יום רביעי ד בכסלו, 22 בנובמבר

לשרותכם מנוע חיפוש מבוסס גוגל הממוקד באתרים חינוכים.Beta

   : חפש ראשי

שיאני המהירות

המין האנושי שָׁאַף, מאז ומעולם, לשבור שיאי מהירות. רק החודש הצליח מטוס נִסְיוֹנִי של סוֹכְנוּת הֶחָלָל הָאָמֶרִיקָאִית, נאס"א, לִשְׁבּוֹר שיא מהירות חדש. ה-A43-X טס במהירות הַמִשְׁתווה לְשֶׁבַע פְּעָמִים מְהִירוּת הַקוֹל (מָאךְ 7). בנאס"א טוענים, כי הַצְלָחַת הניסוי מְסַמֶלֶת את תחילתו של עידָן חָדָשׁ בִּתְחוּם הַתְעוּפָה הָאֶזְרָחִית, כמו גם בִּתְחוּם הַטִיסוֹת לֶחָלָל.

כולם מכירים את המילה מְהִירוּת, אבל מה זו בעצם מְהִירוּת?

המהירות היא למעשה הַיַחַס שבין הזמן לבין המרחק שהגוף עובר באותו הזמן.
זה בעצם מאוד פשוט, אם לוקחים לדוגמא תחרות ריצה, שני הַמִתְחָרִים צריכים לעבור את אותו המרחק, אך מי שיעבור אותו בזמן הקצר ביותר – יהיה הכי מהיר. ככל שגוף עובר מרחק גדול יותר בזמן קצר יותר הוא מהיר יותר, אם הוא עובר מרחק קטן בזמן ארוך - אין ברירה אלא לומר כי הוא איטי.

איך מודדים מהירות?

כשאנו רוצים למדוד מהירות, אנו מֶחְלָקִים את המרחק, אותו עבר הָעֶצֶם שאת מהירותו רוצים למדוד, בְּמֶשֶׁךְ הזמן שלקח לו לעבור את המרחק. זו הסיבה לכך, שיחידות המידה, בהן מודדים מהירות, הן תמיד מספר יחידות של מרחק בְּיַחַס לזמן, כמו: קִילוֹמֶטְרִים לשנייה, מֶטְרִים לשנייה או אפילו סֶנְטִימֶטְרִים לְדַקָה, כשמודדים משהו שזז לאט לאט כמו חילָזוֹן (מהירותו היא כִּשְׁמוֹנָה סֶנְטִימֶטְרִים לדקה, אם כבר שאלתם).
יחידת המידה השימושית ביותר למדידת מהירויות של מכוניות, למשל, היא קִילוֹמֶטְרִים לְשָׁעָה, או בְּרָאשֵׁי הַתיבוֹת: קמ"ש. לדוגמא, אם נלך במהירות של ארבעה קמ"ש - נעבור מרחק של ארבעה קִילוֹמֶטְרִים בשעה, אם נלך במשך שעתיים נעבור מרחק של שמונה קִילוֹמֶטְרִים, בחצי שעה - נלך מרחק של שני קִילוֹמֶטְרִים בלבד.

שוברים את השיא

הָאִשָׁה המהירה ביותר בעולם כיום היא פְלוֹרֶנְס גְרִיפִית' ג'וּנְיוֹר, מֵאַרְצוֹת הַבְּרִית, שֶׁקָבְעָה את שיא העולם לנשים בשנת 1998 כשרצה 100 מֶטְרִים ב-10.49 שניות. הַגֶבֶר המהיר ביותר הוא טִים מוֹנְטְגוֹמְרִי, גם הוא מֵאַרְצוֹת הַבְּרִית, שקבע בשנת 2002 שיא של 9.78 שניות בריצת 100 מֶטְרִים.

אם מְחַשְׁבִים לפי קִילוֹמֶטְרִים לְשָׁעָה מגלים, שבני האדם המהירים ביותר בעולם מגיעים למהירויות הנעות סביב 35 קמ"ש. זה נשמע מהר? זה לא כל כך מרשים אם יודעים שֶׁפִּיל, למשל, יכול להגיע למהירות של 40 קמ"ש (והוא אפילו לא אלוף העולם לפילים). הַצְבִי רץ במהירות של 80 קמ"ש, וכדי לתפוס אותו, הַבַּרְדְלָס (שנקרא גם צִ'יטָה), יכול להגיע עד למהירות של 110 קמ"ש. אילו רץ הַבַּרְדְלָס על כביש בישראל במהירות כזו, היה עוצר אותו שוטר ונותן לו דו"ח תנועה.

בשמיים ישנן ציפורים מהירות אף יותר מהברדלס. הציפור המהירה ביותר היא הַבַּז הַנוֹדֵד, שבנדודיו, מְקַנֵן לפעמים גם בְּיִשְׂרָאֵל. הַבַּז משתמש במהירותו וזריזותו לְצֵיד ציפורים אחרות, כמו דְרוֹרִים וְיוֹנִים. הוא דוֹאֶה לו גבוה בשמיים, באיטיות, אך כְּשֶׁהַבַּז מבחין בְּטַרְפּוֹ הוא צולל במהירות עוֹצֶרֶת נשימה, שיכולה לעיתים להגיע ללמעלה מ-320 קמ"ש.

האדם והמכונה

אז מה עושים בני אדם האיטיים על מנת לנוע במהירות גדולה יותר? כמובן – בונים מכונות.
במשך אַלְפֵי שנים, האדם הגיע למהירות הגבוהה ביותר כשהיה רָכוּב על סוס דוהר. זאת, עד לַמֵאָה הַתֵשַׁע עֶשְׂרֵה ופיתוח מְנוֹעַ הַקִיטוֹר. הָרַכָּבוֹת הראשונות היו אמנם איטיות, אך רוֹפְאֵי אותה התקופה הזהירו מפני נְזָקִים בריאותיים העלולים לְהיגָרֵם כבר במהירויות של 25-30 קמ"ש. מעניין מה היו חושבים אותם רופאים אם היו שומעים על המהירויות בהן נוסעות רַכָּבוֹת כיום...
צָרְפַת וְיָפָּן הֵן הַמִתְחָרוֹת הגדולות בעולם בכל הקשור לְרַכְּבוֹת מְהִירוֹת. בְּמֶשֶׁךְ שנים, קַו הרכבת המהיר בְּצָרְפַת היה המהיר ביותר בעולם (הָרַכָּבוֹת נסעו במהירות מְמוצַעַת של כ-250 קמ"ש). אולם, לאחר זמן בנו הַיָפָּנִים את קו הרכבת המהיר בעולם (הרכבת הגיעה למהירות מְמוצַעַת של 260 קמ"ש ואף למהירות של 300 קמ"ש). כיום, בונים הַצָרְפָתִים רכבת מהירה חדשה ובקרוב נוכל לקנות כרטיס ולעלות על רכבת שמתקדמת במהירות מְסַחְרֶרֶת של למעלה מ-320 קמ"ש.

אולם, ישנם כְּלֵי רֶכֶב שלעולם לא נוכל לקנות עבורם כרטיס נסיעה. מדובר במכוניות, המתוכננות עבור נהג אַמִיץ אחד, הרוצה לשבור את שיא המהירות.
שיא המהירות הראשון בִּנְהִיגָה היה 63 קמ"ש. הוא נִקְבַּע בשנת 1898 על ידי דוכָּס צָרְפָתִי עם שם מסובך (גָסְטוֹן דֶה שֶׁסְלוֹפּ-לָאוֹבָה, אם אתם מִתְעַקְשִׁים). בשנה שלאחר מכן השיא כבר נשבר חָמֵשׁ פעמים עד שהגיע ל-106 קמ"ש.
בימינו, שיא המהירות שייך לְאָנְדִי גְרִין, טַיָס קְרָב בְּרִיטִי. בשנת 1997, כשהוא יָשׁוּב בין שני מנועי סִילוֹן ענקיים של מטוס קְרַב מסוג פַנְטוֹם הגיע גְרִין למהירות של 1,228 קמ"ש והיה לנהג הראשון שעבר במכונית את מְהִירוּת הַקוֹל.
מהי מְהִירוּת הַקוֹל? בִּקְצָרָה: זו המהירות שבה נע הקול. מְהִירוּת הַקוֹל נקראת גם מָאךְ, על שם הַמַדְעָן שֶׁמָדַד אותה לראשונה. לְמַעַן הָאֱמֶת, בני האדם הצליחו לעבור את מְהִירוּת הַקוֹל כבר בשנת 1947 (50 שנה לפני נסיעתו של גרין). הַטַיָס הָאָמֶרִיקָאִי צָ'אק יֵיגֶר טס במטוס נִיסְיוֹנִי בשם בֶּל אִיקְס 1 במהירות של 1,078 קמ"ש והגיע בכך למהירות של קצת יותר ממָאךְ אחד. ברגע ההוא, הִתְרַחֲשָׁה לראשונה תופעה שאולי כבר שמעתם עליה בעבר - בּוּם עַל קוֹלִי. בּוּם עַל קוֹלִי מִתְרַחֵשׁ כְּשֶׁגַלֵי הַהֶדֶף שהמטוס יוצר סביבו באוויר (כמו אֶבֶן שנזרקת לִשְׁלוּלִית), פוגעים בעוצמה רבה בקרקע. תופעה נוספת, שצָ'אק יֵיגֶר תיאר לראשונה, הייתה הַדְמָמָה הַמוּזָרָה בזמן חֲצִיַת גְבוּל מְהִירוּת הַקוֹל. הסיבה לתופעה זו היא: כשמשיגים את מְהִירוּת הַקוֹל, גַלֵי הַקוֹל לא מספיקים להגיע לאוזני הַטַיָס ושום קוֹל לא יכול לְהישָׁמַע.

למרות הַהישֵׂגִים הַלָלוּ, בני האדם לא יכלו לְהִסְתַפֵּק במהירות של מָאךְ אחד ובמהלך ניסויים רבים הצליחו להגיע למהירויות של מָאךְ שתיים ואפילו מָאךְ שלוש, כלומר פעמיים ואפילו שלוש פְּעָמִים מְהִירוּת הַקוֹל. כיום, כפי שהוזכר בתחילת הכתבה, אנו יכולים כבר לומר שגם שיאים אלו נשברו, וכי האדם הצליח לבנות מטוס המגיע למהירות של מָאךְ שבע (שבע פְּעָמִים מְהִירוּת הַקוֹל).

מהירות האור ומְהִירוּת הַקוֹל

הִבְטַחְנוּ פירוּט, אז... מהירות לא מודדת רק תנועה של עֲצָמִים שונים - אלא גם תנועה של אֶנֶרְגְיוֹת, כמו למשל, גַלֵי קוֹל, המתקדמים באוויר (אומנם במהירות אדירה, אך עדיין ניתן למדוד אותה).

הזמן שלוקח לְרַעַשׁ מְחִיאַת כַּף להגיע מִקְצֵה החדר ועד אליכם, הוא חֶלְקִיק שנייה, שלא תוכלו אפילו להבחין בו, כיוון שֶׁגַלֵי הַקוֹל נעים במהירות מדהימה של כ-330 מֶטֶר בשנייה (חישוב המהירות בקִילוֹמֶטְרִים לְשָׁעָה מגיע ליותר מֵאֶלֶף קמ"ש).

זה נשמע מהר? זה כלום לעומת המהירות הלא תֵאָמֵן של קַרְנֵי הָאוֹר: 300,000 קִילוֹמֶטְרִים לשנייה, למעלה מִמִילְיַארְד קמ"ש (!). מדובר במהירות הגבוהה ביותר שנמדדה בְּאֶמְצָעִים מַדָעִיִים.

בגלל ההבדל הגדול שבין מהירויות התנועה של הקול והאור (האור נע כמעט פִּי מִילְיוֹן מהר יותר מהקול) אנו יכולים להיות עֵדִים לכל מיני תופעות מעניינות. למשל, ביום הָעַצְמָאוּת הבא, כְּשֶׁתִצְפּוּ בַּזִקוּקִין, תוכלו להבחין בכך שאתם קודם כל רואים את הַהִתְפּוֹצְצוּת שלהם ורק לאחר מכן שומעים את קול הַנֶפֶץ. הסיבה לכך היא, שבגלל המרחק מֵהַפִּיצוּץ - פֶּרֶק הזמן הנמשך עד שֶׁהַקוֹל מגיע לאוזניכם הוא ארוך יותר מאשר פֶּרֶק הזמן שלוקח לאור להגיע לעיניכם.

נוסעים בזמן

אם האור עובר מֶרְחַקִים אדירים אלו במהירות כה גבוהה, נסו לדמיין עד כמה עצום צריך להיות המרחק, אותו הוא עובר בשנה(!). מרחק זה, הנקרא: "שְׁנַת אוֹר", מְשַׁמֵשׁ מדענים הנקראים אַסְטְרוֹנוֹמִים כדי למדוד את המרחקים האדירים בַּיְקוּם.
לדוגמא: הכוכב הקרוב ביותר אלינו (מחוץ לְמַעֲרֶכֶת הַשֶׁמֶשׁ) נמצא במרחק של 4.3 שְׁנוֹת אוֹר מאיתנו. כלומר, לאור הנע במהירות הגבוהה ביותר בַּיְקוּם לוקח 4.3 שנים לַחֲצוֹת את המרחק הזה. אנו, בני האדם, שלא מִתְקָרְבִים לכזו מהירות, נצטרך לעבור את המסע בְּמֶשֶׁךְ שנים רבות.
אולם, ישנם כוכבים נוספים, הרחוקים מאתנו מרחק גדול בהרבה - אֲלָפִים, מְאוֹת אֲלָפִים וַאֲפִילוּ מִילְיוֹנֵי שְׁנוֹת אוֹר מאיתנו. מרחקים אלו גורמים לתופעות מרתקות. למשל, כאשר אַסְטְרוֹנוֹמִים מבחינים בפיצוץ של כוכב כלשהו, הם מבחינים, למעשה, בְּאוֹרוֹ, שנדד מרחק עצום בְּמֶרְחֲבֵי הַיְקוּם. הפיצוץ עצמו התרחש לפני שנים רבות.

אז אם תחשבו על זה, כל פעם שאתם מביטים בכוכבים, אתם בעצם נוסעים בַּזְמַן, מביטים על אורות של כוכבים שֶׁזָרְחוּ לפני מאות אֲלָפִים ומיליוני שָׁנִים.

עוד על מהירות תוכלו לקרוא בכתבה המלאה ב"גלילאו צעיר"


גלילאו צעיר

29.05.2004



השבוע בהיסטוריה
מורשת ישראל
אוכל ושאר ירקות
על הא ודע במדע
פנאי ובידור
הפסקה פעילה
בז שטח
מידענות
תיבת נח
המלצה על ספר
בניית אתרים


דה-גול, שרל

לפי תאריך :

כתוב לנו | ספר אורחים | אמנת פרטיות | פרסם בבז | הוסף אתר
כל הזכויות שמורות בז © 2000-2002 תנאי שימוש
האתר נבנה ומתוחזק עלידי אפוק