WEBVTT

00:00:01.004 --> 00:00:06.010
בשיעור זה נעסוק בחוק
התנועה הראשון של ניוטון.

00:00:06.010 --> 00:00:11.013
המשפט המוצג בפניכם הינו
תרגום החוק מלטינית לאנגלית/.

00:00:11.013 --> 00:00:16.018
החוק הוא: כל גוף במנוחה יתמיד במצבו:

00:00:16.018 --> 00:00:22.080
כגוף במנוחה או 
כגוף בתנועה אחידה באותו כיוון,

00:00:22.080 --> 00:00:28.026
כל עוד הוא לא יאולץ 
לשנות את מצבו בהשפעת כוח.

00:00:28.026 --> 00:00:33.013
חחזוא על כך:
כל גוף שהוא יתמיד במצבו

00:00:33.013 --> 00:00:38.093
כלומר ישאר במצב מנוחה
או במצב של מהירות קבועה,

00:00:38.093 --> 00:00:43.087
אלא באם הוא יאולץ לשנות את
מצבו ע"י כוח: אלא באם יופעל עליו כוח,

00:00:43.087 --> 00:00:46.093
בעיקר כוח שאינו מאוזן, 
כפי שנסביר מיד בהמשך.

00:00:46.093 --> 00:00:50.086
באם יש גוף במנוחה, במנוחה לחלוטין...

00:00:50.086 --> 00:00:58.039
נחפש דוגמה שכבר ראיתם, נניח שיש לנו סלע

00:00:58.039 --> 00:01:07.097
יש לנו סלע אי שם שנח על שדה עשב

00:01:07.097 --> 00:01:13.079
ככל שנצפה בסלע סביר להניח כי 
הוא לא יזוז, בהנחה כי כלום לא קורה לו.

00:01:13.079 --> 00:01:17.066
באם לא יופעל על הסלע שום כוח,
הרי הוא ישאר באותו מקום.

00:01:17.066 --> 00:01:23.079
החלק הראשון ממש ברור: 
כל גוף יתמיד במצב מנוחה,

00:01:23.079 --> 00:01:28.066
החלק השני יתקיים רק באם 
יופעל כוח כלשהו על הגוף,

00:01:28.066 --> 00:01:33.040
נסכם - הסלע ישאר במנוחה 
אלא אם כן יופעל עליו כוח.

00:01:33.040 --> 00:01:37.026
אלא אם כן מישהו ינסה לדחוף אותו,
לגלגל אותו או כל דבר אחר.

00:01:37.026 --> 00:01:41.079
החלק הפחות ברור לגבי 
החוק הוא החלק השני שלו.

00:01:41.079 --> 00:01:48.059
כל גוף במצב מנוחה או 
בתנועה אחידה, יתמיד במצבו

00:01:48.059 --> 00:01:52.066
אלא אם כן הוא יאולץ 
לשנות את מצבו בהשפעת כוח.

00:01:52.066 --> 00:01:57.020
זהו החוק הראשון של ניוטון.
נסטה מעט מהנושא,

00:01:57.020 --> 00:02:01.046
הדמות הזאת כאן בתמונה היא ניוטון.

00:02:01.046 --> 00:02:05.013
ובאם אנו עוסקים בחוק הראשון של ניוטון, 
למה הוספנו עוד דמות בתמונה השנייה?

00:02:05.013 --> 00:02:10.092
הסיבה היא כי החוק הראשון של ניוטון הוא 
ניסוח מחדש של חוק ההתמדה של הדמות הזאת

00:02:10.092 --> 00:02:19.024
ודמות זאת - היא אדם נוסף מגדולי 
החוקרים באנושות - ושמו גלילאו גליליי.

00:02:19.024 --> 00:02:23.033
הוא היה הראשון שניסח את חוק ההתמדה.

00:02:23.033 --> 00:02:27.017
ניוטון רק ניסח את החוק מעט
שונה וחבר אותו לחוק נוסף

00:02:27.017 --> 00:02:29.009
אבל הוא עשה עוד הרבה, הרבה דברים אחרים.

00:02:29.009 --> 00:02:32.066
בעצם את הקרדיט לחוק הראשון 
של ניוטון יש לתת לגלילאו

00:02:32.066 --> 00:02:34.093
ובגלל זה בחרנו להציג כאן את דמותו בגדול.

00:02:34.093 --> 00:02:36.073
נחזור כעת לנושא בו עצרנו קודם

00:02:36.073 --> 00:02:41.046
הבנו כי באם יש גוף במנוחה הוא 
ישאר בה אלא אם כן יופעל עליו כוח כלשהו.

00:02:41.046 --> 00:02:44.026
בחלק מההגדרות יהיה כתוב 
"אלא אם כן יופעל כוח לא מאוזן"

00:02:44.026 --> 00:02:49.040
הסיבה כי מציינים "לא מאוזן" היא כי 
יכולים להיות שני כוחות הפועלים על הגוף

00:02:49.040 --> 00:02:51.033
אבל הם יהיו בשיווי משקל - מאוזנים.

00:02:51.033 --> 00:02:55.033
לדוגמא: אנו יכולים לדחוף את 
הסלע מצד זה במידה מסוימת של כוח

00:02:55.033 --> 00:03:00.066
אבל באם נדחוף את הסלע גם מצד זה 
בדיוק באותה מידה של כוח הוא לא יזוז.

00:03:00.066 --> 00:03:05.086
הדרך היחידה שתגרום לו לזוז היא באם יהיה
מצד אחד כוח גדול יותר מאשר מהצד השני

00:03:05.086 --> 00:03:07.086
ואז יש כוח בלתי מאוזן.

00:03:07.086 --> 00:03:11.000
יתכן כי סלע היא דוגמא לא כל כך מוצלחת,

00:03:11.000 --> 00:03:13.013
בואו נבחר קרח שקל יותר להזיז אותו,

00:03:13.013 --> 00:03:14.053
אז נבחר קרח על קרח.

00:03:14.053 --> 00:03:19.053
לפנינו משטח קרח ומעליו מונח בלוק של קרח

00:03:19.053 --> 00:03:25.053
נחזור שוב על אותו רעיון מוכר: 
אין כאן כוחות פועלים ולפיכך הקרח לא יזוז

00:03:25.053 --> 00:03:31.073
אבל מה יקרה באם נדחוף את הקרח 
מצד זה בעוצמה מסויימת של כוח?

00:03:31.073 --> 00:03:35.000
ובאם נדחוף את הקרח באותה 
עוצמה של כוח גם מהצד הזה?

00:03:35.000 --> 00:03:37.040
הקרח עדין לא יזוז.

00:03:37.040 --> 00:03:40.000
כלומר זה כאן משמש ככוח מאזן.

00:03:40.000 --> 00:03:41.093
כוח מאזן.

00:03:41.093 --> 00:03:51.026
הדרך היחידה בה הקרח ישנה את מצבו, יצא 
ממצב המנוחה שלו, היא באם הכוח יהיה לא מאוזן.

00:03:51.026 --> 00:03:57.080
באם נוסיף מעט יותר כוח לצד זה של הקרח כדי 
שהוא יהיה גדול יותר מהכוח המפצה מהצד השני

00:03:57.080 --> 00:04:04.026
נראה כי בלוק הקרח יתחיל לזוז, 
הוא יתחיל להאיץ בכיוון הזה

00:04:04.026 --> 00:04:09.040
נראה כי עד כה זה ברור: גוף 
במנוחה ישאר במנוחה עד שיופעל עליו

00:04:09.040 --> 00:04:11.046
כוח בלתי מאוזן.

00:04:11.046 --> 00:04:17.012
מה שפחות ברור מאליו זה הרעיון 
העוסק בגוף הנע בתנועה אחידה האותו כיוון

00:04:17.012 --> 00:04:21.000
שזאת פשוט דרך אחרת לומר 
כי הגוף נע במהירות קבועה.

00:04:21.000 --> 00:04:22.060
מהירות קבועה.

00:04:22.060 --> 00:04:29.093
בעצם מה שהחוק אומר זה שגוף הנע 
במהירות קבועה ישאר במהירות זאת לנצח

00:04:29.093 --> 00:04:33.019
אלא אם כן יופעל עלי כוח בלתי מאוזן.

00:04:33.019 --> 00:04:37.060
חלק זה בוא הפחות ברור מאליו 
היות כל הידוע לנו מהניסיון האנושי

00:04:37.060 --> 00:04:43.026
הוא כי בסופו של דבר, אפילו 
באם נדון בבלוק הקרח, הוא יעצר.

00:04:43.026 --> 00:04:47.019
בלוק הקרח לא ינוע לנצח, 
אפילו באם משטח הקרח הוא אין סופי.

00:04:47.019 --> 00:04:56.066
הקרח יעצר בסופו של דבר. אפילו באם 
נזרוק כדור טניס גם הוא יעצר בסופו של דבר.

00:04:56.066 --> 00:05:05.000
בסופו של דבר הוא ישחק עד לעצירה. גם באם 
נזרוק כדור באולינג, או - בעצם כל דבר שהוא!

00:05:05.000 --> 00:05:09.086
מעולם לא ראינו, לפחות בהתנסות 
האנושית עד כה, כל דבר בסופו של דבר נעצר.

00:05:09.086 --> 00:05:14.033
בגלל זה זה כל כך לא ברור מאליו 
לומר: גוף בתנועה פשוט ימשיך לנוע לעד

00:05:14.033 --> 00:05:19.053
האינטואציה והניסיון שלנו אומרים 
כי באם אנו רוצים שגוף ינוע לעד

00:05:19.053 --> 00:05:24.013
חייבים להמשיך ולהשקיע עוד כוח, 
להשקיע בו עוד אנרגיה לשמור עליו בתנועה

00:05:24.013 --> 00:05:30.073
המכונית לא תנוע לעד אלא אם כן המנוע 
ימשיך לשרוף דלק כדי לנוע ולצרוך אנרגיה

00:05:30.073 --> 00:05:32.053
אז על מה בעצם מדברים כאן?

00:05:32.053 --> 00:05:36.093
בכל הדוגמאות שדנו בהם עד כה, 
ואנו חושבים כי ניתן לרכוש מהן

00:05:36.093 --> 00:05:41.046
תובנה די מבריקה, האומרת כי כל 
הגופים בהם דנו ימשיכו לנוע לנצח

00:05:41.046 --> 00:05:44.093
הכדור ינוע לנצח, בלוק הקרח ינוע לנצח

00:05:44.093 --> 00:05:50.019
מלבד במצב בו כוחות 
בלתי מאוזנים פועלים עליהם

00:05:50.019 --> 00:05:54.046
במקרה של הקרח, למרות שבין 
קרח על קרח כמעט ואין חיכוך

00:05:54.046 --> 00:05:57.026
יש בכל זאת חיכוך ולו גם זעיר ביניהם.

00:05:57.026 --> 00:06:00.053
ולכן במצב זה, נקבל כוח חיכוך העתיד

00:06:00.053 --> 00:06:03.080
לפעול כנגד כיוןן התנועה של הקרח.

00:06:03.080 --> 00:06:07.039
החיכוך בא למעשה מהרמה האטומית.

00:06:07.039 --> 00:06:12.086
נתייחס למולקולות המים 
המסודרת במבנה בקוביית הקרח

00:06:12.086 --> 00:06:20.080
נצייר כאן את מולקולות המים במבנה 
שלהם על גבי משטח מעשי של קרח עליו הגוף נע.

00:06:20.080 --> 00:06:23.033
הן בהחלט מתנגשות ומשתפשפות זו בזו.

00:06:23.033 --> 00:06:25.026
למרות ששתיהן חלקות, הן לא מושלמות

00:06:25.026 --> 00:06:28.039
הן מתנגשות ומשתפשפות זו בזו, ויוצרות מעט חום

00:06:28.039 --> 00:06:32.086
בסופו של דבר הן תפעלנה כנגד התנועה.

00:06:32.086 --> 00:06:36.053
כלומר כוח החיכוך יפעל כאן, וזה מה שיעצור

00:06:36.053 --> 00:06:38.060
למעשה לא רק כוח החיכוך, 
קיימת גם התנגדות האוויר

00:06:38.060 --> 00:06:42.066
בלוק הקרח יתנגש בכל 
מיני חלקיקים הקיימים באויר.

00:06:42.066 --> 00:06:47.033
בהתחלה זה לא יהיה מורגש, 
אבל זה בהחלט ימנע ממנו לנוע לנצח

00:06:47.033 --> 00:06:49.080
אותו דבר לגבי הכדור שיזרק לאוויר

00:06:49.080 --> 00:06:54.039
ברור כי בנקודה כל שהיא הוא יפגע בקרקע 
בגלל כוח המשיכה, שזה כוח אחד הפועל עליו

00:06:54.039 --> 00:06:59.033
אבל גם כאשר הוא פוגע בקרקע, הוא 
לא ימשיך להתגלגל לנצח שוב בגלל החיכוך.

00:06:59.033 --> 00:07:04.066
אתם הרי יודעים בעיקר באם יש כאן 
דשא, הדשא ימנע ממנו מלהמשיך לנוע.

00:07:04.066 --> 00:07:08.073
גם בזמן תנועתו באוויר הוא יאט, 
הוא לא ינוע במהירות קבועה

00:07:08.073 --> 00:07:14.036
בגלל שקיימים כל חלקיקי האוויר הללו שיתנגשו בו

00:07:14.036 --> 00:07:18.006
ויפעילו כוח שיאט את תנועתו.

00:07:18.006 --> 00:07:21.066
כלומר מה שהיה כל כך מבריק בתגליות 
שלהם הוא כי הם יכלו לדמיין מציאות

00:07:21.066 --> 00:07:28.033
בה אין כוח משיכה, בה אין 
השפעה של האויר המאיטה את הגופים

00:07:28.033 --> 00:07:34.000
הם הצליחו לדמיין שקיימת מציאות 
בה הגופים פשוט יתמידו בתנועתם לנצח.

00:07:34.000 --> 00:07:37.080
הסיבה בגללה גלילאו הצליח לחשוב על זה

00:07:37.080 --> 00:07:41.006
היא כי הוא חקר את מסלולי כוכבי הלכת.

00:07:41.006 --> 00:07:46.039
והוא בטח שיער, כי יתכן ושם אין כלל אויר

00:07:46.039 --> 00:07:50.033
ובגלל זה כוכבי הלכת יכולים פשוט 
להמשיך ולנוע סביב סביב במסלולם.

00:07:50.033 --> 00:07:55.066
ואנו אומרים בתנועתם ולא 
במהירותם, כי יש שינויי בכיוון התנועה.

00:07:55.066 --> 00:08:01.080
מהירותם אינה קטנה, בגלל 
שאין שום דבר בחלל שיאט אותה

00:08:01.080 --> 00:08:04.086
אנו מקווים כי גם לדעתכם 
כמו לדעתנו רעיון זה מרתק

00:08:04.086 --> 00:08:08.060
בגלל שמנוקדת מבט אחת זה מאד מאד 
פשוט אבל במבט כולל זה בכלל לא ברור מאליו

00:08:08.060 --> 00:08:12.000
בעיקר החלק של " ימשיך 
בתנועה אחידה באותו כיוון".

00:08:12.000 --> 00:08:16.073
ושוב כדי להבהיר את הנקודה, באם 
כוח המשיכה יעלם ולא יהיה אויר

00:08:16.073 --> 00:08:22.026
ואתם תזרקו כדור, הכדור למעשה
ימשיך לנוע באותו כיוון לנצח

00:08:22.026 --> 00:08:26.066
אלא אם יהיה כוח בלתי מאוזן 
אשר ישפיע עליו ויעצור אותו.

00:08:26.066 --> 00:08:32.025
דרך נוספת לחשוב על כך, 
וזוהי דוגמא מחיי היום יום.

00:08:32.025 --> 00:08:41.053
באם יש מטוס הנע במהירות קבועה לחלוטין

00:08:41.053 --> 00:08:43.046
ואין כלל כיסי אויר ותנודות במטוס

00:08:43.046 --> 00:08:50.079
ובאם אתם יושבים כאן במטוס, הנע במהירות קבועה

00:08:50.079 --> 00:08:52.066
זכרו, חלק לחלוטין, לללא כל תנודות

00:08:52.066 --> 00:08:57.079
למעשה מבלי להביט בחלון 
אין כל דרך לדעת האם המטוס נע.

00:08:57.079 --> 00:09:01.006
שוב, נניח כי אין כלל חלונות 
במטוס, והוא נע במהירות קבועה

00:09:01.006 --> 00:09:06.079
אין כלל תנודות, ואי אפשר לשמוע כלום

00:09:06.079 --> 00:09:08.053
אפילו לא ניתן לשמוע את המנועים

00:09:08.053 --> 00:09:11.039
אין כל דרך בה נחוש כי המטוס נע

00:09:11.039 --> 00:09:14.093
בגלל שממערכת היחוס שלנו, 
זה נראה בדיוק אותו דבר

00:09:14.093 --> 00:09:19.033
כאילו אנו במטוס הנח על הקרקע.

00:09:19.033 --> 00:09:23.073
וזאת דרך נוספת להראות כי זה בעצם
די ברור מאליו ששני המצבים דומים

00:09:23.073 --> 00:09:28.026
תנועה במהירות קבועה או מצב מנוחה.

00:09:28.026 --> 00:09:31.000
בעצם לא ניתן להבחין ביניהם.