ל חי " 5 יא – מבחן במכניקה

Comments

Transcription

ל חי " 5 יא – מבחן במכניקה
‫מבחן במכניקה – יא ‪ 5‬יח"ל‬
‫פתור ‪ 3‬מהשאלות ‪ .1-5‬לכל שאלה ‪.33%‬‬
‫חומר עזר מותר ‪ -‬מחשבון ונוסחאון של בגרות‪.‬‬
‫משך הבחינה ‪ 90‬דקות‪.‬‬
‫שאלה מספר ‪1‬‬
‫צבע‪ ,‬שמסתו ‪ 70‬ק"ג‪ ,‬עומד על מאזניים המונחות על משטח אופקי‪ .‬מסת המשטח‬
‫והמאזניים היא ‪ 30‬ק"ג‪ .‬המשטח מחובר לגלגלת והאיש‪ ,‬במושכו בחבל‪ ,‬מרים את המשטח‬
‫ואת עצמו כלפי מעלה‪.‬‬
‫הזנח את החיכוך בגלגלת ואת מסת החבל‪.‬‬
‫הגרף המצורף מתאר את מהירותו של הצבע כפונקציה של הזמן‪.‬‬
‫הכיוון החיובי נבחר כלפי מעלה‪.‬‬
‫תאר במילים את תנועת הצבע‪ .‬קבע בכל שלב של התנועה האם הצבע מאיץ‪ ,‬מאט או‬
‫א‪.‬‬
‫נע במהירות קבועה‪ .‬קבע גם את כיוון תנועתו ואת כיוון תאוצתו‪ 4) .‬נק'(‬
‫מצא את תאוצת הצבע בכל רגע ורגע‪ 5) .‬נק'(‬
‫ב‪.‬‬
‫סמן את כל הכוחות הפועלים על המערכת המשותפת צבע ‪ +‬משטח )‪+‬מאזניים(‪ 3) .‬נק'(‬
‫ג‪.‬‬
‫מצא בכל שלב של התנועה את המתיחות בחבל‪ 9) .‬נק'(‬
‫ד‪.‬‬
‫סמן את כל הכוחות הפועלים על הצבע‪ 3) .‬נק'(‬
‫ה‪.‬‬
‫מצא בכל שלב של התנועה את הוריית המאזניים‪ 9) .‬נק'(‬
‫ו‪.‬‬
‫מהירות האיש כפונקציה של הזמן‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪15‬‬
‫‪5‬‬
‫‪10‬‬
‫)‪t(sec‬‬
‫איור ‪1‬‬
‫איור ‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫)‪V(m/sec‬‬
‫‪4‬‬
‫שאלה מספר ‪2‬‬
‫ילד עומד על קרון רכבת הנע במהירות קבועה ימינה‪ .‬הוא זורק אנכית כלפי מעלה כדור‪.‬‬
‫מצלמה הניצבת במנוחה על הקרקע מצלמת את מיקום הכדור בזמנים שונים על ידי שימוש‬
‫בנורת הבזק המאירה את הכדור שוב ושוב כל ‪ ∆t‬שניות‪ .‬בכל הבזק מואר הכדור ודמותו‬
‫מופיעה על סרט הצילום )צילום סטרובוסקופי(‪ .‬הבזק האור הראשון היה בדיוק בעת‬
‫הזריקה‪.‬‬
‫לפניך התמונה שהתקבלה‪:‬‬
‫איור ‪3‬‬
‫צלע כל משבצת בתמונה מייצג מרחק של ‪. 20 meter‬‬
‫א‪ .‬מצא את המהירות בה זרק הילד את הכדור כלפי מעלה‪.‬‬
‫)‪ 7‬נק'(‬
‫ב‪.‬‬
‫מצא את מרווח הזמן ‪ ∆t‬בין הבזק להבזק‪.‬‬
‫)‪ 7‬נק'(‬
‫ג‪.‬‬
‫מצא את מהירותה האופקית של הרכבת‪.‬‬
‫)‪ 7‬נק'(‬
‫ד‪.‬‬
‫מצא באיזו זווית ובאיזו מהירות )ביחס לקרון( על הילד לזרוק את הכדור על מנת‬
‫שבצילום תתקבל התמונה הבאה‬
‫)‪ 7‬נק'( ‪:‬‬
‫איור ‪4‬‬
‫ה‪.‬‬
‫הילד זורק שוב את הכדור אנכית כלפי מעלה‪ ,‬בדיוק באותה מהירות שזרק אותו‬
‫בהתחלה‪ ,‬אלא שעתה המצלמה אינה קבועה במקומה בקרקע אלא נעה בתאוצה‪.‬‬
‫בעזרת השרטוט הבא‪ ,‬המתאר את התמונה שהתקבלה‪ ,‬הסבר כיצד ניתן להבין כי‬
‫המצלמה נופלת נפילה חופשית )‪ 5‬נק'(‬
‫איור ‪5‬‬
‫‪.‬‬
‫שאלה מספר ‪3‬‬
‫נער מופיע ב"קיר המוות" בלונה פארק‪ .‬מסתו של הנער היא ‪ 50‬ק"ג‪ .‬הנער עומד במתקן‬
‫כשגבו אל הקיר‪ .‬המתקן כולו מסתובב במהירות הולכת וגדלה ובשלב מסויים רצפתו של‬
‫המתקן מוסטת והנער נותר "דבוק" אל הקיר‪ ,‬מסתובב עם המתקן‪) .‬ראה תרשים(‬
‫רדיוסו של התוף המסתובב ‪ 2‬מטרים‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫סמן את כל הכוחות הפועלים על הנער‪ .‬קבע מי‬
‫מפעיל כל כוח וציין מהו כוח התגובה לכוח זה‪.‬‬
‫)‪ 6‬נק'(‬
‫הגרף המצורף )בעמוד הבא( מתאר את גודלו‬
‫של כוח החיכוך כתלות בכוח ההעקה הפועל‬
‫על הנער‪.‬‬
‫רשום ביטוי פיזיקאלי המתאר את הגרף‬
‫שבתרשים‪ 7) .‬נק'(‬
‫חשב את מקדם החיכוך בין הנער לבין המתקן‪.‬‬
‫)‪ 6‬נק'(‬
‫מצא את גודלו של כוח החיכוך בדיוק ברגע‬
‫שבו הנער "נדבק" אל הקיר‪ 6) .‬נק'(‬
‫מצא את המהירות הזוויתית המינימאלית‬
‫הדרושה כדי שהנער אכן יישאר "דבוק"‬
‫למקומו‪ 8) .‬נק'(‬
‫איור ‪6‬‬
‫כוח החיכוך למול הנורמל‬
‫‪1200‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪800‬‬
‫)‪f(N‬‬
‫‪600‬‬
‫‪400‬‬
‫‪200‬‬
‫‪0‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫)‪N(*1000N‬‬
‫איור ‪7‬‬
‫שאלה מספר ‪4‬‬
‫גוף קטן שמסתו ‪ m = 0.5kg‬קשור באמצעות חוט‪ ,‬שאורכו ‪ , l = 1m‬אל מוט הקבוע‬
‫בתקרתה של מעלית‪ .‬הגוף מסתובב בתנועה מעגלית )ראה תרשים( כאשר זווית הפרישה‬
‫בין החוט לאנך היא ‪ . α = 30‬מסת החוט זניחה‪ .‬המעלית נמצאת במנוחה בגובה מסויים‪.‬‬
‫חשב את התדירות בה מסתובב הגוף )‪ 8‬נק'(‬
‫א‪.‬‬
‫חשב את המתיחות בחוט )‪ 8‬נק'(‬
‫ב‪.‬‬
‫האם ישתנו תשובותיך לסעיפים א'‬
‫ג‪.‬‬
‫‪0‬‬
‫ו‪ -‬ב' אם מסתו של הגוף תהיה ‪= 2kg‬‬
‫ד‪.‬‬
‫כיצד ונמק! )‪ 6‬נק'(‬
‫האם היו משתנות תשובותיך לסעיפים א' ו‪ -‬ב'‬
‫אם המעלית הייתה יורדת במהירות קבועה של‬
‫‪sec‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪ ? M‬הסבר‬
‫‪α‬‬
‫‪l‬‬
‫‪ ? 2 m‬הסבר כיצד ונמק! )‪ 6‬נק'(‬
‫האם היו משתנות תשובותיך לסעיפים א' ו‪ -‬ב'‬
‫אם המעלית הייתה יורדת בתאוצה קבועה של‬
‫‪sec 2‬‬
‫‪ ? 2 m‬הסבר כיצד ונמק! )‪ 5‬נק'(‬
‫‪m‬‬
‫איור ‪8‬‬
‫שאלה מספר ‪5‬‬
‫על מסילה חלקה מונחות שתי עגלות שמסותיהן שונות ‪ A‬ו‪ B -‬כמוראה בתרשים‪:‬‬
‫מחסום‬
‫איור ‪9‬‬
‫על כל אחת מן העגלות כפתור המשדר אותות למגדל בקצה השמאלי של המסילה‪ .‬תלמיד‪,‬‬
‫המעוניין לחקור את התנגשות העגלות‪ ,‬מעניק מהירות תחילית לעגלה ‪ .B‬המגדל דוגם את‬
‫מהירות העגלות כפונקציה של הזמן ומתקבל הגרף הבא‪:‬‬
‫מהירות מול זמן‬
‫‪4‬‬
‫א‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫ב‬
‫‪0‬‬
‫‪80‬‬
‫‪60‬‬
‫‪40‬‬
‫‪20‬‬
‫‪-1 0‬‬
‫‪-2‬‬
‫‪-3‬‬
‫מהירות )מטר‪/‬שניה(‬
‫‪1‬‬
‫‪-4‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪-6‬‬
‫זמן )שניות(‬
‫איור ‪10‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫זהה איזה גרף שייך לאיזו עגלה ותאר במילים את ההתרחשות על פי הגרף‪ .‬השתמש‬
‫בתיאור במושגים מתקף ותנע‪ 7) .‬נק'(‬
‫נתון כי מסתה של עגלה ‪ B‬היא ‪. m = 1kg‬‬
‫האם פעל על אחת העגלות מתקף חיצוני? אם כן מצא אותו‪ .‬אם לא הסבר מדוע‪.‬‬
‫)‪ 6‬נק'(‬
‫מצא את מסתה של עגלה ‪ 7) .A‬נק'(‬
‫חשב את המתקף שהפעילה עגלה ‪ A‬על עגלה ‪ 7) .B‬נק'(‬
‫בהנחה שההתנגשות בין העגלות נמשכה ‪ 1.5 sec‬מצא את הכוח הממוצע שהפעילה‬
‫עגלה ‪ B‬על עגלה ‪ 5) .A‬נק'(‬
‫בהצלחה☺‬