קובץ שאלות המרתון

‫בחינה בפיסיקה א' למדעי החיי‬
‫סמסטר א' מועד א' תשע"ב‬
‫ש המרצה‪ :‬יונת שוייצר‬
‫ש המתרגלי‪ :‬אנסטסיה פיאלקוב‪ ,‬יוסי המר ויעקב ביקר‬
‫מש הבחינה‪ :‬שלוש שעות‪.‬‬
‫•‬
‫מותר להשתמש במחשבו פשוט )לא גרפי( ובדפי הנוסחאות שניתנו‪ ,‬בלבד‪.‬‬
‫•‬
‫בכל שאלה‪ ,‬נית להזניח כוחות חיכו והתנגדות אוויר‪ ,‬אלא א מצוי אחרת בשאלה‪.‬‬
‫•‬
‫נתונות ‪ 20‬שאלות‪ .‬כל תשובה נכונה מזכה ב‪ 6‬נקודות‪.‬‬
‫•‬
‫סמנו ב‪ X‬תשובה אחת מתו הארבע הנתונות לכל שאלה )אד(‪.‬‬
‫•‬
‫תוכלו להשתמש בשני צידי הד‪ #‬של השאלות כטיוטה‪.‬‬
‫•‬
‫בהצלחה!‬
‫ש התלמיד‪____________________:‬‬
‫מס‪ .‬תלמיד‪_____________________:‬‬
‫מס‪ .‬תעודת הזהות‪______________________:‬‬
‫דפי התשובות לבחינה יבדקו ע"י סורק במזכירות הפקולטה‪.‬‬
‫להזכירכם‪:‬‬
‫לתשובה נכונה – יש לסמן ‪ X‬במשבצת המתאימה‪ .‬ניתן להשתמש בעט‪ .‬הסימון לא צריך להיות עבה אלא‬
‫ככתב רגיל‪.‬‬
‫למחיקה – יש למלא את הריבוע לגמרי מבלי לחרוג לריבועים סמוכים‪.‬‬
‫אין להשתמש במחק או בטיפקס‪.‬‬
‫אין לסמן דבר מלבד סימון פרטי הזיהוי בראש הטופס והתשובות בריבועים המיועדים לכך‪.‬‬
‫את מס' תעודת הזהות יש למלא ב – ‪ 9‬ספרות )כולל ספרת ביקורת ואפס אם יש בתחילת המספר( לסמן ב‬
‫– ‪ X‬לפי הדוגמא‪.‬‬
‫מס' סידורי – למלא ב – ‪ 3‬ספרות לדוגמא ‪ :‬מס' ‪ 9‬יסומן ‪.009‬‬
‫‪ .1‬גו‪ #‬בעל מסה ‪ m‬נזרק במהירות בזווית כמתואר בציור‪ .‬כעבור‬
‫כמה זמ ייפגע הגו‪ #‬בקרקע הנמצאת בגובה ‪ h‬מעל נקודת הזריקה‪,‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫א נתו כי במהל מעופו עובר הגו‪ #‬מעל גובה ‪) h‬ראה ציור(?‬
‫א‪.‬‬
‫‪ sin − sin − 2ℎ‬‬
‫‬
‫ב‪.‬‬
‫‪ sin + sin − 2ℎ‬‬
‫‬
‫ג‪.‬‬
‫‪ sin − sin + 2ℎ‬‬
‫‬
‫ד‪.‬‬
‫א ‪ +‬ב נכונות‪.‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪ .2‬גו‪ #‬בעל מסה ‪ m‬מונח על עגלה משופעת בעלת מסה ‪ M‬ובזווית כמתואר‬
‫בציור‪ .‬בי הגו‪ #‬לעגלה אי חיכו‪ .‬באיזו תאוצה יש למשו את העגלה כדי‬
‫שהגו‪ #‬לא יחליק?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪m‬‬
‫‪M‬‬
‫‬
‫‬
‫ ‪ sin‬‬
‫ ‪ tan‬‬
‫ ‪ sin cos‬‬
‫"!‬
‫‪ .3‬שלוש מסות מחוברות למערכת גלגלות כמתואר בציור‪ .‬מה צרי להיות‬
‫מקד החיכו בי המסות למשטח כדי שהמסות ינועו במהירות קבועה?‬
‫א‪.‬‬
‫| |‬
‫‬
‫ב‪.‬‬
‫ ‬
‫| |‬
‫ג‪.‬‬
‫ ‬
‫ ‬
‫ד‪.‬‬
‫‬
‫ ‬
‫ ‬
‫!‬
‫!‬
‫‪ .4‬מכונית בעלת מסה ‪ m‬מתקרבת לתהו בגובה ‪h‬‬
‫במהירות ‪ .‬במרחק ‪ x‬מהתהו הנהג לוח‪ -‬על הבלמי‬
‫כ שעל המכונית פועל כוח חיכו קבוע ‪ .%‬המכונית‬
‫מאטה א לא מספיקה לעצור לגמרי והיא נופלת בתנועה‬
‫בליסטית מטה‪ .‬מה תהיה מהירותה של המכונית‬
‫בפגיעתה בקרקע?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫‪$‬‬
‫‪ − 2ℎ‬‬
‫‪+,‬‬
‫‬
‫‪2ℎ +‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪ − 2ℎ‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪+,‬‬
‫‬
‫‪& + 2ℎ −‬‬
‫‪ .5‬גו‪ #‬בעל מסה ! ומהירות מתנגש אלסטית בגו‪ #‬בעל מסה ! הנמצא במנוחה‪ .‬נתו כי מהירות‬
‫הגו‪ #‬השני ) !( לאחר ההתנגשות היא ' )בכיוו המקורי של (‪ .‬מהו יחס המסות !‪?! /‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫*)‬
‫‪1+‬‬
‫‬
‫)‬
‫ג‪.‬‬
‫‪2 −1‬‬
‫ד‪.‬‬
‫לא נית לדעת מנתוני השאלה‬
‫*‬
‫‪ .6‬טיל דו שלבי בעל מסה ‪ m‬נורה במהירות ובזווית ‬
‫כמתואר בציור‪ .‬בהגיעו לשיא הגובה הוא מתפצל לשני‬
‫חלקי שווי – ראש וזנב‪ ,‬כל אחד מה בעל מסה ‪.!/2‬‬
‫נתו כי מיד לאחר הפיצול מהירותו של הזנב אפס ביחס‬
‫לקרקע‪ .‬מהי מהירותו של ראש הטיל מיד לאחר הפיצול?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ ‪ cos‬‬
‫ ‪2 cos‬‬
‫‬
‫ ‪ cos‬‬
‫ ‬
‫‪0‬‬
‫‬
‫‬
‫‪ .7‬כדור בעל מסה ‪ m‬נע על מסילה ללא חיכו במהירות‬
‫‪ .‬לאחר שעבר מרחק ‪ L‬המסילה מתעקלת מעלה‬
‫ברדיוס ‪ ,R‬וכעבור רבע מעגל מתיישרת שוב בצורה‬
‫אנכית‪ .‬לאיזה גובה )‪ (h‬מתחתית המסילה יגיע הכדור?‬
‫א‪.‬‬
‫‪/‬‬
‫‪.−/‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪)0 1‬‬
‫‪ 2‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫‬
‫‪.‬‬
‫‪)0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪)0‬‬
‫‬
‫‪ .8‬כדור בעל מסה ! הקשור לחוט משוחרר ממנוחה מגובה ‪) h‬ביחס לנקודת‬
‫שיווי המשקל שלו כמתואר בציור( ומתנגש אלסטית בכדור אחר בעל מסה‬
‫! הנמצא במנוחה‪ .‬לאיזה גובה יגיע הכדור שהיה במנוחה )יחסית לגובהו‬
‫!‬
‫ההתחלתי של כדור זה( לאחר ההתנגשות?‬
‫א‪.‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫!‬
‫ב‪.‬‬
‫‬
‫‪ℎ‬‬
‫‬
‫ג‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫ ‬
‫ד‪.‬‬
‫&‬
‫‬
‫‬
‫ ‬
‫ ‪4ℎ‬‬
‫‪ .9‬גו‪ #‬בעל מסה ‪ m‬נזרק אופקית ממגדל בגובה ‪ h‬במהירות ‪.‬‬
‫נתו כי רוח חזקה מפעילה על הגו‪ #‬בזמ נפילתו כוח קבוע ‪,F‬‬
‫כ שהגו‪ #‬נוחת לרגלי המגדל‪ ,‬כמתואר בציור‪ .‬מהו גודל הכוח‬
‫‪?F‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫‬
‫‪3‬‬
‫‬
‫‪3‬‬
‫& !‬
‫& !‬
‫ג‪.‬‬
‫‪)0‬‬
‫‪3‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪)0‬‬
‫‪3‬‬
‫&!‬
‫&!‬
‫‬
‫‪5‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫‪ 3 .10‬כדורי משוחררי ממנוחה על ‪ 3‬מסילות שונות‪ ,‬כמתואר בציור‪ .‬כל המסילות באותו הגובה ‪ h‬וכול‬
‫חסרות חיכו‪ .‬לאיזה מהכדורי תהיה את המהירות הגבוהה ביותר כאשר יגיע לתחתית המסילה?‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪a‬‬
‫‪h‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪a‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪b‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪c‬‬
‫ד‪.‬‬
‫לכול תהיה אותה מהירות‪.‬‬
‫‪ .11‬מסה ‪ M‬ניצבת על משטח חסר חיכו ומחוברת לחבל וגלגלת‪ ,‬כמתואר‬
‫‪M‬‬
‫בציור‪ .‬אד בעל מסה ‪ m‬ניתלה על החבל וכתוצאה מכ המסה מתחילה‬
‫לנוע‪ .‬כדי שהאד לא ירד ע החבל‪ ,‬הוא מטפס על החבל כ שמהירותו‬
‫ביחס לקרקע נשארת תמיד אפס‪ .‬מהי תאוצת המסה ‪?M‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪ .12‬גו‪ #‬בעל מסה ‪ m‬מונח על משטח אופקי‪ .‬מקד החיכו בינו ובי המשטח הוא ‪ .6‬ברגע מסוי‬
‫מתחילי למשו את הגו‪ #‬בכיוו האופקי )מקביל למשטח( בכוח קבוע ‪ .F‬מה תהיה מהירות הגו‪#‬‬
‫לאחר שעבר מרחק ‪?L‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2.6‬‬
‫‪5. − 6!.‬‬
‫‪2‬‬
‫‬
‫‪& 6! − 5‬‬
‫‪2‬‬
‫!‪& 5 − 6‬‬
‫‬
‫‪ 3 .13‬מסות מחוברות למערכת גלגלות כמתואר בציור ונמצאות‬
‫במנוחה‪ .‬מהי ‪?cos 7‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‬
‫‬
‫‪7 7‬‬
‫!‬
‫!‬
‫‬
‫‬
‫!‬
‫ ‬
‫ ‬
‫ ‬
‫‬
‫ ‬
‫‪ .14‬פנס רחוב תלוי בקצהו של מוט חסר מסה באור ‪ .L‬מרכז המוט‬
‫מוחזק ע"י חבל מתוח בזווית ‪ ,‬וקצהו השני של המוט מחובר‬
‫לציר‪ .‬נתו כי החבל יכול לשאת מתיחות מירבית ‪ .89,‬מהי‬
‫‪L/2‬‬
‫‬
‫מסת הפנס המירבית שנית לתלות על המוט?‬
‫א‪.‬‬
‫=<;‪:‬‬
‫ ‪sin‬‬
‫‪2‬‬
‫=<;‪:‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ ‪sin‬‬
‫ג‪.‬‬
‫=<;‪:‬‬
‫ ‪sin‬‬
‫‬
‫ד‪.‬‬
‫‪L‬‬
‫‪2/‬‬
‫=<;‪":‬‬
‫ ‪sin‬‬
‫‬
‫‪ .15‬קרש חסר מסה באור ‪ L‬מוחזק בזווית ע"י חבל כמתואר‬
‫בציור‪ .‬נתו כי המתיחות המירבית שהחבל יכול לשאת לפני‬
‫שהוא נקרע היא ‪ .89,‬אד בעל מסה ‪ m‬מתחיל ללכת‬
‫במהירות קבועה במעלה הקרש‪ .‬לאיזה מרחק מירבי לאור‬
‫הקרש )‪ x‬בציור( יוכל לטפס לפני שהחבל יקרע?‬
‫א‪.‬‬
‫‪:;<= 2‬‬
‫‬
‫ב‪.‬‬
‫ ‪cos‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ ‪sin‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪:;<= 2‬‬
‫‬
‫‪:;<= 2‬‬
‫‬
‫‪:;<= 2‬‬
‫ ‪tan‬‬
‫‬
‫‪x‬‬
‫‬
‫‪ .16‬גו‪ #‬בעל מסה ‪ m‬מונח על מאזניי בתו כלי מלא במי‪ .‬צפיפות המי היא‬
‫?>‪ .‬נתו כי הצפיפות הממוצעת של הגו‪ #‬היא ?>‪ .>@ = 10‬מה תהיה קריאת‬
‫המאזניי?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫! ‪0.1‬‬
‫‪m‬‬
‫! ‪0.9‬‬
‫!‬
‫! ‪1.1‬‬
‫‪ .17‬מי בצפיפות ?> ושמ בצפיפות ‪ >D‬מוכנסי לצינור בצורת‬
‫פרסה‪ ,‬כמתואר בציור‪ .‬ידוע כי גובה השמ הוא ‪ .h‬מצא מהו‬
‫הפרש הגבהי ‪ Δℎ‬בי פני המי לפני השמ‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪FG‬‬
‫‪FH‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫‪FG‬‬
‫‪ℎ‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‬
‫ג‪.‬‬
‫ ‪ℎ 1 − F G‬‬
‫ד‪.‬‬
‫שמ‬
‫‪ℎ‬‬
‫‪Δℎ‬‬
‫‪FH FG‬‬
‫מי‬
‫‪F‬‬
‫‪H‬‬
‫‪F‬‬
‫‪ℎ FH − 1‬‬
‫‪G‬‬
‫‪ .18‬גוש בדיל מוצק בעל מסה של ‪ 700‬גר בטמפ' ‪ 25°K‬מות ומחומ לטמפ' ‪ .300°K‬כמה חו הועבר‬
‫לגוש הבדיל בתהלי? הניחו כי קיבול החו הסגולי קבוע ואינו תלוי בטמפרטורה או במצב הצבירה‪.‬‬
‫נתוני אופיניי של בדיל‪:‬‬
‫‪N‬‬
‫קיבול החו הסגולי‪227 O⋅Q :‬‬
‫טמפ' ההתכה‪232°K :‬‬
‫חו ההיתו‪:‬‬
‫‪N‬‬
‫‪O‬‬
‫"‪58 ⋅ 10‬‬
‫טמפ' הרתיחה‪2620°K :‬‬
‫חו האידוי‪:‬‬
‫‪N‬‬
‫‪O‬‬
‫א‪43,700 V .‬‬
‫ב‪62,400 V .‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪84,300 V‬‬
‫ד‪120,400 V .‬‬
‫‪2.5 ⋅ 10T‬‬
‫‪ .19‬גו‪ #‬בעל מסה ‪ m‬מונח על דיסק במרחק ‪ R‬ממרכזו‪ .‬ברגע ‪W = 0‬‬
‫הדיסק מתחיל להסתובב בתאוצה זוויתית ‪ .‬נתו כי לאחר ‪T‬‬
‫‪R‬‬
‫שניות מתחילת הסיבוב הגו‪ #‬החל להחליק על הדיסק‪ .‬הנח כי‬
‫הזמ שלוקח לגו‪ #‬להתחיל להחליק ארו מאוד ‪.8√ ≫ 1‬‬
‫מהו מקד החיכו בי הגו‪ #‬והדיסק?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ ‪8‬‬
‫‪Z:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪:1‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪Z : 1‬‬
‫‬
‫‪ .20‬מהי המהירות הקווית של הכיסא עליו את יושבי?‬
‫בתשובתכ נית להתעל מסיבוב כדור האר‪ -‬סביב‬
‫השמש‪.‬‬
‫נתוני‪:‬‬
‫רדיוס כדור האר‪ 6400 :-‬ק"מ‬
‫קו הרוחב של תל אביב‪32° :‬‬
‫תדירות הסיבוב של כדור האר‪ :-‬סיבוב אחד‬
‫ב‪ 24‬שעות‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‬
‫[‬
‫‬
‫[‬
‫‬
‫[‬
‫‬
‫[‬
‫‪63‬‬
‫‪74‬‬
‫‪395‬‬
‫‪465‬‬
‫תל אביב‬
‫קו המשווה‬
‫‪32°‬‬
‫ד נוסחאות לבחינה – פיסיקה א' למדעי החיי‬
‫משוואה ריבועית‪:‬‬
‫טריגונומטריה‪:‬‬
‫‪@±√@ a9b‬‬
‫‪9‬‬
‫@‬
‫‪b‬‬
‫‪9‬‬
‫‪b‬‬
‫‪9‬‬
‫@‬
‫= ‪\$ + ]$ + ^ = 0 ⇒ $‬‬
‫= ‪cos‬‬
‫‪c‬‬
‫= ‪sin‬‬
‫‪a‬‬
‫= ‪tan‬‬
‫‪α‬‬
‫‪b‬‬
‫‪cos + sin = 1‬‬
‫תנועה בתאוצה קבועה‪:‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪cd = \dW + eeeedW‬‬
‫‪ + eeed‬‬
‫‪c‬‬
‫‬
‫ ‪d = \dW +‬‬
‫‪eeeed‬‬
‫‪ = + 2\$‬‬
‫‪W = $ − $‬‬
‫חוקי ניוטו‪:‬‬
‫הידרוסטאטיקה‪:‬‬
‫‪))0‬‬
‫‬
‫‪ .1‬א ‪ ∑ 5d = 0‬אז המהירות קבועה‬
‫‪∑5d = !\d .2‬‬
‫‪5d = −5d .3‬‬
‫צפיפות‪:‬‬
‫‪i‬‬
‫‬
‫‪g‬‬
‫=>‬
‫הלח‪h = :-‬‬
‫‪j‬‬
‫בנוזל‪h = h + >ℎ :‬‬
‫כוח הציפה‪k = >l :‬‬
‫עבודה ואנרגיה‪:‬‬
‫עבודה‪m = n 5d ⋅ o$d :‬‬
‫א התנועה היא לאור קו ישר והכוח קבוע‪m = 5d ⋅ $d :‬‬
‫‬
‫‬
‫אנרגיה קינטית‪p = ! :‬‬
‫‪m = Δp‬‬
‫אנרגיה פוטנציאלית‪qr = !ℎ :‬‬
‫כוח הקפי‪5 = −s$ :-‬‬
‫‬
‫‬
‫אנרגיה של קפי‪qt = s$ :-‬‬
‫האנרגיה המכנית‪u = p + q :‬‬
‫חוק שימור האנרגיה המכנית‪Δu = mv.b. :‬‬
‫חו‪:‬‬
‫קיבול חו‪w = !^Δ8 = KΔ8 :‬‬
‫‪j‬‬
‫הולכת חו‪= s Δ8 :‬‬
‫‪2‬‬
‫מקד התפשטות קווי‪:‬‬
‫מקד התפשטות נפחי‪:‬‬
‫הספק‪:‬‬
‫}‪x‬‬
‫‪xz‬‬
‫‪A‬‬
‫‪xy‬‬
‫‪xz‬‬
‫‪{2‬‬
‫‪2{:‬‬
‫‪{g‬‬
‫‪g{:‬‬
‫‪L‬‬
‫=‬
‫=|‬
‫=‪h‬‬
‫לאור קו ישר וכוח קבוע‪h = 5d ⋅ d :‬‬
‫מומנט‪:‬‬
‫‪~ = 5 sin 7‬‬
‫בשיווי משקל סטטי‪∑ 5d€ = 0 ; ∑ ~€ = 0 :‬‬
‫מרכז המסה‪:‬‬
‫תנע‪:‬‬
‫‬
‫‬
‫‪/ed = ∑ !€ cd€ = n >cdol‬‬
‫‪‚d = !d‬‬
‫‪xƒd‬‬
‫החוק השני של ניוטו‪5d = :‬‬
‫‪xz‬‬
‫המתק‪= ‚dW − ‚dW :#‬‬
‫‪z‬‬
‫‪nz 5d oW‬‬
‫‬
‫חוק שימור התנע‪n 5d„,z oW = Δ‚d :‬‬
‫התנגשויות‪:‬‬
‫התנגשות אלסטית‪ :‬תנע ואנרגיה נשמרי‪ .‬במימד אחד א גו‪ #‬בעל מסה !‬
‫ומהירות מתנגש בגו‪ #‬בעל מסה ! הנמצא במנוחה‪:‬‬
‫ )‬
‫ ‬
‫ ‬
‫ = ' ; = '‬
‫‬
‫‬
‫התנגשות פלסטית – רק תנע נשמר‪ .‬לאחר ההתנגשות שני הגופי ממשיכי לנוע‬
‫יחד‪:‬‬
‫תנועה מעגלית‪:‬‬
‫) ) ‬
‫ ‬
‫מהירות זוויתית‪:‬‬
‫='‬
‫ˆ‬
‫‪:‬‬
‫= ‪= 2‡%‬‬
‫מהירות משיקית‪ = …c :‬‬
‫תאוצה‬
‫‰‪x‬‬
‫זוויתית‪:‬‬
‫‪xz‬‬
‫†‪x‬‬
‫‪xz‬‬
‫=…‬
‫=‬
‫תאוצה משיקית‪\: = / :‬‬
‫תאוצה רדיאלית‪:‬‬
‫)‬
‫‪1‬‬
‫הכוח הצנטריפטלי‪:‬‬
‫= ‪\1 = … /‬‬
‫)‬
‫‪1‬‬
‫! = ‪5 = !\1 = !… /‬‬