‫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☺‬