כח כבידה

עמוד:111

היה כח הכבידה נעלם לפתע , היו גרמי מערכת השמש מתרחקים זה מזה במהירות ומתפזרים בחלל . כח הכבידה הוא גם זה הגורם לירח לנוע סביב כדור הארץ . יש השואלים מדוע הירח אינו נופל על כדור הארץ בגלל השפעת כח הכבידה . אולם אין זו השאלה הנכונה : בעצם , צריך לשאל מדוע הירח אינו נתק מכדור הארץ ונע בקו ישר ובמהירות קבועה אל מרחבי החלל . הסבה לכך שהירח נשאר במסלולו היא כח הכבידה שכדור הארץ מפעיל עליו . למעשה , תנועתו הכמעט מעגלית של הירח סביב כדור הארץ היא נפילה מתמדת . הירח גם מפעיל כח שוה ומנגד על כדור הארץ , וכח זה הוא הגורם לגאות ולשפל של פני הים . כאשר משחררים אבן באויר , היא נופלת למטה בגלל כח הכבידה שמפעיל עליה כדור הארץ . כוון הנפילה הוא לעבר מרכז כדור הארץ , מכיון שמסה בצורת כדור מפעילה כח כבידה כאלו היתה מרכזת כלה במרכז הכדור . ככל שנרחיק מכדור הארץ , יהיה כח המשיכה שלו קטן יותר , מכיון שכח זה עומד ביחס הפוך לרבוע המרחק ממרכז הכדור . חללית שתתרחק מכדור הארץ יכולה להגיע למצב , שבו כח המשיכה של כדור הארץ כמעט לא ישפיע עליה . אטמוספרה ירח כדור הארץ כוכבי לכת לח מסה ומשקל ניוטון , איזק כח סוס יחידה למדידת הספק . משתמשים בה בדרך כלל כדי לציו הספק של מנוע . בנגוד לרשם שאפשר לקבל מהשם , " כח סוס " איננו יחידה של כח אלא של הספק , כלומר של כמות אנרגיה המשתחררת ביחידת זמן . את היחידה הזאת קבע המהנדס והממציא הבריטי ג'ימס וט , לאחר שמדד את כמות האנרגיה שמוציאים סוסים כדי לשאת משא כבד של פחם . בשיטת היחידות המטרית , המקבלת ברב השמושים , יחידת ההספק קרויה על שמו של וט , וכח סוס אחד שוה ביחידות האלה ל - 746 וט . משתמשים ביחידה של כח סוס כדי לצין את ההספק של מנועים . לדגמה , מנוע של קטנוע זעיר ( " טוסטוס " ) יכול לפתח הספק של חצי כח סוס , ומנוע של מכונית בינונית - כמה עשרות כח סוס , בדרך כלל . וט , ג'ימס עבודה והספק כח עלוי כח בכוון מעלה , הפועל על גופים הנמצאים בתוך נוזל או גז . מבדילים בין כח עלוי סטטי לכח עלוי דינמי . כח העלוי הסטטי הוא הכח הפועל על גוף הנמצא במנוחה בתוך נוזל או גז . כח זה שוה למשקל הנוזל או הגז שהגוף דוחה , וזהו " חק ארכימדס " . לדגמה , על גוף שנפחו 20 סנטימטרים קביים , השקוע כלו במים , פועל כח עלוי בשעור שני קילוגרמים - כמשקל 20 סנטימטרים קביים מים . אם כח העלוי גדול ממשקל הגיף - הגוף צף . כך , למשל , גוש של עץ צף על פני המים . גם בלון הממלא בגז שהוא קל מהאויר , למשל הגז הליום , " צף " כלפי מעלה בגלל כח העלוי הפועל עליו . על כנף של מטוס הנע במהירות באויר פועל כח עלוי אחר , המכנה כח עלוי דינמי . כח זה נובע מחק הנקרא על - שם מגלהו , ברנולי , ולפיו הלחץ שזרם אויר מפעיל במאנך לכוון תנועתו , קטן ככל שגדלה מהירותו . כאשר המטוס נע באויר , נוצרים זרמי אויר מעל לכנף ומתחתיה . כנף המטוס בנויה באפן כזה , שזרם האויר שמעליה עובר דרך ארכה יותר מאשר זרם האויר שמתחתיה , ועל כן הזרם העליון נע מהר יותר , הלחץ שמתחת לכנף גדול יותר מאשר הלחץ מעליה , ונוצר כח עלוי המאפשר למטוס לשהית באויר ארכימדס הידרוליקה כח מטוס כח צנטריפוגלי כח הפועל על גופים הנמצאים בתנועה סיבובית , והודף אותם מן המרכז החוצה . כל אחד יודע מנסיונו , שכאשר מכונית נוסעת במעגל , הנוסעים חשים שהם נדחפים לעבר הדפן הנגדי למרכז המעגל . כאשר מסובבים אבן הקשורה בחוט - החוט נמתח . כאשר אופנוע בקרקס נע על קיר עגל , האופנוע נצמד לקיר ואינו נופל . בכל המקרים הללו נראה שגוף הנע במעגל נוטה להתרחק ממרכז המעגל כאלו פועל עליו כח הדוחף אותו כלפי חוץ . כח זה מכנה כח צנטריפוגלי , שפרושו בלטינית " בורח מהמרכז " . למעשה השם " כח צנטריפוגלי " מטעה במקצת , משום שאין זה כח אמתי . על פי תורת המכניקה של ניוטון , כל גוף נע בקו ישר ובמהירות קבועה כאשר אין פועלים עליו כחות . כאשר מאלצים גוף לנוע במעגל באמצעות כח חיצוני , כמו למשל בחוט הקשור לאבן , האבן שואפת לנוע בקו ישר ולהתרחק ממרכז המעגל , ולכן היא מותחת את החוט כאלו פעל עליה כח כלפי חוץ . גם הנוסעים במכונית המסתובבת שואפים לנוע בקו ישר , אולם הם נתקלים בדפנות המכונית הגורמים להם לנוע במעגל . צנטריפוגות עצמתו של הכח הצנטריפוגלי גדולה יותר ככל שמהירות הסיבוב גדולה יותר . כאשר העצמה הזו היא גדולה דיה , היא פועלת כמעין " כח כבד " , שעצמתו עולה הרבה יותר על עצמת כח הכבידה הרגיל . לתופעה זו שמושים רבים , כמו למשל בפעלת הסחיטה במכונת הכביסה : המים " יורדים " מן הבד הרטב אל שולי התף המסתובב בהשפעת הכח הצנטריפוגלי . על התופעה הזו מבססת גם פעלת הצנטריפוגה , שהיא מכונה המסתובבת במהירות רבה , ויוצרת בתוכה " כח כבד " חזק מאוד . במעבדות משתמשים בצנטריפוגה כדי להפריד חמרים מוצקים מתרחיף נוזלי . כוח עילוי דינמי הנוצר סביב כנף של מטוס . מהירות האוויר מעל לכנף גדולה ממהירותו מתחת לכנף . הבדל המהירויות יוצר הפרש לחצים , והכוח הנוצר עקב כך דוחף את הכנף כלפי מעלה . כוח עילוי סטטי . על פי חוק ארכימדס גוף השקוע במים מפסיד ממשקלו . הפסד המשקל הזה שווה למשקל המים שהיו יכולים למלא את נפח הגוף השקוע בהם . הפסד המשקל מופיע כנוח עילוי , הגורם לגופים העשויים עץ , למשל , לצוף על המים .

קודם  |  הבא