כוח המשיכה (הכבידה)
כוח הכבידה הוא כוח הקיים בין כל שני גופים ביקום. זה אומר שכל מה שמסביבנו, מהכוכבים בשמיים ועד התפוחים על הקרקע, מושפעים כולם מכוח הכבידה. אם היינו משחררים חפץ מגובה מסוים, הוא היה נופל על הקרקע בגלל כוח הכבידה שמושך אותו למטה.
ההיסטוריה של חקר כוח המשיכה
חקר כוח המשיכה מתוארך לימי קדם. הפילוסוף היווני אריסטו האמין שעצמים נפלו ארצה משום שהם מחפשים את מקומם הטבעי ביקום. רק במאה ה-17 החל המחקר המדעי של כוח המשיכה. בשנת 1687 פרסם סר אייזק ניוטון את חוק הכבידה האוניברסלי שלו, שתיאר את כוח הכבידה בין שני עצמים. חוק הכבידה של ניוטון היווה פריצת דרך בחקר הכבידה, והוא עזר להסביר את תנועותיהם של כוכבי לכת וגרמי שמים אחרים.
כוח הכבידה שונה מכוחות אחרים, כמו מגנטיות וחשמל. כוחות אלה משפיעים רק על חומרים מסוימים, כמו ברזל וניקל, והם דורשים פעולות ספציפיות להפעלה, כגון שפשוף בלון כדי ליצור חשמל סטטי. כוח הכבידה, לעומת זאת, משפיע על כל החומרים ואינו דורש שום פעולה מיוחדת.
חוברת פיזיקה מכניקה
התחילו לפתור תרגילים עם חוברת מכניקה החינמית שלנו!
כוח המשיכה תואר לראשונה על ידי אייזק ניוטון, אשר שיער כי כל חלקיק של חומר בעולם מושך כל חלקיק אחר של חומר. המשמעות היא שכוח הכבידה בין שני עצמים יהיה תלוי רק במרחק ביניהם, ולא בסוג החומר שלהם.
השפעות כוח הכבידה על מערכת השמש שלנו
כוח הכבידה אחראי לתנועה של גרמי שמים כמו כוכבים, ירחים וכוכבי לכת, כמו גם הגאות והשפל באוקיינוסים שלנו. אי אפשר לברוח מכוח הכבידה, מכיוון שהוא משפיע על כל עצם בודד ביקום, לא משנה כמה גדול או קטן.
עוצמת הכבידה בין כוכבי הלכת והשמש תלויה במסותיהם ובמרחקים זה מזה. ככל שכוכב הלכת קרוב יותר לשמש, כוח הכבידה ביניהם חזק יותר.
זהו כוח חזק מאוד שמשפיע על כל דבר בעולם שלנו. בפעם הבאה שתראו תפוח נופל לאדמה, תדעו שזה בגלל כוח הכבידה!
חוברת פיזיקה לכיתה ח’
התחילו לפתור תרגילים עם החוברת החינמית שלנו לכיתות ח’!
עובדות על כוח הכבידה
1. כוח הכבידה מושך עצמים אחד כלפי השני, כמו האופן שבו כדור הארץ מושך אותנו למרכזו.
2. כוח המשיכה תואר לראשונה על ידי אייזק ניוטון, שראה תפוח נופל מעץ ותהה מדוע הוא נפל ישר אל הקרקע.
3. כוח הכבידה הוא זה שמחזיק כוכבי לכת במסלול סביב כוכבים, וירחים במסלול סביב כוכבי לכת.
4. עוצמת הכבידה תלויה במסה של העצמים ובמרחק ביניהם.
5. על הירח כוח הכבידה הוא רק שישית מאשר בכדור הארץ. אם אתה שוקל 60 קילוגרם על כדור הארץ, היית שוקל רק 10 קילוגרם על הירח!
6. כוח הכבידה הוא מה שגורם לחפצים ליפול על הקרקע כאשר אתם מפילים אותם. זה גם מה שמונע מכם לצוף לחלל כשאתם קופצים למעלה.
7. תורת היחסות של איינשטיין מתארת את כוח המשיכה כעקמומיות במרחב-זמן הנגרמת על ידי נוכחות של מסה ואנרגיה.
8. חורים שחורים הם עצמים בעלי כוח משיכה כה חזק ששום דבר לא יכול לברוח מהם, אפילו לא אור.
9. גלי כבידה הם אדוות במרחב-זמן שנגרמות על ידי עצמים מסיביים הנעים בחלל.
10 בחלל, אסטרונאוטים חווים תחושה של חוסר משקל מכיוון שהם כל הזמן נופלים לכיוון כדור הארץ. אבל הם גם נעים הצידה כך שהם לעולם לא פוגעים בקרקע.
11. כח הכבידה משמש ליצירת חשמל בתחנות כוח הידרואלקטריות, והוא משמש להובלת מים בצנרת. הוא משמש גם בהדמיה רפואית, כגון הדמיית תהודה מגנטית (MRI), המשתמשת בהשפעות הכבידה על אטומי מימן בגוף כדי ליצור תמונות. כוח הכבידה ממלא תפקיד גם בספורט, כמו סקי וסקייטבורד, שבו ספורטאים משתמשים בכוח המשיכה כדי לצבור מהירות ומומנטום.
מסתורי הכבידה – חורים שחורים וחומר אפל
כוח הכבידה אחראי גם לכמה מהתופעות המסתוריות ביותר ביקום, כמו חורים שחורים וחומר אפל. חורים שחורים הם אזורים בחלל שבהם כוח הכבידה כה חזק ששום דבר, אפילו לא אור, לא יכול לברוח. הם נוצרים מקריסתם של כוכבים מסיביים, והם ממשיכים לגדול ככל שהם צורכים חומר סביבם. חומר אפל, לעומת זאת, הוא חומר מסתורי שמדענים מאמינים שמרכיב את רוב החומר ביקום. הוא אינו מקיים אינטראקציה עם אור, ונוכחותו מוסקת מהשפעות הכבידה שלו על החומר הנראה לעין.
דוגמאות
דוגמה 1: למה לאסטרונאוטים בתחנות חלל אין משקל?
פתרון: לאסטרונאוטים אין משקל בחלל כי משקל נגרם מכוח הכבידה, ויש מעט מאוד כוח משיכה בחלל. למרות שעדיין יש להם מסה, כוח הכבידה חלש מכדי להשפיע עליהם.
דוגמה 2: מה זה אומר שיש מסה אבל אין משקל?
פתרון: מסה היא מדד לכמות החומר בגוף, בעוד משקל הוא הכוח שכוח הכבידה מפעיל על הגוף. בחלל, היעדר כוח הכבידה אומר שלעצמים עדיין יש מסה, אבל הם לא נמשכים מטה בכוח, ולכן אין להם משקל.
דוגמה 3: תרגיל מקורס פיזיקה לכיתה ח’
דוגמה 4: מדוע נראה שעצמים מרחפים בחלל?
פתרון: נראה שאובייקטים מרחפים בחלל מכיוון שהם למעשה חסרי משקל. ללא כוח הכבידה למשוך אותם למטה, הם נשארים במצב של נפילה חופשית מתמדת, מה שגורם להם להיראות מרחפים.
דוגמה 5: איך אסטרונאוטים מתאמנים בחלל אם אין להם משקל?
פתרון: אסטרונאוטים משתמשים בציוד כושר מיוחד המספק התנגדות לתנועותיהם, מה שעוזר להם לשמור על כוחם וצפיפות העצם בהיעדר כוח הכבידה. ציוד זה עשוי לכלול הליכונים, אופניים נייחים או רצועות התנגדות.
שיתוף
