שאלות בפיזיקה

dubby250

New member
שאלות בפיזיקה

בס"ד אני קורא עכשיו ספר של פיזיקה למתחילים, ויש לי שם כמה שאלות. 1) יש כאן קטע, שבסופו יש שאלה. אני ארשום את הקטע, ואני מקוה שתוכלו לעזור לי לפתור את השאלה. אני קורא עכשיו על השאלה, איך מגדירים את השניה, הקילוגרם והמטר. מדברים על כך שההגדרה נעשית ע"י שאומרים מה ניתן לעשות ביחידה זו. לדוגמא, מגדירים את השניה, להיות הזמן של מספר מסויים של ויברציות של אור הנפלט מאטומי צטיום (שהם נמצאים בתנאים מסויימים). הקטע: "אפילו ההגדרה המודרנית ביותר של ה"שניה" במונחים של אור שנפלט מאטומי צטיום, נתון לשינויים. לדוגמא, שדות מגנטיים יכולים לגרום לפליטת אור בקצב שונה של ויברציות. א"כ, מה גורם לנו לחשוב, ששעון מטוטלת הוא יותר מדויק משעון שמש, או שאטום צטיום מדויק יותר משעון מטוטלת? במילים אחרות, איך אפשר לבדוק בצורה ניסיונית עד כמה דרך אחת היא יותר מדוייקת מהדרך השניה?" 2) האם מסה ומשקל זה אותו דבר, ואם לא, מה ההבדל ביניהם? 3) כתוב כאן, ש-1 ניוטון, זה הכוח, שאם אני ישתמש בו שניה אחת, אז אפשר להוציא 1 קילוגרם ממצב של מנוחה למהירות של 1 מטר בשניה. רציתי לשאול, איפה הקילו גרם הזה נמצא, כשהו במצב של מנוחה? האם זה לא תלוי על איזה משטח הוא נמצא? וכשאומרים שדוחפים במשך שניה, האם הכוונה שאני פשוט מתחיל לדחוף במשך שניה, או שנאמר שיש משהו שמחזיק את הקילוגרם הזה, אני דוחף במשך שניה, ואחרי השניה, משחררים את הדבר שדחפתי? 4) כתוב כאן, שאם נמצאים במקום של חוסר כבידה, זה גורם לאיבוד של מסה בעצמות ובשרירים. יש כאן שאלה: איך ניתן למדוד את השינוי במסה, הרי אי אפשר לשקול מישהו בתנאים של חוסר כבידה? אני חושב שהתשובה היא, שמודדים את השינוי בכוח שצריך, כדי לדחוף אותו. רציתי לשאול, מה הפירוש שהמסה נאבדת? לאיפה היא הולכת? האם היא מתחלפת למשהו אחר בגוף? ואם כן, מי אמר שיש שינוי בכוח שדרוש כדי לדחוף אותו, הרי מדובר באותה כמות של חומר, ומה זה משנה אם זה עצם, או משהו אחר? אני מקוה שאני לא מקשה עליכם יותר מדי, עם כל השאלות שלי. אל תתאמצו יותר מדי. בכל אופן, שאלה 1 היא הכי חשובה לי. תודה רבה מראש
 

arifell

New member
טוב, זה נסיון:

1. השינויים הנגרמים בויברציות צסיום הם לא משמעותיים, ביחס לשינויים הנגרמים בתנודות המטוטלת. בנוגע לאיך לבדוק: תן לשניהם הפרעה טיפוסית, ותשווה לשעון בלתי תלוי, שאתה יודע שהוא לא מופרע... 2. מסה פרופורציונלית לכמות החומר בגוף, משקל הוא הכח המופעל ע"י הכבידה. כשאתה במעלית שמאיצה, המשקל שלך משתנה (בגלל זה מרגישים לפעמים את הבטן צונחת למטה, או עולה לגרון...) 3. אתה דוחף למשך שנייה, ואין שום כוח שפועל בכיוון אחר, או לחילופין כל שאר הכוחות מתאזנים (אם אתה דוחף עצם בעל מסה של קילוגרם שמונח על שולחן חלק (ללא חיכוך) במשך שנייה בכיוון שמקביל לשולחן (כלומר לא אל תוך השולחן או מתוך השולחן ואז כוח המשיכה/המשקל מתאזנים ע"י דחיפת השולחן את העצם כלפי מעלה) אז הוא יוצא ממנוחה ומאיץ למהירות של שורש 2 מטר לשנייה. באותו רגע שאתה מתחיל לדחוף בתנאים הללו, לא לאחר שנייה, הגוף יוצא ממנוחה (בכפוף למהירות האור וכאלה... אבל זה כבר נושא לפיזיקה קצת יותר מתקדמת...) 4. כמו שציינתי מסה זה כמות החומר בגוף, כשתחזור לכדור הארץ, תמדוד את המשקל שלך. המסה פרופורציונלית למשקל ולהיפך, ככה תוכל לגלות. המסה 'נוזלת' למחוץ לגוף, כי אין לה כיוון מועדף
 

dubby250

New member
דבר ראשון: ../images/Emo51.gif רבה.

דבר שני בקשר לתשובה 3. כתבת שהגוף יוצא ממנוחה ומאיץ למהירות שורש 2 מטר בשניה. אני כתבתי - וכך ראיתי שכתוב אצלי - ש-1 ניוטון זה הכח שדרוש כדי שבשניה, הגוף יגיע למהירות של 1 מטר בשניה. האם אנחנו אומרים אותו דבר, או שאולי יש לי טעות באיזה מקום כאן? ועוד דבר. האם כשאני דוחף למשך שניה, אני לאט לאט מגביר את הכח שאני מפעיל על הגוף, או שאני כל הזמן מפעיל אותו כח, ואחרי שניה הוא מגיע למהירות 1 מטר בשניה? הסיבה שאני שואל היא, שעל כל אחד מהאפשרויות האלו יש לי שאלה. אם אני לאט לאט מגביר את הכח, הרי אני יכול במכה יותר חזקה ומהירה להגיע לאותו מהירות של הגוף, יותר מהר, אז מדוע הגדירו את מידת הכח, לפי משך הזמן שאני דוחף? אם אני כל הזמן דוחף באותה מהירות, מה ההבדל אם אני דוחף למשך שניה, או פחות, הרי ברגע שאני דוחף גוף בכח מסוים, הרי שאם אני אמשיך לדחוף כל הזמן באותו כח, הגוף לא יתחיל לזוז יותר מהר? תודה רבה מראש
 

ailag

New member
אם רצית לדחוף ב-1 ניוטון כל הזמן

אז זה כוח קבוע.. אם תפעיל כוח קבוע על גוף, זה יגרום לתאוצה קבועה. אז כן, הגוף יתחיל לזוז יותר מהר - ממהירות אפס למהירות גבוהה יותר. זה מה שרצינו, לא?
 

dubby250

New member
הבנתי. תודה רבה לשניכם. דרך אגב

בקשר לתשובה על השאלה הרביעית, הכוונה היתה: איך אפשר לבדוק את השינוי במסה, כאשר הבן אדם עדיין נמצא בחלל, ולא לשקול אותו אחרי שהוא יחזור. תודה.
 

arifell

New member
לאחר חישוב מחודש

התאוצה שווה לכוח חלקי המסה, הכוח קבוע לכן התאוצה קבועה, ושווה למטר ל(שנייה בריבוע). לכן צדקת, המהירות מגיעה לאחד מטר לשנייה. אני התבלבלתי ועשית את החישוב לכוח שדוחף במשך מטר...
 

1100F

New member
מה זה מסה? הסבר:

אני אנסה להסביר בצורה אינטויטיבית מה זה מסה כאל הדיות. חוקי היסוד של המכניקה הקלאסית הם שלושת חוקי ניוטון. ולמעשה החוק השני של ניוטון מגדיר לנו מסה. באופן אינטויטיבי, אנו מבינים שקיימים כוחות. ולכן אנחנו כרגע מניחים שאפשר למדוד אותם (על ידי מכשיר שנקרא דינמומטר, שפרוש המילה הוא מד כח). כרגע אני מבקש שתקבל את הטענה הזאת. אם תרצה, נוכל בהמשך לראות איך "לבנות" מכשיר כזה. אנחנו צריכים להבין עוד משהו. הרי במה עוסקת המכניקה? במכניקנ אנחנו מנסים לתאר את התנוע של גופים כתוצאה מכוחות שפועלים עליהם. לכן אם אנחנו מניחים שיש כוחות ויודעים לתאר אותם, אנחנו צריכים גם לדעת לתאר תנועה של גופים. כדי לתאר תנועה בצורה מושלמת של גוף, אנחנו חייבים לאמר מה המקום של אותו גוף בכל רגע ורגע. ברגע שאנחנו יודעם לעשות זאת אנחנו תארנו את תנועת הגוף. ברגע שהמיקום של הגוף ידועה, אנחנו יכולים להסתכל איך באיזה קצב משתנה המיקום של אותו גוף. לקצב הזה אנחנו קורים מהירות. גוף יכול לנוע במהירות קבועה. הוא יכול לנוע במהירות 0 (זה מקרה פרטי של מהירות קבועה, שבה הגוף נשאר במקום) ונמהירות שלו יכולה להשתנות. למשל אתה נמצא במכונית ברמזור, במהירות 0, וכשהרמזור מתחלף לירוק, אתה מתחיל לנסוע ואחרי כמה זמן אתה נע במהירות של 100 ק"מ לשניה. המהירות השתנתה. לכן כמו שהסתכלנו על קצב שינוי המיקום (מהירות), אנחנו יכולים להסתכל על קצב שינוי המהירות. לגודל הזה אנחנו קורים תאוצה. התאוצה יכולה להיות קבועה, או 0 (זה אומר שהמהירות לא משתנה) או גם להשתנות עם הזמן. למשל אם המכונית נעה בתאוצה קבועה, והיא הגיעה למהירות של 100 קמ"ש תוך 10 שניות, אז התאוצה שלה תהיה 10 ק" לשניה בכל שנייה. אפשר באופן עקרוני להמשיך הלאה ולהסתכל על קצב שינוי התאוצה. אבל אנחנו לא נעשה זאת מכיוון שפה נכנס החוק השני של ניוטון. מה אומר החוק השני של ניוטון? בוא נעשה את הניסוי הבא: נקח גוף מסויים ונפעיל עליו כוח (שכאמור אנחנו יודעים למדוד על ידי דינמומטר) ונסתכל על כיוון התאוצה. מסתבר שלא חשוב מה הכח שאנחנו מפעילים, התאוצה תמיד תהיה בכיוון של הכח. (אגב, לצורך ההבנה, רק הכח הזה פועל על הגוף). עכשיו נעשה סדרה של ניסויים שבהם כל פעם נפעיל כח אחר ונמדוד את התאוצה. מסתבר שככל שהכח גדול יותר, התאוצה של הגוף תהיה גדולה יותר. ואם נסתכל על היחס של הכח חלקי התאוצה, נקבל שהיחס הזה קבוע.כלומר, אם נסמן את גודל הכח באות F ואת התאוצה באות a, אנחנו מקבלים ש-F/a = קבוע. אם נחזור על הניסוי הזה עם גופים אחרים, נקבל את אותן תוצאות, כלומר ש F/m = קבוע, עם ההבדל שלכל גוף יש את היחס F/a משלו. כלומר אותו יחס F/m היא תכונה של הגוף. לתכונה הזאת אנחנו קורים מסה. כלומר לכל גוף יש תכונה ספציפת שלו, המסה שלו. והתוצאה שאומרת שלכל גיף בעל מסה m, כאשר אנחנו מפעילים עליו כח F, תהיה לו תאוצה a כך ש-F/a = m. או אפשר גם לכתוב F = ma. זהו החק השני של ניוטון מה המשמעות של המסה הזאת? אם נסתכל על F = ma, אנחנו רואים שכדי להעניק לגוף בעל מסה m, תאוצה a, צריך להפעיל כח ששווה למכפלה שלהם. ככל שהמסה גדולה יותר, כדי לקבל את אותה תאוצה, צריך להפעיל כח גדול יותר. למשל אם מכונית עושה מ-0 עד 100 קמ"ש ב10 שניות, למשאית שהיא יותר מסיבית, כדי לקבל את אותה תאוצה, צריך מנוע הרבה יותר חזק. או לחילופין, אפשר גם לכתוב את החוק השני של ניוטון בצורה a = F/m. כלומר עבור כח נתון, ככל שהמסה יותר גדולה, התאוצה שלה תהיה יותר קטנה. אם נקח את המנוע של המכונית ונשים אותו כמו שהוא במשאית, התאוצה של המשאית תהיה יותר קטנה. זאת אומרת שהמסה אומרת לנו כמה הגוף מתנגד לשינוי תנועה, כלומר את האינרציה של אותו גוף. ככל שהוא מסיבי יותר, קשה יותר לשנות את מצב התנועה שלו. המסה מודדת עד כמה הגוף שואף להתמיד בתנועתו, כלומר את האינרציה שלו. בגלל זה המסה שמוגדרת בחוק השני של ניוטון נקראת גם לפעמים מסה אינרציאלית. אם את הכח אנחנו מודדים ביחידה שנקראת ניוטון (מעניין למה?) ואת התאוצה ביחידות של מטרלשניה לשניה (או מטר לשנייה בריבוע), את המסה אנחנו נמדוד בק"ג. כפי שאמרתי, קיימים שלושה חוקים של ניוטון. אם משתמשים בעובדה שהיחס F/a קבוע, ובחוק השלישי של ניוטון ניתן להראות בקלות (תרגיל ברמה של מכניקה 3 יחידות לבגרות), שכאשר מצמידים שני גופים, כל אחד בעל המסה שלו, ומפעילים עליהם כוח, התאוצה שתתקבל היא כשל גוף בעל מסה ששווה לסכום המסות. אם באינטויציה שלנו החומר מורכב מאבני יסוד זהות. אז המסה של גוף המורכב מהרבה אבני יסוד תהיה שווה למסה של אבן יסוד מוכפלת בכמות אבני היסוד. ולכן באינטואיציה שלנו, המסה הופכת להיות מאין מדד של כמות החומר. למרות שבמציאות, המסה מודדת למעשה את האינרציה של הגוף. כעת אני שם אייקון של away אבל יותר מאוחר אני אמשיך את ההסבר, אלא אם כן אתה לא מעוניין (אני מסתכן בהצהרה שיכולה להיות מכשילה). עוד הערה עבור ailag, שימי לב שכתבתי אמשיך ולא ימשיך.
 

ailag

New member
../images/Emo45.gif

הסברים אינטואיטיביים ולא טכניים נטו, "אמשיך" ולא "ימשיך" .. העולם משתפר
 

2_be

New member
2 דברים ../images/Emo13.gif

1. אני אוהבת את התשובות שלך
2. אחרי שתוריד את האייקון away ותמשיך את ההסבר (כן, אתה תמשיך אותו בכל מקרה
) זה יכנס למאמר...(בסדר מבחינתך, נכון?)
 

vizini

New member
../images/Emo45.gif מזכיר לי הסבר ששמעתי פעם

במכינה של "רמות"...
 

1100F

New member
האם יתכן שאני לימדתי את המכינה

הזאת? כי בתקופה הזאת באמת הייתי מלמד ברמות
 

1100F

New member
מה זה מסה? המשך

אני רוצה לתת הערה קטנה בנושא: אמנם לא רציתי להכנס לתורת היחסות אבל בכל זאת מילה קטנה בנושא. דובר רבות בפורום כאן על זה שגופים לא יכולים להגיע ו/או לעבור את מהירות האור. מה קורה אם נפעיל כח על גוף מסויים. הוא יאיץ עד שנניח המהירות שלו תגיע למשל 90% ממהירות האור תוך פרק זמן מסויים (תלוי במסה שלו ובכח שפועל עליו) אם נמשיך להפעיל אתאותו כח למשך אותו זמן, אם התאוצה היתה נשארת אותה תאוצה, הוא היה אמור באותו פרק זמן להגיע ל- 180% ממהירות האור. אבל מכיוון שזה בלתי אפשרי, הוא יגיע למהירות יותר נמוכה. אפשר לעשות את החישוב, אבל מבהינת העקרון נניח שהוא מגיע ל- 99% ממהירות האור. כלומר בחלק הראשון היתה לו תאוצה מסויימת, ועכשיו עבור אותו כח, יש לו תאוצה שהיא עשירית מהתאוצה הראשונית. ולכן לפי ההגדרה של מסה, יש לו מסה יותר גדולה. אם נמשיך עם אותו כח, הוא יעבור עכשיו מ99% ממהירות האור לנניח 99.9% ממהירות האור. כלומר עבור אותו כוח, תאוצה עוד יותר קטנה, כלומר מסה עוד יותר גדולה. לכן אנחנו רואים שבמגבלה שאי אפשר לעבור את מהירות האור, המסה חייבת לגדול עם המהירות. שוב פעם המספרים של 90% ,99%, 99.9% אינם המספרים שיבואו בסדר הזה, אפשר לחשב באופן מדוייק. הם הוכנסו כאן לצורך העקרון. ככל שהמהירות של הגוף יותר גדולה, האינרציה שלו נהית יותר גדולה ובנבול שהמהירות שלו שואפת למהירות האור, האינרציה שלו שואפת לאינסוף. הוא אף פעם לא יצליח להגיע חמהירות האור. שים לב לעוד דבר נוסף. שים לב לעוד דבר נוסף, בטאוריה של ניוטון, כאשר אנחנו מפעילים כח על גוף, אנחנו משקיעים אנרגיה, וכתוצאה מכך הוא צובר יותר ויותר מהירות, כלומר האנרגיה שאנחנו משקיעים הופכת לאנרגיה של מהירות אשר נקראת גם אנרגיה קינטית. בתורת היחסות, כאשר אנחנו משקיעים אנרגיה, ראינו הרגע שמה שקורה הוא שהאנרגיה מנוצלת לצורך הגדלת מסת הגוף. זהו מאין הסבר אינטואיטיבי לנוסחא המפורסמת E = mc^2. דבר נוסף. אם אתה זוכר מה שכתבתי על אותו תרגיל ברמה של 3 יחידות, כאשר היחס בין הכח לתאוצה כבר לא קבוע (הרי זה המסה, והיא תלויה במהירות) התוצאה של אותו תרגיל כבר תהיה שונה והמסה של 2 גופים כבר לא תהיה שווה לסכום המסות. ולכן המסה מפסיקה להיות מדד לכמות חומר. אם למשל המסה של 2 גופים ביחד יותר גדולה מסכום המסות של כל אחד מהגופים, אז בפירוק הגוף הזה לשני חליקים, המסה שהלכה לעיבוד תופיע בצורה של אנרגיה (תהליך שנקרא תהליך של ביקוע, וזה מה שקורה בכור גרעיני או בפצצה גרעינית). אם להיפך סכום המסות גדול מהמסה של שני הגופים כיחד, אז גשנחבר אותם נרוויח אנרגיה (תהליך שנקרא היתוך וזה מה שקורה בכורי היתוך שעדיין לא קיימים, בשמש או בפצצת מימן). לסיכומו של דבר, המסה היא תכונה של כל גוף, האומרת כמה הוא מתנגד לשינוי מצב התנועה שלו. במהירויות מאד גבוהות, המסה גדלה, כלומר האינרציה של הגוף גדלה. במהירויות של חיי היום-יום, המסה כאילו מודדת את כמות החומר, אבל לא במהירויות גבוהות. יותר מאוחר אני אתן הסבר על מה ההבדל ומה הדיון בין מסה ומשקל.
 
למעלה