1 פתרון תרגיל – פיסיקה למדעי החי
Transcription
1 פתרון תרגיל – פיסיקה למדעי החי
פיסיקה למדעי החי – פתרון תרגיל 1 ΔX=X-X0 .1 א .נסמן את הגרף הימני באות Rואת הגרף השמאלי באות . L R המהירות ההתחלתית היא נקודת החיתוך עם ציר ה. V0L=10 m/sec , V0R=5 m/sec : y - התאוצה היא שיפוע הגרףaL=(20-10)/(2-0)=5 m/sec2 , aR=(15-5)/(2-0)=5 m/sec2 : ב. עבור מהירות כפונקציה של הזמן נציב במשוואה: V=V0+a*t , . VL=10+5*t , VR=5+5*t ג. עבור העתק כפונקציה של הזמן נציב במשוואה: ΔX=V0*t+0.5*a*t2 , ΔXL=10*t+0.5*5*t2 ,ΔXR=5*t+0.5*5*t2 .2 נשנה את יחידות המהירות מקמ"ש למטר לשנייהV0=0, ΔX=300 m , V=120/3.6=33.3 m/sec : א. 2 2 ע"מ למצוא את התאוצה נציב במשוואה : V =V0 +2*a*ΔX 33.32=02+2*a*300, a=1.8 m/sec2 ב. ע"מ למצוא את הזמן נציב במשוואה : V=V0+a*t 33.3=0+1.8*t, t=18 sec .3נשנה את יחידות המהירות מקמ"ש למטר לשנייהV=0, a=-5 m/sec2 , V0=450/3.6=125 m/sec : ע"מ למצוא את ההעתק נציב במשוואה : V2=V02+2*a*ΔX 0=1252-2*5*ΔX, ΔX=1562.5 m .4בשנייה החמישית עבר 36מטרV0=0 , ΔXt=5-ΔXt=4=36 m : ההעתק לאחר 5שניות תנועהΔXt=5=0.5*a*52 : ההעתק לאחר 4שניות תנועהΔXt=4=0.5*a*42 : נציב במשוואה 0.5*a*(25-16)=36, a=8 m/sec2 : ΔXt=5-ΔXt=4=36 m 12 8 .5אV=12-2*t . 2 2 4 2 בV =V0 +2*a*ΔX, 0=12 -2*2*ΔX, ΔX=36 m . 0 0 6 .6א. -4 2 שטח מתחת לגרף: 2*(13+10)/2=23 m ב .השטח חושב לפי חישוב שטח טרפז: )/2סכום הבסיסים*גובה( 1 0 14 12 10 8 6 4 2 0 .7 א-ב. במשך 6השניות הראשונות נע הרכב בתאוצה של (4-0)/(6-0)=0.67 m/sec2 בשלוש השניות שלאחר מכן נע הגוף במהירות קבועה של (4-4)/(9-6)=4 m/sec בין השנייה ה 9-לשנייה ה 14-נע הגף בתאוצה של (-3-4)/(14-9)=-1.4 m/sec2 ב 6-השניות האחרונות נע הגוף בתאוצה של (0-(-3))/(20-14)=0.5 m/sec2עד לעצירה. ג .נמצא את ההעתק ע"י חישוב השטח מתחת לגרף: שטח טרפז: ΔXt=8=4*(2+8)/2=20 m שטח טרפז: ΔXt=12=4*(3+12)/2=30 m שטח טרפז )חיובי( +שטח המשולש )שלילי-כי המהירות שלילית והגוף חוזר(: ΔXt=20=(4*(3+12)/2)-(3*8)/2=18 m V0=0, t=5 sec, a=-10 m/sec2 .8 א. ע"מ למצוא את ההעתק לאחר 5שניות נציב במשוואה : ΔY=V0*t+0.5*a*t2 ΔYt=5=0-0.5*10*52=-125 m ב. ע"מ למצוא את המהירות נציב במשוואה : V=V0+a*t V=0-10*5=-50 m/sec ג. ההעתק לאחר 4שניותΔYt=4=0-0.5*10*42=-80 m : ההעתק במהלך השנייה החמישיתΔYt=5-ΔYt=4=-125-(-80)=-45 m : V0=0, ΔY=-45 m, a=-10 m/sec2 .9 א. ע"מ למצוא את הזמן נציב במשוואה : ΔY=V0*t+0.5*a*t2 -45=-0.5*10*t2, t=3 sec ב. ע"מ למצוא את המהירות נציב במשוואה : V=V0+a*t V=0-10*3=-30 m/sec , V0=0, t=3 sec, a=-10 m/sec2 .10 א ,ΔY=0*3-0.5*10*32=-45 m .גובה הבניין 45מטרים ב. אם נבחר שבקרקע , Y=0נוכל להשתמש במשוואה , Y=Y0+V0*t+0.5*a*t2כאשר Yהוא למעשה גובה האבן מהקרקעY0=45 m . אבן ראשונה :נפלה 3שניות ועברה 45מטר ,מרחקה מהקרקע 0מטר. אבן שנייה :נפלה במשך 2שניות. Y= 45+0*2-0.5*10*22=25 m אבן שלישית :נפלה במשך שנייה אחת. Y= 45+0*1-0.5*10*12=40 m אבן רביעית :נפלה במשך 0שניות ולכן מרחקה מהקרקע 45מטר. V0=25 m/sec, a=-10 m/sec2 .11 אt=1 sec, ΔY=25*1-0.5*10*12=20 m . בVt=0, 0=25-10*t, t=2.5 sec . גΔY=25*2.5-0.5*10*2.52=31.25 m . דΔY=0, 0=25*t-0.5*10*t2, t=5 sec . הΔY=20 m, 20=25*t-0.5*10*t2, t1=1 sec, t2=4 sec . .12לכדור הנזרק נקרא כדור V01=?, ΔY1=-20 m, a=-10 m/sec2 :1 לכדור הנשמט נקרא כדור , V02=0, ΔY2=-10 m, a=-10 m/sec2 :2הזמן tמשותף לשני הכדורים. עבור כדור :1 I. -20= V01*t-0.5*10*t2 עבור כדור :2 II. -10= 0*t-0.5*10*t2, t=√2 sec נציב את הזמן שקיבלנו עבור כדור 2במשוואה של כדור :1 -20= V01*√2 -0.5*10*√2 2, V01=-10/√2 m/secאI. פתרון שאלות נוספות לתרגיל מס' 1 .1הגרף הבא מתאר את מהירותו של גוף הנע לאורך קו ישר ,סמנ/י את המשפט הנכון : ב )V(m/s א .לאורך קטע ב' הגוף נמצא במנוחה ואינו נע. א ג ב .בקטע ג' הגוף נע קדימה. ג .בקטע ד' הגוף נע אחורה ובקטע ה' הגוף נע קדימה .ו ד .בסוף קטע ו' הגוף נמצא בנקודת ההתחלה. )t(s ה בקטע ג' המהירות חיובית כלומר הגוף נע קדימה ד .2הגרף הבא מתאר את מיקומו של גוף הנע לאורך קו ישר ,סמנ/י את המשפט שאינו נכון : א .בקטע הראשון מהירות הגוף קבועה. ]X[m ב .בקטע השני מהירות הגוף קבועה. 2 ג .בקטע השלישי הגוף נע לאחור במהירות שאינה קבועה. 1 ד .המהירות הממוצעת של הגוף )עבור תנועתו בין t=0לבין ( t=9היא אפס. 3 המהירות הממוצעת אינה אפס משום שההעתק שונה מאפס כי הגוף לא החל תנועתו בראשית. ]t[sec 9 5 3 6 . * 3רכבת חשמלית נעה בקו ישר במשך 8שניות לפי משואת התנועה הבאהx = −8t + 2t 2 : סמנ/י את המשפט הלא נכון : א .הרכבת נסעה סה"כ 80מטר. ב .הרכבת התקדמה בסה"כ 64מטר. 2 ג .תאוצת הרכבת לאורך כל הדרך היתה קבועה 2 ,מ\ש . ד .ישנו רגע מסוים בו מהירות הרכבת שווה לאפס. לפי משוואת התנועה המקדם של t2הוא . 0.5aבמקרה שלנו 0.5a=2ולכן a=4 m/sec2 3 0 0 .4צלף מזהה מטרה במרחק 600 mצפונית לו .הפגיעה במטרה אפקטיבית רק אם הקליע פוגע בה במהירות של 20 . m/secמהי המהירות המינימלית שבה הקליע צריך לצאת מקנה הרובה כדי שהפגיעה תהיה אפקטיבית ? הנח שהקליע נע אופקית לאורך קו ישר ונתון שתאוצת הקליע באויר היא . -0.5 m/sec א1000 m/sec . ב24.89 m/sec . ג31.62 m/sec . ד200.45 m/sec . 202=V02-2*0.5*600 .5שתי רכבות נעות זו לקראת זו .האחת עברה 50ק"מ במשך שעה ,ואילו השניה עברה 75ק"מ במשך שעה וחצי. שתי הרכבות נעות במהירויות שונות . א .לא נכון ,מהירותן זהה ושווה ל 62.5 -קמ"ש. ב .נכון ,הרכבות נעות בכיוונים שונים. ג .לא נכון ,מהירותן זהה ושווה ל 50 -קמ"ש. ד .נכון ,האחת נעה במהירות 50קמ"ש ,ואילו השניה נעה מהר יותר. .6כדור נזרק לגובה במהירות 30קמ"ש וחוזר לידיו של הזורק .במהלך תנועתו: א .פעם אחת גודל מהירותו היה 15קמ"ש. ב .פעמיים גודל מהירותו היה 15קמ"ש. ג .אף פעם לא היתה מהירותו 15קמ"ש. ד .לא ניתן לדעת לפי נתוני השאלה . במהלך העלייה גודל המהירות יורד מ 30-ל 0-קמ"ש .במהלך הירידה גודל המהירות עולה מ 0-ל 30-קמ"ש. .7מסוק ממריא אנכית בתאוצה קבועה .בגובה 40מטר הוא מגיע למהירות של 10מטר לשנייה ,וברגע זה נשמט ממנו ארגז .לאחר כמה זמן מרגע ההמראה יפגע הארגז בקרקע ? א4.0 sec . ב12.0 sec . ג10.8 sec . ד10.0 sec . זמן מרגע ההמראה עד נפילת הארגזt1=8 sec , Δx=t1*(V+V0)/2 : זמן נפילת הארגזt2=4 sec , -40=10*t2-0.5*10*t22 : . * 8הגרף הבא מתאר את מהירותו של גוף כפונקציה של הזמן .סמנ/י את המשפט הנכון: )V(m/s א .הגוף נזרק אנכית כלפי מטה מבניין שגובהו 15מ'. ב .הגוף נזרק אנכית כלפי מעלה במהירות של . 15m/sec ג .תאוצת הגוף קטנה כפונקציה של הזמן. 15 ד .הגוף נזרק אנכית כלפי מטה במהירות של . 15m/sec 10 5 תאוצת הגוף קבועה ואילו מהירות הגוף קטנה לאפס ואז משנה את כיוונה ולכן בהכרח הגוף נזרק כלפיי מעלה )t(s 3 1 2 פתרון שאלות פתוחות נוספות לתרגיל מספר 1 t=0 t=10sec .1שתי אוניות Aו B -מתחילות לנוע ממנוחה זו לצד זו ,התאוצות ΔXA A קבועות aAו aB -בהתאמה .אורך האוניה Aהוא 100מטר ,אורך B האוניה Bהוא 50מטר .בתחילת התנועה החלקים הקדמיים של ΔXB B האוניות נעים זה לצד זה .כעבור 10שניות החלקים האחוריים של האוניות נעים זה לצד זה. ידוע כי . aA=5 m/sec2מצא מהי תאוצת האוניה ?( aB ) B אוניה Aהתקדמה 50מטר יותר מאוניה ΔXA= ΔXB+50 : B t=10 sec, V0=0 ע"מ למצוא את התאוצה נציב במשוואה : ΔX=V0*t+0.5*a*t2 0.5*5*100-0.5*aB*100=50. aB=4 m/sec2 .2גוף נופל ממנוחה מגובה 100מטר מעל פני כדור הארץ .באותו רגע שהגוף מתחיל ליפול ,גוף שני נזרק מן הקרקע כלפי מעלה במהירות התחלתית . V0שני הגופים מתנגשים בגובה 20מטר מעל פני כדור הארץ .מצא את גודל המהירות . V0 לגוף הנופל נקרא Aולגוף הנזרק נקרא B V0A=0. ΔYA=-80 m. aA=aB=-10 m/sec2. t=tA=tB. B V0B=?. ΔYB=20 m. ΔYA=-0.5*aA*t2=-80. t=4 sec. ΔYB= V0B*t+0.5*aB*t2. 20=4*V0B-80. V0B=25m/sec B A B