m R 10 = m H 10 =
Transcription
m R 10 = m H 10 =
בטא את התשובות לשאלות שלפניך באמצעות M ,kו.d - א .כתוב ביטויים עבור: ) (1זמן מחזור התנודות. ) (2האנרגיה המכנית הכוללת האגורה במערכת המתנודדת. ברגע שהבול עובר את מצב האיזון נופל עליו מגובה קטן מאוד גוש פלסטלינה שמסתו mונדבק לגוף המתנודד. ב .ענה על סעיף א ,אם הפגיעה מתרחשת כאשר הגוף המתנודד נמצא בנקודה .C ג .ענה על סעיף א ,אם הפגיעה מתרחשת כאשר הגוף המתנודד נמצא בדיוק באמצע הדרך בין Bל.C - כבידה .27א. ב. ג. ד. בטבלה שלפניך רשומים נתונים על ארבעה ירחים של כוכב הלכת צדק.הנח שהירחים נעים במסלולים מעגליים. הראה כי ארבעה ירחים אלה מקיימים את החוק השלישי של קפלר. )שים לב :לא נדרש לשנות יחידות( רוצים להכניס לווין למסלול מעגלי סביב כוכב הלכת צדק ,שרדיוס מסלולו יהיה .105kmחשב מה יהיה זמן המחזור של תנועת לוויין זה. בטא את המסה Mשל כוכב הלכת צדק באמצעות זמן מחזור Tורדיוס מסלול rשל אחד מירחיו )אינך נדרש להציב מספרים(. לוויין נע במסלול מעגלי שרדיוסו 105kmסביב כוכב לכת שונה מצדק .האם זמן המחזור שלו יהיה שווה לזמן המחזור שחישבת בסעיף ב? הסבר. .28חללית מתקרבת לכוכב לכת שרדיוסו . R = 107 mאסטרונאוט הנמצא בתוך החללית מכניס את החללית לתנועה מעגלית סביב הכוכב בגובה H = 10 7 mמעל פני הכוכב .לאחר מכן הוא מכבה את מנועי החללית, ומוצא כי זמן מחזור התנועה שלה סביב כוכב הלכת הוא 140דקות .הנח כי צפיפיות הכוכב אחידה. א .חשב את מסת הכוכב. ב .חשב את תאוצת הנפילה החופשית על פני הכוכב. ג .במהלך תנועת החללית במסלול המעגלי סביב הכוכב ,האסטרונאוט מחזיק בידו כדור ,וברגע מסוים מרפה ממנו .איזו מהאפשרויות הבאות מתארת את תנועת הכדור ביחס לחללית: ) (1הכדור ינוע כלפי דופן החללית הקרובה לכוכב ) (2ירחף באויר ) (3ינוע כלפי דופן החללית הרחוקה מן הכוכב ) (4יבצע תנועה אחרת נמק. ד .האסטרונאוט נחת על כוכב הלכת וזרק כדור כלפי מעלה במהירות של .30m/sתוך כמה זמן הכדור ינחת לידו? .29לווין שמסתו 500ק"ג ,מקיף את כדור הארץ במסלול מעגלי בגובה 25ק"מ מעל הארץ .האטמוספירה הדלילה מפעילה על הלווין כוח חיכוך קבוע שגודלו 0.005ניוטון .לאחר הקפה אחת מצא: א .מה השינוי שחל בגובהו מעל הארץ? ב .מה השינוי שחל במהירותו? הוספה ממחשב שלי שאלה1 הגרף שלפניך מתאר את תאוצת הגוף שמסתו 2ק"ג. ב – z =0הגוף היה במנוחה . א .חשב את מהירות הגוף ב. t=5 , t=10 :- ד .אם ציר Zמציין זמן tבשניות, ה .אם ציר Zמציין מקום xבמטר, ב .אם ציר Zמציין זמן tבשניות ,שרטט גרף מקורב של: ) (1מהירות הגוף כפונקציה של הזמן , ) (2ההעתק כפונקציה של הזמן . )a(m/s2 6 5 4 3 2 1 0 Z שאלה2 על קפיץ אנכי חסר מסה שקבועו הוא , 10 N/mתלוי כדור שמסתו 0.1ק"ג .מושכים את הכדור כלפי מטה .הקפיץ שאורכו הרפוי 5ס"מ ,מתארך ב 20 -ס"מ נוספים .ברגע 81 10 8 6 4 2 0 מסוים משחררים את הכדור והוא מתנודד בתנועה הרמונית פשוטה. מהי משרעת התנועה? מהו המרחק המינימלי בין הכדור לבין הקצה העליון של הקפיץ? א. ב .לאחר כמה זמן מגיע הכדור בפעם הראשונה לקצה העליון של תנועתו? בקצה העליון של תנועת הכדור: ג. ) (1מהו הכוח שהקפיץ מפעיל על הכדור? ) (2מהו הכוח השקול ) גודל וכיוון ( הפועל כל הכדור? שאלה3 כדור בעל מסה 50גרם קשור בשני חוטים חסרי מסה המחזיקים אותו במנוחה במצב , α= 45o. A 50 = OA = OMס''מ )ראה תרשים( . א .חשב את כוחות מתיחות החוטים במצב המנוחה . חותכים את החוט האופקי PA והכדור עובר דרך המצבים Bו. C- ב .השלם את הטבלה .רשום את מספר החץ המייצג לדעתך את הכיוון הנכון .לגבי וקטור שלדעתך שווה לאפס – רשום ”. “0 מהירות החוט הכוח השקול המהירות התאוצה נקודה A B C ג .בהנחה שלמערכת ניתן להתייחס כאל מטוטלת פשוטה ,חשב את הזמן בו הכדור עובר מהנקודה Aלנקודה .Bהסבר מדוע ההנחה אשר בסעיף הקודם אינה מדויקת . ד .כאשר הכדור חולף בתנועתו שמאלה בנק' , Bנקרע החוט OBוהכדור פוגע בקיר בנק' . Nמצא את .MN שאלה 4 כדור משוחרר מגובה ,R5איך חיכוך .נתונים .R,m,gזוית אלפא 60מעלות ,זוית בטא .30 א( מהי מהירותו של הכדור בנקודות ?A,B,C,D ב( באיזה כוח לוחץ הכדור על החישוק בנקודות הנ"ל? ג( מהו הכיוון המשוער של הכוח השקול בנקודה .E ד( מהו הגובה המינימלי שממנו יש להפיל את הכדור כדי שיעבור את החישוק? ה( באיזה מרחק מן המישור המשופע שבקצה המסילה ,יפול הכדור? ו( מהו הגודל והכיוון של הכוח השקול בנקודה ?B ?=X 82 שאלה 5 שאלה 6 א (1) .מהי "תנועה הרמונית פשוטה"? ) 3נקודות( ) (2האם כל תנועה מחזורית היא תנועה הרמונית פשוטה? אם כן – נמק .אם לא – הבא דוגמא לתנועה מחזורית שאינה הרמונית פשוטה ,והסבר מדוע אין היא הרמונית פשוטה 3) .נקודות( תלמיד בתיכון "אורט אפרידר" ,המתכונן לבחינת הבגרות במעבדה ,הצמיד גוף שמסתו 0.5kgלקפיץ והביא אותו לתנועה הרמונית פשוטה .התלמיד ערך מדידות בעזרת מערכת ממוחשבת והתקבל הגרף שבתרשים ,המתאר את מקום הגוף ביחס לנקודת שווי המשקל כפונקציה של הזמן. ב .התבונן בגרף וענה: ) (1האם ברגע t=0פועל על הגוף כוח שקול? אם לא -נמק. אם כן – באיזה כיוון? הסבר 3) .נקודות( ) (2מהי משרעת התנועה של הגוף? נמק 3) .נקודות( ) (3מהו זמן המחזור של תנועת הגוף? נמק 3) .נקודות( ג .מהי המהירות המרבית של הגוף במהלך תנועתו? הסבר 4) .נקודות( ד .מהו קבוע הקפיץ? הסבר 4) .נקודות( ה .רשום ביטוי המתאר את מקום הגוף כפונקציה של הזמן והסבר 4) .נקודות( ו .מהי האנרגיה הקינטית של הגוף ומהי האנרגיה האגורה בקפיץ ברגע 6 1/3) ? t=0.3sנקודות( )X(m 0.8 0.6 0.4 0.2 )t(s 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 83 שאלה7 באתר סקי ,הוקמה מקפצת סקי .הגולשים שרוצים לקפוץ נגררים אל מישור המקפצה בתוך מזחלות ,במעלה מישור ששיפועו .15°כל מזחלת נגררת באמצעות כבל המפעיל כוח קבוע של 300Nבזווית של 20°ביחס למישור המשופע )ראה איור(. .1כ מישור מקפצה מתקן o 20 25.9m °15 א .1 .חשב את העבודה הכוללת המבוצעת על מזחלת ,באתר המושלג )חיכוך זניח( מתחתית המישור ועד למקפצה הנמצאת בגובה .25.9mמסת המזחלת כולל הנוסעים שבה 6 1/3) .100Kg :נק'( .2מהי המהירות של המזחלת בהגיעה למישור המקפצה אם היא התחילה ממנוחה? ) 6נק'( באחד המקרים ,נקרע הכבל הקשור למזחלת שהמתינה במנוחה על מישור המקפצה .המזחלת ,שמסתה עם היושבים בה , 100Kgהחליקה במדרון ונבלמה במתקן קפיצים המצוי בתחתית המישור )ראה איור(. ב .1 .חשב את מהירות המזחלת כהרף עיין לפני ההתנגשות במתקן הבלימה 6) .נק'( קבוע הכוח של מתקן הבלימה כוייל ע"י מדידת מרחק ההתכווצות המקסימלית בהתנגשויות במהירויות שונות של מזחלת שמסתה .100 Kgלפניך טבלת תוצאות: ההתכווצות הקפיץ )(m מהירות המזחלת )(m/s 4.95 4.50 4.05 3.06 1.80 22.0 20.0 18.0 13.6 8.0 .1שרטט גרף של התכווצות הקפיץ במתקן הבלימה כפונקציה של מהירות המזחלת .חשב את שיפוע הגרף והסבר מהן יחידותיו. ) 9נק'( .3מה הייתה התכווצות הקפיץ המקסימלית בזמן בלימת המזחלת שהחליקה ממישור המקפצה? נמק 6) .נק'( שאלה 8 לפניכם תרשים של מסילה חלקה אשר בהמשכה לולאה מעגלית זקופה בעלת רדיוס . R = 2.5mנקודת שיא הגובה בלולאה מסומנת באות . Oילד היושב על עגלה משוחרר מן הנקודה Aהנמצאת בגובה h A = 7.5mמעל פני הקרקע ומשלים סיבוב מלא בלולאה.קרקעית העגלה משמשת גם כמכשיר למדידת משקל. א .מה צריכה להיות מהירותו המינימלית של O hAh A R M 84 הילד בשיא הגובה על מנת שישלים הקפה שלמה? פרט חישוביך! הנקודה Mנמצאת בקצה השמאלי של הקוטר האופקי כפי שמשורטט בתרשים. ב.מה גודלה של התאוצה הרדיאלית ומה גודל התאוצה ג..מה כיוונה של התאוצה השקולה בנקודה ?M ד.מה כיוון המהירות בנקודה ?M ה.מה כיוון הכח השקול בנקודה ?M מכשיר מדידת המשקל בנקודה Mמורה .N=1200N ו.חשב מהי מסתו של הילד! לאורך כל המסלול ,מחזיק הילד בידו ,קפיץ אשר בקצהו משקולת .הקפיץ מתוח כלפי מטה /הקפיץ מתוח כלפי מעלה /הקפיץ רפוי ז.איזה מבין שלושת התרשימים מתאר נכון את צורת הקפיץ ,כאשר הילד מגיע לנקודה ? הסבר! O O O שאלה9 נשר צמחוני עף בתנועה אופקית במהירות של 10 m/secבקו ישר בגובה של 200 mמעל פני הקרקע .ברגע מסוים הנשר משמיט חבילת טופו ,אותה החזיק במקורו .לאחר מכן הנשר ממשיך במסלולו באותה מהירות במשך 2 sec נוספות ,לפני שהוא מנסה לתפוס בחזרה את ארוחתו .על מנת להשלים את המשימה ,הנשר צולל בקו ישר בזווית כלפי מטה ,במהירות קבועה .הוא תופס את החבילה בגובה 3 mמעל פני הקרקע .בהנחה שתנועת הטופו אינה מושפעת מהתנגדות האוויר .מצא: א .מהו משך הזמן שבו החבילה נופלת בנפילה חופשית ?) 7נק'( ב .מהי הזווית ביחס לאופק שבה הנשר צלל לכיוון שללו? ) 9נק'( מהי מהירות הצלילה של הנשר? ) 8נק'( ג. ד .סרטט גרפים )במערכת צירים XYמשותפת( של מסלול הטופו ומסלול הנשר 9.33) .נק'( שאלה 10 מכונית צעצוע המונעת באמצעות מאוורר ,מונחת על משטח חלק .מהירות הסיבוב של המאוורר מבוקרת באמצעות שלט אלחוטי. א .מהו העיקרון הפיסיקלי המאפשר את תנועת המכונית ,למרות שהיא נעה על מסלול חלק? הסבר תשובתך 8) .נק'( מציבים עתה את המכונית על גבי מסלול אופקי חלק המתוחם בשני צדדיו ע"י פסי מתכת חלקים )ניתן להזניח את החיכוך בין המכונית לרצפה והדפנות( .צורת המסלול היא צירוף של שני חצאי מעגלים בעלי רדיוסים שונים המחוברים זה לזה כמוראה בציור .המרווח בין הפסים גדול במעט מרוחב המכונית ,כך שאינה "נתקעת" בשום שלב של התנועה .ניתן לשנות באמצעות השלט גם את כיוון הסיבוב של המאוורר. המכונית מתחילה לנוע ממנוחה מהנקודה Aאל נקודת הסיום .Fגודלה של המהירות כפונקציה של הזמן נתון בגרף המופיע 85 בתרשים .כמו כן מצורפת טבלה ובה מופיעים הערכים של גודל המהירות בנקודות נבחרות על פני המסלול. מיקום זמן )שניות( במסלול גודל המהירות )מטר/שנייה( 0 A 0 2 B 0.5 4 C 1 6 D 1 8 E 0.5 10 F 0 v )(m/s 1 t(sec) 10 6 4 העתק את המסלול ABCDEFלמחברתך ושרטט באופן איכותי את וקטורי המהירות ,התאוצה הרדיאלית והתאוצה המשיקית בנקודות הבאות .E,B :ציין איזה דופן מפעילה כוח על המכונית בכל אחת מהנקודות 9) .נק'( מצא את אורכו של הקטע ACוחשב את רדיוסו של המעגל המתאים לו 8) .נק'( חשב את הערכים של גודל התאוצה הרדיאלית וגודל התאוצה המשיקית בנקודה 8.33) .Bנק'( ב. ג. ד. שאלה11 שני גופים בעלי מסות mו 2m-בהתאמה מונחים על מישור משופע ארוך מאד וחסר חיכוך ,שזווית הנטיה שלו היא .α כוח F1פועל על המסה השמאלית במקביל למשור המשופע כך שהמערכת מצויה במנוחה. א. ב. ג. ד. ה. הגדר את המושג "כוח נורמלי" 5).נק'( שרטט עבור כל גוף בנפרד את הכוחות הפועלים עליו וציין במפורש מי מפעיל כל כוח. ציין אילו מן הכוחות הפועלים הם כוחות נורמליים 8) .נק'( F .1בטא את גודלו של הכוח F1באמצעות הגדלים m ,g ו α-בלבד 4) .נק'( .2בטא את הכוח שמפעיל הגוף שמסתו mעל הגוף α שמסתו ,2mבאמצעות הגדלים m ,gו α-בלבד 4) .נק'( עתה מפעילים במקום הכוח , F1כוח חדש F2זהה בכיוונו לכוח הקודם ,שגדלו ניתן על ידי הביטוי .F2=3mgרשום ביטוי עבור תאוצת הגופים באמצעות הגדלים ,gו .α -ציין את כיוונה של התאוצה 7) .נק'( האם הכוחות הנורמליים שהגופים מפעילים זה על זה במצב המתאים לסעיף ד גדולים בערכם ,שווים ,או קטנים ביחס לערכם במצב מנוחה? נמק את תשובתך 5.33) .נק'( שאלה :12 תותח נייח ,שמהירות הלוע שלו ,v0 = 100 m/sמכוון בזווית של 60°מעל האופק .טנק מתקרב אל התותח במהירות .72 km/hפגז נורה מהתותח ופוגע בטנק .הנח שלוע התותח ונקודת הפגיעה בטנק נמצאים באותו גובה. א .כמה זמן חולף מרגע הירי עד שהפגז פוגע בטנק? ) 8נקודות( ב .באיזה מרחק מן התותח פוגע הפגז בטנק? ) 8נקודות( ג .באיזה מרחק מהתותח נמצא הטנק ברגע הירי? ) 8נקודות( ד .מכוונים את התותח בזווית של 30°ביחס לאופק .האם על התותחן להקדים או לאחר את הירי לעומת המצב הקודם ,כדי לפגוע בטנק? נמק 9 1/3) .נקודות( 86 שאלה :13 גוף Aשמסתו 2Mמונח על מישור משופע חלק הנטוי בזווית .αגוף Bשמסתו Mמונח על משטח אופקי חלק ומחובר אל הגוף Aבאמצעות חוט ,כמוראה בתרשים. הזנח את מסות הגלגלת והחוט ,ואת כוחות החיכוך בין הגופים לבין המשטחים. בטא את תשובותיך באמצעות הפרמטרים M , αו.g - א .שרטט את כל הכוחות הפועלים על כל אחד מהגופים .ציין מי מפעיל כל כוח 6) .נקודות( ב .מהי תאוצת המערכת? ) 7נקודות( ג .מהי המתיחות בחוט? ) 6נקודות( ד .איזה כוח אופקי Fיש להפעיל על גוף Bכך שהמערכת תנוע ימינה במהירות קבועה? ) 6נקודות( ה .מחליפים בין הגופים כך שגוף Aמונח על המשטח האופקי וגוף Bמונח על המישור המשופע .משחררים את המערכת ממנוחה .האם היא תישאר במנוחה או תחל לנוע? נמק 8 1/3).נקודות( שאלה 14 גוף שמסתו 2 kgקשור לקפיץ ,אשר קצהו השני מחובר לציר במרכזו של שולחן חלק ,כמוראה בתרשים .הגוף נע במהירות זוויתית קבועה של 1 rad/sכך שרדיוס הסיבוב שלו . 0.5 m נתון שקבוע הקפיץ .k=4 N/m חוזרים על הניסוי עם 6קפיצים נוספים ,כאשר בכל פעם משנים את המהירות הזוויתית אך שומרים על רדיוס סיבוב של הכדור שווה ל .0.5 m -לכל הקפיצים יש אותו אורך התחלתי l 0במצב רפוי .בטבלה הבאה מסוכמות תוצאות כל הניסויים. )ω (rad/s )k (N/m 2 13 1 4 3 32 4 55 5 79 6 120 7 162 א .שרטט את כל הכוחות הפועלים על הגוף .ציין מי מפעיל כל כוח 5) .נקודות( 2 2) . ωנקודות( ב. העתק את הטבלה והוסף שורה של ג. R − l0 2 = . ωהאם יש משמעות פיזיקלית לביטוי זה עבור כל ערך של רדיוס הסיבוב הוכח את הקשר k mR ? Rנמק 6).נקודות( ד .שרטט גרף של ωכפונקציה של 6) . kנקודות( ה .העבר קו מגמה ומצא את שיפוע הגרף 8) .נקודות( 2 87 מצא את אורכם הרפוי , l 0 ,של הקפיצים 6 1/3) .נקודות( ו. שאלה 15 על מדרון חלק שגובהו h1מחליק גוף ממנוחה .בתחתיתו הופך המדרון למשטח אופקי חלק .לאחר עוזבו את המשטח פוגע הגוף בקרקע הנמצאת במרחק h2מתחת למשטח )ראה תרשים( בהנחה שהמעבר מהמדון המשופע למשטח האופקי הוא "חלק" מצא: א .את מהירותו של הגוף בתחתית המישור המשופע – בטא אותה באמצעות h1ו 11) . g -נק'( ב .את זמן נפילת הגוף מהמשטח האופקי אל הרצפה 11) .נק'( ג .את המרחק האופקי משפת המשטח האופקי בו פוגע הגוף בקרקע .בטא אותו באמצעות h1ו 11) . h2 -נק'( ד. הראה שאם ניתן לשנות את גובה השולחן ואת גובה המדרון כך שסכום הגבהים h1ו h2 -נותר קבוע ושווה ל H -אזי המרחק המירבי עבור 1 Xיתקבל כאשר H 2 = h1 = h2והוא מקיים 10) . x max = H :נק'( שאלה 16 בתוך חרוט )כובה ליצן ( שזווית שלו 40מעלות תלוי גוף קטן בעל מסה של 0.5ק''ג .אורך החוט הוא 1מטר.מסובבים את החרוט סביב ציר אמכי. באיזהו תדירות יש לסובב את המערכת כדי שהחוט יפתח לזווית א. 30מעלות ? ב. מסובבים את המערכת בתדירות כזאת שהגוף לוחץ על החרוט)מבפנים( בכוח של 5ניוטון.מהי התדירות הדרושה לכך?)חיכוח זניח( מוציאים את הגוף ומניחים אותו על החרוט )מבחוץ( .באיזה כוח ג. הו לוחץ כאשר לא מסובבים את החרוט? באיזה תדירות יש לסובב את החרוט )כאשר הוא מעליו-כמו ד. בסעיף ג'( כדי שהגוף התנתק מהחרוט? שאלה 17 גוף שמסתו m=1kgנמצא בתוך צינור חלק כשהוא מחובר לשני קפיצים בעלי קבוע .k=140N/m כל קפיץ רפוי כאשר אורכו שווה ל. 50 cm-הגוף נמצא במרכז הצינור והקפיצים רפוים)ראה תרשים( א. מסובבים את הצינור ב.f1 =6Hz -באיזה מרחק מנקודה Aנמצא הגוף בזמן תנועתו? הסבר! 88 ב. ג. מחברים את אותו הצינור לציר הסיבוב בזווית של 30מעלות .באיזו תדירות f2יש לסובב את המערכת כדי שקפיצים יישארו רפוים? מה יקרה לקפיצים כאשר התדירות גדולה מאשר סעיף הקודם?איזה קפיץ מתוח ואיזה קפיץ מכווץ? שאלה 18 תלמידים בחוג למכניקה בנו מכשיר למדידת קבוע הקפיץ )ראה תרשים( .קצה אחד של הקפיץ הנבדק מחובר לקיר והקצה השני שלו דוחף עגלה )העגלה לא מחוברת לקפיץ( .מכווצים את הקפיץ במידה קבועה ומשחררים :העגלה נעה ,עולה על המדרון ומזיזה מחוג קל)מסתו זניחה( שמחליק על מסילה .המחוג נשאר בנקודה העליונה אליה הגיעה העגלה .לפי הנקודה שבה נעצר המחוג אפשר לדעת את קבוע הקפיץ .k זווית השיפוע היא α= 30oההתכווצות ההתחלתית של הקפיץ תמיד קבועה ושווה .Δl = 0.1 mמסת העגלה . m = 0.1 kg בצד מסילתו של המחוג התלמידים מצמידים סקלה כדי לסמן עליה ערכים של ) kראה תרשים( .האורך הכולל של הסקלה = d 1.6 m ,הקצה התחתון שלה נמצא בגובהho = 0.2 m . א .כאשר הקפיץ דוחף את העגלה היא מגדילה את מהירותה מ 0 -עד למהירות המכסימלית תוך זמן קצר .איזה מארבעת הגרפים הבאים מתאר נכון את השתנות המהירות בפרק הזמן שהקפיץ דוחף את העגלה ? נמק. ב .1.מצא ביטוי לקבוע הקפיץ kכפונקציה של x -המרחק שהעגלה עוברת על הסקלה . .2שרטט את גרף הכיול של המכשיר ,כלומר , kכתלות ב. x- .3מצא אילו ערכים של kמתאימים לתחילת הסקלה ולסוף הסקלה. ג .באחד הניסויים לעגלה ניתנה מהירות מספקת על מנת להגיע לקצה העליון של הסקלה .אבל עקב תקלה המחוג לא זז חופשית והפעיל על העגלה כוח קבוע נגד כיוון התנועה .כתוצאה מכך העגלה הגיעה רק עד אמצע הסקלה .מצא את גודל הכוח המעכב שפעל על העגלה. 89 שאלה 19 תלמידים בחוג למכניקה בנו מכשיר למדידת קבוע הקפיץ )ראה תרשים( .קצה אחד של הקפיץ הנבדק מחובר לקיר והקצה השני שלו דוחף עגלה )העגלה לא מחוברת לקפיץ( .מכווצים את הקפיץ במידה Δlומשחררים :העגלה נעה, עולה על המדרון )החלק( ומזיזה מחוג קל שמחליק על מסילה )חלקה( .המחוג נשאר בנקודה העליונה אליה הגיעה העגלה .לפי הנקודה שבה נעצר המחוג אפשר לדעת את קבוע הקפיץ .k d ידוע .m=100gr ,g=10m/s2 , α=30oתלמיד משנה כל פעם את ההתארכות ומודד את אורך הסקלה: )Δl(cm 1 2 3 4 5 43 78 123 )d(cm 3 18 ) (Δl2 א .הוסף שורה של ההתכווצות בריבוע) ( Δl2וסרטט גרף של Δl2כפונקציה של 8).dנק'( ב .מצא ביטוי תיאורטי )השתמש בשימור אנרגיה ( לאורך הסקלה dכפונקציה של ריבוע ההתכווצות 8).Δl2 נק'( ג .מה מצין שיפוע הגרף? ומהן יחידותיו?) 5נק'( ד .מצא מתוך הגרף את קבוע הקפיץ 5).נק'( ה .האם הגרף עובר דרך ראשית הצירים? אם כן הסבר מדוע ,אם לא הסבר את המשמעות הפיסיקאלית של חיתוך הגרף עם הצירים חשב את גודל הפיסיקאלי של המשמעות בכל ציר 7.3).נק'( שאלה 20 בתרשים שלפניכם מתואר מטוס הטס במהירות קבועה במסלול מעגלי אופקי .בזמן ביצוע הסיבוב ,מישור הכנפיים יוצר זווית θעם האופק )ראו תרשים(. ידוע שבזמן הטיסה על המטוס פועל כוח עילוי ,הנמצא ביחס ישר לריבוע מהירות המטוס וכיוונו כלפי מעלה ,ובמאונך למישור הכנפיים של המטוס. א .באיזה כיוון של הדף עושה המטוס את הסיבוב ,ימין או שמאל?)4נק'( ב .שרטטו את הכוחות הפועלים על המטוס 5) .נק'( ג .אם נסמן ב v-את מהירות המטוס ,וב R -את רדיוס הסיבוב שלו ,הוכיחו את הביטוי המבטא את הזווית : θ v2 = tanθ Rg ) 10נק' ( ד .טייס הטיס את מטוסו במהירויות שונות במסלול מעגלי אופקי ,כאשר בכל פעם שמר על אותה זווית הטעיה ,θומדד את רדיוס מסלולו .התוצאות מופיעות בטבלה .שימו לב ,המהירות נתונה ב.km/h - 90 108 126 144 v(km/h) 72 160 122.5 90 62.5 40 )R(m שרטטו גרף מתאים ,שבעזרתו אפשר לחשב את זווית ההטעיה הקבועה θשל המטוס 10) .נר'( ה .המטוס טס במהירות קבועה במסלול ישר .ברגע שהטייס מכניס את המטוס לסיבוב אופקי ,הוא חייב להגביר את כוח המשיכה של מנועו ,כדי לשמור על מהירות ועל גובה קבועים .הסבירו מדוע 4.3) .נק'( ת:א.ימין;ד.יש לסרטט גרף של מהירות בריבוע כתלות ברדיוס; 90 שאלה 21 גוף שמסתו m = 0.4 kgמונח על מסילה ישרה .הגרף שבתרשים מתאר את הכוח השקול הפועל על הגוף כפונקציה של ההעתק xממרכז המסילה .כיוון הכוח הוא לאורך המסילה .ברגע t = 0נמצא הגוף במנוחה בנקודה . x = 0.2 m א .באיזו תנועה נע הגוף )קצובה ,שוות תאוצה ,הרמונית פשוטה או אחרת(? נמק 7).נק'( ב .כמה זמן חולף מתחילת התנועה ועד לרגע בו מגיע הגוף לראשונה לנקודה 7)? x = 0נק'( ג .מהי מהירות הגוף )גודל בלבד( בנקודה 6)? x = 0נק'( ד .מהי תאוצת הגוף בנקודה 6)x = - 0.2 mנק'( ה .מהו הגודל הפיסיקלי שמבטא השטח הכלוא בין הגרף לבין ציר ה x-בקטע שבין x = 0.2 mל 7.3)?x = 0 -נק'( שאלה 22 משקולת שמסתה 1 kgתלויה מהתקרה בחוט שאורכו . Lמשחררים את המשקולת בגובה hמעל נקודת שיווי המשקל והיא מתחילה להתנדנד .כאשר החוט מגיע לאנך ,הוא נתקל במסמר הממוקם במרחק Hמתחת לתקרה )וממשיך להתנדנד(, ראה שרטוט .הנח כי תנודתו היא בזוויות קטנות בלבד. H L h מהירות המשקולת כתלות בזמן מתוארת בגרף הבא: )V (m/s 1.0 0.5 )t (s 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.5- 1.091 העזר בנתונים שבגרף וענה על השאלות: א .מה הדומה ומה השונה בין תנועה זו לתנועה הרמונית פשוטה ? ) 6נק'( ב .מצא את 9) . H , Lנק'( ג .מצא את , hהגובה ממנו שוחררה המשקולת 9) .נק'( ד .מצא את המתיחות המירבית בחוט בעת התנודה 9) .נק'( שאלה 23 m גוף נע אנכית מעלה בתאוצה קבועה של 3 2בעזרת מנוע חיצוני .בזמן t=0נמצא הגוף במנוחה על הקרקע, s והכוח מתחיל להאיצו בתאוצה הנ"ל. ברגע t=15sמפסיק המנוע לפעול והגוף ממשיך לנוע תחת השפעת כוח הכובד בלבד. א .באיזה גובה מעל הקרקע נמצא הגוף ברגע 4)?t=15sנק'( ב .לאיזו מהירות מגיע הגוף ברגע 4) ?t=15sנק'( ג .לאיזה גובה מכסימלי מעל הקרקע מגיע הגוף? ד .כעבור כמה זמן מתחילת תנועתו מגיע הגוף לשיא מסלולו? ) 5נק'( ה .כעבור כמה זמן מתחילת תנועתו חזר הגוף לקרקע? ) 5נק'( ו .באיזה מהירות פגע הגוף בקרקע? ) 4נק'( ז .שרטט גרף המתאר את מהירות הגוף כתלות בזמן 6) .נק'( שאלה 24 קרונית נעה ללא חיכוך במעגל אנכי ) (Loopבלונה פארק .מהירותה ההתחלתית בעת כניסתה לתחתית המעגל היתה 25 . m/sמצורפים גרפים המתארים את גודל מהירות הקרונית כפונקציה של הזמן )גרף מס (1.ואת הכח הנורמלי שבין הקרונית למסילה כפונקציה של הזמן )גרף מס: (2. גרף מס: 1 . מהירות כתלות בזמן א .מצא 27.5 25 22.5 17.5 )velocity (m/s 20 15 12.5 10 3 3.5 2 2.5 גרף מס: 2 . 1 1.5 0 0.5 )time (sec כח נורמלי כתלות בזמן 800 700 600 400 300 )normal (N 500 200 100 0 3.5 3 2.5 1.5 2 )time (s 1 0.5 0 92 משיקולי אנרגיה באיזה גובה )ביחס לתחתית המסלול( היתה הקרונית ב 6) . t=1 secנק'( ב .מצא על פי גרף המהירות כתלות בזמן את רדיוס המעגל האנכי .פרט את חישוביך 6) .נק'( ג.מצא את מסת הקרונית תוך שימוש בנתונים משני הגרפים ,נתח את המתרחש ב 6) . t=1.6 secנק'( ד .במקרה אחר נכנסה הקרונית לתחתית המעגל במהירות אחרת וכאשר הגיעה לפסגת המעגל הכח הנורמלי התאפס. מה היה הכח הנורמלי הגדול ביותר שהפעילה הקרונית על המסילה במהלך הסיבוב ? ) 9נק'( ה (1 .היכן במהלך המסלול מתקבלת התאוצה הרדיאלית הקטנה ביותר? ) 3נק'( (2היכן במהלך המסלול מתקבלת התאוצה המשקית הגדולה ביותר?) 3נק'( שאלה 25 גוף שמסתו Mמונח על גבי דיסקה אופקית חלקה הסובבת במהירות זוויתית ). ω (rad/s הגוף קשור ,בעזרת חוט חסר מסה, למשקולת תלויה שמסתה . mהחוט עובר דרך חור קטן במרכז הדיסקה ,כמוראה בתרשים. הגוף נמצא במנוחה יחסית לדיסקה א.סרטט את הכוחות הפועלים על הגוף ועל המשקולת .ציין מי מפעיל כל כוח ועל מי פועל ומה כיוונו .העזר בטבלה : שם הכוח )7 מי מפעיל את הכוח כיוון הכוח על מי פועל הכוח נק( ב.באיזה מרחק Rממרכז הדיסקה מונח הגוף 13) ?Mנק'( ג.סרטט גרף המתאר את תאוצת הגוף Mכפונקציה של הזמן.רשום ערכים ד.מחליפים את הדיסקה בדיסקה אחרת בעלת מקדם חיכוך μעם הגוף קיצוניים על פני שני מחזורים 6) .נק( .Mעד לאיזה מרחק מכסימלי Rmax ניתן להרחיק את הגוף Mכך שיוכל להסתובב יחד עם הדיסקה מבלי להחליק על גביה? ) 7נק( שאלה 26 H A E B D C פני הקרקע התרשים שלפניך מתאר מסילה חלקה נטולת חיכוך ועליה נקודות ,D ,C ,B ,Aו. E - בזמן t=0משחררים את הכדור בנקודה Aוהוא נע צמוד למסילה עד לנקודה .Eלאחר מכן הוא מתנתק. 93 נתון: הכדור משוחרר ממנוחה ב .t=0בזמן t=2secהכדור מגיע לנקודה ,Cבמהירות .15 m/sec הקטע CDאורכו .9 m הכדור מאט בקטע DEבשיעור של ,5 m/sec2במשך .1 sec לאחר שניתק בנקודה ,Eהכדור מגיע לשיא מסלולו , H ,תוך ½ שנייה. א .חשב את גודל תאוצת הכדור בנקודה ,Aלאחר שחרורו 5) .נק'( ב .חשב את מהירות הכדור בנקודה Bהנמצאת במחצית הדרך מ A -ל 8) .C -נק'( ג. צייר בקנה מידה מתאים גרף מהירות-זמן של תנועת הכדור מ A -ל . E -ציין D ,C ,B ,Aו E -ליד הנקודות המתאימות בגרף 12) .נק'( ד .חשב את הגובה של Hמעל הקרקע 8 1/3) .נק'( שאלה 27 שני תלמידים התחרו במרוץ מכוניות לאורך מסלול ישר בלונה -פארק .שתי מכוניות א' ו -ב' ,החלו את תנועתן ממנוחה ,מאותו מקום ,באותו זמן ובאותו כיוון. מכונית א' חצתה את קו הסיום לאחר 60שניות . גרף א' מתאר את התאוצה של מכונית א' כפונקציה של הזמן ,במהלך תנועתה מההתחלה עד קו הסיום במשך 60שניות. גרף ב' מתאר את תאוצתה של מכונית ב' כפונקציה של הזמן ,במהלך 30השניות הראשונות לתנועתה א .שרטט גרף של מהירות מכונית א' כפונקציה של הזמן מתחילת התנועה עד שהגיעה לקו הסיום(6). ב .חשב את המרחק שעברה מכונית א' מתחילת התנועה עד שהגיעה לקו הסיום(6). ג .שרטט גרף של מהירות מכונית בי כפונקציה של הזמן במשך 30שניות של תנועתה וחשב את המרחק שעברה כל אחת מהמכוניות ב 30 -שניות הראשונות לתנועה(8). ד .מכונית ב' המשיכה לנוע אחרי 30שניות לכיוון קו הסיום וחצתה את קו הסיום 2שניות לפני מכונית א'. האם לאחר שיצאו המכוניות לדרכן היה רגע במהלך המרוץ שבו שתי המכוניות נמצאו באותו מרחק מנקודת המוצא? נמק)(5 ה .השלם את גרף התאוצה של מכונית ב' בקטע אחרון של תנועתה )מ 30 -שניות עד שהגיעה לקו הסיום( הנח שתאוצת המכונית בקטע זה קבועה(8). שאלה 28 m כדור פורח החל לעלות ממנוחה מעלה בקו ישר בתאוצה קבועה של s2 =3 . aכעבור 8שניות נעזב ממנו גוף קטן. הזנח את התנגדות האוויר. א .תאר במילים את תנועת הגוף).ציין את סוג תנועתו ואת כיוונה( ב .לאיזה גובה מרבי ,יחסית לקרקע ,יגיע הגוף וכעבור כמה זמן הוא יגיע לגובה זה? 94 ג .מה היא מהירות הגוף בשיא גובהו יחסית לכדור פורח? )הנח שהכדור הפורח ממשיך באותה תנועה(. ד .ד.כעבור כמה זמן מהרגע שבו החל הכדור הפורח לעלות מעלה ,יפגע הגוף בקרקע ומהי מהירותו ברגע הפגיעה ? ה .ה.שרטט באותה מערכת צירים את גרפי "מקום – זמן" של הכדור הפורח והגוף שנזרק מרגע t = 0עד לרגע בו הגוף פוגע בקרקע. תשובות:ב 124.מ' אחרי 10.4שניות ג 31.2-.מ/ש;ד 15.4.שניות 50- ,מ/ש שאלה 29 המערכת המתוארת בתרשים משוחררת ברגע t = 0 secממנוחה והיא נעה ימינה .כעבור 3שניות נקרע החוט ,והכוח ממשיך לפעול .הזנח את מסת החוט ואת כל כוחות החיכוך. נתונים. F = 14 N , M = 4kg :הגרף שלפניך מתאר את מהירות הגוף שמסתו Mכפונקציה של הזמן עבור 5השניות הראשונות של תנועתו .הכיוון ימין נבחר כחיובי. M )V(m/s F 3 5 )t(s m 3 -4 א(. ב(. עבור 3השניות הראשונות של תנועת המערכת : .1שרטט את הכוחות הפועלים על כל אחד מהגופים(4). .2רשום את שיקולי הכוחות )(4 .3חשב בעזרת הגרף את תאוצת הגוף , m , Mאת המתיחות בחוט ומסתו של גוף (10).m .1מצא את תאוצת המערכת מיד לאחר שהחוט נקרע(3). .2מצא את מיקומו של הגוף Mלאחר 5שניות מתחילת תנועתו)(6 vo שאלה 30 מטוס הנע במהירות vo=250 m/sבכיוון היוצר זווית ( sinα = 0.6 ) α = 37oמעל אופק , משחרר פצצה בהיותו בנ' Aהנמצאת בגובה 320 mמעל נק' Pשעל הקרקע.הפצצה פוגעת בקרקע בנקודה ) .Qראה תרשים( הזנח את התנגדות האוויר לתנועת הפצצה. א .סרטט תרשים מקורב של מסלול תנועת הפצצה.סמן בו את נק' Aואת נק' Pו6).Q-נק'( ב .כעבור כמה זמן תפגע הפצצה בקרקע?) 10נק'( ג .מהי מהירות הפצצה ברגע פגיעתה בקרקע)גודל וכיוון(? ) 10נק'( ד .היכן נמצא המטוס יחסית לנקודה Qברגע בו פגעה הפצצה בקרקע? )באיזה מרחק אופקי ובאיזה גובה(?הנח שתנועת המטוס אינה מושפעת משחרור הפצצה 7.3) .נק'( Q α Α 320m P שאלה 31 גוף קטן שמסתו m=1kgקשור לקצה חוט שאורכו .L=1mקצהו שני של החוט קשור לנקודה , Aהנמצאת מעל לקצה הקוטר האנכי של כדור חלק שרדיוסו . R= 2mהגוף נע על פני הכדור במסלול מעגלי אופקי שרדיוסו r=80cm במהירות ) v = 3m/sראה תרשים(. 95 א. ב. ג. ד. ה. ציין את כל הכוחות הפועלים על הגף בעת תנועתו )מהו הכוח ,מכיוונו, מי מפעיל אותו( 4 ) .נק'( חשב את המתיחות בחוט ואת הכוח שכדור מפעיל על הגוף 12).נק'( מהי מהירות המינימלית בה יש לסובב את הגוף בכדי שיינתק מהכדור?)6נק'( מה תהיה המתיחות בחוט ברגע הניתוק?)4נק'( אם ידוע שהחוזק המקסימלי של החוט הוא : T=20 N .1מה הזווית בה נפרש החוט במקרה זה?) 3.3נק'( .2באיזו מהירות ייקרע החוט?) 4נק'( A שאלה 32 נערה מבצעת בנג'י .היא נופלת מגשר ) Aמהירות התחלתי אפס( שנמצא בגובה 100מ' מעל נהר Bכשהיא קשורה לחבל אלסטי שאורכו הרפוי 60מ' .החבל מציית לחוק הוק )בדומה לקפיץ(. א .חשב את מהירות הנערה ברגע שהחבל מתחיל להימתח )כשאורכו 60מ'( 8).נק'( ב .מסת הנערה 60ק"ג והיא מגיעה למצב של מהירות רגעית אפס ברגע שראשה משיק לנהר. מסת החבל זניחה.חשב את השינוי באנרגיה הפוטנציאלית הכובדית מרגע נפילתה ועד לרגע בו מהירותה הרגעית אפס. ג .חשב את קבוע האלסטיות של החבל. שאלה 33 בניסוי למדידת תאוצת הכובד ,gהשתמשו במערכת המתוארת בתרשים .מעל גלגלת הקשורה לתקרה ,עובר חוט שבקצותיו קשורים שני גופים בעלי מסות ) m1=m2=0.4kgמכונת .(Atwood ברגע ההתחלתי )t=0כאשר המערכת מוחזקת במנוחה( המרחק האנכי בין שתי המסות הוא .h=1.1m על מסה m1מונחת מסה נוספת .m=0.1kgברגע t = 0משחררים את המערכת ממנוחה. ברגע ,t=1sכאשר שתי המסות m1ו m2-נמצאות זו מול זו בגובה זהה מעל הרצפה ,מסירים את המסה הנוספת ,mבלי להשפיע על תנועת המערכת. א .חשבו את תאוצת המערכת לפני הסרת הגוף שמסתו 6). mנק'( ב .חשבו מנתוני הניסוי את ערכה של תאוצת הכובד ,במקום שבו נערך ניסוי זה 10) .נק'( ג .חשבו את הכוח ' , Fשהגוף שמסתו mהפעיל על הגוף שמסתו m1שעליו היה מונח 6) .נק'( ד .תארו במילים את תנועת המערכת )שווה מהירות ,שווה תאוצה ,אחרת( ,מהרגע שבו ,t=1sאחרי שהסירו את המסה .mנמקו את תשובתכם! ) 5.3נק'( ה .מניחים הפעם את שלוש המסות m1 , m,ו m2-על משטח אופקי חלק .מה ערכו של כוח אופקי Fהפועל על שלוש המסות )ראו תרשים( ,ומעניק להן אותה תאוצה שחישבתם בסעיף א? הסבירו את תשובתכם! ) 6נק'( תשובות:א0.977.מ/ש;2ב8.793. ה0.879.ניוטון מ/ש2 ; ג0.78.ניוטון ; 96 שאלה 34 קפיץ מחובר אל התקרה ועליו תלוי גוף Aשמסתו . 2mאל הגוף Aמחובר בחוט )שמסתו זניחה( גוף Bשמסתו .mכאשר המערכת במנוחה ,התארכותו של הקפיץ )התוספת לאורכו של הקפיד החופשי( היא .dברגע מסוים ניתק החוט ,והגוף Bנופל. א .מהי משרעת )אמפליטודה( התנודות של הגוף 9)? Aנק'( ב .מהו זמן המחזור של התנודות ? ) 9נק'( ג .מהי המהירות המרבית של הגוף Aבעת תנודותיו? ) 8נק'( ד.מהו הכוח השקול המרבי הפועל על הגוף 7.3)?Aנק'( בטא את תשובותיך בעזרת הגדלים d , mו) g -תאוצת הנפילה החופשית(. שאלה 35 גוף שמסתו ,m=200grמשוחרר ממנוחה מנקודה Gהנמצאת בראש מסילה חלקה המורכבת מרבע מעגל ברדיוס R=50cmהמחובר למסילה אופקית המצורף אינו לפי קנה המידה( .בקצה המסילה מונח קפיץ אופקי המחובר לקיר .אורכו הרפוי של הקפיץ Lo=25cmוקבוע הקפיץ שלו .K=200N/m א .לאיזה מרחק מינימאלי מהקיר יגיע הגוף? )(7 ב .חשב/י כמה זמן נמצא הגוף במגע עם הקפיץ? )(6 ג .ב t=0secהגוף פגע בקפיץ ,הכיוון החיובי למקום מוגדר שמאלה ונקודת הייחוס למקום ) (X=0mנקבעה היכן שהקפיץ רפוי .צייר/י גרף של המקום של הגוף כתלות בזמן מרגע הפגיעה של הגוף בקפיץ ועד לרגע הניתוק ממנו .הסבר/הסבירי(7) . ד .הגוף עולה בחזרה מעלה .הסעיפים הבאים מתייחסים לנקודה Jדרכה עובר הגוף .רדיוס המעגל בנקודה זו יוצר זווית של α=600עם האנך )ראה/ראי תרשים(: ) (1האם יש לגוף תאוצה רדיאלית? אם תשובתך חיובית ,נמק/י מדוע וצייר/י את וקטור התאוצה הרדיאלית .אם תשובתך שלילית הסבר/הסבירי מדוע אין לגוף תאוצה רדיאלית(5) . ) (2האם יש לגוף תאוצה משיקית? אם תשובתך חיובית ,נמק/י מדוע ,צייר/י את וקטור התאוצה המשיקית וחשב/י את גודלו .אם תשובתך שלילית הסבר/הסבירי מדוע אין לגוף תאוצה משיקית. )(5 ) (3צייר/י את וקטור התאוצה השקולה(3 1/3) . א 15.ס''מ ;ב 0.01.שניות ;ד.1.כן 2.8.66מ/ש2 שאלה 36 שני גופים בעלי מסות M = 10kgו - m = 5kgקשורים ביניהם בחוט העובר מעל גלגלת. המערכת מוחזקת במנוחה במצב המתואר בתרשים ,כאשר הגוף mמונח על הרצפה והגוף Mבגובה H = 3mמעליו .מתחת לגוף Mיש בור ,ובו נמצא קפיץ שבמצבו הרפוי הקצה העליון שלו בגובה של הרצפה .מקדם האלסטיות של הקפיץ . K = 500 N/m משחררים את המערכת ,והיא מתחילה לנוע .ברגע שגוף Mפוגע בקפיץ ,החוט נקרע . והמסה Mנדבקת לקפיץ .מסות החוט והגלגלת זניחות א.חשבו על פי שיקולי אנרגיה את מהירות הגוף M,ברגע שהחוט נקרע 10).נק)' )' ב.חשבו את ההתכווצות המרבית של הקפיץ 8) .נק ג.מה הייתה התכווצות הקפיץ ,אילו הניחו עליו בעדינות את הגוף? M )' חשבו את העבודה הדרושה לשם כך 5.3) .נק ד.דוחפים את הגוף כלפי מטה ,כך שהקפיץ מתכווץ עד שקצהו העליון נמצא m 1.9מתחת לרצפה. אם הקפיץ משתחרר ,עד לאיזה גובה מעל לרצפה יגיע גוף ? Mמצאו את התשובה על פי שיקולי אנרגיה בלבד 10).נק'( א 4.47.מ/ש;ב0.86.מטר;ג 0.2.מטר;ד 7.125.מ' 97 שאלה 37 גוף שמסתו , m1=6 kgהנמצא על מדרון חלק ומספיק ארוך ,קשור באמצעות חוט סביב גלגלת למשקולת שמסתה . m2= 4 kgהמדרון נטוי m1 בזווית 300לאופק .ברגע t=0משחררים את המערכת ממצב מנוחה . א .חשב את תאוצת כל גוף ,גודל וכיוון 8) .נק( m2 ב .חשב את גודלו וכיוונו של הכוח השקול הפועל על כל גוף 7.3 ) .נק( α=30 ג .חשב את מהירות כל גוף ,גודל וכיוון ,ברגע 6 ) . t=3 secנק( 0 ד .ברגע t=4 secנקרע החוט .חשב את : .1תאוצת כל גוף ,גודל וכיוון 6) .נק( .2אחרי כמה זמן מרגע קריעת החוט חוזר גוף 1לנקודת המוצא ? ) 6נק( א .תאוצות שוות בגודל) 1מ/ש (2גוף 1למעלה המדרון ושל שני למטה.ב 6N,4N.ג3.מ/ש;ד5-.מ/ש10, 2מ/ש2.3; 2ש שאלה 38 גוף קטן שמסתו m=0.5kg ,קשור אל מוט הקבוע בתקרת מעלית בחוט שאורכו l =1mהגוף מסתובב בתנועה מעגלית )ראו תרשים( ,כאשר זווית הפרישה בין החוט לאנך היא 30מעלות . מסת החוט זניחה .המעלית נמצאת במנוחה בגובה מסוים א.חשבו את התדירות שבה מסתובב הגוף8) .נק ב.חשבו את המתיחות בחוט 8).נק ג .איך ישתנו תשובותיכם לסעיפים א ו-ב ,אם תהיה מסתו של הגוף ? M=2kgנמקו!) 4.3נק ד.איך ישתנו תשובותיכם לסעיפים א ו-ב ,אם תרד המעלית במהירות קבועה של ?v=2m/s נמקו!)4נק ה.איך ישתנו תשובתיכם לסעיפים א ו-ב ,אם תרד המעלית בתאוצה קבועה 4)? a=2m/s2נק(' ו .ברגע מסוים ,התחילה המעלית ליפול באופן חופשי .תארו במילים את תנועתו של הגוף מנקודות הראייה הבאות: .1צופה בתוך המעלית הנופלת 2.5) .נק )' .2צופה מחוץ למעלית הנופלת 2.5) .נק'( תשובות :א 0.54.הרץ ;ב5.77.ניוטון;ג.לא משתנה.לא משתנה שאלה 39 בתרשים שלפניכם מתואר גוף שמסתו ,m=3kgהמחובר לציר אנכי בשני חוטים,שאורכו של כל אחד .l =0.5mהמרחק בין שתי נקודות הקשר של החוטים לציר הוא L=0.6m הגוף מסתובב סביב הציר במהירות זוויתית .ω=6rad/secזווית הפרישה בין החוט העליון לציר הסיבוב היא .θ א .חשבו את רדיוס הסיבוב של הגוף 8).נק'( ב .חשבו את המתיחות בכל אחד מהחוטים 10) .נק' ( ג .חשבו את תדירות הסיבוב עבורה המתיחות בחוט התחתון היא אפס 8).נק'( ד .החוט התחתון נקרע ,והגוף ממשיך להסתובב בתדירות שחישבתם בסעיף ג ,כאשר הוא קשור אל הציר רק בחוט העליון .האם זווית הפרישה θתהיה גדולה יותר מזווית הפרישה של סעיף ג, קטנה יותר או שווה? הסבירו! ) 5נק'( ה .מה צריכה להיות תדירות הסיבוב של הגוף ,כדי שזווית הפרישה תהיה 2.3) ?900נק'( תשובות :א 0.4.מ';ב 52.ניוטון2,ניוטון ;ג5.77.ראד/שניה;ד.שווה cosθ=0.6ה.לא קיימת זווית כזאת שאלה 40 בטבלה שלפניכם מתוארת מהירותה של מכונית ברגעים מסוימים. 15 12 9 6 5 2 0 )t(s 39.6 28.8 18 10.8 9 3.6 0 )v(km/h שימו לב! הזמן נמדד בשניות והמהירות בקמ"ש! 98 א .שרטטו גרף של מהירות המכונית כפונקציה של זמן 10) .נק'( ב .מהו סוג תנועתה או סוגי תנועתה של המכונית )שוות מהירות ,שוות תאוצה ,אחרת( מהרגע שבו t=0עד לרגע שבו t=15s ? ) 7.33נק'( ג .אחרי הרגע ,t=15sהמכונית ממשיכה לנוע על פי אותה חוקיות שבה נעה קודם לכן ,ומגיעה למהירות מרבית vmax=108km/h .של ) (1באיזה רגע השיגה המכונית את מהירותה המרבית? ) 8נק'( ) (2איזה מרחק עברה המכונית מרגע 1 = 0עד לרגע שבו השיגה את המהירות המרבית? ) 8נק'( תשובות :ג 1.34.שניות2.458.מ' שאלה 41 גוף Aנזרק כלפי מעלה במהירות התחלתית ,v01=30m/sמנקודה הנמצאת במרחק אופקי x=20mממגדל שגובהו ) h=40mראו תרשים(. אחרי פרק זמן מסוים ) ,(Δtנזרק מראש המגדל גוף שני Bבמהירות אופקית . v02=20m/sהגופים מתנגשים בנקודה מסוימת במסלולם. התנגדות האוויר היא זניחה. א .אילולא גוף Aהתנגש בגוף ,Bמה הגובה המרבי שאליו היה מגיע?) 5נק'( ב .כעבור כמה זמן מרגע זריקתו של גוף ,Bהוא מתנגש בגוף 8) ?Aנק'( ג .מה גובה נקודת ההתנגשות מעל הקרקע?) 8.3נק'( ד .כעבור כמה זמן מרגע זריקתו של גוף ,Aיש לזרוק את גוף ,Bכדי שיוכלו להתנגש זה בזה ? האם התשובה היא חד משמעית? נמקו! ) 6נק' ( ה .מהי מהירות הגוף ) Bגודל וכיוון( רגע לפני ההתנגשות? ) 6נק' תשובות :א45.מ';ב1.שניה;ג35.מ';ד.שתי אפש'3.41:ש' או 0.59ש';ה 22.36.מ/ש; 26.56מעלות. שאלה 42 בתרשים מתוארת מערכת המורכבת משני צינורות שקופים ,צינור אנכי ABוצינור אופקי .CD גוף שמסתו Mיכול לנוע ללא חיכוך לאורכו של הצינור האופקי והוא קשור באמצעות חוט הכרוך מעל גלגלת למשקולת שמסתה .m הגלגלת והחלק האנכי של החוט נמצאים בתוך הצינור האנכי . מסובבים אה הצינור האנכי סביב צירו בתדירות קבועה fובזמן הסיבוב הגוף Mמתייצב במרחק Rקבוע מציר הסיבוב. א .בטא אה המרחק Rבאמצעות , f , M, mו7).g -נק'( קבוצת תלמידים מקבלת אה המערכת המתוארת ,משקולות לבניית המסה התלויה ,mסרגלים ושעוני עצר .התלמידים פבצעים מספר מדידות כאשר בכל מדידה הם משנים אה מסת המשקולות mומודדים אה המרחק Rמציר הסיבוב בו הגוף Mלא נע ביחס לצינור .הצינור משלים 10סיבובים ב 8 -שניוה בכל המדידוה . בטבלה רשומוה התוצאוה שקיבלו התלמידים עבור המרחק Rבהתאם למסה : m 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 )m(kg 20 15.7 12.5 7.8 4.0 )R(cm 5נק(. ב.1 .סרטט גרף פיזור של תוצאוה הניסוי והוסף לו קו מגמה מתאים) . .2האם צורה הגרף מתאימה לביטוי שקיבלת במעיף א ? הסבר3 ) .נק(. ג .בעזרת הגרף שסרטטת חשב אה המסה Mשל הגוף שבתוך הצינור האופקי12 ) .נק(. ד .ביצעו את אותו הניסוי על פני הירח ,שתאוצה הכובד על פניו קטנה פי 6מערכה על פני כדור הארץ . באיזו תדירות סובבו את המערכת אם ידוע שהתקבלו אותן תוצאות כמו על פני כדור הארץ? נמק 6.3) .נק'( תשובות :ג 0.2.ק''ג.ד 0.51.הרץ שאלה 44 שני גופים שמסתו של כל אחד היא ,Mקשורים זה לזה בחוט ,bהכרוך סביב גלגלת. הגלגלת קשורה בחוט cאל התקרה )ראו תרשים א( .מסות החוטים bו c -ניתנות להזנחה, וכן גם כוחות חיכוך כלשהם. א .בטאו באמצעות נתוני השאלה: .1מתיחות החוט .b .2מתיחות החוט . c ב .על הגוף הימני תולים גוף נוסף שמסתו ,mבאמצעות חוט ,dשאף מסתו זניחה. )ראו תרשים ב( 99 .1הראו כי התאוצה aשל הגוף שמסתו , mקטנה מתאוצת הנפילה החופשית .g .2אדם הנמצא במעלית היורדת במהירות קבועה ,צופה מבעד לחלון שבמעלית בגוף שמסתו .m aהיא תאוצה ביחס לכדור הארץ. האם תאוצת הגוף כפי שצופה בה האדם ,תהיה קטנה מהתאוצה , aשווה לה או גדולה ממנה? ג .ברגע מסוים נקרע החוט .dמה סוג התנועה של הגוף הימני שמסתו ,Mלאחר שהחוט נקרע :שווה מהירות ,שווה תאוצה ,אחרת? נמק ! שאלה 45 כוח קבוע F = 0.5Nפועל על גוף ,שמסתו m=1 kg ,המונח על מישור אופקי חלק ,למשך . 2 secבתום 2שניות מגיע הגוף אל הנקודה Aוממנה ממשיך תנועתו לאורך מישור משופע ABששיפועו (sinα=0.6)α = 36.87oואורכו .AB=4mממישור זה נופל הגוף מגובה H=9.2mלרצפה ראה תרשים . א .מצא את מהירותו של הגוף בנקודה .A ב .מצא את תאוצתו של הגוף במדרון המשופע . ג .חשב את : .1מהירותו של הגוף בנקודה )Bבסוף המדרון המשופע (. .2כמה זמן נמשכה תנועתו של הגוף מהנקודה Aלנקודה .B ד .חשב את משך נפילתו של הגוף מהגובה Hלקרקע . ה .בעת נפילתו של הגוף נושבת עליו רוח המפעילה כוח אופקי קבוע F`=4Nימינה .חשב את המרחק האופקי שעבר הגוף. שאלה 46 .1נתונים שני גופים הנעים לאורך קו ישר )תרשים .(1מסות הגופים .m2=2kg ,m1=4kg תרשים 1 m1 )Xמטר( 6 m2 0 כח דחייה קבוע פועל בין שתי המסות כל זמן המרחק בין הגופים קטן מ 6-מטר. בתרשים 2מתואר גרף המיקום כפונקציה של הזמן של כל אחד מהגופים. א .חשב את המהירות של שני הגופים לפני ואחרי פעולת כוח הדחייה. ב .חשב את תאוצת כל אחד מהגופים כאשר הכוח פועל עליהם. ג .שרטט גרף של המהירות כפונקציה של הזמן לכל גוף במהלך 7השניות. ד .חשב את הרגע בו המרחק בין הגופים הוא מינימלי? תשובות:א.לפני3 ;0:מ/ש ;אחרי 2 :מ/ש 1-מ/ש;ב 0.5.מ/ש 1-;2מ/ש.2ד3.שניות תרשים2 100 רוח שאלה 47 מתחתית הבור שעומקו 25מטר נזרק אבן אנכי כלפי מעלה D במהירות התחלתית ) vo=30m/sנקודה ( A כאשר היא עוברת את הקצה הבור,נקודה , Bהיא מושפעת מרוח אופקית הנושבת ימינה.מסת האבן היא m = 0.2kg וכוח שמפעילה עליה הרוח הוא . 0.5N א .מהי המהירות בנקודה ? B ב .תוך כמה זמן מגיעה האבן לנקודה ? B ג .מהו גובה שיא המסלול של האבן? ד .מהו המרחק BDבין קצה הבור לנקודת הפגיעה של האבן בקרקע? ה .באיזו זווית פוגעת האבן בנקודת ?D ו .הוכח שהמסלול BDאנו פרבולה! B 25m A שאלה 48 גוף מלבני ,שמסתו 20ק"ג ,נשען על 6קפיצים זהים ,כמתואר בתרשים. כאשר מעמיסים במרכזו של הגוף המלבני גוף נוסף ,שמסתו 10ק"ג ,הוא שוקע בשיעור של 10ס"מ. א .מהו קבוע הכוח של כל אחד מששת הקפיצים ?) 11נק'( ב .הגוף המלבני העמוס מתחיל להתנודד מעלה-מטה )אך הוא נשאר כל הזמן במצב מאוזן( .מהו זמן המחזור של תנודותיו? ) 11נק( ג .נניח כי הקפיצים המחוברים לנקודות Cו F -נשברו .כיצד ישפיע הדבר על וכן המחזור של תנודות הלוח? נמק! ) 11נק'( שאלה 49 צוללנים באקפולקו קופצים לים מגובה 36מ' .בסעיפים א' וב' בלבד הזנח את התנגדות האוויר וחשב: א .את משך הזמן מרגע הקפיצה )ממנוחה( ועד לרגע כניסתם למים 4) .נק'( ב .את מהירות כניסתם למים 4) .נק'( ג .באקפולקו שטופת השמש מתאמנים גם בצניחה חופשית .מסת אחד הצונחים היא .61kgהאיש ביצע את צניחתו בדרך של נפילה חופשית .בשלב מסוים ,לפני פתיחת המצנח ,נע הצנחן במהירות קבועה .מהם הכוחות הפועלים על הצנחן ברגע זה? מי מפעיל אותם ,מה גודלם ומה כיוונם? ) 2נק'( ד .אחד הצונחים התנדב למדוד את גודל כוח התנגדות האוויר הפועל עליו כתלות במהירותו .הוא סיכם את התוצאות בטבלה שלהלן: 30 67.6 20 30 15 16.9 10 7.5 8 4.8 4 1.2 6 2.7 )V(m/s )F(N .1הוסף שורה לטבלה בה יופיע ריבוע המהירות ) (v2ושרטט גרף של התנגדות האוויר כפונקציה של ריבוע המהירות 10) .F(v2) :נק'( .2מצא ,על פי הגרף ,את הקשר בין הכוח המופעל על הגוף ע"י האוויר ומהירות הגוף 6) .נק'( ה .על פי הקשר שמצאת חשב את הכוח שהאוויר מפעיל על גוף הנע במהירות של 25m/sוהערך האם הזנחת התנגדות האוויר בסעיפים א' וב' היתה מוצדקת .נמק 5 1/3) .נק'( שאלה 50 .1תלמיד ביצע ניסוי לחקירת הזריקה האנכית כלפי מעלה של גוף בעל מסה .m=0.2kgהוא זרק את הגוף כלפי מעלה ,מדד את מהירותו בגבהים hשונים ,וחישב את האנרגיה הקינטית שלו Ekעבור כל אחד מן הגבהים: 12 10 10 15 8 20 6 25 4 30 )h (m )Ek (J במשך תנועת הגוף באוויר ,מרגע זריקתו ועד לרגע פגיעתו בקרקע ,פעל על הגוף כוח חיכוך fקבוע. שרטט גרף של ערכי Ekכפונקציה של 5) .hנקודות( הוכח כי הקשר בין Ekל h -הוא ליניארי ,ורשום את משוואת הישר ) 10) .Ek =f(hנקודות(. 101 בעזרת הגרף ששרטטת ,מצא את: ) (1האנרגיה הקינטית ההתחלתית Ek0של הגוף ) 2נקודות(. ) (2הגובה המקסימאלי אליו מגיע הגוף 3) .נקודות( ) (3כוח החיכוך fשבין הגוף לאוויר 5) .נקודות( האם מהירות החזרה של הגוף לנקודת הזריקה גדולה ,קטנה או שווה למהירות הזריקה? נמק 5) .נקודות( 102