החוק השני של ניוטון

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

הנוסחה שמקשרת בין כוח, מסה ותאוצה — איך משתמשים בה, מה זה כוח שקול, ותרגיל פתור שלב אחר שלב.

התשובה בקצרה

החוק השני של ניוטון אומר שהכוח השקול על גוף שווה למסה שלו כפול התאוצה שלו. מכאן שני כללים:

1. כוח גדול יותר — תאוצה גדולה יותר. בעיטה חזקה מאיצה את הכדור יותר.
2. מסה גדולה יותר — תאוצה קטנה יותר. באותה דחיפה, עגלה מלאה מאיצה פחות מעגלה ריקה.

למי זה מיועד: החוק השני נלמד בכיתה ח’ וחוזר בכל פרק המכניקה בתיכון. העמוד הזה מתמקד בנוסחה ובתרגילים. אם אתם צריכים סקירה של שלושת החוקים יחד — היא במאמר על חוקי ניוטון.

מה אומר החוק השני של ניוטון

החוק הראשון אומר שבלי כוח שקול, המהירות של גוף לא משתנה. החוק השני עונה על השאלה הבאה: מה קורה כשכן יש כוח שקול? התשובה: הגוף מקבל תאוצה, כלומר המהירות שלו משתנה. ככל שהכוח גדול יותר, המהירות משתנה מהר יותר.

אבל אותו כוח לא משפיע באותה מידה על כל גוף. לגוף כבד יש יותר התמדה, ולכן קשה יותר לשנות את התנועה שלו. את הקשר בין השלושה מסכמת נוסחה אחת:

שימו לב לסימן לפני האות: בנוסחה נכנס הכוח השקול — כל הכוחות יחד — ולא כוח אחד מהם. זה מה שרוב התלמידים שוכחים.

תרגיל פתור

הנתונים: עגלה במסה של 20 קילוגרם נדחפת בכוח של 80 ניוטון. כוח החיכוך על העגלה הוא 20 ניוטון.
השאלה: מה התאוצה של העגלה?

1. מחשבים קודם את הכוח השקול. החיכוך פועל נגד הדחיפה: ΣF = 80 − 20 = 60
2. מבודדים את התאוצה מהנוסחה — מחלקים את הכוח השקול במסה: a = ΣF / m = 60 / 20 = 3

התשובה: המהירות של העגלה גדלה ב־3 מטר לשנייה בכל שנייה. a = 3 ms²

למה כבד וקל נופלים יחד

אם מפילים כדור באולינג וכדור טניס מאותו גובה, הם פוגעים בקרקע כמעט יחד. זה נראה מוזר: הרי כדור הארץ מושך את כדור הבאולינג בכוח גדול בהרבה. החוק השני מסביר למה. כוח המשיכה על הכדור הכבד אכן גדול יותר — אבל גם המסה שלו גדולה יותר באותו יחס. כשמחלקים כוח במסה, התאוצה יוצאת זהה.

איפה רואים את זה בחיים

• עגלה בסופר

  עגלה ריקה זזה בדחיפה קלה. עגלה מלאה דורשת דחיפה חזקה יותר כדי להאיץ באותה מידה — כי המסה שלה גדולה יותר.

• בעיטה בכדור

  ככל שבועטים חזק יותר, הכדור מקבל תאוצה גדולה יותר בזמן המגע עם הרגל, ויוצא מהר יותר.

• מעלית שמתחילה לעלות

  לרגע אתם מרגישים כבדים יותר. הרצפה דוחפת אתכם חזק יותר מהרגיל, כדי ליצור כוח שקול שמאיץ אתכם למעלה.

שאלות נפוצות

מה זה כוח שקול?

הכוח שמתקבל כשמחברים את כל הכוחות שפועלים על גוף, עם הכיוונים שלהם. כוחות באותו כיוון מחברים, וכוחות בכיוונים הפוכים מחסרים. רק הכוח השקול קובע את התאוצה.

מה זה ניוטון, כיחידה?

ניוטון הוא יחידת הכוח. כוח של ניוטון אחד נותן לגוף של קילוגרם אחד תאוצה של מטר לשנייה בריבוע. לתחושה: תפוח קטן שוקל בערך ניוטון אחד.

אם הגוף זז במהירות קבועה, לא פועלים עליו כוחות?

יכולים לפעול עליו כוחות, אבל הכוח השקול שווה לאפס — הם מאזנים זה את זה. לדוגמה, מכונית שנוסעת במהירות קבועה: המנוע דוחף קדימה, והחיכוך והתנגדות האוויר דוחפים אחורה בדיוק באותה עוצמה.

תרגילי כוחות מפילים אתכם במבחן?

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