חוק ההתמדה
למה גוף שזז ממשיך לזוז, למה נזרקים קדימה כשהאוטובוס בולם, ולמה חוגרים חגורת בטיחות — עם תרגיל פתור.
התשובה בקצרה
חוק ההתמדה, שהוא החוק הראשון של ניוטון, אומר שגוף שלא פועל עליו כוח שקול ממשיך במצבו:
- גוף במנוחה נשאר במנוחה.
- גוף בתנועה ממשיך לנוע בקו ישר ובמהירות קבועה. הוא נעצר רק כשכוח, כמו חיכוך, עוצר אותו.
למי זה מיועד: חוק ההתמדה נלמד בכיתה ז’, בפרק על תנועה וכוחות. בכיתה ח’ ובתיכון הוא חוזר כחוק הראשון מתוך שלושת חוקי ניוטון.
מה אומר חוק ההתמדה
הניסיון היומיומי מלמד אותנו שדברים נעצרים לבד. דחפתם כיסא — הוא זז קצת ונעצר. במשך כאלפיים שנה, זה מה שגם מדענים חשבו: כדי שגוף ימשיך לזוז, צריך לדחוף אותו כל הזמן.
גלילאו הראה שזו טעות. הוא גלגל כדורים על משטחים חלקים יותר ויותר, וראה שהם מתגלגלים רחוק יותר ויותר. המסקנה שלו: הכדור לא נעצר “מעצמו”. מה שעוצר אותו הוא כוח החיכוך. בלי חיכוך, הוא היה ממשיך לנצח.
ניוטון ניסח את זה כחוק: אם סכום הכוחות שפועלים על גוף הוא אפס, המהירות שלו לא משתנה — לא בגודל ולא בכיוון. התכונה הזו של גופים, הנטייה לשמור על מצב התנועה שלהם, נקראת התמדה.
ΣF = 0 → v = const
[v] = ms
- ΣF
- סכום כל הכוחות על הגוף
- v
- מהירות הגוף
- const
- קבועה — לא משתנה
תרגיל פתור
הנתונים: דיסקית הוקי מחליקה על קרח חלק מאוד, כמעט בלי חיכוך, במהירות של 5 מטר לשנייה.
השאלה: מה תהיה המהירות שלה אחרי 4 שניות, וכמה דרך תעבור בזמן הזה?
- קובעים אילו כוחות פועלים. אין חיכוך, ואף אחד לא דוחף את הדיסקית. לפי חוק ההתמדה, המהירות לא משתנה: v = 5
- כשהמהירות קבועה, הדרך היא מהירות כפול זמן: s = v · t = 5 · 4 = 20
התשובה: הדיסקית ממשיכה לנוע באותה מהירות, ועוברת 20 מטר ב־4 שניות. v = 5 ms, s = 20 m
התמדה בכיוון התנועה
חוק ההתמדה לא עוסק רק במהירות, אלא גם בכיוון. גוף שנע במעגל, כמו אבן שקשורה לחוט ומסתובבת, לא “מתרגל” לתנועה המעגלית. ברגע שהחוט נקרע, האבן עפה בקו ישר — בכיוון שבו נעה בדיוק ברגע השחרור.
אפשר לראות את זה בזיקוק ניצוצות של יום הולדת. כשמסובבים אותו, כל ניצוץ שמשתחרר ממשיך בקו ישר, בכיוון המשיק למעגל. כדי שגוף ימשיך במסלול עגול, חייב לפעול עליו כוח כל הזמן — וזה הנושא של תנועה מעגלית.
כשהאוטובוס בולם, משהו דוחף אותי קדימה?
לא. שום כוח לא דוחף אתכם קדימה. לפני הבלימה, אתם והאוטובוס נעתם יחד באותה מהירות. כשהאוטובוס בולם, הגוף שלכם פשוט ממשיך לנוע — בגלל ההתמדה — עד שמשהו עוצר אותו. זו בדיוק הסיבה לחגורת הבטיחות: היא הכוח שעוצר אתכם יחד עם הרכב, לפני שההגה או השמשה יעשו את זה.
איפה רואים את זה בחיים
-
חגורת בטיחות
בתאונה, הרכב נעצר בבת אחת, אבל הנוסעים ממשיכים לנוע קדימה. החגורה עוצרת אותם יחד עם הרכב.
-
שליפת מפה מתחת לצלחות
כשמושכים את המפה מהר מספיק, הצלחות נשארות במקום. הן במנוחה, ולכן הן “מתמידות” במנוחה.
-
סקייטבורד
אחרי כמה דחיפות ברגל, ממשיכים לגלוש בלי לדחוף. הגלגלים מקטינים את החיכוך, וההתמדה עושה את השאר.
שאלות נפוצות
מה ההבדל בין התמדה לבין חוק ההתמדה?
התמדה היא תכונה של כל גוף: הנטייה לשמור על מצב התנועה שלו. חוק ההתמדה הוא החוק שמתאר אותה: בלי כוח שקול, המהירות לא משתנה. לגוף כבד יש יותר התמדה, ולכן קשה יותר להזיז אותו או לעצור אותו.
אם אין כוחות על גוף, הוא חייב להיות במנוחה?
לא. בלי כוחות, גוף יכול להיות במנוחה או לנוע במהירות קבועה בקו ישר. שני המצבים האלה שווים מבחינת הפיזיקה. כוח נחוץ רק כדי לשנות את התנועה — להאיץ, להאט או לפנות.
למה אסטרונאוטים מרחפים בתחנת החלל?
לא בגלל שאין שם כוח משיכה — בגובה של התחנה הוא כמעט חזק כמו על הקרקע. התחנה והאסטרונאוטים נופלים יחד כל הזמן סביב כדור הארץ, ולכן הם מרחפים זה ביחס לזה.
כוחות ותנועה עדיין לא יושבים?
בקורס הפיזיקה לכיתה ז’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.
לקורס כיתה ז’או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ז’, להורדה