למה אנחנו נהדפים קדימה בעצירה פתאומית?

מאת: בת-שבע וגון

אנו יוצאים הפעם להרפתקה מדומָּה. בעצם, הכול בה אמיתי לגמרי - אבל היא עוסקת בכוחות מדומים. אומנם הכוחות המדומים האלו יכולים להיות מסוכנים מאוד במציאות, כפי שתִּרְאוּ בהמשך, אבל הם לא באמת כוחות.

התבלבלתם? ננסה להסביר. ישנו חוק שנקרא חוק ההַתְמָדָה, שאומר דבר מאוד פשוט: גופים או חפצים נוטים להישאר תמיד באותה המהירות. ברגע שמישהו מפעיל עליהם כוח הם יפסיקו להתמיד, כלומר ישנו את מהירותם או יִסְטוּ מכיוונם.

ישנם כוחות של דחיפה וכוחות של משיכה, וניתן לסווג אותם גם בהתאם למקור האמיתי שלהם: כוחות חשמליים ומגנטיים, כוחות כְּבִידָה ועוד. אלה כוחות ממשיים. אבל קיימים גם כוחות מוזרים שלא שייכים לאף אחת מההגדרות הללו. בשעת תאונה או עצירת פתע, לדוגמה, הנוסעים היושבים ברכב מרגישים כוח חזק שדוחף אותם קדימה, עד כדי כך שהם נֶחְבָּטִים במה שנמצא לפניהם. הכוח הזה נעשה חזק ככל שהעצירה פתאומית יותר.

מהו הכוח הזה? הרי לא קיים מישהו או משהו בתוך הרכב שדוחף או מושך. זה בטח לא כוח חשמלי או מגנטי, וכוח הכבידה בכלל מושך אותנו כְּלַפֵּי מטה ולא קדימה. בעצם, אף כוח שאנו מכירים לא מתאים לפה. אז מדוע בכל זאת אנחנו נדחפים בחוזקה קדימה בשעת עצירת פתע?

כדי לפתור את התעלומה הבה נדמיין לעצמנו מכונית המתנגשת בעוצמה במשאית ונעצרת. הנהג נֶהֱדַף קדימה במהירות, עד שגופו נעצר על ידי חגורת הבטיחות. איזה מזל, לולא החגורה היה גופו ממשיך לנוע במהירות קדימה ופוגע בעוצמה בהגה או בשמשות.

מה בדיוק קרה כאן הרגע? הכוח היחיד שנוסף הוא כוח העצירה שהפעילה המשאית על המכונית. הכוח הזה הפסיק את התמדת המכונית והקטין את מהירותה, עד שהגיעה לעצירה מוחלטת. התעלומה עדיין נשארה: המכונית עצרה אבל הנהג המשיך בתנועתו קדימה. אם כך, יכול להיות שזה הפתרון: אם לא נוסף כוח הפועל על הנהג עצמו, למה אנחנו כל כך מתפלאים שהוא ממשיך לנוע קדימה באותה מהירות שהיה בה רגע לפני ההתנגשות? הרי הוא פועל בדיוק לפי חוקי הפיסיקה שאנו מכירים!

ושוב מתברר שהפיסיקה ממשיכה לפעול בדיוק כמו תמיד. אין שום כוח מסתורי שפועל על הנוסעים בשעת עצירת פתע. הכוח היחיד שנוסף הוא הכוח הבּוֹלֵם את המכונית, והוא מופעל אך ורק על גוף המכונית. על הנוסעים היושבים ללא חגורת בטיחות לא פועל כוח כלל, ולכן הם ממשיכים בתנועתם על אף שהמכונית נעצרת. מי שחגור עף מעט קדימה עד שהחגורה מפעילה עליו כוח רב והוא נעצר קצת לפני שהוא נפגע.

אנחנו חשים בכוחות מעין אלה בכל פעם שאנחנו נמצאים בתוך משהו שאינו מתמיד. כשמעלית מְאִיצָה כלפי מעלה, גופנו שהורגל שנייה קודם לנוע במהירות קטנה יותר נִצְמַד לרצפה ואנחנו מרגישים פתאום כבדים יותר. לעומת זאת, כשהמעלית מְאִטָּה גופנו שקודם נע במהירות גבוהה יותר, ממשיך למשך שבריר שנייה לנוע למעלה מהר יותר מרצפת המעלית. באותו רגע מרגישים בבטן מין תחושת ריחוף, בדיוק כמו בירידה ברכבת הרים.

אתם כבר יודעים שהתמדה בפיסיקה אינה רק מהירות קבועה אלא גם כיוון קבוע, כלומר תנועה בקו ישר. לכן, כשאנחנו נמצאים ברכב המבצע פנייה חדה ימינה, גופנו נוטה להמשיך ולהתמיד בנסיעה בקו ישר - ואז הוא נדחף שמאלה יחסית למכונית. זוהי דוגמה לאחד מהכוחות המדומים הכי מוכרים: הכוח הצֶנְטְרִיפוּגָלִי. את הכוח הצנטריפוגלי אנחנו מרגישים בכל פעם שאיננו נעים בקו ישר, לדוגמה כשאנו נעים במעגל: מין כוח שתמיד רוצה לדחוף אותנו החוצה ממנו. מי שעלה על קרוסלה או על מתקן מסתובב בלונה פארק יודע בדיוק על מה מדובר.

כוחות כאלו נקראים "כוחות מדומים" או "כוחות התמדה" וזה בדיוק מה שהם: כוחות שנדמה לנו שאנו מרגישים רק מפני שאנו ממשיכים להתמיד בניגוד לסביבתנו. למרות שמבחינה פיזיקלית כוחות התמדה אינם ממשיים, השפעתם גדולה ולעיתים אף מסוכנת מאוד, וזאת משום שהם גורמים לנו “לעוף” בתוך כלי הרכב ולהתנגש בדפנותיו. ואחרי שאתם יודעים את כל זה, די ברור שלא תשכחו לחגור חגורות בטיחות בפעם הבאה שתיכנסו למכונית...

הכתבה פורסמה בגיליון נובמבר של המגזין "גליליאו צעיר"