Weight - המשקל

חוקי התנועה של ניוטון :

אייזק ניוטון - Isaac Newton - 4 בינואר 1643 - 31 במרץ 1727 , פיזיקאי ומתמטיקאי אנגלי. אחד המדענים הגדולים בכל הזמנים.

החוק הראשון -

מקובל לומר כי חוק זה מנוסח כך:

"גוף ישאף להתמיד במהירותו, כל עוד סכום כל הכוחות הפועלים עליו הינו אפס". מדובר במצב של "שיווי משקל"-

הגוף יכול לנוע במהירות קבועה או שמהירותו יכולה להיות גם 0 מטר לשנייה. מבחינה עקרונית, אין זה משנה.

המהירות היא וקטור (כלומר, למהירות יש גודל וכיוון).

באופן מתמטי, החוק מנוסח כך:

עבור גוף במצב של שיווי משקל, שקול הכוחות הוא אפס.

החוק השני -

"הכוח המופעל על הגוף הוא מכפלת מסת הגוף בתאוצה שלו".

כאשר שקלול הכוחות הפועלים על הגוף אינו שווה לאפס הגוף נמצא בתאוצה.

תאוצת הגוף עומדת ביחס ישר לשקלול הכוחות המופעל עליו.

החוק השלישי -

חוק הפעולה והתגובה, דן בכוחות הפועלים באינטרקציה בין גופים.

גוף המפעיל כוח כלשהו על גוף אחד, אזי הגוף השני מפעיל על הגוף הראשון כוח שווה בגודלו אך מנוגד בכיוונו.

(ושני הגופים אינם נתונים תחת השפעות כוחות אחרים).

הפעולה והתגובה הם שני כוחות שווים ומנוגדים הפועלים על שני גופים שונים, לכן אין הם יכולים לבטל זה את זה למרות שסכומם הווקטורי הוא אפס.

(שים לב ! שני כוחות שווים ומנוגדים הפועלים על אותו הגוף לעולם אינם זוג פעולה ותגובה).

.על פי הגרסה החזקה של חוק הפעולה והתגובה הכוח בין שני הגופים פועל על הקו הישר שמחבר ביניהם

האדם המושך חבל הקשור לקיר מפעיל עליו כוח F1. על האדם פועל כוח F2 השווה בגודלו והפוך בכיוונו.

מסה – Mass – תכונה קבועה של גוף, המציינת את כמות החומר שבו, ללא תלות במקומו במרחבי היקום וכוחות המשיכה/דחייה הפועלים בו.

כבידה – Gravity - כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם. אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע. חוק המשיכה מגדיר את המשיכה בין כל שני גופים בעלי מסה, וקובע כי הם ימשכו ביחס ישר למסתם, וביחס הפוך לריבוע המרחק שביניהם.

משקל - Weight - הוא כוח הכבידה שמפעיל כדור הארץ או גרם שמים אחר, על כל הגופים/עצמים האחרים ביקום.

כוח המשקל על כדור הארץ פועל תמיד לכוון מרכז הכדור ובניצב למישור כדור הארץ.

מסה ומשקל -

מסה היא תכונה פנימית של הגוף, ואינה תלויה במערכת הייחוס.

משקל, לעומת זאת, מתאר את הכוח הפועל על גוף, והוא משתנה בהתאם לגרם השמים שמושך את העצם. כך למשל, משקל של גוף על הירח יהיה קטן יותר מאשר משקלו על כדור הארץ.

"המשקל הנדמה" - apparent weight - הכוח שמפעילה תמיכה על העצם.

כך למשל, הכוח שמפעילה עלינו הקרקע, ואותו אנו חשים, הוא המשקל הנדמה.

לתאוצה של מערכת הייחוס יש השפעה על המשקל הנדמה, אך לא על המשקל הרגיל ולא על המסה.

במעלית המאיצה כלפי מעלה אנו מרגישים משקל גדול יותר, כלומר המשקל הנדמה גדול יותר. אולם, מסת גופנו והמשקל שלו לא משתנים. חשוב לציין כי זו אינה רק "תחושה" - אם נעמוד על משקל הוא אכן ימדוד משקל נדמה גדול יותר בזמן שהמעלית מאיצה כלפי מעלה. נגדיר משקל נדמה זה כחיובי.

הייה ויקרה אסון ולפתע פתאום יקרע כבל המעלית והיא תעבור מעליה לנפילה חופשית, ישתנה המשקל הנדמה מחיובי לאפס.

ב"רכבת הרים", כאשר היא מבצעת תנועה יורדת ורק רתמות הכתפיים מחזיקות הנוסעים על מושבם ומונעות מעופם כלפי מעלה, יהיה המשקל הנדמה שלילי.

"חוסר משקל" – אסטרונאוטים הנמצאים במסלול לווייני סביב כדור הארץ מרגישים "חוסר משקל".

האסטרונאוטים, יחד עם החללית, מקיפים את כדור הארץ במסלול מעגלי ולכן ניתן להבין שפועל עליהם כוח כבידה, אלא שמחמת מרחקה הרב של החללית מכדור הארץ, השפעת כוח המשיכה הפוחת לפי ריבוע המרחק, הינה קטנה ביותר ומאוזנת ע"י הכוח הצנטריפוגלי ש"מייצרת" החללית בתנועתה סביב כדור הארץ.

יתר על כן, החללית בהיותה מסה נמוכה ביותר וכן גם שמקיפה את האסטרונאוטים מכל עבר, לא מפעילה עליהם כוח (כפי שמפעילה המעלית על האדם שנושאת), ולכן הכוח הנדמה הינו אפס.

g - לתאוצת נפילה החופשית יחסית למערכת קוראים שדה הכבידה האפקטיבי, או בקיצור ה - g האפקטיבי.

משקלו של גוף הנמצא במנוחה במערכת מסוימת = למסתו, מוכפלת בתאוצת הנפילה החופשית במערכת.

W=m g

תאוצת הכבידה הממוצעת על פני כדור הארץ היא בסביבות 9.81 m/s². וגדל זה מוגדר כ"תאוצה של נפילה חופשית" וכן גם – G1.

את תחושת הגוף והשתנות משקלו במצבים שתוארו לעיל נוהגים לכנות :

מצב של G שלילי, G חיובי ו – G אפס (או אפס G ).

ספרת עומס N או G –

מוגדרת כיחס בין העילוי למשקל. כלומר בין עילוי המטוס למשקלו.

מאחר ומשקל המטוס קבוע לכאורה, תלויה ספרת העומס בעילוי בלבד. במצבי טיסה בהם משתנה העילוי, משתנה ספרת העומס/משתנה ה – G.

( נבדיל בין g המציין את הכבידה (על כדור הארץ - 9.81) שלעיל, לבין G המציין את ספרת העומס ).

מרכז הכובד – - Center of Gravity CG- נקודה במרחב אשר מסת המערכת כולה (או הגוף/עצם), מדומה כאילו היא מרוכזת בה.

(וגם, נקודה במרחב בה שקול הכוחות/סכום המומנטים של המערכת שווה אפס).

משקל מטוס = משקלו הריק + דלק, צוות, נוסעים, מטען.

השפעת המשקל על ביצועי מטוס –

בהמראה ונחיתה – ככול שמשקל המטוס עולה, יתארך המסלול הנדרש להמראה ונחיתה. מטוס שמשקלו גבוה מהמגבלה שקבע היצרן, עלול שירוץ את כל המסלול בלא יכולת לנתק.

בטיפוס – משקל גבוה יותר גורר זווית טיפוס ושעור נסיקה נמוכים יותר.

בשיוט – עבור משקל גבוה יותר דרוש עילוי גדול יותר ועל כן מהירות גבוהה יותר ותוספת כוח מנוע בהתאם.

השפעת הגובה על ביצועי מטוס ללא שינוי במשקל.

בהזדקרות – למשקל המטוס אין השפעה על זווית ההתקפה בה יזדקר המטוס אך יש לו השפעה על מהירות ההזדקרות.

השקול למשקל הנו העילוי.

ככול שמשקל גדל, נדרשת זווית התקפה גבוהה יותר עבור שמירת השיווין משקל = עילוי. (לצורך שמירת מהירות, הגברת כוח המנוע).

הפחתת משקל כגון ע"י צריכת דלק, השלכת מטען או צנחנים, תחייב הפחתת זווית ההתקפה (ולצורך שמירת המהירות, הפחתת כוח מנוע).

עבור מצבי טיסה בסיסיים