education - חינוך המינהל למדע וטכנולוגיה - מגמת מדעית טכנולוגית
 
 
 
פורטל התוכן החינוכי
צרו קשר
לאתר המינהל
 
 
 
 
 
אווירו-חלל
רצף ההוראה
 

נושאי לימוד | פרויקטים באווירו-חללרצף כרונולוגי של הוראת נושאי הלימוד |

מבוא

נושאי הלימוד באווירו-חלל מתחלקים לשלושה תחומים:

  • אווירונאוטיקה.
  • טילים וחלל
  • אסטרונומיה,אסטרופיסיקה, קוסמולוגיה.

מודל ההוראה בנוי על הרעיון שיש להעביר את מכלול הנושאים הקשורים בתעופה וחלל, בשלושה מימדים:

  • קרוב לפני כדור הארץ – אווירונאוטיקה וכלי טייס
  • ביציאה מהאטמוספרה ומכבידת כדור הארץ ע"י טילים, רקטות ולוויינים
  • היקום כולו אשר מערכת השמש וכדור הארץ הם חלק ממנו.


מכיוון שהנושאים הנלמדים דורשים ידע נרחב במתמטיקה פיסיקה ותרמודינאמיקה אשר אינם מצויים בידי התלמידים לפחות לא בשנת הלימודים הראשונה ללימודי אוירו-חלל יש ליצור הדרגתיות של הלמידה; מהחומר הקל לחומר הקשה ומהחומר המוחשי לחומר המופשט, כך שהלימוד יהפוך ללימוד יעיל עם קבלת מירב התובנות הרצויות ממנו.

בשנת הלימודים הראשונה נלמדים כל הנושאים הקשורים לאווירונאוטיקה עם נושאים הקשורים לאסטרונומיה ומעט אסטרופיסיקה.
בכיתה י' מומלץ שעתיים אווירונאוטיקה ושעה אסטרונומיה.
בכיתה י"א מומלץ שעתיים טילאות וחלל ושעה של אסטרופיסיקה וקוסמולוגיה.
הפעילויות משתלבות במהלך הלימודים והן חלק אינטגראלי של החומר הנלמד.
ניתן לשלב במקום הפעילויות עבודות כיתה שמכין המורה, הדמיות הנמצאות באתר המגמה ולחילופין מאמרים הקשורים יותר לתחום הקוסמולוגי.
בטבלה הבאה מוצגת הצעה לרצף כרונולוגי של נושאי הלימוד במהלך כיתות י' ו-י"א.


פרויקטים באווירו-חלל:

 מערכת בקרת הכוון בעבור הלוויין הזעיר הישראלי הראשון

 מרחיק ציפורים מכלי טיס

 הקמת ביוספרה על מאדים

 מערכת לקליטת קרינה קוסמית 


הצעה לרצף כרונולוגי של הוראת נושאי הלימוד באווירו-חלל במהלך כיתות י' ו-י"א:

 

סעיף בתכנית הלימודים

נושא

מושגי יסוד

פעילויות

הדמיות

א

היסטוריית התעופה בחלל:

5

מהמצאת חומרי ההדף בעת העתיקה בסין, האחים רייט ועד ללוויינים ולמעבורות

ב

יסודות הנדסת אווירונאוטיקה:

6, 7 ,8, 9, 10

חוק ארכימדס, כוח עילוי וטיסה במבנים קלים מהאוויר

צפיפות: מסה סגולית, משקל סגולי;

נפח גופים: כדור, חרוט, תיבה, קובייה, גליל, פירמידה;

שטח פנים: כדור, חרוט, תיבה, קובייה, גליל, פירמידה;

מסה, משקל;

מהו חומר: מבנה האטום;

משמעות נקודת איזון, אופטימיזציה,

שיווי משקל במצב סטטי;

לחץ: חוק פסקל, לחץ הידרוסטטי, לחץ מנומטרי, לחץ ברומטרי,  חוקי פסקל (על

מכבשים - הגדלה);

אטמוספרה: הרכב, משמעות, תכונות;

מצבי צבירה - גז, נוזל, מוצק; תכונות מכניות

כדור פורח, עקרונות, תכנון והטסה

מכניקת זורמים: זרימה שכבתית וזרימה מערבולית, עקרון ברנולי

אנרגיה - פוטנציאלית, חשמלית, קינטית, אלסטית, חום, גרוויטציונית;

חוקי שימור - אנרגיה, חומר (מסה), חוקי קירכהוף, ספיקה;

צמיגות - זורם, גז;

קווי זרם - שכבת גבול, זרימה למינרית, טורבולנטית, צינור ונטורי, מספר רינולדס;

חוק ברנולי - לחץ סטטי, לחץ דינמי;

צינור פיטו

פעילות 

לחץ סטטי ולחץ דינמי (לתלמידים מתקדמים)

חוקי ניוטון, משקל ואיזון

שלושת חוקי ניוטון - חוק ראשון, שני ושלישי;

וקטורים - חיבור, חיסור מכפלה גרפי או אריתמטי;

סקלר – חיבור וחיסור, מכפלה של סקלר בווקטור, סקלר בסקלר;

טריגונומטריה בסיסית - Sin ,Cos ,Tan;

שיווי משקל - סטטי, דינמי

פעילות

מצבי טיסה והכוחות על המטוס

משוואת כוח עילוי

הכוחות הפועלים על כלי טיס: עילוי, גרר, הדף, ביצועי המראה, נחיתה, שיוט

כוחות: כוח במגע - הנובע מלחץ, משקל, כוח צנטריפטלי, כוח אלסטי, עילוי, כוח ציפה

כוח מרחוק - כוח מגנטי, כוח גרוויטציוני, כוח חשמלי, כוח גרעיני;

כוחות גרר + עילוי, כוחות הדף ומשקל, מרכז לחץ, מרכז הכובד

פעילות

כנף

גורמים המשפיעים על כוח העילוי

מבנים אווירודינמיים - מנהרת רוח, פרופיל אווירודינמי, היגוי כלי טיס

מהירות – מהירות

תת-קולית, על קולית;

נפילה חופשית, משוואות קינטיות

פעילות

מנהרת רוח,

פעילות

מהירויות (לתלמידים מתקדמים)

ג

מטוסים ללא טייס:

11

מכניקת טיס, בקרת טיסה, משטחי היגוי, שילוב מערכות בקרה להפעלת משטחי היגוי

מומנטים – חוקי מנוף;

דרגות חופש במרחב; דרגות חופש למטוס;

עלרוד, גלגול, סבסוד;

מדפי היגוי

פעילות

מומנט ומרכז הכובד,

פעילות

גלישה

ד

חומרים בתעופת

אווירונאוטיקה וחלל:

12, 13, 14,

 15, 16

מבנה האטום, דיאגרמת מסיסות ומבנים גבישיים, טיפולים תרמיים

מבנה האטום, מבנה FCC BCC

חוק הוק ודיאגרמת מאמץ (עיבור)-מעוות

מאמץ, מעוות, חוק הוק, התארכות יחסית,

דיאגרמת חוק הוק, מאמץ-מעוות

תכונות הנדסיות של חומרים (חוזק למשיכה, גזירה, כפיפה, קשיות)

סוגי מאמץ: חוזק, קושי, גזירה, כפיפה, התעייפות, משיכה

תכונות פיזיקליות של חומרים והקשר לבחירתם למבנים שונים

פולימרים, חומרים מרוכבים, חומרים קרמיים, חומרים חכמים

חומרים: פולימרים, מתכות, חומרים חכמים, קרמיים

ה

מערכת השמש:

1, 2, 3, 4

גרמי שמים במערכת, מרחקים וגדלים במערכת; התמקדות בכדור הארץ, אטמוספרת כדור הארץ, נטייתו

שנת אור, יחידה אסטרונומית, פרסק, מערכת פלנטרית,

אטמוספרה, מערכות צירים של כדור הארץ

הדמיה בנושא פוטומטריה

כדור הארץ ומערכות ייחוס, תנועות כדור הארץ, הירח ופלנטת מרס (מושא החקר העכשווי)

תנועת כדור הארץ סביב השמש, נטיית כדור הארץ, קיץ, חורף, מישור המילקה, תנועת הירח, ליקויי מאורות, היקום של תלמי, היקום של קופרניקוס

הדמיה -

פלנטריום

הספרה השמימית, מסלולים

בין-פלנטריים; חוקי קפלר

שלושת חוקי קפלר, מסלולים קוניים

פעילות

חוקי קפלר

הדמיה -

תנועת הירחים של צדק

הכוכב שלנו -

השמש - מאפייניה, פעילות, המגנטוספרה

מסת השמש, מסת כדור הארץ,

כוכב, כוכב לכת, שביט, מטאוריט

ו

אסטרופיזיקה

(מבוא):

28, 29, 30

חקר גופים

שיטות חקר, הכרת הספקטרום האלקטרומגנטי -אינטראקציה עם האטמוספרה

מושגי יסוד בתורת הגלים, גל אלקטרומגנטי, ספקטרום, ספקטרום רציף, ספקטרום קווי פליטה, ספקטרום קווי בליעה

אפקט דופלר

אפקט דופלר, משמעויות לגבי מדידת מרחקים בין-כוכביים;

היסט לאדום, היסט לכחול

    

כיתה י"א

ז

הנעה של כלי טיס וטילאות:

17, 18, 19,

 20, 21

תרמודינמיקה

תרמודינמיקה - מעבר חום, נצילות, אנתלפיה, אנטרופיה

הנעת מדחף, הנעה סילונית ומגח סילון

מחזור קרנו, מנוע שריפה, מנוע סילון, מנוע רקטי

פעילות

מנועים

הדמיה בנושא: ניתוח מערכת הנעה

התפתחות הטילים, הנעה רקטית (דלק נוזלי ומוצק)

דלק מוצק, דלק נוזלי

פעילות

תמרונים

סוגי לוויינים בהתאם לייעודם - ריגול, תקשורת, מזג אוויר, חקר מהירות בריחה, "חלון שיגור", מסלולי לוויינים: לוויין גיאוסטטי

פיזיקה - תנע, מכניקה, תנועה סיבובית, כוח צנטריפטלי וצנטריפוגלי, אנרגיה כובדית, תאוצה;

יציבות דינמית - תעופה (רקטה, סנפירים לייצוב);

לוויינים - מהירות במילוט, סוגי מסלולים

פעילות

לוויינים

מיקרולוויינים

ח

קוסמולוגיה:

23 ,24, 25,

 26, 27

התפתחות התיאוריות, המפץ הגדול

מושגים כללים על היתוך גרעיני

שכיחות היסודות הקלים, מבנה החומר ביקום, קרינה קוסמית

גיל היקום, התפשטות היקום (חוק הבל, יקום פתוח או סגור), גורלו

כוכבים (מהלך חיים), התמקדות בסופר נובה, חורים שחורים, ננסים

סופר נובה, ננס לבן ,ענק אדום, חיי כוכב, מות כוכב

גלקסיות, חומר

בין-כוכבי

חומר אפל, אנרגיה אפלה

ט

מערכות בקרה, הנחיה וניווט:

מערכות עיבוד וטיפול בנתונים - קידוד קובצי טלמטריה, הגנה מליקויים ושגיאות, מערכות הכוון חישה מרחוק, הנחיה, ניווט, טלקומוניקציה

מערכות בקרה - מושגי יסוד בבקרה, חוג סגור, חוג פתוח, היזון לאחור, איזון קדימה, פונקציית תמסורת

י

מושגים בתחזוקת כלי טיס:

חלוקה ואספקת חשמל, תאים סולריים, גנרטורים, קירור/חימום הגנה ממיקרו מטאורידים.

תאים סולריים

יא

אדם בחלל:

אתגרים סביבתיים, צורכי הגוף, קרינה, הסתגלות לחוסר משקל

יב

מושבות בחלל:

תחנת החלל

הבין-לאומית, תחנות בחלל

 

 

 
 
 
    תאריך עדכון אחרון:  15/01/2014  

עדכוני rss