Mid050813

יש לענות על 3 מתוך 4 השאלות,שאלה 4 חובה!

שאלה 1

בשאלה זאת הזנח את התנגדות האוויר.

כדור 1 מופל ממנוחה מגג בניין שגובהו 125 m . כדור 2 נזרק מהקרקע אנכית מעלה, במהירות של 30 m/s , שניה אחת אחרי הפלת הכדור הראשון. אדם מביט דרך חלון הנמצא בגובה של 80 m מעל לקרקע.

א. האדם רואה רק את אחד הכדורים חולף על פניו. נמק מדוע לא חלפו שני הכדורים על פני האדם. (8) כיוון שכדור 2 לא מגיע לגובה 80 m. (מגיע לגובה 45 מטר בלבד)

ב. בזמן מסוים הכדורים חולפים זה ליד האחר.

1. מתי חולפים הכדורים זה ליד האחר? t = 4 s מרגע הפלת כדור 1

2. מהי מהירות כדור 2 ברגע זה? (13) v = 0

ג. מהו ההפרש בין זמני הפגיעה בקרקע של שני הכדורים? (6) כדור 2 יפגע בקרקע 2 שניות אחרי כדור 1.

ד. ערוך במערכת צירים משותפת את הגרפים העקרוניים של מקום – זמן של שני הכדורים. אין צורך בחישובים נוספים. (6)

גרף פתרון לסעיף ד':

שאלה 2

עגלה A, בעלת מסה m_A = 5 kg, נמצאת על שולחן אופקי חלק וקשורה בעזרת חוטים העוברים דרך גלגלות לגופים B ו- C, בעלי מסות m_B = 2 kg ו- m_C = 3 kg בהתאמה, כמוראה בשרטוט. גובה הגוף C מעל הרצפה הוא h = 1.2 m.

ברגע t = 0 המערכת משוחררת ממנוחה. בזמן t = 1 s נקרע החוט הקשור לגוף B.

א. חשב את תאוצת העגלה A לפני שהחוט נקרע (גודל וכיוון). (7) a = 1 m/s² ימינה.

ב. חשב את המרחק שעברה העגלה A ומהירותה, כהרף עין לפני קריעת החוט. (7) v = 1 m/s ; x = 0.5 m

ג. חשב את תאוצת העגלה A לאחר שהחוט נקרע. (7) a = 3.75 m/s² ימינה

ד. חשב באיזו מהירות גוף C פוגע ברצפה. (7) v = 2.5 m/s לכיוון מטה ( 0.4 שניות נוספות)

ה. שרטט גרף של מהירות גוף C כפונקציה של הזמן, עד פגיעתו ברצפה (ציר חיובי מטה). (5)

גרף פתרון לסעיף ה' :

שאלה 3

עגלה בעלת מסה m = 2 kg משוחררת ממנוחה מנקודה A, הנמצאת בגובה h = 1.25 m מעל מסלול אופקי BCD. המסילה חלקה מלבד הקטע BC, שם מקדם החיכוך בין העגלה למשטח הוא m_k = 0.4. בסוף המסילה מוצב קפיץ בעל קבוע אלסטיות k = 450 N/m. כאשר העגלה מגיעה לקפיץ, היא מכווצת אותו בשעור מרבי של 20 cm.

א. חשב את מהירות העגלה כהרף עין לפני שפגעה בקפיץ. (8) v_C = 3 m/s

ב. חשב את מהירות העגלה כאשר הגיעה לנקודה B (לפני חיכוך). (8) v_B = 5 m/s

ג. חשב את עבודת החיכוך על העגלה בקטע BC. (8) W_fk = -16 J

ד. חשב את אורך הקטע BC. (9) BC = 2 m

שאלה 4

בחר באחד משני החלקים:

חלק ראשון

כדור קטן הטעון במטען חיובי q₁ תלוי על חוט. כאשר מציבים משני צדדיו שני מטענים נוספים q₂ , q₃ החוט נשאר אנכי ושלושת המטענים נמצאים באותו גובה ( ראה תרשים ). נתון: r₃ = 2r₂ .

א. מהו הקשר בין גודל המטענים q₂ , q₃ ? נמק! (10)

1. |q₂| = |2q₃|

2. |2q₂| = |q₃|

3. |q₂| = |4q₃|

4. |4q₂| = |q₃| זה נכון.

ב. מהם סימני המטענים? נמק! (8)

1. q₂ חיובי, q₃ חיובי.

2. q₂ שלילי, q₃ שלילי.

3. q₂ חיובי, q₃ שלילי.

4. q₂ שלילי, q₃ חיובי.

5. אפשרויות 2 , 1 בלבד. זה נכון.

6. אפשרויות 4 , 3 בלבד.

7. לא ניתן לקבוע את הסימנים.

ג. מסלקים את המטען q₃ . החוט סוטה ומתייצב בזווית α ביחס לאנך, כך שהמטענים q₁ ו - q₂ נמצאים באותו גובה, ובמרחק d זה מזה. ידוע שהמטענים שווים בגודלם |q₂| = |q₁| = Q ובעלי סימנים מנוגדים. מסת המטען התלוי על החוט היא m . ערוך תרשים של המערכת במצב זה, סמן את הכוחות הפועלים על המטען q₁ ובטא את tanα באמצעות : Q , m , d . (הערה: מותר להשתמש בקבועים מתמטיים כמו p וקבועים פיסיקליים כמו k או g). (15) tan(α) = kQ²/(mgd²).

תרשים כפתרון לסעיף ג' (ללא כוחות):

חלק שני

א. אלקטרון נע בתוך שדה חשמלי אחיד. כיוון המהירות של האלקטרון בנקודה A וכיוון השדה החשמלי זהים ( ראה תרשים ).

גודלה של תאוצת האלקטרון בנקודה A היא 3.513 ´ 10¹⁵ m/s² .

1. מצא את גודל הכוח החשמלי הפועל על האלקטרון בנק' A . (5) F = 3.2 ´ 10^-15 N מעלה

2. מהו כיוון הכוח? נמק! (4) הפוך מכיוון השדה – למעלה.

3. חשב את עוצמת השדה החשמלי E (גודל השדה). (5) E = 20000 N/C

4. האם מהירות האלקטרון גדלה או קטנה בגודלה? נמק! (4) מהירות קטנה.

ב. רוצים שלאלקטרון בנקודה A תהיה אותה תאוצה כמו בסעיף א', כאשר במקום השדה האחיד מציבים מטען נקודתי Q בנקודה B .

1. קבע את סימנו של המטען Q , נמק את קביעתך. (5) חיובי.

2. חשב את גודלו של המטען Q , אם נתון: AB = 3 cm . (5) 2 ´ 10^-9 C

3. האם תאוצת האלקטרון קבועה בגודלה? נמק! (5) תאוצה קטנה בגודלה.

בהצלחה!!!