מתכונת 2 בפיזיקה - מבוא לפיזיקה 36182

- $220\,\text{V}$ הוא המתח (בוולט) שלו מיועד גוף החימום – המתח שיש לחבר אליו כדי שיפעל כרגיל.

- $1100\,\text{W}$ הוא ההספק (בוואט) של גוף החימום כשהוא מחובר למתח של $220\,\text{V}$: בכל שנייה הוא הופך $1100$ ג'אול של אנרגייה חשמלית לחום.

טעות נפוצה: לחשוב שגוף החימום צורך $1100\,\text{W}$ בכל מתח שמחברים אליו – ההספק הרשום נכון רק במתח הרשום.

גופי החימום מחוברים במקביל לשקע, ולכן המתח על כל אחד מהם הוא $220\,\text{V}$ – בדיוק המתח שלו הוא מיועד, וכל אחד פועל בהספק $1100\,\text{W}$.

לפי הנוסחה:

הצבה:

בכל גוף חימום עובר זרם של $5\,\text{A}$ (והזרם הכולל מהשקע הוא $10\,\text{A}$).

לפי הנוסחה:

הצבה (הזרם מסעיף ב):

קביעה: כן.

נימוק: גופי החימום מחוברים במקביל – כל אחד מהם מחובר בענף משלו ישירות לשני הדקי השקע. כשהחוט באחד מהם נקרע, נפתח רק הענף שלו. גוף החימום השני עדיין מחובר למתח של $220\,\text{V}$, עובר בו אותו זרם ($5\,\text{A}$) והוא ממשיך לחמם בהספק $1100\,\text{W}$. התנור כולו יחמם רק בחצי מההספק הקודם, והזרם הכולל מהשקע יקטן מ־$10\,\text{A}$ ל־$5\,\text{A}$.

טעות נפוצה: לענות שהמעגל נפתח ושום דבר לא יחמם – זה קורה רק בחיבור בטור.

לא נכון. התנגדות נמדדת באוֹם ($\Omega$). וואט ($\text{W}$) היא יחידת ההספק.

נכון. בחיבור במקביל כל מכשיר מחובר ישירות לשני הדקי המקור, ולכן על כל אחד מהם אותו מתח – מתח המקור (בבית: כ־$220\,\text{V}$).

לא נכון. וולטמטר מחברים במקביל למכשיר – לשני קצותיו – כדי למדוד את הפרש המתחים ביניהם. בטור מחברים אמפרמטר, למדידת זרם.

לא נכון. ההתנגדות היא תכונה של גוף החימום (החומר, האורך והעובי של החוט), והיא אינה נקבעת לפי המתח שמחברים אליו. במתח הקטן יותר עובר בגוף החימום זרם קטן יותר ($I=\frac{V}{R}$), וההספק שלו קטן – הוא מחמם הרבה פחות.

לא נכון. כל המכשירים מקבלים את אותו מתח (הם מחוברים במקביל), אבל הזרם בכל מכשיר תלוי בהתנגדות שלו (או בהספק שלו): $\text{זרם}=\frac{\text{מתח}}{\text{התנגדות}}$. לקומקום, למשל, זרם גדול בהרבה מאשר לנורה.

נכון. עוצמת הזרם נמדדת באמפר ($\text{A}$).

נכון. בחיבור בטור יש לזרם מסלול אחד בלבד, ולכן אותו זרם עובר דרך כל הנגדים (המתח הוא שמתחלק ביניהם).

לא נכון. באותו מתח, לפי $\text{זרם}=\frac{\text{מתח}}{\text{התנגדות}}$ – ככל שההתנגדות גדולה יותר, הזרם קטן יותר.

משפט 3. חברת החשמל גובה תשלום לפי האנרגייה שנצרכה (בקוט"ש), והאנרגייה היא $\text{הספק}\times\text{זמן}$:

•מייבש שיער: $1.5\,\text{kW}\times\frac{20}{60}\,\text{h}=0.5\,\text{kWh}$

•מגהץ: $1\,\text{kW}\times\frac{30}{60}\,\text{h}=0.5\,\text{kWh}$

שני המכשירים צרכו אותה אנרגייה, ולכן העלות זהה.

טעות נפוצה: לבחור במייבש השיער "כי ההספק שלו גדול יותר" – הוא אמנם חזק יותר, אבל פעל זמן קצר יותר.

תרשים ב. בתרשים ב שלוש הנורות מחוברות זו אחרי זו במסלול אחד – הזרם עובר דרך נורה א, אחר כך דרך נורה ב ואחר כך דרך נורה ג. בתרשים א כל נורה נמצאת בענף נפרד המחובר ישירות לשני קצות המקור – זהו מעגל מקבילי.

תרשים א – החיבור המקבילי. כל נורה מקבלת את מלוא מתח הרשת ($220\,\text{V}$) ומאירה כמתוכנן, וכל נורה פועלת באופן בלתי תלוי באחרות. בחיבור הטורי המתח מתחלק בין הנורות, כל אחת מקבלת רק חלק מהמתח ומאירה חלש, ונורה אחת שנשרפת מנתקת את כל המעגל.

1 – נכון. בחיבור במקביל כל ענף מחובר ישירות לשני קצות הרשת, ולכן על כל נורה מתח של $220\,\text{V}$.

2 – נכון. לכל נורה ענף משלה; נורה שנשרפת מנתקת רק את הענף שלה, והזרם ממשיך לעבור בענפים האחרים.

3 – לא נכון. להפך: בחיבור במקביל הזרם הכולל הוא סכום הזרמים בכל הנורות, והוא גדול מהזרם שהיה עובר בחיבור טורי (שבו ההתנגדות הכוללת גדולה). זה אינו הנימוק לבחירה.

4 – נכון. אפשר להכניס מפסק בכל ענף בנפרד, וכך לשלוט בכל נורה בלי להשפיע על האחרות – דבר שאי־אפשר בחיבור טורי.

לא נכון. ג'אול היא יחידה של עבודה (ואנרגייה). לחץ הוא כוח ליחידת שטח, ונמדד למשל ב־$\frac{\text{N}}{\text{cm}^2}$, בפסקל ($1\,\text{Pa}=1\,\frac{\text{N}}{\text{m}^2}$) או בסנטימטר כספית.

נכון. מד לחץ (מנומטר) מודד את לחץ האוויר בתוך הצמיג. (מכשיר שמודד את הלחץ של האוויר באטמוספרה נקרא ברומטר.)

לא נכון. בשלב הפליטה שסתום הפליטה פתוח: הבוכנה עולה ודוחפת את הגזים השרופים החוצה מהצילינדר. שני השסתומים סגורים בשלבי הדחיסה וההתפשטות (השרפה).

נכון. אחרי ההצתה התערובת נשרפת, נוצרים גזים חמים בלחץ גבוה, והם מפעילים כוח על הבוכנה ודוחפים אותה – זה השלב היחיד שבו הגז מבצע עבודה על הבוכנה ומניע את המכונית.

כן. המנוף מפעיל על המכולה כוח כלפי מעלה, והמכולה עוברת מרחק בכיוון הכוח – מתבצעת עבודה ($\text{עבודה}=\text{כוח}\times\text{מרחק}$).

לא. המכונאי מפעיל כוח, אבל המפתח והבורג אינם זזים – המרחק אפס, ולכן העבודה המכנית אפס (גם אם המכונאי מתעייף).

כן. רכב הגרר מפעיל על המכונית כוח משיכה, והמכונית נעה בכיוון הכוח – מתבצעת עבודה.

לא. העמוד מחזיק את השלט בכוח כלפי מעלה, אבל השלט אינו זז – אין מרחק, ולכן אין עבודה.

בכל איור משתמשים בנוסחה

(כאן המרחק הוא הגובה שאליו הורמה המכונית.)

האיור הימני (חסר הכוח; העבודה $18{,}000$ ג'אול, הגובה $1.5$ מטר):

האיור האמצעי (חסר הגובה; הכוח $10{,}000$ ניוטונים, העבודה $16{,}000$ ג'אול):

האיור השמאלי (חסרה העבודה; הכוח $15{,}000$ ניוטונים, הגובה $1.4$ מטר):

הכוח שהמשאית מפעילה על הכביש הוא משקלה, $120{,}000\,\text{N}$, והוא מתחלק על פני שטח המגע של שישת הגלגלים:

לפי הנוסחה:

(ביחידות SI: $3000\,\text{cm}^2=0.3\,\text{m}^2$, ולכן $\frac{120{,}000}{0.3}=400{,}000\,\text{Pa}$.)

טעות נפוצה: לחלק בשטח של גלגל אחד בלבד ($500\,\text{cm}^2$) ולקבל לחץ גדול פי $6$.

לא נכון. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, חלקיקי הנוזל נעים מהר יותר, ויותר מהם מצליחים להשתחרר מפני הנוזל – קצב ההתאדות גדל.

נכון. תפקיד הקרבורטור הוא ליצור תערובת של טיפות דלק זעירות ואוויר, ותערובת זו נכנסת לצילינדר.

לא נכון. ההתאדות מתרחשת על פני הנוזל. כשמפזרים את הנוזל לטיפות זעירות, שטח המגע הכולל עם האוויר גדל מאוד, ולכן הטיפות הזעירות מתאדות מהר יותר – זו הסיבה שהקרבורטור מרסס את הדלק.

נכון. זהו עקרון ברנולי: בזורם, ככל שמהירות הזרימה גדולה יותר – הלחץ קטן יותר.

מהר יותר. הרוח מרחיקה מפני הבד את האוויר הלח (שבו אדי מים רבים) ומביאה במקומו אוויר יבש, ולכן קצב ההתאדות גדל.

מהר יותר. לשלולית הרחבה שטח מגע גדול בהרבה עם האוויר, ולכן יותר חלקיקים מתאדים בכל שנייה.

מהר יותר. בטמפרטורה גבוהה החלקיקים נעים מהר יותר ויותר מהם משתחררים מפני הנוזל.

גדול מ־. נוזלים שונים מתאדים בקצבים שונים. האלכוהול נדיף יותר מהמים (הוא מתאדה בקלות – לכן הוא מרגיש קר על העור), ולכן קצב ההתאדות שלו גדול יותר.

B. כל כמות האוויר שנכנסת לצינור בכל שנייה חייבת לעבור גם דרך כל חלק אחר שלו. במקום הצר ביותר האוויר צריך לעבור את אותה כמות דרך שטח קטן יותר, ולכן מהירותו שם הגדולה ביותר.

בצינורית B. לפי עקרון ברנולי, במקום שבו מהירות האוויר הגדולה ביותר (B, תת־סעיף 1) הלחץ הקטן ביותר. על פני המים באמבט פועל הלחץ האטמוספרי. בכל צינורית המים נדחפים כלפי מעלה עד שהפרש הלחצים מאוזן; בצינורית B הלחץ שמעל המים הקטן ביותר, ולכן הלחץ האטמוספרי דוחף בה את המים לגובה הרב ביותר. (בצינורית A, שבה המהירות הקטנה ביותר, המים יעלו הכי פחות.)

טעות נפוצה: לחשוב שבמקום הצר הלחץ גדול "כי האוויר נדחס" – בזרימה הלחץ קטן דווקא במקום שבו המהירות גדולה.

לא נכון. כוח המשיכה (המשקל) תלוי במסת הגוף: $F=mg$. באותו מקום לכדור הברזל, שמסתו גדולה יותר, משקל גדול יותר. מה שזהה לשני הכדורים הוא תאוצת הנפילה $g$, לא הכוח.

נכון. ללא אוויר אין התנגדות אוויר, והכוח היחיד על כל גוף הוא כוח המשיכה של הירח. לפי החוק השני של ניוטון התאוצה היא $a=\frac{mg_{\text{ירח}}}{m}=g_{\text{ירח}}$ – זהה לשני הגופים, בלי תלות במסה. לכן הם נופלים יחד ומגיעים לקרקע באותו זמן. (ניסוי כזה אכן נערך על הירח.)

לא נכון. כוח המשיכה הפוך לריבוע המרחק:

כשהמרחק גדל פי 3, הכוח קטן פי $3^2=9$.

לא נכון. על הלוויין פועל כל הזמן כוח המשיכה של כדור הארץ, המכוון אל מרכז כדור הארץ. בלי כוח זה הלוויין היה ממשיך בקו ישר (לפי חוק ההתמד) ומתרחק מכדור הארץ; כוח המשיכה הוא שמעקם את מסלולו למעגל. מה שאין בו צורך הוא כוח בכיוון התנועה – מנוע.

כוח המשיכה של כדור הארץ על הירח מכוון אל מרכז כדור הארץ – חץ 3.

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

לפי החוק השלישי של ניוטון (פעולה ותגובה), הכוח שהירח מפעיל על כדור הארץ והכוח שכדור הארץ מפעיל על הירח שווים בגודלם ומנוגדים בכיוונם – אף שמסת כדור הארץ גדולה פי 80 בערך ממסת הירח. ההשפעה שונה (לירח תאוצה גדולה בהרבה), אבל הכוחות שווים. (את כוח המשיכה של הירח על כדור הארץ רואים בתופעת הגאות והשפל.)

כוח המשיכה תלוי במסות שני הגופים: $F=\frac{GMm}{r^2}$. אילו מסת הירח הייתה כפולה (באותו מרחק), הכוח היה כפול.

החללית נכנסת לאטמוספירה במהירות עצומה (כמה קילומטרים בשנייה). באטמוספירה יש אוויר, והחללית מתנגשת במספר עצום של מולקולות אוויר בכל שנייה. כוח התנגדות האוויר (חיכוך):

- מאט את החללית – וזה רצוי, כדי שתוכל לנחות;

•הופך את אנרגיית התנועה שאבדה לחום – החללית והאוויר סביבה מתחממים לאלפי מעלות.

בחלל כמעט אין אוויר, ולכן אין כוח התנגדות ואין חימום כזה – מאותה סיבה לוויינים נעים מחוץ לאטמוספירה בלי להאט. מגן החום נועד לספוג את החום ולהגן על החללית ועל האסטרונאוטים.

בתחנת החלל האסטרונאוטים, הכוס והמים נמצאים במצב של חוסר משקל: כולם נופלים יחד סביב כדור הארץ באותה תאוצה. לכן המים אינם "נשארים בתחתית" הכוס – הם אינם נלחצים אליה, ואי אפשר למזוג אותם; הם מתפזרים בתא כטיפות מרחפות.

לכן שותים מתוך שקית סגורה בעזרת קשית: את המים מוציאים מהשקית בשאיבה (או בלחיצה על השקית), בלי שכוח המשיכה יצטרך להוריד אותם לפה.

יתרונות אפשריים (די באחד):

- שליטה במנוע: את זרימת הדלק הנוזלי והמחמצן אל תא השרפה אפשר לווסת במשאבות ובברזים – להגדיל או להקטין את הדחף, לכבות את המנוע ולהדליק אותו מחדש (למשל לתיקוני מסלול). דלק מוצק, אחרי שהוצת, בוער עד שנגמר.

- ביצועים: לדלקים נוזליים מסוימים (כגון מימן וחמצן נוזליים) יש אנרגיה רבה יותר לכל קילוגרם דלק, ולכן הם מאפשרים לטיל להגיע למהירות גדולה יותר.

נכון. הטיל דוחף את הגזים לאחור, ולפי חוק הפעולה והתגובה הגזים דוחפים את הטיל בכוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו – קדימה. זה כוח הדחף.

לא נכון. כוח הפעולה וכוח התגובה פועלים על שני גופים שונים: הטיל מפעיל כוח על הגזים, והגזים מפעילים כוח על הטיל. מכיוון שהם פועלים על גופים שונים, הם אינם מבטלים זה את זה – ולכן הטיל מאיץ.

נכון. שריפה דורשת חמצן, ובחלל אין אוויר. לכן הטיל נושא עימו גם את הדלק וגם את המחמצן.

לא נכון. ככל שהטיל דוחף את הגזים לאחור במהירות גדולה יותר, הוא מפעיל עליהם כוח גדול יותר, ולפי חוק הפעולה והתגובה גם הגזים דוחפים אותו בכוח גדול יותר. (לכן לטילים יש נחיר שמגביר את מהירות הגזים.)

גורם פנימי – הגוף עצמו מפעיל כוח (באמצעות מנוע, שרירים, פליטת חומר) ובתגובה לכך נע. גורם חיצוני – כוח שגוף אחר מפעיל עליו, בלי שהגוף "עושה" משהו בעצמו.

1. כדור שלג במורד – גורם חיצוני: כוח המשיכה של כדור הארץ מושך אותו במורד; הוא אינו מניע את עצמו.

2. רקטת זיקוקים – גורם פנימי: הדלק שבה נשרף, והיא פולטת גזים לאחור; הגזים דוחפים אותה קדימה (פעולה ותגובה) – בדיוק כמו טיל.

3. עגלת קניות – גורם חיצוני: האדם שדוחף אותה מפעיל עליה את הכוח.

4. דג – גורם פנימי: בעזרת השרירים הדג דוחף את המים לאחור בזנבו ובסנפיריו, והמים דוחפים אותו קדימה.

5. עפיפון – גורם חיצוני: הרוח (והחוט שמחזיק אותו) מפעילים עליו את הכוחות.

6. קטנוע – גורם פנימי: המנוע שבו מסובב את הגלגל, והגלגל דוחף את הכביש לאחור; הכביש דוחף את הקטנוע קדימה.

טיל ג'. לפי החוק השני של ניוטון, ככל שהכוח הפועל על גוף גדול יותר (באותה מסה), מהירותו משתנה מהר יותר. המסות שוות, ולכן הטיל שעליו פועל הכוח הגדול ביותר מקבל את התאוצה הגדולה ביותר – כלומר את הגידול הגדול ביותר במהירות בכל שנייה. כוח הדחף הגדול ביותר הוא של טיל ג'.

(בדיוק: גם כוח המשיכה פועל על הטילים, אבל הוא שווה בשלושתם – ראו תת־סעיף (2) – ולכן ההבדל בתאוצה נובע מכוח הדחף.)

הכוח שווה בשלושתם. כוח המשיכה שכדור הארץ מפעיל על גוף (המשקל) תלוי במסה של הגוף ובמרחק שלו ממרכז כדור הארץ – ולא במנוע. המסות שוות והגובה שווה, ולכן כוח המשיכה על שלושת הטילים שווה.

טעות נפוצה: לבחור בטיל ג' בגלל המנוע החזק.

טיל ג'. לפי חוק הפעולה והתגובה, הכוח שהטיל מפעיל על הגזים שווה בגודלו לכוח שהגזים מפעילים על הטיל – כוח הדחף. לטיל ג' כוח הדחף הגדול ביותר, ולכן גם הכוח שהוא מפעיל על הגזים הגדול ביותר.

המשפטים המושלמים:

כאשר רוח נושבת ברחוב ומגיעה למעבר צר בין שני בניינים גבוהים, מהירות הרוח במעבר גדלה.

זאת מכיוון שדרך המעבר צריכה לעבור בכל שנייה כמות אוויר זהה ל־כמות האוויר שזורמת ברחוב הרחב, דרך שטח קטן יותר.

באופן דומה, הנחיר הצר בטיל מגביר את מהירות הגזים הנפלטים, וכך כוח הדחף שהגזים מפעילים על הטיל גדל.

הסבר: האוויר שזורם ברחוב אינו נעלם ואינו מצטבר במעבר, ולכן בכל שנייה עוברת במעבר הצר אותה כמות אוויר שזורמת ברחוב הרחב. כדי שאותה כמות תעבור דרך שטח קטן יותר, האוויר חייב לזרום מהר יותר – לכן בין בניינים קרובים מרגישים רוח חזקה. בטיל, כשהגזים נפלטים מהנחיר במהירות גדולה יותר, הטיל מפעיל עליהם כוח גדול יותר, ולפי חוק הפעולה והתגובה גם הם דוחפים אותו בכוח גדול יותר.

נכון. הלוח השחור בולע את קרינת השמש ומתחמם, והחום עובר בהולכה אל הצינורות ואל המים הזורמים בהם.

לא נכון. הקולט מתחמם רק מקרינת השמש. בלילה אין קרינה, הקולט מתקרר, והמים בדוד אינם מתחממים ממנו – הם רק נשמרים חמים בזכות הבידוד (ואם צריך, מחממים אותם בגוף החימום החשמלי).

נכון. זהו תפקיד התרמוסטט: מפסק אוטומטי שפועל לפי הטמפרטורה.

לא נכון. בישראל (בחצי הכדור הצפוני) השמש נמצאת במשך היום בחלק הדרומי של השמיים, ולכן מפנים את הקולט לדרום כדי שיקלוט כמה שיותר קרינה.

שכבת הבידוד עשויה מחומר שמוליך חום גרוע מאוד (למשל קצף פוליאוריתן). היא מקטינה את מעבר החום מהמים החמים שבדוד אל האוויר הקר שבחוץ, ולכן המים נשארים חמים שעות רבות – גם בלילה ובבוקר, כשאין שמש. בלי בידוד, המים היו מתקררים מהר ונצטרך להפעיל יותר את החימום החשמלי.

מים קרים צפיפותם גדולה ממים חמים, ולכן הם שוקעים ומצטברים בתחתית הדוד, ואילו המים החמים עולים לחלקו העליון.

הצינור לקולט יוצא מהתחתית כדי שאל הקולט יגיעו המים הקרים ביותר:

•המים הקרים והכבדים יורדים מתחתית הדוד אל תחתית הקולט.

•בקולט הם מתחממים, צפיפותם קטנה, והם עולים בצינור העליון בחזרה אל החלק העליון של הדוד.

כך נוצר זרם הסעה רציף (בלי משאבה), ומים חמים אינם נשלחים שוב לקולט – שם הם היו מתחממים מעט בלבד ואף עלולים לאבד חום.

תרמוסטט הוא מפסק אוטומטי שמפעיל ומפסיק מכשיר לפי הטמפרטורה. הוא נחוץ במכשירים שתפקידם לשמור על טמפרטורה מסוימת – בחימום או בקירור:

- תנור חימום – התרמוסטט מנתק את גוף החימום כשהחדר (או השמן) מגיע לטמפרטורה שנבחרה ומחבר אותו מחדש כשהוא מתקרר – יש.

- מזגן – שומר על הטמפרטורה שנבחרה בחדר, בקירור ובחימום – יש.

- מטחנת קפה – מנוע בלבד, אינה מחממת ואינה מקררת – אין.

- מנורת שולחן – מאירה; אין צורך לשמור בה על טמפרטורה – אין.

התשובה: 1 ו־3.

טעות נפוצה: לחשוב שתרמוסטט קיים רק במכשירי חימום, ולהשמיט את המזגן.

העיקרון: מים חמים (צפיפות קטנה) עולים ומים קרים יורדים. לכן כל צינור של מים חמים מחובר לחלק העליון (של הקולט או של הדוד), וכל צינור של מים קרים – לחלק התחתון.

נכון. אור לבן הוא צירוף של כל צבעי הקשת – מאדום ועד סגול. מנסרה מפרידה אותו לצבעים אלה.

לא נכון. החולצה נראית אדומה כי היא מחזירה את האור האדום אל העין ובולעת את שאר הצבעים.

נכון. כל צבע נשבר במנסרה בזווית מעט שונה, והאור הלבן נפרש לספקטרום של צבעים – תופעה זו נקראת נפיצה (דיספרסיה).

לא נכון. העלה מחזיר אור ירוק ובולע את שאר הצבעים. באור אדום בלבד אין אור ירוק שהעלה יוכל להחזיר; הוא בולע את האור האדום, ולכן הוא נראה כהה (כמעט שחור).

1. קודם כול המים שבקולט מתחממים מהפח השחור שבלע את קרינת השמש.

2. המים החמים מתפשטים, צפיפותם קטנה, והם עולים אל המכל שמעל הקולט.

3. במקומם יורדים אל הקולט מים קרים וכבדים מתחתית המכל.

4. גם המים האלה מתחממים ועולים – נוצר זרם הסעה מתמשך, עד שכל המים במכל חמים.

כן. הפחיות זהות בגודלן, הונחו יחד באותו מקום ובאותו זמן מול השמש, ולכן על כל אחת מהן פגעה אותה כמות אנרגייה. ההבדל ביניהן הוא רק בצבע – כלומר בחלק מהאנרגייה שכל פחית בולעת.

לא. המים בפחית הלבנה התחממו רק ב־$25.5-24=1.5^\circ\text{C}$, ובפחית הכחולה ב־$29-24=5^\circ\text{C}$. בפחיות כמות מים שווה, ולכן עלייה קטנה יותר בטמפרטורה מעידה שהפחית הלבנה בלעה פחות אנרגייה.

כן. על שתי הפחיות פגעה אותה אנרגייה. השחורה התחממה הכי הרבה ($11^\circ\text{C}$) – בלעה את רוב האנרגייה והחזירה מעט; הלבנה כמעט לא התחממה – החזירה את רוב האנרגייה. לכן השחורה החזירה פחות.

קביעה: הטמפרטורה הגבוהה יותר תשרור בחממה.

1. אור השמש עובר דרך הזכוכית השקופה ופוגע בצמחים, באדמה ובחפצים שבתוך החממה.

2. הם בולעים את הקרינה ומתחממים.

3. הגופים החמים פולטים קרינה אינפרה־אדומה.

4. הזכוכית אינה מעבירה את הקרינה האינפרה־אדומה החוצה – היא מחזירה אותה פנימה, והחום "נלכד" בחממה (והדלת הסגורה מונעת גם את יציאת האוויר החם).

במחסן, לעומת זאת, העץ אינו מעביר את אור השמש פנימה, ולכן הקרינה אינה מגיעה לחלל המחסן; הוא מתחמם רק מעט, דרך הקירות והגג. זה אותו עיקרון שבו פועל הקולט של דוד השמש.

נכון. גלי המיקרוגל גורמים למולקולות המים שבמזון לנוע (להסתובב ולרטוט) במהירות, ותנועה זו היא חום.

נכון. בתנור רגיל האוויר החם ודפנות התנור מחממים את פני העוגה, ומשם החום עובר פנימה בהדרגה (בהולכה).

נכון. הלהבה מחממת את תחתית הסיר, החום עובר בהולכה דרך המתכת אל המרק, ובמרק עצמו הוא מתפשט בהסעה.

לא נכון. הדפנות המתכתיות של התא מחזירות את הגלים ואינן מתחממות. הגלים חודרים ישירות לתוך המזון ומחממים אותו מבפנים.

אנרגיית חום; לאט; יורדת. הטמפרטורה של חומר קשורה למהירות התנועה של חלקיקיו. כשהמזון מוסר חום לסביבה הקרה, חלקיקיו מאבדים אנרגייה ונעים לאט יותר, ולכן הטמפרטורה יורדת.

מרבית; הכי הרבה; אזורים חמים ואזורים קרים. בגל עומד יש נקודות שבהן העוצמה מרבית (טבורים) ונקודות שבהן היא אפס (צמתים), והן אינן זזות. מזון בנקודות של עוצמה מרבית מתחמם הכי הרבה, ובצמתים כמעט אינו מתחמם. הצלחת המסתובבת מעבירה כל חלק של המזון בין האזורים; בלעדיה מתקבלים "כתמים" חמים לצד אזורים קרים.

גדולה. בתרשים הגל נעשה "צפוף" יותר משמאל לימין: אורך הגל קטן והתדירות גדלה. האור הנראה נמצא מימין למיקרוגל, ולכן תדירותו גדולה יותר (אורך הגל שלו קטן יותר).

גדולים. האינפרה־אדום נמצא משמאל לאולטרה־סגול בתרשים – בצד שבו הגל "מרווח" יותר, כלומר אורך הגל גדול יותר.

לא נכון. נחושת אינה חומר פרומגנטי, ולכן מגנט אינו מושך אותה (באופן מורגש). מגנט מושך ברזל, ניקל וקובלט.

נכון. מטענים שווים בסימן דוחים זה את זה, ומטענים מנוגדים מושכים. כל מטען נמצא בשדה החשמלי של המטען האחר, ולכן פועל עליו כוח חשמלי.

נכון. זרם חשמלי יוצר סביבו שדה מגנטי (ניסוי אֶרְסְטֶד), ומחט המצפן – שהיא מגנט קטן – מגיבה לשדה המגנטי ומסתובבת.

לא נכון. גם זרם חשמלי יוצר שדה מגנטי (תת־סעיף 3) – על כך מבוסס האלקטרומגנט, וגם המגנטרון במיקרוגל משתמש בשדה מגנטי.

אורכי. בגל קול חלקיקי האוויר נעים הלוך ושוב בכיוון התקדמות הגל, ונוצרות דחיסות ומיהולים.

רוחבי. כל נקודה בחבל נעה למעלה ולמטה – בניצב לכיוון התקדמות הגל לאורך החבל.

אינו זקוק. גל אלקטרומגנטי הוא תנודה של שדה חשמלי ושדה מגנטי, ולא של חלקיקי חומר – לכן הוא מתפשט גם בריק (כך מגיע אלינו אור השמש). גל קול, לעומתו, זקוק לחומר.

גדול. בתרשים הגל מצויר כך שאורך הגל קטן משמאל לימין (מרדיו לגמא). המיקרוגל נמצא משמאל לאינפרה־אדום, ולכן אורך הגל שלו גדול יותר (וממילא תדירותו קטנה יותר).

גדול. גלי הרדיו נמצאים בקצה השמאלי של התרשים – אורך הגל שלהם הגדול ביותר, ולכן התדירות שלהם הקטנה ביותר (בספקטרום, ככל שאורך הגל גדול יותר – התדירות קטנה יותר). זמן המחזור הוא ההופכי של התדירות, $T=\frac{1}{f}$, ולכן לגלי הרדיו זמן מחזור גדול יותר משל קרני X.

טעות נפוצה: לבלבל בין תדירות לזמן מחזור – תדירות קטנה פירושה זמן מחזור גדול.

גלי המיקרו מחממים את המים שבמזון, והם מגיעים לרתיחה והופכים לאדים. לאדים נפח גדול בהרבה מנפח המים שמהם נוצרו. בצנצנת סגורה היטב האדים אינם יכולים לצאת, ולכן הלחץ בתוכה עולה מהר – עד שהצנצנת או המכסה אינם עומדים בו, והצנצנת עלולה להתפוצץ ולפזר מזון רותח. לכן מחממים בכלי פתוח או עם מכסה מונח בלי לסגור אותו.

לא נכון. $\text{מהירות}=\dfrac{\text{מרחק}}{\text{זמן}}=\dfrac{120}{2}=60$ קמ"ש, ולא $40$ קמ"ש.

נכון. הנוסע והנהג נעים יחד עם האוטובוס באותה מהירות, ולכן המהירות היחסית ביניהם היא אפס – המרחק ביניהם אינו משתנה. ביחס לכביש, לעומת זאת, שניהם בתנועה.

נכון. לפי החוק הראשון של ניוטון, גוף נע במהירות קבועה בקו ישר רק כאשר הכוח השקול עליו אפס: כוח הדחיפה (מהמנוע, דרך הגלגלים) מאזן בדיוק את החיכוך ואת התנגדות האוויר.

טעות נפוצה: לחשוב שכדי לנוע חייב לפעול כוח שקול בכיוון התנועה – כוח שקול נחוץ רק כדי לשנות את המהירות.

נכון. לפי החוק השני, $F=ma$: שינוי מהירות (תאוצה) נגרם רק על ידי כוח שקול.

- (1) כביש רטוב – מאריך. המים מקטינים את החיכוך בין הצמיגים לכביש, והחיכוך הוא הכוח שעוצר את המכונית.

- (2) נסיעה במעלה הר – אינו מאריך (אלא מקצר): רכיב של כוח הכובד פועל לאורך הכביש נגד כיוון התנועה ועוזר לעצור.

- (3) צמיגים שחוקים – מאריך. לצמיג שחוק אחיזה (חיכוך) קטנה יותר בכביש.

- (4) נסיעה במורד הר – מאריך. רכיב של כוח הכובד פועל בכיוון התנועה, ומקטין את הכוח השקול הבולם.

התשובה: (1), (3), (4).

טעות נפוצה: לסמן את (2) מתוך הרגל "הר = מסוכן" – במעלה ההר כוח הכובד עוזר לבלימה.

חזית המכונית. לפי חוק ההתמדה הקפה ממשיך לנוע קדימה במהירות שהייתה לו, בזמן שהכוס (יחד עם המכונית) מאטה. לכן הקפה "מקדים" את הכוס, עולה בדופן הקדמית ונשפך מעבר לשפה הקדמית.

אחורי המכונית. הכוס מואצת קדימה יחד עם המכונית, והקפה – לפי חוק ההתמדה – "נשאר מאחור" ונוטה להמשיך במהירותו הקודמת. לכן הוא עולה בדופן האחורית ונשפך מאחור.

הימני. לפי חוק ההתמדה הקפה ממשיך לנוע ישר קדימה, בכיוון שבו נעה המכונית לפני הפנייה. המכונית והכוס מסתובבות שמאלה, ולכן ביחס לכוס הקפה נע אל הדופן הימנית – הצד החיצוני של הסיבוב – ונשפך שם. (אין כוח שזורק אותו החוצה; הוא פשוט אינו משנה כיוון.)

שנת אור היא יחידת מרחק: המרחק שהאור עובר בשנה אחת (כ־$9.5\cdot 10^{12}$ ק"מ). מרחק של $4.2$ שנות אור הוא המרחק שהאור עובר ב־$4.2$ שנים – כלומר כ־$4\cdot 10^{13}$ ק"מ. לכן האור שאנחנו רואים היום יצא מהכוכב לפני כ־$4.2$ שנים.

טעות נפוצה: לפרש "שנת אור" כמשך זמן שבו קורה משהו לכוכב.

נכון. מרכז הכובד תלוי בפיזור המסה. מסה נוספת גבוה מעל המכונית מעלה את מרכז הכובד של המערכת כולה.

לא נכון. מקום מרכז הכובד תלוי בפיזור המשקל ברכב: כשהחלקים הכבדים (מנוע, שלדה, מטען בתחתית) נמצאים למטה, מרכז הכובד נמוך מאמצע הגובה; מטען כבד על הגג מעלה אותו.

לא נכון. מרחק גדול יותר בין הגלגלים מרחיב את שטח המשען, ולכן זווית ההתהפכות גדלה והרכב יציב יותר.

נכון. מטען בתחתית האוטובוס מוריד את מרכז הכובד, ולכן זווית ההתהפכות גדלה והאוטובוס יציב יותר.

ככל שמרכז הכובד של כלי רכב נמוך יותר, והמרחק בין גלגליו גדול יותר, זווית ההתהפכות שלו גדולה יותר. כלי הרכב יתהפך כאשר האנך היורד ממרכז הכובד שלו יעבור מחוץ לשטח המשען.

הסבר: כוח הכובד פועל במרכז הכובד. כל עוד הקו האנכי ממרכז הכובד עובר בין הגלגלים, כוח הכובד מחזיר את הרכב למצבו; כשהקו יוצא מעבר לגלגל התחתון, כוח הכובד מסובב את הרכב הלאה והוא מתהפך.

כלי רכב מתהפך כשהקו האנכי היורד ממרכז הכובד שלו עובר מעבר לגלגל התחתון (בצד המורד). ככל שהקו הזה קרוב יותר לגלגל התחתון, הסיכוי להתהפך גדול יותר. המרחק תלוי בגובה מרכז הכובד, במרחק בין הגלגלים ובשיפוע.

- הג'יפ (א): המטען על הגג מגביה מאוד את מרכז הכובד ביחס למרחק בין הגלגלים, והשיפוע $22^\circ$. האנך ממרכז הכובד שלו פוגע בכביש קרוב מאוד לגלגל התחתון.

- האוטובוס (ב): גבוה מאוד, אבל רחב (המרחק בין גלגליו גדול) ומרכז הכובד שלו נמוך יחסית לגובהו (המטען בתחתית); השיפוע רק $15^\circ$.

- מכונית הספורט (ג): השיפוע הגדול ביותר, $25^\circ$, אבל מרכז הכובד שלה נמוך מאוד – האנך רחוק מהגלגל התחתון.

טעות נפוצה: לבחור בכלי הרכב שעומד בשיפוע הגדול ביותר (ג) או בגבוה ביותר (ב) – קובע היחס בין גובה מרכז הכובד למרחק בין הגלגלים, יחד עם השיפוע.

משווים את זווית השיפוע של כל כלי רכב בתרשים 2 לזווית שלו בתרשים 1. כלי הרכב עצמם לא השתנו; ככל שהשיפוע גדול יותר, הרכב מוטה יותר, והאנך ממרכז הכובד מתקרב לגלגל התחתון – הסיכוי להתהפך גדל.