כוחות שאינם במגע

• כיתה ח’
• כוחות וחוקי ניוטון
• 5 דקות קריאה

כבידה, חשמל ומגנטיות — איך כוח פועל בלי לגעת, מה זה שדה, ולמה כוחות מרחוק נחלשים מהר כל כך. עם תרגיל פתור.

התשובה בקצרה

כוחות מרחוק, או כוחות שאינם במגע, פועלים בין גופים גם כשהם לא נוגעים זה בזה. יש שלושה שתפגשו:

1. כוח הכבידה — כל שני גופים בעלי מסה מושכים זה את זה.
2. כוח חשמלי — בין גופים טעונים: מטענים שונים מושכים, זהים דוחים.
3. כוח מגנטי — בין מגנטים, ובין מגנט לברזל.

למי זה מיועד: כוחות מרחוק נלמדים בכיתה ח’, יחד עם כוחות במגע. בתיכון כל אחד מהם הופך לפרק שלם.

שלושת הכוחות מרחוק

כוח הכבידה פועל בין כל שני גופים בעלי מסה. בין שני תפוחים הוא זעיר מכדי להרגיש, אבל כשאחד הגופים הוא כדור הארץ, הוא מספיק כדי להחזיק אתכם על הקרקע ואת הירח במסלול. כוח הכבידה תמיד מושך, אף פעם לא דוחה.

הכוח החשמלי פועל בין גופים טעונים במטען חשמלי, והוא יכול גם למשוך וגם לדחות. הכוח המגנטי פועל בין מגנטים, ובין מגנט לחומרים כמו ברזל. גם הוא יכול למשוך או לדחות, לפי הקטבים. שני הכוחות האלה חזקים בהרבה מהכבידה: מגנט קטן מרים סיכה, למרות שכדור הארץ כולו מושך אותה למטה.

איך המרחק משפיע

ככל שמתרחקים, כוחות מרחוק נחלשים — ומהר. בכוח הכבידה ובכוח החשמלי יש כלל פשוט: כשהמרחק גדל פי 2, הכוח קטן פי 4. כשהמרחק גדל פי 3, הכוח קטן פי 9. כלומר, מחלקים בריבוע של מספר הפעמים שהמרחק גדל.

תרגיל פתור

הנתונים: שני כדורים טעונים נמצאים במרחק מסוים זה מזה, והכוח החשמלי ביניהם הוא 36 ניוטון.
השאלה: מה יהיה הכוח אם נרחיק אותם למרחק גדול פי 3?

1. המרחק גדל פי 3, ולכן מחלקים בריבוע של 3: n² = 3 · 3 = 9
2. מחלקים את הכוח המקורי: F₂ = 36 / 9 = 4

התשובה: הכוח קטן פי 9, ל־4 ניוטון בלבד — למרות שהמרחק גדל רק פי 3. F₂ = 4 N

מה זה שדה

איך מגנט “יודע” שיש לידו סיכה? הפיזיקאים מתארים את זה בעזרת רעיון שנקרא שדה. כל גוף טעון יוצר סביבו שדה חשמלי, כל מגנט יוצר סביבו שדה מגנטי, וכל מסה יוצרת סביבה שדה כבידה. גוף אחר שנכנס לשדה מרגיש כוח.

אפשר אפילו לראות שדה מגנטי. מפזרים נסורת ברזל על דף שמונח מעל מגנט, והנסורת מסתדרת בקווים שיוצאים מקוטב אחד ונכנסים לשני. הקווים צפופים ליד הקטבים, שם הכוח חזק, ומתפזרים ככל שמתרחקים.

איפה רואים את זה בחיים

• מגנט על המקרר

  המגנט נשאר תלוי כי הכוח המגנטי אל דלת הברזל חזק מכוח הכבידה שמושך אותו למטה.

• בלון ושיער

  שפשפו בלון בשיער, והוא יטען במטען חשמלי. קרבו אותו לראש, והשערות יתרוממו אליו — בלי מגע.

• מצפן

  המחט מסתובבת בלי שאף אחד נוגע בה, כי השדה המגנטי של כדור הארץ מושך את הקצוות שלה.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין כוחות במגע לכוחות מרחוק?

כוחות במגע, כמו חיכוך וכוח נורמלי, פועלים רק כשהגופים נוגעים זה בזה. כוחות מרחוק — כבידה, חשמל ומגנטיות — פועלים גם דרך אוויר ואפילו דרך חלל ריק.

איזה כוח מרחוק הוא החזק ביותר?

בין השלושה, הכבידה היא החלשה ביותר בהרבה. אנחנו מרגישים אותה חזק רק כי כדור הארץ ענק. בין שני גופים קטנים, הכוח החשמלי או המגנטי חזק ממנה פי מיליונים רבים.

האם כוח מרחוק עובר דרך קירות?

כוח הכבידה — כן, דרך כל דבר. כוח מגנטי עובר דרך נייר, עץ ופלסטיק, ולכן מגנט מחזיק דף על המקרר. חומרים מסוימים, כמו פח ברזל, יכולים לחסום או לעוות אותו.

כוחות מבלבלים אתכם?

בקורס הפיזיקה לכיתה ח’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס כיתה ח’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ח’, להורדה