תאורי כוח
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| pivot/ˈpɪvət/ | ציר סיבוב |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | מרכז כובד |
| moment/ˈməʊmənt/ | מומנט |
| perpendicular distance/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə ˈdɪstəns/ | מרחק אנכי |
| line of action/laɪn ɒv ˈækʃn/ | קו פעולה |
| couple/ˈkʌpl/ | זוג כוחות |
| torque/tɔːk/ | מומנט (טורק) |
מדוע הידית רחוקה מהציר
- ידלת דלת ממוקמת ככל האפשר הרחוקה מהצירים.
- אותה דחיפה, המופעלת רחוק יותר מציר הסיבוב, מסובבת את הדלת בקלות רבה יותר.
- השפעת הסיבוב תלויה בכוח וגם במרחק.
מרכז הכובד
- כל משקל גוף ניתן להתייחס כאילו הוא פועל בנקודה אחת: מרכז הכובד שלו.
- עבור צורה אחידה וסדירה, הוא נמצא באמצע.

המומנט תלוי במרחק האנכי $d$ מציר הסיבוב עד לקו הפעולה של הכוח
אזנו את גלגל הגלילה
הניחו משקל בצד每个 וזזו אותו פנימה או החוצה. משקל קטן הרחק מהציר יכול לאזן משקל גדול קרוב — הקורה מישורשת כאשר כוח × מרחק מתאים בשני הצדדים.
מומנט של כוח
- המומנט שווה ל$M = F \times d$, כאשר $d$ הוא המרחק האנכי מציר הסיבוב עד לקו הפעולה של הכוח.
- יחידה: $\text{N}\cdot\text{m}$. מומנט יכול להיות שעון או נגד כיוון השעון.

כוח בגודל $20\ \text{N}$ פועל במרחק אנכי של $0.50\ \text{m}$ מאזור סיבוב. מהו המומנט?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$M = F \times d = 20 \times 0.50 = 10\ \text{N}\cdot\text{m}$.
מדוע ידית הדלת ממוקמת הרחק מהצירים?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מומנט $= F \times d$. מרחק גדול יותר $d$ גורם לאפקט סיבוב גדול יותר עבור אותו כוח, כך שהדלת נפתחת בקלות.
הזווית היא קריטית
- רק החלק של הכוח האנכי לזרוע גורם להסתובבות.
- עבור כוח בזווית $\theta$ ביחס לזרוע באורך $r$: $M = Fr\sin\theta$.

משקולות על סרגל מאוזן על ציר סיב — משמש לבדיקת עקרון המומנטים
רק החלק של הכוח שניצב לזרוע תורם לתנועה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כן — ולכן זהו $M = Fr\sin\theta$: $\sin\theta$ בודק את החלק האנכי של הכוח.
התאם כל מונח להגדרה שמסמן בוחן התשובה הנכונה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
שניים מתוך אלו תלויים בביטוי "קו פעולה", שהוא מה שמגדיר את המרחק כאנכי ולא במידה לאורך המוט.
זוג כוחות
- זוג כוחות הוא שני כוחות: שווים בגודל, מנוגדים בכיוון, במרחק זה מזה.
- הוא גורם לגוף להסתובב בלבד — הסכום הווקטורי הוא אפס, ולכן אין דחיפה בקו ישר.
סמן את כל המאפיינים של זוג כוחות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
זוג כוחות הוא שני כוחות שווים, מנוגדים ומופריד במרחק, המעניקים אפס תוצרת כוח אך יוצרים אפקט סיבובי טהור. כוחות באותו כיוון אינם מהווים זוג כוחות.
מומנט של זוג כוחות
- המומנט הוא $\tau = F \times d$, כאשר $d$ הוא המרחק בין שני קווי הפעולה.
- הוא זהה בכל נקודה כלשהי — תכונה ייחודית של זוגות כוחות.
לזוג כוחות יש כוחות של $5.0\ \text{N}$ והקווים שלהם $0.40\ \text{m}$ זה מזה. מהו המומנט?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\tau = F \times d = 5.0 \times 0.40 = 2.0\ \text{N}\cdot\text{m}$.
שני כוחות שווים באותו כיוון אינם זוג כוחות — יש להם סכום ווקטורי והם דוחפים את הגוף קדימה.
שני כוחות שווים הפונים באותו כיוון יוצרים זוג כוחות.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לא — זוג כוחות דורש כוחות שווים וגם נגדיים. כוחות באותו כיוון יש להם תוצרת ודוחפים את הגוף קדימה.
דוגמה מפורטת: קורה שאינה חסרת משקל
- קורה אחידה באורך $4.0\ \text{m}$ ובמשקל $120\ \text{N}$ נמצאת על ציר סיבוב $1.5\ \text{m}$ ממנה. עומס של $200\ \text{N}$ תלוי בקצה השמאלי. איזה כוח בקצה הימני מחזיק אותה באיזון?
- הקורה אחידה, ולכן משקלה עצמה פועל במרכזה, $2.0\ \text{m}$ משמאל, שהוא $0.5\ \text{m}$ מימין לציר הסיב.
- ניקח מומנטים ביחס לציר הסיב. נגד כיוון השעון: $200 \times 1.5 = 300\ \text{N m}$.
- עם כיוון השעון: משקל הקורה $120 \times 0.5 = 60\ \text{N m}$, פלוס הכוח הלא ידוע $F$ בנקודה $2.5\ \text{m}$.
- $300 = 60 + 2.5F$, ולכן $F = 96\ \text{N}$.
- התעלמות ממשקל הקורה עצמה היא האובדן הסטנדרטי של נקודות במבחן, והיא מתבטלת רק כאשר ציר הסיב נמצא במרכז.
סימונים נופלים מהיד
- למומנט נדרש המרחק האנכי מהנקודה לקו הפעולה של הכוח, ולא המרחק לאורך המוט.
- משקל של קורה אחידה פועל במרכזה ויש לו מומנט ביחס לכל ציר סיב שאינו נמצא שם. אל תשתמל בו.
- מומנט של זוג כוחות משתמש במרחק בין שני קווי הפעולה, ולכן זוג סימטרי נותן $2Fd$, לא $Fd$ שנמדד מאמצע.
- בדוק האם הגיאומטריה דורשת $\sin\theta$ או $\cos\theta$ על ידי ציור המשולש. אל תנחש.
- איזון אומר שהכוח הרוכב וגם המומנט הרוכב הם שניהם אפס. שתי תנאים, ושאלה יכולה לבדוק אחד מהם.
קורה אחידה באורך 4.0 מטר ומשקל 120 N נתמכת בנקודת ציר 1.5 מטר מקצה השמאלי, עם עומס של 200 N בקצה זה. מה הכוח העולה בקצה הימני שמספק איזון, ב-N?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מומנטים סביב הנקודה: 200 x 1.5 = 120 x 0.5 + 2.5F, ולכן F = 96 N. שכחתי משקל הקורה עצמה של 120 N במרכז, שנותן 120 N, התשובה השגויה הקלאסית.
סדרו את השיטה לבעיית עקרונות המומנטים בסדר.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
לקיחת מומנטים סביב נקודה דרך פועל בה כוח לא ידוע מסירה אותו מהמשוואה, ולכן בחירת הנקודה שווה רגע מחשבה.
גוף נמצא במצב איזון. מה חייב להיות נכון? סמכו את כל האפשרויות החלות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
איזון מאפשר גם מהירות קבועה וגם מנוחה. נדרשים שני התנאים, ושאלה יכולה לבדוק רק אחד מהם בנפרד.
הבנתך מושלמת
- מומנט $M = F \times d$ — השתמש במרחק האנכי לקו הפעולה
- זוג כוחות הוא כוחות שווים, מנוגדים ומופרדים במרחק: סיבוב טהור, מומנט $\tau = Fd$
- משקל פועל במרכז הכובד