חוקים ראשון ושלישי של ניוטון – מבחן במכניקה

‫מבחן במכניקה – חוקים ראשון ושלישי של ניוטון‬
‫פתור שלוש מהשאלות ‪ .1-5‬לכל שאלה ‪.33%‬‬
‫משך המבחן ‪ 90‬דקות‪.‬‬
‫חומר עזר מותר – מחשבון ונוסחאון של בגרות‬
‫שאלה מספר ‪1‬‬
‫על מדרון חלק ללא חיכוך‪ ,‬בעל שיפוע ‪ , cos α = 0.6‬מונח גוף‬
‫שמשקלו ‪. w‬‬
‫את החלקת הגוף במורד השיפוע מונע כוח אופקי הפועל על‬
‫הגוף כמוראה בשרטוט‪ , F = 30 N ,‬על ידי גורם חיצוני‪.‬‬
‫‪F‬‬
‫‪α‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫שרטט את כל הכוחות הפועלים על הגוף )‪ 8‬נק'(‬
‫לגבי כל אחד מן הכוחות הפועלים על הגוף השלם את הטבלה הבאה‪ 9) :‬נק'(‬
‫מהי התגובה לכוח‬
‫מי מפעיל את הכוח‬
‫הכוח‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫חשב את משקל הגוף )‪ 8‬נק'(‬
‫חשב את גודלו של הכוח הנורמלי‪ 8) .‬נק'(‬
‫שאלה מספר ‪2‬‬
‫נתונה המערכת הבאה‪:‬‬
‫‪ , W B = 12 N , W A = 20 N‬ומקדם החיכוך בין‬
‫הגוף ‪ A‬למשטח הוא ‪. µ = 0.3‬‬
‫א‪ .‬מצא את ערכו של הכוח ‪ F‬המינימאלי‬
‫עבורו תישאר המערכת במנוחה‪ 11) .‬נק'(‬
‫ב‪ .‬מצא את ערכו של הכוח ‪ F‬המקסימאלי‬
‫עבורו תישאר המערכת במנוחה‪ 11) .‬נק'(‬
‫ג‪ .‬הסבר מדוע ישנם שני כוחות שונים‪11) .‬‬
‫נק'(‬
‫‪A‬‬
‫‪F‬‬
‫‪B‬‬
‫שאלה מספר ‪3‬‬
‫הגוף ‪ A‬בתרשים נמצא על סף תנועה )אך עדיין לא נע(‬
‫שמאלה‪.‬‬
‫נתונים‪. α , µ , W B , W A :‬‬
‫א‪ .‬הוכח כי גודלו של הכוח ‪ F‬נתון ע"י‪:‬‬
‫‪ 11) . F = WB (sin α − µ cos α ) + µW A‬נק'(‬
‫‪B‬‬
‫‪α‬‬
‫‪A‬‬
‫ב‪.‬‬
‫בדוק את נכונות תשובתך לסעיף א' עבור הגבול‬
‫התשובה מבחינה מתמטית ופיזיקאלית‪ 11) .‬נק'(‬
‫‪α = 00‬‬
‫הסבר את משמעות‬
‫ג‪.‬‬
‫בדוק את נכונות תשובתך לסעיף א' עבור הגבול‬
‫התשובה מבחינה מתמטית ופיזיקאלית‪ 11) .‬נק'(‬
‫‪α = 90 0‬‬
‫הסבר את משמעות‬
‫שאלה מספר ‪4‬‬
‫גוף שמשקלו ‪ W‬נע במהירות קבועה על משטח אופקי לא חלק‪ .‬מקדם החיכוך בין הגוף לבין‬
‫המשטח הוא ‪. µ = 0.5‬‬
‫נתונים שני מצבים שונים של הגוף‪:‬‬
‫‪F2‬‬
‫‪F1‬‬
‫‪α‬‬
‫מצב א' – כוח ‪ F1‬מושך את הגוף‬
‫בזווית של ‪ 45‬מעלות כלפי מעלה‬
‫א‪.‬‬
‫מצב ב' – כוח ‪ F2‬דוחף את הגוף‬
‫בזווית של ‪ 45‬מעלות כלפי מטה‬
‫בטא את הכוח ‪ F1‬באמצעות ‪ , α , W‬ו‪ 11) . µ -‬נק'(‬
‫ב‪.‬‬
‫בטא את הכוח ‪ F2‬באמצעות ‪ , α , W‬ו‪ 11) . µ -‬נק'(‬
‫ג‪.‬‬
‫‪F2‬‬
‫מצא את היחס‬
‫‪F1‬‬
‫‪ 11) .‬נק'(‬
‫שאלה מספר ‪5‬‬
‫לוליין שמסתו ‪ 50‬ק"ג נתלה על חבל הקשור בשני קצותיו לשני מוטות‪.‬‬
‫המרחקים מנקודת האחיזה של‬
‫הלוליין בחבל עד למוטות שווים‪.‬‬
‫ניתן להזניח את המרחק בין נקודות‬
‫האחיזה של שתי ידי הלוליין ואת‬
‫מסת החבל‪.‬‬
‫א‪ .‬הזווית בין שני חלקי החבל‬
‫‪0‬‬
‫שווה ל‪ . 40 -‬חשב את‬
‫המתיחות בחבל‪.‬‬
‫)‪ 11‬נק'(‬
‫‪α‬‬
‫‪40 0‬‬
‫ב‪.‬‬
‫את המוטות האוחזים בחבל ניתן לקרב זה אל זה או להרחיק זה מזה‪.‬‬
‫הלוליין נתלה על החבל פעם כשהמוטות קרובים ופעם כשהמוטות רחוקים‪ .‬באחד‬
‫המצבים החבל נקרע‪ ,‬והלוליין נפל לרשת ביטחון‪.‬‬
‫תרשים ב'‬
‫ג‪.‬‬
‫תרשים ג'‬
‫באיזה מין המצבים‪ ,‬זה המתואר בתרשים ב' או זה המתואר בתרשים ג'‪ ,‬נקרע החבל?‬
‫הסבר! )‪ 11‬נק'(‬
‫במקרה אחר נתלה הלוליין רק על אחד המוטות כששתי ידיו אוחזות בחבל באותה‬
‫נקודה‪ .‬במצב זה חשב הלוליין בליבו כי המתיחות בחוט שווה למחצית ממשקלו‪ .‬האם‬
‫צדק הלוליין? על איזה חוק התבסס בהשערתו? נמק! )‪ 11‬נק'(‬
‫בהצלחה☺‬