m/s 10 = g 2 4 a m m m g a = + =

‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
1 ‫ פיזיקה‬: ‫קורס‬
:‫דינמיקה של מסה נקודתית‬
‫ החוט בילתי‬.‫ המסות של הגלגלת ושל החוט זניחות‬.‫) יש לנתח את התנועה של המערכת המתוארת בתרשים‬1
‫ מצא את‬.‫ השולחן חלק‬.‫ של הגופים‬m1,m2 ‫ נתונות מסות‬.‫מתיח‬
.‫התאוצות הגופים‬
:‫תשובה‬
m2
a
a2  g
 1
m2  4m1 2
‫ על‬M ‫ מה צריכה להיות תאוצת העגלה‬. ‫ שבשרטוט יש מקדם חיכוך סטטי‬m ‫ לבין המסה‬M ‫) בין העגלה‬2
?‫ לא תחליק‬m ‫מנת שהמסה‬
:‫תשובה‬
g

a
3) A truck starts from rest at time t = 0 and
3.0
accelerates uniformly, achieving a speed of 20 meters
m
per second in 10 seconds. A small package of mass
5.0 kilograms is initially located 3.0 meters from the
1.0m
back of the truck. The package starts to slide at time t =
0, and the coefficient of kinetic friction between the
package and the truck floor is 0.15. See Figure. (a) On a diagram of the package, show and
label each force (in the reference frame of the ground) acting on the sliding package. (b)
Find the horizontal acceleration of the package relative to the reference frame of the ground.
(c) Determine the time after t = 0 when the package reaches the back edge of the truck. (d)
Determine the horizontal component of the velocity of the package as it strikes the ground.
(Acceleration of gravity g
 10m/s2 ).
3 3 m/s .‫ד‬
1
2 3 s .‫ג‬
1.5m/s 2 .‫ב‬
:‫תשובות‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪)4‬‬
‫במעלית נמצא מישור משופע חלק שזווית נטיתו ‪ .‬בול מחליק על המישור המשופע‪ .‬חשב את תאוצת הגוף‬
‫על פני השיפוע במקרים הבאים‪:‬‬
‫המעלית נמצאת במנוחה‪.‬‬
‫המעלית עולה במהירות קבועה ‪.v‬‬
‫המעלית יורדת במהירות קבועה ‪.v‬‬
‫המעלית עולה בתאוצה ‪.a‬‬
‫המעלית יורדת בתאוצה ‪( a‬רק בתנאי ש‪.) a  g -‬‬
‫ו‪.‬‬
‫כבל המעלית נקרע‪.‬‬
‫תשובות‪:‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪a  g  a sin ‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪a  g  a sin ‬‬
‫ו‪.‬‬
‫‪a  g sin ‬‬
‫‪ )5‬באיזה כוח חייב האיש שבשרטוט למשוך בחבל‪ ,‬על מנת לעלות בתאוצה ‪( a‬ולהישאר באותו מרחק מעל‬
‫הלוח)?‬
‫נתון שמסת האדם והלוח יחד היא ‪ ,m‬והחבל והגליליות‬
‫חסרי מסה‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪m‬‬
‫‪g  a ‬‬
‫‪3‬‬
‫‪T‬‬
‫‪ )6‬שלוש משקולות ‪ m1,m2,m3,‬קשורות זו לזו על ידי חוט בלתי מתיח ונטול מסה (ראה תרשים)‪ .‬מקדם חיכוך‬
‫בין המשקולת ‪ m3‬לבין המישור שווה ל‪ .  -‬אין חיכוך בין ‪ m2‬ושולחן‪ .‬מצא את המתיחות ‪ T‬בין ‪ m3‬ו‪.m2 -‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪m1 g ; m1   m3‬‬
‫‪‬‬
‫]) ‪T   gm3[m1   (m1  m2‬‬
‫‪; m1   m3‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
1 ‫ פיזיקה‬: ‫קורס‬
7) Calculate the acceleration of the bodies m 1 and m2 and the tension in the ropes
(Figures a,b,c). All pulleys are weightless and frictionless, and the bodies slide without
friction. Write the vector form of Newton’s Second Law for each body. Then, resolve the
vector laws into their components (using a Cartesian system). Which device may accelerate
m1 faster than in free fall? Solve first algebraically; then apply to the case m 1 = 4kg, m2 =
6kg.
m1
m1
m1
m2
m2
m2
(a)
(c)
(b)
:‫תשובות‬
(a)
a
m2
gg
m2  m1
(b)
a
2 m2
g
m2  4m1
(c)
a
4 m2
gg
m1  4m2
a  g  m2  4m1
T
m1m2
g
m2  m1
T
2m1m2
g
m2  4m1
T
m1m2
g
m1  4m2
m
– ‫ שבין עץ ועץ ביצעו ניסוי הבא‬ s ‫) כדי למצוא את מקדם החיכוך הסטטי‬8

‫הניחו על קרש עץ את בול העץ והתחילו להרים קצה אחד כך שהקצה השני‬
?‫ למה שווה מקדם החיכוך‬.‫ התחיל הבול לנוע‬  14  ‫ בזווית‬.‫) נשארת במנוחה‬A '‫(נק‬
m


m1
5.25 :‫תשובה‬
.‫ ובמגע ביניהם‬545 ‫ נמצאים על מורד בעל זווית‬m2  3 kg -‫ ו‬m1  2 kg ‫) שני גופים בעלי הסות‬9
m2
:‫ מצאו‬.  2  0.2 – ‫ ושל השני‬1  0.1 ‫ מקדם החיכוך של הגוף הראשן עם המורד הוא‬.‫הגופים יורדים‬
;‫את התאוצה של הגופים‬
;‫את הכוחות שכל גוף מפעיל על השני‬

3
)‫א‬
)‫ב‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫ג)‬
‫מה יקרה עם ‪? 1   2‬‬
‫‪‬‬
‫‪m1 1  m2  2‬‬
‫תשובות‪ :‬א) ‪cos    5.8 m/s2‬‬
‫‪m1  m2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪; a  g sin  ‬‬
‫‪m1m2‬‬
‫ב) ‪ 2  1 cos   0.83 N‬‬
‫‪m1  m2‬‬
‫‪‬‬
‫‪; F12  F21  g‬‬
‫‪ )15‬יורים טיל בעל מסה ‪ M‬על פני כדור הארץ במהירות ‪ v0‬בזווית ‪ . α‬נוסף לכוח הכבידה פועל על הטיל‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫התנגדות האוויר ‪ F  bv‬כאשר ‪ b‬הוא המקדם ההתנגדות ‪.‬‬
‫א)‬
‫ב)‬
‫ג)‬
‫ד)‬
‫רשום את חוקי ניוטון וכתוב אותם לפי הרכיבים )‪(x,y‬‬
‫מצא את שני הרכיבים של המהירות כפונקציה של הזמן (‪.)vx, vy‬‬
‫מצא את הקואורדינאטות כפונקציה של הזמן ) (‪)x,y‬‬
‫‪0‬‬
‫בהנחה ש ‪ b  1.0  103 Ns / m‬ושהמסה ‪ M  1Kg‬צייר את המסלול עבור ‪   45‬והשווה‬
‫למסלול הבליסטי ומהירות התחלתית ‪1000m/s‬‬
‫‪g  k t g ‬‬
‫תשובה‪e   :‬‬
‫‪k ‬‬
‫‪k‬‬
‫‪‬‬
‫‪k t ‬‬
‫‪v x (0)e , v y (0) ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫)‪ v x (0‬‬
‫‪ v y (0) g ‬‬
‫‪g ‬‬
‫‪‬‬
‫‪1  e k t , ‬‬
‫‪ 2 (1  e k t )  / k t‬‬
‫‪‬‬
‫‪k ‬‬
‫‪k ‬‬
‫‪ k‬‬
‫‪ k‬‬
‫כאשר ‪k  b / M‬‬
‫‪ ) 11‬שרשרת מונחת על שולחן אופקי כך שחלקה תלויה מעבר לקצה של השולחן‪.‬‬
‫כאשר החלק התלוי (האנכי) הוא ‪   5.2.5‬מהאורך הכולל השרשרת מתחי לה‬
‫לנוע ונופלת מהשולחן‪ .‬מצאו‪:‬‬
‫את מקדם החיכוך בין השרשרת והשולחן;‬
‫א)‬
‫את המהירות הסופית ברגע ההתנתקות מהשולחן; האורך של החוט ‪.   1 m‬‬
‫ב)‬
‫‪2‬‬
‫מניחים כי ‪ k  s‬ו‪.g = 10 m/s -‬‬
‫תשובות‪ :‬א) ‪ 0.38‬‬
‫‪‬‬
‫) ‪(1  ‬‬
‫‪ ;  ‬ב) ‪g (1   )  2.69 m/s‬‬
‫‪.v ‬‬
‫‪4‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )12‬חבל (בעל צפיפות אחידה) שאורכו ‪ L‬מונח על שולחן‬
‫גבוה כך שחלק מהחבל באורך ‪ b‬משתלשל מקצה השולחן‪.‬‬
‫מקדם החיכוך הסטטי בין החבל לשולחן הוא ‪ ,s‬ומקדם החיכוך‬
‫הקינטי הוא ‪ .K‬החבל משוחרר ממנוחה‪.‬‬
‫מהו אורכו ‪ b0‬המינימלי של הקצה המשתלשל של‬
‫‪.a‬‬
‫החבל על מנת שהחבל יתחיל לנוע?‬
‫בהנחה שהחבל אכן נע מ‪ , b0-‬הוכח שהוא עוזב את‬
‫‪.b‬‬
‫במהירות‬
‫השולחן‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 g 1  k 2‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪L  b0  k LL  b0 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪L  2‬‬
‫‪‬‬
‫תשובה ‪:‬‬
‫‪v‬‬
‫‪s‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪1  s‬‬
‫‪b0  L‬‬
‫‪)11‬כבל גמיש שאורכו ‪ L‬ומסתו ‪ M‬מונח על המשטח שבציור‪ ,‬כך שקצהו ‪ C‬נמצא במרחק ‪ a‬מקצה המדרון ‪.A‬‬
‫הכבל משוחרר ממנוחה‪ .‬הוכח שכאשר הקצה ‪ B‬מגיע לנקודה ‪ A‬תהיה מהירות הכבל‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪g 2‬‬
‫‪L  a 2 sin ‬‬
‫‪L‬‬
‫‪.v ‬‬
‫‪L-a‬‬
‫(המדרון והמישור חסרי חיכוך!)‪.‬‬
‫‪B‬‬
‫‪a‬‬
‫רמז‪ :‬העזר בקשר ‪ adx   vdv‬‬
‫‪A‬‬
‫‪C‬‬
‫‪‬‬
‫‪ )14‬חבל (בעל צפיפות אחידה) שאורכו ‪ L‬נמצא בשווי משקל כך שאורך ‪ x‬ממנו תלוי אנכית בקצה מדרון חסר‬
‫חיכוך‪ ,‬ואילו יתרת החבל )‪ (L-x‬נמצאת על המדרון‪.‬‬
‫א‪ .‬חשב את ‪ x0‬עבור מצב שיווי משקל‪.‬‬
‫ב‪ .‬הבע את תאוצת החבל כפונקציה של ‪.x‬‬
‫ג‪ .‬מהי מהירות החבל כאשר ‪?x = L‬‬
‫תשובות‪:‬‬
‫ג‬
‫‪gL‬‬
‫‪1 sin ‬‬
‫‪v‬‬
‫‪‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫‪g‬‬
‫‪x  L  x sin  ‬‬
‫‪L‬‬
‫‪a‬‬
‫‪sin ‬‬
‫‪1  sin ‬‬
‫‪x0  L‬‬
‫‪ )15‬שתי משקולות ‪ m1,m2‬קשורות זו לזו על ידי חוט בלתי מתיח ונטול מסה (ראה תרשים)‪ .‬הגלגלת נטולת‬
‫) שווה ל‪.  -‬‬
‫מסה‪ .‬מקדם חיכוך (סטטי שווה לקינטי) בין המשקולות לבין המישור המשופע (בעל זווית‬
‫א‪ .‬מצא את התאוצה של הגופים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ב‪ .‬שרטט את התרשים עבור מקרים‬
‫‪   00‬ו‪ 90 0 -‬‬
‫‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪m (sin    cos  )  m1‬‬
‫‪a  g 2‬‬
‫‪m2  m1‬‬
‫‪ ) 16‬איש נמצא על פלטפורמה התלויה בחבל העובר דרך גלגלת‪ .‬האיש מחזיק את הקצה השני של החבל‪.‬‬
‫באיזה כוח מינימאלי עליו למשוך כדי לעלות אם המסה של הפלטפורמה היא ‪ m1  15 kg‬ומסת האיש ‪kg‬‬
‫‪ ? m2  75‬תשובה‪.441 N :‬‬
‫‪ )1.‬שני גופים ‪ A‬ו‪ B-‬קשורים ע"י חוטים כמו באיור‪ .‬חוט שלישי קשור לקיר קבוע וזוויתו עם האופק ‪.   41‬‬
‫משקלו של גוף ‪ B‬הוא ‪ . .12 N‬מה צריך להיות משקלו של גוף ‪ A‬כדי לגרום לתנועה של גוף ‪ B‬אם מקדם‬
‫החיכוך הסטטי הוא ‪?5.25‬‬
‫תשובה‪.155 N :‬‬
‫‪‬‬
‫‪ )18‬קובייה מחליקה במסילה‪ .‬מקדם החיכוך הקינטי הוא ‪ .5.1‬מהי התאוצה של הקובייה אם ‪?   30 ‬‬
‫תשובה‪1.. m/s2 :‬‬
‫‪ )19‬משקולת בעלת מסה ‪ M‬נמצאת על השולחן חלק (חיכוך עם השולחן זניח)‪ .‬מעל המשקולת ‪ M‬מתמקמת‬
‫משקולת ‪( m‬ראה שרטוט)‪ .‬מקדם החיכוך בין המשקולות שווה ל‪ .  -‬איזה כוח אופקי מינימלי צרכים להפעיל‬
‫על המשקולת ‪ M‬כדי שהמשקולת העליונה תתחיל לחליק על פני המשטח של המשקולת ‪?M‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫) ‪Fmin   g (m  M‬‬
‫‪6‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪‬‬
‫‪ .‬הגוף קשור למסמר האנכי הנעוץ לקודרוד של המישור (ראה תרשים)‪.‬‬
‫‪ )02‬גוף בעל מסה ‪ m‬נמצא על משור משופע בעל זווית‬
‫המישור המשופע זז בכיוון אופקי בתאוצה ‪ .a‬מצא את כוח המתיחות של החוט ( החוט נטול מסה ובלתי נמתח)‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪g‬‬
‫‪tan ‬‬
‫‪T  m(a cos   g sin  ), a ‬‬
‫‪g‬‬
‫‪tan ‬‬
‫‪T  m a2  g 2 , a ‬‬
‫‪ )02‬רכבת בעלת מסה ‪ m‬זזה במהירות קבועה ‪ . V0‬פתאום הנהג רואה מכשול על הפסים ומפעיל את מערכת הבלמים‪ .‬המנוע של מערכת‬
‫הבלמים יוצר כוח מתואר לפי ‪( . F=-kt‬הסימן מינוס מתאר את העובדה שכוח מכוון כנגד כיוון התנועה)‪ .‬יש להניח שכוח החיכוך זניח‪.‬‬
‫‪.I‬‬
‫‪.II‬‬
‫יש למצוא כעבור כמה זמן הרכבת תעצור‪.‬‬
‫מהי תלות של המהירות בזמן לאחר הפעלת הבלמים‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪.I‬‬
‫‪2mv 0‬‬
‫‪k‬‬
‫‪II.‬‬
‫‪t1 ‬‬
‫‪k t2‬‬
‫‪vx  v0 ‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪ )22‬גוף נקודתי בעל מסה ‪ m‬נופל משוחרר ממנוחה‪ .‬כוח החיכוך שמופעל על הגוף על ידי האוויר מתואר לפי‬
‫מהירות הגוף ברגע אין סופי‪.‬‬
‫‪ kv 2‬‬
‫‪ . F‬מצא את‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪mg‬‬
‫‪k‬‬
‫‪vx ‬‬
‫‪7‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )02‬מערכת מתוארת בתרשים כוללת שני גופים ‪ ,m ,M‬גלגלת וחוט נטולים מסה‪( .‬החוט בלתי נמתח)‪.‬‬
‫מקדם החיכוך (סטטי שווה לקינטי) בין הגופים שווה ל‪ .  -‬השולחן חלק‪ .‬מהו הכוח האופקי שיספיק לגוף ‪ M‬תאוצה ‪?a‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫) ‪F  2mg  a(m  M‬‬
‫‪ )02‬שלוש משקולות ‪ m1,m2,m3,‬קשורות זו לזו על ידי חוט בלתי נמתח ונטול מסה (ראה תרשים)‪ .‬מקדם חיכוך בין המשקולות לבין‬
‫המישור המשופע (בעל זווית ‪‬‬
‫) שווה ל‪ .  -‬מצא את התאוצה של הגופים‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪ m1‬יורד; תאוצת הגופים שווה ל‪:‬‬
‫א‪.‬‬
‫) ‪m  (m2  m3 )(sin    cos ‬‬
‫‪ag 1‬‬
‫‪m1  m2  m3‬‬
‫‪ m1‬עולה; תאוצת הגופים שווה ל‪:‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪(m2  m3 )(sin    cos  )  m1‬‬
‫‪m1  m2  m3‬‬
‫ג‪m1.‬‬
‫לא זז; תאוצת הגופים שווה ל‪ 0 :‬‬
‫‪ag‬‬
‫‪ . a‬זה קורה כאשר שני הביטויים עבור ‪ A‬וגם עבור ‪ B‬הם שליליים‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )25‬המשקלות בעלת מסה ‪ m‬קשורות לחבל‪( .‬ראה תרשים)‪ .‬הגלגלת והחבל נתולים‬
‫בזמן לפי‬
‫) ‪ mg  4t  2t 2 ( N‬‬
‫מסה‪ .‬על החבל מפעילים כוח ‪ F‬משתנה‬
‫) ‪. F(t‬‬
‫מצא את המהירות המקסימלית של המשקולת‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪8‬‬
‫‪3m‬‬
‫‪vmax ‬‬
‫‪ )26‬צנחן קופץ ממטוס מגובה ‪ H‬ואחרי ניסיונות שונים מצליח לפתוח אותו כאשר הוא נמצא בגובה ‪ H/2‬מעל‬
‫הקרקע‪ .‬הנח שעד פתיחת המצנח הנפילה היתה חופשית ולאחר פתיחתו התנגדות האוויר היא מתכונתית‬
‫למהירות‪. f  Cv :‬‬
‫א‪ .‬מצא את מהירות כפונקציה של הזמן (עבור החלק השני של הנפילה) ‪.‬‬
‫ב‪ .‬מצא את גובה כפונקציה של הזמן (עבור החלק השני של הנפילה) ‪.‬‬
‫ג‪ .‬מצא את מהירות בה הצנחן יתנגש עם הקרקע (פתרון לא מפורש)‪.‬‬
‫תשובות‪:‬‬
‫‪H‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪g‬‬
‫‪k‬‬
‫‪mg  mg‬‬
‫‪  t t1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪ v1 e m‬‬
‫‪; v1  gH , t1 ‬‬
‫‪k‬‬
‫‪ k‬‬
‫‪‬‬
‫‪k‬‬
‫‪ t t1  ‬‬
‫‪H mg‬‬
‫‪1m‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫ב‪ .‬‬
‫‪t  t1    g  v1 1  e‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪k‬‬
‫‪kk‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪H m 2 g mg  kv1 1‬‬
‫‪ 2 ln‬‬
‫ג‪ v  v1  .‬‬
‫‪2‬‬
‫‪k‬‬
‫‪mg  kv k‬‬
‫‪9‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )2.‬מחזיקים במנוחה גוף נקודתי בעל מסה ‪m1  10 g‬‬
‫נקודתי נוסף‪ ,‬בעל מסה ‪ , m2  20 g‬תלוי מהראשון‪ .‬החוטים בלתי נמתח ונטולי מסה‪ .‬חשב את התאוצה‬
‫תלוי בחוט בסטייה של‬
‫‪60 0‬‬
‫יחסית לכיוון אנכי‪ .‬גוף‬
‫של הגוף השני ברגע שבו משחררים את הגוף הראשון‪.‬‬
‫‪m1  m2‬‬
‫‪m1  m2 sin 2 ‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪a2  g sin 2 ‬‬
‫‪600‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪ )28‬שני גופים (ארון גדול ותיבה) בעלי מסות ‪ m1  100kg‬ו ‪m2  50kg -‬‬
‫מחוספס‪( .‬ראה תרשים)‪ .‬מקדם החיכוך הסטטי והקינטי הם ‪  s  0.5‬ו‪  k  0.3 -‬בהתאמה‪ .‬מהו הכוח‬
‫נמצאים במגע על מישטח‬
‫מופעל על התיבה על ידי הארון במקרים הבאים? (ברגע הפעלת הכוחות הגופים לא נמצאים במהירות עם כיוון‬
‫שמאלה)‪.‬‬
‫אבא מפעיל כוח ‪Fa  600N‬‬
‫הילד בא לעפיל כוח נוסף ‪. Fb  100 N‬‬
‫בכיוון אופקי על הארון‪.‬‬
‫א)‬
‫ב)‬
‫אמא "מדברת" לאבא והוא מגדיל את הכוח ל‪ 800N -‬‬
‫ג)‬
‫הילד מפעיל אותו כוח‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫ג‬
‫‪300N‬‬
‫ב‬
‫א‬
‫‪, 200 N‬‬
‫‪,100 N‬‬
‫‪v0‬‬
‫‪, 700N/3‬‬
‫‪v0‬‬
‫‪. Fc‬‬
‫‪v0‬‬
‫‪, 200 N‬‬
‫‪v0‬‬
‫‪ )29‬כדור ותיבה‪ ,‬עם מסה שווה ‪ , m‬קשורות לחבל‪( .‬ראה תרשים)‪ .‬הגלגלת והחבל נתולים מסה‪ .‬אין חיכוך עם‬
‫השולחן האופקי‪ .‬הכדור נע בתוך מים (צמיגות המיי‬
‫‪kg‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪ 103‬‬
‫א)‬
‫ב)‬
‫ג)‬
‫‪  10 3 units‬‬
‫וצפיפות‬
‫‪ . ) ‬צפיפות הגוף היא פי‪ 1-‬גדולה מצפיפות המים‬
‫מהם היחידות של הצמיגות?‬
‫מהי התאוצה של הגופים?‬
‫מהי המהירות המקסימלית של הגופים לאחר שיחרור הכדור במיים?‬
‫תשובות‪:‬‬
‫‪11‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫ב‪:‬‬
‫א‪:‬‬
‫ג‪:‬‬
‫‪kg‬‬
‫‪ms‬‬
‫‪FSTOKES  6 r v    ‬‬
‫‪g 6 r v‬‬
‫‪a ‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2m‬‬
‫‪g‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 3 v‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4 m 2  H 2O‬‬
‫‪2‬‬
‫‪a‬‬
‫‪4m 2  H 2 O‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪g‬‬
‫‪9‬‬
‫‪vmax ‬‬
‫‪ )15‬כדור בעל רדיוס ‪ R‬וצפיפות ‪ ‬משוחרר כאשר נקודה התחתונה נמצאת על מפלס המים‪ .‬מהי תאוצת‬
‫הכדור בתהליך הכנסתו למים בהנחה שכוח ‪ Stokes‬הוא זניח (עבור מהירויות קטנות)‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪x2 ‬‬
‫‪x‬‬
‫‪3 ‬‬
‫‪2 ‬‬
‫‪R ‬‬
‫‪R‬‬
‫‪‬‬
‫‪H O‬‬
‫‪ax  g‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ )11‬חבל גמיש הומוגני (בעל צפיפות אחידה) שאורכו ‪ L‬נמצא בשווי משקל כך‬
‫שאורך ‪ x‬ממנו תלוי אנכית בקצה מדרון חסר חיכוך‪ ,‬ואילו יתרת החבל )‪(L-x‬‬
‫נמצאת על המדרון‪.‬‬
‫א‪ .‬חשב את ‪x 0‬‬
‫עבור מצב שיווי משקל‪.‬‬
‫ב‪ .‬הבע את תאוצת החבל כפונקציה של ‪.x‬‬
‫ג‪ .‬מהי מהירות החבל כאשר ‪x = L‬‬
‫תשובות‬
‫א‬
‫‪sin ‬‬
‫‪1  sin ‬‬
‫‪x0  L‬‬
‫ב‬
‫‪g‬‬
‫‪x  L  x sin  ‬‬
‫‪L‬‬
‫ג‬
‫‪g‬‬
‫‪1  sin  x  x0 2‬‬
‫‪L‬‬
‫‪a‬‬
‫‪v 2 x  ‬‬
‫‪11‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪gL‬‬
‫‪1  sin ‬‬
‫‪v ( L) ‬‬
‫‪ .)12‬מסובבים דלי מלא מים במישור אנכי‪ .‬אורך החבל שווה ל‪( .1m -‬ראה תרשים)‪ .‬מהו התדר המינימלי שיאפשר את‬
‫הסיבובים בלי שפיכת המים?‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪g‬‬
‫‪l‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪f min ‬‬
‫‪ )11‬כדור קטן נמצא בתוך כדור חלול בעל רדיוס ‪( R‬ראה תרשים)‪ .‬הכדור החלול מסתובב בתדר ‪ , f‬מסביב לציר אנכי‬
‫העובר דרך המרכז‪ .‬החיכוך זניח‪ .‬לאיזה גובה ‪ h‬יעלה הכדור הקטן?‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪g‬‬
‫‪g‬‬
‫תשובה‪ h  R1  2 2  :‬‬
‫‪Rh‬‬
‫‪ 4 f R ‬‬
‫‪g‬‬
‫‪h0‬‬
‫‪R‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪f ‬‬
‫‪f ‬‬
‫‪ )14‬השרטוט מתאר מצב המערכת ברגע מסוים‪ .‬נתונים‪ . F , , m,  :‬מצא את התאוצה באותו הרגע‪ .‬תאר את התנועה‬
‫בעזרת המושגים‪ :‬מואץ‪/‬מואט‪ ,‬ימינה‪/‬שמאלה‪.‬‬
‫‪F‬‬
‫תשובה‪(cos   sin  ) :‬‬
‫‪m‬‬
‫‪ag‬‬
‫‪12‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ .)15‬במערכת גופים (ראה שרטטות) נתון‪ 20kg , m2  6kg , m1  3kg :‬‬
‫הגלגלות ושל החוטים‪ .‬המסה ‪m3‬‬
‫‪ . m3‬יש להזניח את מסתם של‬
‫נמצאת במצב שיווי משקל‪.‬‬
‫למישור‪.‬‬
‫א) מצא את הגודל המינימלי של מקדם החיכוך הסטטי בין מסה ‪m3‬‬
‫ב) נניח שהחיכוך בין ‪ m3‬למישור נעלם‪ .‬מצא במקרה הזה תאוצתן של כל המסות‪.‬‬
‫תשובה‬
‫א‪.‬‬
‫‪4m1m2‬‬
‫) ‪m3 (m1  m2‬‬
‫‪ 3 min ‬‬
‫‪a1  g  2m1m3 g / q‬‬
‫‪‬‬
‫‪a2   g  2m2 m3 g / q‬‬
‫‪a  4 m m g / q‬‬
‫‪2 1‬‬
‫‪ 3‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪q  m1m3  m1m3  4m1m2‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪ .)16‬סירת מנוע מתחילה לנוע ממנוחה ואחרי זמן מה מגיעה למהירות המקסימלית ‪ . 20m/ s‬הכוח המניע הפועל על‬
‫הסירה‬
‫מצא‪:‬‬
‫‪ 400 N‬‬
‫‪ . F‬מסת הסירה‬
‫‪ . m  200kg‬בהנחה שכוח ההתנגדות של המים ניתן על ידי‪f  kv2 :‬‬
‫א) מהו המקדם ההתנגדות ‪? k‬‬
‫ב) כמה זמן דרוש כדי להגיע ממהירות אפס למהירות‬
‫ג) מהו נכון‪:‬‬
‫ג‪ )1.‬תאוצת הסירה קבועה‪.‬‬
‫ג‪ )2.‬התאוצה הולכת וקטנה‪.‬‬
‫ג‪ )1.‬התאוצה הולכת וגדלה‪.‬‬
‫ג‪ )4.‬כל הזמן התאוצה אפס‬
‫תשובה‬
‫‪N s2‬‬
‫‪kg‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪1 2 1‬‬
‫‪m‬‬
‫‪m‬‬
‫‪F‬‬
‫‪v 2 max‬‬
‫‪,‬‬
‫‪?18m/ s‬‬
‫‪k‬‬
‫ב‪ .‬קודם תקן את הביטוי מהציור הניצב‪.‬‬
‫‪v  F /k‬‬
‫‪m‬‬
‫‪ln x‬‬
‫‪ 14.72s‬‬
‫‪2 Fk v x  F / k‬‬
‫‪t1 ‬‬
‫‪13‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )1.‬יש חיכוך‪ .‬מכונית נוסעת בכביש מעגלי‪ .‬במקום שהמכונית נוסעת רדיוס של התנועת המעגלית שווה ל‪ , R -‬שיפוע‬
‫‪ s  tan ‬‬
‫שווה ל ‪  -‬ומקדם החיכוך הסטטי‬
‫על מנת שהמכונית לא תמחליק על הכביש‪.‬‬
‫תשובה‬
‫(הזווי ‪ ‬מפשט את החישובים)‪ .‬חשב את טווח ערכי המהירות‬
‫‪v2‬‬
‫‪tan    ‬‬
‫‪ tan   ‬‬
‫‪Rg‬‬
‫‪ )18‬שלוש משקולות ‪ m1,m2,m3,‬קשורות זו לזו על ידי חוט בלתי מתיח ונטול מסה (ראה תרשים)‪ .‬מקדם חיכוך בין‬
‫המשקולת ‪ m3‬לבין המישור שווה ל‪ .  -‬אין חיכוך בין ‪ m2‬ושולחן‪ .‬מצא את המתיחות ‪ T‬בין ‪ m3‬ו‪.m2 -‬‬
‫תשובה‬
‫‪m1 g ; m1   m3‬‬
‫‪‬‬
‫]) ‪T   gm3 [m1   (m1  m2‬‬
‫‪; m1   m3‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫‪‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪14‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫תרגילים לתרגול נוסף ללא פתרונות‬
‫‪ )19‬במערכת שמתאורת בתרשים מקדם החיכוך ביו ‪ m1‬למישור ‪ 1‬וביו ‪ m2‬למישור ‪ 2‬הם ‪ μ1‬ו ‪ μ2‬בהתאמה‪,‬‬
‫גלגלת וחבל – אידיאליים (חסרי מסה וחיכוך)‪ .‬מצא את הקשר בין הגדלים ‪ μ1 ,α2, m1, m2, α1‬ו ‪ μ2‬כאשר‪:‬‬
‫א) ‪ m1‬עומד להחליק במורד מישור ‪.1‬‬
‫ב) ‪ m2‬עומד להחליק במורד מישור ‪.2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪α2‬‬
‫‪α1‬‬
‫‪ )45‬מצא את התאוצות של הגופים ‪ m2‬ו‪ m1‬במערכת שבתרשים ואת המתיחות בחבל‪ .‬גלגלת וחבל –‬
‫אידיאליים‪.‬‬
‫פתור את הבעיה באופן אלגברי ואחר כך הציב ‪, m2 = 2 kg, m1= 8 kg‬‬
‫‪ )41‬הרכב עובר סיבוב שרדיוסו ‪ R= 42 m‬דרך כביש משופע (ראה ציור)‪ .‬ספת הכביש מוגבהת בזווית = ‪θ‬‬
‫‪ . 25°‬מקדם החיכוך הסטטי בין צמיגי הרכב והכביש שווה ל‪ ,0.35-‬ומקדם החיכוך הקינטי הוא ‪.0.25‬‬
‫א) נמק באיזה מקדם החיכוך יש להשתמש בפתרון ב) ו ‪-‬ג)‪.‬‬
‫ב) מה היא המהירות המקסימלית עבורה הרכב לא יחליק במעלה ההגבה?‬
‫ג) מה היא המהירות המינימלית עבורה הרכב לא יחליק במורד ההגבה?‬
‫‪‬‬
‫‪R‬‬
‫→‬
‫‪v‬‬
‫‪F = F0e-t /T‬‬
‫‪ )42‬גוף שמסתו ‪ m‬נמצא במנוחה בנקודה ‪ . x = 0‬בזמן ‪ t = 0‬מתחיל לפעול עליו כוח‬
‫(כאשר ‪ F0‬ו‪ T-‬קבועים) בכיוון החיובי של ציר ה‪ .x-‬כאשר ‪ t = T‬הכוח מוסר‪.‬בזמן זה ‪ t = T‬בדיוק‪.‬‬
‫א) מה היא מהירות הגוף‪ ,‬ב) מה הוא המיקום?‬
‫‪ )41‬את‪ /‬ה נוסע באוטובוס ותולה מתקרתו משקולת של ‪ 0.5 kg‬בחוט שאורכו ‪ . 1.6 m‬כאשר האוטובוס נע‬
‫במעקם אופקי של הכביש אתה מוצא כי המשקולת נמצאת במצב שיוויו‪-‬משקל אשר החוט מהווה זווית בת‬
‫‪ 37°‬עם האנך‪ .‬במצב זה מרוחקת המשקולת ‪ 50.4 m‬ממרכז העיקום של המעקם‪ .‬מה היא מהירות‬
‫האוטובוס?‬
‫‪15‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )44‬מצא תאוצות של כל המסות וכוחות מתיחות בכל החוטים‪ .‬חוטים אידיאליים‪ ,‬גלגלות נטולי מסה‪ .‬כל‬
‫המסות נתונות‪. m3 ,m2 ,m1 :‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪m3‬‬
‫‪ )45‬בן אדם בעל מסה ‪ m = 50 kg‬מתנדנד בנדנדה ‪ .l = 4 m‬איזה כוח הוא מפעיל על המשען של הנדנדה‬
‫כאשר הוא עובר מצב אמצעי במהירות ‪.v = 6 m/s‬‬
‫→‬
‫‪v‬‬
‫→‬
‫‪v‬‬
‫‪ )46‬המטבע ‪ m1‬קשור למשקולת ‪ m2‬על ידי חוט אידיאלי מסתובב עם מהירות קבועה ‪ v‬על פני השטח של‬
‫שולחן אופקי חלק‪ .‬רדיוס הסיבוב ‪ R‬נתון‪ .‬מהי מהירות המטבע? (‪ R, m1, m2‬נתונים)‪.‬‬
‫‪m1‬‬
‫‪R‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪ )4.‬סירת מנוע זזה במהירות ‪ . v0‬אחרי שמכבים את המנוע על הסירה מופעל כוח חיכוך שווה ל‪-‬‬
‫‪. k = const , F = –k v‬‬
‫מצא את ה חוק שמתאר את המהירות של הסירה כפונקצית זמן אחרי כיבוי המנוע‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )48‬מוט בעל עורך ‪ l‬מסתובב עם מהירות זווייתית קבועה במישור אנכי‪ .‬לקצה של החוט קשור כדור קטן בעל‬
‫מסה ‪ . m‬איזה כוח ‪ F‬הכדור מפעיל על המוט כאשר מוט עובר מצב אופקי? מה היא הזווית בין הכוח הזה‬
‫לכוח הכובד? תדר של תנועה סיבובית של המוט נתון‪. f = const :‬‬
‫‪m‬‬
‫‪f‬‬
‫‪ )49‬צנחן מתחיל את תנועתו באוויר במהירות התחלתית שווה ל ‪ . 5-‬כוח התנגדות האוויר משתנה על פי החוק‬
‫‪ . F = –k v‬מצא את חוק שמתאר את המהירות של הצנחן כפונקצית זמן ‪.‬מה תהייה מהירות הצנחן אחרי זמן‬
‫רב?‬
‫‪F‬‬
‫‪mg‬‬
‫‪ )55‬כבל גמיש הומוגני (בעל צפיפות אחידה) שאורכו ‪ L‬ומסתו ‪ M‬מונח על המשטח שבציור‪ ,‬כך שקצהו ‪C‬‬
‫נמצא במרחק ‪ a‬מקצה המדרון ‪ .A‬הכבל משוחרר ממנוחה‪ .‬הוכח שכאשר הקצה ‪ B‬מגיע לנקודה ‪ A‬תהיה‬
‫מהירות הכבל‬
‫‪g / LL2  a 2 sin ‬‬
‫‪( . V ‬המדרון והמישור חסרי חיכוך!)‪.‬‬
‫רמז‪ :‬העזר בקשר‬
‫‪.  adx   vdv‬‬
‫‪17‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪1‬‬
‫‪ )51‬בלונה פרק קיים מתקן חלל בצורה מעגלית שהקירות מסתובבות בתדר‬
‫‪f‬‬
‫‪.‬‬
‫הילד נמצא צמוד לדפנות והרצפה יורדת והילד נשאר "דבוק" לקירות‪.‬‬
‫המקדם חיכוך בין הילד לדפנות הוא ‪K  0.4‬‬
‫מהו התדר המינימאלי‬
‫‪f‬‬
‫ומסתו הוא‬
‫‪30Kg‬‬
‫כדי שהילד לא ייפול‪.‬‬
‫‪18‬‬