‫תכנית הלימודים לתלמידי הנדסת אלקטרוניקה‪-‬‬ ‫מכניקה‪-‬‬ ‫‪ .1‬מבוא‪ :‬יחידות פיסיקליות‪ .‬שיטת היחידות הבינלאומית‪ .‬גדלים סקלריים וגדלים וקטוריים‪.‬‬ ‫הפרדת וקטורים לרכיבים‪ .‬חיבור וחיסור וקטורים וכפל וקטור בסקלר‪.‬‬ ‫(‪ 3‬שעות)‬ ‫‪ .2‬מבוא מתמטי‪ :‬נגזרות‪.‬‬ ‫( שעתיים)‬ ‫‪ .3‬קינמטיקה‪ :‬מהירות ממוצעת ומהירות רגעית‪ .‬תאוצה ממוצעת ותאוצה רגעית‪ .‬תנועה שוות‬ ‫תאוצה בקו ישר‪ .‬משוואות הקינמטיקה‪ .‬נפילה חופשית‪ .‬זריקה אנכית כלפי מעלה וכלפי מטה‪.‬‬ ‫תנועה בליסטית‪.‬‬ ‫(‪ 7‬שעות)‬ ‫‪ .4‬דינאמיקה‪ :‬שלושת חוקי התנועה של ניוטון‪ ,‬חוק המשיכה העולמית של ניוטון‪ .‬מסה ומשקל‪.‬‬ ‫חיכוך ותנועת של גופים‪.‬‬ ‫(‪ 6‬שעות)‬ ‫‪ .5‬תנועה מעגלית‪ :‬רדיאנים‪ .‬מהירות זוויתית‪ .‬תדירות וזמן מחזור‪ .‬תאוצה צנטריפטלית וכוח‬ ‫צנטריפטלי‪.‬‬ ‫(‪ 4‬שעות)‬ ‫‪ .6‬עבודה ואנרגיה‪ :‬עבודה‪ .‬אנרגיה קינטית‪.‬אנרגיה פוטנציאלית כובדית‪ .‬חוק שימור האנרגיה‪.‬‬ ‫(‪ 6‬שעות)‬ ‫‪ .7‬תנע קווי‪.‬‬ ‫(‪ 3‬שעות)‬ ‫(סה"כ ‪ 13‬שעות עבור מכניקה)‬ ‫חשמל ומגנטיות‪-‬‬ ‫‪ .3‬אלקטרוסטטיקה‪ :‬מטען חשמלי‪ ,‬חוק שימור המטען החשמלי‪ .‬חוק קולון ועקרון הסופרפוזיציה‪.‬‬ ‫שדה חשמלי‪ .‬אנרגיה פוטנציאלית חשמלית‪ .‬פוטנציאל חשמלי ומתח חשמלי‪.‬‬ ‫(‪ 7‬שעות)‬ ‫‪ .2‬זרם חשמלי‪ :‬זרם חשמלי‪ ,‬התנגדות חשמלית‪ .‬חוק אוהם‪ .‬נגדים וחיבורי נגדים‪ .‬הספק‬ ‫חשמלי‪ .‬חוקי קירכהוף‪.‬‬ ‫(‪ 7‬שעות)‬ ‫(סה"כ ‪ 34‬שעות עבור חשמל ומגנטיות)‬ ‫(סה"כ ‪ 44‬שעות)‬ ‫ספרות מומלצת‪:‬‬ ‫מכניקה‪-‬‬ ‫‪‬‬ ‫מבחנים בפיסיקה של מכינת הטכניון בעריכת שרון שפירא‪" ,‬מכניקה"‪.2002 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫י‪ .‬אשל‪" ,‬מכניקה לתיכון ולאוניברסיטה" הוצאת אשל‪.3111 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫ע‪ .‬רוזן‪ ,‬ז‪ .‬קרקובר‪" ,‬מכניקה ניוטונית" כרכים א' ו‪-‬ב'‪ ,‬הוצאת מכון ויצמן‪2003 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫פ‪.‬ו‪ .‬סירס‪ ,‬מ‪.‬ו‪ .‬זימנסקי‪ ,‬ה‪.‬ד‪ .‬יאנג‪" ,‬פיסיקה תיכונית – מכניקה"‪ ,‬יהושוע אורנשטיין ‪ -‬הוצאת‬ ‫ספרים יבנה בע"מ‪.3112 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫ד‪ .‬זינגר‪" ,‬מכניקה"‪ ,‬כרכים א' ו‪-‬ב'‪ ,‬דוד רכגולד ושות' חברה בע"מ‪.3112 ,‬‬ ‫חשמל ומגנטיות‪-‬‬ ‫‪‬‬ ‫מבחנים בפיסיקה של מכינת הטכניון בעריכת שרון שפירא‪" ,‬חשמל ומגנטיות"‪.2002 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫"פרקי חשמל ומגנטיות"‪ ,‬חלקים א' ו‪-‬ב'‪ ,‬המחלקה להוראת המדעים‪ ,‬מכון ויצמן למדע‪.3111 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫י‪ .‬אשל‪" ,‬חשמל ומגנטיות" הוצאת אשל‪.3114 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫פ‪.‬ו‪ .‬סירס‪ ,‬מ‪.‬ו‪ .‬זימנסקי‪ ,‬ה‪.‬ד‪ .‬יאנג‪" ,‬פיסיקה תיכונית – חשמל ומגנטיות"‪ ,‬יהושוע אורנשטיין‬ ‫‪ -‬הוצאת ספרים יבנה בע"מ‪.3112 ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫ד‪ .‬זינגר‪" ,‬חשמל ומגנטיות"‪ ,‬דוד רכגולד ושות' חברה בע"מ‪.2004 ,‬‬ ‫דוגמה למבחן סיום בקורס ההכנה בפיסיקה לתלמידי הנדסת חשמל ואלקטרוניקה‬ ‫משך הבחינה‪ 4 :‬שעות ‪ -‬בשני חלקים‪.‬‬ ‫יש להשיב על ‪ 6‬מבין השאלות של חלק א' ועל ‪ 6‬מבין השאלות של חלק ב'‪ .‬ניקוד השאלות זהה‪ .‬ניתן‬ ‫להשתמש במחשבון בלבד‪.‬‬ ‫חלק א'‬ ‫‪ .1‬במגדל שגובהו ‪ 340‬מטר יש מעלית‪ .‬המעלית מאיצה ממצב מנוחה מתחתית המגדל כלפי‬ ‫מעלה בתאוצה קבועה‪ ,‬מגיעה למחצית גובהו של המגדל תוך ‪ 4.4‬שניות‪ ,‬ואחר כך ממשיכה‬ ‫לנוע במהירות קבועה כלפי מעלה‪ .‬אדם שמסתו ‪ 10‬ק"ג עומד על מאזניים בתוך המעלית‪.‬‬ ‫מה יהיה משקלו של האדם (כפי שיראו המאזניים) בשלב ההאצה כלפי מעלה (ביחידות‬ ‫ניוטון)?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה בעיגול‪:‬‬ ‫‪1114 N 1057 N 1021N 981N 947 N‬‬ ‫‪1196 N‬‬ ‫‪2250 N‬‬ ‫‪3461N‬‬ ‫‪ .2‬אדם עומד על ראש מגדל שגובהו ‪ 320‬מטר וזורק כלפי מעלה אבן שעולה בקו אנכי‪ ,‬מגיעה‬ ‫לשיא הגובה‪ ,‬ויורדת כלפי מטה בקו אנכי (ללא פגיעות בקירות המגדל)‪ ,‬עד שהיא פוגעת‬ ‫בקרקע‪ .‬המהירות ההתחלתית שבה זרק האדם את האבן כלפי מעלה היא ‪ 21‬מטר בשנייה‪.‬‬ ‫ניתן להזניח את השפעת האוויר על האבן‪.‬‬ ‫מה תהיה מהירות האבן (ביחידות מטר בשנייה) כאשר היא תחלוף על פני מחצית גובהו של‬ ‫המגדל‪ ,‬בדרכה כלפי מטה?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪47.2m/ s 41.3m/ s 38.3m/ s‬‬ ‫‪64.7m/ s‬‬ ‫‪60.2m/ s 56.9m/ s 50.6m/ s‬‬ ‫‪ .3‬נתון שכוח בגודל ‪ 2F‬פועל על מסה שגודלה ‪ 3M‬ומעניק לה תאוצה בשיעור ‪ .a‬אם כוח בגודל‬ ‫‪ 3F‬יפעל על מסה שגודלה ‪ ,M‬מה תהיה התאוצה? (בטאו תשובתכם בעזרת ‪)a‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪a/3‬‬ ‫‪2a/3‬‬ ‫‪a/2‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪3a/2‬‬ ‫‪2a‬‬ ‫‪2.5a‬‬ ‫‪3.9a 3.4a 3a‬‬ ‫‪4.5a‬‬ ‫‪ .4‬גוף נע בתנועה מעגלית במהירות ‪ 30‬רדיאנים בשנייה‪ .‬כמה סיבובים ישלים בדקה?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪24‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪42.4 44.4‬‬ ‫‪24.1‬‬ ‫‪13.4‬‬ ‫‪14.4‬‬ ‫‪302‬‬ ‫‪332.4‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪ .5‬גוף בעל מסה ‪ M‬מחליק במהירות קבועה במורד מדרון בעל זווית ‪ .   22‬בטאו את‬ ‫גודלו של מקדם החיכוך בין המסה והמדרון‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪  sin 220 ‬‬ ‫‪  tan220 ‬‬ ‫‪  cos220 ‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪tan 220‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪sin 220‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ .6‬נער שמסתו ‪ 40‬ק"ג עומד על עגלה שמסתה ‪ 20‬ק"ג‪ ,‬ומחזיק באבן שמסתה ‪ 2‬ק"ג‪ .‬העגלה‬ ‫נחה על משטח חסר חיכוך‪ .‬הילד זורק את האבן במהירות שגודלה ‪ 1‬מטרים לשנייה‪ ,‬בכיוון‬ ‫השלילי של ציר ה‪ .x-‬מהי מהירות הילד והעגלה לאחר הזריקה?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪3.45cm / s 2.96cm / s 0.33cm / s‬‬ ‫‪7.98cm / s 5.50cm / s‬‬ ‫‪9.24cm / s‬‬ ‫‪ .7‬נהג נוסע במהירות של ‪ 10‬קמ"ש‪ ,‬לפתע הוא מבחין בתיבה מונחת על הכביש ובולם‪ .‬הנהג‬ ‫זיהה את התיבה כאשר היא הייתה במרחק ‪ 12‬מטרים מהרכב‪ .‬זמן התגובה של הנהג ‪0.4‬‬ ‫שניות‪ ,‬ונתון שמקדם החיכוך בין הכביש והצמיגים הוא ‪.  k  0.6‬‬ ‫איזה מרחק תעבור המכונית מרגע זיהוי התיבה ועד לעצירה מוחלטת‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪37.5m 27m‬‬ ‫‪57m 45.2m‬‬ ‫‪63.1m‬‬ ‫‪77.3m‬‬ ‫‪ .1‬שני כדורים שמסותיהם ‪ m1=1kg‬ו‪-‬‬ ‫‪ m2=2kg‬מחוברים לקצות חוטים חסרי מסה‬ ‫שאורך כל אחד מהם ‪ 2‬מטר‪ .‬מסיטים את‬ ‫‪0‬‬ ‫הכדור הקל בזווית של ‪   60‬ומרפים‪.‬‬ ‫(הכדורים מתנגשים התנגשות קצרה‪ ,‬אלסטית‬ ‫‪84m‬‬ ‫‪96m‬‬ ‫כששני החוטים אנכיים)‪.‬‬ ‫מהי מהירותו של הכדור שמסתו ‪ m1‬רגע לפני ההתנגשות?‬ ‫א‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪10.16m/s 8.91m/s 7.17m/s 5.85m/s 4.47m/s 3.63m/s 2.55m/s 1.76m/s‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫מצאו את מהירותו של הכדור שמסתו ‪ m2=2kg‬מיד לאחר ההתנגשות‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪6.29m/s 5.05m/s 4.92m/s 4.31m/s 3.71m/s 2.98m/s 2.05m/s 1.43m/s‬‬ ‫חלק ב'‬ ‫‪ . 1‬המרחק בין שני מטענים נקודתיים זהים המצויים בריק (ואקום) הוא ‪1.5m‬‬ ‫מה גודלם של המטענים אם הכוח הפועל ביניהם הוא ‪?2N‬‬ ‫נתון שקבוע קולון בריק הוא ‪K  9 109 N  m2 / C 2‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה בעיגול‪:‬‬ ‫‪2.6  105 C 2.2  105 C 1.9  105 C 1.4  105 C 0.9  105 C 0.4  105 C 0.2  105 C‬‬ ‫‪ .30‬בשלוש מפינותיו של ריבוע שאורך צלעו ‪ 20cm‬נמצאים מטענים שגודלם‬ ‫‪ .3 nC‬חשבו את גודלו של הכוח השקול הפועל על מטען ‪Q = -1 nC‬‬ ‫שממוקם במרכז הריבוע?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪1.16  106 N‬‬ ‫‪1.35  106 N‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1.48  10 N‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1.64  10 N‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1.79  10 N‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1.91  10 N‬‬ ‫‪ .33‬שני מטענים חיוביים שגודלם‬ ‫‪ q1=3C‬ו‪ q2=20nC -‬נמצאים בריק במרחק ‪ r =1.5m‬זה‬ ‫מזה‪ .‬חשבו את העבודה ‪ W‬שיש לבצע כדי לקרב את המטענים עד שיהיו במרחק ‪r =1.0m‬‬ ‫זה מזה‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪96  106 J 64  106 J 32  106 J‬‬ ‫‪212  106 J 180  106 J 156  106 J 132  106 J‬‬ ‫‪ .32‬שני כדורים בעלי מסות ‪ m1  m2  1g‬תלויים בקצות החוטים (ראו‬ ‫שרטוט)‪ .‬אורכי החוטים ‪ . L1  L2  10cm‬מהו המטען ‪q1  q2  q‬‬ ‫‪0‬‬ ‫כך שהזווית בין החוטים תשווה ל‪? 60 -‬‬ ‫שיש להעניק לכדורים‬ ‫‪T‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪L=r‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪F1‬‬ ‫‪mg‬‬ ‫‪r‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪126nC 114nC 94nC 87nC 79nC 66nC 59nC 45nC 22nC 38nC 22nC‬‬ ‫‪ .32‬שדה חשמלי נוצר על‪-‬ידי לוח וחוט אינסופיים‪ ,‬טעונים באופן אחיד‪ .‬צפיפות המטען‬ ‫‪nC‬‬ ‫המשטחית על פני הלוח היא‬ ‫‪m2‬‬ ‫‪nC‬‬ ‫‪ .   100‬במרחק ‪ r  10cm‬מהחוט נמצא מטען נקודתי ‪ , q  10nC‬כמצוייר‪.‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪‬‬ ‫המטען והחוט נמצאים באותו מישור שמקביל ללוח הטעון (ראו שרטוט)‪ .‬מהו גודל הכוח ‪, F‬‬ ‫‪ .   400‬צפיפות המטען הקווית על החוט היא‬ ‫הפועל על המטען?‬ ‫‪‬‬ ‫‪q‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫•‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪911N 871N 794N 661N 512N 456N 398N 326N 288N‬‬ ‫‪ .31‬מהי ההתנגדות החשמלית השקולה במעגל החשמלי המתואר בציור ?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪2.4‬‬ ‫‪5.6‬‬ ‫‪6.9‬‬ ‫‪7.5‬‬ ‫‪8.7‬‬ ‫‪9.5‬‬ ‫‪10.1‬‬ ‫‪11.3‬‬ ‫‪12.3‬‬ ‫‪13.6‬‬ ‫‪ .34‬בתחום שרוחבו ‪ 1m‬קיים שדה מגנטי אחיד שעוצמתו ‪ 2T‬וכיוונו לתוך הדף‬ ‫(ראו ציור)‪ .‬כריכה מלבנית נעה בניצב לשדה המגנטי במהירות ‪ . v  3m s‬מימדי הכריכה‬ ‫הם ‪ BC  10cm ; AB  20cm‬והתנגדותה היא ‪R  5‬‬ ‫‪1m‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪1m‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪20cm‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪10cm‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪v‬‬ ‫‪D‬‬ ‫מהו הזרם שיושרה במעגל (בכריכה המלבנית) מרגע שצדו הימני (שבו ממוקם הנגד ‪ )R‬נכנס‬ ‫לאזור שבו קיים השדה המגנטי ‪ B‬ועד שהקצה השמאלי של המעגל נכנס לאזור שבו קיים השדה‬ ‫‪ ?B‬מה יהיה כיוונו לפי חוק לנץ?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪ 0.55 A‬נגד כיוון השעון‬ ‫‪ 0.12 A‬נגד כיוון השעון‬ ‫‪ 0.12 A‬עם כיוון השעון‬ ‫‪ 0.55 A‬עם כיוון השעון‬ ‫‪ 0.71A‬נגד כיוון השעון‬ ‫‪ 0.71A‬עם כיוון השעון‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪ .34‬השתמשו בסימונים המופיעים במעגל‬ ‫וחשבו את גודלם הזרמים‪I1 ,I2 :‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪12V‬‬ ‫‪9V‬‬ ‫‪I3‬‬ ‫‪I2‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪b‬‬ ‫ערכו של ‪ I1‬הוא (הקיפו את התשובה הנכונה)‬ ‫‪1.46 A 1.34 A 1.21A 0.93 A 0.68 A 0.55 A 0.47 A 0.36 A 0.29 A 0.11A‬‬ ‫ערכו של ‪ I2‬הוא (הקיפו את התשובה הנכונה)‬ ‫‪1.17 A 1.09 A 0.93 A 0.86 A 0.79 A 0.63 A 0.56 A 0.44 A 0.35 A 0.27 A‬‬ ‫לתשומת לבכם‪,‬‬ ‫יש לראות את הבחינה לדוגמא כאחת הגרסאות האפשריות של הבחינה הסופית וכחומר נוסף‬ ‫לבדיקת ההבנה‪ .‬יתכן כי סוגים מסוימים של שאלות לא יופיעו באחד המועדים וכן יופיעו במועדים‬ ‫אחרים‪ .‬יש לחזור על כל תרגילי הבית וחומר העזר הנוסף שחולק במהלך הקורס‪.‬‬ ‫‪I1‬‬ ‫למעוניינים לגשת לבחינה ללא מעבר הקורס– אין להסתמך רק על דוגמת בחינה זו אלא ללמוד על פי‬ ‫התוכנית המפורטת ‪.‬‬