משיכת חבל

התשובה הנכונה היא: קבוצה א' הפעילה על הקרקע כח גדול יותר מהכח שקבוצה ב' הפעילה על הקרקע.

אין ספק שעל פי תוצאות הסקר רוב המשיבים טענו שתשובה זו נכונה, אך הוסיפו שגם כל אחת משלושת התשובות האחרות הן נכונות. מדוע, אם כן, אינן נכונות?

את התחרות מתחילה כל אחת מהקבוצות ממצב של מנוחה. כדי שאחת מהן תנצח הכרחי שכל אחת מהקבוצות תואץ ממנוחה לתנועה מינימלית כלשהי בכיוון מסויים. תאוצה זו אינה צריכה להיות גדולה. מכאן, שעל פי החוק השני של ניוטון, במהלך ההאצה הכח השקול הפועל על כל אחד מחברי הקבוצה שונה מאפס.

על המתחרה פועלים שני כוחות בכיוון האופקי: מתיחות - ע"י החבל וחיכוך - ע"י הרצפה.

מסתו של החבל זניחה ביחס למסת המתחרים. לכן, על פי החוק השני של ניוטון שקול הכוחות הפועלים עליו הוא אפס. מכאן שהמתיחויות בשני קצות החבל שוות בגודלן (בקירוב טוב). כלומר: הכוח שמפעילה קבוצה א' על החבל שווה בגודלו לכח שמפעילה קבוצה ב' על החבל. על פי החוק השלישי של ניוטון, שווים בגודלם הכוחות שמפעיל החבל על כל אחת מהקבוצות. לכן שתי התשובות הראשונות אינן נכונות.

אם כך, הכח שיקבע מי מהקבוצות תנצח הוא כח החיכוך שתפעיל הרצפה על כל אחת מהקבוצות. תנצח הקבוצה שעליה יפעל כח חיכוך גדול יותר. על פי החוק השלישי של ניוטון זהו גם גודלו של הכח שהקבוצה המנצחת תפעיל על הרצפה.

מתוך: 
Physics Problems to Challenge Understanding, emphasizing concepts, and insight. Compiled and annotated by Donald Simanek