תחרות מטבעות

מה רואים?

סרגל מונח על קצה שולחן כך שקצהו האחד בולט ממנו. על הקצה הבולט מונחת מטבע אחת. על השולחן, ליד הסרגל, המטבע השנייה. כאשר נותנים דחיפה חזקה לסרגל, כך שיסתובב סביב ציר, שתי המטבעות נופלות מהשולחן ופוגעות ברצפה. ברגע הפגיעה נשמע צליל.

מה לוקחים?

• סרגל
• 2 מטבעות זהות
• שולחן על רצפה חשופה

 

כך בונים

1. יש לבצע את הניסוי בחדר ללא שטיח (כך שצליל נפילת המטבעות יישמע בבירור) ועם מרחב מספיק כדי לאפשר למטבע הנדחפת ליפול ללא מכשול.
2. הניחו את הסרגל על השולחן כשחציו בולט כלפי חוץ.
3. הניחו מטבע אחת על הסרגל, ומטבע שנייה בין שפת השולחן לצידו השני של הסרגל (כפי שמתואר בתמונה)

 

 

כך חוקרים

כאשר תדחפו את הסרגל, כך שיסתובב סביב ציר, שתי המטבעות יפלו. לפני שתעשו זאת - שערו:

איזו מטבע תגיע ראשונה לרצפה?

1. הראשונה, שמונחת על הסרגל.
2. השנייה שמונחת על השולחן.
3. שתי המטבעות יגיעו לרצפה ביחד.

 

בצעו את הניסוי
דחפו את הסרגל סביב ציר במרכזו, כמתואר באיור:

המטבע שעל הסרגל (הירוקה) תיפול ישר כלפי מטה. המטבע שעל השולחן (הצהובה) תידחף ותיפול במסלול קשתי:

 

התבוננו היטב והקשיבו לקול שנשמע בעקבות נפילת המטבעות.
רשמו את תוצאות הניסוי שלכם: איזו מטבע הגיעה ראשונה לרצפה?

1. הראשונה, שהייתה מונחת על הסרגל.
2. השנייה שהייתה מונחת על השולחן.
3. שתי המטבעות יגיעו לרצפה ביחד.

 

האם השערתכם התאמתה?

איפה כאן המדע?

שתי המטבעות מגיעות ביחד לרצפה כי הן מתחילות את תנועתן ביחד ומאותו גובה. בתחילת התנועה לשתיהן אין כלל מהירות במישור האנכי (כלפי מטה). מהרגע שהתחילו לנוע פועל על שתי המטבעות במישור האנכי (כלפי מטה) כוח הכובד בלבד. כוח זה גורם לשתיהן להגביר את מהירותן כלפי מטה באותו קצב (באותה תאוצה).

בקיצור: הן מגיעות ביחד לרצפה כי רק כוח הכובד פעל עליהן.

שתי המטבעות מגיעות לרצפה במרחקים שונים מהשולחן כי רק המטבע שעל השולחן נעה גם בכיוון האופקי. היא נעה כי הסרגל דוחף אותה בכיוון זה בתחילת התנועה. לכן תוך כדי נפילה המטבע הזו גם מתקרבת לרצפה וגם מתרחקת מהשולחן (במסלול עקום).

המטבע השנייה לא נעה כלל בכיוון האופקי כי היא לא נדחפת, אלא נופלת מהסרגל ברגע שהוא מתחיל לזוז מתחתיה. הכוח היחיד שפועל על מטבע זו הוא כוח הכובד שכיוונו כלפי מטה, והוא מאיץ אותה בקו ישר למטה.

מה עוד?

לאן צריך לכוון רובה כדי לפגוע במטרה? או - לאן כיוון וילהלם טל את החץ שלו כדי לפגוע בתפוח שעל ראש בנו?

דמיינו שלפניכם מטרה שאתם צריכים לפגוע בה בירייה או ע"י שליחת חץ מקשת. האם תכוונו כך שהעין, החץ והמטרה יהיו באותו קו אופקי?