החוק השני של ניוטון ד"ר אמנון יוסף 1. מבוא כפי שראינו, הסיבה להתנהגותה של מערכת הוא שקול הכוחות הפועלים עליה. הקשר בין שקול הכוחות למצב המערכת, מתואר

מסמכים קשורים
מבחן חוזר במכניקה 55 א יא יח""ללח פתור 3 מהשאלות 1-5 לכל שאלה 33%. חומר עזר מותר מחשבון ונוסחאון של בגרות. v m sec משך הבחינה 105 דקות. שאלה מספר 1 4

הקדמה, חוק ראשון ושלישי שאלות: 1( חשב את שקול הכוחות הפועל על גוף במקרה הבא: 2( חשב את שקול הכוחות הפועל על הגוף במקרה הבא: 3( חשב את שקול הכוחות הפוע

מומנט התמדה

חלק א' – הקדמה

פיסיקה 1 ב' מרצים: גולן בל, משה שכטר, מיכאל גדלין מועד ב משך המבחן 3 שעות חומר עזר: דף נוסחאות מצורף, מחשבון אסור בהצלחה! חלק א'

מעבדה א' בפיזיקה הענות לתדר ותהודה רקע תאורטי תשע"ב נגד, קבל וסליל במעגלים חשמליים בניסוי זה נחקור את התנהגותם של מעגלים חשמליים המכילים נגדים קבלים ו

<4D F736F F D20F4E9E6E9F7E420FAF8E2E5ED20ECF2E1F8E9FA20E4E2E4E420F1E5F4E9FA20496C616E2E646F63>

Limit

Microsoft Word ACDC à'.doc

. m most לכל אורך השאלה, במקרה של כוח חיכוך: = 0.01 [kg]; μ א. נתון: = 0.1 k f k = μ k N = μ k mg a = μ k g תור ראשון: לאחר שג'וני גלגל את הגולה הראשו

. שאלה 1: ה אי x] T : R 4[ x] R 4[ אופרטור ליניארי מוגדר על-ידי T( ax bx cx d) bx ax cx c )13 נק'( א( מצאו את הערכים העצמיים, המרחבים העצמיים

1 מבחן משווה בפיסיקה כיתה ז' משך המבחן 90 דקות מבנה השאלון : שאלון זה כולל 4 שאלות עליך לענות על כולן.כתוב את הפתרונות המפורטים בדפים נפרדים וצרף אותם

2019 שאלות מומלצות לתרגול מס' דיפרנציאביליות של פונקציה סקלרית )המשך(. כלל השרשרת. S = ( x, y, z) z = x + 3y על המשטח מצאו נקודה בה מישור משיק

הפקולטה למדעי הטבע המחלקה לפיזיקה קורס : פיזיקה 1 דינמיקה של מסה נקודתית: יש לנתח את התנועה של המערכת המתוארת בתרשים. המסות של הגלגלת ושל החוט זניחות.

Microsoft Word - 01 difernziali razionalit

טיפים להצלחה במהלך הבחינה 1. בתחילת הבחינה קראו היטב את כל השאלות וסמנו לעצמכם את השאלות המועדפות על ידכם. קראו כל שאלה לפחות פעמיים, כדי שלא תחמיצו נ

מתמטיקה של מערכות

Microsoft Word - 28

בגרות סוג הבחינה: מדינת ישראל קיץ תשע"ח, 2018 מועד הבחינה: משרד החינוך , מספר השאלון: נוסחאות ונתונים בפיזיקה ל 5 יח"ל נספח: א. משך הבחינה:

הטכניון מכון טכנולוגי לישראל אלגוריתמים 1 )443432( סמסטר חורף הפקולטה למדעי המחשב תרגול 9 מסלולים קלים ביותר תרגיל APSP - 1 עד כה דנו באלגור

פונקציה מסדר ראשון; הגדרת קו ישר: - הצגה ע"י ביטוי אלגברי וגרפי

תשובות מלאות לבחינת הבגרות במתמטיקה מועד ג' תשע"ד, מיום 0/8/0610 שאלונים: 313, מוצע על ידי בית הספר לבגרות ולפסיכומטרי של אבירם פלדמן שאלה מספר

א. נציג את השרטוט המתאים ונסביר בהמשך: שטח המשולש גדול פי משטח המשולש בגרות סט יולי 09 מועד קיץ ב שאלון CAE, CEB כאשר לשני המשולשים גובה משותף

Microsoft Word - 38

מבנים בדידים וקומבינטוריקה סמסטר אביב תשע"ט מספרי רמזי תרגול 11 הגדרה: (t R = R(s, הוא המספר הטבעי הקטן ביותר כך שבכל צביעה של צלעות הגרף וכחול(, קיים

Microsoft Word - solutions.doc

Algorithms Tirgul 1

שיעור מס' 6 – סבולות ואפיצויות

<4D F736F F D20F4F2E5ECE5FA20EEE5EEF6E0E5FA20312E646F63>

Microsoft Word - hedva 806-pitronot-2011.doc

סז 002 נואר 07 מועד חורף פתרונות עפר

Microsoft Word - beayot hespek 4 pitronot.doc

פסגות ע"ש ברוך ונגר בית ספר על יסודי מקיף ומכללה עבודת קיץ לבוגרי כיתה ז' קבוצת מיצוי " שכונה מערבית, רח' הפסגה 17 כרמיאל דוא"ל:

Microsoft Word - ExamA_Final_Solution.docx

Microsoft Word - ניספח_8.doc

בארץ אחרת

תוצאות סופיות מבחן אלק' פיקוד ובקרה קיץ 2014

עב 001 ינואר 12 מועד חורף פתרונות עפר

מקומות גיאומטריים השתלמות קיץ הקדמה: נושא המקומות הגיאומטריים הינו מרכזי בתכנית הלימוד ל- 5 יח"ל. פרק זה מאגד בתוכו את כל המרכיבים של הגיאומטרי

Microsoft Word - אלגברה מעורב 2.doc

<4D F736F F D20EEF9E5E5E0E5FA20E3E9F4F8F0F6E9E0ECE9E5FA2E646F63>

פתרון מוצע לבחינת מה"ט מכניקה טכנית 93117,90117 מועד א' תשע"ט, חודש שנה : אביב, 2019 שאלה 1 מנוף ABCD מחובר בנקודה A לסמך נייח, ובנקודה E נתמך בסמך ני

תרגול מס' 7 – חזרה על MST ואלגוריתם Dijkstra

Microsoft Word - SDAROT 806 PITRONOT.doc

Untitled

בגרות עז יולי 17 מועד קיץ ב שאלון ,000 א. ניתוח הנתונים מחירה של ספה הוא שקלים, והיא התייקרה ב-. 25% כאשר המחיר מתייקר ב- המחיר החדש הוא פי,

5-PhysicsFormula.indd

PowerPoint Presentation

מדינת ישראל משרד החינוך נוסחאות ונתונים בפיזיקה נספח לכל בחינות הבגרות ברמה של 5 יח"ל תוכן העניינים נוסחאות עמוד מכניקה 2 אלקטרומגנטיות 3 קרינה וחומר

Microsoft Word פרק 16 - פתרון משוואות רמה א

תרגול 1

Superconductors מוליך-על הינו חומר סגסוגתי שעשוי ממתכות או ממרכיב שמוליך חשמל בלי שתהיה לו התנגדות מתחת לטמפרטורה מסוימת. התנגדות אינה רצויה מאחר שהיא

Microsoft Word - beayot tnua 3 pitronot.doc

1 מבחן במדעים ח חשמל ומגנטיות שם תלמיד/ה: בשאלות : 1-42 כולל - רשמו: נכון / לא נכון. משפט שגוי- תקנו סימנים מוסכמים לרכיבי המעגל: הוא סימן למתג חשמלי.

אנליזה מתקדמת

שיעורים מצולמים במדע וטכנולוגיה לחטיבת הביניים חומרי עזר למורה: שיעורים מצולמים ועיבודם הדידקטי כיתה: ח ידע קודם: כוחות ושקול כוחות, החוק השלישי של ני

מטלת מנחה (ממ"ן) 11 הקורס: חשבון אינפיניטסימלי II חומר הלימוד למטלה: יחידות 2,1 4 מספר השאלות: 7 משקל המטלה: נקודות סמסטר: ב 2007 מו

פתרונות לדף מס' 5

ניסוי 4 מעגל גילוי אור והפעלת נורה מטרות הניסוי שילוב נגד רגיש לאור (LDR) ודפ"א (LED) להפעלתה מתחת לרמת אור מסוימת. שילוב פוטו דיודה לגילוי אור והפעלת

מצגת מבנה וטבלה מתוקן [לקריאה בלבד]

שאלון להערכה עצמית במתמטיקה לקראת לימודי שנה א מדוע להתכונן לשנה א מסלולי לימוד רבים באוניברסיטה (מדעי המחשב, הנדסה, פיזיקה וכמובן מתמטיקה) דורשים לימ

Microsoft Word - two_variables3.doc

áñéñ åîéîã (ñéåí)

<4D F736F F D20EEE4F4EA20EEE0E420F9ECE5F9E9ED20E5F9E1F22E646F63>

Book.indb

תכנון אלגוריתמים עבודת בית 4: תכנון אלגוריתמים תאריך הגשה: 02: , בצהריים,תא מספר 66 בקומת כניסה של בניין 003 מתרגל אחראי: אורי 0

פתרון וחקירת מערכות של משוואות לינאריות שאלות: 1( מצא אילו מהמערכות הבאות הן מערכות שקולות: 2x+ y= 4 x+ y= 3 x y = 0 2x+ y = 3 x+ 10y= 11 א. 2x 2y= 0

תכנון אלגוריתמים, אביב 1021, תרגול מס' 4 תכנון דינאמי תכנון דינאמי בתרגול זה נדון בבעיית הכפלת סדרת מטריצות (16.1.(CLR ראשית נראה דוגמא: דוגמא: תהינה

אלקטרוניקה ומשבים ה-תשס"ה

פסגות ע"ש ברוך ונגר בית ספר על יסודי מקיף ומכללה -

עמוד 1 מתוך 5 יוחאי אלדור, סטטיסטיקאי סטטיסטיקה תיאורית + לוחות שכיחות בדידים/רציפים בגדול מקצוע הסטטיסטיקה נחלק ל- 2 תחומים עיקריים- סטט

Microsoft Word - עבודת פסח לכיתה י 5 יחל.doc

MathType Commands 6 for Word

21

שקופית 1

מספר נבחן / תשס"ג סמסטר א' מועד א' תאריך: שעה: 13:00 משך הבחינה: 2.5 שעות בחינה בקורס: מבחנים והערכה א' מרצה: ד"ר אבי אללוף חומר עזר

תאריך הבחינה 30

PowerPoint Presentation

book.indb

עבודה במתמטיקה לכיתה י' 5 יח"ל פסח תשע"ה אפריל 5105 קשה בלימודים, קל במבחנים, קל בחיים עבודה במתמטיקה לכיתה י' 5 יח"ל פסח תשע"ה יש לפתור את כל השאלות

נושא: צפיפות חומרים

אי שוויונים ממעלה ראשונה לארבע יחידות

<4D F736F F D20FAF8E2E5EC20E0ECE2E1F8E420EEF2E5F8E D F9E0ECE5FA2E646F63>

! 1! משוואות מסדר ראשו! (הפרדת משתני*, הומוגנית, לינארית) xyy = 1 x y xy 2 = 2xy 2 מצא את הפתרו' הכללי: x y y = 3 א) y ג) ב) ד) y tan x = y (1 ( x+ y

Microsoft Word - nisui5.doc

פיסיקה למתמטיקאים 6 באפריל 2017

א"ודח ב2 גרבימ הרש 1 רפסמ האצרה סקוטס טפשמו בחרמב םיווק םילרגטניא 13 בחרמב ינש גוסמ יוק לרגטניא L יהי :ידי לע ירטמרפ ןפואב ראותמה בחרמב קלח םוקע (x(t)

חשבון אינפיניטסימלי מתקדם 1

מבוא לאנליזה נומרית na191 Assignment 2 solution - Finding Roots of Nonlinear Equations y cos(x) שאלה 1 היכן נחתכים הגרפים של? y x 3 1 ושל ממש פתרונות

Microsoft Word - Sol_Moedb10-1-2,4

משוואות דפרנציאליות רגילות /ח

PowerPoint Presentation

סט נובמבר 08 מועד מיוחד - פתרונות עפר.doc

נוהל בטיחות במדידה עם מגר

בקרים מתוכנתים – PLC

תרגיל 9 מבוא ללוגיקה ותורת הקבוצות, סתיו תשע"ד 1. תהי L השפה בעלת סימן פונקצייה דו מקומי G, סימן פונקציה חד מקומי T, סימן יחס תלת מקומי.c, d וקבועים L

Microsoft Word - Sol.7 - Determining Orders of Reactions.doc

fizika mechanika-2015-atar.pdf

Microsoft Word - ex04ans.docx

תמליל:

החוק השני של ניוטון ד"ר אמנון יוסף. מבוא כפי שראינו, הסיבה להתנהגותה של מערכת הוא שקול הכוחות הפועלים עליה. הקשר בין שקול הכוחות למצב המערכת, מתואר על ידי החוק השני של ניוטון ושני החוקים האחרים מתארים את אופיים של הכוחות ואת מערכות הייחוס מהן ניתן לתאר את המערכת תחת דרישת האובייקטיביות במכניקה הקלאסית. כדי לתאר את חוקי ניוטון, אנו נדרשים למושג "מצב שיווי משקל" או "מצב התמדה". לפני שנגדיר מהו מצב שיווי המשקל עבור מערכות אותן אנו מנתחים עם חוקי ניוטון, נגדיר את מצבי שיווי המשקל.. שיווי משקל יציב אם גוף נמצא במצב כלשהו, ואנו מזיזים אותו במקצת ממצבו, והוא שואף לחזור למצבו המקורי, נאמר שהוא בשיווי משקל יציב. 2. שיווי משקל רופף אם גוף נמצא במצב כלשהו, ואנו מזיזים אותו במקצת ממצבו, והוא שואף להתרחק ממצבו המקורי, נאמר שהוא בשיווי משקל רופף. 3. שיווי משקל אדיש אם גוף נמצא במצב כלשהו, ואנו מזיזים אותו במקצת ממצבו, והוא נשאר במצבו החדש, נאמר שהוא בשיווי משקל אדיש. כאשר אנו מטפלים בגופים או במערכות, אנו נאמר שגוף נמצא במצב שיווי משקל )מצב התמדה( אם הוא נע במהירות קבועה. כפי שאנו יודעים מאלגברה וקטורית, אם גוף נע במהירות קבועה, הדבר יתכן רק על קו ישר. אם כך, אם גוף חווה תאוצה, הוא לא נמצא במצב התמדה )שיווי משקל(. 2. החוק הראשון של ניוטון )חוק האינרציה או חוק ההתמדה( חוק זה בא לאפיין את מערכות הייחוס האינרציאליות, ההתמדיות, מהן ניתן לתאר באופן אובייקטיבי את מצבה של המערכת ובמיוחד את תאוצתה. באופן מילולי, ניתן לנסח חוק זה באופן הבא: גוף ינוע במהירות קבועה )על קו ישר יתמיד במצבו( אם לא יאלץ לשנות ממצבו זה על ידי שקול כוחות חיצוניים השונה מאפס. אם אנו מעוניינים לנסח זאת באופן מתמטי, נרשום חוק זה בצורה: מצב התמדה 0 = F חוק זה נותן לנו מרשם לגבי מערכות הייחוס האינרציאליות )קיימות אינסוף מערכות ממין זה(: אם ישנה מערכת ייחוס בה גוף חופשי )ששקול הכוחות החיצוניים עליו הוא אפס או שלא פועלים עליו כוחות חיצוניים( מתמיד במצבו )נע במהירות קבועה על קו ישר(, אזי במערכת ייחוס זו ניתן למדוד את תאוצתו האובייקטיבית של הגוף. אם אנו נמצאים במערכת ייחוס בה גוף חופשי חווה תאוצה, נקבל תוצאות שלא תואמות את ההתרחשות בטבע ונצטרך לבצע טרנספורמציות. 3. החוק השלישי של ניוטון )חוק האקציה והריאקציה או חוק הפעולה והתגובה( הניסוח של חוק זה הוא: אם גוף אחד מפעיל כוח על גוף שני, אזי השני מפעיל על הראשון את אותו הכוח בגודלו, אך בכיוון הנגדי. במובן מסוים, חוק זה מסביר לנו מהו תנאי הכרחי לכוח כוח הוא זה, שיש לו תגובה על פי החוק השלישי של ניוטון. למשל, הכוח הצנטריפוגלי נקרא "כוח מדומה" מכיוון שהוא לא מציית לחוק השלישי של ניוטון. חשוב לציין שחוק זה לא מסביר לנו מהו כוח.

4. החוק השני של ניוטון במקרה של החוק השני של ניוטון, מציגים מושג חדש המכונה "מסה". נסתכל על מערכת הניסוי המופיעה באיור מספר. המערכת מורכבת מקרונית המונחת על מסילה ומחוברת לקופסה עם משקולות באמצעות חוט. ניתן להזניח את החיכוך בין גלגלי הקרונית למסילה ביחס לכוחות האחרים הפועלים על הקרונית. על הקרונית ניתן להוסיף משקולות. בחלק הראשון של הניסוי נשתמש במשקולות הגדולות יחסית והן מסדר גודל של מסת הקרונית. )א( צילום מערכת הניסוי בנושא החוק השני של ניוטון )ב( צילום הקרונית עם המשקולות ורשם הזמן איור מספר : מערכת ניסוי בנושא החוק השני של ניוטון נשים משקולת תלויה כדי שכוח הכבידה יהיה הכוח המאיץ את המערכת ואותו נשאיר קבוע. נתחיל את הניסוי עם העגלה ריקה ובכל פעם נמצא את תאוצת המערכת )ההסבר של מציאת התאוצה באמצעות רשם הזמן מצוי בהמשך הפרק(. לאחר מכן, נחבר לקרונית קרונית נוספת זהה ושוב נחשב את תאוצתה במקרה זה נראה שהתאוצה קטנה פי 2 מהתאוצה התחילית. לאחר מכן, נחבר קרונית נוספת, זהה לקודמות ונראה שתאוצת המערכת קטנה פי 3 מהתאוצה התחילית. אם כך, ככל שאנו מוסיפים קרוניות למערכת, כך תאוצתן קטנה וניתן לומר שהן "מתנגדות יותר לשינוי מהירותן" או מתנגדות יותר לתאוצה". ניתן לראות שככל שמספר העגלות גדל כך קטנה התאוצה באופן פרופורציוני. ניתן לומר שלעגלות יש תכונה המתנגדת לתאוצה ולה נקרא "מסה". נגדיר את המסה להיות: המסה היא מקדם הפרופורציה בין שקול הכוחות לתאוצה בחוק השני של ניוטון )בהמשך לימודי המכניקה ניתן להגדיר את המסה גם באמצעות התנע(. 2

F a = const. = m (mass) חשוב לזכור שכאשר חורגים מהמכניקה הניוטונית, המסה קשורה לאנרגיה בקשר המפורסם: והקשר בין המסה למהירות הוא: E = mc 2 m = m 0 v2 c 2 ניתן לערוך ניסוי בו אנו מגלים שתאוצתו של הגוף פרופורציונית לכוח השקול הפועל עליו. נשאיר את מסת הקרונית קבועה )נשים אותה ללא משקולות או עם מספר משקולות קבוע( ונשנה את המשקל התלוי. אם נגדיל את המשקל התלוי פי n נראה שתאוצתה של המערכת גדלה פי n גם כן. כמובן שאנו צריכים לדון על מושג המשקל והקשר שלו למסה. לסיכום, ניתן לרשום את החוק השני של ניוטון בצורה: F = ma הערה: חשוב לציין שהחוק השני של ניוטון, כפי שכתוב למעלה, נכון רק עבור מקרים בהם מסתו של הגוף אינה משתנה. אם מסת הגוף משתנה, למשל כמו ברקטה, החוק השני של ניוטון נרשם בעזרת קצב השינוי בתנע של המערכת, F = dp = d dm dv (mv) = v + m dt dt dt = dm dt dt v + ma 5. רשם הזמן רשם הזמן שצילום שלו מופיע באיור מספר בשני היטלים, צד ועל, הוא מכשיר שניתן לחשב בעזרתו מהירות של גופים המהירות הממוצעת. את רשם הזמן מחברים למקור מתח משתנה בתדירות של 50 הרץ "תדר הרשת". המתח משתנה מחיובי לשלילי ומשלילי לחיובי 00 פעמים בשנייה. הזרם החשמלי, בעטיו של המתח החשמלי, זורם בסליל ומשרה שדה מגנטי. מכיוון שכיוון הזרם משתנה, משתנה גם כיוון השדה המגנטי בסליל. בתוך הסליל עובר פס ממתכת רכה המגיב לשדה המגנטי. ניתן לראות פס זה באיור ב'. )א( רשם הזמן היטל על )ב( רשם הזמן היטל צד איור מספר 2: צילום רשם הזמן 3

כאשר ישנו זרם בכיוון אחד, על הפס פועל כוח מגנטי המפעיל מומנט בכיוון אחד ואז הפס מוסח כלפי מעלה. כאשר הזרם החשמלי מחליף את כיוונו בסליל, על הפס פועל כוח ומומנט בכיוון נגדי מכיוון שהשדה המגנטי בסליל שינה את כיוונו והפס המתכתי מוסח כלפי מטה. בקצה הפס ישנה סיכה או בורג אשר בכל פעם שהפס מוסח כלפי מטה, מכים על נייר העתקה )נייר פחם( ומשאירים נקודה על פס נייר העובר מתחת לנייר ההעתקה. פס הנייר קשור לגוף אשר את מהירותו אנו רוצים למדוד והוא נע עם הגוף, משמע הדבר הוא שבכל רגע, מהירותו של פס הנייר היא מהירותו של הגוף אליו הוא קשור. תוצאה אופיינית מוצגת באיור מספר 3. איור מספר 3: נקודות על פס הנייר הקשור לגוף ועובר ברשם הזמן. מכיוון שידועה לנו תדירות זרם החילופין העובר בסליל, ניתן לחשב את פרק הזמן העובר בין כל סימן היווצרות נקודה אחת לאחרת, T = t = f = = 0.02 s 50 n- n n+ מכיוון שאנו יודעים לחשב רק מהירות ממוצעת, כדי לדעת מהי מהירות הקרונית )או כל גוף אחר הקשור לסרט(, עלינו לחשב את המהירות בעזרת המרחק בין שתי נקודות ואז המהירות הממוצעת תהיה מהירות הגוף באמצע של אותו הקטע )בהנחה שהתאוצה קבועה(. אם אנו מעוניינים לדעת את המהירות בנקודה n, עלינו לקחת את המרחק בין הנקודה +n לנקודה -n, d(n +, n ( ולהציב בהגדרת המהירות. היא v n = x = d(n+,n ) = d(n+,n ) t 2T 0.04 בצורה זו, עלינו לחשב את מהירות הקרונית עבור מספר נקודות )בדרך כלל לוקחים חמש נקודות( ובעזרתן לשרטט גרף של מהירות כנגד הזמן )את הראשית של הזמן ניקח במיקומה של הנקודה הראשונה אך כמובן שזוהי בחירה שרירותית(. בגרף של מהירות כנגד הזמן, שיפוע הגרף הוא התאוצה ובהנחה שהתאוצה קבועה, הקו המתאים למעבר בין הנקודות, יהיה קו לינארי. ממשוואת קו זה, ניתן לדעת מהי תאוצת הקרונית עבור מצב נתון. דוגמא לגרף ממין זה נתונה באיור מספר 4 בעמוד הבא )בגרף זה, הנקודות נמצאות על הקו הישר, אך במציאות, הנקודות לא תהיינה כולן על הקו הישר בעטיין של שגיאות במדידות דבר שלא ניתן להימנע ממנו אלא רק לנסות ולהקטין את השגיאות במדידה. כאשר הנקודות אינן על הקו הישר, אני מעבירים קו ישר אותו ניתן לקבוע, שיפוע ונקודת החיתוך עם הציר האנכי, בעזרת שיטה מתמטית המכונה "שיטת הריבועים המינימליים"(. עבור כל סרט נייר נבנה גרף, בעזרתו נקבל את התאוצה ונחזור על פעולה זו 5 פעמים. )במקרה של גרף הדוגמא, התאוצה m (. 0 נסתכל כעת על מערכת הניסוי ונפתח את משוואות התנועה בעזרתן נמצא את הקשר s 2 בין מאפייני המערכת )תאוצה, מסה, שקול כוחות(. אנו אמנם מפתחים את משוואות התנועה באמצעות החוק השני של ניוטון אך זהו רק רמז למשתנים שאת הקשר ביניהם אנו בודקים. 4

גרף של מהירות כנגד הזמן 2.8.6.4.2 y=0x+ 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.0 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 איור מספר 4: גרף של מהירות כנגד הזמן נסתכל על המערכת המתוארת באיור מספר 5. נזניח את כוחות החיכוך בין גלגלי הקרונית למסילה ואת החיכוך של הגלגלת )השפעת כוחות הגרר על המערכת זניחים עוד יותר(. נתייחס לשני הגופים הקשורים בחוט, כאל מערכת אחת )בעטיו של החוט, תאוצת הגופים שווה( מהחוק השני של ניוטון נקבל: N റ T റ Mgറ T റ mgറ איור מספר 5: מערכת הניסוי ומאזן הכוחות F = ma mg = (M + m)a a = M + m mg 5

נסמן F = mg והוא יהיה, תחת כל ההנחות, הכוח השקול הפועל על המערכת וגורם לתאוצתה. אז נוכל לרשום את המשוואה בה נשתמש, a = M + m F 6. חלק ראשון של הניסוי תלות התאוצה בכוח השקול )מסת המערכת קבועה( בחלק זה של הניסוי נשמור על מסת המערכת קבועה const. M. + m = נמדוד את מסת הקרונית, הקופסה אותה נתלה ועוד ארבע משקולות זוהי מסת המערכת. נתלה את הקופסה עם משקולת אחת בקצה החוט ונשים מספר משקולות על הקרונית.. נחבר את הסרט לקרונית, נשחרר ונריץ אותה. 2. נעביר משקולת מהקרונית לקופסה התלויה ונחזור על הניסוי. 3. נבצע ארבעה שינויים כך שנקבל חמישה סרטים, כמו זה המתואר באיור מספר 3. 7. חלק שני של הניסוי תלות התאוצה במסה )הכוח השקול קבוע( בחלק זה של הניסוי נשמור על הכוח השקול קבוע const. F. = נתלה מסה בקצה החוט ואת הקרונית נותיר ללא משקולות בתחילה. נחבר את הסרט לקרונית, נשחרר ונריץ אותה. 2. נוסיף משקולת לקרונית ונחזור על שלב מספר )הכוח השקול המושך את הקרונית, קבוע אך מסת המערכת משתנה(. 3. נבצע ארבעה שינויים כך שנקבל חמישה סרטים, כמו זה המתואר באיור מספר 3. 8. ניתוח התוצאות 8.. ניתוח תוצאות החלק הראשון 8.. בחלק זה של הניסוי בו מסת המערכת נשארת קבועה, נבנה גרף של מהירות כנגד הזמן עבור כל סרט ובאמצעות גרף זה נמצא את תאוצת המערכת. a ( m s 2 ) F = mg (N) 8..2 נבנה את הטבלה הבאה. a a 2 a 3 a 4 a 5 F F 2 F 3 F 4 F 5 8..3 נשרטט גרף של התאוצה כנגד כוח המושך ונעביר קו לינארי )רצוי להוסיף למשוואת הישר, גם את המתאם - 2.)R 6

8.2. ניתוח תוצאות החלק השני 8.2. בחלק זה של הניסוי בו מסת המערכת נשארת קבועה, נבנה גרף של מהירות כנגד הזמן עבור כל סרט ובאמצעות גרף זה נמצא את תאוצת המערכת. 8.2.2 נבנה את הטבלה המופיעה בעמוד הבא כאשר העמודה השלישית הינה עמודה מחושבת. 8.2.3 נשרטט גרף של התאוצה כנגד מסת המערכת ונעביר קו ישר. כפי שנראה, המתאם של קו זה אינו טוב מספיק ולכן אנו מניחים שהתלות אינה תלות לינארית. 8.2.4 נשרטט גרף של התאוצה כנגד ההופכי של מסת המערכת )ציפור קטנה לחשה לנו שזוהי תלות שראוי לבדוק אותה( ונעביר קו לינארי. במקרה זה המתאם אמור להיות טוב ולכן אנו מסיקים שהתאוצה פרופורציונית להופכי של המסה. כמובן שניתן להמשיך ולחפש תלות אחרת של התאוצה במסה, אם אנו רוצים לדמיין תהליך של חקר ניסיוני. נזכור שחוקר אינו יודע מה התלות של המשתנה התלוי במשתנה הבלתי תלוי ולכן מעורבות בתהליך זה אי ודאויות וחישוב שגיאות עם סטטיסטיקה. בסופו של דבר, עלינו להחליט מתי אנו סומכים על תוצאות הניסוי. באמצעות תוצאות אלו, אנו חוזים תחזיות לניסויים עתידיים ואם הן מתקיימות, ההחלטה שלנו בדבר התלות בין המשתנים תחשב כנכונה. תהליך זה ימשך עד שנגלה סטיות שיאלצו אותנו לבחון את התיאוריה שוב. a (m s 2 ) a a 2 a 3 a 4 a 5 M + m (Kg) (M + m ) (M + m ) 2 (M + m ) 3 (M + m ) 4 (M + m ) 5 M + m ( Kg ) (M + m ) (M + m ) 2 (M + m ) 3 (M + m ) 4 (M + m ) 5 9. סיכום בניסוי זה מצאנו שתאוצת המערכת פרופורציונית לכוח השקול )במקרה של הניסוי כוח הכבידה הפועל על המסה התלויה( ומצאנו שתאוצת המערכת פרופורציונית להופכי של מסת המערכת. a F a m ומכאן ניתן להסיק שהכוח השקול פרופורציוני למכפלה של המסה בתאוצה החוק השני של ניוטון. 7

9. הצעה לפתרון תרגילים עבור מערכות המתמידות במצבן או מערכות מאיצות. קראו את השאלה בעיון רב ורשמו את הנתונים הבנת הנקרא היא מרכיב מרכזי בפתרון התרגילים. 2. ציירו ציור סכמתי של המערכת )אפשר לרשום את הנתונים בשלב זה(. 3. סמנו את כל הכוחות הפועלים על הגופים הרלוונטיים לפתרון התרגיל שלב זה נקרא "מאזן כוחות". הגופים הרלוונטיים הם אלו, אשר באמצעות משוואות התנועה שלהם, נפתור את הבעיה ונגיע לחוף מבטחים. בצד כל גוף כזה, סמנו את כיוון תאוצתו באמצעות וקטור התאוצה. 4. בחרו מערכות צירים נוחות, בהן מוצגת מירב האינפורמציה בה תשתמשו לפתרון הבעיה. השתדלו שמערכות הצירים תהיינה נוחות גם באשר לפירוק הווקטורים לרכיביהם )למשל, וקטורים רבים ככל האפשר יהיו על הצירים, סכום וקטורים בציר כלשהו יתאפס(. 5. שרטטו את "דיאגרמת הגוף הבודד". דיאגרמת הגוף הבודד היא ציור של מערכת צירים ניצבת )קרטזית( בה הגוף מיוצג על ידי ראשית הצירים )מרכז המסה( ומופיעים בה וקטורי הכוח הפועלים על הגוף. בצד הדיאגרמות שרטטו את וקטורי התאוצה. 6. בחרו כיוונים חיובים )בדרך כלל, ימינה שמאלה, למטה למעלה, לכיוון מרכז המעגל - בניצב למעגל, לכיוון מרכז המעגל במשיק למעגל(. אם באחד הצירים הגוף חווה תאוצה, מומלץ לבחור את כיוון התאוצה כחיובי )כלל אצבע(. 7. רשמו את משוואות ניוטון ופרקו אותן לרכיביהן. 7. מערכות מתמידות F x = 0 F = 0 { F y = 0 7.2 מערכות מאיצות F x = ma x F = ma { F y = ma y השתדלו לבחור, כך שבאחד הצירים, המערכת תתמיד במצבה ואז התאוצה בציר זה תתאפס - 0) = x a או = 0 y )a ואז רכיב התאוצה הנותר יהיה התאוצה 0) = x a ואז a y = a או, = 0 y a ואז )a x = a 8

גוף הנע במעגל אופקי תנועה מעגלית במהירות שגודלה קבוע )בדרך כלל, בציר הניצב 7.3 למישור המעגל, הגוף מתמיד במצבו( F = ma 8. הציבו את רכיבי הווקטורים במשוואות ופתרו. F R = ma R (a R = v2 r = ω2 r) { F,T = 0 לפני הפתרון, שאו תפילה לגורם טרנסצנדנטאלי, אימננטי או כל גורם אחר, להצלחה ללמוד ולסמוך על עצמכם. אך מומלץ 9. המלצה - הציגו את התשובות באופן אלגברי ובאופן מילולי. 9