מבחן מועד ב`- תשע"ג - אוניברסיטת בר-אילן
Transcription
מבחן מועד ב`- תשע"ג - אוניברסיטת בר-אילן
קורס 86-115-01 :מכניקה אוניברסיטת בר-אילן תשע"ג סמסטר א' מבחן מועד ב' משך זמן הבחינה :שלוש שעות חומר עזר מותר :מחשבון כיס ודף הנוסחאות המצורף לבחינה זו. כל חומר עזר אחר – אסור לשימוש בבחינה. מרצה :ד"ר אלי סלוצקין U .1במערכת הגלגלות שבציור ,מסת הגלגלות והחוט – זניחה .כוח החיכוך – זניח. )(15% א .איזה כוח צריכה להפעיל היד שבציור ,כדי שהכדור )בעל מסה (Mינוע במהירות קבועה vלמעלה? ב .כמה עבודה יש להשקיע ,כדי להרים את המסה לגובה .h ג .מהו ההספק שיש להפעיל ,כדי להעלות את המסה למעלה במהירות ?v ד .מהי התשובה המספרית לסעיף א' ,אם M=1kgו?g≈10m/s2 - .2מסובבים חבל ,בעל אורך Lומסה ,Mבמהירות זוויתית ,ωללא גרוויטציה. בקצה החבל מחוברת מסה .mw מישור הסיבוב מאונך לציר המרכזי ,שאליו קשור התיל. )(25% א .מהי המתיחות בנקודות שונות לאורך החבל? ב .ברגע זמן t0כלשהו ,תוקעים יתד אנכי לתוך מישור התנועה של החבל ,במרחק ∆xמציר הסיבוב. החבל פוגע ביתד; קצה החבל ,באורך ) (L-∆xמתלפף על היתד. האם האנרגיה של המסה mwנשמרת מזמן t0עד פגיעתה של מסה זו ביתד? )(i האם התנע הזוויתי של המסה mwנשמר מזמן t0עד פגיעתה של מסה זו ביתד? )(ii ג .מהי המהירות של המסה mwברגע הפגיעה ביתד. )(30% .3כדור ,בעל רדיוס Rומסה ,Mמתגלגל בהשפעת כוח הכבידה של כדור הארץ על משטח שזווית השיפוע שלו היא .αהכדור מתחיל את תנועתו ממצב מנוחה .מקדם החיכוך בין הכדור למשטח המשופע הוא .µ צפיפות המסה של הכדור – אחידה. א .בטאו את מומנט ההתמד של הכדור דרך Μו.R - 1 5 2 2 3 4 2 2 2 רמז∫ (A − x ) dx = 5 x − 3 A x + A x : 1 2 2 3 ∫ sin θ dθ = − 3 sin θ cosθ − 3 cosθ ב .ציירו את דיאגרמת הכוחות הפועלים על הכדור. ג .מהו הטורק ) (torqueהשקול הפועל על הכדור? ד .מהו הערך המכסימאלי של ,αעבורו הכדור עדיין יוכל להתגלגל ללא שום החלקה? .4קטר מזרים חול אל קרונית בקצב של bק"ג\שניה )ראה ציור( .הקרונית איננה ממונעת .מסת הקרונית בt=0 - היא .Mcהקטר והקרונית אינם מחוברים .נהג הקטר מכוון את מהירותו באופן שהמרחק בין הקטר לקרונית – קבוע .מהירות החול ביחס לקטר היא .uעל הקרונית פועל כוח חיכוך )כתוצאה מחיכוך באוויר( ,F=-kvכאשר v היא המהירות הרגעית של הקרונית ו k -הוא קבוע נתון. )(30% א .מצאו את מהירותה של הקרונית כפונקציה של הזמן, אם נתון שהקרונית התחילה ממנוחה בזמן .t=0 רמז :פתרון משואה דיפרנציאלית ) , ẋ = −x/(A + Ctכאשר Aו C-הם קבועים כלשהם, ניתן ע"י ,x=E1(A+Ct) -1/C :כאשר E1הוא קבוע ,הנקבע מתנאי ההתחלה. ג .נתון .b=5 kg/s ;k=1 sec*N/m ;u=5 m/s :מצאו את מהירות הקרונית בזמן ∞→.t 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 =c/a ,r0=b2/a .r r0 1 cos r0 U U F xˆ yˆ x y :כוח קולון :חוק השני של ניוטון L=mr×v :תנע זוויתי :(משוואת האליפסה )אחד המוקדים בראשית הצירים 2 EL2 L2 2 , 1 GMm 2 G 2 M 2 m3 :בתנועה קפלרית b 1 2 1 2 mvb mv a F dr U (ra ) U (rb ) :משפט עבודה אנרגיה 2 2 a