בגרות בפיזיקה מבוא לפיזיקה 36182 - קיץ 2021

נכון. שתי הנורות מחוברות במקביל: כל אחת מהן מחוברת בין החוט העליון לחוט התחתון של המעגל. האמפרמטר נמצא בענף הראשי, בין הסוללה לנקודת ההסתעפות, ולכן כל הזרם שיוצא מהסוללה עובר דרכו. בנקודת ההסתעפות הזרם מתפצל בין הנורות:

לכן הזרם שהאמפרמטר מראה גדול מהזרם בכל נורה בנפרד (במקרה של נורות זהות – פי 2).

לא נכון. הנורות זהות (אותה התנגדות) ומחוברות במקביל, ולכן המתח על שתיהן שווה. לפי $I=\frac{V}{R}$, מתח שווה והתנגדות שווה נותנים זרם שווה: $I_1=I_2$.

נכון. בחיבור במקביל קצות שתי הנורות מחוברים לאותן שתי נקודות במעגל, ולכן המתח על שתיהן שווה – ושווה למתח הסוללה.

לא נכון. עוצמת האור של נורה נקבעת לפי ההספק שהיא צורכת, $P=VI$. לשתי הנורות הזהות אותו מתח ואותו זרם, ולכן אותו הספק – הן מאירות באותה עוצמה.

יחידת המתח החשמלי היא וולט, והיא מסומנת באות $\text{V}$.

יחידת עוצמת הזרם החשמלי היא אמפר, והיא מסומנת באות $\text{A}$.

יחידת ההתנגדות החשמלית היא אוהם, והיא מסומנת באות $\Omega$ (האות היוונית אומגה). $1\,\Omega=1\,\frac{\text{V}}{\text{A}}$.

הסימון $12\,\text{V}/6\,\text{W}$ הוא נתוני העבודה התקינה של הנורה:

- $12\,\text{V}$ – המתח שאליו הנורה מיועדת להיות מחוברת.

- $6\,\text{W}$ – ההספק שהנורה צורכת כאשר היא מחוברת למתח זה, כלומר בכל שנייה היא הופכת $6\,\text{J}$ של אנרגיה חשמלית לאור ולחום.

במעגל שלנו כל נורה מחוברת במקביל ישירות לסוללה של $12\,\text{V}$, ולכן כל אחת מהן פועלת בדיוק לפי נתוניה וצורכת $6\,\text{W}$.

נורה 1 מחוברת במקביל לסוללה, ולכן המתח עליה הוא $12\,\text{V}$ והיא צורכת את ההספק הרשום עליה, $6\,\text{W}$.

לפי הנוסחה הנתונה:

הצבה:

לפי הנוסחה הנתונה (חוק אוהם):

הצבה (המתח על הנורה $12\,\text{V}$, והזרם שחישבנו בתת-סעיף 1):

לא נכון. נצילות היא היחס בין האנרגיה המועילה שהמכשיר מפיק (למשל אור בנורה) לבין כל האנרגיה החשמלית שהוא צורך:

היא אינה כמות אנרגיה, ובוודאי לא כמות האנרגיה המתבזבזת – להפך, ככל שהאנרגיה המתבזבזת קטנה יותר, הנצילות גבוהה יותר.

לא נכון. הנצילות היא יחס בין שתי כמויות אנרגיה (או בין שני הספקים), ולכן אין לה יחידות – היא מבוטאת כשבר או באחוזים. וואט הוא יחידה של הספק.

לא נכון. בנורת להט חוט הלהט מתחמם לטמפרטורה גבוהה מאוד, ורוב האנרגיה החשמלית הופכת לחום (קרינה אינפרה-אדומה) ורק חלק קטן לאור נראה. לכן נצילותה נמוכה מאוד, והיא הפחות חסכונית. נורות פלורסנט חסכוניות ובעיקר נורות לד (LED) מפיקות אותה עוצמת אור בהספק קטן בהרבה.

נכון. בקיץ הטמפרטורה בחוץ גבוהה, וחום זורם כל הזמן מבחוץ אל החדר. ככל שהטמפרטורה בחדר נמוכה יותר, הפרש הטמפרטורות בין החוץ לחדר גדול יותר, החום שנכנס לחדר בכל שנייה גדול יותר, והמזגן צריך לפעול יותר זמן (ובעוצמה גבוהה יותר) כדי לסלק אותו. לכן כיוון ל־$25^\circ\text{C}$ חוסך אנרגיה לעומת $18^\circ\text{C}$.

הנצילות של נורה היא החלק מהאנרגיה החשמלית שהופך לאנרגיה המועילה – אור. לכן $30\%$ מהאנרגיה שהנורה צורכת משמשים לתאורה.

האנרגיה אינה נעלמת (חוק שימור האנרגיה). יתרת האנרגיה, $100\%-30\%=70\%$, הופכת לאנרגיית חום: הנורה מתחממת ופולטת חום (בעיקר קרינה אינפרה-אדומה) לסביבה. זו האנרגיה ש"מתבזבזת".

שלב 1 – המרת ההספק לקילוואט. לפי הנוסחה הנתונה $1\,\text{kW}=1000\,\text{W}$, ולכן מחלקים את ההספק בוואט ב־$1000$:

•קומקום: $P=\frac{1000}{1000}=1\,\text{kW}$

•נורה: $P=\frac{100}{1000}=0.1\,\text{kW}$

•מגהץ: $P=\frac{3000}{1000}=3\,\text{kW}$

שלב 2 – צריכת האנרגיה. לפי הנוסחה הנתונה:

כשההספק בקילוואט והזמן בשעות, האנרגיה מתקבלת בקוט"ש ($1$ קוט"ש $=1\,\text{kW}\times 1\,\text{h}$):

•קומקום: $E=1\cdot 0.25=0.25$ קוט"ש

•נורה: $E=0.1\cdot 1=0.1$ קוט"ש

•מגהץ: $E=3\cdot 0.2=0.6$ קוט"ש

שימו לב: המגהץ פעל פחות זמן מהנורה, אבל בגלל ההספק הגדול שלו הוא צרך פי 6 יותר אנרגיה.

טעות נפוצה: להכפיל את ההספק בוואט בזמן בשעות – מתקבלות "ואט-שעות" ולא קוט"ש (למשל 600 במקום 0.6).

מחיר הפעולה הוא צריכת האנרגיה (בקוט"ש) כפול המחיר לקוט"ש:

•קומקום: $0.25\cdot 0.5=0.125$ ש"ח (כ־$12.5$ אגורות)

•נורה: $0.1\cdot 0.5=0.05$ ש"ח ($5$ אגורות)

•מגהץ: $0.6\cdot 0.5=0.3$ ש"ח ($30$ אגורות)

במנוע ארבע הפעימות כל מחזור מורכב מארבעה שלבים, וחוזר חלילה:

1. יניקה – הבוכנה יורדת, שסתום היניקה פתוח, ותערובת של אוויר ודלק נשאבת לצילינדר.

2. דחיסה – שני השסתומים סגורים, הבוכנה עולה ודוחסת את התערובת.

3. שרפה – המצת מפיק ניצוץ, התערובת הדחוסה נשרפת, הגזים החמים מתפשטים ודוחפים את הבוכנה כלפי מטה (זה השלב שבו המנוע מפיק עבודה).

4. פליטה – שסתום הפליטה נפתח, הבוכנה עולה ודוחפת את גזי השרפה החוצה.

במשבצות, מהמשבצת הימנית ועד השמאלית: יניקה ← דחיסה ← שרפה ← פליטה.

מזהים כל שלב לפי שלושה סימנים: מצב השסתומים, כיוון תנועת הבוכנה (לפי מיקום הארכובה, שמסתובבת בכיוון החץ – עם כיוון השעון) ונוכחות ניצוץ. השסתום השמאלי בכל איור הוא שסתום היניקה והימני – שסתום הפליטה.

- איור עליון שמאלי – יניקה: השסתום השמאלי (יניקה) פתוח, ותערובת הדלק והאוויר (הנקודות) נכנסת לצילינדר; הבוכנה בדרכה למטה.

- איור עליון ימני – דחיסה: שני השסתומים סגורים, אין ניצוץ, והבוכנה עולה (ידית הארכובה בצד שמאל ונעה כלפי מעלה) ודוחסת את התערובת.

- איור תחתון שמאלי – שרפה: שני השסתומים סגורים והמצת מפיק ניצוץ (הכוכב) – התערובת נשרפת והבוכנה נדחפת למטה.

- איור תחתון ימני – פליטה: הבוכנה בתחתית הצילינדר ומתחילה לעלות, והשסתום הימני (פליטה) פתוח – גזי השרפה נדחפים החוצה.

הבוכנה עולה בשני שלבים: בדחיסה (דוחסת את התערובת) ובפליטה (דוחפת את הגזים החוצה). ביניקה ובשרפה היא יורדת.

שני השסתומים סגורים בדחיסה ובשרפה – כך התערובת והגזים החמים כלואים בצילינדר: בדחיסה כדי שאפשר יהיה לדחוס את התערובת, ובשרפה כדי שלחץ הגזים יפעל כולו על הבוכנה. ביניקה פתוח שסתום היניקה ובפליטה פתוח שסתום הפליטה.

בסוף שלב הדחיסה המצת מפיק ניצוץ חשמלי שמצית את תערובת הדלק והאוויר הדחוסה. הדלק נשרף במהירות (תגובה כימית), והאנרגיה הכימית שלו הופכת לאנרגיית חום: טמפרטורת הגזים בצילינדר עולה מאוד.

הגזים כלואים (השסתומים סגורים), ולכן חימומם גורם לעלייה גדולה של הלחץ שלהם. הלחץ מפעיל כוח על פני הבוכנה ($F=P\cdot A$), והגזים המתפשטים דוחפים את הבוכנה כלפי מטה. כך אנרגיית החום הופכת לאנרגיה מכנית (תנועת הבוכנה, המועברת דרך הטלטל לסיבוב גל הארכובה).

נכון. זה בדיוק תוכן חוק ברנולי: בזורם שזורם בצינור, במקום שבו מהירות הזרימה גדולה יותר – הלחץ קטן יותר (כאשר אין הפרש גבהים).

נכון. תפקיד הקרבורטור הוא לערבב דלק באוויר: הדלק נשאב לזרם האוויר ומתפזר בו לטיפות זעירות (תרסיס), והתערובת נכנסת לצילינדר בשלב היניקה.

לא נכון. בצינור ונטורי האוויר עובר בהיצרות, ומהירותו שם גדלה. לפי חוק ברנולי הלחץ בהיצרות קטן – קטן מהלחץ בתא הדלק (שבו הלחץ הוא לחץ האוויר הרגיל). בגלל הפרש הלחצים הזה הדלק נדחף מתא הדלק אל צינור ונטורי. אילו הלחץ בצינור היה גדול יותר, הדלק לא היה נסחף לתוכו.

נכון. בנוזל חם המהירות הממוצעת של המולקולות גדולה יותר, ולכן יותר מולקולות בעלות אנרגיה מספיקה כדי להשתחרר מפני הנוזל בכל שנייה – קצב האידוי גדול יותר.

צינור ונטורי הוא הצינור האנכי שבו האוויר עובר דרך היצרות, ובמקום הצר ביותר נמצא פתח הצינורית שמגיעה מתא הדלק. בתרשים זה הצינור המסומן באות $c$: בו נראים היצרות הדופן, פיית הדלק והתרסיס שעולה ממנה.

(האות $e$ מסמנת את תא הדלק עם המצוף, $d$ את הצינור המוביל את התערובת לצילינדר, $b$ את שסתום היניקה ו־$a$ את הבוכנה.)

כניסת הדלק לצילינדר מתרחשת בשלב היניקה (בתרשים שסתום היניקה $b$ פתוח – ראשו מורד מתחת למושבו), ובשלב זה הבוכנה יורדת (החץ ליד $a$ מכוון כלפי מטה). ירידת הבוכנה מגדילה את נפח הצילינדר ומקטינה את הלחץ בו.

שסתום היניקה נפתח ומחבר את הצילינדר לצינור המגיע מהקרבורטור.

בגלל הלחץ הנמוך בצילינדר, אוויר מן החוץ (בלחץ האטמוספרי) נכנס ונשאב דרך צינור ונטורי לכיוון הצילינדר.

כשהאוויר עובר בהיצרות של צינור ונטורי מהירותו גדלה, ולפי חוק ברנולי הלחץ שלו קטן – קטן מהלחץ בתא הדלק, ולכן הדלק נדחף מתא הדלק אל זרם האוויר ומתפזר בו.

הדלק שהתפזר לטיפות בזרם האוויר נסחף יחד עם האוויר דרך הצינור $d$ ושסתום היניקה – נכנס אל הצילינדר – כתערובת של דלק ואוויר.

לא נכון. כוח המשיכה (המשקל) של גוף על פני כדור הארץ תלוי במסה שלו: $F=mg$. גוף שמסתו גדולה יותר נמשך בכוח גדול יותר. מה שזהה לכל הגופים הוא תאוצת הנפילה $g$, לא הכוח.

נכון. ללא התנגדות אוויר הכוח היחיד הוא כוח המשיכה $mg$, ולפי החוק השני של ניוטון התאוצה היא $a=\frac{mg}{m}=g$ – זהה לכל הגופים, בלי תלות במסה. גופים שמתחילים ממנוחה מאותו גובה ונעים באותה תאוצה מגיעים לקרקע באותו זמן.

נכון. לפי חוק הכבידה של ניוטון:

הכוח הפוך לריבוע המרחק $r$ ממרכז כדור הארץ: במרחק כפול הכוח קטן פי 4, במרחק פי 3 – פי 9.

נכון. לוויין הוא גוף הסובב סביב גוף אחר בהשפעת כוח המשיכה שלו. כדור הארץ נע במסלול סביב השמש בהשפעת כוח המשיכה של השמש, ולכן הוא לוויין (טבעי) של השמש – כמו שהירח הוא לוויין טבעי של כדור הארץ.

הכוח היחיד הפועל על הלוויין (מחוץ לאטמוספירה) הוא כוח המשיכה של כדור הארץ, וכיוונו אל מרכז כדור הארץ – חץ 4.

חץ 1 מתאר את כיוון המהירות (משיק למסלול) – אבל אין כוח בכיוון התנועה; הלוויין ממשיך לנוע בזכות ההתמד, וכוח המשיכה רק מעקם את מסלולו למעגל.

לפי החוק השלישי של ניוטון (פעולה ותגובה), הכוח שכדור הארץ מפעיל על הלוויין והכוח שהלוויין מפעיל על כדור הארץ שווים בגודלם ומנוגדים בכיוונם – למרות ההבדל העצום במסות. ההשפעה שלהם שונה (ללוויין תאוצה גדולה, לכדור הארץ תאוצה זניחה), אבל הכוחות שווים.

כוח המשיכה תלוי במרחק: $F=\frac{GMm}{r^2}$, וככל שהלוויין רחוק יותר ממרכז כדור הארץ הכוח קטן יותר.

בתוך האטמוספירה, לוויין הנע במהירות עצומה (כ־$8\,\text{km/s}$ במסלול נמוך) היה מתנגש במולקולות אוויר. כוח התנגדות האוויר (חיכוך) היה:

- מאט את הלוויין – והוא היה מאבד גובה, יורד במסלול ספירלי ונופל לכדור הארץ;

- מחמם אותו מאוד – עד כדי בעירה (כמו מטאורים).

מחוץ לאטמוספירה כמעט אין אוויר, ולכן הכוח היחיד הוא כוח המשיכה, והלוויין יכול להמשיך לנוע במסלולו זמן רב ללא מנוע.

בחללית שבמסלול האסטרונאוטים נמצאים במצב של חוסר משקל: הם והמשקולות נופלים יחד סביב כדור הארץ באותה תאוצה, ולכן משקולת "מרחפת" ואין צורך בכוח כדי להחזיק אותה – הרמת משקולות אינה מאמצת את השרירים.

לעומת זאת, הכוח הדרוש למתיחת קפיץ תלוי רק בהתארכות הקפיץ ($F=kx$) ולא בכוח המשיכה, ולכן גם בחלל יש לפעול נגדו בכוח שרירים. לכן האסטרונאוטים מותחים קפיצים (ומתאמנים במכשירים עם גומיות).

יתרונות אפשריים (די באחד):

- אחסון ומוכנות: הדלק המוצק נמצא בתוך הטיל באופן קבוע ויציב, וניתן לאחסן את הטיל זמן רב כשהוא מוכן לשיגור מיידי. דלק נוזלי (ובמיוחד מחמצן נוזלי קר מאוד) יש למלא סמוך לשיגור.

- פשטות ואמינות: מנוע של דלק מוצק אינו צריך משאבות, צינורות ומכלים נפרדים לדלק ולמחמצן, ולכן הוא פשוט, זול ואמין יותר.

- בטיחות בטיפול: אין סכנת דליפה של נוזלים דליקים.

משקל האסטרונאוט הוא כוח המשיכה של כדור הארץ עליו:

כשהמרחק $r$ ממרכז כדור הארץ גדל, הכוח – כלומר המשקל – קטן.

על פני כדור הארץ המרחק ממרכזו הוא $R$, ובמעבורת $2R$. לפי חוק הכבידה (כוח המשיכה הפוך לריבוע המרחק):

המשקל קטן פי 4:

טעות נפוצה: לחשוב שהמשקל קטן פי 2 כי המרחק גדל פי 2 – הכוח תלוי בריבוע המרחק.

התשובה הנכונה: iii.

כמות המים נמדדת במסה שלהם (כמות החומר), והמסה אינה תלויה במקום – היא זהה על פני כדור הארץ, במעבורת או בכל מקום אחר. מה שמשתנה במרחק $2R$ הוא המשקל של המים (קטן פי 4), כלומר כוח המשיכה הפועל עליהם, ולא כמותם.

טעות נפוצה: לבחור ב־ii בגלל שהמשקל קטן פי 4 – יש להבחין בין מסה למשקל.

נכון. זו ההגדרה של משקל: הכוח שבו כדור הארץ מושך את הגוף, $W=mg$, ונמדד בניוטון.

נכון. כוח המשיכה יחסי למסת הגוף: $F=\frac{GMm}{r^2}$ (ועל פני כדור הארץ $F=mg$). באותו מקום, גוף שמסתו כפולה נמשך בכוח כפול.

לא נכון. כדור הארץ מושך כל גוף שעל פניו בכוח $mg$, ולכן לכל גוף יש משקל – גם כשהוא מונח במנוחה. העובדה שהגוף אינו נופל נובעת מכך שהמשטח מפעיל עליו כוח נורמלי כלפי מעלה שמאזן את המשקל, אבל המשקל קיים.

לא נכון. גוף בהיר נראה בהיר משום שהוא מחזיר את רוב האור הנראה שפוגע בו. דווקא גוף כהה (שחור) בולע את רוב הקרינה.

נכון. הקרינה נושאת אנרגיה. כשהגוף בולע אותה, האנרגיה הופכת לאנרגיה פנימית (תנועת החלקיקים שלו גוברת), והטמפרטורה שלו עולה.

נכון. אור לבן מורכב מכל צבעי הקשת. במעבר דרך מנסרה כל צבע נשבר בזווית מעט שונה, והאור מתפרק לצבעים – תופעה זו נקראת נפיצה (דיספרסיה).

לא נכון. הקיר נראה אדום משום שהוא מחזיר את המרכיב האדום של האור ובולע את שאר הצבעים. רק האור המוחזר מגיע לעינינו, ולכן אנו רואים את הצבע שהגוף מחזיר.

בין השמש לכדור הארץ יש ריק (חלל כמעט ללא חומר). הולכה והסעה מחייבות חומר, ולכן האנרגיה מועברת רק בקרינה – גלים אלקטרומגנטיים שמתקדמים גם בריק.

זכוכית שקופה מעבירה את רוב האור הנראה – לכן אנו רואים דרכה.

פח שחור בולע את רוב הקרינה הנראית (לכן הוא נראה שחור – כמעט אינו מחזיר אור).

גוף בטמפרטורה של עשרות מעלות פולט בעיקר קרינה אינפרה-אדומה (קרינת חום) – אורכי גל ארוכים מהאור הנראה. כדי לפלוט אור נראה הגוף צריך להיות לוהט (מאות רבות של מעלות).

הזכוכית מעבירה אור נראה, אבל אינה מעבירה קרינה אינפרה-אדומה – זו מוחזרת פנימה (ונבלעת בזכוכית). כך האנרגיה נשארת לכודה בתוך הקולט – זהו "אפקט החממה", שבזכותו הקולט מתחמם יותר ויותר.

צלופן אדום הוא מסנן אדום: הוא מעביר את המרכיב האדום של האור – לכן אנו רואים את האור שיוצא מהפנס אדום. המרכיב האדום עובר.

את שאר הצבעים, ובהם הירוק, המסנן האדום בולע. לכן אין באור שיוצא מהצלופן מרכיב ירוק.

גוף שחור בולע כמעט את כל הקרינה הפוגעת בו ומחזיר מעט מאוד. הקרינה הנבלעת הופכת לחום, ולכן צינורות שחורים מתחממים הרבה יותר מצינורות בהירים (שהיו מחזירים את רוב הקרינה).

מהצינורות החמים החום עובר בהולכה אל המים הזורמים בתוכם, וכך המים מתחממים במידה מרבית – זו מטרת הקולט.

לא נכון. קרינת השמש כוללת, נוסף על האור הנראה, גם קרינה אינפרה-אדומה וקרינה על-סגולה, שאינן נראות לעין. העין רגישה רק לתחום צר של אורכי גל.

לא נכון. גוף חם פולט קרינה, אבל בטמפרטורות "רגילות" (גוף האדם, רדיאטור, פח שחור בשמש) זו קרינה אינפרה-אדומה שאינה נראית. רק גוף לוהט מאוד (כמו חוט להט או מתכת מלובנת) פולט גם אור נראה.

נכון. צבע שחור בולע את רוב הקרינה, ולכן הצינורות מתחממים יותר ומעבירים יותר חום למים.

לא נכון. הפח השחור בולע את הקרינה והופך אותה לאנרגיית חום, שעוברת למים. הפיכת קרינה לאנרגיה חשמלית מתבצעת בתאים פוטו-וולטאיים (תאים סולריים), לא בקולט של דוד שמש.

•קלוריה היא יחידה של כמות חום (אנרגיה): הכמות הדרושה כדי לחמם גרם אחד של מים במעלת צלזיוס אחת. הטמפרטורה נמדדת במעלות.

•הקידומת "קילו" פירושה 1000: $1$ קילו-קלוריה $=1000$ קלוריות. לכן הקלוריה קטנה פי 1000 מהקילו-קלוריה.

מסת ליטר מים היא $1\,\text{kg}$, ולכן $30$ ליטר מים הם $30\,\text{kg}$.

לפי הנוסחה הנתונה:

הצבה:

הטמפרטורה ההתחלתית $20^\circ\text{C}$, והיא עלתה ב־$20^\circ\text{C}$:

כמות החום והמסה גדלו שתיהן פי 2, ולכן היחס ביניהן לא השתנה:

עליית הטמפרטורה נשארת ללא שינוי.

המונה (כמות החום) קטן פי 2 והמכנה (המסה) גדל פי 2, ולכן ההפרש קטן פי $2\cdot 2=4$:

ואכן $\frac{20}{5}=4$ – עליית הטמפרטורה קטנה פי 4.

- המלבן העליון – הקו מגיע לשכבה המנומרת שמתחת ללוח השחור ובשוליו: חומרי בידוד. הם מונעים מהחום לברוח מהקולט בהולכה דרך הגב והדפנות.

- המלבן השמאלי האמצעי – הקו מגיע אל המשטח השחור שעליו מונחים הצינורות: פח שחור, הבולע את קרינת השמש ומעביר את החום לצינורות.

- המלבן השמאלי התחתון – הקו מגיע אל דופן המסגרת החיצונית: ארגז, המכיל ומגן על כל חלקי הקולט (ומעליו לוח זכוכית).

- המלבן הימני התחתון – שני קווים מגיעים אל שני החיבורים בפינות הקולט: צינורות – צינור כניסת המים הקרים וצינור יציאת המים החמים (המחוברים לצינורות שבתוך הקולט).

(האפשרות "אטמים" נותרת ללא שימוש.)

לא נכון. מתכת מחזירה את גלי המיקרו, ולכן המזון שבתוך סיר מתכת כמעט אינו מתחמם. נוסף על כך, במתכת נוצרים זרמים חשמליים שעלולים לגרום לניצוצות ולפגוע במכשיר.

לא נכון. במיקרוגל המזון אינו מתחמם מאוויר חם בתא. גלי המיקרו חודרים למזון ונבלעים במולקולות המים שבו, שמתחילות לנוע (להסתובב) מהר יותר – המזון מתחמם מבפנים, בעוד התא עצמו נשאר כמעט קר.

נכון. תא החימום בנוי כקופסת מתכת (כולל רשת מתכת בדלת) שמחזירה את גלי המיקרו ומונעת את יציאתם. דלת פתוחה או איטום פגום היו מאפשרים לקרינה לצאת ולחמם רקמות בגוף. לכן המכשיר אינו פועל כשהדלת פתוחה.

לא נכון. רדיד אלומיניום הוא מתכת: הוא מחזיר את גלי המיקרו, כך שהמזון העטוף בו לא יתחמם, ועלולים להיווצר ניצוצות.

בגל עומד הנקודות שבהן המשרעת מינימלית (אפס) נקראות צמתים; הנקודות שבהן המשרעת מרבית נקראות טבורים.

בצמתים משרעת הגל מינימלית, ולכן הגל מעביר שם מעט אנרגיה למזון – המזון מתחמם במידה הנמוכה ביותר. בטבורים הוא מתחמם במידה הרבה ביותר.

הצלחת המסתובבת מעבירה כל חלק של המזון לסירוגין בין צמתים לטבורים, כך שכל החלקים מקבלים בממוצע כמות אנרגיה דומה – החימום אחיד.

- המלבן השמאלי – החץ מכוון אל להבים מסתובבים בתקרת התא: מאוורר (מפזר הגלים), המפזר את הגלים בתא.

- המלבן האמצעי – החץ מכוון אל הגלים המתפשטים בתוך התא: גלי מיקרו.

- המלבן הימני – החץ מכוון אל הפתח שבדופן העליונה, שממנו יוצאים הגלים אל התא: מגנטרון (מחולל הגלים).

(הפנס וקרינת האינפרה-אדום אינם מסומנים בתרשים.)

בתרשים, מימין (רדיו) לשמאל (גמא) הגל נעשה צפוף יותר – אורך הגל קטן והתדירות גדלה. גלי המיקרו נמצאים קרוב לצד הרדיו, וקרינת גמא בקצה השמאלי, ולכן תדירות גלי המיקרו קטנה מתדירות קרינת גמא.

לכל הגלים האלקטרומגנטיים אותה מהירות $c$, ולפי $c=\lambda f$ גל עם אורך גל גדול יותר הוא בעל תדירות קטנה יותר.

הקרינה האולטרה-סגולה נמצאת בתרשים משמאל לגלי המיקרו – תדירותה גדולה יותר. זמן המחזור הפוך לתדירות:

ולכן זמן המחזור של הקרינה האולטרה-סגולה קטן מזה של גלי המיקרו.

נכון. כל הגלים האלקטרומגנטיים – מגלי רדיו ועד קרינת גמא, כולל גלי המיקרו והאור הנראה – מתקדמים בריק באותה מהירות, מהירות האור $c=3\cdot 10^8\,\text{m/s}$. הם נבדלים זה מזה בתדירות ובאורך הגל.

נכון. זו הגדרת הגל: הפרעה שמתפשטת ממקום למקום ומעבירה אנרגיה, בלי שהתווך עצמו מועבר יחד איתה.

לא נכון. דופנות התא עשויות מתכת ומחזירות את גלי המיקרו, והאוויר כמעט אינו בולע אותם. הגלים נבלעים במולקולות המים שבמזון – לכן המזון מתחמם, והתא מתחמם מעט בלבד (בעיקר מחום שעובר אליו מהמזון החם).

לא נכון. בתנור רגיל המזון מתחמם מהאוויר החם ומהדפנות, ולכן מחממים מראש את התנור. במיקרוגל הגלים מחממים ישירות את המזון, ואין טעם (ואף מסוכן) להפעיל את המכשיר ריק.

לפי תורת החלקיקים, הטמפרטורה של גז קשורה למהירות התנועה של המולקולות שלו:

•כשהאוויר בבלון מתחמם, המולקולות נעות מהר יותר.

•מולקולות מהירות יותר פוגעות בדופנות הבלון בקצב גדול יותר ובעוצמה רבה יותר – הלחץ של האוויר על הדופנות מבפנים גדל.

•הדופן גמישה, ולכן הבלון מתנפח – נפחו גדל – עד שהלחץ בפנים חוזר להשתוות ללחץ מבחוץ (בתוספת המתיחות של הגומי).

בנקודות שבהן המשרעת מרבית, שני הגלים מגיעים תמיד באותו מופע (שיא עם שיא ושפל עם שפל) ומחזקים זה את זה – התאבכות בונה. נקודות אלה הן הטבורים של הגל העומד.

בנקודות שבהן החבל אינו זז, שני הגלים מגיעים תמיד במופע הפוך (שיא של אחד עם שפל של השני) ומבטלים זה את זה – התאבכות הורסת.

נקודות שבהן המשרעת אפס בגל עומד נקראות צמתים. ("שפל" הוא הנקודה הנמוכה ביותר של גל, ולא נקודה שבה אין תנודה.)

גלי המיקרו מוחזרים מדופנות המתכת של התא, והגלים המוחזרים מתאבכים זה עם זה ויוצרים גל עומד:

•בטבורים (התאבכות בונה) המשרעת מרבית, והמזון שם מתחמם מאוד.

•בצמתים (התאבכות הורסת) המשרעת אפס, והמזון שם כמעט אינו מתחמם.

אילו המזון היה עומד במקום, היו בו "נקודות חמות" ו"נקודות קרות". הסיבוב של משטח החימום מעביר כל חלק במזון שוב ושוב בין צמתים לטבורים, כך שבממוצע כל החלקים קולטים כמות אנרגיה דומה – והמזון מתחמם באופן אחיד.

התאוצה היא קצב שינוי המהירות:

בכל פרק זמן של $5\,\text{s}$ מחשבים את התאוצה (הממוצעת):

התאוצה הגדולה ביותר: בין השנייה 0 לשנייה 5:

בין השנייה 10 לשנייה 20 המהירות נשארה $30\,\text{m/s}$ בכל המדידות – המהירות לא השתנתה ולכן התאוצה אפס:

בין השנייה 30 לשנייה 40 המהירות ירדה מ־$50\,\text{m/s}$ ל־$40\,\text{m/s}$ ואחר כך ל־$30\,\text{m/s}$ – המכונית האטה:

(התאוצה שלילית – תאוטה.)

טעות נפוצה: לבחור בפרק הזמן 40–45 – שם המהירות עלתה מ־30 ל־40, כלומר המכונית האיצה.

המכוניות נוסעות באותו כיוון, ולכן המהירות היחסית היא הפרש המהירויות:

הצבה:

כלומר, מנקודת המבט של הנהג במכונית ב', מכונית א' מתקרבת ומתרחקת ממנו במהירות $10\,\text{m/s}$ בלבד.

לפי הנוסחה הנתונה:

ומכאן:

הצבה:

המכונית העוקפת (א') נוסעת ביחס לכביש במהירות $25\,\text{m/s}$ במשך זמן העקיפה $12\,\text{s}$.

לפי הנוסחה הנתונה:

הצבה:

(בזמן זה מכונית ב' עוברת $15\cdot 12=180\,\text{m}$, וההפרש $300-180=120\,\text{m}$ הוא בדיוק מרחק העקיפה.)

טעות נפוצה: להכפיל את זמן העקיפה במהירות היחסית – כך מתקבל מרחק העקיפה ($120\,\text{m}$) ולא המרחק שהמכונית עוברת על הכביש.

כשהמשאית נוסעת במהירות קבועה (גבוהה או נמוכה), המים נעים יחד עם החבית באותה מהירות ופני המים נשארים אופקיים – הם אינם נשפכים (גודל המהירות אינו משנה).

כשהמשאית מאיצה – החבית מאיצה קדימה, אבל המים, בגלל ההתמד שלהם, "נשארים מאחור": הם נדחקים לעבר הדופן האחורית ועלולים להישפך מאחור.

כשהמשאית בולמת – החבית מאטה, והמים ממשיכים לנוע קדימה בגלל ההתמד, נדחקים לעבר הדופן הקדמית ועלולים להישפך מלפנים.

לכן המים עלולים להישפך כשהמשאית נוסעת בתאוצה קבועה ובולמת – בכל שלב שבו מהירותה משתנה.

לא נכון. כוח חיכוך ההחלקה תלוי בכוח הנורמלי (בכוח הלוחץ את הגוף אל המשטח) ובסוג המשטחים: $f=\mu N$. הוא אינו תלוי בגודל שטח המגע – לבנה שמחליקה על פאתה הרחבה או על פאתה הצרה חווה אותו כוח חיכוך.

נכון. סוג שני המשטחים (חלקות, חומר) קובע את מקדם החיכוך $\mu$: גומי על אספלט – חיכוך גדול, מתכת על קרח – חיכוך קטן.

נכון. חיכוך גלגול נוצר בעיקר מהעיוות של הגלגל (והמשטח) באזור המגע. ככל ששטח המגע גדול יותר – למשל צמיג חסר אוויר – העיוות גדול יותר וחיכוך הגלגול גדל. לכן נסיעה בצמיגים לא מנופחים מספיק מגדילה את צריכת הדלק.

לא נכון. משקל רב לוחץ את הצמיגים אל הכביש, והם "נמעכים" יותר – שטח המגע גדל.

בבלם תוף, לחיצה על הדוושה דוחפת (באמצעות שמן הבלמים) את הבוכנה שבכיוון הלחיצה המסומן, וזו פותחת את שתי הנעליים ולוחצת את הרפידות אל התוף המסתובב עם הגלגל. החיכוך בין הרפידות לתוף מאט את הגלגל.

- המלבן העליון – הקו מגיע אל הטבעת החיצונית המקיפה את כל המנגנון: תוף, המסתובב יחד עם הגלגל.

- המלבן השני – הקו מגיע אל הסליל המחבר בין שתי הנעליים: קפיץ, המחזיר את הנעליים (והרפידות) למקומן ומרחיק אותן מהתוף כשמשחררים את הדוושה.

- המלבן השלישי – הקו מגיע אל מרכז העיגול עם החורים לברגים: ציר הגלגל.

- המלבן התחתון – הקו מגיע אל השכבה המקווקווה שעל הנעל, הצמודה לתוף: רפידה – החומר שמתחכך בתוף ויוצר את כוח הבלימה.

("שמן בלמים" ו"דוושה" אינם מסומנים בתרשים.)

נימוק: כשמוציאים מעט אוויר, הצמיג נמעך יותר ושטח המגע שלו עם הקרקע גדל. משקל המכונית מתפזר על שטח גדול יותר, ולכן הלחץ שהצמיג מפעיל על החול קטן:

בלחץ קטן הגלגלים אינם שוקעים בחול, ושטח מגע גדול נותן אחיזה טובה יותר.

•הוספת אוויר (1) הייתה מקטינה את שטח המגע ומגדילה את הלחץ – הגלגלים היו שוקעים.

•הוצאת כל האוויר (4) אינה אפשרית לנסיעה – הצמיג קורס, הגלגל נוסע על החישוק ונהרס, והחיכוך עצום.

קביעה: איש א, הדוחף, מפעיל כוח גדול יותר.

נימוק: שתי העגלות נעות במהירות קבועה, ולכן (לפי החוק הראשון של ניוטון) בכל עגלה הרכיב האופקי של הכוח שמפעיל האדם שווה לכוח החיכוך עם הדרך החולית.

- איש א דוחף את הידית בזווית כלפי מטה. לכוח שלו יש רכיב אנכי שלוחץ את העגלה אל הקרקע, ולכן הכוח הנורמלי גדול ממשקל העגלה, והחיכוך ($f=\mu N$) גדל.

- איש ב מושך את הידית בזווית כלפי מעלה. לכוח שלו יש רכיב אנכי שמרים מעט את העגלה, ולכן הכוח הנורמלי קטן ממשקלה, והחיכוך קטן.

איש א צריך להתגבר על חיכוך גדול יותר, ולכן הרכיב האופקי של הכוח שלו גדול יותר. נוסף על כך, רק הרכיב האופקי מניע את העגלה, ולאיש א חלק מהכוח "מתבזבז" על לחיצה אל הקרקע. לכן הכוח הכולל שמפעיל איש א גדול מזה שמפעיל איש ב – מסיבה זו קל יותר למשוך עגלה מאשר לדחוף אותה.