חוק ראשון של ניוטון
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| Newton's first law/ˈnjuːtnz fɜːst lɔː/ | חוק הראשון של ניוטון |
| net force/net fɔːs/ | כוח נטו |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | אינרציה |
| translational equilibrium/trænˈsleɪʃənl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | איזון תנועה טרנסלטורית |
| inertial reference frame/ɪˈnɜːʃl ˈrefrəns freɪm/ | מערכת ייחוס אינרציאלית |
דיסקית ש永远不会 עצירה
- גלגלת דיסקית הוקי על קרח חלק היא מחליקה וממשיכה, ולא מאטה כמעט.
- אם הקרח יהיה חסר חיכוך מושלם, היא תחליק נצחית.
- אין מי שממשיך אותה לזוז -- היא פשוט סורבת לעצור ממנו.
- סירוב זה הוא אחד מהרעיונות העמוקים ביותר בפזיקה.
חוק ראשון של ניוטון
- חוק ראשון של ניוטון: גוף שומר על מהירות קבועה כל עוד לא פועל עליו כוח נטו.
- במנוחה? הוא נשאר במנוחה. נע? הוא שומר על אותו גודל וכוון מהירות.
- "אין כוח נטו" לא אומר "אין תנועה" – זה אומר "אין שינוי בתנועה."
גוף הנע במהירות קבועה חייב להפעיל עליו כוח נטו שאינו אפס כדי לדחוף אותו.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מהירות קבועה פירושה כוח נטו אפס. נדרש כוח רק כדי לשנות מהירות, ולא כדי לשמור עליה.
אינרציה
- התכונה הגורמת לגופים להתנגד לשינויים בתנועה היא אינרציה.
- מסה גדולה יותר משמעות אינרציה גדולה יותר – משאית מומלאת קשה הרבה יותר להניע או לעצור מאשר אופניים.
- אינרציה היא הסיבה לחוק הראשון מתקיים.
איזה אובייקט יש לו את האינרציה הגדולה ביותר?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אינרציה נמדדת על ידי מסה – הרכב בעל מסה $2000\ \text{kg}$ מתנגד לשינויים בתנועה הכי הרבה.
איזון תרגולי
- כאשר הכוח הנטו הוא אפס, גוף נמצא ב-איזון תרגול.
- הדבר מכסה גם גוף במנוחה וגם גוף הנע במהירות קבועה.
- כדי לפתור בעיות אלו, הגדר $\sum F_x = 0$ ו-$\sum F_y = 0$.
מאוזן או לא מאוזן?
לפי החוק הראשון של ניוטון, קבע האם הכוחות המופעלים על כל אובייקט מאוזנים.
גוף עם כוח נטו אפס נמצא בשיווי משקל תרגולתי ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כוח נטו אפס → שיווי משקל תרגולטי, הכולל גם מנוחה וגם מהירות קבועה.
בחר את כל המקרים בשיווי משקל תרגולטי (כוח נטו אפס).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מנוחה ומהירות קבועה פירושה כוח נטו אפס. כדור שנופל מאיץ, ולכן הכוח הנטו אינו אפס.
תיבה עומדת במקום נמשכת ימינה בכוח של $40\ \text{N}$ ושמאלה בכוח של $40\ \text{N}$. מהו הסכום הכוחות האופקי (בניוטון)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$40 - 40 = 0\ \text{N}$ -- כוחות מאוזנים, ולכן היא נשארת באיזון (במנוחה).
מערכות ייחוס אינרציאליות
- החוק הראשון מתקיים רק במערכת ייחוס אינרציאלית – אחת שאינה מאיצה.
- באוטובוס שנבלם אתה זז קדימה ללא כוח דוחף אותך – כי האוטובוס הוא מערכת אי-אינרציאלית.
- הפיזיקה נכתבת מזווית המבט של מערכות ייחוס אינרציאליות.
כשאוטובוס בלם בחוזקה והתקדמת קדימה, כוח דחף אותך קדימה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אין כוח קדימה הפועל – האינרציה של גופך שומרת אותו במנוע בעוד שהאוטובוס (מערכת אי-אינרציאלית) מאט מתחת לך.
מנורה תלויה בשתי חבלים בזוויות.
- היא באיזון תרגול, ולכן הכוח הנטו הוא אפס.
- המשיכים מושכים אופקית זה את זה, והמשיכים האנכיים שלהם יחד תומכים במשקל – שתי משוואות, $\sum F_x = 0$ ו$\sum F_y = 0$, פותרות את המתחים.
מהירות קבועה אינה דורשת כוח קדמי. רכב הנעה במהירות יציבה של $100\ \text{km/h}$ נמצא באיזון כוחות (אין כוח נטו) -- הדחיפה של המנוע מאוזנת בדיוק על התנגדות האוויר והחיכוך. כוח נדרש רק כדי לשנות מהירות, לא כדי לשמור עליה.
חוק ראשון של ניוטון: מהירות נשארת קבועה אלא אם כן פועל עליה כוח נטו -- גופים מתנגדים לשינוי דרך אינרציה. כוח נטו אפס משמעו איזון תרגולי (במצב שקיעה או מהירות קבועה), פותר עם $\sum F_x = 0$, $\sum F_y = 0$. חוק זה תקף רק במערכת ייחוס אינרציאלית שאינה מאיצה.