פעילות הידרומטריה: מדידת מהירות וספיקת המים

הקדמה

ברוכים הבאים לעולם המרתק של הידרומטריה!

הידרומטריה היא תחום מדעי שעוסק במדידת תכונות של מים, כגון מהירות זרימה, כמות מים, לחץ מים ועוד. מדידות אלו חשובות למגוון רחב של שימושים, ביניהם:

• תכנון ותחזוקה של תשתיות מים: תעלות השקיה, מערכות ניקוז, סכרים, תחנות כוח הידרואלקטריות ועוד.
• ניהול משאבי מים: ניטור כמות המים הזמינים, מניעת בזבוז מים, הגנה על מקורות מים מפני זיהום ועוד.
• חיזוי שיטפונות: חישוב כמות המים שעלולה לזרום בנהרות ובנחלים, התרעה מפני סכנה של שיטפונות ופיתוח תוכניות התמודדות.
• חקר מדעי: הבנת התנהגותם של מים בטבע, פיתוח טכנולוגיות חדשות ועוד.

בפעילות זו, נחקור שתי תכונות חשובות של מים: מהירות זרימה וספיקה.

מהירות זרימה היא המהירות שבה מים זורמים לאורך תעלה או נהר.

ספיקה היא כמות המים שעוברת דרך שטח חתך נתון בתעלה או נהר ליחידת זמן.

במהלך הפעילות, נמדוד את מהירות זרימת המים בתעלה ונשתמש בנתון זה כדי לחשב את ספיקת המים.

הפעילות הזו היא הזדמנות מצוינת ללמוד על:

• מושגים מדעיים בסיסיים כמו מהירות, ספיקה ושטח חתך.
• חשיבות מדידת תכונות של מים.
• שיטות מדידה פשוטות ויעילות.
• עבודה בצוות, פתרון בעיות וחשיבה ביקורתית.

אנו מקווים שתיהנו מהפעילות ותלמדו דברים חדשים ומרתקים!

מהלך הפעילות

ציוד: מד אורך ("מטר"), סטופר ומחשבון (אפשר מהטלפון)

חלק א- מדידת מהירות הזרימה של המים

1. בחרו תעלה למדידה. על התעלה להיות ארוכה ואחידה ככל שאפשר. (מדוע?)
2. בחרו חפץ קטן וקל (כמו עלה) להצפה על המים
3. כתבו את הנוסחה לחישוב מהירות ממוצעת בקטע
4. מדדו את המרחק ואת זמן התנועה של העלה בתעלה שנבחרה וכתבו את התוצאה בדפים שלכם.
5. חזרו על המדידה עוד 3 פעמים וכתבו את התוצאות
6. חשבו את הממוצע של המדידות שלכם וכתבו במחברתכם את התוצאה במטרים לשניה. 

חלק ב- מדידת הספיקה המים

ספיקת המים (flow discharge): נפח המים (במטר מעוקב (מ"ק) =) דרך שטח חתך בתעלה ליחידת זמן (שניות):                         

כאשר Q- הספיקה במ"ק לשניה, v- מהירות המים בשטח החתך הנמדד במטרים לשניה, A- שטח החתך במ"ר

1. כתבו את המהירות שמדדתם בחלק א.
2. מדדו את שטח החתך של התעלה (עומק רוחב).
3. הכפילו את המהירות בשטח החתך על מנת לקבל את הספיקה.
4. חשבו את הספיקה גם ביחידות מלמ"ק (מיליוני מ"ק) לשנה. 

שאלות נוספות

1. כיצד ניתן לדייק את המדידה יותר?
2. האם המהירות שנמדדה היא המהירות הרגעית בשטח החתך שנמדד?
3. השוו את תוצאת הספיקה שלכם לתוצאות של תלמידים אחרים. התוצאה צריכה להיות זהה. מדוע? מדוע בכל זאת התוצאות אינן זהות? 

הגישו את התוצאות והתשובות לשאלות בדו"ח הסיור.