הסדרי נגישות
עמוד הבית > מדעים > פיסיקה ומבנה החומר [כימיה]
ראש גדול


תקציר
על כוח הכבידה שגילה אייזיק ניוטון באמצעות תפוח.



ניוטון, הפרי האסור וחוקי הטבע
מחבר: יוסי אסטרייכר



 

אגדות תפוחים


לתפוח העץ, שיש אמהות שמתעקשות שתיקחו איתכם לבית הספר (זה עדיין לא אומר שגם תאכלו אותו), יש מקום לא מבוטל בסיפורים ובאגדות. הפרי האסור שאכלו אדם וחווה ובשל כך גורשו מגן-עדן, התגלם בדמות תפוח. במיתולוגיה היוונית הוא הופיע עשוי זהב כ"תפוח המריבה" שהשליכה איריס, בתו של זאוס מלך האלים, לתוך מסיבה שאליה לא הוזמנה, וגרמה בסופו של דבר לחורבנה של טרויה לאחר מלחמה עקובה מדם.
אגדות מאוחרות יותר מספרות על הקשת המהולל וילהלם טל, שנאלץ לירות חץ בתפוח שהוצב על ראש בנו. וישנה האם המרשעת של שלגייה שניסתה להמיתה באמצעות תפוח אדום ועסיסי מורעל.



 

ניוטון והתפוח


אז כך, אחרי שהוא פיתה והרעיל במיתוסים ובמעשיות, מופיע לפתע התפוח בתולדות התפתחות המדע כשהוא נופל על ראשו של הפיזיקאי הדגול, אייזק ניוטון בשנת 1666 ומביא אותו אל גילוי חוק הכבידה. לפיזיקאים נראים סיפור נפילת התפוח והמסקנות המיוחסות לניוטון בקשר לכך תמוהים במקצת, ורבים מטילים ספק באמיתות הסיפור.
התייחסות ראשונה לסיפור התפוח נכתבה על ידי המלומד וולטיר בשנת 1738, בספרו "תורתו של ניוטון". לדבריו, את ההשערה שכל הגופים נופלים אל כדור הארץ לאורך קו ישר הנמשך אל מרכז כדור הארץ, העלה ניוטון לאחר התבוננות מעמיקה במסלולו של התפוח הנופל. אבל פיזיקאים רבים סבורים שהעלאת השערה כל כך מקיפה רק מהתבוננות בתפוח אחד תמים שנפל מן העץ, הנה אפשרות מרחיקת לכת .
התפוח הנופל אינו מוזכר כלל, לא בכתביו המוקדמים של ניוטון ולא בביוגרפיות שלו, ולכן יש נטייה להתייחס אליו בספקנות. ננסה לבדוק את הנושא.



 

נניח שהסיפור אמיתי, אז...


תפוח נשאר תלוי על העץ במשך שבועות. לאחר נפילתו הוא נותר על פני הקרקע עוד ימים. כמה זמן לוקח לו ליפול? נניח שהתפוח נופל מגובה של שני מטר. במקרה זה נמשכת נפילתו כ-0.6 שניות. זמן התגובה של האדם הוא כ-0.5 שניות, וזמן מיקוד העין כ-0.3 שניות נוספות. לפיכך הסיכויים הם שגם לו היה נופל שם תפוח, היה ניוטון המנומנם מחמיץ אותו. ניתן לשער גם כי אילו היה התפוח נופל לכיוון ראשו מלא המחשבות, היה ניוטון מגיב מייד בהסבת ראש או בעצימת עיניים. ואולי ניוטון רק חש בחבטה בזמן שישן ואחר כך חשב מה גרם לנפילת התפוח. וזה כמובן סיפור אחר לגמרי.



 

הכבידה האוניברסלית


החשיבה המעמיקה של ניוטון ראתה בדברים הנופלים, בתופעת הגאות והשפל, בתנועת הירח סביב הארץ ובתנועת הפלנטות סביב השמש, חלק מאותה תופעה עצמה. כל אלה הן תוצאות של אותה הסיבה עצמה שהוא בחר לקרוא לה ה"כבידה העולמית" (הגרביטציה האוניברסלית). על פי עיקרון זה כל שני גופים בטבע מושכים הדדית זה את זה בכוחות שווים ומנוגדים. החוק תקף לגבי כל הגופים החומריים בעולם, מהכוכבים למיניהם ועד לחלקיקים היסודיים של החומר. וכך לדוגמה, כדור הארץ מושך את התפוח בדיוק באותו הכוח שהתפוח מושך את כדור הארץ!



 

למה כדור הארץ לא נפל על התפוח?


יש התוהים: אם המשיכה היא הדדית, והתפוח והארץ מושכים זה את זה, האם ייתכן שבזמן שהתפוח נע לכיוון הארץ נעה גם היא לכיוונו? והתשובה היא - כן! אבל התנועה היא כה זעירה עד שאינה ניתנת כלל למדידה. אם משקל התפוח ק"ג אחד, משקל כדור הארץ גדול ממנו פי 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000. המרחק שתנוע הארץ לקראת התפוח יהיה קטן מהמרחק שינוע התפוח לקראת הארץ בדיוק ביחס הזה.



 

התנאים לעוצמת המשיכה


המשיכה הגרביטציונית ניחנה בתכונה חשובה ביותר - היא מסוגלת לפעול מרחוק וללא מגע בין הגופים. אבל... עוצמת המשיכה תלויה במרחק שבין הגופים ובכמויות החומר שלהם. אין הגבלות על השפעת הכבידה, אולם היא פוחתת באופן משמעותי מאד כשהמרחק בין הגופים גדל.

ביבליוגרפיה:
כותר: ניוטון, הפרי האסור וחוקי הטבע
מחבר: אסטרייכר, יוסי
תאריך: פברואר 2002 , גליון 22
שם כתב העת: ראש גדול
הוצאה לאור: ראש גדול : עמותה לקידום הידע והחינוך המדעי
הערות: 1. ירחון מדע לצעירים.
2. העמותה למצוינות בחינוך.
הערות לפריט זה: 1. ירחון מדע לצעירים
2. תכנית קרב למעורבות בחינוך
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית