שאלות פתוחות: יישומים פיזיקליים: כוחות, מהירויות והעתק - כיתה י"ב 5 יח"ל
שאלות פתוחות על יישומים פיזיקליים של וקטורים - כוחות, מהירויות והעתק - לכיתה י"ב, 5 יחידות. יש כאן כוח שקול של שני כוחות, גוף במנוחה תחת שלושה כוחות, משקולת התלויה על שני חבלים, סירה שחוצה נהר זורם, מטוס ברוח קבועה וספינה שמפליגה בשני קטעים בכיוונים שונים. השאלות ברמה קלה, בינונית וקשה. אלה שאלות מילוליות טובות לגיוון מבחן בווקטורים או לדף עבודה, וכל אחת כוללת פתרון מלא שאפשר לייצא לוורד יחד עם השאלות.
שאלה 1 · שקול של שני כוחות מאונכים: גודל וכיווןשאלה קצרה · קלה
על גוף נקודתי פועלים שני כוחות: שגודלו ניוטון בכיוון מזרח, ו- שגודלו ניוטון בכיוון צפון.
מצאו את גודל הכוח השקול ואת הזווית שהוא יוצר עם כיוון מזרח (דיוק של עשירית המעלה).
שאלה 2 · יישומים פיזיקליים: כוחות, מהירויות והעתקשאלה קצרה · בינונית
גוף נקודתי נמצא במנוחה תחת השפעתם של שלושה כוחות במישור: , ו-. נתון: ניוטון, ניוטון, והזווית בין ל- היא (ראו שרטוט; אינו מסורטט).
מצאו את גודלו של הכוח .
מצאו את הזווית בין ל- (דיוק של עשירית המעלה).
שאלה 3 · יישומים פיזיקליים: כוחות, מהירויות והעתקשאלה קצרה · קשה
נהר שרוחבו מטר זורם במהירות קבועה של מטר לשנייה. מהירותה של סירה ביחס למים היא מטר לשנייה. מהירות הסירה ביחס לגדה היא סכום הווקטורים של מהירותה ביחס למים ושל מהירות הזרם.
לאיזה כיוון יש להפנות את הסירה כדי לחצות את הנהר בזמן הקצר ביותר? מצאו זמן זה, ואת המרחק שהסירה נסחפת במורד הזרם במהלך החצייה.
כמה זמן תימשך החצייה אם הסירה חייבת להגיע בדיוק לנקודה שמול נקודת היציאה?
שאלה 4 · יישומים פיזיקליים: כוחות, מהירויות והעתקשאלה קצרה · בינונית
משקולת שמשקלה ניוטון תלויה במנוחה על שני חבלים הקשורים לתקרה (ראו שרטוט). החבל הראשון מושך את המשקולת בכיוון הווקטור והחבל השני בכיוון הווקטור ; כוח המשקל הוא .
מצאו את גודלי כוחות המתיחות בשני החבלים.
שאלה 5 · העתק של ספינה בשני קטעים: מרחק, כיוון והפלגה חזרהשאלת ביניים · קשה
ספינה יוצאת מנמל ומפליגה ק"מ בכיוון של מזרחה מכיוון צפון, עד הנקודה . מ- היא מפליגה ק"מ מזרחה, עד הנקודה . ההעתק הכולל של הספינה הוא הווקטור .
מצאו את הזווית ואת המרחק .
מצאו את הזווית שההעתק יוצר עם כיוון צפון (דיוק של עשירית המעלה).
מ- הספינה חוזרת ישירות לנמל במהירות קבועה של קמ"ש. באיזה כיוון עליה להפליג, וכמה זמן תימשך ההפלגה חזרה?
שאלה 6 · יישומים פיזיקליים: כוחות, מהירויות והעתקשאלה קצרה · בינונית
מהירותו של מטוס ביחס לאוויר היא קמ"ש, ורוח קבועה נושבת צפונה במהירות קמ"ש. מהירות המטוס ביחס לקרקע היא סכום הווקטורים של מהירותו ביחס לאוויר ושל מהירות הרוח. המטוס צריך להגיע לשדה תעופה הנמצא ק"מ מזרחית לנקודת ההמראה.
הטייס מכוון את המטוס כך שמסלולו ביחס לקרקע יהיה בדיוק מזרחה. מצאו את הזווית שבין כיוון המטוס לכיוון מזרח (דיוק של עשירית המעלה), ואת משך הטיסה.
טייס אחר מכוון את חרטום המטוס בדיוק מזרחה ומתעלם מהרוח. לאחר כמה זמן יהיה המטוס ק"מ מזרחית לנקודת ההמראה, וכמה ק"מ צפונה משדה התעופה הוא יימצא אז?
שאלה 7 · שלושה כוחות בשיווי משקל: גודל הכוח השלישי והזוויותשאלת ביניים · בינונית
גוף נקודתי נמצא במנוחה תחת השפעתם של שלושה כוחות במישור: , ו-. נתון: ניוטון, ניוטון, והזווית בין ל- היא (בשרטוט ו-; אינו משורטט).
מצאו את גודל השקול .
מצאו את גודל הכוח ואת הזווית בין ל- (דיוק של עשירית המעלה).
מצאו את הזווית בין ל- (דיוק של עשירית המעלה), והראו כי סכום שלוש הזוויות שבין כל שניים מהכוחות הוא .
שאלות מתאימות מכיתות אחרות (1)
שאלות שנכתבו לכיתה אחרת ומתאימות גם לשיעור הזה. פותחים אותן במחולל המבחנים.
- אורך וקטור בהצגה אלגברית (שאלה קצרה · קלה)
חלקיק יוצא מראשית הצירים . תחילה הוא נע יחידות בקו ישר בכיוון הווקטור , ואחר כך יחידות…