חוק ראשון של ניוטון
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | אינרציה |
| mass/mæs/ | מסה |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | איזון |
משוך את שולחן המזנון — הצלחות נשארות במקומן
- תוציא את שולחן המזנון במהירות והצלחות כמעט לא זזות.
- הן "רוצות" להישאר שם שבו הן — סירוב זה לשינוי התנועה הוא אינרציה.
- חוק ראשון של ניוטון: גוף שומר על מהירותו אלא אם כן פועל עליו כוח נטו.
- במנוחה הוא נשאר במנוחה; בהזזה, הוא ממשיך לנוע בקו ישר ובמהירות קבועה.
אינרציה ומסה
- אינרציה היא התנגדותו של גוף לכל שינוי במצב תנועתו.
- מסה היא המדד של האינרציה — מסה גדולה יותר, קשה יותר להאיץ, להאט או לסתוב.
- טעינה מטען כבדה הרבה יותר לקבלת עצירה מאופניים באותה מהירות.
- האינרציה היא הסיבה לכך שתזוז קדימה כאשר רכב בלמים: הגוף שלך שומר על מהירותו.
ההתנגדות של גוף לשינוי בתנועתו נקראת ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אינרציה היא ההתנגדות הזו, ו-מסה היא המידה שלה.
באותה מהירות, איזה יותר קשה לעצור — ולכן יש לו יותר אינרציה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מסה גדולה יותר פירושה אינרציה גדולה יותר. המשאית הכבדה מתנגדת לעצירה הרבה יותר מאשר האופניים.
כוחות מאוזנים משמעים מהירות קבועה
- אם הכוחות הפועלים על גוף מאוזנים, הכוח הנטו הוא אפס.
- כוח נטו אפס ⇒ תאוצה אפס ⇒ מהירות קבועה (איזון).
- "במנוחה" הוא רק מקרה פרטי של מהירות קבועה השווה לאפס.
- לכן אין צורך בכוח כדי להמשיך לנוע — רק כדי לשנות את התנועה.
איזון הכוחות
צמצם את הכוח המופעל והחיכוך לאפס וראה כי הכוח הנטו מתאפס — מהירות קבועה.
גוף נמצא תחת השפעת סך כוחות שווה לאפס. מה חייב להיות נכון לגבי התנועה שלו?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
סך כוחות שווה לאפס ⇒ תאוצה שווה לאפס ⇒ מהירות קבועה. מנוחה היא המקרה המיוחד שבו מהירות זו שווה לאפס.
קופסה חווה כוח של $8\ \text{N}$ כלפי מעלה, $8\ \text{N}$ כלפי מטה, $5\ \text{N}$ ימינה ו-$5\ \text{N}$ שמאלה. מהו הכוח הנטו, ב-$\text{N}$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
כל זוג מתאפס ($8-8=0$, $5-5=0$), ולכן סך הכוחות הוא $0\ \text{N}$ — התיבה באיזון.
בחר את כל הגופים הנמצאים באיזון (סך כוחות שווה לאפס).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מצב רגע ומצב תנועה במהירות קבועה משמעים שניטוש כוח. הכדור הנופל מאיץ, ולכן אינו באיזון.
גלישה לנצח
- חללית הרחוקה מכל כוכב מכבה את המנועים שלה ונשאפת בהמשך, ללא שינוי, למשך שנים.
- ללא חיכוך וכוח נטו, כלום מאט אותה — החוק הראשון בצורתו הטהורה ביותר.
- בכדור הארץ, חיכוך והתנגדות אוויר הם הכוחות "הנסתרים" שעוצרים בסופו של דבר את הדברים.
- להסיר אותם (קרח, חלל) והתנועה פשוט ממשיכה.
גוף נע אינו צריך כוח רציף כדי להמשיך לנוע. האינטואיציה הישנה "דברים עוצרים אלא אם כן מדחפים אותם ברציפות" היא בעצם על חיכוך שמכאני התנגדות לתנועה. לקחת את החיכוך ולהתפנות ואין צורך בדחיפה כלל.
גוף הנע זקוק לכוח קדמי רציף כדי רק לשמור על תנועה במהירות קבועה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אין צורך בסך כוחות כדי לשמור על מהירות קבועה. זה פשוט נראה כך על כדור הארץ כי חיכוך מתנגד לתנועה.
דיסק מחליקה על קרח ללא חיכוך עם הכוחות האנכיים היחידים המשקל כלפי מטה וכוח הנורמלי כלפי מעלה.
- שני כוחות אלו מאזנים זה את זה, כך שהכוח הנטו הוא אפס.
- הדיסק לכן מחליקה במהירות קבועה לנצח — ללא צורך בדחיפה.
החוק הראשון של ניוטון: עם כוח נטו אפס, גוף שומר על מהירות קבועה (מצב רגיעה הוא המקרה של אפס). אינרציה היא התנגדות לשינוי כזה, שנמדדת על ידי מסה. תנועה ממשיכה באופן טבעי; כוח נטו נדרש רק כדי להשתנות אותו.