Comments
Description
Transcript
1361 - 1
1אוניברסיטת בן גוריון הפקולטה למדעי הטבע המחלקה לפיסיקה פיסיקה 1ב מוגבר מספר הקורס : 203-1-1361 המרצה :פרופ 'יונג מבחן מועד ב' תאריך בחינה24.07.2014 : משך הבחינה : 3שעות. הוראות (I נא לסמן את הפתרונות בדף תשובות של חוברת הבחינה. רק פתרונות אלו יילקחו בחשבון! אין לכתוב הערות ,חישובים וכדומה על דף זה! (IIכל שאלה שווה 5נקודות (IIIבכל חישוב מספרי ,יש להניח שg=10 m/s2 - מומנט ההתמד של גופים: כדור קשיח עם ציר סיבוב בכל קוטר -R( I=2/5 MR2רדיוס של הכדור)גליל קשיח ,או דיסק ,ציר סיבוב בציר של הגליל – R( I=1/2 MR2רדיוס של גליל)גליל קשיח ,או דיסק ,ציר סיבוב בקוטר המרכזי של הגליל I=1/4 MR2 + 1/12 ML2(– Rרדיוס L ,אורך של גליל) -מוט דק ,ציר סיבוב דרך מרכז המוט ואנכי על אורך של המוט -L( ,I=1/12 ML2,אורך של מוט) בהצלחה ! ________________________ :מספר נבחן A B C D X E X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 )1כדור נע מנקודה Aלנקודה Eומושפע מכבידת כדוה"א .ניתן להזניח את גרר האוויר .בנקודה Cמהירות הכדור היא: מקסימלית וכיוונה שמאלה כיוונה שמאלה מקסימלית מינימלית וכיוונה ימינה אפס (A). (B). (C). (D). (E). )2מגלגל של עגלה כולל 8חישורים בעלי קוטר אחיד ,לכל אחד מסה msואורך .Lלחישוק החיצוני של הגלגל יש מסה .mringמהו מומנט ההתמד הכולל של הגלגל? אפשר להניח שהחישורים יוצאים ממרכז המעגל ומגיעים עד לחישוק החיצוני ובנוסף ניתן להניח כי לחישוק החיצוני יש עובי זניח. (A) (8ms/3 +mring/4)L2 (B) (8ms/3 +mring)L2 (C) mringL2 (D) (ms/3 +mring)L2 (E) (8ms/3 +mring/2)L2 )3צנחנית נופלת נפילה חופשית ומגיעה למהירות סופית כלשהיא לפני פתיחת המצנח .לאחר פתיחת המצנח ,מהירות הצנחנית הסופית ,נמוכה משמעותית ממהירותה לפני פתיחת המצנח. מהו היחס בין הכוחות הפועלים על הצנחנית עלפי מעלה בשני המקרים בו הגיעה למהירות סופית? (A). יחס הכוחות שווה ליחס בין המהירויות. (B). יחס הכוחות שווה ליחס ההפוך בין המהירויות. (C). הכוח הפועל מעלה כאשר המצנח פתוח תלוי בגודל המצנח. (D). הכוח הפועל מעלה כאשר המצנח סגור יהיה גדול יותר משום שהמהירות הסופית בשלב זה גבוהה יותר. (E). הכוחות בשני המקרים חייבים להיות זהים. )4כדור נזרק מרכב על ידי הנוסע שליד הנהג ,כאשר המכונית נוסעת ימינה כמתואר באיור (ניתן להזניח את גרר האוויר) .אם הכדור נזרק במאונך למהירות המכונית ,מי מהאיורים הבאים מתאר בצורה הטובה ביותר את מסלול הכדור במבט מלמעלה? Correct Ans (A). (B). (C). (D). (E). )5חלקיק נע במעגל בעל רדיוס Rבתאוצה משיקית קבועה כפונקציה של זווית הסיבוב ? וללא מהירות התחלתית .מהו גודל התאוצה הרדיאלית (A). (B). (C). (D). (E). )6מסה משוחררת ממנוחה מהנקודה Aכמתואר באיור .כאשר המסה מגיעה לנקודה ,Bהמתח בחוט הוא: התשובה תלויה באורך החוט. mg 2mg 3mg 0.5 mg. (A). (B). (C). (D). (E). )7גוף בעל מסה mנמשך על ידי כוח ,Tכמתואר באיור ,על משטח מחוספס ,במהירות קבועה .מהו גודלו של כוח החיכוך? (A). ma (B). Tcos-ma (C). Tcos (D). ) (mg+Tsin (E). אין אף תשובה נכונה. )8חלקיק מבצע תנועה חד ממדית כאשר מהירותו נתונה על ידי ,v(x)=x-nכאשר ו nהם קבועים ו xהוא פרמטר המייצג את מיקום החלקיק .מהי תאוצת החלקיק כפונקציה של ?x (A) –nx-2n-1 (B) –n2x-n-1 (C) –n2x-n (D) –xn+1 (E) –x-2n+1 )9אם התנע הזוויתי של מערכת ביחס לנקודה Pקבוע ,מי מהמשפטים הבאים חייב להיות נכון? לא פועל אף מומנט כוח ,ביחס לנקודה ,על אף חלק של המערכת. פועל מומנט כוח קבוע ,ביחס לנקודה ,על כל החלקים של המערכת מומנט הכוח החיצוני הכולל ,ביחס לנקודה ,הפועל על המערכת חייב להיות אפס. פועל מומנט כוח חיצוני קבוע ,ביחס לנקודה ,על המערכת מומנט הכוח הכולל ,ביחס לנקודה ,הפועל על כל החלקים של המערכת חייב להיות אפס (A). (B). (C). (D). (E). )11כדור קטן מונח על גבי כדור גדול .מסת הכדור הגדול פי עשרה מזה של הקטן .שניהם משוחררים ממנוחה מגובה .h=1 mלאיזה גובה בקירוב יגיע הכדור הקטן לאחר הפגיעה בקרקע? 0.5 m 1m 2m 4m 9m (A). (B). (C). (D). (E). )11דסקה אחידה עם מסה mורדיוס rמתגלגלת ללא החלקה כמתואר באיור .מהירותו ההתחלתית של מרכז המסה של הדסקה היא .vמהו הגובה המקסימלי hאליו יגיע מרכז המסה של הדסקה? )21גלגל מסתובב בכיוון השעון סביב ציר העובר במרכזו ומאונך למישור הגלגל (כמתואר באיור). כיוונו של מומנט כוח אשר מאט את מהירותו הזוויתית של הגלגל מתואר בצורה הטובה ביותר ע לידי וקטור (מספרי הוקטורים מסומנים באיור): 1 2 3 4 5 (A). (B). (C). (D). (E). )11גוף עם מסה 2mמחובר למוט חסר מסה באורך Lאשר מחובר לציר אידיאלי בקצהו .בתחילה המסה והמוט נמצאים בשיווי משקל .גוף נוסף עם מסה mומהירות vמתנגש התנגשות פלסטית טהורה בגוף הראשון (כמתואר באיור) .מהי המהירות המשיקית של המערכת רגע לאחר ההתנגשות? v/3 v/2 v/3 v/2 2v/3 a. b. c. d. e. )14חישוק מעגלי עם רדיוס Rומסה mתלוי על מסמר הנעוץ בקיר .אם מטוטלת מתמטית עם מסה זהה למסת החישוק מבצעת תנודה הרמונית עם זמן מחזור הגדול פי 2מזמן המחזור של תנודות הרמוניות שמבצע החישוק ,מהו אורכה של המטוטלת ביחס לרדיוס החישוק? R/8 2R 4R 8R R/4 )(A )(B )(C )(D )(E )25שני גופים עם מסות mו 2mמונחים על משטח חסר חיכוך כאשר כוח Fפועל עליהן כמתואר באיורים .עבור כל אחד מהאיורים ,מהו גודלו של הכוח אשר מפעיל הגוף הראשון על הגוף השני(?)F12 Figure 2: Figure 1: F12=F/3 F12=2F/3 F12=F/3 F12=2F/3 F12=F F12=F/3 F12=F/3 F12=2F/3 F12=2F/3 F12=F )(A )(B )(C )(D )(E )16דסקה מסתובבת עם מהירות זוויתית התחלתית iועם אנרגיה קינטית סיבובית .Kדסקה זהה ,אשר נמצאת במנוחה מונחת על הדסקה הראשונה כאשר החיכוך בין הדסקות גורם להן לבסוף להסתובב יחד במהירות זוויתית .f לאחר מכן דסקה נוספת מונחת על השתיים הראשונות ולבסוף השלושה מסתובבות במהירות זוויתית כלשהי .מהו גודלו של מומנט הכוח שיש להפעיל על מנת שהמערכת כולה תחזור להסתובב במהירות הזוויתית ההתחלתית ,iתוך כדי סיבוב אחד? (A) 4K/ (B) K/2 (C) 4K/3 (D) K/4 (E) 3K/4 )17על חלקיק במסה mפועל כוח מהצורה סביב נקודת ש.מ?. ,כאשר Aו B -קבועים .מהי תדירות התנודות הקטנות (A). (B). (C). (D). (E). )18נתון גרף של כוח Fכפונקציה של המרחק .xכאשר F = A/x2וכן .A = 9 Nm2מהי העבודה המבוצעת על גוף כאשר הגוף מוזז מ x=1mל ?x=3m (A). (B). (C). (D). (E). 5 )19מוט שמסתו mואורכו Lמחובר בעזרת חוט לקיר לא חלק כמתואר באיור .מה צריך להיות מקדם החיכוך כדי שהמקל לא יחליק? (A). 3 (B). (C). (D). (E). )21ילד שמסתו Mעומד בקצה קרוסלה נייחת שמסתה Pורדיוסה .R מומנט ההתמד של הקרוסלה סביב ציר העובר במרכזה הוא . I הילד תופס כדור במסה mהנזרק אליו מחברו .רגע לפני התפיסה ,מהירות הכדור היא vוכיוונה נוטה בזווית למשיק לקרוסלה ,כמתואר באיור. מהי המהירות הזוויתית של המערכת לאחר תפיסת הכדור? (A). (B). (C). (D). (E). .