מתכונת 7 בפיזיקה - מבוא לפיזיקה 36182

לא נכון. מד־מתח מחברים במקביל למכשיר – בין שני ההדקים שלו – כדי למדוד את הפרש המתחים ביניהם. בטור מחברים מד־זרם.

נכון. לפי $\text{זרם}=\frac{\text{הספק}}{\text{מתח}}$: ההספק שווה והמתח שווה, ולכן גם הזרם בשני המכשירים שווה.

לא נכון. לפי $\text{זרם}=\frac{\text{מתח}}{\text{התנגדות}}$, עבור אותו מכשיר (אותה התנגדות) מתח גדול יותר יוצר זרם גדול יותר, ומתח קטן יותר – זרם קטן יותר.

נכון. הספק הוא אנרגייה (עבודה) ביחידת זמן, והיחידה שלו היא וואט: $1\,\text{W}=1\,\text{J/s}$.

לא. במעגל יש מסלול אחד בלבד: הזרם יוצא מהסוללה, עובר בנורה א', ממשיך דרך נורה ב' וחוזר לסוללה. אין נקודות הסתעפות (צמתים) שבהן הזרם מתפצל, ולכן הנורות מחוברות בטור.

לא. בחיבור בטור אותו זרם עובר בשתי הנורות (הזרם אינו "מתבזבז" בנורה הראשונה). הנורות זהות (אותה התנגדות), ולכן גם המתח על כל אחת שווה, ההספק שלהן שווה, והן מאירות באותה עוצמה.

טעות נפוצה: לחשוב שנורה א', ה"ראשונה" בדרכו של הזרם, מאירה חזק יותר.

לא. בחיבור בטור יש לזרם מסלול אחד בלבד, והוא עובר דרך שתי הנורות. כשמוציאים את נורה א' נוצר נתק במסלול – המעגל נפתח, הזרם מפסיק לזרום בכל המעגל, ולכן גם נורה ב' כבה.

(זו הסיבה שמכשירי החשמל בבית מחוברים במקביל ולא בטור: כך כיבוי או שריפה של מכשיר אחד אינם מפסיקים את פעולת האחרים.)

- $220V$ – המתח הרשום: המתח שאליו יש לחבר את המגהץ כדי שיפעל כראוי (מתח רשת החשמל בבית).

- $1210W$ – ההספק הרשום: כאשר המגהץ מחובר למתח של $220\,\text{V}$, הוא הופך $1210$ ג'אול אנרגייה חשמלית בכל שנייה לחום.

אם מחברים אותו למתח נמוך מ־$220\,\text{V}$, ההספק שלו יהיה קטן מ־$1210\,\text{W}$ (יתחמם פחות).

המגהץ מחובר למתח הרשום עליו, ולכן ההספק שלו הוא ההספק הרשום, $1210\,\text{W}$.

הצבה:

הצבה (המתח $220\,\text{V}$, הזרם מתת־סעיף (1)):

לא נכון. הספק נמדד בוואט ($\text{W}$), ו־$1\,\text{W}=1\,\text{J/s}$. ג'אול היא יחידה של אנרגיה (עבודה), לא של הספק.

נכון. האנרגיה שווה להספק כפול הזמן: $E=P\cdot t$. כשההספק קבוע והזמן גדל פי 2, גם האנרגיה (וגם המחיר) גדלים פי 2.

לא נכון. $1\,\text{kWh}=1000\,\text{W}\cdot 3600\,\text{s}=3{,}600{,}000\,\text{J}=3.6\cdot 10^6\,\text{J}$.

$1\,\text{kW}=1000\,\text{W}$, ולכן מחלקים כל הספק ב־$1000$:

בשעה אחת מכשיר צורך $E=P\,(\text{kW})\cdot 1\,\text{h}$ – מספר הקוט"ש שווה להספק בקילווט. המחיר לשעה $=$ קוט"ש $\times\,0.50$ ש"ח.

•מכונת קפה: $1.2\cdot 0.50=0.60$ ש"ח

•מקרן: $0.3\cdot 0.50=0.15$ ש"ח

•מזגן: $2.4\cdot 0.50=1.20$ ש"ח

•מאוורר תקרה: $0.1\cdot 0.50=0.05$ ש"ח

האנרגיה שצרך כל מכשיר (עבודה $=$ הספק $\times$ זמן, הזמן בשעות: $15\,\text{min}=\frac{1}{4}\,\text{h}=0.25\,\text{h}$):

סה"כ: $1.2+0.3=1.5$ קוט"ש.

המחיר: $1.5\cdot 0.50=0.75$ ש"ח.

טעות נפוצה: להציב "15" במקום $0.25$ שעה, או לכתוב $0.15$ שעה (15 דקות הן רבע שעה, כלומר $0.25$ שעה).

- $220\,\text{V}$ – המתח שאליו יש לחבר את מכונת הקפה כדי שתפעל כמתוכנן (מתח הרשת).

- $1200\,\text{W}$ – ההספק של מכונת הקפה כשהיא מחוברת ל־$220\,\text{V}$: בכל שנייה היא צורכת $1200$ ג'אול של אנרגיה חשמלית ($1\,\text{W}=1\,\text{J/s}$).

מה רואים באיור:

- השסתום הימני פתוח (ראשו ירד אל תוך הצילינדר), והגזים יוצאים דרכו החוצה (החץ בצינור הימני). השסתום השמאלי סגור.

- גל הארכובה מסתובב בכיוון החץ, והפין שעליו מחובר מוט הטלטל נמצא בצד שמאל של הגלגל ונע כלפי מעלה – כלומר הבוכנה עולה.

בוכנה עולה כששסתום אחד פתוח והגזים יוצאים דרכו – הבוכנה דוחפת את גזי השריפה החוצה. זה שלב הפליטה.

(בשלב הדחיסה הבוכנה עולה אבל שני השסתומים סגורים; בשלב היניקה הבוכנה יורדת ותערובת דלק ואוויר נכנסת דרך שסתום הכניסה.)

לא נכון. בשלב השריפה הגזים הלוהטים, שלחצם גדול מאוד, דוחפים את הבוכנה כלפי מטה. זה השלב היחיד שבו הגז מבצע עבודה על הבוכנה ומניע את המכונית.

נכון. בסוף שלב הדחיסה התערובת דחוסה בחלק העליון של הצילינדר, והמצת יוצר ניצוץ שמצית אותה – וכך מתחיל שלב השריפה.

נכון. בשלב היניקה הבוכנה יורדת ומגדילה את נפח הצילינדר, ולכן הלחץ בתוכו קטן מהלחץ האטמוספרי. הלחץ החיצוני הגדול יותר דוחף את תערובת הדלק והאוויר פנימה דרך שסתום הכניסה הפתוח.

לא נכון. פסקל היא יחידה של לחץ: $1\,\text{Pa}=1\,\text{N/m}^2$. היחידה של כוח היא ניוטון ($\text{N}$).

הכוח על שלוש הבוכנות שווה, ולכן הלחץ גדול יותר ככל שהשטח קטן יותר. לבוכנה בצילינדר ב השטח הקטן ביותר (כפי שרואים בתרשים), ולכן הלחץ עליה הגדול ביותר.

טעות נפוצה: לבחור בבוכנה הגדולה (ג) – זה נכון כשהלחץ שווה והשאלה על הכוח; כאן הכוח שווה והשאלה על הלחץ.

הכוח שהגז מפעיל על שלוש הבוכנות שווה, וגם המרחק שהן עוברות שווה, ולכן העבודה שווה. העבודה תלויה בכוח ולא בלחץ: הלחץ הגדול על בוכנה ב מתקבל משום שהשטח שלה קטן, אבל הכוח עליה אינו גדול יותר.

טעות נפוצה: לענות "ב" בגלל הלחץ הגדול ביותר.

הכוח שהמיניבוס מפעיל על הכביש שווה למשקלו, $F=24{,}000\,\text{N}$. הכוח מתחלק על פני ארבעת הצמיגים, ולכן שטח המגע הכולל:

הצבה:

וביחידות SI:

טעות נפוצה: לחלק בשטח של צמיג אחד בלבד ($200\,\text{cm}^2$) ולקבל לחץ גדול פי 4 – המשקל נשען על ארבעת הצמיגים יחד.

לא נכון. התאדות מתרחשת בכל טמפרטורה, מפני הנוזל (שלולית מתייבשת גם בלי לרתוח). ברתיחה האדים נוצרים גם בתוך הנוזל.

נכון. החלקיקים המהירים ביותר הם שמצליחים לעזוב את הנוזל, והם לוקחים איתם אנרגייה. לכן הנוזל שנשאר מתקרר (כמו הזיעה שמקררת את העור).

נכון. לטיפות הזעירות שטח פנים כולל גדול בהרבה, ולכן הן מתאדות ומתערבבות עם החמצן שבאוויר מהר יותר – והשרפה מהירה ויעילה יותר. לכן הקרבורטור (או המזרק) מרסס את הדלק.

לא נכון. אותה כמות אוויר בכל שנייה עוברת גם דרך החלק הצר, ולכן שם האוויר זורם מהר יותר (וכך גם הלחץ שם קטן יותר).

מהר יותר. האוויר החם מעלה את הטמפרטורה של המים שבשיער, וזרם האוויר מרחיק את האדים שנוצרו – שני הגורמים מגבירים את קצב ההתאדות.

מהר יותר. כשהמגבת פרושה, שטח המגע שלה עם האוויר גדול יותר, ולכן קצב ההתאדות גדול יותר.

גדל. הרוח מרחיקה את האדים שמעל פני המים ומביאה אוויר יבש יותר, ולכן מים נוספים מתאדים מהר יותר.

מהר יותר; קור רב יותר. אצטון הוא נוזל נדיף, ומתאדה מהר יותר ממים. התאדות לוקחת חום מהעור, והתאדות מהירה לוקחת יותר חום בכל שנייה – לכן מרגישים קור רב יותר.

ב־$M$. כל האוויר שנדחף מהכדור עובר בצינור $L$ ויוצא דרך הפתח $M$. הפתח $M$ צר בהרבה מהצינור $L$, ולכן כדי שאותה כמות אוויר תעבור בו בכל שנייה, האוויר חייב לזרום בו מהר יותר.

•ב־$M$ מהירות האוויר היא הגדולה ביותר (תת־סעיף (1)), ולכן לפי עקרון ברנולי הלחץ שם הוא הנמוך ביותר – נמוך מלחץ האוויר.

•על פני הבושם בבקבוק פועל לחץ האוויר (הבקבוק פתוח לאוויר דרך הפקק), שהוא גדול מהלחץ מעל קצה הצינורית.

•הפרש הלחצים דוחף את הבושם במעלה הצינורית אל הפתח $M$.

•שם זרם האוויר המהיר פוגע בבושם, מפרק אותו לטיפות זעירות ונושא אותן החוצה – תרסיס.

זה אותו עיקרון שבו פועל הקרבורטור: הדלק נדחף מתא הדלק לחלק הצר של צינור ונטורי ומתפרק לתרסיס בזרם האוויר.

טעות נפוצה: לכתוב שהאוויר "מושך" את הבושם למעלה – הבושם נדחף מלמטה על ידי הלחץ הגדול יותר על פניו.

לא נכון. כיוון המהירות של הלוויין משתנה כל הזמן (הוא נע במעגל), ולכן פועל עליו כוח: כוח המשיכה של כדור הארץ, המכוון למרכז כדור הארץ. בלי כוח זה הלוויין היה ממשיך בקו ישר ומתרחק.

נכון. לוויין הוא גוף שנע במסלול סביב גוף גדול ממנו. הירח נע סביב כדור הארץ, וכוח המשיכה של כדור הארץ הוא שמחזיק אותו במסלול – בדיוק כמו לוויין מלאכותי.

נכון. הטיל דוחף את הגזים לאחור, ולפי חוק הפעולה והתגובה הגזים דוחפים את הטיל קדימה בכוח שווה בגודלו ומנוגד בכיוונו.

לא נכון. בגובה שבו נע הלוויין כמעט אין אוויר, ולכן כמעט אין כוח שמאט אותו. אחרי שהגיע למסלול ולמהירות המתאימה, כוח המשיכה לבדו "מכופף" את תנועתו למעגל – אין צורך במנוע (מנועים קטנים משמשים רק לתיקוני מסלול).

- מלבן ימני עליון – ד: הוא מחובר לחרטום, הקצה המחודד בראש הטיל, שמקטין את התנגדות האוויר.

- מלבן ימני שני – ו: הוא מחובר לתא שמתחת לחרטום, שבו מוצב המטען – הלוויין.

- מלבן שמאלי עליון – ב: הוא מחובר לרכיב הכהה בראש התעלה שבתוך הדלק – מערכת ההצתה, שמציתה את הדלק לאורך התעלה.

- מלבן שמאלי תחתון – ה: הוא מחובר לגוש המקווקו – הדלק המוצק, שבו הדלק והמחמצן מעורבבים, ובמרכזו תעלה שבה מתרחשת הבעירה.

- מלבן ימני תחתון – א: הוא מחובר לפתח המתרחב בתחתית הטיל – הנחיר, שדרכו נפלטים הגזים.

התפקיד ג מיותר – בטיל בדלק מוצק אין דלק נוזלי ואין משאבות.

מדוע אי־אפשר לכבות: בטיל בדלק מוצק הדלק והחומר המחמצן מעורבבים מראש בגוש אחד. אחרי שמערכת ההצתה הציתה אותו, הבעירה מתקדמת מעצמה לתוך הגוש – אין מיכלים, צינורות או משאבות שאפשר לסגור כדי להפסיק את אספקת הדלק, ולכן הבעירה נמשכת עד שכל הדלק נשרף.

מדוע דרוש מחמצן: בעירה דורשת חמצן. בגובה רב ובחלל כמעט אין אוויר, ולכן הטיל חייב לשאת איתו את החומר שמספק את החמצן לבעירה – כאן הוא מעורבב בתוך הדלק המוצק.

נכון. החרטום המחודד "מפלס דרך" באוויר: האוויר זורם סביבו בקלות, וכוח התנגדות האוויר קטן יותר מאשר לגוף בעל חזית שטוחה. כך הטיל מבזבז פחות דלק בחלק הראשון של הטיסה, בתוך האטמוספרה.

נכון. כל שני גופים בעלי מסה מושכים זה את זה. כדור הארץ מושך את הירח, ולפי החוק השלישי של ניוטון גם הירח מושך את כדור הארץ בכוח שווה בגודלו – ביטוי לכך הם הגאות והשפל באוקיינוסים.

לא נכון. המשקל הוא כוח המשיכה שהגוף השמימי מפעיל על הגוף. כוח המשיכה של הירח חלש בהרבה, ולכן המשקל על הירח קטן (כשישית). מה שאינו משתנה הוא המסה.

לא נכון. כוח המשיכה של כדור הארץ פועל גם הרחק מחוץ לאטמוספרה – הוא שמחזיק את הלוויינים ואת הירח במסלולם. הוא רק נחלש ככל שהמרחק ממרכז כדור הארץ גדל (פוחת לפי ריבוע המרחק).

טעות נפוצה: לחשוב שבחלל "אין כוח משיכה" כי האסטרונאוטים מרחפים (ראו סעיף ד).

לא נכון. לוויין הוא כל גוף הנע במסלול סביב גוף אחר בהשפעת כוח המשיכה שלו. הירח, למשל, הוא לוויין טבעי של כדור הארץ; לוויינים ששיגרו בני אדם הם לוויינים מלאכותיים.

חץ 1. הכוח היחיד הפועל על הלוויין הוא כוח המשיכה של כדור הארץ, וכיוונו תמיד אל מרכז כדור הארץ. חץ 1 מכוון מהלוויין אל מרכז כדור הארץ.

חצים 2 ו־4 משיקים למסלול – אחד מהם הוא כיוון המהירות, לא כיוון הכוח. חץ 3 מכוון החוצה.

טעות נפוצה: לבחור בחץ המשיק משום שהלוויין "נע לשם". אין צורך בכוח בכיוון התנועה (הלוויין ממשיך לנוע בהתמדה); כוח המשיכה רק מעקם את המסלול.

שווה ל־. לפי החוק השלישי של ניוטון, הכוח שהירח מפעיל על האסטרונאוט (משקלו על הירח) והכוח שהאסטרונאוט מפעיל על הירח שווים בגודלם והפוכים בכיוונם – בלי קשר להבדל במסות. ההבדל הוא רק בהשפעה: לירח מסה עצומה, ולכן הכוח כמעט אינו משפיע על תנועתו.

טעות נפוצה: לבחור "קטן מה־" בגלל ההבדל בגודל הגופים.

יקטן. כוח המשיכה פוחת ככל שהמרחק ממרכז כדור הארץ גדל (הוא פוחת לפי ריבוע המרחק).

הלוויין נע במהירות עצומה (כ־$8\,\text{km/s}$), ולכן גם האוויר הדליל בשכבות העליונות מפעיל עליו התנגדות אוויר (חיכוך) נגד כיוון התנועה:

•החיכוך מקטין את מהירות הלוויין. במהירות קטנה יותר הוא אינו יכול להישאר באותו מסלול – כוח המשיכה מושך אותו לגובה נמוך יותר.

•בגובה נמוך יותר האוויר צפוף יותר, החיכוך גדל, והלוויין יורד מהר יותר – עד שהוא נופל, ובדרך כלל נשרף בגלל החום שהחיכוך יוצר.

הפעלת המנוע מחזירה ללוויין את המהירות שאבדה ומעלה אותו חזרה. לכן לוויינים שאמורים לפעול שנים רבות משוגרים אל מחוץ לאטמוספרה, שם כמעט אין אוויר.

אפס. בחללית המקיפה את כדור הארץ האסטרונאוט, המאזניים והחללית כולם "נופלים" יחד סביב כדור הארץ באותה תאוצה – מצב של חוסר משקל. האסטרונאוט אינו לוחץ על המאזניים, ולכן הקפיץ שבהם אינו נדחס והם מראים אפס.

טעות נפוצה: לחשוב שבחללית אין כוח משיכה כלל. כוח המשיכה פועל (הוא שמחזיק את החללית במסלול) – אבל כולם נופלים יחד, ולכן אין לחיצה על המאזניים.

חיסרון אחד (מספיק לציין אחד):

- מבנה מסובך: בטיל בדלק נוזלי יש מכל לדלק ומכל נפרד למחמצן, צינורות ומשאבות שמזרימים אותם לתא השרפה. יש בו הרבה חלקים שעלולים להתקלקל, והוא יקר ומסובך לבנייה. בטיל בדלק מוצק הדלק והמחמצן כבר מעורבבים בגוש אחד בתוך גוף הטיל.

- הכנה לשיגור: את המכלים ממלאים בדלק ובמחמצן הנוזליים רק זמן קצר לפני השיגור, ולכן אי־אפשר לשגר אותו מיד. טיל בדלק מוצק אפשר לאחסן מתודלק ולשגר בכל רגע.

לא נכון. זכוכית שקופה מעבירה את רוב האור הנראה הפוגע בה – לכן אפשר לראות דרכה ואור השמש נכנס דרך החלון. רק חלק קטן מהאור מוחזר ממנה או נבלע בה.

נכון. הגוף מתחמם רק מהקרינה שהוא בולע. גוף מבריק מחזיר את רוב הקרינה, בולע מעט – ולכן מתחמם מעט (לכן מכסים מזון בנייר כסף, ומשתמשים במגני שמש מבריקים לחלון המכונית).

נכון. כשמעבירים אור לבן דרך מנסרה, או כשהוא עובר בטיפות מים, הוא מתפרק לכל צבעי הקשת (נפיצה) – סימן שהצבעים האלה כבר נמצאים בתוכו.

לא נכון. העלה נראה ירוק משום שהוא מחזיר את המרכיב הירוק ובולע את רוב הצבעים האחרים. האור הירוק המוחזר הוא שמגיע לעינינו.

מחזירים. משטח מבריק (נייר כסף) מחזיר את רוב האור הפוגע בו. הלוחות המוטים "אוספים" אור משטח גדול ומכוונים אותו אל הפתח – כך נכנסת לקופסה יותר אנרגיה.

בולעות. גוף שחור בולע את רוב הקרינה הנראית, והאנרגיה שלה הופכת לאנרגיה פנימית – הדפנות מתחממות.

אינפרה־אדומה. גוף בטמפרטורה של עשרות מעלות (או מעט יותר ממאה מעלות) פולט קרינה בעיקר בתחום האינפרה־אדום – "קרינת חום" שאינה נראית לעין.

אינו מעביר היטב. זכוכית מעבירה אור נראה, אבל בולעת ומחזירה פנימה את רוב הקרינה האינפרה־אדומה. האנרגיה "נלכדת" בתוך הקופסה.

נמוכה יותר. בלי המכסה הקרינה האינפרה־אדומה שהדפנות פולטות יוצאת החוצה, וגם האוויר החם עולה ובורח מהקופסה (הסעה). האנרגיה כבר אינה נלכדת – אין אפקט חממה – והקופסה מתחממת פחות. באותו עיקרון מכסה הזכוכית מחמם את קולט דוד השמש.

נבלע במסנן. מסנן ירוק מעביר רק את המרכיב הירוק של האור ובולע את שאר הצבעים – ובהם האדום.

כהה – כמעט שחור. הבגד האדום מחזיר בעיקר אור אדום (ובולע את הירוק). האור האדום שהוא מחזיר נבלע במסנן, ולכן כמעט שום אור מהבגד אינו מגיע לעין.

טעות נפוצה: לענות "ירוק" – המסנן אינו "צובע" את האור; הוא רק מעביר את הירוק שכבר נמצא באור, ומהבגד האדום כמעט אינו מגיע אור ירוק.

צבע לבן (בהיר) מחזיר את רוב קרינת השמש הפוגעת בו ובולע רק מעט ממנה (סעיף א). רק הקרינה הנבלעת הופכת לחום, ולכן גג לבן מתחמם פחות מגג כהה. כך עובר פחות חום מהגג ומהקירות לתוך הבית, והבית נשאר קריר יותר (וחוסכים בהפעלת מזגנים).

זה ההפך מצינורות הקולט של דוד השמש, שצובעים בשחור דווקא כדי שיבלעו כמה שיותר קרינה.

נכון. כשמים מתחממים הם מתפשטים: אותה מסה תופסת נפח גדול יותר, ולכן הצפיפות קטנה. המים הקרים, הצפופים יותר, שוקעים מתחת לחמים.

לא נכון. הסעה היא מעבר חום על ידי זרימה של החומר עצמו – והיא מתרחשת רק בנוזלים ובגזים. במוצק החום עובר בהולכה.

לא נכון. המים הקרים מהרשת נכנסים לתחתית הדוד. הם כבדים יותר ונשארים למטה, בלי להתערבב עם המים החמים שבראש הדוד – שמהם יוצאים המים לברזים.

נכון. קרינת השמש נבלעת בלוח השחור שבקולט, והחום עובר בהולכה אל המים שבצינורות הקולט. דוד האגירה מבודד ואינו חשוף לשמש – הוא רק שומר על המים החמים שהגיעו אליו מהקולט.

א. נקודה א נמצאת בחלק העליון של הדוד – שם מצטברים המים החמים, שצפיפותם קטנה.

ב. נקודה ב נמצאת בתחתית הדוד, שם המים הקרים ביותר. מהם יוצאים המים אל הקולט כדי להתחמם.

ג. הצינור מנקודה ב מוביל אל הקצה התחתון של הקולט (נקודה ג). המים נכנסים בתחתית הקולט ועולים בתוכו בזמן שהם מתחממים.

ד. המים שהתחממו בקולט עולים אל הקצה העליון שלו (נקודה ד), ומשם הצינור מוביל אותם לחלק העליון של הדוד.

בתרמוסטט יש פס דו־מתכת העשוי מרצועת פליז ומרצועת ברזל המחוברות זו לזו. כאשר מחממים את הפס, הפליז מתארך יותר מהברזל. לכן הפס מתכופף, והפליז נמצא בצד החיצוני של הקשת. כשהמים מגיעים לטמפרטורה הרצויה, הפס מתרחק מנקודת המגע, המעגל נפתח והזרם בגוף החימום נפסק.

הסבר: שתי הרצועות מחוברות לכל אורכן ואינן יכולות להחליק זו על זו. כשהפליז ארוך יותר מהברזל, הפס חייב להתעקם, והרצועה הארוכה יותר נמצאת בצד החיצוני של הקשת (הקשת החיצונית ארוכה יותר).

בתוך הקולט המים מתחממים, מתפשטים וצפיפותם קטנה – ולכן הם עולים ומצטברים בקצה העליון של הקולט. לכן הצינור אל הדוד יוצא מלמעלה: דרכו יוצאים המים החמים ביותר.

המים הקרים מתחתית הדוד כבדים יותר; הם נכנסים לקצה התחתון של הקולט, ובזמן שהם מתחממים הם עולים בו כלפי מעלה, ודוחפים לפניהם את המים החמים אל הצינור העליון.

כך נוצר זרם הסעה רציף בכיוון אחד (תרמוסיפון): קרים נכנסים למטה, חמים יוצאים למעלה. אילו הצינורות היו מחוברים הפוך, המים החמים היו צריכים לרדת והקרים לעלות – בניגוד לכיוון זרם ההסעה, והזרימה לא הייתה מתקיימת בלי משאבה.

נכון. זכוכית וחרסינה כמעט אינן בולעות את גלי המיקרו ואינן מחזירות אותם – הגלים עוברים דרכן אל המזון. (בניגוד לכלי מתכת, שמחזירים את הגלים ועלולים לגרום לניצוצות.)

נכון. גלי המיקרו חודרים למזון ונבלעים בעיקר במולקולות המים. המולקולות מסתובבות ונעות מהר יותר – וזו בדיוק עלייה בטמפרטורה. המזון מתחמם מבפנים, ולא מאוויר חם בתא.

לא נכון. רשת המתכת מחזירה את גלי המיקרו ומונעת את יציאתם מהתא – כך היא מגינה על המשתמש. החורים ברשת קטנים בהרבה מאורך הגל של גלי המיקרו (כ־$12\,\text{cm}$), ולכן הגלים אינם עוברים דרכם, ואילו האור הנראה (שאורך הגל שלו קטן בהרבה) עובר – וכך אפשר לראות את המזון.

לא נכון. גלי המיקרו נבלעים בעיקר במולקולות המים. במזון יבש לגמרי יש מעט מאוד מולקולות שבולעות את הגלים, ולכן הוא מתחמם לאט יותר.

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

בטבורים משרעת הגל מרבית, ולכן הגל מעביר שם למזון הכי הרבה אנרגיה – המזון מתחמם במידה הרבה ביותר.

בלי סיבוב, חלקים של המזון שנמצאים בטבורים מתחממים מאוד, וחלקים שנמצאים בצמתים כמעט אינם מתחממים – החימום לא אחיד ("נקודות חמות" ו"נקודות קרות").

- המלבן השמאלי – הקו מגיע אל המשטח העגול שעליו מונח הכלי בתחתית התא: צלחת מסתובבת.

- המלבן האמצעי – הקו מגיע אל הגלים שבתוך התא: גלי מיקרו.

- המלבן הימני – הקו מגיע אל הרכיב שבתא הצדדי, שממנו יוצאים הגלים דרך פתח בדופן אל תא החימום: מגנטרון (מחולל הגלים).

(המאוורר וגוף החימום אינם מסומנים בתרשים; במיקרוגל אין גוף חימום – המזון מתחמם מבליעת הגלים.)

בתרשים הגל נעשה צפוף יותר משמאל (רדיו) לימין (גמא) – אורך הגל קטן. גלי המיקרו נמצאים משמאל לאור הנראה, ולכן אורך הגל שלהם גדול יותר. (אורך הגל של גלי המיקרו במכשיר הוא כ־$12\,\text{cm}$, ושל האור הנראה – פחות מאלפית המילימטר.)

לכל הגלים האלקטרומגנטיים אותה מהירות $c$, ולפי $c=\lambda f$ לגל בעל אורך גל גדול יותר יש תדירות קטנה יותר. גלי הרדיו נמצאים בקצה שבו אורך הגל הגדול ביותר, ולכן התדירות שלהם קטנה מזו של הקרינה האינפרה-אדומה. זמן המחזור הפוך לתדירות:

ולכן זמן המחזור של גלי הרדיו גדול יותר.

טעות נפוצה: לענות "קטן" מתוך בלבול בין זמן המחזור לתדירות.

נכון. אורך הגל הוא אורכו של מחזור אחד במרחב – למשל המרחק בין שני שיאים סמוכים (או בין שני שפלים סמוכים).

לא נכון. תדירות היא מספר המחזורים בשנייה, ונמדדת בהרץ ($1\,\text{Hz}=\frac{1}{\text{s}}$). בשניות נמדד זמן המחזור.

נכון. הגל מעביר אנרגייה (למשל, גלי המיקרוגל מעבירים אנרגייה מהמגנטרון אל המזון), בלי להעביר חומר לאורך כל הדרך.

לא נכון. גלי מיקרוגל הם גלים אלקטרומגנטיים, כמו האור וגלי הרדיו. הם מתקדמים במהירות האור וגם בריק, ואילו גלי קול זקוקים לחומר (תווך) כדי להתקדם.

A, E – הנקודות הגבוהות ביותר של הגל (מעל קו שיווי המשקל המקווקו).

K, C – הנקודות הנמוכות ביותר של הגל.

I. המשרעת היא המרחק מקו שיווי המשקל אל השיא. הנקודה שעל הקו המקווקו ישירות מתחת לשיא E היא I.

L. אורך הגל הוא המרחק בין שתי נקודות סמוכות הנמצאות באותו מצב תנודה. בנקודה D הגל חוצה את הקו המקווקו בעלייה (מהשפל K אל השיא A). הנקודה הבאה שבה הגל חוצה את הקו בעלייה היא L (מהשפל C אל השיא E).

טעות נפוצה: לבחור ב־H – גם בה הגל חוצה את הקו, אבל בירידה; המרחק D–H הוא רק חצי אורך גל.

- איור א – בונה: שיא נפגש עם שיא ושפל עם שפל – ההעתקים מתחברים והגל המתקבל גדול יותר.

- איור ב – הורסת: שיא נפגש עם שפל – ההעתקים בכיוונים מנוגדים ומחסירים זה את זה, והגל המתקבל קטן יותר. גם כשהמשרעות שונות זו התאבכות הורסת, אלא שהיא אינה מבטלת את הגל לגמרי.

בכל נקודה מחברים את ההעתקים של שני הגלים (העתק מעל הציר חיובי, מתחתיו שלילי):

- איור א: $2+1=3$ משבצות. מתקבל גל באותו אורך גל (6 משבצות) ובאותו מיקום, שמתחיל בשיא – במשרעת של 3 משבצות. (נקודות האפס נשארות במקומן.)

- איור ב: $2-1=1$ משבצת. מתקבל גל באותו אורך גל ובאותו מיקום, שמתחיל בשיא (בכיוון הגל הגדול) – במשרעת של משבצת אחת.

טעות נפוצה: לסרטט באיור ב קו ישר (העתק אפס) – זה נכון רק כשלשני הגלים משרעת שווה.

התאוצה היא קצב שינוי המהירות:

בכל פרק זמן של $4\,\text{s}$:

התאוצה הגדולה ביותר: בין השנייה 4 לשנייה 8:

טעות נפוצה: לבחור בקטע הראשון (0–4) מתוך הנחה שהאופנוע מאיץ הכי חזק ביציאה – יש לחשב את השינוי בכל קטע.

בין השנייה 12 לשנייה 20 המהירות נשארה $28\,\text{m/s}$ בכל המדידות – המהירות לא השתנתה, ולכן התאוצה אפס:

(תאוצה אפס אין פירושה שהאופנוע עומד – הוא נוסע במהירות קבועה.)

בין השנייה 20 לשנייה 32 המהירות ירדה מ־$28\,\text{m/s}$ ל־$24$, ל־$16$ ול־$10\,\text{m/s}$ – האופנוע האט:

טעות נפוצה: להמשיך את קטע ההאטה עד השנייה 36 – בין השנייה 32 ל־36 המהירות עלתה מ־10 ל־16, כלומר האופנוע האיץ.

כלי הרכב נוסעים באותו כיוון, ולכן המהירות היחסית היא הפרש המהירויות:

כלומר, מנקודת המבט של נהג המשאית, האוטובוס מתקדם לעומתו רק $6\,\text{m/s}$.

לפי הנוסחה הנתונה:

ומכאן:

ביחס לכביש האוטובוס נוסע במהירות $24\,\text{m/s}$ במשך זמן העקיפה $9\,\text{s}$:

(בזמן זה המשאית עוברת $18\cdot 9=162\,\text{m}$, וההפרש $216-162=54\,\text{m}$ הוא בדיוק מרחק העקיפה.)

טעות נפוצה: להכפיל את זמן העקיפה במהירות היחסית – כך מתקבל מרחק העקיפה ($54\,\text{m}$), ולא המרחק שהאוטובוס עובר על הכביש.

כשהאוטובוס נוסע במהירות קבועה (גבוהה או נמוכה), הנוסע נע יחד עם האוטובוס באותה מהירות, ואין צורך בכוח כדי לשמור על תנועתו – הוא עומד בנוחות (גודל המהירות אינו משנה).

כשהאוטובוס מאיץ – רצפת האוטובוס מאיצה קדימה, אבל גוף הנוסע, בגלל ההתמד, נוטה להמשיך במהירותו הקודמת – ולכן הוא "נזרק" אחורה ביחס לאוטובוס.

כשהאוטובוס בולם – האוטובוס מאט, וגוף הנוסע ממשיך לנוע קדימה בגלל ההתמד – הוא נזרק קדימה.

לכן הנוסע עלול לאבד את שיווי משקלו כשהאוטובוס נוסע בתאוצה קבועה ובולם – בכל שלב שבו מהירותו משתנה.

לא נכון. בתנועה מעגלית כיוון המהירות משתנה כל הזמן, ושינוי מהירות (גם בכיוון בלבד) פירושו תאוצה. התאוצה מכוונת אל מרכז המעגל.

נכון. הכוח המרכזי מכוון תמיד אל מרכז המסלול המעגלי, בניצב לכיוון התנועה. ברכב זהו כוח החיכוך בין הצמיגים לכביש.

נכון. באותה מהירות, בסיבוב חד כיוון התנועה משתנה מהר יותר, ולכן דרוש כוח מרכזי גדול יותר. לכן סיבובים חדים מסוכנים יותר.

לא נכון. ככל שהמהירות בסיבוב גדולה יותר, הכוח המרכזי הדרוש גדול יותר. כוח זה הוא החיכוך בין הצמיגים לכביש, והוא מוגבל – במהירות גדולה מדי החיכוך אינו מספיק והרכב מחליק החוצה. לכן לפני סיבוב חד יש להאט.

חץ 3. הכוח הגורם לסיבוב הוא הכוח המרכזי, המכוון אל מרכז הכיכר. בנקודה $P$ המרכז נמצא מימין למכונית, וחץ 3 מצביע לשם. חץ 1 מכוון לאורך המסלול (כיוון התנועה – משיק), וחץ 2 מכוון החוצה, הרחק מהמרכז.

טעות נפוצה: לבחור בחץ 2 בגלל התחושה שהנוסעים "נזרקים החוצה" – זו התמדה, ולא כוח הפועל על המכונית.

כיוון I. כשהחיכוך אפס לא פועל על המכונית שום כוח אופקי, ובפרט אין כוח מרכזי. לפי חוק ההתמדה המכונית ממשיכה בקו ישר, בכיוון המהירות שלה ברגע ההחלקה – כלומר בכיוון המשיק למסלול בנקודה $Q$. זהו חץ I, הישר.

חץ II מתעקל פנימה (המשך הסיבוב – דורש כוח מרכזי), וחץ III מתעקל החוצה (דורש כוח החוצה) – שניהם אינם אפשריים בלי כוח.

קביעה: היציב ביותר – ד; היציב במידה המועטה ביותר – ג.

הסבר: כלי רכב יציב יותר ככל שמרכז הכובד שלו נמוך יותר וככל שבסיס התמיכה שלו (המרחק בין הגלגלים השמאליים לימניים) רחב יותר. כשהרכב נוטה על צדו (למשל בסיבוב), הוא חוזר למקומו כל עוד האנך היורד ממרכז הכובד נופל בתוך בסיס התמיכה. ככל שמרכז הכובד נמוך יותר והבסיס רחב יותר, צריך להטות את הרכב בזווית גדולה יותר עד שהאנך יוצא מהבסיס והרכב מתהפך.

לפי התרשימים:

- ד – מרכז הכובד הנמוך ביותר והבסיס הרחב ביותר: היציב ביותר.

- ב – מרכז כובד נמוך, אך בסיס צר יותר מזה של ד.

- א – בסיס רחב יחסית, אך מרכז הכובד גבוה.

- ג – מרכז הכובד הגבוה ביותר והבסיס הצר ביותר: היציב פחות מכולם.

(היחס בין חצי רוחב הבסיס לגובה מרכז הכובד בתרשים הוא בקירוב: ד – $2.0$, ב – $1.1$, א – $0.8$, ג – $0.4$. ככל שהיחס גדול יותר, הרכב יציב יותר.)