החוברת · דף לימוד
חוקי ניוטון
מדעים · כיתה ח׳ · פרק 5: כוחות, תנועה ומכונות פשוטות
שלושת החוקים שמסבירים כיצד הכוחות גורמים לתנועה - מכדור נופל ועד חללית!
למה חוקי ניוטון כל כך חשובים?
אייזק ניוטון גילה שלושה חוקים פשוטים שמסבירים את כל התנועה ביקום - מכדור שנופל על הארץ, דרך מכונית שנוסעת, ועד לטילים שיורים לחלל. החוקים האלה הם יסוד הפיזיקה המודרנית!
חוק 1: אינרציה
גוף ימשיך במצבו - נח או נע - אלא אם יפעל עליו כוח
חוק 2: F = ma
כוח גורם לתאוצה, והתאוצה תלויה במסה ובכוח
חוק 3: פעולה-תגובה
לכל פעולה יש תגובה שווה והפוכה
חוק ראשון: חוק האינרציה
חוק האינרציה (התמדה), הידוע גם כחוק הראשון של ניוטון קובע כי גוף במנוחה יישאר במנוחה וגוף הנע ישמור על מהירותו, אלא אם יפעל עליו כוח חיצוני.
(אם הכוח השקול הוא אפס, המהירות לא משתנה)
טעות נפוצה: אין צורך בכוח כדי שלהמשיך לנוע במהירות קבועה - רק כדי לשנות את המהירות או הכיוון!
חוק שני: F = ma
החוק השני הוא הכי שימושי מבחינה מעשית - הוא מאפשר לנו לחשב מה יקרה כשכוח פועל על גוף!
כוח (N) = מסה (kg) × תאוצה (m/s²)
הגדרת ניוטון:
1 N = הכוח שגורם למסה של 1 kg להאיץ ב-1 m/s²
החוק מסביר למה מכונית ספורט (קלה יחסית, מנוע חזק) מאיצה מהר יותר ממשאית (כבדה מאוד)!
דוגמאות חישוב - החוק השני
חישוב תאוצה
כוח של 60 N פועל על ארגז במסה 20 kg. מה התאוצה?
נתונים:
F = 60 N
m = 20 kg
a = ?
פתרון:
F = ma ← a = F/m
a = 60 ÷ 20
a = 3 m/s²
התאוצה היא 3 מטר לשנייה בריבוע.
חישוב כוח נדרש
רוצים להאיץ מכונית (מסה 1,200 kg) בתאוצה של 2 m/s². איזה כוח נדרש?
נתונים:
m = 1,200 kg
a = 2 m/s²
F = ?
פתרון:
F = ma
F = 1,200 × 2
F = 2,400 N
המנוע צריך לייצר כוח של 2,400 ניוטון.
השוואת תאוצות
אותו כוח (100 N) פועל על שני גופים:
• גוף A: m = 10 kg
• גוף B: m = 25 kg
תאוצת A:
a = F/m = 100/10 = 10 m/s²
תאוצת B:
a = F/m = 100/25 = 4 m/s²
גוף קל יותר מקבל תאוצה גדולה יותר!
חישוב מסה
כוח של 150 N גורם לגוף להאיץ ב-5 m/s². מה המסה?
נתונים:
F = 150 N
a = 5 m/s²
m = ?
פתרון:
F = ma ← m = F/a
m = 150 ÷ 5
m = 30 kg
המסה של הגוף היא 30 קילוגרם.
חוק שלישי: פעולה ותגובה
החוק השלישי הוא הכי מפתיע - הוא אומר שכוחות תמיד באים בזוגות!
שאלה מעניינת: אם הכוחות שווים והפוכים, למה בכלל יש תנועה? כי הכוחות פועלים על גופים שונים - כל אחד משפיע על הגוף שלו!

פעולה-תגובה: טיל וחללית
- פעולה: הטיל פולט גזים אחורה במהירות עצומה
- תגובה: הגזים דוחפים את החללית קדימה
- ככל שהגזים נפלטים מהר יותר, הדחיפה קדימה חזקה יותר!
למה סוס יכול למשוך עגלה?
- כוח הפעולה-תגובה בין הסוס לעגלה שווה ומבטל - זה נכון
- אבל הסוס גם דוחף את הקרקע אחורה ברגליו
- הקרקע דוחפת את הסוס קדימה (תגובה)
- הכוח הזה גדול יותר מהחיכוך שפועל על העגלה
- לכן יש כוח שקול קדימה ← המערכת נעה!
מה ההבדל בין שלושת החוקים?
חוק 1: אינרציה
עוסק ב: מה קורה כשהכוח השקול הוא אפס
התשובה: הגוף ימשיך במצבו - נח או נע במהירות קבועה
דוגמה: ספר על שולחן - הכוחות מאוזנים ← הספר נשאר במקום
מתי משתמשים?
כשרוצים להבין למה גוף נע או נח בלי שינוי
חוק 2: F = ma
עוסק ב: מה קורה כשהכוח השקול אינו אפס
התשובה: הגוף מקבל תאוצה, תלוי בכוח ובמסה
דוגמה: דחיפת מכונית - יש כוח שקול ← המכונית מאיצה
מתי משתמשים?
כשרוצים לחשב תאוצה, כוח או מסה
חוק 3: פעולה-תגובה
עוסק ב: איך כוחות קשורים זה לזה
התשובה: כוחות תמיד באים בזוגות - פעולה ותגובה שווים והפוכים
דוגמה: קפיצה - אתם דוחפים את הרצפה, הרצפה דוחפת אתכם
מתי משתמשים?
כשרוצים להבין איך שני גופים משפיעים זה על זה
שלושת החוקים ביחד מספרים את הסיפור המלא של תנועה וכוחות!
אתם עומדים על סקייטבורד ודוחפים קיר. הקיר לא זז, אבל אתם נעים לאחור. איך זה מתיישב עם חוק שלישי (פעולה-תגובה)?
למה כשאוטובוס בולם פתאום, הנוסעים נזרקים קדימה? איזה חוק של ניוטון מסביר את זה?