בגרות בפיזיקה מבוא לפיזיקה 36182 - קיץ 2025

לא נכון. מד מתח מודד את הפרש המתחים בין שתי נקודות, ולכן מחברים אותו במקביל לנגד – בין שני קצותיו. מד זרם הוא שמחובר בטור.

נכון. הרשת הביתית בישראל מספקת מתח של כ־$220$–$230$ וולט (בשאלון זה משתמשים בשני הערכים), ולכן "כ־220 וולט" נכון.

לא נכון. לפי הנוסחה $\text{זרם}=\frac{\text{הספק}}{\text{מתח}}$, ההספק שווה ל־$\text{זרם}\times\text{מתח}$. ההספק תלוי בזרם העובר במכשיר: זרם גדול יותר (באותו מתח) פירושו הספק גדול יותר.

נכון. התנגדות נמדדת באוהם ($\Omega$): $1\,\Omega=\frac{1\,\text{V}}{1\,\text{A}}$.

מהנוסחה שבשאלון:

כל המכשירים מחוברים למתח $V=220\,\text{V}$:

- נורה: $P=0.5\,\text{A}\cdot 220\,\text{V}=110\,\text{W}$

- מזגן: $P=6.5\,\text{A}\cdot 220\,\text{V}=1{,}430\,\text{W}$

- מכונת כביסה: $P=11\,\text{A}\cdot 220\,\text{V}=2{,}420\,\text{W}$

קביעה: לנורה יש ההתנגדות הגדולה ביותר.

נימוק: כל המכשירים מחוברים לאותו מתח, $220\,\text{V}$. לפי הנוסחה

באותו מתח, ככל שהזרם קטן יותר ההתנגדות גדולה יותר. בנורה עובר הזרם הקטן ביותר ($0.5\,\text{A}$), ולכן התנגדותה הגדולה ביותר:

•נורה: $R=\frac{220}{0.5}=440\,\Omega$

•מזגן: $R=\frac{220}{6.5}\approx 33.8\,\Omega$

•מכונת כביסה: $R=\frac{220}{11}=20\,\Omega$

טעות נפוצה: לבחור במכונת הכביסה "כי היא המכשיר החזק ביותר" – הספק גדול באותו מתח פירושו דווקא התנגדות קטנה.

- $220\text{V}$ – המתח שאליו יש לחבר את המכשיר כדי שיפעל כראוי (מתח העבודה שלו).

- $1760\text{W}$ – ההספק של המכשיר כשהוא מחובר למתח זה: בכל שנייה של פעולה הוא צורך (וממיר לצורות אנרגייה אחרות) $1760$ ג'אול של אנרגייה חשמלית.

לא נכון. $230\text{V}$ הוא רק המתח שאליו מחברים את המכשיר. למכשירים בעלי הספק שונה עוברים זרמים שונים באותו מתח, ולכן לפי $\text{התנגדות}=\frac{\text{מתח}}{\text{זרם}}$ התנגדויותיהם שונות (למשל נורה לעומת תנור).

לא נכון. וולט היא יחידת מתח. התנגדות נמדדת באוהם ($\Omega$).

נכון. לפי $\text{זרם}=\frac{\text{מתח}}{\text{התנגדות}}$: המתח זהה וההתנגדות זהה, ולכן גם הזרם זהה.

נכון. נגדים המחוברים במקביל מחוברים לאותן שתי נקודות במעגל, ולכן המתח על כל אחד מהם שווה (ושווה למתח המקור כאשר הם מחוברים ישירות אליו).

חברת החשמל גובה תשלום לפי האנרגייה החשמלית שנצרכה (בקילוואט־שעה), ולא לפי סוג המכשיר.

האנרגייה שצורך מכשיר הפועל בהספק קבוע:

•מזגן: $2\,\text{kW}\cdot 1\,\text{h}=2\,\text{kWh}$

•תנור: $2\,\text{kW}\cdot 1\,\text{h}=2\,\text{kWh}$

שני המכשירים צרכו אותה כמות אנרגייה, ולכן עלות הפעלתם זהה.

תרשים ב. בתרשים ב כל מזגן מחובר בנפרד בין שני התילים שיוצאים מהספק – לכל מזגן "מסלול" זרם משלו, וכולם מחוברים לאותן שתי נקודות. זהו חיבור במקביל.

בתרשים א שלושת המזגנים מחוברים זה אחר זה באותו מסלול יחיד – חיבור בטור: אותו זרם עובר בכל השלושה.

תרשים ב. בחיבור במקביל כל מזגן מקבל את מלוא מתח הספק, $230\,\text{V}$ – המתח שהוא מיועד לו – ולכן פועל כראוי. בחיבור בטור (תרשים א) המתח של הספק מתחלק בין שלושת המזגנים, כך שכל אחד מקבל רק חלק מ־$230\,\text{V}$ ואינו פועל כנדרש; בנוסף, אם מזגן אחד מתקלקל או מכובה – המעגל נפתח וכולם מפסיקים לפעול.

- משפט 1 – לא נכון. חיבור במקביל אינו חוסך בעלויות: כל מזגן פועל בהספק המלא שלו, והעלות נקבעת לפי האנרגייה הנצרכת ($\text{הספק}\times\text{זמן}$). הסיבה לבחירה היא שהמזגנים יפעלו כראוי, לא חיסכון.

- משפט 2 – נכון. במקביל לכל מזגן ענף נפרד, ולכן אפשר להדליק ולכבות כל מזגן בלי להשפיע על האחרים.

- משפט 3 – נכון. אם מזגן אחד מתקלקל ונוצר נתק בענף שלו, בענפים האחרים הזרם ממשיך לזרום, ושני המזגנים האחרים ממשיכים לפעול. (בטור – נתק במזגן אחד מפסיק את הזרם בכל המעגל.)

- משפט 4 – נכון. בחיבור בטור המתח $230\,\text{V}$ מתחלק בין שלושת המזגנים, וכל מזגן מקבל מתח נמוך בהרבה מזה שהוא מיועד לו – ולכן לא יפעל כנדרש.

לא נכון. ניוטון היא יחידת כוח. עבודה נמדדת בג'אול: $1\,\text{J}=1\,\text{N}\cdot 1\,\text{m}$ (לפי $\text{עבודה}=\text{כוח}\times\text{מרחק}$).

לא נכון. מנומטר הוא מכשיר למדידת לחץ (של גז או נוזל), לא מד כוח. כוח מודדים בדינמומטר (מד כוח קפיצי).

נכון. סנטימטר כספית (ס"מ כספית) היא יחידת לחץ מקובלת: הלחץ שמפעיל עמוד כספית בגובה $1$ ס"מ. למשל, לחץ האוויר בגובה פני הים הוא כ־$76$ ס"מ כספית.

נכון. בשלב הדחיסה הבוכנה עולה ומקטינה את נפח הצילינדר שבו כלואה תערובת הדלק והאוויר (השסתומים סגורים). אותה כמות גז בנפח קטן יותר – הלחץ שלה גדל.

כן. האדם מפעיל על הספר כוח כלפי מעלה, והספר עובר מרחק ($2$ מטר) בכיוון הכוח – לכן מתבצעת עבודה ($\text{עבודה}=\text{כוח}\times\text{מרחק}$).

לא. הספורטאי מפעיל כוח, אבל המשקולת אינה זזה – המרחק הוא אפס, ולכן העבודה המכנית אפס (גם אם הספורטאי מתעייף).

כן. הטרקטור מפעיל על העגלה כוח משיכה, והעגלה נעה בכיוון הכוח – מתבצעת עבודה.

כן. הילד מרים את גופו לגובה: הוא מפעיל כוח כלפי מעלה והגוף עובר מרחק כלפי מעלה – מתבצעת עבודה.

בכל איור משתמשים בנוסחה

האיור הימני (חסר הכוח; העבודה $200$ ג'אול, המרחק $0.5$ מטר):

האיור האמצעי (חסר המרחק; הכוח $300$ ניוטונים, העבודה $500$ ג'אול):

האיור השמאלי (חסרה העבודה; הכוח $300$ ניוטונים, המרחק $0.4$ מטר):

הכוח שהמכונית מפעילה על הכביש הוא משקלה, $9{,}000\,\text{N}$, והוא מתחלק על פני שטח המגע של ארבעת הגלגלים:

לפי הנוסחה:

ביחידות SI ($1\,\text{cm}^2=10^{-4}\,\text{m}^2$): $5\,\frac{\text{N}}{\text{cm}^2}=50{,}000\,\frac{\text{N}}{\text{m}^2}=5\cdot 10^{4}\,\text{Pa}$.

(בדיקה: כל גלגל נושא רבע מהמשקל, $2{,}250\,\text{N}$, על $450\,\text{cm}^2$ – שוב $5\,\frac{\text{N}}{\text{cm}^2}$.)

טעות נפוצה: לחלק את המשקל בשטח של גלגל אחד בלבד ולקבל $20\,\frac{\text{N}}{\text{cm}^2}$.

לא נכון. לגז אין נפח קבוע: חלקיקיו נעים בחופשיות ומתפשטים, והגז ממלא את כל נפח הכלי שבו הוא נמצא – בניגוד לנוזל, שמתמקם בתחתית הכלי.

נכון. הגז ממלא את כל הכלי, ולכן נפחו שווה לנפח הכלי. הקטנת נפח הכלי (למשל דחיפת בוכנה) דוחסת את הגז לנפח קטן יותר, והגדלתו מאפשרת לגז להתפשט.

נכון. הדלק מוכנס לצילינדר כרסס של טיפות זעירות, המתאדות ומתערבבות עם האוויר לתערובת גזית שנדחסת ונשרפת.

לא נכון. גז כלוא מפעיל לחץ על כל הדפנות של הכלי שבו הוא נמצא, בכל הכיוונים – גם על דפנות הצילינדר וראשו, ולא רק על הבוכנה. הבוכנה היא הדופן היחידה שיכולה לזוז, ולכן היא שנדחפת.

- מנוע שרפה פנימית (למשל מנוע המכונית): הדלק נשרף בתוך המנוע – בצילינדר עצמו. הגזים החמים שנוצרים בשרפה הם שדוחפים ישירות את הבוכנה.

- מנוע שרפה חיצונית (למשל מנוע קיטור): הדלק נשרף מחוץ למנוע – בדוד/כבשן. החום מרתיח מים, והקיטור שנוצר מועבר אל הצילינדר ודוחף את הבוכנה. כלומר, השרפה וההנעה מתרחשות במקומות נפרדים, והאנרגייה מועברת בעזרת חומר מתווך (קיטור).

לפי הנוסחה:

הצבה:

כוח הבלימה פועל נגד כיוון התנועה, והעבודה הזאת היא שגרעה מהמכונית את כל האנרגייה הקינטית שלה (והפכה אותה לחום בבלמים).

קטן. לפי עקרון ברנולי, בזורם (גז או נוזל) שמהירות זרימתו גדלה, הלחץ בו קטן. לכן, למשל, במקום צר בצינור – שבו הזרימה מהירה יותר – הלחץ נמוך יותר (על כך מבוסס הקרבורטור, שבו זרם אוויר מהיר "יונק" דלק לתוכו).

לא נכון. על הלוויין פועל כוח המשיכה של כדור הארץ, המכוון אל מרכז כדור הארץ. כוח זה הוא שמכופף את מסלולו למעגל; בלעדיו הלוויין היה ממשיך בקו ישר ומתרחק לחלל.

נכון. הטיל אינו צריך אוויר כדי "להידחף" ממנו: הוא פולט גזים לאחור במהירות רבה, והגזים מפעילים עליו כוח שווה בגודלו ומנוגד בכיוונו (החוק השלישי של ניוטון). את החמצן הדרוש לבעירה הטיל נושא איתו. לכן הוא נע גם בריק.

לא נכון. לפי חוק הכבידה של ניוטון, כוח המשיכה קטן ככל שהמרחק ממרכז כדור הארץ גדל (ביחס הפוך לריבוע המרחק). לכן, למשל, גוף במסלול גבוה נמשך בכוח קטן יותר מאשר על פני הקרקע.

נכון. הטיל מפעיל כוח על הגזים ופולט אותם לאחור (פעולה), והגזים מפעילים על הטיל כוח שווה בגודלו ומנוגד בכיוונו – קדימה (תגובה). זהו החוק השלישי של ניוטון.

הולכים לפי הקו שיוצא מכל מלבן ולפי מבנה הטיל, מלמעלה למטה:

הסבר המבנה: בטיל בדלק נוזלי הדלק והחמצן הנוזלי מאוחסנים בשני מיכלים נפרדים. מכל מיכל יוצא צינור אל תא הבעירה (התא העגול בתחתית), שם הם מתערבבים ומוצתים על ידי מערכת ההצתה. הגזים החמים שנוצרים בבעירה נפלטים לאחור דרך הנחיר.

הערה על שני המיכלים: בשרטוט אין שום סימן שמבדיל ביניהם – שני המיכלים באותו גודל ובאותה צורה, ומכל אחד יוצא צינור אחד אל תא הבעירה. לכן אפשר לקבוע רק ששני המלבנים השמאליים העליונים הם שני המיכלים. רשמנו את מיכל הדלק למעלה ואת מיכל החמצן מתחתיו, כפי שהוא מסודר בטילים רבים (למשל בטיל V־2), אבל גם הסידור ההפוך – חמצן למעלה ודלק מתחתיו – מתאים לשרטוט, ויש לקבל אותו.

בתא הבעירה נוצרים גזים חמים בלחץ גבוה. הנחיר הוא הפתח שדרכו הגזים יוצאים מהטיל:

•הוא מכוון את זרם הגזים כלפי אחור, בכיוון מנוגד לכיוון התנועה הרצוי;

•הוא מאיץ את הגזים, כך שהם נפלטים במהירות גדולה מאוד.

ככל שהגזים נפלטים לאחור במהירות גדולה יותר, הכוח שהם מפעילים על הטיל (לפי חוק הפעולה והתגובה) גדול יותר – זהו כוח הדחף שדוחף את הטיל קדימה.

לא נכון. הנחיר הוא פתח צר שתפקידו להאיץ את הגזים הנפלטים. הרחבת פתח היציאה מקטינה את מהירות פליטת הגזים, ולכן גם את כוח הדחף שהם מפעילים על הטיל – הטיל לא יגביר כך את מהירותו.

(הערה: זו התשובה במסגרת המודל הפשוט של תוכנית הלימודים – נחיר צר = פליטה מהירה. במנועי טילים אמיתיים הנחיר מתכווץ ואחר כך מתרחב בצורת פעמון, והחלק המתרחב דווקא מאיץ עוד את הגזים, כשהם כבר נעים מהר מהירות הקול. ברמה של שאלון זה התשובה המצופה היא "לא נכון".)

תרשים א. רואים בו שני מיכלים נפרדים (לדלק ולחמצן הנוזלי) וצינורות המובילים מהם אל תא הבעירה שמעל הנחיר – זה המבנה של טיל בדלק נוזלי.

תרשים א. את הטיל בדלק נוזלי ממלאים בדלק ובחמצן הנוזלי רק זמן קצר לפני השיגור: החמצן הנוזלי נשמר בטמפרטורה נמוכה מאוד ומתאדה, ולכן אי־אפשר לאחסן את הטיל מתודלק לאורך זמן. טיל בדלק מוצק (תרשים ב) מכיל את הדלק כבר מהייצור, ויכול להיות מאוחסן מוכן לשיגור.

תרשים ב. בתרשים ב מצוירים מצבר (סוללה) וחוטים המחוברים לתחתית הטיל – מערכת הצתה חשמלית שמציתה את הדלק המוצק.

בטיל בדלק נוזלי הדלק והחמצן מוזרמים לתא הבעירה בצינורות, ולכן אפשר לשלוט בקצב הזרמתם: להגביר או להחליש את הדחף, לכבות את המנוע ולהדליק אותו שוב, ולכוון את הטיל במדויק. בטיל בדלק מוצק, לאחר ההצתה הדלק בוער עד שהוא נגמר, ואי־אפשר לעצור או לווסת את הבעירה. (בנוסף, דלקים נוזליים מפיקים בדרך כלל יותר אנרגייה ליחידת מסה.)

- מבנה מורכב: דרושים שני מיכלים, צינורות, משאבות ושסתומים – יקר יותר, כבד יותר ויש יותר רכיבים שעלולים להתקלקל.

- תדלוק לפני השיגור: החמצן הנוזלי חייב להישמר בטמפרטורה נמוכה מאוד, ולכן ממלאים את המיכלים רק סמוך לשיגור. הטיל אינו מוכן לשיגור מיידי, בניגוד לטיל בדלק מוצק שאפשר לאחסן מתודלק ולשגר מייד.

לא. לשני הטילים אותו מנוע ואותה כמות דלק, ולכן כוח הדחף שלהם זהה ופועל אותו זמן. לפי החוק השני של ניוטון, $a=\frac{F}{m}$: באותו כוח, לגוף בעל המסה הגדולה יותר תאוצה קטנה יותר. (גם כוח הכובד הנגדי שפועל על הטיל הכבד גדול יותר.) לכן בתום הבעירה הטיל הכבד יגיע למהירות קטנה יותר מזו של הטיל הקל.

לא נכון. מוט דלק הוא גוש של דלק מוצק (תערובת של דלק וחומר מחמצן); הוא רכיב בטיל המונע בדלק מוצק.

נכון. הדלק המוצק בוער על פני השטח החשוף שלו. ככל ששטח הפנים הבוער גדול יותר, בכל רגע נשרפת כמות גדולה יותר של דלק ונוצרת כמות גדולה יותר של גזים – הדחף גדל, ובהתאם גם התאוצה והמהירות של הטיל. כך מתכננים את צורת המוטות כדי לקבוע את הדחף.

נכון. בעירה היא תגובה כימית של הדלק עם חמצן (או חומר מחמצן). ללא חמצן אין בעירה – ולכן טיל, שנע גם בחלל שבו אין אוויר, נושא איתו את החמצן (בדלק מוצק – חומר מחמצן המעורב בדלק).

נכון. בכיוון החץ המוט הולך ומתעבה (קוטרו גדל). ככל שהבעירה מתקדמת בכיוון זה, שטח החתך הבוער גדל, ובכל רגע נשרף יותר דלק – ולכן כמות הגזים ההודפים הנוצרת בכל רגע הולכת וגדלה.

לא נכון. פירוק האור הלבן לצבעיו (למשל במנסרה) נקרא נפיצה. בליעה היא קליטת אנרגיית הקרינה על ידי החומר, שבעקבותיה החומר מתחמם.

לא נכון. העברת חום על ידי זרימה של נוזל או גז נקראת הסעה. הולכת חום היא מעבר חום בתוך חומר (בעיקר מוצק) מחלקיק לחלקיק, בלי שהחומר עצמו זורם.

נכון. אור לבן מורכב מכל צבעי הקשת. כל צבע נשבר במנסרה בזווית מעט שונה, ולכן האור מתפרק לפס צבעים – מאדום ועד סגול.

נכון. משטח כהה (שחור) בולע את רוב הקרינה הפוגעת בו, ומשטח בהיר מחזיר את רובה. לכן צובעים את צינורות הקולט ואת הלוח שמתחתם בשחור – כדי שיקלטו כמה שיותר מאנרגיית השמש.

כן. המשטחים זהים בגודלם, הונחו על אותו שולחן, באותו כיוון כלפי השמש ובמשך אותו זמן – ולכן על כל אחד מהם פגעה אותה כמות של אנרגיית השמש. ההבדל בטמפרטורות נובע מכמה מהאנרגייה כל משטח בלע, לא מכמה אנרגייה הגיעה אליו.

לא. המשטח השחור התחמם הכי הרבה (מ־$30^\circ C$ ל־$44^\circ C$, לעומת $32^\circ C$ באדום), כלומר הוא בלע יותר אנרגייה. מאחר שעל שניהם פגעה אותה כמות אנרגייה, השחור החזיר פחות אנרגייה מהאדום.

כן. הטמפרטורה של המשטח השחור עלתה ב־$14^\circ C$ (מ־$30$ ל־$44$), ושל הלבן רק ב־$1^\circ C$ (מ־$30$ ל־$31$). המשטחים זהים, ולכן עלייה גדולה יותר בטמפרטורה פירושה שנבלעה יותר אנרגייה.

לפי הנוסחה שבשאלון:

הצבה:

(קילו קלוריה אחת מחממת ק"ג אחד של מים במעלה אחת.)

הטמפרטורה ההתחלתית $15^\circ C$, והיא עלתה ב־$20^\circ C$:

קביעה: כדאי שזמן מעבר החום יהיה קצר.

נימוק: הקרינה נבלעת בצידו החיצוני של הצינור (ובלוח השחור), ומשם החום צריך לעבור דרך דופן הצינור אל המים הזורמים בתוכו. חומר שבו החום עובר מהר הוא מוליך חום טוב: החום שנקלט מועבר במהירות אל המים ומחמם אותם, במקום להצטבר בצינור ולהיפלט חזרה לסביבה. לכן מייצרים את צינורות הקולט ממתכת מוליכה היטב, כמו נחושת.

לא נכון. דוד האגירה ממוקם גבוה יותר מהקולט. המים שמתחממים בקולט מתפשטים, צפיפותם קטנה והם עולים אל הדוד, ומים קרים וכבדים יותר יורדים מתחתית הדוד אל הקולט (זרם הסעה – "תרמוסיפון"). זרימה זו מתקיימת בלי משאבה רק אם הדוד מעל הקולט.

לא נכון. קרינת השמש נבלעת בקולט ומחממת את המים שבצינורותיו. דוד האגירה עטוף בשכבה מבודדת, והמים בו מתחממים רק משום שהמים החמים מהקולט זורמים אליו.

לא נכון. מערכת הגיבוי החשמלית כוללת גוף חימום וגם תרמוסטט (וכן מפסק להפעלתה). התרמוסטט מנתק את גוף החימום כשהמים מגיעים לטמפרטורה הרצויה.

נכון. דוד השמש מחמם מים באנרגיית השמש במקום בחשמל. כך נחסך חשמל, שרובו מופק בתחנות כוח השורפות דלקים – ופחות שרפה פירושה פחות זיהום אוויר.

מערכת החימום החשמלית היא מערכת גיבוי: כאשר השמש אינה מחממת את המים די הצורך – בימים מעוננים ובחורף, בשעות הלילה או אחרי שימוש רב במים חמים – מפעילים את גוף החימום החשמלי (הנגד), שהופך אנרגייה חשמלית לחום ומחמם את המים בדוד. התרמוסטט מנתק אותו כשהמים מגיעים לטמפרטורה הרצויה.

המים הקרים, שצפיפותם גדולה יותר, נמצאים בתחתית הדוד. גוף החימום שבתחתית מחמם את המים הסמוכים אליו; הם מתפשטים, צפיפותם קטנה, והם עולים כלפי מעלה, ובמקומם יורדים אל גוף החימום מים קרים יותר. כך נוצרים זרמי הסעה שמחממים בהדרגה את כל המים בדוד.

אילו היה גוף החימום בחלק העליון, המים החמים היו נשארים למעלה ולא היו עוברים זרמי הסעה לתחתית – המים בחלק התחתון של הדוד היו נשארים קרים.

תרמוסטט הוא מתג המופעל לפי טמפרטורה: הוא מנתק את גוף החימום כשמגיעים לטמפרטורה הרצויה ומחבר אותו שוב כשהטמפרטורה יורדת. יש אותו במכשירים שתפקידם לחמם לטמפרטורה מבוקרת.

- מכונת כביסה – יש תרמוסטט: היא מחממת את מי הכביסה לטמפרטורה שנבחרה.

- רדיוטייפ – אין תרמוסטט: זהו מכשיר להשמעת קול, ואין בו גוף חימום שצריך לווסת את הטמפרטורה שלו.

- מגהץ – יש תרמוסטט: הוא שומר על טמפרטורת הפלטה לפי סוג הבד.

- נורת להט – אין תרמוסטט: החוט מתלהט ופולט אור כל זמן שזורם בו זרם; אין ויסות טמפרטורה.

לכן המכשירים שבהם אין תרמוסטט: 2 ו־4.

- 3 – השכבה העבה שעוטפת את מיכל המים: הבידוד שמונע מהחום לברוח.

- 2 – גוף החימום: המוט הארוך הנכנס מתחתית הדוד, וממנו יוצאים חוטי החשמל. 7 – התרמוסטט: המוט הדק שלידו, המחובר לתיבה הקטנה בבסיס.

•המים החמים מצטברים למעלה (הם קלים יותר): צינור 1 עולה בצד הדוד ונכנס בחלקו העליון, והחץ מראה מים נכנסים – מים חמים מהקולט. צינור 6 מגיע עד ראש הדוד ושואב משם את המים החמים ביותר אל הברז.

•המים הקרים נמצאים למטה: בצינור 5 החץ מצביע החוצה (למטה) – מים קרים יוצאים מתחתית הדוד אל הקולט. בצינור 4 החץ מצביע פנימה (למעלה) – מים קרים נכנסים מהברז (הרשת), ומעל פתחו מסיט שמונע ערבוב עם המים החמים.

נכון. חום הוא אנרגייה העוברת מגוף חם לגוף קר, ובחומר היא קשורה לאנרגיית התנועה של החלקיקים.

לא נכון. גלי המיקרוגל נבלעים ישירות במזון – בעיקר במולקולות המים שבו – ומחממים אותו מבפנים. דפנות התא עשויות מתכת ומחזירות את הגלים, ואינן אלה שמחממות את המזון.

לא נכון. בתנור מיקרוגל התדירות היא כ־$2.45$ גיגה־הרץ ($2.45\cdot 10^{9}\,\text{Hz}$), כלומר כ־$2{,}450$ מגה־הרץ. תדירות של $4$ מגה־הרץ שייכת לתחום גלי הרדיו.

נכון. מולקולות המים בולעות את אנרגיית הגלים ונעות (מסתובבות ומתנגשות) מהר יותר. טמפרטורה גבוהה יותר פירושה מהירות ממוצעת גדולה יותר של החלקיקים – וזהו החימום.

נקודות השיא (הרכסים) הן הנקודות הגבוהות ביותר של הגל: $A$ ו־$E$.

נקודות השפל הן הנקודות הנמוכות ביותר של הגל: $C$ ו־$G$.

המשרעת היא המרחק האנכי בין נקודת שיא (או שפל) לבין קו שיווי המשקל (הקו המקווקו). הנקודה $I$ נמצאת על קו שיווי המשקל ישירות מתחת לשיא $A$, ולכן המשרעת היא המרחק בין $A$ ל־$I$.

אפשרויות נכונות נוספות: $E$ ו־$K$, $C$ ו־$J$, $G$ ו־$L$.

אורך הגל הוא המרחק בין שתי נקודות סמוכות הנמצאות באותו מצב תנודה – למשל המרחק של מחזור שלם.

•מ־$D$ הגל עולה דרך השיא $E$, יורד דרך $F$ לשפל $G$, וחוזר לקו שיווי המשקל בעלייה ב־$H$ – מחזור שלם. לכן אורך הגל הוא המרחק בין $H$ ל־$D$.

•מ־$B$ (מעבר בקו שיווי המשקל בירידה) דרך השפל $C$, $D$ והשיא $E$ ועד $F$ (שוב מעבר בירידה) – מחזור שלם. לכן אורך הגל הוא גם המרחק בין $B$ ל־$F$.

טעות נפוצה: לבחור את $F$ ל־$D$ – המרחק $D$–$F$ הוא רק חצי אורך גל.

קטנים מ־. בתרשים גלי הרדיו נמצאים בקצה הימני, שבו הגל המצויר "מרווח" ביותר – אורך הגל הגדול ביותר. המיקרוגל נמצא משמאלם, ואורכי הגל שלו קטנים יותר.

שווה ל־. כל הגלים האלקטרומגנטיים – רדיו, מיקרוגל, אור, רנטגן וגמא – מתפשטים בריק באותה מהירות, מהירות האור $c=3\cdot 10^{8}\,\text{m/s}$. הם נבדלים רק בתדירות ובאורך הגל.

קטנה מ־. ככל שהתדירות גבוהה יותר (אורך הגל קצר יותר), האנרגייה של הקרינה גדולה יותר. לאולטרה־סגול תדירות גבוהה בהרבה מזו של המיקרוגל (הוא נמצא שמאלה ממנו בתרשים), ולכן האנרגייה של המיקרוגל קטנה ממנה.

מהנוסחה:

הצבה:

כלומר הגל מבצע $2.5$ מחזורים בשנייה.

לא נכון. גלים אלקטרומגנטיים אינם זקוקים לתווך – הם מתקדמים גם בריק (כך מגיע אלינו אור השמש דרך החלל).

לא נכון. הזמן הדרוש לתנודה שלמה הוא זמן המחזור. התדירות היא מספר התנודות בשנייה, והיא ההפכי של זמן המחזור: $f=\frac{1}{T}$.

נכון. אם מנענעים את קצה הקפיץ הצידה, ניצב לאורכו – נוצר גל רוחבי. אם דוחפים ומושכים את הקצה לאורך הקפיץ – נוצרים בו אזורי דחיסה והתמתחות, גל אורכי.

לא נכון. המרחק שהגל עובר בשנייה הוא מהירות הגל. אורך הגל הוא המרחק בין שתי נקודות סמוכות באותו מצב תנודה (למשל בין שני שיאים סמוכים) – המרחק שהגל עובר בזמן מחזור אחד.

מאונך. בגל אלקטרומגנטי השדה החשמלי והשדה המגנטי מאונכים זה לזה, ושניהם מאונכים לכיוון התקדמות הגל.

רוחביים. השדות החשמלי והמגנטי משתנים בכיוון ניצב לכיוון התקדמות הגל – זו ההגדרה של גל רוחבי.

אינם יכולים. גל חומרי (כמו גל קול או גל בקפיץ) הוא תנודה של חלקיקי התווך, המעבירים את התנודה זה לזה. בריק אין חלקיקים, ולכן גל חומרי אינו יכול להתקדם בו.

גדולה. האנרגייה של קרינה אלקטרומגנטית גדלה עם התדירות: לכן קרני רנטגן וגמא (תדירות גבוהה) עתירות אנרגייה ומסוכנות, וגלי רדיו (תדירות נמוכה) – דלי אנרגייה.

- המתכת מחזירה את גלי המיקרוגל (כמו שדפנות התא, העשויות מתכת, מחזירות אותם). לכן הגלים אינם חודרים דרך דופן הכלי, והמזון שבתוך כלי מתכת כמעט אינו מתחמם.

- נוצרים במתכת זרמים חשמליים: השדה החשמלי של הגל מניע את האלקטרונים החופשיים במתכת. בחודים, בקצוות חדים ובעיטורי מתכת (כמו פס מוזהב בצלחת) מצטברים מטענים ונוצרים ניצוצות – שעלולים להצית את המזון או נייר ולגרום לשרפה.

- נזק למכשיר: הגלים המוחזרים חוזרים אל המגנטרון (המקור שמייצר את הגלים) ועלולים לפגוע בו.

לכן אין להכניס כלי מתכת לתנור מיקרוגל.

כן. הגלים בתוך התא מוחזרים מהדפנות ויוצרים בתא מבנה קבוע של אזורים: באזורים מסוימים עוצמת הגלים גדולה (נקודות "חמות") ובאחרים קטנה מאוד (נקודות "קרות"). אילו המזון היה עומד במקום, חלקיו שבנקודות החמות היו מתחממים מאוד וחלקים אחרים כמעט לא. סיבוב המשטח מעביר כל חלק של המזון בין האזורים השונים, כך שכל חלקיו מקבלים בממוצע אותה כמות אנרגייה – והמזון מתחמם באופן אחיד.

נכון. כוח חיכוך ההחלקה תלוי בסוג המשטחים ובמצבם (חלק או מחוספס, יבש או רטוב, עם שמן) – למשל צמיג על אספלט יבש לעומת צמיג על קרח.

נכון. ככל שהגוף כבד יותר הוא נלחץ חזק יותר אל המשטח (הכוח הנורמלי גדל), וכוח חיכוך ההחלקה גדל ביחס ישר לכוח זה.

נכון. חיכוך הגלגול נובע מהעיוות של הגלגל (והמשטח) באזור המגע. שטח מגע גדול יותר – למשל צמיג שלחץ האוויר בו נמוך ו"שטוח" יותר – פירושו עיוות גדול יותר וחיכוך גלגול גדול יותר. לכן צמיג חסר אוויר מגדיל את צריכת הדלק.

(שימו לב להבדל מתת־סעיף (4): חיכוך ההחלקה אינו תלוי בשטח המגע, ואילו חיכוך הגלגול – לפי תוכנית הלימודים – גדל עם שטח המגע, משום שהוא קשור לעיוות הצמיג. בתיאור מדויק יותר הגורם הוא העיוות עצמו, אבל ברמה של שאלון זה התשובה המצופה היא "נכון".)

לא נכון. חיכוך ההחלקה אינו תלוי בגודל שטח המגע – רק בסוג המשטחים ובכוח שבו הגוף נלחץ אל המשטח. למשל, לבנה מחליקה מרגישה אותו חיכוך כשהיא מונחת על פאתה הרחבה או הצרה.

המהירות הקריטית היא המהירות המרבית שבה המכונית יכולה לעבור את הפנייה בבטחה; במהירות גבוהה ממנה המכונית תתהפך (או תחליק החוצה מהסיבוב).

- משפט 1 – נכון. בטבלה, ככל שרדיוס הסיבוב גדל ($20\to 100$ מטר), המהירות הקריטית גדלה ($60\to 135$ קמ"ש). בפנייה רחבה (חדה פחות) אפשר לנסוע מהר יותר.

- משפט 2 – לא נכון. ברדיוס $75$ מטר המהירות הקריטית היא $115$ קמ"ש, וברדיוס $100$ מטר – $135$ קמ"ש. ברדיוס $80$ מטר המהירות הקריטית גדולה מ־$115$ קמ"ש (בקירוב קווי בין שתי השורות: $115+\frac{5}{25}\cdot 20\approx 119$ קמ"ש). מכונית הנוסעת ב־$115$ קמ"ש נוסעת מתחת למהירות הקריטית, ולכן לא תתהפך.

- משפט 3 – נכון. ברדיוס $75$ מטר המהירות הקריטית היא $115$ קמ"ש. $95$ קמ"ש קטן ממנה, ולכן המכונית לא תתהפך.

רכב ג. רכב על מדרון יציב כל עוד הקו האנכי היורד ממרכז הכובד שלו עובר בין הגלגלים (בתוך בסיס התמיכה). כשהקו הזה עובר את הגלגלים התחתונים – כוח הכובד מסובב את הרכב סביב הגלגלים התחתונים והוא מתהפך.

ברכב ג השיפוע הוא התלול ביותר, מרכז הכובד גבוה ביחס לרוחב הבסיס הצר, והקו האנכי ממרכז הכובד נופל קרוב מאוד לגלגלים התחתונים (בצד הנמוך של המדרון) – הוא כמעט מגיע לקצה בסיס התמיכה. לכן רכב ג הוא הקרוב ביותר להתהפכות.

(גם האוטובוס, א, נוטה במידה ניכרת ומרכז הכובד שלו גבוה, אך בציור הקו האנכי ממרכז הכובד שלו עדיין נופל במרחק גדול יותר פנימה מהגלגלים התחתונים: בערך כשליש מרוחב הבסיס, לעומת כשישית בלבד ברכב ג. מי שמשווה רק את גובה מרכז הכובד עלול לבחור באוטובוס, אבל הקובע הוא היכן עובר הקו האנכי ממרכז הכובד ביחס לגלגלים.)

רכב ב. למכונית ב מרכז כובד נמוך, בסיס רחב יחסית לגובה מרכז הכובד, והשיפוע שעליו היא נוסעת מתון ביותר. הקו האנכי ממרכז הכובד שלה נופל רחוק מהגלגלים התחתונים, קרוב לאמצע בסיס התמיכה – ולכן היא היציבה ביותר.

מהנוסחה:

- האופנוע האדום: $v=\frac{750\,\text{m}}{30\,\text{s}}=25\,\text{m/s}$

- האופנוע הצהוב: $v=\frac{1000\,\text{m}}{50\,\text{s}}=20\,\text{m/s}$

$25>20$, ולכן קביעה 1 נכונה: האופנוע האדום נע במהירות גבוהה יותר.

טעות נפוצה: לבחור בצהוב "כי הוא עבר מרחק גדול יותר" – הוא גם נסע זמן רב יותר; יש להשוות את המרחק ליחידת זמן.

נכון. זו הגדרת המהירות: $\text{מהירות}=\frac{\text{מרחק}}{\text{זמן}}$ – המרחק שהגוף עובר בכל יחידת זמן (למשל מטרים בשנייה, קילומטרים בשעה).

נכון. המהירות של גוף אחד ביחס לגוף השני שווה להפרש המהירויות שלהם: $v_{\text{יחסית}}=v_1-v_2$, כאשר כל מהירות נלקחת עם סימן לפי כיוונה. לכן כשהגופים נעים באותו כיוון מחסרים את גודלי המהירויות (מכונית ב־$100$ קמ"ש עוקפת מכונית ב־$80$ קמ"ש במהירות יחסית $20$ קמ"ש), וכשהם נעים בכיוונים מנוגדים – ההפרש עם הסימנים יוצא סכום הגדלים.

(אם מבינים "הפרש המהירויות" כהפרש בין גודלי המהירויות בלבד, המשפט נכון רק לגופים הנעים באותו כיוון. ברמה של שאלון זה, שבה מהירות יחסית מוגדרת כהפרש המהירויות, התשובה המצופה היא "נכון".)

לא נכון. לפי החוק הראשון של ניוטון, גוף שלא פועלים עליו כוחות (או שהכוחות עליו מתקזזים) נשאר במנוחה או נע במהירות קבועה בקו ישר. כדי שתהיה תאוצה – שינוי מהירות – חייב לפעול על הגוף כוח שקול.

לא נכון. כוח בכיוון מנוגד לתנועה מקטין את המהירות (למשל כוח הבלימה במכונית), וכוח ניצב לתנועה משנה את כיוונה. המהירות גדלה רק כשהכוח השקול פועל בכיוון התנועה.

- 1 – תנועה במעלה הר: רכיב של כוח הכובד פועל נגד כיוון התנועה (במורד ההר), ולכן מקטין את הכוח השקול קדימה – מפריע.

- 2 – תנועה במורד הר: רכיב של כוח הכובד פועל בכיוון התנועה ועוזר להגביר את המהירות – אינו מפריע.

- 3 – שמן על המסילה: כדי להאיץ, גלגלי הקטר דוחפים את המסילה לאחור, והמסילה דוחפת אותם קדימה באמצעות כוח החיכוך. שמן מקטין מאוד את החיכוך, הגלגלים מסתחררים ומחליקים, ואין כוח שיאיץ את הרכבת – מפריע.

- 4 – רוח נגד כיוון הנסיעה: מגדילה את התנגדות האוויר, הפועלת נגד התנועה – מפריעה.

קדמת הקרון. נעמי עומדת על גלגיליות, ולכן כמעט אין כוח אופקי (חיכוך) שמאט אותה יחד עם הרכבת. לפי חוק ההתמדה (החוק הראשון של ניוטון) היא ממשיכה לנוע קדימה במהירות שהייתה לה, בעוד הקרון מאט – ולכן ביחס לקרון היא מתגלגלת לעבר קדמתו.

אחורי הקרון. הקרון מאיץ קדימה, אבל על נעמי (על הגלגיליות) כמעט אין כוח אופקי שיאיץ אותה; לפי חוק ההתמדה היא ממשיכה במהירותה הקודמת. הקרון "מתקדם מתחתיה", וביחס לקרון היא נעה לעבר אחוריו.

החוק הראשון (חוק ההתמדה). נעמי והקרון נעים באותה מהירות קבועה. אין כוח אופקי שקול על נעמי, ולכן היא שומרת על מהירותה – שווה למהירות הקרון – ואינה זזה ביחס אליו.

מרחק. שנת אור היא המרחק שהאור עובר בריק במשך שנה אחת:

למרות שבשמה מופיעה המילה "שנה", זו אינה יחידת זמן – משתמשים בה למדידת מרחקים עצומים באסטרונומיה.

טעות נפוצה: לענות "זמן" בגלל המילה "שנה".