כל גוף ביקום הוא למעשה מסה. על פי חוק המשיכה (כבידה) של ניוטון, בין כל שתי מסות פועל כח. הכח הזה הוא למעשה כח הכבידה. מסה היא גודל סקלרי (מספר) המתאר שתי תכונות של גוף: המדד להתמדתו של הגוף, ומידת המשיכה שלו. נדון בשתיהן בנפרד ולאחר מכן נסביר כי שני גדלים אלו למעשה זהים.

מסה כמדד להתמדה: החוק השני של ניוטון, קובע שיש יחס ישר בין הכוח המופעל על גוף לבין תאוצתו. ליחס זה קוראים מסה אינרציאלית (התמדית), זהו גודל סגולי של הגוף. המסה האינרציאלית היא תכונה המתארת עד כמה הגוף מתנגד לשינוי התאוצה שלו.

מסה כמדד למשיכה: על פי חוק המשיכה (כבידה) האוניברסלי, משיכתם של גופים תלויה בגדלים האופיינים להם, הנקראים מסה כבידתית. כוח משיכה פועל בין גופים בהתאם למסה שלהם. המסה הכבידתית הינה כמו מטען חשמלי רק עבור כוח הכבידה (בניגוד למטען חשמלי לו ייתכנו שני סימנים שונים, המסה באה רק בסימן חיובי והכוח הוא תמיד משיכה).


חוק המשיכה האוניברסלי: ישנה משיכה בין כל שני גופים בעלי מסה. שני גופים ימשכו ביחס ישר למסתם, וביחס הפוך לריבוע המרחק שביניהם.

המסה הכבידתית זהה למסה האינרציאלית. לכן, בהשפעת שדה כבידה, יואצו גופים שונים בעלי מסות שונות באותה המידה. הגודל המתאר התנגדות לתאוצה על-פי החוק השני של ניוטון (מסת התמד) זהה לגודל המתאר את עוצמת כוח המשיכה הפועל על הגוף על-פי חוק הכבידה של ניוטון (מסת כבידה). זהו "עקרון השקילות החלש": שוויון בין מסת כבידה ומסת התמד (מסה גרוויטציונית ומסה אינרציאלית). כלומר, אותו גודל פיסיקלי, מסה, מתאר הן את כוח הכבידה הפועל על גוף מסוים, והן את מידת התנגדותו לשינוי מהירות.

ישנם למעשה שני עקרונות שקילות, "עקרון השקילות החלש" של גליליאו, ו"עקרון השקילות החזק" של איינשטיין, שלא נדון בו כאן, המכיל את העקרון החלש. בעזרת עקרון השקילות, איינשטיין סלל לו את הדרך לניסוח תורת היחסות הכללית לפיה מסה מעקמת את המרחב וכח הכבידה אינו אלא "כח גיאומטרי". מבלי להכנס לפרטים, על פי תורת היחסות הפרטית המסה גם תלויה במהירות: כאשר גוף נע במהירויות גבוהות, מסתו גדלה. בנוסף המסה שקולה לאנרגיה. איינשטיין אף תיקן (הרחיב) בתורת היחסות הכללית את חוק המשיכה האוניברסלי ,לפיו ניתן גם לחלקיקים חסרי מסת מנוחה (כמו, למשל, פוטונים) להימשך לגופים אחרים.

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
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.

16 תגובות

  • חנניה (ננו) כהן

    זה אולי ישמע יומרני מדי, אבל מישהו צריך לומר את זה...

    המרחב הוא הריק והחומר והאנרגיה שמעורבבים ביניהם. האין והיש.
    לכן, המרחב לא יכול להתעקם. מסה לא מעקמת את המרחב. מה שיכול להתעקם זה המסה עצמה לבדה ולא המרחב שכולל גם את הריק כי בריק אין מה להתעקם, ולפיכך איינשטיין בהכרח טועה !!!

  • אהרן ברדה

    איינשטין טועה?

    אכן יומרני.
    במחי יד לומר כי איינשטין טועה? מסברא בלבד?
    תמיה אני על אדם חכם (לפי הודאת עצמו) שלא מבין שאולי הוא לא מבין משהו.
    נ.ב
    הייתי מציע לחשוב היטב האם באמת מבין החכם הנ"ל מה זה ריק גמור? האם מרחב ריק אינו בעצמו משהו קיים שאולי עדיין לא ידוע מה תוכנו?
    ובאמת אין ריק גמור בעולם המוחשי.

  • אינפיניטי

    ולכן

    כשאין עיקום המרחב, חייב להיות קיים החלקיק המכונה גרביטון שמשמש כנשא של כוח הכבידה...

  • אוראל

    "כאשר גוף נע במהירויות גבוהות, מסתו גדלה" אפשרי לשנות מסה?

    אם תחמם בלון רק נפחו יגדל ולא המסה . אפשר הסבר יותר מפורט

  • אוראל

    אני מניח

    בהנחה שהחימום גורם להאצת מהירות החלקיקים.. אבל עדיין אין המסה גודלת

  • אוראל

    איך אתם מסבירים את הניסוי של נפילת הכדור והנוצה שהם צריכים ליפול

    איך אתם מסבירים את הניסוי של נפילת הכדור והנוצה שהם צריכים ליפול באותו זמן אילולי היה חיכוך עם האוויר .
    הרי לכאורה כדור זהב שיש לו יותר מסה יפול יותר מהר מכדור כסף. כי יש כח כבידה שימשוך את הזהב יותר מאשר הכסף.
    אך בניסוי שניהם נופלים בריק באותו הזמן , ולכן אין משמעות לכבידה... או שיש והיא זניחה?

  • טל

    איך הגוף חש את כח המשיכה

    הבנתי שבגוף יש מערכת וסטיבולורית שאחראית על שיווי משקל, האם דרך המערכת הזו אנו חשים את כח המשיכה? כי התחושה הטבעית היא שחשים את כח המשיכה דרך כל הגוף. האם ניתן לתת הסבר על כיצד הגוף חש את כח המשיכה? דרך המערכת הפרופריוספטיבית? מערכת ווסטיבלורית?

  • יעקב בן שושן

    עליית המסה במהירות גבוהה

    נאמר כאן שכאשר גוף נע במהירות גבוהה המסה שלו עולה, האם הכוונה גם למסת הכבידה שלו? כלומר אם נשים אותו על משקל הוא ישקול יותר?

  • א.עצבר

    מסה וכוח אינם מושגים מדעיים

    קץ הגרוויטציה - המושגים מסה וכוח , אינם מושגים מדעיים.

    המושג אורך הוא מדעי, כיוון שיש לנו ידיעה טבעית המסוגלת לזהות – כמות מוחלטת של אורך –
    ( כמו לדוגמה אורך של עיפרון , שאורכו הוא אורכו כמו שהוא מופיע במציאות)
    עם כמות אורך מוחלטת נבחרת- אפשר ליצור מד אורך. ( סרגל)

    המושג מסה אינו מדעי , כיוון שאין לנו ידיעה טבעית המסוגלת לזהות – כמות מוחלטת של מסה-
    אין לנו ידיעה טבעית המסוגלת לזהות – כמות מוחלטת של מסה – השייכת למטבע של 1 שקל.
    לכן, אי אפשר ליצור מד מסה .

    זמן הוא מושג מדעי, כיוון שיש לנו ידיעה טבעית המסוגלת להבחין בכמות מוחלטת של זמן,
    בידיעה טבעית אנו מבחינים בכמות מוחלטת של זמן, המופיעה בין פעימות לב. הידיעה הטבעית מסוגלת להבחין בכמות מוחלטת של זמן המופיעה , בין שני המצבים הקיצוניים של מטוטלת.
    לכן, אפשר ליצור מד זמן.
    מהמושגים המדעיים , מרחק וזמן, נוצרים המושגים המדעיים מהירות ותאוצה.

    סימן ההיכר של מושג מדעי, הוא מכשיר המדידה שלו, עם אמת מידה מוחלטת שלו.
    רק בידיעה טבעית ניתן להגיע להישג של בחירת אמת מידה מוחלטת.

    בידיעה טבעית נבחין בכמות מוחלטת "חסרת שם " המופיעה בפעולת שריר מעייפת.
    השם שנבחר לכמות זו הוא אנרגיה. היות ופעולת שריר מעייפת מסוגלת למתוח קפיץ או לכווצו , נוצרה אפשרות ליצור מד אנרגיה המופיעה בפעולה, בעזרת קפיץ פשוט.
    אנרגיה הוא מושג מדעי.
    פעולה היא מושג מדעי, כיוון שהיא ניכרת בצירוף כמויות של זמן ואנרגיה.
    מהמושגים המדעיים אנרגיה וזמן, נוצר המושג המדעי הספק הפעולה.

    כוח אינו מושג מדעי.
    כדי להאיץ גוף ממשי יש "להשקיע" אנרגיה, כך שיתקיים חוק שימור האנרגיה.
    כוח לא יכול לגרום לתאוצה של גוף ממשי, כיוון שכוח אינו ספק של אנרגיה.
    לכל גוף ממשי יש את אנרגיית הפעולה הפנימית היסודית שלו, וקפיץ פשוט יגלה אותה.
    אנרגיית התנועה של גוף נופל חופשית, נובעת מצבירת פעולות כאלה.
    גוף נופל חופשית משנה את מקומו, ומקיים את חוק שימור האנרגיה.

    קפיץ הוא מכשיר מדידה של פעולה יסודית השייכת לגוף ממשי.
    קורת מאזניים הוא מכשיר מדידה של הספק פעולה יסודית השייכת לגוף ממשי.

    כוח ומסה הם מחוץ לתחום המדעי, מרחק זמן ואנרגיה הם בתוך התחום המדעי.
    מכשירי המדידה הם סרגל, שעון , קפיץ , קורת מאזניים.

    לכוח ומסה אין מכשירי מדידה, למרחק זמן ואנרגיה יש מכשירי מדידה.

    מושג האנרגיה עוד לא היה קיים בתקופת ניוטון.

    והיות שהמושג "מסה" אינו מדעי, מה הטעם באמירה....מסה נהפכת לאנרגיה ?
    והיות שהמושג כוח אינו מדעי, מה הטעם באמירה...כוח הפועל על גוף גורם לתאוצתו ?

    א.עצבר
    5/2015

  • אנו נימי

    כלי למדידת מסה

    ישנה דרך שניתן לימדוד מסה של גוף שמימי על ידי מדידה של עד כמה הוא משפיע על האור שעובר על ידו(האור יתעוות וימתח לכיוון הגוף עקב כמות כח המשיכה שלו השווה למסתו

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןביאנה

    תגובה

    א.עצבר שלום,
    אנא המנע מהעתקת טקסטים ארוכים וזהים בתגובה לכתבות שונות באתר. אנחנו רואים כל תגובה ומגיבים עליה, ואין צורך לחזור על אותה תגובה במספר מקומות שונים.
    בתודה,
    ביאנה ברנשטיין

  • א.עצבר

  • יהונתן מונרוב

    שאלות בקשר לכוח המשיכה

    שלום רב,
    שאלותי הן:
    1. מדוע עצמים נמשכים אחד אל השני?
    2. מהיכן מגיעה האנרגיה שבגינה הם נמשכים האחד לשני?
    3. בהנחה שקיימת כזו אנרגיה, האם אפשר לנצל אותה ליצור חשמל?

    תודה מראש, ואשמח אם תגיבו לי למייל. :)

  • אריאל

    מה עם חלקיק היגס

    לא כדאי גם להזכיר את חלקיק היגס שחושבים שהוא הסיבה שהמסה בכלל קיימת?

  • חיים ברק

    הערתך חשובה

    הערתך אכן במקום.
    אך העדפתי להסביר את הגדרת המסה ובכלל זה את חוק הכבידה האוניברסלית.
    אתה מוזמן להעלות באתר שאלה בנוגע לקשר שבין מסה לחלקיק ההיגס, אשמח לענות על כך

  • 127

    רי

    דרקטחרדקט6ג