תנועה יחסית

9 06 2007

אזהרה – פוסט זה מכיל מידע בעל ערך מדעי ודיון במושג יסודי בפיסיקה. הפוסט עלול לעורר מחשבה, ובמקרים קיצוניים אפילו לסייע להבנה. הקוראים מתבקשים להמשיך תוך הפעלת שיקול דעת. ראו הוזהרתם.

שמתי לב כשאני מלמד שאחד הרעיונות שתלמידים ללא רקע בפיסיקה מתקשים להבין הוא יחסיות התנועה. מכיוון שבחיי היום יום כדור הארץ הוא הגוף הדומיננטי האינטואיציה שלנו נותנת לו משמעות מיוחדת. אנחנו רגילים שכל תנועה נמדדת ביחס לאדמה, וקצת קשה לתפוס שבדיוק באותה מידה אפשר למדוד תנועה ביחס למערכות אחרות.

אם אני נמצא בתוך קרון סגור שנע במהירות קבועה על פסי הרכבת, אוכל לבצע ניסויים שונים ולקבל בדיוק את אותן תוצאות שהייתי מקבל בקרון נייח. תנועת הקרון, כל עוד היא במהירות קבועה וכיוון קבוע, אינה משפיעה בכלום על מה שקורה בתוכו. אם אני אעזוב כדור, מנקודת המבט שלי הוא יפול אנכית ויפגע ברצפת הקרון כאילו שהקרון נייח. מכל בחינה שהיא אין שום הבדל בין תנועת הכדור בקרון נייח לתנועתו בקרון נייד. מי שמסתכל מבחוץ יראה את הכדור נע במהירות אופקית זהה למהירות הקרון, והיא שאינה משתנה בזמן התנועה. רק בציר האנכי הכדור נופל בתאוצה ולכן מסלולו משרטט פרבולה. מכיוון שהמהירות האופקית של הכדור זהה למהירות הקרון, הוא יגיע בסוף תנועתו אל הנקודה על רצפת הקרון שהיתה בדיוק אנכית מתחתיו לפני הנפילה. כל אחד משני הצופים (אחד על הקרון, שני על האדמה) ראה מסלול שונה, אבל התוצאה זהה.

לעומת זאת אם אזרוק את הכדור בתוך רכבת במהירות דומה למהירותה אבל בכיוון הפוך לתנועתה, צופה חיצוני שעומד על האדמה יראה את הכדור כאילו שעזבתי אותו באוויר ללא מהירות התחלתית. מבחינתו הכדור יפול אנכית כלפי מטה ללא שום מהירות אופקית. לא מאמינים? הנה סרטון מתוך תכנית טלוויזיה יפאנית שמדגים את העניין. לקחו רובה שיורה כדורי טניס במהירות של 100 קמ"ש, העלו אותה על רכב כך שהקנה שלה פונה לאחור, נסעו במהירות של 100 קמ"ש, וירו. צילמו את מסלול הכדור ממצלמה שנמצאת על האדמה ("נייחת"). שימו לב במיוחד להילוך האיטי שלקראת סוף הסרטון (הגעתי אל זה דרך כאן).

כפי שאתם רואים הכדור נופל אנכית בדיוק באותו אופן שהיה נופל אם היו עוזבים אותו ממנוחה. (יש אולי תנועה קלה מאד כלפי שמאל בעת הנפילה, אבל זה נובע מכך שמהירות הרכב והמהירות של הכדור הנורה אינם זהים בדיוק. לאחר שהכדור פוגע בכביש הוא קופץ מהר שמאלה, אבל זה כבר נובע מכך שהפגיעה היתה תוך כדי סבוב עצמי).

דרך אגב, רבים טועים לחשוב שרעיון יחסיות התנועה הומצא בתחילת המאה ה-20 על ידי איישטיין, אולם הרעיון קיים עוד מהמאה ה-17 לפחות מאז גלילאו והיה מרכזי במכניקה של ניוטון. מרגע שהבנו את יחסיות התנועה אפשר היה להשתחרר מהרעיון העתיק שכדור הארץ הוא מרכז היקום, וכך התחלנו להבין את מקומנו האמיתי.

חזי עמאיל

פוסטים בנושאים דומים:

מודעות פרסומת

פעולות

Information

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s




%d בלוגרים אהבו את זה: