ניוטון ועץ התפוח

מיהו סר אייזק ניוטון?

אייזק ניוטון נולד למשפחת איכרים בכפר קטן באנגליה. בתחילה לא הצטיין בלימודיו העיוניים, אך היה מוכשר ביותר בבניית מכשירים שונים, כגון שעוני שמש, טחנות רוח ועפיפונים. בגיל 18 החל ללמוד באוניברסיטת קיימברידג', ובשנת 1665, עת נסגרה האוניברסיטה באופן זמני בגלל מגפה, המשיך ניוטון בלימודיו בביתו. אחד מגילוייו המפורסמים ביותר הוא חוק הכבידה.

מהי תורת הכבידה (גרביטציה)?

כאשר אבן נזרקת למעלה, היא תיפול בסופו של דבר ארצה. כוח המשיכה של כדור הארץ שבגללו נופלת האבן נקרא כבידה (גרביטציה). כוח הכובד הוא אחד מגילויו של כוח המשיכה הפועל בין כל שני גופים חומריים, כוח זה נתגלה במאה ה- 17 על ידי ניוטון. על פי חוק הכבידה האוניברסלי שניסח ניוטון, כל חלקיק של חומר ביקום מושך אליו כל חלקיק אחר. ניוטון היה הראשון שקבע שאותם חוקים הפועלים על גופים בכדור הארץ, פועלים גם על גרמי השמים (כמו הירח).

חוקי התנועה של ניוטון

אם נחזיק תפוח בידינו ונשחרר אותו, הוא ייפול ארצה במהירות גדלה והולכת, בגלל כוח הכובד הפועל עליו. התפוח מקבל תאוצה, כלומר מהירותו הולכת וגוברת כל עוד פועל עליו כוח. לעומת זאת, אם נחזיק את התפוח ביד, יתאזן כוח הכובד על ידי דחיפת היד כלפי מעלה.

ניוטון קשר בין מושגי הכוח והתנועה באמצעות שלושה חוקים, המהווים בסיס למכניקה – תחום בפיזיקה העוסק בחקר התנהגותם של עצמים כאשר פועלים עליהם כוחות.

1.    החוק הראשון (חוק ההתמדה) - כל גוף מתמיד במצב מנוחה או במצב של תנועה במהירות קבועה על קו ישר, אלא אם כן מופעל עליו כוח.

2.     החוק השני - גודל הכוח הנחוץ כדי לגרום לגוף לשנות את מהירותו, תלוי במסה של הגוף ובגודל התאוצה שהוקנתה לו.

3.      החוק השלישי (חוק הפעולה והתגובה) - לכל פעולה יש תגובה שווה בכיוון ההפוך.

 מהירות נפילת התפוח

כבר ציינו שאמיתות הסיפור על התפוח מוטלת בספק. מדוע בעצם? זאת מכיוון שאם נניח שהתפוח נפל מגובה של כ-2 מטר, הרי שזמן פגיעתו בקרקע הוא כ-0.63 שניות, זמן קצר לכל הדעות. ואם נוסיף לכך את העובדה שלאדם זמן תגובה שונה מאפס, כלומר: לוקח לו זמן להבחין בתנועת התפוח, הרי שספק אם הספיק ניוטון להבחין בצורת מסלול תנועתו של התפוח לפני פגיעתו בקרקע.