מתכונת 8 בפיזיקה - מבוא לפיזיקה 36182

לא נכון. הנורות מחוברות במקביל: כל אחת מהן מחוברת בנפרד בין שני החוטים שיוצאים מהמצבר, ולכל אחת יש מסלול משלה לזרם. כשנורה 1 נשרפת, רק הענף שלה נקטע; דרך נורה 2 ממשיך לעבור זרם, והיא ממשיכה לדלוק. (זו בדיוק הסיבה שפנסי המכונית מחוברים במקביל.)

נכון. האמפרמטר נמצא בענף הראשי, לפני נקודת ההסתעפות, ולכן כל הזרם שיוצא מהמצבר עובר דרכו. בנקודת ההסתעפות הזרם מתפצל בין שתי הנורות:

לא נכון. בחיבור במקביל קצות כל נורה מחוברים ישירות לשני הדקי המצבר, ולכן המתח על כל נורה שווה למתח המצבר כולו – ולא למחציתו.

טעות נפוצה: לחשוב שהמתח "מתחלק" בין הנורות – זה נכון רק בחיבור טורי.

נכון. עוצמת האור נקבעת לפי ההספק שהנורה צורכת, $P=V\cdot I$. הנורות זהות ומחוברות לאותו מתח, ולכן עובר בהן אותו זרם, והן צורכות אותו הספק – הפנסים מאירים באותה עוצמה.

יחידת ההספק היא וואט, והיא מסומנת $\text{W}$. הספק של $1\,\text{W}$ פירושו אנרגיה של $1\,\text{J}$ בכל שנייה.

יחידת האנרגיה (וגם העבודה) במערכת היחידות הבינלאומית היא ג'אול, והיא מסומנת $\text{J}$.

חברת החשמל מודדת את צריכת האנרגיה בקילוואט-שעה (קוט"ש), המסומנת $\text{kWh}$: זו האנרגיה שמכשיר בהספק $1\,\text{kW}$ צורך בשעה אחת. זו יחידה של אנרגיה (ולא של הספק), נוחה יותר מג'אול לחשבון החשמל: $1\,\text{kWh}=3.6\cdot 10^{6}\,\text{J}$.

טעות נפוצה: לחשוב שקוט"ש היא יחידה של הספק בגלל המילה "וואט" שבה.

הסימון $12\,\text{V}/36\,\text{W}$ הוא נתוני העבודה התקינה של הנורה:

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

- $36\,\text{W}$ – ההספק שהנורה צורכת כשהיא מחוברת למתח זה, כלומר בכל שנייה היא הופכת $36\,\text{J}$ של אנרגיה חשמלית לאור ולחום.

במעגל שבתרשים כל נורה מחוברת במקביל ישירות להדקי המצבר, ולכן המתח עליה הוא $12\,\text{V}$ – בדיוק המתח שאליו היא מיועדת. לכן כל נורה פועלת לפי נתוניה וצורכת $36\,\text{W}$.

הזרם בכל נורה. כל נורה מחוברת למתח $12\,\text{V}$ וצורכת $36\,\text{W}$. לפי הנוסחה הנתונה:

הזרם באמפרמטר. האמפרמטר נמצא בענף הראשי, ולכן הוא מראה את סכום הזרמים בשתי הנורות:

טעות נפוצה: לענות $3\,\text{A}$ – זה הזרם בנורה אחת בלבד.

לפי הנוסחה הנתונה (חוק אוהם), עם המתח על הנורה והזרם בנורה (ולא הזרם באמפרמטר):

טעות נפוצה: להציב את הזרם שבאמפרמטר ($6\,\text{A}$) – כך מתקבלת ההתנגדות של שתי הנורות יחד ($2\,\Omega$), ולא של נורה אחת.

נכון. ההספק הרשום על המכשיר הוא ההספק שלו כשהוא מחובר למתח שלו הוא מיועד (בבית – $220\,\text{V}$). במתח אחר ההספק משתנה.

לא נכון. רוב האנרגייה בנורת להט הופכת לחום, ורק חלק קטן (אחוזים בודדים) הופך לאור. לכן הנצילות שלה נמוכה מאוד.

נכון. בחיבור במקביל כל מכשיר מוסיף ענף, והזרם בכבל המזין הוא סכום הזרמים בכל הענפים. לכן הפעלת מכשירים נוספים מגדילה את הזרם הכולל – וכך עלול הנתיך להישרף.

לא נכון. הנתיך מנתק את המעגל כאשר הזרם גדול מהערך הרשום עליו. זרם גדול מחמם את חוטי החשמל ועלול לגרום לשרפה; הנתיך "נשרף" לפני שזה קורה.

כל מיחם מחמם אותה כמות מים ($4$ ליטרים) מאותה טמפרטורה לאותה טמפרטורה, וכל החום עובר למים. לכן כל שלושת המיחמים מפיקים אותה כמות אנרגייה (אותה עבודה). לפי

ההספק הגדול ביותר הוא של המיחם שסיים בזמן הקצר ביותר – מיחם $L$ ($10.5$ דקות, לעומת $15$ ו־$12$ דקות).

טעות נפוצה: לבחור ב־$K$ כי "חימם הכי הרבה זמן" – זמן ארוך פירושו הספק קטן.

(להמחשה, עם החום הסגולי של מים שאינו נתון בשאלה: $Q=4\cdot 4200\cdot 75=1{,}260{,}000\,\text{J}$, ולכן $P_L=\frac{1{,}260{,}000}{630}=2000\,\text{W}$, $P_M=\frac{1{,}260{,}000}{720}=1750\,\text{W}$, $P_K=\frac{1{,}260{,}000}{900}=1400\,\text{W}$.)

מהנוסחה $\text{הספק}=\text{מתח}\times\text{עוצמת הזרם}$:

כל המיחמים מחוברים לאותו מתח, $220\,\text{V}$, ולכן הזרם קטן ככל שההספק קטן. ההספק הקטן ביותר הוא של מיחם $K$, שחימם את המים בזמן הארוך ביותר – ולכן גם הזרם בו הוא הקטן ביותר.

(עם ערכי ההמחשה: $I_K=\frac{1400}{220}\approx 6.4\,\text{A}$, $I_M\approx 8.0\,\text{A}$, $I_L\approx 9.1\,\text{A}$.)

מהנוסחה $\text{הספק}=\text{מתח}\times\text{עוצמת הזרם}$:

•תנור מיקרוגל: $I=\dfrac{1100\,\text{W}}{220\,\text{V}}=5\,\text{A}$

•מזגן: $I=\dfrac{1650\,\text{W}}{220\,\text{V}}=7.5\,\text{A}$

•מייבש כביסה: $I=\dfrac{2420\,\text{W}}{220\,\text{V}}=11\,\text{A}$

נתיך של $8\,\text{A}$ נשרף (ומנתק את המעגל) כאשר עובר בו זרם גדול מ־$8\,\text{A}$.

לפי סעיף ד:

•מיקרוגל: $5\,\text{A}<8\,\text{A}$ – אפשר להפעיל.

•מזגן: $7.5\,\text{A}<8\,\text{A}$ – אפשר להפעיל (קרוב לגבול, אבל מתחתיו).

•מייבש כביסה: $11\,\text{A}>8\,\text{A}$ – הנתיך יישרף.

מיקרוגל ומזגן יחד: המכשירים מחוברים במקביל, והזרם בנתיך הוא סכום הזרמים: $5+7.5=12.5\,\text{A}>8\,\text{A}$ – הנתיך יישרף. לכן אי־אפשר להפעיל אותם בבת אחת.

טעות נפוצה: לבדוק כל מכשיר לבדו ולשכוח שבהפעלה משותפת הזרמים מתחברים.

נכון. לגז אין צורה ואין נפח קבועים: חלקיקיו נעים בחופשיות ומתפזרים בכל הכלי, ולכן הגז ממלא את כל נפח הכלי (בשונה מנוזל, שמתקבץ בתחתית).

לא נכון. בין חלקיקי הגז יש מרווחים גדולים, ולכן אפשר לדחוס אותו. כך בדיוק פועל המנוע: בשלב הדחיסה הבוכנה דוחסת את תערובת הדלק והאוויר לנפח קטן.

נכון. השרפה משחררת חום רב: הגזים מתחממים, חלקיקיהם נעים מהר יותר ומתנגשים בדפנות בעוצמה רבה יותר – הלחץ עולה, והוא שדוחף את הבוכנה.

לא נכון. חלקיקי הגז נעים לכל הכיוונים ומתנגשים בכל הדפנות, ולכן הגז מפעיל לחץ על כל דפנות הכלי – גם על הבוכנה, גם על הדפנות וגם על המכסה.

בקטר הדלק (הפחם) נשרף מחוץ למנוע – בתא האש. החום מועבר לחומר עבודה נפרד (מים שהופכים לקיטור), והקיטור הוא שנכנס לצילינדר ודוחף את הבוכנה. לכן זהו מנוע שרפה חיצונית.

במנוע המכונית (מנוע שרפה פנימית) הדלק נשרף בתוך הצילינדר עצמו, והגזים החמים שנוצרים בשרפה דוחפים ישירות את הבוכנה – אין צורך בדוד ובחומר עבודה נוסף.

ממירים את המרחק למטרים: $8\,\text{cm}=0.08\,\text{m}$.

טעות נפוצה: להציב $8$ (סנטימטרים) ולקבל $28{,}000\,\text{J}$.

גדל. לפי עקרון ברנולי, בזורם (גז או נוזל) הלחץ קטן במקום שבו מהירות הזרימה גדולה, וגדל במקום שבו מהירות הזרימה קטנה. כשהמהירות קטנה – הלחץ גדל.

נכון. חלקיקי הגז רחוקים זה מזה ונעים בחופשיות, ולכן הגז מקבל את צורת הכלי וממלא את כל הנפח שלו.

לא נכון. בגז יש הרבה מקום ריק בין החלקיקים, ולכן אפשר לדחוס אותו – להקטין את נפחו – למשל על ידי הזזת בוכנה. כך בדיוק נדחסת התערובת בצילינדר בשלב הדחיסה.

נכון. אותם חלקיקים נמצאים בנפח קטן יותר, ולכן הם פוגעים בדפנות לעתים קרובות יותר – הלחץ גדל.

לא נכון. הדלק מוכנס לצילינדר כרסס של טיפות זעירות, שמתאדות ומתערבבות עם האוויר; מה שנשרף הוא תערובת גזית של אדי דלק ואוויר.

- שלב הדחיסה: שני השסתומים סגורים, והבוכנה נעה כלפי מעלה ודוחסת את תערובת הדלק והאוויר – הנפח קטן והלחץ גדל. בשלב זה הבוכנה (המונעת על ידי גל הארכובה) עושה עבודה על הגז.

- שלב העבודה: בסוף הדחיסה המצת מפיק ניצוץ, התערובת נשרפת, והגזים החמים מתפשטים ודוחפים את הבוכנה כלפי מטה. בשלב זה הגז עושה עבודה על הבוכנה – זה השלב היחיד שבו המנוע מפיק עבודה.

כלומר ההבדל העיקרי הוא בכיוון תנועת הבוכנה ובשאלה מי עושה עבודה על מי.

ממירים את המרחק למטרים: $2\,\text{km}=2000\,\text{m}$.

לפי הנוסחה:

טעות נפוצה: להציב $d=2$ ולקבל $3000\,\text{J}$ – כדי לקבל ג'אול יש להציב ניוטון ומטרים.

לפי עקרון ברנולי, במקום שבו מהירות הזרימה של הגז גדולה יותר, הלחץ בו קטן יותר. בצוואר הצר האוויר זורם מהר, ולכן הלחץ שם נמוך – והדלק נדחף מתא הדלק (שבו הלחץ רגיל) אל זרם האוויר ומתערבב בו.

נכון. זהו חוק הפעולה והתגובה (החוק השלישי של ניוטון): הטיל מפעיל כוח על הגזים לאחור, והגזים מפעילים על הטיל כוח שווה בגודלו בכיוון ההפוך – קדימה.

לא נכון. הטיל אינו "נדחף מהאוויר" – הוא נדחף מהגזים שהוא עצמו פולט. לכן טילים פועלים גם בחלל הריק, ושם אף ביעילות רבה יותר (אין התנגדות אוויר).

נכון. כדי להאיץ את הגזים למהירות גדולה יותר הטיל צריך להפעיל עליהם כוח גדול יותר, ולכן גם כוח התגובה על הטיל (הדחף) גדול יותר. לכן הנחיר בנוי כך שיגביר את מהירות הגזים.

לא נכון. עקרון ההנעה של טיל הוא החוק השלישי של ניוטון – חוק הפעולה והתגובה.

גורם פנימי. מנועי הסילון שבמטוס פולטים גזים לאחור, והתגובה דוחפת את המטוס קדימה – מקור התנועה במטוס עצמו.

גורם חיצוני. הרוח (האוויר הנע) היא שדוחפת את העלה.

גורם פנימי. הדיונון פולט מים לאחור ונדחף קדימה – כמו טיל.

גורם חיצוני. כוח המשיכה של כדור הארץ גורם למזחלת לנוע במורד.

גורם חיצוני. כוח המשיכה של כדור הארץ מעקם את מסלול הלוויין למעגל.

גורם פנימי. האוויר הדחוס שבתוך הבלון נפלט מהפתח, והתגובה דוחפת את הבלון בכיוון ההפוך.

רגע 3. כוח הדחף זהה בכל הרגעים, אך ברגע 3 מסת הטיל הקטנה ביותר (כמעט כל הדלק נשרף). לפי החוק השני של ניוטון, באותו כוח – לגוף בעל מסה קטנה יותר תאוצה גדולה יותר. (בנוסף, ברגע זה גם המשקל קטן, כך שהכוח השקול כלפי מעלה אף גדל.)

רגע 3. כדי לנוע במהירות קבועה הכוח השקול צריך להיות אפס, כלומר הדחף צריך לאזן בדיוק את המשקל. ברגע 3 המסה, ולכן גם המשקל, הקטנים ביותר – ולכן דרוש הדחף הקטן ביותר.

רגע 1. כוח המשיכה (המשקל) גדל עם המסה. ברגע ההמראה המכלים מלאים והמסה הגדולה ביותר; בנוסף הטיל נמצא אז הכי קרוב לכדור הארץ. שני הגורמים מגדילים את כוח המשיכה ברגע 1.

המים אינם נאגרים בצינור: כל כמות שנכנסת בכל שנייה חייבת לצאת – כמות זהה. כשהפתח צר יותר, אותה כמות חייבת לעבור דרך שטח קטן יותר, ולכן מהירות המים גדלה (הם מתיזים רחוק יותר).

באותו אופן, הנחיר של הטיל מגביר את מהירות הגזים. כדי להאיץ את הגזים למהירות גדולה יותר הטיל מפעיל עליהם כוח גדול יותר, ולפי חוק הפעולה והתגובה גם הכוח שהגזים מפעילים על הטיל גדל – כלומר הנחיר מגביר את הדחף.

א. בתרשים א הדלק הוא גוש אחד (המקווקו) עם תעלה במרכזו, ובראשו מערכת הצתה – זהו מבנה של טיל בדלק מוצק. בתרשים ב יש שני מיכלים נפרדים, צינורות ומשאבות – טיל בדלק נוזלי.

ב. בטיל בדלק נוזלי הדלק והחמצן הנוזלי מאוחסנים בשני מיכלים נפרדים (שני האליפסים), והם מוזרמים בצינורות אל תא הבעירה רק בזמן הפעולה.

א. הדלק המוצק יציב, ואפשר להשאיר את הטיל מתודלק לאורך זמן ולשגרו מיד כשצריך. דלק נוזלי (ובעיקר חמצן נוזלי, שקר מאוד) ממלאים רק זמן קצר לפני השיגור.

לטיל בדלק מוצק מבנה פשוט – אין בו מיכלים נפרדים, צינורות ומשאבות, ולכן הוא זול ואמין יותר. בנוסף, אפשר לאחסן אותו מתודלק לאורך זמן ולשגרו מיד.

אי־אפשר לשלוט בבעירה. אחרי שהדלק הוצת, הבעירה נמשכת עד שכל הדלק נשרף: אי־אפשר לכבות את המנוע, להקטין או להגדיל את הדחף או להפעיל אותו מחדש. בטיל בדלק נוזלי אפשר לשלוט בזרימת הדלק והחמצן (בעזרת שסתומים ומשאבות) ולכן גם בבעירה.

כן. שני הטילים מפעילים אותו כוח דחף ובמשך אותו זמן (אותו מנוע ואותה כמות דלק). הטיל הנושא את הלוויין הקל הוא בעל מסה קטנה יותר, ולכן לפי החוק השני של ניוטון אותו כוח מקנה לו תאוצה גדולה יותר – ובסוף הבעירה הוא יגיע למהירות גדולה יותר.

נכון. הדלק המוצק הוא תערובת של חומר בעיר ושל חומר מחמצן (חומר שמספק חמצן). לכן הוא נשרף גם בגובה רב, שבו אין אוויר.

נכון. הבעירה מתרחשת על דופן התעלה. ככל שהדלק נשרף, התעלה מתרחבת – ההיקף שלה גדל, ולכן שטח הפנים הבוער גדל.

לא נכון. הבעירה מתרחשת על פני השטח של הדלק: ככל ששטח הפנים הבוער גדול יותר, נשרף יותר דלק בכל שנייה ונוצרת יותר כמות של גזים בכל שנייה – והדחף גדול יותר. לכן מתכננים את צורת התעלה כדי לקבוע את עוצמת הדחף.

לא נכון. אחרי ההצתה הבעירה ממשיכה עד שכל הדלק נשרף – זה החיסרון העיקרי של טיל בדלק מוצק.

לא נכון. קליטת הקרינה בתוך החומר היא בליעה – האנרגייה נשארת בחומר ומחממת אותו. החזרה היא החזרת הקרינה מפני השטח בלי שתיקלט (למשל ממשטח לבן או כסוף).

נכון. בהסעה החומר החם עצמו זורם וסוחף איתו את החום – למשל המים החמים שעולים מהקולט אל דוד האגירה.

נכון. אור לבן הוא תערובת של כל צבעי הקשת; מנסרה מפרקת אותו לצבעים אלה.

לא נכון. הזכוכית סוגרת את הקולט: היא מעבירה את אור השמש פנימה, אבל מונעת מהאוויר החם לצאת ומקטינה את יציאת קרינת החום (האינפרה־אדומה) מהצינורות החמים – "מלכודת חום".

כן. הפחיות זהות בגודלן וצורתן והונחו זו לצד זו באותו מקום ובאותו זמן מול השמש – על כל אחת מהן נפלה אותה כמות של קרינה. ההבדל בתוצאות נובע רק מהצבע.

כן. המים בפחית הכסופה התחממו רק ב־$1^\circ C$, ובפחית השחורה ב־$12^\circ C$. על שתיהן נפלה אותה אנרגייה, אז הכסופה בלעה מעט מאוד – כלומר החזירה את רוב האנרגייה, הרבה יותר מהשחורה.

לא. המים בפחית הירוקה התחממו ב־$4^\circ C$ בלבד, ובשחורה ב־$12^\circ C$. כמות המים זהה, ולכן השחורה בלעה יותר אנרגייה. (המשטח השחור בולע את כל הצבעים; הירוק מחזיר את האור הירוק.)

מהנוסחה הנתונה:

הצבה:

מנחושת. החום עובר מהלוח אל הצינורות בהולכה. נחושת (מתכת) היא מוליכת חום טובה מאוד, ולכן החום שנקלט בכל שטח הלוח עובר מהר אל הצינורות ומשם אל המים. פלסטיק הוא מבודד חום: החום היה נשאר בלוח, הלוח היה מתחמם מאוד ומאבד חום לסביבה, והמים היו מתחממים פחות.

נכון. גוף החימום הוא מערכת הגיבוי של דוד השמש: בימים מעוננים, בחורף או אחרי צריכה רבה של מים חמים, הקולטים אינם מחממים מספיק, ומפעילים את גוף החימום החשמלי.

לא נכון. שכבת הבידוד עוטפת את הדוד כולו מבחוץ, ותפקידה להקטין את איבוד החום מהמים החמים לסביבה. גוף החימום נמצא בתוך המים ונוגע בהם ישירות – כך החום עובר ממנו אל המים.

נכון. התרמוסטט חש בטמפרטורת המים: כשהם מגיעים לטמפרטורה שנקבעה הוא מנתק את הזרם לגוף החימום, וכשהם מתקררים – מחבר אותו מחדש. כך נחסך חשמל ונמנעת התחממות יתר.

לא נכון. את הקולטים מתקינים מתחת לדוד האגירה. המים שמתחממים בקולטים קלים יותר ועולים אל הדוד, והמים הקרים יורדים מתחתית הדוד אל הקולטים – זרימה בהסעה, בלי משאבה. אילו הקולטים היו מעל הדוד, המים החמים היו נשארים בהם.

- המלבן השמאלי (מצביע על השכבה המקווקוות שבין הדופן החיצונית לדופן הפנימית): שכבת בידוד.

- המלבן הימני העליון (מצביע על הצינור היוצא מראש הדוד): צינור מים חמים לברזים – המים החמים ביותר נמצאים למעלה, ומשם הם יוצאים לברזים.

- המלבן הימני התחתון (מצביע על הלולאה שנכנסת לחלק התחתון של הדוד): גוף חימום.

החלק שאינו נראה הוא התרמוסטט, והוא מחובר לגוף החימום – הוא מפעיל ומנתק את הזרם לגוף החימום לפי טמפרטורת המים בדוד.

לתחתית הדוד – המים הקרים, הכבדים יותר, נכנסים למטה ואינם מתערבבים עם המים החמים שבחלק העליון.

מראש הדוד – שם מצטברים המים החמים ביותר.

בחלק התחתון – המים שמתחממים ליד גוף החימום עולים, ומים קרים יורדים במקומם. כך, בהסעה, מתחממים בהדרגה כל המים בדוד. גוף חימום שמותקן למעלה היה מחמם רק את המים שבחלק העליון.

מקטינה – הבידוד מוליך חום גרוע, ולכן המים נשארים חמים שעות רבות, גם בלילה.

בגוף החימום האנרגייה החשמלית הופכת לאנרגיית חום: הזרם מחמם את גוף החימום, והוא מעביר את החום למים שסביבו.

לדוגמה: קומקום חשמלי – גוף חימום בתחתיתו הופך אנרגייה חשמלית לחום שמרתיח את המים.

תשובות אפשריות נוספות: מגהץ, מצנם (טוסטר), תנור חימום, מייבש שיער, תנור אפייה חשמלי.

נכון. הטמפרטורה קשורה לאנרגיה הקינטית הממוצעת של המולקולות. חימום מזון פירושו הגדלת המהירות הממוצעת של המולקולות שבו – וזה מה שגלי המיקרו עושים למולקולות המים.

נכון. גלי המיקרו נבלעים בעיקר במולקולות מים (ושומן) שבמזון. זכוכית, פלסטיק מתאים ונייר כמעט אינם בולעים אותם – הגלים עוברים דרכם. כלי מתחמם בעיקר מהמזון החם שבתוכו.

לא נכון. הגלים מחממים ישירות את המים שבתוך המזון. האוויר בתא כמעט אינו בולע את הגלים ונשאר קריר יחסית. זה ההבדל מתנור רגיל, שבו האוויר והתא מתחממים ומעבירים את החום למזון.

לא נכון. התדירות במכשיר ביתי היא כ־$2450$ מגה־הרץ (כ־$2.45\cdot 10^9\,\text{Hz}$) – גדולה פי מיליון בערך. תדירות של אלפי הרץ אופיינית לגלי קול שאנו שומעים, לא לגלי מיקרו.

טעות נפוצה: לא לשים לב ליחידה – הרץ, קילו־הרץ ומגה־הרץ שונים זה מזה פי אלף.

- המלבן השמאלי העליון – הקו מגיע אל הכנפיים שבתקרת התא: מפזר גלים (מאוורר) – מפזר את גלי המיקרו בתוך התא.

- המלבן הימני העליון – הקו מגיע אל הרכיב שבתא הצדדי, שממנו יוצא צינור (מוליך הגלים) אל תקרת התא: מגנטרון – הרכיב שמייצר את גלי המיקרו.

- המלבן השמאלי התחתון – הקו מגיע אל המגש שעליו מונחת הצלחת: מגש מסתובב – מסובב את המזון כדי שיתחמם באופן אחיד.

- המלבן התחתון האמצעי – הקו מגיע אל התיבה שמתחת לרצפת התא, המחוברת למגש בציר: מנוע המגש.

- המלבן הימני התחתון – הקו מגיע אל החלל הפנימי של המכשיר: תא חימום.

מתחמם. בתנור רגיל הלהבה מחממת את התא ואת האוויר שבו, והחום עובר מהם אל העוגה (בהסעה, בקרינה ובהולכה).

מגע ישיר. גוף החימום החם טבול במים (או נוגע בתחתית הקומקום), והחום עובר למים שנוגעים בו בהולכה; משם הוא מתפזר במים בהסעה.

קרינה. הידיים אינן נוגעות בתנור; האנרגיה מגיעה אליהן בגלים אלקטרומגנטיים (בעיקר אינפרה־אדומים).

גלים אלקטרומגנטיים. שניהם חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי; הם אינם זקוקים לחומר כדי להתפשט ונעים במהירות האור.

זכוכית כמעט אינה בולעת ואינה מחזירה גלי מיקרו – הם עוברים דרכה (סעיף א(2)). בלי הרשת:

- הגלים היו יוצאים מהמכשיר ופוגעים בסביבה – הם מחממים רקמות בגוף, ולכן זו סכנה למשתמש.

- חלק מהאנרגיה היה אובד, והמזון היה מתחמם לאט יותר.

רשת המתכת מונעת זאת: החורים בה (כ־$1\,\text{mm}$) קטנים בהרבה מאורך הגל של גלי המיקרו (כ־$12\,\text{cm}$), ולכן מבחינת הגלים הרשת היא כמו דופן מתכת רציפה – היא מחזירה אותם לתוך התא. לאור הנראה אורך גל קטן בהרבה מהחורים, והוא עובר – לכן אפשר לראות את המזון.

שווה ל־. גלי מיקרו וקרני X הם גלים אלקטרומגנטיים, וכל הגלים האלקטרומגנטיים מתפשטים בריק באותה מהירות – מהירות האור, $c=3\cdot 10^8\,\frac{\text{m}}{\text{s}}$. הם נבדלים בתדירות ובאורך הגל, לא במהירות.

טעות נפוצה: לחשוב שקרני X, שהן "חזקות" (תדירות גבוהה), מהירות יותר.

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

לא נכון. הגל הוא הפרעה שמתפשטת ומעבירה אנרגיה, אבל התווך אינו מועבר איתה: כל נקודה בחבל רק מתנודדת סביב מקומה (מעלה-מטה), והחבל נשאר במקומו.

נכון. הזכוכית כמעט אינה בולעת את גלי המיקרו, והם עוברים דרכה אל המים ונבלעים במולקולות המים. הכוס מתחממת בעיקר מהמים החמים שבתוכה (בהולכה).

נכון. בתנור רגיל גוף החימום מחמם את האוויר ואת הדפנות, ומהם החום עובר אל המזון (הסעה, קרינה והולכה) – לכן מחממים את התנור מראש. במיקרוגל, לעומת זאת, הגלים מחממים ישירות את המזון, ואין צורך (ואף מסוכן) להפעיל אותו ריק.

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

•כשהאוויר בבלון מתקרר, המולקולות נעות לאט יותר.

•מולקולות איטיות יותר פוגעות בדופנות הבלון בקצב קטן יותר ובעוצמה חלשה יותר – הלחץ של האוויר על הדופנות מבפנים קטן.

•הלחץ מבחוץ גובר, והדופן הגמישה נדחפת פנימה – נפח הבלון קטֵן – עד שהלחצים משתווים שוב.

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

בנקודות שבהן המשרעת מרבית, שני הגלים מגיעים תמיד באותו מופע ומחזקים זה את זה – התאבכות בונה.

נקודות שבהן המשרעת מרבית בגל עומד נקראות טבורים. ("שיא" הוא הנקודה הגבוהה ביותר של גל ברגע מסוים, ולא נקודה קבועה של משרעת מרבית – בתרשים $R$ נמצאת ברגע המצויר דווקא בשפל.)

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

•בטבורים (התאבכות בונה) משרעת הגל מרבית, השוקולד קולט שם הרבה אנרגיה – ונמס.

•בצמתים (התאבכות הורסת) המשרעת אפס, והשוקולד כמעט אינו מתחמם – הוא נשאר מוצק.

הטבורים מסודרים במרחקים קבועים זה מזה, ולכן הנקודות הנמסות נמצאות במרחקים שווים. כיוון שהשוקולד לא הסתובב, כל חלק שלו נשאר כל הזמן באותו מקום בגל העומד. זו בדיוק הסיבה שבמיקרוגל רגיל הצלחת מסתובבת – כדי להעביר כל חלק של המזון בין טבורים לצמתים ולחמם באופן אחיד.

•המכונית מושכת את הנגרר קדימה, בכיוון התנועה – ימינה. החץ שפונה ימינה הוא $A$.

•כוח ההתנגדות פועל נגד כיוון התנועה – שמאלה. החץ שפונה שמאלה הוא $B$.

שווה ל־. הנגרר נע במהירות קבועה בקו ישר – התאוצה שלו אפס. לפי החוק הראשון של ניוטון, הכוח השקול עליו אפס, ולכן בכיוון האופקי הכוח המושך $A$ שווה בגודלו לכוח ההתנגדות $B$.

טעות נפוצה: לחשוב שהמכונית חייבת למשוך "חזק יותר" מההתנגדות כדי שהנגרר ינוע קדימה. כוח גדול יותר נדרש רק כדי להאיץ; לתנועה במהירות קבועה מספיק כוח שמאזן את ההתנגדות.

מצב א. במצב א הלבנה נוגעת במשטח בפאה הגדולה, $20\,\text{cm}\times 10\,\text{cm}$; במצב ב – בפאה הקטנה, $10\,\text{cm}\times 5\,\text{cm}$.

שטח המגע במצב א גדול פי 4.

לא. על אותו משטח, כששטח המגע גדל פי 4, הכוח כמעט אינו משתנה: על אספלט יבש $14.2$ ו־$13.9\,\text{N}$, ועל אספלט רטוב $8.1$ ו־$8.3\,\text{N}$. ההבדלים הקטנים (כ־$0.2$-$0.3\,\text{N}$) אינם בכיוון קבוע – פעם המצב השוכב גבוה יותר ופעם נמוך יותר – ולכן הם נובעים משגיאות מדידה ולא משטח המגע. אילו החיכוך היה תלוי בשטח, היינו מצפים להבדל גדול (פי 4).

בשני המצבים אותה לבנה לוחצת על המשטח באותו כוח (משקלה), ולכן כוח החיכוך זהה.

טעות נפוצה: להסיק "כן, כי הכוחות לא שווים בדיוק" – הבדל של כ־2% הוא בגבולות שגיאת המדידה.

כן. באותו מצב של הלבנה (אותו שטח ואותו משקל), על אספלט יבש נדרש כ־$14\,\text{N}$, ועל אספלט רטוב רק כ־$8\,\text{N}$ – כמעט פי 2 פחות. השינוי היחיד בין הניסויים הוא מצב המשטח, ולכן הוא משפיע על כוח החיכוך.

המשמעות לנהג: על כביש רטוב כוח החיכוך המרבי בין הצמיגים לכביש קטן, ולכן הבלימה חלשה יותר ודרך הבלימה ארוכה יותר – צריך לנסוע לאט יותר ולשמור מרחק גדול יותר.

נכון. מטען על הגג מגביה את מרכז הכובד של הרכב. מרכז כובד גבוה יותר מקטין את זווית ההתהפכות, והרכב יציב פחות.

לא נכון. גלגלים רחוקים זה מזה יוצרים שטח משען רחב. כדי שהקו האנכי ממרכז הכובד ייצא משטח משען רחב, צריך להטות את הרכב בזווית גדולה יותר – לכן הרכב שגלגליו רחוקים זה מזה יציב יותר.

נכון. למכונית ספורט נמוכה מרכז כובד נמוך מאוד. באותו רוחב (אותו שטח משען), מרכז כובד נמוך יותר נותן זווית התהפכות גדולה יותר – יציבות גדולה יותר.

לא נכון. זווית ההתהפכות נקבעת לפי מיקום מרכז הכובד (גובהו) ולפי רוחב שטח המשען – לא לפי המשקל. רכב כבד בעל מרכז כובד גבוה עלול להתהפך בקלות רבה יותר מרכב קל ונמוך.

כלי רכב מתהפך כאשר הקו האנכי היורד ממרכז הכובד שלו יוצא מחוץ לשטח המשען. ככל שזווית ההתהפכות של הרכב גדולה יותר, הרכב יציב יותר.

הסבר: כל עוד הקו האנכי ממרכז הכובד עובר בתוך שטח המשען (בין נקודות המגע של הגלגלים עם הכביש), כוח הכובד מחזיר את הרכב למקומו. כשההטיה גדלה עד שהקו האנכי עובר מעבר לגלגל התחתון, כוח הכובד מסובב את הרכב הלאה – והוא מתהפך. הזווית שבה זה קורה היא זווית ההתהפכות: רכב שצריך להטות אותו הרבה כדי שיתהפך – יציב.

כדי לקבוע את הסיכוי להתהפך בודקים עד כמה הקו האנכי היורד ממרכז הכובד קרוב לקצה שטח המשען – לגלגל התחתון שבצד המורד:

- הג'יפ (ג) עומד בשיפוע הגדול ביותר, $28^\circ$, מרכז הכובד שלו גבוה והגלגלים שלו קרובים יחסית זה לזה. בתרשים רואים שהקו האנכי (המקווקו) ממרכז הכובד פוגש את הכביש קרוב מאוד לנקודת המגע של הגלגל התחתון – הוא הכי קרוב לגבול ההתהפכות.

- האוטובוס (א) מוטה ב־$20^\circ$; מרכז הכובד שלו גבוה, אבל הגלגלים רחוקים זה מזה, והקו המקווקו פוגש את הכביש רחוק מהגלגל התחתון, בבירור בתוך שטח המשען.

- מכונית הספורט (ב) מוטה ב־$15^\circ$ ומרכז הכובד שלה נמוך מאוד – היא היציבה ביותר.

לכן הסיכוי הגדול ביותר להתהפך הוא של הג'יפ.

טעות נפוצה: לבחור באוטובוס כי הוא הגבוה והכבד ביותר – הקובע הוא מיקום מרכז הכובד ביחס לשטח המשען, לא הגובה הכולל או המשקל.

משווים את זווית השיפוע של כל כלי רכב בתרשים 2 לזווית שבתרשים 1. מרכז הכובד ושטח המשען של כל כלי רכב לא השתנו, ולכן ככל שהשיפוע גדל, הקו האנכי ממרכז הכובד מתקרב לגלגל התחתון והסיכוי להתהפך גדל:

(מכונית הספורט עדיין יציבה מאוד גם ב־$22^\circ$, אבל הסיכוי שלה להתהפך גדל בהשוואה ל־$15^\circ$.)