headline
Error processing SSI file




עוצמת הכוח


אחד הכוחות הטבעיים הקיימים בסביבה בה אנו חיים הוא כוח-הכבידה של כדור-הארץ. על מהות כוח זה נלמד בפרק מיוחד בהמשך. בשלב זה נבחן רק את השפעתו של כוח-הכבידה של כדור-הארץ.

כוח-הכבידה של כדור-הארץ מושך גופים שונים אל עבר מרכז כדור-הארץ. למשל, אם נחבר משקולת לחוט קצר ונאחז רק בקצהו החופשי של החוט הרי שהמשקולת תימשך אל עבר מרכז כדור-הארץ ותיעצר מלהמשיך ולנוע לעבר כדור-הארץ רק בשל החוט העוצר בעדה. אם נחתוך את החוט אזי המשקולת תהיה חופשייה להמשיך לנוע אל עבר מרכז כדור-הארץ עד אשר פני הקרקע המוצקה יחסמו את דרכה ויעצרו שוב את תנועתה.

דוגמה לכוח-הכבידה של כדור-הארץ

כוח-הכבידה המופעל על משקולת


אם נתלה על חוט שתי משקולות אזי כוח-הכבידה שיורגש על-ידי האוחז בקצה החוט יהיה גדול יותר. ככל שנוסיף משקולות אזי עוצמת הכוח תגדל, ולחילופין כשנחסיר משקולות אזי עוצמת הכוח תקטן.

כיצד ניתן למדוד את עוצמת הכוח?

את עוצמת כוח-הכבידה של כדור-הארץ ניתן למדוד בעזרת מכשיר הקרוי דינמומטר. הדינמומטר הפשוט ביותר מורכב מקפיץ וסרגל מדידה. על וו הנמצא בקצה הקפיץ ניתן לתלות משקולת או כל גוף אחר שרוצים למדוד את עוצמת כוח-הכבידה המופעל עליו. כאשר לא מחוברת משקולת בקצה הקפיץ נמצא הקפיץ במצבו הרפוי. במצב זה קצה הקפיץ נמצא בנקודת ההתחלה המסומנת כנקודת האפס על גבי סרגל המדידה.

דינמומטר במצב התחלתי

דינמומטר במצב התחלתי


כאשר נתלה משקולת על הוו תימשך המשקולת מטה מכוח-הכבידה ויחד איתה גם ימתח הקפיץ. הקפיץ ימתח עד לנקודת שיווי-משקל בה משתווה כוח-הכבידה המופעל על המשקולת עם כוח המתיחה הנגדי של הקפיץ המתוח. במצב זה נמצא קצה הקפיץ בנקודה חדשה ובעזרת סרגל מדידה נוכל למדוד את המרחק שעבר קצה הקפיץ. המרחק שעבר קצה הקפיץ נמצא ביחס ישר לכוח-הכבידה המופעל על המשקולת.

אם נתלה משקולת נוספת זהה, כך ששתי משקולות תהינה תלויות על הקפיץ, אזי המרחק בו ימתח הקפיץ יהיה מרחק כפול. אם נתלה משקולת שלישית אזי מרחק המתיחה של הקפיץ גם יתארך פי שלושה, וכך הלאה עד אשר הקפיץ כבר לא יוכל לעמוד בעוצמת כוח המתיחה וצורתו תתעוות, כושר גמישותו יאבד ואף אולי ישבר.

משקלים שונים על הדינמומטר
משקולת אחת | שתי משקלות

משקלים שונים על הדינמומטר


הקפיץ הוא סליל לולייני גמיש המיוצר ממתכות שונות, בעוביים שונים ולכן גם בעל תכונות כיווץ ומתיחה השונים מקפיץ לקפיץ. תכונת הגמישות של כל קפיץ מבוטאת בעזרת מקדם הקפיץ. מקדם הקפיץ, אותו נהוג לסמן בעזרת האות k, קובע מהי מידת השתנות אורך הקפיץ ביחס לכוח המופעל עליו.

עוצמת הכוח הנמדד, המסומן בעזרת האות f או F, יחושב לפי הנוסחה הבאה,

F = k • x

הערה: בין הכוח הפועל על הקפיץ ובין מידת מתיחתו או כיווצו קיים יחס ישר רק בתחום צר מסוים. אם נפעיל כוח חזק מידי ימתח הקפיץ או יתכווץ יתר על המידה ולא ישנה את אורכו במידה השווה לעוצמת הכוח. במקרה של כוח חזק מידי המופעל על הקפיץ, הקפיץ גם יאבד מתכונת גמישותו, צורתו תתעוות, הוא לא יחזור למצבו המקורי אחרי הפסקת הכוח ועלול אף להישבר בעת הפעלת הכוח עליו.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - מכניקה | מכניקה - סטטיקה : מבוא לסטטיקה | עוצמת הכוח | מסה ומשקל | כיוון הכוח | מרכז הכובד | פירוק ווקטור הכוח למרכיביו | מישור משופע | ווקטור כוח שקול | תנאים לשיווי משקל ]