הכוח שמחזיק במעגל.

שלב 1 מתוך 5

מה מושך את הכדור

בשיעור הקודם ראינו שהכדור מאיץ כל הזמן אל היתד, בתאוצה $a = \dfrac{v^2}{r}$⁠. לפי החוק השני של ניוטון, $F = m a$⁠, ולכן צריך עליו כוח שקול אל המרכז:

$F = \frac{m v^2}{r}$⁠

הכוח הזה נקרא כוח צנטריפטלי. כדי לדעת מי מספק אותו, שרטטו תרשים כוחות: מה נוגע בכדור, ומה מושך אותו מרחוק? כדור הארץ מושך אותו למטה, השולחן דוחף אותו למעלה, והחוט מושך אותו אל היתד. החץ הכתום הוא המשיכה הזאת, והמספר עליו הוא הגודל שלה: 1.33 N לכדור של 0.2 kg שנע ב־2 m/s על חוט של 0.6 m.

שלב 2 מתוך 5

כמה חזק

מחליפים את הכדור בכדור כבד יותר, של 0.5 kg. הסצנה מציירת אותו באותו גודל, אבל מחשבת את המשיכה לפי המסה החדשה. הוא נע ב־2 m/s על חוט באורך 0.8 m, והחצים מוסתרים, כדי שתחשבו בעצמכם.

שלב 3 מתוך 5

משיכה של שני ניוטון

חזרנו לכדור של 0.2 kg, והחצים פתוחים. עכשיו הוא איטי, והחוט מושך רק 0.33 N. המהירות נכנסת לנוסחה בריבוע והרדיוס במכנה: חשבו לפני שאתם מזיזים, ואז בדקו במספר שעל החץ.

שלב 4 מתוך 5

חוט ארוך יותר

הכדור נע ב־2 m/s על חוט קצר, באורך 0.5 m, והחוט מושך ב־1.6 N. מה יקרה למשיכה אם נאריך את החוט, באותה מהירות? נבאו, ואז הסצנה תעבור לחוט באורך 1 m.

שלב 5 מתוך 5

מי עושה את העבודה של החוט

הכוח הצנטריפטלי הוא לא סוג חדש של כוח, אלא תפקיד: הכוח השקול שמכוון אל המרכז. בכל תנועה מעגלית משהו אחר ממלא אותו. כאן זה החוט. אצל הירח זו הכבידה של כדור הארץ, בשני השיעורים הבאים. ובמכונית שפונה?

ואם כבר מדברים על מכוניות: בפנייה אתם מרגישים שמשהו זורק אתכם החוצה, ונוטים לקרוא לזה כוח צנטריפוגלי. אבל על הגוף שלכם אין כוח כזה. הגוף פשוט ממשיך ישר, לפי החוק הראשון של ניוטון, עד שהדלת או החגורה מושכות אותו פנימה, אל המעגל. גם בכדור: הכדור מושך את החוט החוצה, ואת זה מרגישה היד שמחזיקה אותו, אבל זה כוח על החוט, לא על הכדור.

נסו: הזיזו את כוחות, ואז חיתוך עד הסוף, אל חיתוך החוט. ברגע שהחוט נחתך הכוח הצנטריפטלי נעלם, והכדור ממשיך ישר, בדיוק כמו הגוף שלכם במכונית.

חזרה לניסוי ↑