מבחן מועד א - אוניברסיטת בר אילן
Transcription
מבחן מועד א - אוניברסיטת בר אילן
קורס 86-115-01 :מכניקה מבחן מועד א' אוניברסיטת בר-אילן תשע"א סמסטר א' משך זמן הבחינה :שלוש שעות חומר עזר מותר :מחשבון כיס ,דף הנוסחאות המצורף לבחינה זו. כל חומר עזר אחר – אסור לשימוש בבחינה. מרצה :ד"ר אלי סלוצקין .1חרוז נע במהירות קבועה uלאורך חישור של אופן .בזמן ,t=0האופן מתחיל להסתובב בתאוצה זוויתית קבועה ,ממצב מנוחה .בזמן t=0החישור מקביל לציר ה ,x -והחרוז נמצא בראשית הצירים. )(20% )(25% א .מצאו את מהירותו ותאוצתו של החרוז בקואורדינאטות פולאריות. ב .מצאו את הערך האבסולוטי של המהירות והתאוצה בזמן ,t=2 sec כאשר נתון=0.1 rad/s2 ,u=2 cm/s : .2מסה )נקודתית( Mמחליקה ממנוחה בגובה ,hלאורך השיפוע ,בזווית למישור .אחרי זה ,המסה ממשיכה להחליק על המשטח הישר. מקדם החיכוך בין המסה לכל אחד מהמשטחים הוא . א .היכן ,ביחס לסוף השיפוע ,המסה תיעצר? ב .תנו תשובה מספרית לסע' הקודם, אם נתון.=45o ,=0.5 ,h=1m : .3במערכת שבציור ,שתי המסות זהות .הגלגלת והחוטים הם חסרי מסה וחיכוך. )(30% א .מהו מקדם החיכוך המכסימאלי במשטח האופקי ,שעבורו המערכת תנוע? ב .אם המערכת נעה )עבור נתון כלשהו( ,מהי המתיחות בחוט? ג .אם החיכוך בשולחן זניח ,=0אך שופכים על המסה הימנית חול מלמעלה, בקצב של bק"ג\שנייה ,מהי המתיחות בחוט )כפונקציה של הזמן( ? )המערכת משוחררת ממנוחה בזמן ;t=0באותו רגע מתחילים גם לשפוך על המסה הימנית חול(. רמז לסע' ג' :הפתרון של משוואה דיפרנציאלית x Ax C 0 :הוא: B C , xt 1 exp At t B2 0כאשר B1ו B2-תלויים בתנאיי ההתחלה. A A )(25% .4שתי דיסקות ,בעלות רדיוס Rומסה ,Mמחוברות במוט חסר מסה ,בעל אורך .L הדיסקה העליונה תלויה על ציר )חסר-חיכוך( ,העובר דרך מרכזה .המערכת מתנדנדת כמטוטלת ,כפי שמופיע בציור. א .מצאו את מומנט ההתמד של המערכת ,עבור תנודות סביב הציר הנ"ל. ב .מצאו את מחזור התנודות ,בקירוב של זוויות קטנות )כלומר.(sin ≈ , תזכורת :פתרון משוואה דיפרנציאלית x Axהוא, x C1 cos( At ) : כאשר C1ו -הם קבועים ,התלויים בתנאיי התחלה. ג .מצאו את הפתרון המספרי לסעיף ב' ,אם .R=0.2m ,L=1m בהצלחה! דף משוואות A 2 B 2 2 AB cos C2 xˆ A B Ax Bx yˆ :משפט קוסינוסים zˆ Ay By :מכפלה ווקטורית Az Bz Ay B z B y Az xˆ Az B x B z Ax yˆ Ax B y B x A y zˆ rˆ cos xˆ sin yˆ ˆ sin xˆ cos yˆ rˆ ˆ :וקטורי יחידה בקואורדינאטות פולאריות :נגזרות של וקטורי יחידה בקואורדינאטות פולאריות ˆ rˆ r rrˆ rˆ :מהירות בקואורדינאטות פולאריות 2 :תאוצה בקואורדינאטות פולאריות r r r rˆ 2r r ˆ x (t ) f ( t ) g ( t ) x t f t g t f t g t : כללי גזירה x (t ) f ( g (t )) x t f g t g t Gm1 m2 :כוח משיכה G=6.6710-11 Nm2/kg2 F Rˆ12 2 R12 kq q F 12 2 Rˆ12 R12 k=9109 Nm2/C2 dP F ma dt dL/dt = :שימור תנע = r×F :כוח קולון :חוק השני של ניוטון L=mr×v :תנע זוויתי r0 :משוואת האליפסה 1 cos 2 EL2 L2 2 , 1 :בתנועה קפלרית r0 GMm 2 G 2 M 2 m3 =c/a U U F xˆ yˆ x y ,r0=b2/a .r b 1 2 1 2 mvb mv a F dr U (ra ) U (rb ) :משפט עבודה אנרגיה 2 2 a