הפיזיקה מציעה הסבר פשוט לסרטון שמציג אדם מנתר על טרמפולינה בזמן נסיעה

בימים האחרונים מופץ ברשתות החברתיות סרטון ויראלי שמראה אדם קופץ על טרמפולינה אשר נוסעת על גבי עגלה מאחורי טרקטור, ובכל זאת נשאר מאוזן סביב מרכז המזרן ולא נופל מאחוריה. איך הוא מצליח לעשות את הפלא הזה? האם מדובר באפקט מיוחד?

התשובה היא כמובן שאין שום סיבה להניח שהסרטון מזויף, מפני שהפיזיקה מאחוריו דווקא הגיונית מאוד. לפי חוק התנועה הראשון של ניוטון, כל גוף שומר על מהירות קבועה בגודלה ובכיוונה כל עוד לא פועל עליו כוח חיצוני שיגרום לו לשנות את מהירותו לכיוון במילים אחרות, אם גוף היה במנוחה הוא יישאר במנוחה, ואם הייתה לו מהירות מסוימת הוא ישמור עליה כל עוד לא פועל עליו כוח.

כל מי שלחץ אי פעם חזק מדי על דוושת הדלק במכונית או בלם מהר מדי הרגיש תחושת "הידבקות" לכיסא או לחגורת הבטיחות בהתאמה. כשאנחנו נוסעים במכונית אנחנו מאיצים או מאטים למהירות הנסיעה באמצעות נקודות המגע שלנו בכלי הרכב – המושב וחגורת הבטיחות. אולם התחושות הללו נוצרות רק כשמהירות המכונית משתנה. כל עוד מהירותנו יחסית לסביבה זהה למהירות המכונית אפשר לומר שהמהירות היחסית שלנו לעומת המכונית היא אפס, כך שאם לא נביט החוצה מהחלון לא נוכל לכאורה לדעת אם אנחנו עומדים במקום או נוסעים.

במצב הזה, כל עוד לא יפעל עלינו כוח חיצוני אנו נמשיך לנוע במהירות הנסיעה של המכונית. לכן גם חשוב כל כך לחגור חגורת בטיחות – אם המכונית תיעצר בבת אחת, אנחנו נמשיך להתקדם במהירות הנסיעה הקודמת, שיכולה להגיע לעשרות קמ"ש. בהיעדר רצועה שתחזיק אותנו במושב, אנו ניזרק בעוצמה רבה על השמשה הקדמית.

אם כן מה קורה בסרטון? האיש שקופץ על הטרמפולינה הואץ מבעוד מועד למהירות הנסיעה של הטרקטור, בדומה לכל שאר הנוסעים, כך שמהירותו היחסית לעומת הטרקטור והעגלה היא אפס בכיוון הנסיעה. מכיוון שלא פועל על הקופץ כוח בכיוון הנסיעה, אלא רק כוח הכבידה ולחץ האוויר שמושכים אותו למטה והכוח הנגדי של הטרמפולינה שמקפיץ אותו לאוויר (כוח החיכוך עם האוויר זניח במקרה הזה), מהירותו בכיוון הנסיעה תישאר זהה למהירות הטרקטור ולכן הוא ינחת באותו מקום יחסית לעגלה ולא יעוף אחורנית.

עבור אדם שנמצא על הטרקטור או שנע באותה מהירות (כמו מי שצילם את הסרטון) תנועת של הקופץ תראה כמו תזוזה אנכית למעלה ולמטה. לעומת זאת, עבור אדם שעומד על הכביש, תנועת הקופץ תיראה כמו קשת, או ליתר דיוק פרבולה, מכיוון שנוסף על התנועה למעלה ולמטה הקופץ נע יחסית אליו במהירות התנועה של הטרקטור.

אתם יכולים לנסות את זה בעצמכם. אל תנסו כמובן לקפוץ על טרמפולינה שנגררת מאחורי טרקטור – מספיק שתקפצו במקומכם הכי גבוה שאתם יכולים. נחתתם באותו מקום? מעולה, הפיזיקה עובדת!

לכאורה היינו צריכים להיות מופתעים, שכן כדור הארץ מסתובב במהירות עצומה סביב עצמו וגם סביב השמש, כך שאפשר לצפות שבזמן שנקפוץ כדור הארץ ימשיך בלעדינו. אך החוק הראשון של ניוטון פועל גם כאן – כשאנחנו קופצים כלפי מעלה אנחנו נוחתים בנקודה שממנה קפצנו, כי מהירותנו היחסית לכדור הארץ לפני הקפיצה היא אפס, ובמהלך לא פועל עלינו שום כוח בכיוון התנועה של כדור הארץ. לכן מהירותנו היחסית לכדור הארץ נשארת אפס.