סיכומים משיעורי פיזיקה

#3- כוחות וחוקי ניוטון

כוחות רלוונטיים בכל מקום, ובכל רגע. ברגע זה כדו"א מושך אתכם.

יש 3 חוקי ניוטון. ניוטון גילה אותם בגיל 23, שבאותו הזמן גם היה מגפה.(מה עשיתם בזמן הקורונה?)

חוק מס' 1: תדמיינו אזור ריק בחלל. אנחנו כאן במקום עם הרבה דברים. בחלל אם תקחו מטר אז בממוצע תהיה רק אטום אחד. ותדמיינו שאתם שמים שם אפולה. שמים ועוזבים. הגולה תשאר שם. שום דבר לא דוחף אותה. עכשיו תזרקו אותה.
אם זרקתם אותה במהירות 5 m/s, היא תמשיך במהירות 5 m/s. תמיד. עד שהוא ייתקל במשהו או משהו בסגנון.(הניסוי מחשבתי, בבקשה לא להתחכם)
זוהי החוק הראשון של חוק ניוטון. אם f=0 אז a=0. אם אין כוח אין תאוצה.
אבל רגע. תחזיקו בטוש. הגרוויטציה מושכת אותו כלפיי מטה. למה הוא לא זז? כי החזקתם אותו! אתם דוחפים אותו מעלה, והכוח הכולל הוא 0.
אם יינתן לכם תנועה קבועה, תבינו שהכוח המופעל עליו הוא 0.
אז עכשיו הנוסחה היותר מדויקת:
Σf=0 <=> a=0.
האות Σ(סיגמה), היא מבטאת את הסכום.

זה הדבר החשוב פה: גוף לא צריך כוח כדי לזוז. ניוטון קיבל הרבה ביקורת על זה.

אם אין כוח כולל, אז אין תאוצה.

חוק מס' 2: אז מה אם פועל כוח?
יש לכם גוף, ופועל עליו כוח. נניח גוף, ופועל עליו כוח בגודל 15N.
(דרך אגב, N היא ניוטון, שהיא יחידה של כוח)
הוא אומר את הדבר הבא: F=ma
הכוח של הגוף נמדד ב"כוח שווה למסה כפול התאוצה שלו".
אבל קחו בחשבון שמדובר פה בכוח הכולל. לפעמים בטח תשימו לב שבשביל לדחוף משהו כך שהתנועה שלו תהיה קבועה, צריך לדאוג שהכוח הכולל שלו הוא 0. יש חיכוך...(לפעמים בתרגילים יגידו לכם להתעלם ממנו)

הכוח הוא וקטור, התאוצה היא וקטור, והמסה היא סקלר. אוקי?

אם יחידת הכוח שתתעסקו איתו הוא ניוטון, יחידת המסה והמאוצה היא קילוגרם ומטר לשניה. אם עושים משהו אחר כנראה שמנסים לבלבל אתכם! תמירו ליחידות mks, שהם מטר, קילוגרם, שניה, ומה שנובע מהם.

ברגע זה, מופעל עליכם כוח mg- המסה שלכם כפול תאוצת הכבידה, שהיא 9.8 ומתעגלת ל10.
אבל אתם לא נופלים דרך הרצפה. זה בגלל שהרצפה דוחפת את הגוף, בכוח הנורמל. מקורו של כוח הנורמל היא הכוח החשמלי. האטומים שלכם לא עוברים דרך האטומים של הרצפה. מה שמפריע זה הכוח החשמלי.(אנחנו יוצאים מנקודת ההנחה שלא שוברים את הרצפה פה)

בדיאגרמת כוחות מציירים את כולם. נניח שאנחנו לוקחים חוט שמושך 2 גופים במישור.
ל2 הגופים יש את כוח הכבידה שפועל עליהם, ואת הכוח הנורמל שמבטל אותו. ובנוסף לכך, יש את החוט שמושך אותם. לכל כיוון מסתכלים על הוקטורים, ומשתמשים בנוסחא f=ma אם צריך.
עכשיו נתן לכם שהמסה של גוף A היא 8 קילוגרם, המסה של גוף B היא 3 קילוגרם, ויש כוח שמושך את A בגודל 40N. בואו נחשב את התאוצה שלהם.(זוכרים את החוט? הוא עדיין קיים.)

דבר ראשון, מציירים את כל הכוחות.
עכשיו עושים f=ma, כותבים את משוואת התנועה לכל גוף בנפרד.
אם מתעסקים עם A, אז לא מתעסקים עם B.
יש לך ערימת ילדים ואתה רוצה לדעת כמה כוח מרגיש ילד מסוים? יופי, אז אל תנסה לדעת כמה כוח הילד שלידו מרגיש.
עכשיו בואו נתעסק בA. בכיוון y מה הכוח המופעל על A? יש את הכבידה ואת הנורמל. מבטלים זה את זה. 0.
ומה הכוח המופעל על A בכיוון x? יש את F=40N המושך את A, ויש את החוט שמושך את A בכיוון השני, ונקרא לכוח הזה T.
F-T=maₓ
זכרו: כשיש בעיה דו מימדית מפרידים אותם לכיוון x ולכיוון y.
עכשיו נתעסק עם גוף B. בכיוון y כמובן יש את ה0 לאחר שהוא התבטל. ובכיוון הx, יש את הT של החוט שמושך אותו. נכתוב לזה משוואה, T=maₓ
ומה עושים עכשיו?
יש לנו 2 משוואות ב2 נעלמים!
40-T=5a
T=3a
אחרי שתפתרו אותם, תגלו שa=5. חמש מה? כמו שהצבתם במשוואה יחידות mks, כך תשימו יחידה של זה בפתרון. 5 m/s².

כן, לא מודדים את החוט(ונתון שאין חיכוך). התאוצה שלהם אחידה.

כשהכוח קבוע, התאוצה קבועה.
כשאומרים לך 'תאוצה קבועה', 2 דברים צריכים לעלות לך:
v(t)=v₀+at
x(t)=x₀+v₀t+½at²
ומכאן תוכלו לחשב עוד הרבה דברים...

יודעים מה זה אמפתיה? אז בהרבה מקרים בפיזיקה תצטרכו להשתמש בה. אם אתם מסתכלים על מישהו, אתם לא יכולים פשוט לומר לו ללכת לכיוון כלשהו.
תזכרו שאתם אומרים לו כיוון לפי נקודת המבט שלו.