פתרון השאלה
Transcription
פתרון השאלה
335 קיץ תשס"ט ( - )2009התשובות )y*(m 45 40 (ראה גם בספר "מכניקה ניוטונית" כרך א, המחצית השנייה של עמוד ).185 הכוחות ששני הקפיצים מפעילים ממחישים א שני הכוחות הנורמליים. 20 )t(s 4 3 2 1 0 B 0 ברגע t = 0כדור Aנמצא ב ,y* = 45 m -וברגע t = 3 sהכדורים נפגשים ,לכן .y* = 0 .2א .הגדלים של הכוחות שווים ,על פי החוק השלישי של ניוטון. ב .גודל כוח החיכוך הפועל על גוף :A fk, A = mkNA = mkmAg תרשים א :הגופים במהלך תנועתם המשותפת אחרי ההצבה: גודל כוח החיכוך הפועל על גוף :B fk, B = mkNB = mkmBg אחרי ההצבה: fk, B = 0.1 · 2 · 10 = 2N יישום החוק השני של ניוטון לשני הגופים יחד: )1( F - fk, A - fk, B = (mA + mB)a fk, A = 0.1 · 3 · 10 = 3N 13 – 3 – 2 = (3 + 2)a ⇒ a = 1.6 יישום החוק השני של ניוטון לגוף :B NA, B - fk, B = mBa לאחר ההצבה: m/s2 אחרי ההצבה: NA, B – 2 = 2 · 1.6 A F ()2 הכוחות שפועלים על הגופים במהלך התנועה כאשר הכוח Fפועל הם :על גוף Bהכוח שהקפיץ מפעיל עליו ימינה וכוח החיכוך שמאלה .כוח הקפיץ גדול מכוח החיכוך ,על הגוף Aפועל הכוח Fימינה ,וכוח הקפיץ וכוח החיכוך שמאלה הכוח Fגדול מסכום הכוחות של הקפיץ והחיכוך. לאחר שהכוח Fמפסיק לפעול ,שני הקפיצים האלה משתחררים בפרק זמן קצר ,וכתוצאה מכך גוף Bנהדף קדימה ,בכיוון תנועתו ,ואילו גוף A נהדף אחורה ,בכיוון מנוגד לכיוון תנועתו .בתום ההדיפות של שני הגופים ,מהירותו של גוף B גדולה מזו של גוף ( Aכי לפני ההדיפה מהירותם היתה שווה) .לכן לאחר שיעברו כברת דרך ,גוף A יעצר לפני שגוף Bיעצר ,כך שלאחר עצירתם יהיה מרחק מסוים ביניהם ,כמתואר בתרשים ב. A B NA, B = 5.2 N ד .התשובה היא ( .)3הסבר :כאשר הכוח Fפועל, שני הגופים Aו B -מפעילים זה על זה כוחות נורמליים .כדי לפשט את הדיון ,נבנה מודל שעל פיו לכל אחד משני הגופים קשור קפיץ במשטח המגע עם הגוף האחר ,כמתואר בתרשים א. שלהלן. תרשים ב :הגופים לאחר עצירתם ה .התאוצות תהיינה שוות ,כי: .1הכוח Fשווה בשני המקרים ,וגם כוח החיכוך, ,fkשווה בשני המקרים .מכאן שהכוח השקול שווה בשני המקרים. .2המסה הכוללת ) (mA + mBשווה בשני המקרים.