בגנב ןוירוג ןב תטיסרבינוא הניחבה ךיראת תוניחב רודמ

‫תאריך הבחינה‪06.03.2015 :‬‬
‫שם המרצה‪ :‬ויקטור מאירוביץ'‪,‬‬
‫יבגני אסטרין‬
‫שנה‪ :‬תשע''ה סמ' א'‬
‫מבחן בפיסיקה ‪1‬‬
‫מס' הקורס‪0-203-1-1371 :‬‬
‫משך הבחינה‪ 3 :‬שעות‬
‫חומר עזר‪ :‬מחשבון‬
‫אוניברסיטת בן גוריון בנגב‬
‫מדור בחינות‬
‫מס' נבחן‪________ :‬‬
‫• בשאלות פתוחות יש לרשום פתרון באמצעות אותיות ‪,‬להגיע לנוסחה‬
‫סופית ולהציב מספרים רק בה‪.‬‬
‫• בשאלות אמריקאיות רק תשובות סופיות (בטופס) נבדקות‬
‫חלק א'‪ :‬שאלות אמריקאיות‪ :‬כל שאלה שווה ל‪ 5 -‬נק'‪ .‬יש לסמן את‬
‫התשובה הנכונה על ידי ‪ X‬תחת האות המתאימה בטבלה בלבד‪.‬‬
‫מס'‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫‪8‬‬
‫‪9‬‬
‫‪10‬‬
‫א‬
‫ב‬
‫ג‬
‫ד‬
‫ה‬
‫‪2‬‬
‫‪ .1‬גוף בעל מסה של 𝑔𝑘 ‪ 5‬תלוי בעזרת חבל הקשור לתקרת מעלית‪ .‬המעלית‬
‫מאיצה מטה בתאוצה של ‪ .3.0 m\s 2‬כוח המתיחות שהחבל מפעיל על הגוף‬
‫הוא‪:‬‬
‫א‪ 15 N .‬כלפי מעלה‪.‬‬
‫ב‪ 34 N .‬כלפי מעלה‪.‬‬
‫ג‪ 34 N .‬כלפי מטה‪.‬‬
‫ד‪ 64 N .‬כלפי מעלה‪.‬‬
‫ה‪ 64 N .‬כלפי מטה‪.‬‬
‫‪ .2‬צעצוע יויו מונח על מישור חסר חיכוך‪ .‬כאשר מופעל כוח ⃗𝐹 על החוט‬
‫כמתואר בציור‪ ,‬היויו‪:‬‬
‫א‪ .‬נע שמאלה ומסתובב נגד כיוון השעון‪.‬‬
‫ב‪ .‬נע ימינה ומסתובב נגד כיוון השעון‪.‬‬
‫ג‪ .‬נע שמאלה ומסתובב עם כיוון השעון‪.‬‬
‫ד‪ .‬נע ימינה ומסתובב עם כיוון השעון‪.‬‬
‫ה‪ .‬נע ימינה ולא מסתובב כלל‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ .3‬ארגז במשקל ‪ 50 N‬מונח על משטח אופקי‪ .‬אדם מפעיל כוח אופקי של ‪10‬‬
‫‪ N‬אך הארגז לא נע‪ .‬על‪-‬מנת לגרום לארגז לנוע‪ ,‬אדם שני מפעיל כוח אנכי‬
‫על הארגז‪ ,‬כמתואר בשרטוט‪ .‬בהנחה שמקדם החיכוך הסטטי של המשטח‬
‫הוא ‪ ,𝜇𝑠 = 0.4‬מה הכוח האנכי המינימלי שנדרש על‪-‬מנת לגרום לארגז‬
‫לנוע?‬
‫א‪4 N .‬‬
‫ב‪10 N .‬‬
‫ג‪14 N .‬‬
‫ד‪25 N .‬‬
‫ה‪35 N .‬‬
‫‪ .4‬שני ילדים בעלי מסות של ‪ 40 kg‬ו‪ 60 kg -‬עומדים על מישור אופקי חסר‬
‫חיכוך כאשר הם אוחזים במוט חסר מסה באורך ‪ .10 m‬הילדים מושכים את‬
‫עצמם לאורך המוט עד שהם נפגשים‪ .‬ברגע המפגש הילד בעל המסה של‬
‫ה‪ 60 kg-‬עבר מרחק של‪:‬‬
‫א‪4 m .‬‬
‫ב‪5 m .‬‬
‫ג‪6 m .‬‬
‫ד‪10 m .‬‬
‫ה‪ .‬עלינו לדעת מה הכוחות שהם הפעילו‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .5‬מיקומו של גוף המתנדנד על קפיץ נתון בעזרת המשוואה = )𝑡(𝑥‬
‫)𝜙 ‪ .𝑥𝑚 cos(𝜔𝑡 +‬אם מיקומו ההתחלתי של הגוף הוא אפס ומהירותו‬
‫ההתחלתית היא בכיוון השלילי של ציר ‪ ,x‬הפאזה 𝜙 היא‪:‬‬
‫א‪0 .‬‬
‫ב‪ 𝜋/2 .‬רדיאן‬
‫ג‪ 𝜋 .‬רדיאן‬
‫ד‪ 3𝜋/2 .‬רדיאן‬
‫ה‪ 2𝜋 .‬רדיאן‬
‫‪ .6‬קפיץ אידיאלי תלוי לצד סרגל כאשר חץ בקצהו מצביע על הסרגל‪ .‬כאשר‬
‫תולים גוף במשקל ‪ 100 N‬בקצה הקפיץ‪ ,‬החץ מצביע על הערך "‪ "40‬על‬
‫הסרגל (ראה איור)‪ .‬כאשר תולים במקום גוף במשקל של ‪ ,200 N‬החץ‬
‫מצביע על הערך "‪ "60‬על הסרגל‪ .‬כעת תולים גוף במשקל לא ידוע ‪ X‬ורואים‬
‫שהחץ מצביע על הערך "‪ "30‬על הסרגל‪ ,‬המשקל ‪ X‬הוא‪:‬‬
‫א‪10 N .‬‬
‫ב‪20 N .‬‬
‫ג‪25 N .‬‬
‫ד‪50 N .‬‬
‫ה‪75 N .‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ .7‬כדור וגליל בעלי מסה זהה מונחים על מישור משופע ומשוחררים בו‪-‬זמנית‬
‫ממנוחה‪ .‬הגופים מתגלגלים ללא החלקה במורד המישור המשופע‪ .‬מה‬
‫תהיה התוצאה ולמה?‬
‫א‪ .‬הכדור יגיע ראשון לתחתית מכיוון שמומנט ההתמד שלו גדול יותר‪.‬‬
‫ב‪ .‬הגליל יגיע ראשון לתחתית מכיוון שהוא צובר יותר אנרגיה קינטית של‬
‫סיבוב‪.‬‬
‫ג‪ .‬הכדור יגיע ראשון לתחתית מכיוון שהוא צובר יותר אנרגיה קינטית של‬
‫סיבוב‪.‬‬
‫ד‪ .‬שניהם יגיעו לתחתית ביחד‪.‬‬
‫ה‪ .‬כל התשובות לעיל אינן נכונות‪.‬‬
‫‪ .8‬גוף בעל מסה של ‪ 0.25 kg‬מתנדנד בקצה קפיץ בעל קבוע קפיץ של ‪200‬‬
‫‪ .N/m‬אם למערכת יש אנרגיה של ‪ ,6.0 J‬האמפליטודה של התנודות היא‪:‬‬
‫א‪0.06 m .‬‬
‫ב‪0.17 m .‬‬
‫ג‪0.24 m .‬‬
‫ד‪4.9 m .‬‬
‫ה‪6.9 m .‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ .9‬גוף נקודתי בעל מסה 𝑚‪ ,‬תלוי בקצה חוט חסר מסה ומוחזק אופקית‬
‫במרחק ‪ r‬מציר קבוע כמתואר בציור‪ .‬הגוף משוחרר ממנוחה‪ .‬מה המתיחות‬
‫בחוט כאשר הגוף נמצא בנקודה הנמוכה ביותר במסלול התנועה שלו?‬
‫א‪mg/2 .‬‬
‫ב‪𝑚𝑔 .‬‬
‫ג‪2𝑚𝑔 .‬‬
‫ד‪3𝑚𝑔 .‬‬
‫ה‪𝑚𝑔𝑟 .‬‬
‫‪.10‬‬
‫חלקיק נע לאורך ציר ‪ x‬תחת השפעת גוף נייח אחר שנמצא בקרבתו‪.‬‬
‫שקול הכוחות החיצוניים ‪ F‬הפועל על החלקיק הינו כוח משמר ונתון על‪-‬ידי‬
‫‪ .F = (8 𝑁/𝑚3 )𝑥 3‬אם האנרגיה הפוטנציאלית נלקחת להיות אפס בנקודה‬
‫‪ ,x = 0‬אזי האנרגיה הפוטנציאלית של החלקיק נתונה על‪-‬ידי‪:‬‬
‫א‪(2 𝐽/𝑚4 )𝑥 4 .‬‬
‫ב‪(−2 𝐽/𝑚4 )𝑥 4 .‬‬
‫ג‪(24 𝐽/𝑚2 )𝑥 2 .‬‬
‫ד‪(−24 𝐽/𝑚2 )𝑥 2 .‬‬
‫ה‪5𝐽 − (2 𝐽/𝑚4 )𝑥 4 .‬‬
‫‪7‬‬
‫חלק ב'‪ :‬שאלות פתוחות – כל שאלה ‪ 25‬נק'‬
‫‪ )1‬כדור באולינג במסה ‪ 3‬ק"ג מונח על ריצפה חלקה וקשור לקפיץ כמוראה‪ .‬קבוע הקפיץ‬
‫‪ 111‬ניוטון\מטר‪ .‬כדור באולינג זהה המגיע במהירות ‪ 10‬מ‪/‬ש מתנגש בו אלסטית (זמן‬
‫ההתנגשות זניח)‪.‬‬
‫א‪ .‬מהי האמפליטודה של התנועה ‪? A‬‬
‫ב‪ .‬מהו זמן מחזור התנועה ?‬
‫ג‪ .‬כתבו את (‪ – x(t‬מיקום הכדור הקשור מרגע הפגיעה ואילך‪.‬‬
‫ד‪ .‬תוך כמה זמן יגיע הכדור למרחק של ‪ A/2‬מנקודת שיווי המשקל (בפעם הראשונה) ?‬
‫‪ )2‬דיסקה אחידה מסתובבת סביב צירה אופקי העובר דרך המרכז‪ .‬מניחים על חישוק‬
‫הדיסקה בנקודה העליונה מוט אחיד(ראו איור)‪ .‬הזווית בין המוט לבין האנך הינה 𝜃 ‪,‬‬
‫מקדם החיכוך בין המוט לדיסקה הינו ‪. μ‬‬
‫מהו יחס הזמנים עד עצירת הדיסקה במקרים כאשר הדיסקה מסתובבת סביב השעון ונגד‬
‫השעון?‬
‫בהצלחה!‬