Document 2391926

‫פיסיקה ‪ – 3‬תרגיל ‪8#‬‬
‫‪ .1‬א( קרן אור נעה אל עבר טיל הנע במהירות ‪ 0.6c‬יחסית לכדו"ה‪.‬‬
‫הראה‪/‬י שמהירות קרן האור יחסית לטיל היא ‪.c‬‬
‫ב( קרן וחן רודפות אחרי אלעד‪ .‬מהירותה של חן ביחס לקרן היא‬
‫‪ .-0.2c‬מהירותה של חן ביחס לאלעד היא ‪ .0.5c‬מצא‪/‬י את‬
‫המהירות של קרן ביחס לאלעד‪.‬‬
‫‪) .2‬בונוס( במהלך משפטו של עבריין תנועה )לכאורה( בגין נסיעה באור אדום‪,‬‬
‫טען החשוד כי בשל אפקט דופלר האור ברמזור הוסח מאדום לירוק‪ ,‬ומכאן‬
‫הוא זכאי‪.‬‬
‫א( באיזו מהירות יש לנסוע כדי לקבל את האפקט הנ"ל?‬
‫תדירות אורכי הגל‪ :‬ירוק ‪ , 545nm :‬אדום‪.685nm :‬‬
‫ב( מה יהיה גזר הדין?‬
‫‪ .3‬מטוס קרב )המצויד במכ"ם דופלר( הנע במהירות קרקע ‪ ,v‬משדר אות‬
‫מכ"ם בתדר ‪ .f‬ברגע מסוים הוא מזהה על הצג אות‪ ,‬המוחזר מטיל‬
‫קרקע‪-‬אוויר הנע לעברו‪ ,‬בתדר ` ‪.f‬‬
‫מצא‪/‬י את מהירות הטיל ביחס לקרקע‪.‬‬
‫)רמז‪ :‬פתור‪/‬י את השאלה בשלושה שלבים‪ .1 :‬מצא‪/‬י את התדר של‬
‫האות הפוגע בטיל במערכת הטיל‪ .2 .‬מצא‪/‬י את התדר של האות המוחזר‬
‫מהטיל במערכת המטוס‪ .3 .‬מצא‪/‬י את מהירות הטיל ביחס לקרקע‪(.‬‬
‫‪ .4‬א( הראה‪/‬י כי חלקיק חסר מסה לא יכול להתפרק לשני חלקיקים מסיביים‪.‬‬
‫ב( חלקיק חסר מסה מתפזר מחלקיק בעל מסה ‪ .m‬לאחר הפיזור החלקיק חסר‬
‫המסה נע בכיוון מאונך לכיוון תנועתו המקורי‪ .‬לפני הפיזור אנרגית החלקיק‬
‫חסר המסה שווה לאנרגית המנוחה של החלקיק המסיבי‪ .‬מהם התנעים של‬
‫החלקיקים לאחר הפיזור? )יש לשים לב שמדובר כאן בבעיה דו מימדית‪(.‬‬
‫‪) .5‬בונוס( חלקיק בעל אנרגית מנוחה ‪ Ε0‬מתפרק במע' המנוחה שלו לשני‬
‫חלקיקים זהים עם אנרגית מנוחה ‪ 0.4Ε0‬ואנרגיות קינטיות שוות‪.‬‬
‫א( הראה‪/‬י כי החלקיקים נעים בקו ישר במע' המנוחה של חלקיק המקורי‪.‬‬
‫ב( חשב‪/‬י את מהירות כל אחד מהחלקיקים במע' המנוחה של חלקיק‬
‫המקורי‪.‬‬
‫ג( חשב‪/‬י את מהירות אחד החלקיקים במע' המנוחה של החלקיק השני‪.‬‬
‫השתמש‪/‬י בטרנספורמציית לורנץ‪.‬‬
‫‪) .6‬בונוס( גרעין רדיואקטיבי‬
‫‪12‬‬
‫*‪C‬‬
‫נמצא במנוחה במערכת המעבדה‪ .‬הוא מתפרק‬
‫לגרעין ‪ 12C‬בעל מסת מנוחה ‪ m0‬ולקרינת ‪) γ‬קרינה אלקטרומגנטית( בעלת‬
‫אנרגיה ‪ Eγ‬במערכת המעבדה‪ .‬בטא‪/‬י את הגדלים הבאים בעזרת ‪ Eγ‬ו‪. m0 -‬‬
‫*‬
‫א( מסת המנוחה ‪ m0‬של הגרעין * ‪. 12C‬‬
‫ב( מהירות הגרעין ‪ 12C‬במערכת המעבדה‪.‬‬
‫ג( תדירות הפוטון במערכת המנוחה של ‪. 12C‬‬
‫‪ .7‬נתון תהליך בו חלקיק ‪ A‬פוגע בחלקיק ‪ .B‬השניים נעלמים ונוצר חלקיק ‪.C‬‬
‫ההתנגשות מתרחשת במימד אחד‪ .‬המסה והאנרגיה של חלקיקים ‪ B ,A‬נתונות‬
‫במערכת המעבדה‪:‬‬
‫‪, M B = 2m , EB = 2mc 2‬‬
‫‪, E A = 3mc 2‬‬
‫‪.MA = m‬‬
‫א( מצא‪/‬י את מסת חלקיק ‪ (MC) C‬ואת מהירותו‪.‬‬
‫ב( מצא‪/‬י את מהירות מרכז המסה של חלקיקים ‪ B ,A‬לפני ההתנגשות ואת‬
‫מהירות מרכז המסה לאחר ההתנגשות‪.‬‬
‫ג( מצא‪/‬י את האנרגיה ואת התנע של כל החלקיקים לפני ואחרי ההתנגשות‬
‫במערכת מרכז המסה‪.‬‬
‫*‪ .8‬בכמה מתארך הזמן עבור נוסע הטס בטיסה מסחרית מת"א לסידני?‬
‫נתונים‪ :‬משך הטיסה ‪ 23‬שעות‪ ,‬מהירות הקרקע של המטוס היא ‪ 930‬קמ"ש‪.‬‬
‫*‪ .9‬הגרף למטה מראה עקומה של עצמה מול תדירות של אור הנפלט מגז בין‬
‫חללי המגיע אלינו מקצוות הגלקסיה ‪ .M87‬לעקומה אחת ישנו מקסימום‬
‫באורך גל של ‪ 499.8nm‬ולעקומה שניה מקסימום באורך גל של ‪.501.6nm‬‬
‫הנח‪/‬י כי הגז מתקרב אלינו בצד אחד של הגלקסיה ומתרחק מאתנו בצד השני‪.‬‬
‫א( איזה עקומה מתאימה לענן הגז המתקרב אלינו?‬
‫ב( מצא‪/‬י את תדירות האור‬
‫הנפלט מהגז‪.‬‬
‫ובה‪:‬‬
‫ג( מצא‪/‬י את מהירות הגז‪.‬‬