הפיזיקה של האינסטלציה

שמעתם רשרושים חשודים מצינור המים בחצר? חשד לדליפה? ייתכן שאתם עדים להדגמה חיה של חוקי ניוטון או... לפיזיקה של האינסטלציה.

כאשר אנו פותחים את הברז, המים שהיו במנוחה מתחילים לזרום בצינור. בלשון הפיזיקה, המים מאיצים – כלומר, משנים את מהירותם. כל שינוי במהירות, הן בגודל והן בכיוון, דורש כוח, וכאן נכנס לתמונה החוק השני של ניוטון: F = ma (כוח שווה למסה כפול תאוצה). חוק זה מסביר, שכדי לשנות את כיוון המים חייב לפעול עליהם כוח, וכוח זה הוא הכוח שדפנות הצינור מפעילות על המים הזורמים בו.

כאשר צינור גומי בתוך האדמה אינו ישר, הוא למעשה כופה על המים לשנות את כיוונם בכל עיקול ופנייה, ולכן מפעיל עליהם כוח (שינוי כיוון המהירות או שינוי ווקטור המהירות אף הוא נחשב לתאוצה). המים מצידם, על פי החוק השלישי של ניוטון ("פעולה ותגובה"), מגיבים ומפעילים כוח זהה אך בכיוון הפוך על דפנות הצינור. כעת, כוח זה גורם לדפנות הצינור לרעוד באופן המייצר חיכוך עם הסביבה החיצונית, למשל בין הצינור לאבנים, לקרקע או לחומרים שסביבו.

עם הזמן, הרעידות והחיכוך המצטבר שוחקים את החומר ממנו עשוי הצינור ובלאי מצטבר זה יכול להוביל להיווצרות סדקים ונזילות. במילים אחרות, נזילה בצינור היא פועל יוצא של החוק השני והשלישי של ניוטון, אשר מהם ברור מדוע חשוב לסלול את הצינור לאורך קו ישר ככל האפשר.