איך מלמדים עם WOW?

אנשים מיוחדים, הוראה, מדע בקולנוע 2 תגובות »

ניצן אונאל ויהב מיכאל (מדע עברי) לוקחים את לימודי המדע לרמות שכמותן לא נראו בארץ, וככל הנראה גם בעולם.
בקליפ מסחרר שהעלו לאחרונה, המסכם את הפעילות העניפה שלהם בקדימה מדע, אפשר לראות את מגוון התחומים שבהם הם עוסקים, ואת אמצעי ההוראה המאוד לא שגרתיים שלהם: פיצוצים, רקטות, מצלמות מהירות, צילומים תרמיים, קשתות, רובוטים ועוד ועוד. יהב וניצן עובדים בעיקר במרכזי מחוננים או במסגרות לא פורמאליות, אבל השיטות שהם פיתחו בהחלט יכולות לשדרג את לימודי המדע בארץ, בייחוד עבוד מורים 'לא קונוונציונאליים'.

נקודת התורפה המרכזית במערכת החינוך היא שהיא איננה יוצרת עניין, סקרנות והתלהבות. כאשר אלו אינם קיימים, כמעט בלתי אפשרי לבנות הלאה ולהעמיק. אולם, כאשר ילד נחשף לעולם המלהיב של מדע וטכנולוגיה, ולאפשרויות האינסופיות שהתחום פותח בפניו (ובפניה!) יש לו מנוע צמיחה רגשי שיכול לקחת אותו רחוק מאוד.

מדע עברי, מצליחה בדיוק כאן – להדליק את הניצוץ ולהפוך אותו לאש גדולה, בדיוק בגילאים שבהם ילדינו מתחילים לגבש את תחומי ההתעיינות שלהם וצמאים למשהו 'אחר'

את ניצן ויהב אני מכיר שנים רבות,  והם עבורי מודל של השראה. אני שמח לארח את ניצן אונאל ב-'מדע ושאר רוח' לראיון קצר
המשך »

מה אם גיבורי על היו אמיתיים?

אנשים מיוחדים, הוראה, מדע בקולנוע, מדע עם חיוך, פיזיקה אין תגובות »

אוצר אמיתי.

הפיזיקה הבלתי אפשרית של של גיבורי-על מוצגת בשילוב מופלא של תוכן ואנימציה!
גו'י לין היא אתלטית, מוזיקאית, מדענית וגם …מורה. (מורת-על, אם תשאלו אותי)
היא מתוודה, שכנערה חנונית, תמיד היתה לה משיכה לגיבורי-על.

בפרוייקט מרשים של TED בשם שיעורים שראוי לשתף,  אנימטורים ומורים חוברים ליצירת חווית לימוד ייחודית. מתוך שפע שיעורים נפלאים במגוון נושאים שמחתי למצוא את את הסדרה של לין אודות גיבורי על – נושא שתמיד חיבבתי, ואני משתמש בו רבות בהרצאותיי.

הנה כמה פנינים (הכל עם תרגום לעברית):


אם גיבורי על היו אמיתיים – סופר מהירות
המשך »

ג'יימס בונד והפיזיקה של צניחה חפשית

הוראה, מדע בקולנוע, פיזיקה 3 תגובות »

הרבה בדיחות קשורות לצניחה ממטוס, אבל אנחנו נפתח דוקא בחידה. כאשר צנחן קופץ ממטוס, ברור שמהירותו כלפי מטה הולכת וגוברת. השאלה היא כיצד היא גוברת, או בניסוח אחר, איזה גרף מבין השלושה (א,ב,ג) מייצג נאמנה את שינוי מהירותו של הצנחן כתלות בזמן, וזאת לפני שהמצנח נפתח ?

גרף ג אינו הגיוני מכיוון שהמהירות אינה פוחתת כל עוד המצנח אינו נפתח. גרף ב מתאר מצב בו המהירות גוברת בקצב קבוע (או תאוצה קבועה) וזה בדיוק מה שהיה מתרחש אלמלא היה אוויר (למשל על הירח). גרף א, לעומת זאת מתאר מהירות גוברת עד לערך גבולי, והוא נאמן, ברמה העקרונית, למה שקורה בצניחה חופשית.

בניגוד לנפילה חופשית, בה הכוח היחידי הפועל על הגוף הוא כוח הכבידה, כאן מתווסף כוח נוסף הנקרא 'התנגדות אוויר' או גרר (drag). כוח זה פועל על כל גוף הנע במדיום גזי והוא נובע מההתנגשויות המקרוסקופיות הרבות של הגוף עם מולקולות הגז. בפועל, התנגדות האוויר תלויה בגורמים הבאים: מהירות הגוף, שטח החתך של הגוף (השטח הבא במגע עם זרימת האוויר),  הצורה האווירודינמית של הגוף וצפיפות האוויר (למתעניינים בביטוי המתמטי המדוייק – בבקשה).  אם כן, במקרה של נפילה, קיימת אינטראקציה בין שני כוחות היוצרים משחק מורכב ומעניין יותר מאשר במקרה הפשוט בו הגוף נופל בריק.

בתחילת הנפילה, כאשר המהירות יחסית נמוכה, התנגדות האוויר אינה משמעותית, כך שהכוח הדומיננטי הפועל הגוף הוא כוח הכבידה. כוח זה גורם לגוף להאיץ (ע"פ החוק השני של ניוטון), כך שמהירותו גוברת. עם גדילת המהירות, גדלה גם התנגדות האוויר, וכעת פועל על הגוף גם כוח הולך וגובר כלפי מעלה. בשלב מסויים, שני הכוחות ישתוו, ואז הכוח השקול (נטו) הפועל על הגוף יתאפס. זהו רגע מאוד מעניין שמשמעותו היא, שכעת הגוף לא משנה עוד את מהירותו; זוהי המהירות המקסימלית בתנאים הנתונים ועל כן היא נקראת מהירות טרמינלית או מהירות סופית.

המסקנה המתבקשת היא,  שכאשר גוף נופל באוויר – טיפת מים, מטבע, צנחן או מטאוריט – מהירותו אינה גדלה עד בלי די, אלא מגיעה לערך סופי ומוגדר התלוי בתכונות הגוף (מסה, שטח חתך וצורה אווירודינמית) ובצפיפות האוויר. למשל, כאשר צנחן נופל הוא יגיע למהירות טרמינלית של כ-200 קמ"ש. מהירות זו עשויה לגדול ב-25% אם הצנחן יצמיד את זרועותיו לגופו (שינוי שטח החתך) ויטה את עצמו כלפי מטה (שינוי הצורה האווירודנמית). כל זאת מומחש היטב בתוכנית מעולה על צניחה ששודרה בערוץ ההיסטוריה.

כעת נבדוק סיטואציה מעניינת. מה יקרה אם ניקח שני גופים זהים, שהאחד כבד פי שניים מרעהו ונפיל אותם ממגדל גבוה? האם שניהם יגיעו לאותה מהירות טרמינלית? אלו מאיתנו שלמדו פיזיקה, ימהרו אולי לקבוע שכן, בהתבסס על ניסויו של גלילאו שהטיל מראש פיזה (כך אומרים) כדורים במשקלים שונים וגילה שהם מגיעים באותו זמן (כמעט) לקרקע. האמת היא, שאם נבצע את ניסוי גלילאו מגובה רב מאוד (מאות מטרים) נגלה שהגוף הכבד מגיע למהירות גבוהה יותר!
זה לא שגלילאו טעה, אלא שתוצאותיו מתאימות לסיטואציה בה התנגדות האוויר זניחה. כאשר גוף כבד יותר, פירוש הדבר שהוא נמשך בכוח חזק יותר כלפי מטה. על מנת 'לאזן' כוח זה, נחוצה התנגדות אוויר גדולה יותר המושגת במהירות גבוהה יותר. כלומר, המהירות הטרמינלית של גוף גדלה עם מסתו. איך בדיוק? היות והבלוג מיועד לציבור הרחב, אינני נוהג לצרף נוסחאות מדוייקות, אבל כאן קצת קשה להתאפק. מי שמבין…יבין ויהנה (ראה משמעות המשתנים בויקיפדיה).

נסיים בקטע הפתיחה המרשים של Moonraker בו ג'ימס בונד נופל ממטוס ללא מצנח. האם מה שאנו רואים על המסך יכול היה להתרחש גם במציאות?

נשים לב ששינוי המהירות הטרמינלית מושג כאן בשתי דרכים שונות:
א. כאשר ג'ימס בונד משנה את  אוריאנטציית הגוף ובכך מגביר את מהירותו ביחס לטייס (שצונח בזרועות פרושות).
ב. כאשר צונח אחריו JAWS, הוא לא צריך לשנות את האוריאנטציה, ובצדק,  שכן המהירות הטרמינלית גדלה עם המסה.
שתי הדרכים, כאמור, עולות בקנה אחד עם עקרונות הפיזיקה. שאפו ליוצרי הסרט!


לינקים
נפילה חופשית עם מאיר אריאל
פיזיקה עם פולישוק
האם מטבע שנופל מגובה יכול להרוג בן אדם?
מהירות טרמינלית של צנחן – נתונים

'מדע בקולנוע' ככלי הוראה בכיתה

הוראה, מדע בקולנוע תגובה אחת »

בגליון החדש של "קריאת ביניים" מופיע מאמר שכתבתי אודות מדע בקולנוע ככלי מעשי ומלהיב עבור מורים בכיתות מדע.

לקישור ישיר למאמר הקליקו כאן,  ולהורדת המאמר בפורמט PDF – כאן

בשנה החולפת הרציתי בנושא בכנס מורי מדע וטכנולוגיה במכון ויצמן, בכנס במכללת אחווה, בפני מורים מהמגזר הדרוזי,  אנשי מכון דוידסון,  וכמובן בפני מאות תלמידים ברחבי הארץ. התגובות מאוד נלהבות, אבל נראה שעדיין יש עוד דרך לעבור עד שהנושא יכנס באופן משמעותי לכיתות הלימוד. ייתכן שהעניין הטכני מרתיע – מורים רבים אינם יודעים כיצד לחתוך קטעים מסרטים או לדלג למקום המתאים ב-DVD. כמו כן, שימוש במקרן ('ברקו') עדיין אינו נפוץ מספיק בבתי ספר. לדעתי, ניתן להתגבר על מכשולים אלו יחסית בקלות: במאמר צרפתי לינק לתוכנות חינמיות שעימן ניתן לעבוד, ורכישת מקרן היום היא עניין זול יחסית למחירים של פעם. אם כן, נחוצה רק מנה גדושה של מוטיבציה ואפשר לצאת לדרך!

'מדע בקולנוע' הוא פרוייקט שהחלוץ שלו בארץ הוא ניצן אונאל, מרצה ומדריך מחוננים, שהדביק אותי בהתלהבותו. אבל בעולם הרחב מדובר על כיוון שמזמן נכנס למיינסטרים בבתי ספר ובקולג'ים, שכן העושר הצבעוניות של עולם הקולנוע הם משאב שמורה מדעים פשוט אינו יכול לפספס!


לינקים

בבלוג זה פירסמתי דוגמאות לשימוש בסרטים בקונטקס של הוראת מדע: פיזיקה עם ספיידרמן , הביו-פיזיקה של קינג קונג, על אווטר ושאר רוח, ועוד היד נטויה. לינק מוצלח נוסף מתוך Popular Science ממחיש יפה את הפוטנציאל הרב הטמון בקולנוע להוראת פיזיקה.