שְׁאֵלָה:
כוח המתנגד לכוח המשיכה
Harry David
2014-08-27 15:35:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

לכל פעולה יש תגובה שווה ומנוגדת (החוק השלישי של ניוטון.)

אם זה המצב, האם לכוח המשיכה יש כוח מנוגד שווה?

משאלתי מסביב עדיין לא קיבלתי תשובה מאוד ברורה; נראה שאלה שדיברתי איתם מאמינים שאין אחד - שכוח המשיכה הוא למעשה ייחודיות [כוח חד כיווני] שאיכשהו "פשוט עובד", אחרים חושבים את זה אחרת - מאמינים ש יש כוח מנוגד המונע מכוח המשיכה לדחוס מסות יותר מכפי שהוא כבר עושה.

אז איזו היא התשובה הנכונה? (אם גם!)

שני הפוסטים של אמיליו וג'ון מספקים תיאורים מצוינים, אז אני רק אשאיר תגובה קצרה.הנקודה החשובה היא שכשאתה צופה אומרים אובייקטים מכניים בטבע, אתה אפילו לא יכול לומר שהיה כוח שפעל "שם ושם" - תמיד יש לך כוח * בין * שני אובייקטים וזה שטות לדבר באירוע על לא מוחזרכּוֹחַ.
שקול מעיין שאתה מתחבר לקיר ומשוך אותו לעצמך בכוח $ 10N $.היינו אומרים שהקיר מחזיר 10N $ דולר בחזרה.אז איזה כוח ירגיש המעיין?20N $ $?לא, $ 10N $, כי יש באמת רק $ 10N $ ביניהם.אתה יכול לאמת זאת באמצעות קנה מידה קפיצי, זה הגיוני לחלוטין.פירוק הכוח "בין לבין" לשני כוחות מנוגדים הוא למעשה רק כלי שימושי לניתוח ההשפעות על גופים נפרדים בהשפעתו.
נראה שאתה שואל כאן שתי שאלות שונות.השאלה הראשונה היא מהו כוחו "השווה וההפוך" של כוח המשיכה, והשאלה השנייה הוא איזה כוח מונע מכוח המשיכה לדחוס מסות יותר מכפי שהוא כבר עושה.לשאלות אלו שתי תשובות שונות.
אני מניח שכן, חשבתי קודם שאותו כוח שמונע דחיסה נוספת של אובייקטים על ידי כוח הכבידה עשוי להיות אותו כוח שהתנגד לו, בכל אופן תודה שאמרת לי.
@HarryDavid אולי תוכל לקבל תשובה, אם אתה מרגיש ששאלתך טופלה מספיק?לחץ על הסימן הירוק לצד תשובה כדי לקבל תשובה זו.
חָמֵשׁ תשובות:
Emilio Pisanty
2014-08-27 16:35:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

כן , לכל כוח משיכה במכניקה הניוטונית יש כוח שווה ומנוגד, והוא פועל בדרך כלל על מסה אחרת .

באופן ספציפי יותר, כל שני זוגות המונים חשים כוח כוח משיכה שפרופורציונלי לתוצר המוני שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק היחסי שלהם, אך חשוב יותר העובדה ש שניהם המונים מרגישים את המשיכה זה לזה.

לפיכך, כאשר אתה זורק כדור של ~ 100 גרם באוויר, הוא חווה כוח כוח משיכה של 1N כלפי מטה, ובכך הוא מפעיל כוח של 1N כלפי מעלה על פני כדור הארץ. הסיבה שאתה לא צופה בכדור הארץ נע היא שהתאוצה שלו כל כך קטנה (בסדר גודל של 10 -25 ms -2 ) עד שהיא נבלעת בכל השאר אך זה קורה.


כעת חשוב לציין שכוח המשיכה אינו בדרך כלל הכוח היחיד הפועל על עצם כלשהו בזמן נתון. אם זה כן, הכוח הכולל יהיה ללא אפס והאובייקט יואץ (לפי החוק השני של ניוטון). לעומת זאת, אם אובייקט לא מאיץ, הכוח נטו עליו הוא אפס, וחייבים להיות כוחות נוספים שמבטלים את הכבידה.

עבור ספר המונח על שולחן, למשל, המשקל מבוטל על ידי כוח התגובה כלפי מעלה מהטבלה. (וכמובן, זה נותן כוח תגובה נוסף כלפי מטה מהספר שעל השולחן, שמתבטל בכוח תגובה גדול יותר בהתאמה מהרצפה על השולחן.)

באופן דומה, הסיבה שהמונים (כמו, למשל, פנים כדור הארץ) אל תתכווץ עוד יותר, כי כל נפח מסוים של סלע יופעל על ידי כוח הכבידה כלפי מטה ועל ידי הלחץ כלפי מעלה מהסלעים שמתחתיו.

מועיל מאוד, תודה;זה אכן עונה על שאלתי, וגם טוב מאוד!
תמיד אהבתי את העובדה שאני מפעיל בדיוק את אותה משיכת הכבידה על כדור הארץ מאשר עליי.סוג של גורם לי להרגיש חזק.
@Davidmh כן.גם [זה] (http://physics.stackexchange.com/a/24310/8563).
"וזה בדרך כלל פועל על פי מסה אחרת."בְּדֶרֶך כְּלַל?האם ישנם מקרים בהם הוא אינו פועל על פי המסה האחרת.
@Taemyr לא ממש, אבל אם יש המונים רבים אז זה הופך להיות מייגע לעקוב אחר כל זוגות הכוחות, ולעתים קרובות יש דרכים פשוטות יותר להתחשב בהם.
John Rennie
2014-08-27 16:48:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

נניח שאתה עומד על תיבה כמוצג ב (א) למטה:

Third Law

ישנם ארבעה כוחות הפועלים. אתה מפעיל כוח כלפי מטה $ מ"ג $ על גבי התיבה, ועל פי החוק השלישי של ניוטון התיבה מפעילה עליך כוח מ"מ $ כלפי מעלה. התיבה מעבירה את הכוח שלך לקרקע, ולכן התיבה מפעילה כוח כלפי מטה $ מ"ג $ על הקרקע והאדמה מפעילה כוח כלפי מעלה $ -mg $ על בסיס התיבה.

עד כאן טוֹב. אבל איך נניח שאנחנו פתאום מושכים את הקופסה כמו ב (ב). יש עדיין כוח כלפי מטה $ מ"ג $ עליך, ואכן הכוח הזה יגרום לך ליפול כלפי מטה. השאלה היא האם יש כוח שווה והפוך כלפי מעלה.

התשובה היא שכן, אכן יש כדור שווה והפוך של $ -mg $ על כדור הארץ, ולכן החוק השלישי של ניוטון עדיין חל. הבלבול נוצר מכיוון שבדרך כלל אנו חושבים שכוח הפעולה והתגובה פועל באותה נקודה. אז ב (א) יש צמד כוחות שווה ומנוגד בראש התיבה ועוד צמד כוחות שווה ומנוגד בבסיס התיבה. אבל עכשיו נראה שיש לנו את הפעולה והתגובה המופרדים בחלל.

עם כוח המשיכה הניוטוני אתה רק צריך לקבל שיש שדה גרביטציה בינך לבין כדור הארץ, והשדה הזה מעביר את הכוח על אותך לקרקע והכוח בשטח לך. כדי להבין באמת מה קורה אתה צריך להבין תורת היחסות הכללית. זה אומר לנו שכדור הארץ מתעקל זמן מרחב וזה יוצר את הכוח כלפי מטה עליך, אולם המסה שלך גם מתעקלת זמן מרחב וזה יוצר כוח כלפי מעלה על כדור הארץ.

וגם תודה על 100k :)
הדמויות של IMO קצת מבלבלות: ב) "הכוח שמופעל על ידיך על התיבה" נמשך באותו מקום שבו ב) יש "הכוח שמופעל על ידיך על האדמה".
אני מרגיש שראיתי את אותו בחור כמו איינשטיין בעבר ...;)
@JohnRennie: אם איינשטיין היה עדיין בחיים, הוא עשוי לתבוע אותך על השימוש בדמותו תוך שהוא מסביר את כוח הכבידה באמצעות מושג הכוח.:)
Curiosity
2014-08-27 20:57:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

הידע שלי מוגבל בנושא, אך בדרך כלל מונע חומר להתמוטט תחת משקל כוח משיכה קיצוני על ידי ניוון חלקיקים. זה מה שמונע מכוכבי נויטרונים להתמוטט לחורים שחורים והוא תוצאה של חלקיקים המתנגדים לכיבוש אותם מצבים קוונטיים.

ישנם גם כמה תצפיות עדכניות המצביעות על כך שיש כוח דוחה שפועל רק על פני מרחקים גדולים (כמעט הפוך הכבידה) שגורם להרחבת היקום בקצב מאיץ. מדוע זה קורה הוא עדיין עניין של ויכוח ויש תיאוריות שונות מהטופוגרפיה של החלל עצמו שגורמות לכוח המשיכה לפעול בדחייה לכוח שטרם התגלה שגורם לכך.

David Hammen
2014-08-28 05:15:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

למשל עבור ספר המונח על שולחן, המשקל מבוטל על ידי כוח התגובה כלפי מעלה מהטבלה.

זה לא ממש נכון - אלא אם כן הטבלה בתא ואקום בקוטב הדרומי. הכוח הרגיל כלפי מעלה שמפעיל השולחן וכוח הכבידה כלפי מטה שמפעיל כדור הארץ לא ממש מתבטל. הספר מסתובב עם כדור הארץ, ולמעט הקוטב הצפוני או הדרומי, סיבוב זה אומר שהספר מאיץ. זו תאוצה קטנה למדי, בערך 0.35% g בקו המשווה, אבל זה לא אפס. המשמעות היא שהכוח הנקי על הספר אינו אפס, וזה בתורו אומר שמשקלו של הספר לא ממש מבוטל על ידי הטבלה. מה עם תא הוואקום? הכוח הצף של האוויר על הספר הוא כ- 0.15% g . משמעות הדבר היא שהכוח הנורמלי כלפי מעלה על הספר ליד השולחן הוא כ 0.5% פחות ממשקל הספר (בקו המשווה).

החוק השלישי של ניוטון אומר שהכוחות בצמד פעולה-תגובה שווים אך מנוגדים. . כוחות שהם רק שווים בערך והפוכים בערך אינם כשירים כצמד פעולה-תגובת חוק שלישי.

... אחרים חושבים זאת אחרת - מתוך אמונה שיש כוח מנוגד המונע מכוח המשיכה דחיסת מסות יותר ממה שהיא כבר עושה.

כוח המשיכה יכול לדחוס מסות לא מעט. צפיפות החומר (בעיקר מימן) במרכז השמש שלנו היא פי 150 מצפיפות המים. קרוב יותר לבית, צפיפות החומר (בעיקר ברזל) במרכז כדור הארץ היא פי 13 מצפיפות המים. זה בערך 2/3 גדול יותר מצפיפות הברזל על פני כדור הארץ. הצפיפות המוגברת הזו נובעת מכך שהברזל בליבה הפנימית של כדור הארץ נדחס לא מעט. הסלע בגבול הליבה / מעטה דומה באופן צפוף במידה ניכרת מאשר אותו סלע על פני כדור הארץ.

הלחץ מלמטה אינו מה שמנוגד לכוח המשיכה בתוך כדור הארץ. מה שמנוגד לכוח המשיכה הוא ציפה. דמיין גוש סלע עמוק בתוך כדור הארץ. הלחץ בחלקו העליון של הסלע הוא מעט פחות מהלחץ בתחתית הסלע בגלל שיווי משקל הידרוסטטי. שיפוע לחץ זה גורם לכוח צף השומר את גוש הסלע היכן שהוא נמצא.

מה שעוצר את הלחץ מכיווץ גוש ברזל או סלע בתוך כדור הארץ לכלום הוא אפקט מכני קוונטי. האלקטרונים נדחקים קרוב יותר ויותר עם לחץ מוגבר. אלקטרונים אלה אינם יכולים לחלוק מקום בזכות עקרון ההדרה של פאולי. החומר אמנם נדחס בלחץ מוגבר, אך דחיסה זו נעצרת בנקודה בה הלחץ המכני הקוונטי מאזן את הלחץ החיצוני.

כאשר הספר מונח על השולחן, אין אוויר מתחת, ולכן לחץ האוויר צריך להיות דוחף אותו מלמעלה (הצדדים מתבטלים).ככזה, אני חושב שזה מוסיף למשקל הנומינלי, אבל הפחתת אותו.
אבל למרבה העניין, למרות שהספר שטוח על השולחן, יהיה מעט אוויר מתחתיו, מכיוון שהוא פשוט הונח שם ולא יצר חותם ואקום.
@HarryDavid בפועל, בטח.אבל אני מניח שזה אמור להפעיל כוח זניח לעומת הצד העליון.
נכון, אני מניח שכן.
Horus
2015-05-14 21:07:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink
נניח שאדם נופל לעבר האדמה. אנו יודעים שיש כוח ובכך תאוצה הפועלת על האדם. הכוח המנוגד הוא כוח הכבידה שמפעיל האדם על כדור הארץ השווה בעוצמתו (חוק הכובד של ניוטון). כוח זה מייצר תאוצה (החוק השני של ניוטון) אך מכיוון שמסת האדמה מסיבית בהשוואה לגוף האדם, היא קטנה יחסית וניתן להתייחס אליה כאפס. הוספת שני כוחות אלה נותנת תוצאה נטו של אפס, (החוק השלישי של ניוטון).


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...