על שולחן אופקי חלק מונחים שלשה כדורים (ראה תרשים), ולכל אחד מהם משקל אחר (קל, בינוני, כבד), הזנח את התנגדות האוויר.
עורכים שלשה ניסויים.
א. בניסוי הראשון דוחפים את שלושת הכדורים, כך שכולם עוזבים את השולחן בכיוון אופקי באותו זמן ובאותה מהירות.
קבע איזה מבין המשפטים 1-3 שלפניך נכון. (5 נקודות)
1. שלושת הכדורים יפגעו ברצפה באותו זמן.
2. הכדור הקל יפגע ברצפה ראשון, הבינוני אחריו, והכבד בסוף.
3. הכדור הכבד יפגע ברצפה ראשון, הבינוני אחריו, והקל ראשון.
ב. בניסוי השני דוחפים רק את הכדור הקל, כך שהוא עזב את השולחן בכיוון האופקי במהירות 2m/s . גובה השולחן שממנו נדחף הכדור הוא 1.25m .
(1) חשב כמה זמן מהרגע שבו הכדור עוזב את השולחן הוא יפגע ברצפה. (3 נקודות)
(2) חשב באיזה מרחק אופקי מהשולחן יפגע הכדור ברצפה (5 נקודות)
ג. בניסוי השלישי דוחפים את הכדור הקל, כך שהוא עוזב את השולחן בכיוון אופקי ובמהירות אופקית גדולה יותר מאשר בניסוי השני.
האם בניסוי השלישי הזמן שיעבור מהרגע שבו הכדור עוזב את השולחן עד שיפגע ברצפה, גדול מהזמן שחישבת בסעיף ב(1) , קטן ממנו או שווה לו? נמק את קביעתך.
פתרון סעיף א
התשובה הנכונה היא 1. שלושת הכדורים יפגעו בקרקע באותו הזמן. הכדורים בתנועתם האנכית יפלו נפילה חופשית לרצפה בתאוצה שגודלה g = 10m2/s , ממהירות אנכית התחלתית שווה לאפס ולכן יפלו באותה מהירות.
פתרון סעיף ב
(1) חישוב תנועתו של הכדור הקל - בתנועתו האנכית
נציב במשוואת הדרך בתנועה שוות תאוצה:
כאשר:
x- הדרך שעובר הגוף בזמן t ,
V0 - מהירות התחלתית
a - התאוצה
במקרה שלנו נפילה חופשית: V0 = 0, a=g=10m2/s , x=1.25m
נציב:
הכדור יפול לרצפה תוך חצי שניה.
(2) בתנועתו האופקית, הכדור נזרק במהירות קבועה 2m/s = V
משך שהייתו באויר כפי שחושב בסעיף הקודם: 0.5s = t
ולכן המרחק האופקי שיעבור הכדור: s = V*t = 0.5*2 = 1m
פתרון סעיף ג
כאשר זורקים את הכדור מהשולחן במהירות אופקית גבוהה יותר לא תהיה לכך השפעה על זמן שהיית הכדור באויר משום שזמן השהייה תלוי בתנועתו האנכית (נפילה חופשית), כפי שחושב בסעיף ב.1 לעיל, יחד עם זאת המרחק האופקי שיעבור הכדור יהיה גבוה יותר.
קישורים:
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה