החוק הראשון של ניוטון, חוק ההתמד, אומר שגוף נשאר במנוחה או ממשיך בקו ישר במהירות קבועה כל עוד שקול הכוחות עליו אפס. אין צורך בכוח כדי לשמור מהירות — צריך כוח כדי לשנות אותה. האוטובוס בולם ואתם נזרקים קדימה כי הגוף שלכם שומר מהירות. חיכוך וגרר הם כוחות שמסתירים את ההתמד בחיי היומיום.
מנוחה ומהירות קבועה הן אחיות
מבחינת החוק הראשון, ספר על שולחן וחללית רחוקה מכוכבים במהירות קבועה הם אותו דבר: שקול אפס. על השולחן יש כוחות — משקל ונורמל — אבל הם מתבטלים. בחלל אולי אין כוחות משמעותיים. התוצאה זהה: אין תאוצה.
האינטואיציה האריסטוטלית אומרת שצריך כוח תמידי לתנועה. ניוטון הופך: כוח תמידי גורם לתאוצה תמידית, לא למהירות קבועה. במכונית במהירות קבועה המנוע מאזן גרר וחיכוך, השקול אפס.
דוגמה: קופה באוטובוס
- האצה
האוטובוס מאיץ, הרצפה דוחפת את הרגליים, הגוף נשאר קצת מאחור — נמשכים אחורה יחסית לאוטובוס.
- מהירות קבועה
אפשר לעמוד בלי להישען. שקול אופקי אפס.
- בלימה
הגוף ממשיך קדימה עד שכוח (ידית, רצפה) מאיט אותו.
מסגרות ייחוס והתמד
החוק הראשון מגדיר מסגרת התמד: כזו שבה גוף חופשי נע בקו ישר במהירות קבועה. כדור הארץ בקירוב טוב לניסויי מעבדה. מעלית מאיצה אינה מסגרת התמד — מופיעים כוחות מדומים.
בכיתה: מפה על השולחן, מושכים את המפה במהירות, הכלים נשארים. ההתמד של הכלים גדולה יחסית לחיכוך הקצר עם המפה.
איך זה נכנס לתרגיל
אם נאמר במהירות קבועה או במנוחה, כתבו מיד ΣF=0 ושוויון כוחות. אל תחפשו תאוצה. משאית גוררת ארגז במהירות קבועה: המתיחות שווה לחיכוך, לא גדולה ממנו.
החוק השני כולל את הראשון: כש־a=0 מקבלים שקול אפס. הראשון מודגש כי הוא שובר אינטואיציה. השלישי לא מחליף אותם — הוא על זוגות בין גופים.
טעויות נפוצות
- לחשוב שצריך כוח בכיוון המהירות תמיד.
- לבלבל מנוחה עם אין כוחות בכלל — יש כוחות מתבטלים.
- במהירות קבועה לכתוב בכל זאת ma עם a מומצא.
- לייחס את הזריקה באוטובוס לכוח מסתורי קדימה במקום להתמד.
- לערבב עם החוק השלישי (זוגות פעולה-תגובה).
שאלות נפוצות
- מה זה החוק הראשון של ניוטון?
- גוף שומר מנוחה או מהירות קבועה בקו ישר כששקול הכוחות אפס. זה חוק ההתמד.
- למה נזרקים קדימה בבלימה?
- הגוף שומר מהירות; האוטובוס מאיט. אין כוח קדימה חדש עליכם עד שמשהו עוצר אתכם.
- האם במנוחה אין כוחות?
- יש, אבל הם מתבטלים. משקל ונורמל על ספר בשולחן.
- מה הקשר לחוק השני?
- השני אומר ΣF=ma. כש־a=0 מקבלים את הראשון.
- מה זו מסגרת התמד?
- מערכת ייחוס שבה החוק הראשון מתקיים, בלי תאוצה של המערכת עצמה.
- למה צריך גז במכונית במהירות קבועה?
- כדי לאזן גרר וחיכוך. השקול עדיין אפס, המנוע לא יוצר תאוצה.
רוצים לראות את מורה-מורה בגוגל?
הוסיפו אותנו כמקור מועדף — והתוכן שלנו יופיע גבוה יותר בחיפושים שלכם.