‫תוכנית הקורס‬ ‫מכניקה‬ ‫‪ .1‬מבוא‪ :‬יחידות פיסיקליות‪ .‬שיטת היחידות הבינלאומית‪ .‬גדלים סקלריים וגדלים‬ ‫וקטוריים‪ .‬הפרדת כוחות לרכיבים‪ .‬חיבור וחיסור כוחות‪.‬‬ ‫(‪ 3‬שעות)‬ ‫‪ .2‬קינמטיקה‪ :‬מהירות ממוצעת ומהירות רגעית‪ .‬מהירות יחסית‪ .‬תאוצה ממוצעת ותאוצה‬ ‫רגעית‪ .‬תנועה שוות תאוצה בקו ישר‪ .‬ארבע משוואות הקינמטיקה‪ .‬נפילה חופשית‪ .‬זריקה‬ ‫אנכית כלפי מעלה וכלפי מטה‪ .‬תנועה בליסטית‪.‬‬ ‫(‪ 4‬שעות)‬ ‫‪ .3‬דינמיקה‪ :‬שלושת חוקי התנועה של ניוטון‪ ,‬חוק המשיכה העולמית של ניוטון‪ .‬מסה‬ ‫ומשקל‪ .‬חיכוך ותנועת גופים‪.‬‬ ‫(‪ 4‬שעות)‬ ‫‪ .4‬תנועה מעגלית‪ :‬רדיאנים‪ .‬מהירות משיקית ומהירות זוויתית‪ .‬תדירות וזמן מחזור‪ .‬תאוצה‬ ‫צנטריפטלית וכוח צנטריפטלי‪.‬‬ ‫(‪ 3‬שעות)‬ ‫‪ .5‬תנע‪ ,‬עבודה‪ ,‬הספק ואנרגיה‪ :‬עבודה והספק‪ .‬אנרגיה קינטית‪ .‬חוק הוק‪ .‬אנרגיות‬ ‫פוטנציאליות‪ :‬אנרגיית גובה ואנרגיה אלסטית‪ .‬חוק שימור האנרגיה‪.‬‬ ‫(‪ 4‬שעות)‬ ‫‪ .6‬מומנטים‪ :‬מומנט כוח וחוקי המנוף‪.‬‬ ‫(‪ 2‬שעות)‬ ‫(סכ"ה ‪ 22‬שעות עבור מכניקה)‬ ‫חשמל ומגנטיות‬ ‫‪ .1‬אלקטרוסטטיקה‪ :‬מטען חשמלי‪ ,‬חוק שימור המטען החשמלי‪ ,‬אלקטרונים ופרוטונים‪ .‬חוק‬ ‫קולון ועקרון הסופרפוזיציה‪ .‬שדה חשמלי‪ .‬חוק גאוס‪ .‬אנרגיה פוטנציאלית חשמלית‪.‬‬ ‫פוטנציאל חשמלי ומתח חשמלי‪ .‬קיבול חשמלי‪ .‬קבלים וחיבורי קבלים‪.‬‬ ‫(‪ 8‬שעות)‬ ‫‪ .2‬אלקטרודינמיקה‪ :‬זרם חשמלי‪ ,‬התנגדות חשמלית‪ .‬חוק אוהם‪ .‬נגד‪ ,‬נגד משתנה וחיבורי‬ ‫נגדים‪ .‬כא"מ של מקור מתח‪ .‬התנגדות פנימית של מקור מתח ומתח הדקים‪ .‬חיבור מקורות‬ ‫מתח‪ .‬הספק חשמלי וחוק ג'אול‪ .‬חוקי קירכהוף‪.‬‬ ‫(‪ 8‬שעות)‬ ‫‪ .3‬מגנטיות‪ :‬כוח מגנטי‪ ,‬מומנט מגנטי‪ ,‬שדה מגנטי‪ .‬תנועת מטען חשמלי בשדה מגנטי‪ .‬ניסוי‬ ‫ארסטד‪ .‬חוק פרדי‪ .‬קווי שדה מגנטי סביב מוליך זרם‪ ,‬הכוח שפועל בין מוליכי זרם‪.‬‬ ‫(‪ 6‬שעות)‬ ‫(סכ"ה ‪ 22‬שעות עבור חשמל ומגנטיות)‬ ‫ספרות מומלצת‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫מכניקה‬ ‫מבחנים בפיסיקה של מכינת הטכניון בעריכת שרון שפירא‪" ,‬מכניקה"‪.2002 ,‬‬ ‫י‪ .‬אשל‪" ,‬מכניקה לתיכון ולאוניברסיטה" הוצאת אשל‪.1111 ,‬‬ ‫ע‪ .‬רוזן‪ ,‬ז‪ .‬קרקובר‪" ,‬מכניקה ניוטונית" כרכים א' ו‪-‬ב'‪ ,‬הוצאת מכון ויצמן‪2001 ,‬‬ ‫פ‪.‬ו‪ .‬סירס‪ ,‬מ‪.‬ו‪ .‬זימנסקי‪ ,‬ה‪.‬ד‪ .‬יאנג‪" ,‬פיסיקה תיכונית – מכניקה"‪ ,‬יהושוע אורנשטיין ‪-‬‬ ‫הוצאת ספרים יבנה בע"מ‪.1112 ,‬‬ ‫ד‪ .‬זינגר‪" ,‬מכניקה"‪ ,‬כרכים א' ו‪-‬ב'‪ ,‬דוד רכגולד ושות' חברה בע"מ‪.1112 ,‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.8‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.10‬‬ ‫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,‬‬ ‫‪.1118‬‬ ‫י‪ .‬אשל‪" ,‬חשמל ומגנטיות" הוצאת אשל‪.1115 ,‬‬ ‫פ‪.‬ו‪ .‬סירס‪ ,‬מ‪.‬ו‪ .‬זימנסקי‪ ,‬ה‪.‬ד‪ .‬יאנג‪" ,‬פיסיקה תיכונית – חשמל ומגנטיות"‪ ,‬יהושוע‬ ‫אורנשטיין ‪ -‬הוצאת ספרים יבנה בע"מ‪.1112 ,‬‬ ‫ד‪ .‬זינגר‪" ,‬חשמל ומגנטיות"‪ ,‬דוד רכגולד ושות' חברה בע"מ‪.2005 ,‬‬ ‫מבחן סיום בקורס "הכנה לפיסיקה" ‪ /‬מכניקה‬ ‫המחלקה להנדסת אלקטרוניקה‬ ‫משך הבחינה‪ 2 :‬שעות‬ ‫יש להשיב על כל השאלות (‪ 8‬שאלות)‪ .‬ניקוד השאלות זהה‪ 12.5 :‬נקודות‪.‬‬ ‫ניתן להשתמש במחשבון בלבד‪.‬‬ ‫‪ .1‬במגדל שגובהו ‪ 140‬מטר יש מעלית‪ .‬המעלית מאיצה ממצב מנוחה מתחתית המגדל כלפי‬ ‫מעלה בתאוצה קבועה‪ ,‬מגיעה למחצית גובהו של המגדל תוך ‪ 6.4‬שניות‪ ,‬ואחר כך‬ ‫ממשיכה לנוע במהירות קבועה כלפי מעלה‪ .‬אדם שמסתו ‪ 80‬ק"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:‬‬ ‫‪1196 N 1114 N 1057 N 1021N 981N 947 N‬‬ ‫‪3461N‬‬ ‫‪2250 N‬‬ ‫‪ .2‬אדם עומד על ראש מגדל שגובהו ‪ 120‬מטר 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 ‪ 23‬מטר‬ ‫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:‬‬ ‫‪60.2m/ s 56.9m/ s 50.6m/ s 47.2m/ s 41.3m/ s 38.3m/ s‬‬ ‫‪64.7m/ 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:‬‬ ‫‪2.5a 2a 3a/2 a a/2 2a/3 a/3‬‬ ‫‪4.5a 3.9a 3.4a 3a‬‬ ‫‪ .4‬גוף נע בתנועה מעגלית במהירות ‪ 10‬רדיאנים בשנייה‪ .‬כמה סיבובים ישלים בדקה?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪52.5 46.4 40 32 26‬‬ ‫‪81.4 26.8‬‬ ‫‪15.5‬‬ ‫‪102‬‬ ‫‪112.5‬‬ ‫‪ .5‬גוף בעל מסה ‪ M‬מחליק במהירות קבועה במורד מדרון בעל זווית ‪ .   220‬בטאו את‬ ‫גודלו של מקדם החיכוך בין המסה והמדרון‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪  sin 220 ‬‬ ‫‪  cos220 ‬‬ ‫‪  tan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 ‪ 3‬מטרים לשנייה‪,‬‬ ‫בכיוון השלילי של ציר ה‪ .x-‬מהי מהירות הילד והעגלה לאחר הזריקה?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪7.98cm / s 5.50cm / s 3.45cm / s 2.96cm / s 0.33cm / s‬‬ ‫‪9.24cm / s‬‬ ‫‪ .2‬נהג נוסע במהירות של ‪ 10‬קמ"ש‪ ,‬לפתע הוא מבחין בתיבה מונחת על הכביש ובולם‪ .‬הנהג‬ ‫זיהה את התיבה כאשר היא הייתה במרחק ‪ 82‬מטרים 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 ‫‪84m‬‬ ‫‪96m‬‬ ‫‪ .8‬שני כדורים שמסותיהם ‪ m1=1kg‬ו‪-‬‬ ‫‪ m2=2kg‬מחוברים לקצות חוטים חסרי מסה‬ ‫שאורך כל אחד מהם ‪ 2‬מטר‪ .‬מסיטים את‬ ‫הכדור הקל בזווית של ‪   60 0‬ומרפים‪.‬‬ ‫(הכדורים מתנגשים התנגשות קצרה‪ ,‬אלסטית‬ ‫כששני החוטים אנכיים)‪.‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫מהי מהירותו של הכדור שמסתו ‪ m1‬רגע לפני‬ ‫ההתנגשות?‬ ‫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 ‫מבחן סיום בקורס "הכנה לפיסיקה" ‪ /‬חשמל ומגנטיות‬ ‫המחלקה להנדסת אלקטרוניקה‬ ‫משך הבחינה‪ 2 :‬שעות‬ ‫יש להשיב על כל השאלות (‪ 8‬שאלות)‪ .‬ניקוד השאלות זהה‪ 12.5 :‬נקודות‪.‬‬ ‫ניתן להשתמש במחשבון בלבד‪.‬‬ ‫‪ .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 C 2.2  10 C 1.9  10 C 1.4  10 C 0.9  105 C 0.4  105 C 0.2  105 C‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪ .2‬בשלוש 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:‬‬ ‫‪1.91  10 N 1.79  10 N 1.64  10 N 1.48  10 N 1.35  106 N 1.16  106 N‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪ .3‬שני 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 =1.0m‬זה מזה‪.‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪212  106 J 180  106 J 156  106 J 132  106 J 96  106 J 64  106 J 32  106 J‬‬ ‫‪ .4‬שני כדורים בעלי מסות ‪ m1  m2  1g‬תלויים בקצות החוטים (ראו‬ ‫שרטוט)‪ .‬אורכי החוטים ‪ . L1  L2  10cm‬מהו המטען ‪q1  q2  q‬‬ ‫שיש להעניק לכדורי ם‬ ‫כך שהזווית בין החוטים תשווה ל‪? 600 -‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪L=r‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪F1‬‬ ‫‪mg‬‬ ‫‪r‬‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪126nC 114nC 94nC 87nC 79nC 66nC 59nC 45nC 22nC 38nC 22nC‬‬ ‫‪ .3‬שדה חשמלי נוצר על‪-‬ידי לוח וחוט אינסופיים‪ ,‬טעונים באופן אחיד‪ .‬צפיפות המטען‬ ‫‪nC‬‬ ‫המשטחית על פני הלוח היא ‪ .   400 2‬צפיפות המטען הקווית על החוט היא‬ ‫‪m‬‬ ‫‪nC‬‬ ‫‪ .   100‬במרחק ‪ r  10cm‬מהחוט נמצא מטען נקודתי ‪ , q  10nC‬כמצוייר‪.‬‬ ‫‪m‬‬ ‫המטען והחוט נמצאים באותו מישור שמקביל ללוח הטעון (ראו שרטוט)‪ .‬מהו גודל הכוח‬ ‫‪‬‬ ‫‪ , F‬הפועל 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 ‫‪ .4‬מהי ההתנגדות החשמלית השקולה במעגל החשמלי המתואר בציור ?‬ ‫הקיפו את התשובה הנכונה‪:‬‬ ‫‪13.6 12.3 11.3 10.1 9.5 8.7 7.5 6.9 5.6 2.4‬‬ ‫‪ .5‬בתחום 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:‬‬ ‫‪ 0.12 A‬נגד כיוון השעון‬ ‫‪ 0.12 A‬עם כיוון השעון‬ ‫‪ 0.55 A‬נגד כיוון השעון‬ ‫‪ 0.55 A‬עם כיוון השעון‬ ‫‪ 0.71A‬נגד כיוון השעון‬ ‫‪ 0.71A‬עם כיוון השעון‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪ .8‬השתמשו 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 ‫‪I1‬‬