יחידה 1 - סוגי כוחות בעולמנו

המושג כוח משמש אותנו בשפה היומיומית לביטוי עוצמה או מאמץ הנדרשים להשיג תוצאה או לבצע מטלה כלשהי. גם במדע משתמשים במונח כוח בהקשר דומה. 

 

כוח הוא אמצעי לשינוי מהירותו או צורתו של גוף

איך מודדים כוח?

את הכוח מודדים ביחידות ניוטון, N. מכשיר המדידה נקרא מד כוח או בלועזית דינמומטר. בתוך מד הכוח יש קפיץ, כאשר מפעילים כוח על הקפיץ על ידי תליית משקולת, הקפיץ מתארך. כאשר מפסיקים להפעיל כוח על קפיץ הוא שב לאורכו המקורי. ככל שמפעילים על הקפיץ כוח גדול יותר ע"י תליית משקולת עם מסה גדולה יותר הוא נמתח בשיעור גדול יותר.

איך מתארים כוח במדעים ?

את הכוח מתארים באמצעות חץ. אורך החץ הוא גודל הכוח וכיוון החץ הוא כיוון הכוח.

נקבע כי על כדור הארץ בגובה פני הים, מסה של 100 גרם תביא להתארכות הקפיץ של 1N, מסה של 200 גרם תביא להתארכות הקפיץ של 2N, מסה של  1Kg תביא להתארכות קפיץ של 10N וכן הלאה.

כוח הכובד  (Fw (Force, weight - כוח שפועל ללא מגע בין גופים  

כל הגופים הנמצאים בקרבת כדור הארץ פועלים בהשפעת כוח הכובד. בהשפעת כוח הכובד לכדור הארץ יש אטמוספרה, גופים נופלים למטה ונחלים זורמים לים. כוח הכובד מאפשר לנו ללכת ולרוץ ולא לרחף  באוויר. הסימון המקובל של כוח זה הוא Fw. כיוון כוח הכובד הוא מרכז כדור הארץ.

כוח נורמלי  (Fn (Force, Normal - כוח שפועל במגע בין גופים

על גוף המונח על משטח כלשהו מופעל כוח ע"י המשטח. כיוונו של הכוח תמיד ניצב לפני המשטח. כוח זה נקרא הכוח הנורמלי.

בדוגמא הראשונה, על מטפס ההרים מופעל כוח נורמלי Fהניצב (מאונך) להר שעליו הוא מטפס  וכוח משיכה Fw לכיוון מרכז כדור הארץ. 

בדוגמא השנייה, ניתן לראות איש הנשען על מנורה. כתוצאה מכך, קיים כוח חוזר מהמנורה המסומן ב-Fn2.

הכוח החוזר מהרצפה מסומן ב- Fn1, נוצר עקב כוח המשיכה של כדור הארץ על האיש.

כוח המתיחות    (Ft (Force, tension - כוח שפועל במגע בין גופים

כוח המתיחות הוא הכוח שמפעיל חוט מתוח על הגוף הקשור אליו. כיוונו של הכוח הוא תמיד לאורך החוט. 

כוח אלסטי (Fsp (Force, spring - כוח שפועל במגע בין גופים

הכוח שקפיץ דרוך, משוך או מכווץ מפעיל כאשר משחררים אותו. הכוח שמפעיל הקפיץ הוא בכיוון התנועה שלו.

כוח החיכוך    (Ff (Force, friction - כוח שפועל במגע בין גופים

כוח החיכוך פועל בין 2 משטחים הנמצאים במגע זה עם זה. כוח החיכוך יכול להפריע לתנועת גופים או לסייע לתנועה. כאשר אנחנו מנסים לדחוף גוף כבד, כוח החיכוך עם המשטח מתנגד לתנועת הגוף ומפעיל כוח נגדי. כאשר אנחנו רצים, דחיפת הקרקע מאפשרת לנו להתקדם.

כדור שנדחף מתחיל לנוע, להתגלגל על הרצפה. הדחיפה גורמת לשינוי תנועתו של הגוף ממצב מנוחה למצב של תנועה. הסיבה לשינוי בתנועתו של הכדור היא הפעלת כוח. הכדור נע אחרי הבעיטה ולאחר מרחק מסוים שהוא עובר הוא נעצר. הסיבה לעצירת הכדור היא כוח חיכוך עם המשטח. החיכוך מקטין את מהירות הכדור בהדרגה עד לעצירה. 

כוחות חשמליים Fel - כוחות שפועלים ללא מגע

כוחות חשמליים פועלים בין גופים בעלי מטען מנוגד או זהה וגורמים להם למשיכה או דחייה. הכוחות החשמליים מאפשרים יצירת זרם חשמלי ותנועת גופים.

כוחות מגנטיים Fmag- כוחות שפועלים ללא מגע

כוחות מגנטיים פועלים בין גופים בעלי קטבים זהים או הפוכים. בתמונה ניתן לראות את כוח הדחייה בין מגנטים עם אותו קוטב.