התשובה הפשוטה לשאלתך היא "לא", אבל מכמה סיבות שונות. החלק הראשון של שאלתך מדבר על "מהירות גבוהה מספיק". כמה מהר יכולה מכונית לנסוע, ומה קורה במהירויות גבוהות יותר? מכוניות המרוץ המשוכללות ביותר מגיעות ל-400-500 קמ"ש. מדוע אי אפשר לעבור את המהירויות האלה? אחת, משום שמנוע מכונית לא חזק מספיק. שתיים, ככל שהמהירות גבוהה יותר, כוח החיכוך של הגלגלים עם הקרקע (מה שבפועל מאיץ את המכונית קדימה) עולה, והגלגלים נשחקים ונהרסים. שלוש, ישנו מחסום מהירות הקול (1000 קמ"ש), שכאשר מתקרבים אליו נוצרים גלי הלם וזרמי אויר שיכולים לרסק את המכונית. שיא המהירות על הקרקע נרשם ב-1997 עבור מכונית בריטית מסוג Thrust SSC, שהצליחה לשבור את מחסום הקול ולהאיץ למהירות של 1200 קמ"ש.
ThrustSSC, המכונית ששברה את מהירות הקול
עד כאן לגבי "מהירות גבוהה מספיק". אבל אנחנו הרי יודעים שמטוסים ממריאים במהירויות של כמה מאות קמ"ש, כלומר מסדר גודל של מכונית מרוץ, אז מה ההבדל בין מטוס למכונית?
ישנם כמובן הבדלים רבים, אבל ההבדל העיקרי הוא שלמטוס יש.... כנפיים! ניסיון היומיום שלנו אומר שחפץ לא יכול להישאר באוויר סתם כך, כי כוח המשיכה, המכוון כלפי מרכז כדור הארץ, מושך אותו מטה ולכן חפצים נופלים. מדוע המטוס נשאר באוויר ולא נופל למטה? כי על כנפי המטוס פועל כוח עילוי, שכיוונו מעלה, והוא מאזן את כוח המשיכה. כוח העילוי הוא תוצאה של לחץ אויר נמוך יותר מעל הכנף מאשר מתחתיה, הנובע מכך שמולקולות האויר מעל הכנף נעות מהר יותר מאלו שמתחת - זהו חוק ברנולי. (נקודת הסבר אחרת - היא דחיקת האוויר על ידי הכנף, כאשר הכנף נעה באוויר היא דוחקת אוויר כלפי מטה, ולפיכך, לפי החוק השלישי של ניוטון, האוויר מצידו דוחף את הכנף כלפי מעלה)
חוק ברנולי גורס שכוח העילוי פועל רק על אובייקט הנמצא בתנועה קדימה (לא נייח). כלומר המטוס חייב לנוע קדימה כדי להישאר באויר. מה שמאפשר לו לנוע קדימה בעודו באויר הם מנועי הסילון החזקים, הפולטים סילון גזים חזק מפתח בחלקו האחורי, וכן מדחפים. החוק השלישי של ניוטון (חוק הפעולה והתגובה) אומר שכאשר גוף מפעיל כוח כלשהו על גוף אחר, הגוף השני מפעיל על הגוף הראשון כוח השווה בעצמתו אך מנוגד בכיוונו. לכן הגזים הנפלטים מהמטוס דוחפים אותו קדימה. מכונית לעומת זאת נוסעת קדימה כי הגלגלים דוחפים את הכביש אחורה, כלומר בניגוד למטוס, פעולתה מתאפשרת בזכות מגעה עם הקרקע.
עם זאת, ישנו חריג – מכוניות פורמולה 1 אשר בנויות כמו כנף ומגיעות למהירויות גבוהות, עלולות לחוות עילוי זמני שכזה. על מנת לפתור את הבעיה, מוסיפים מהנדסי הרכב כעין כנפונים הפוכים על מנת לגרום לאויר ללחוץ את הרכב כלפי מטה.
מאת: נעה זמשטיין
המחלקה לפיזיקה כימית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
