוויר ואפשר לנצל אותו כדי ללהטט בכדורים האחרים. קל בתיאוריה, קשה במציאות.

בפעילות החנוכה בגן המדע תוכלו לפגוש אומן ג'אגלינג שילמד אתכם להקפיץ כדורים באוויר בעזרת חוקי הפיזיקה.

סיבוב רביעי: המדע של הסרטים המצוירים

בעבר, כשרצינו ליצור סרטי אנימציה היינו צריכים לצייר את אותו ציור (כמעט) שוב ושוב, עם הבדלים קלים בין תמונה לתמונה, ולהעביר את התמונות מהר מספיק כדי ליצור אשליה של תנועה. האמת היא שגם היום עושים בדיוק אותו דבר, פרט לזה שבמקום לצייר ביד בסטודיו קטן וצפוף העבודה נעשית בידי מחשב. סרטי האנימציה הראשונים היו פשוטים יחסית – הם הציגו תנועות קטנות שחוזרות על עצמן בתוך מתקן מעגלי עם חריצים (קצת כמו קובץ גיף מודרני). התמונות החולפות במהירות שאנחנו רואים דרך החריצים יוצרים לנו אשליה של תנועה. למתקן כזה קוראים זואיטרופ. בפעילות החנוכה בגן המדע תוכלו לבנות זואיטרופ משלכם.

סיבוב חמישי: צבעים מסתובבים

כשאנחנו מסתכלים על השמש היא נראית לנו צהובה, אבל האור שיוצא ממנה הוא למעשה אור לבן. האור הלבן מכיל את כל צבעי הקשת, כפי שאפשר לראות בקלות אם נניח לו לעבור דרך זכוכית או דרך טיפת מים ונראה אותו נשבר למרכיביו ויוצר קשת ססגונית. באופן דומה אפשר גם להרכיב אור לבן מסך הצבעים המרכיבים אותו. אם ניקח סביבון, נצבע את חלקיו בצבעים שונים ונסובב אותו מספיק מהר, הוא ייראה לנו לבן.

הסביבון הוא צבעוני, כמובן, אבל העין שלנו לא מסוגלת להפריד בין הצבעים בגלל הסיבוב המהיר ואנחנו רואים צבע לבן. סביבון כזה נקרא הדיסק של ניוטון, ובפעילות החנוכה בגן המדע תוכלו ליצור סביבונים כאלה ולסובב אותם.

סיבוב שישי: מעטים מול רבים

כשאנחנו מסובבים חפץ אנו מפעילים כוח צנטריפוגלי שפועל ממרכז המעגל הדמיוני שעליו החפץ מסתובב כלפי חוץ. אפשר לראות את זה יפה במכונת כביסה בשלב הסחיטה. הבגדים נצמדים לדפנות התוף בזמן שהוא מסתובב והמים נדחסים החוצה דרך החורים שבו. ניסוי דומה אפשר לעשות בבית עם כוס מים. אם נסובב את הכוס מהר מספיק המים לא יישפכו, כמו בסרטון. מומלץ בכל זאת להכין מראש מגבת.

בפעילות החנוכה בגן המדע תוכלו לראות (ולהתנסות) איך הסיבוב מאפשר להרים עצמים כבדים.

סיבוב שביעי: חליל אש

אחד הניסויים היותר מרשימים שמשתמשים באש דולקת הוא "חליל האש" (Ruben’s Tube). בניסוי הזה מחברים צינור עם הרבה חורים שמסודרים בטור למכל גז בישול ולמגבר קול. כשפותחים את ברז הגז ומדליקים אותו מתקבלות הרבה להבות, בדומה למנגל גז או כיריים. החלק היפה מתחיל כשמשמיעים צלילים בטון יותר ויותר גבוה. הלהבות מסתדרות בצורת גלים, וככל שהטון גבוה יותר הגלים קטנים יותר. אתם מוזמנים לצפות בסרטון שמציג איך זה נראה – ועוד יותר טוב: להגיע אלינו לפעילות החנוכה בגן המדע ולהיווכח בעצמכם.

סיבוב שמיני: סיבוב אחרון על מאדים

אם תרצו לטוס למאדים, לא מספיק לבנות חללית ולהמריא. אם תשוגרו בזמן הלא נכון אתם עלולים למצוא את עצמכם מרחפים בחלל הרבה יותר זמן מהדרוש. הסיבה לכך היא הסיבובים של כדור הארץ ושל מאדים סביב השמש: הם נמצאים במרחק שונה ממנה ומקיפים אותה במהירות שונה, לכן יש תקופות שמאדים הרבה יותר רחוק מכדור הארץ ותקופות שבהן הוא קרוב יחסית. המרחק בין כוכבי הלכת נע בין 50 מיליון לכ-400 מיליון ק"מ (כשהוא נמצא בצד השני של השמש). כדי לחסוך בדלק ובזמן טיסה, כדאי לטוס למאדים כשהוא נמצא הכי קרוב לכדור הארץ. לתקופה שבה מאדים נמצא במרחק מינימלי מכדור הארץ קוראים חלון שיגור, והוא מתרחש בערך פעם בשנתיים.

חנוכה היא ההזדמנות האחרונה שלכם לבקר בתערוכת "סיבוב על מאדים", להתרשם מהמוצגים וללמוד גם על חלונות שיגור.

 

0 תגובות