דילוג לתוכן המרכזי

מבחן תנופה במדע וטכנולוגיה לכיתה ט' (נוסח 2026) – עם פתרונות מלאים

26 שאלות90 דקותפתרון מלא לכל שאלה

מבחן במדע וטכנולוגיה לכיתה ט' שבנוי בדיוק כמו מבחן התנופה (המיצ"ב) שנערך: אותם סוגי שאלות, אותם נושאים ואותה רמת קושי, בניסוח ובמספרים חדשים. פתרו לבד בזמן המבחן, ורק אחר כך פתחו את הפתרונות.

לטבלת התשובות

הוראות

המבחן כולל ארבע יחידות, ולכל אחת מהן נושא משלה, קטעי מידע ושאלות. השאלות שייכות לשלושה תחומים: כימיה, ביולוגיה, ופיזיקה וטכנולוגיה.

קראו את קטעי המידע בעיון ובסבלנות, וענו על כל השאלות.

כתבו את התשובות בשפה מדעית ככל האפשר.

בשאלות שבהן צריך לבחור תשובה, סמנו X במשבצת שליד התשובה הנכונה לדעתכם.

מותר להשתמש במחשבון.

זמן המבחן: 90 דקות.

יחידה 1: בוטנול – כוהל שמשמש דלק

1

שאלות 1–8 עוסקות בחומר בוטנול ובשימוש בו כדלק. קראו את קטעי המידע וענו על השאלות.

2

בוטנול שייך לקבוצת התרכובות הנקראות כהלים. אפשר לייצר אותו מפסולת חקלאית בעזרת חיידקים, ומשתמשים בו כממס בתעשיית הצבעים וגם כתוסף לדלק. כל מולקולה של בוטנול בנויה מ־4 אטומי פחמן, 10 אטומי מימן ואטום חמצן אחד, ולכן הנוסחה שלה היא C4H10OC_4H_{10}O. בטמפרטורת החדר בוטנול הוא נוזל חסר צבע בעל ריח חריף. כשמחממים אותו ל־118°C הוא מתחיל לרתוח ועובר למצב גז.

בעירת בוטנול

כשמשתמשים בבוטנול כדלק, הוא נשרף. בזמן הבעירה מולקולות הבוטנול מגיבות עם מולקולות החמצן (O2O_2) שבאוויר, ונוצרים פחמן דו־חמצני (CO2CO_2) ואדי מים (H2OH_2O). כשאין מספיק חמצן נוצר גם פחמן חד־חמצני (COCO). בתגובה משתחררים חום ואור, ובמנוע של מכונית החום הזה מנוצל כדי להניע אותה.

תערובות של בנזין ובוטנול

1

אפשר לערבב בוטנול עם בנזין ולהשתמש בתערובת כדלק למכוניות. את התערובות מסמנים באותיות Bu (קיצור של Butanol, בוטנול באנגלית) ובמספר שמציין כמה אחוזים מהתערובת הם בוטנול. לדוגמה, בדלק Bu30 יש 30% בוטנול ו־70% בנזין.

2

צוות מהנדסים בדק כיצד ריכוז הבוטנול בתערובת משפיע על הבעירה. בכל המדידות הם השתמשו במנוע מאותו דגם והפעילו אותו באותה מהירות סיבוב, ובכל פעם הזינו אותו בתערובת אחרת.

3

המהנדסים מדדו את נפח הפחמן החד־חמצני (COCO) שנפלט מהמנוע. פחמן חד־חמצני הוא גז רעיל שפוגע בבריאות האדם ובסביבה.

תוצאות המדידות

נוסף על נפח ה־COCO, המהנדסים מדדו כמה אנרגיה הפיק המנוע בכל שנייה של בעירה. התוצאות מוצגות בגרף 1 ובגרף 2.

יחידה 2: כבשים על קרקע שנחשפה

1

שאלות 9–15 עוסקות במחקר שבדק כיצד רעייה של כבשים משפיעה על קרקע שנחשפה אחרי שקרחון נמס. קראו את קטעי המידע וענו על השאלות.

2

שינויי האקלים בכדור הארץ כוללים את תופעת ההתחממות הגלובלית: הטמפרטורה הממוצעת של האוויר סביב כדור הארץ עולה בהדרגה. הסיבה העיקרית להתחממות היא הגידול בריכוז של גזי חממה באטמוספרה, כמו פחמן דו־חמצני (CO2CO_2) ומתאן (CH4CH_4).

קרחונים נסוגים

אחת התוצאות של ההתחממות הגלובלית היא נסיגה של קרחונים. קרחון הוא מסה עצומה של קרח שנוצרת משלג שהצטבר במשך שנים רבות. יש קרחונים שנמצאים על היבשה, למשל במדרונות של רכסי הרים. כשקרחון כזה נמס ונסוג, נחשפים הסלעים והקרקע שהיו מכוסים בו. בקרקע החדשה הזאת יש מעט מינרלים שהצמחים זקוקים להם, ולכן גדלים בה צמחים מעטים בלבד.

המחקר בהרי האלפים

1

בהרי האלפים שבאירופה נסוגים קרחונים רבים, ובחלק מהאזורים האלה רועים עדרי כבשים. כבשים הן בעלי חיים אוכלי צמחים. קבוצת חוקרים בדקה אם רעיית כבשים משפיעה על הקרקע שנחשפה.

2

בגללים (בהפרשות) של הכבשים יש מינרלים המכילים אטומי חנקן (NN), וצמחים זקוקים למינרלים האלה. החוקרים שיערו שאם הכבשים ירעו בשטחים שנחשפו, תגדל כמות החנקן בקרקע, ובעקבות זאת יגדלו בה יותר צמחים.

3

החוקרים סימנו בשטח שנחשף שתי חלקות. בחלקת הניסוי הניחו לכבשים לרעות כמה שעות ביום, ואת חלקת הבקרה גידרו כך שהכבשים לא יכלו להיכנס אליה. הגודל, השיפוע וסוג הסלע של שתי החלקות היו דומים.

4

החוקרים מדדו את כמות החנקן בקרקע בכל חלקה פעמיים: בתחילת הניסוי (2020) ואחרי ארבע שנים (2024). התוצאות מוצגות בגרף 3.

חנקן בצמחים

צמחים משתמשים במינרלים המכילים חנקן כדי לבנות חומצות אמיניות. מחומצות אמיניות הצמח בונה חלבונים, ולחלבונים יש בצמח תפקידים רבים ושונים.

יחידה 3: דג מתורבת

1

שאלות 16–20 עוסקות בייצור של דג מתורבת. קראו את קטעי המידע וענו על השאלות.

2

דג מתורבת הוא מזון שמייצרים מתאים של דג שגדלו במעבדה, ולא בים או בבריכת דגים. השיטה מבוססת על תרבית תאים: מגדלים את התאים בכלי מיוחד הנקרא ביוריאקטור, על מצע גידול, בתנאים שהחוקרים קובעים ושומרים עליהם, כמו טמפרטורה וחומציות. את התאים לוקחים מדג חי בדגימה קטנה, והדג ממשיך לחיות.

3

בביוריאקטור התאים מתחלקים שוב ושוב, ומכל תא נוצרים תאים חדשים רבים. בייצור דג מתורבת מגדלים בעיקר שני סוגים של תאים: תאי שריר ותאי שומן, שמהם בנוי רוב נתח הדג שאנחנו אוכלים. בזכות החלוקות החוזרות אפשר לקבל מדגימה קטנה כמות גדולה של מזון. שלבי הייצור מוצגים בתרשים.

דג מתורבת והסביבה

בעתיד דגים מתורבתים עשויים להחליף חלק מהדגים שדגים בים או מגדלים בחוות דגים. לדיג ולגידול דגים יש נזקים לסביבה: דיג־יתר מקטין את אוכלוסיות הדגים בים, וחוות דגים מזהמות את המים שסביבן בשאריות מזון ובהפרשות. נוסף על כך, לתעשיית הדגים יש טביעת רגל פחמנית ניכרת – כלומר, היא גורמת לפליטה של כמות ניכרת של גזי חממה.

המחיר של דג מתורבת

אחד הקשיים העיקריים של תעשיית הדג המתורבת הוא שהייצור עדיין יקר מאוד. לכן מוצרים מדג מתורבת יקרים בהרבה ממוצרי דג רגילים, ורוב האנשים אינם יכולים לקנות אותם.

יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה

1

שאלות 21–26 עוסקות בדרך הפעולה של מתקן חדש לאגירת אנרגיה. קראו את קטעי המידע וענו על השאלות.

2

תחנות כוח מייצרות חשמל ברציפות, ביום ובלילה, אבל הצריכה של אנרגיה חשמלית משתנה במהלך היממה. בערב חורפי קר, כשבבתים רבים פועלים תנורי חימום ודודי מים, הצריכה מגיעה לשיא, ותחנות הכוח מתקשות לעמוד בה. לעומת זאת, בשעות המוקדמות של הבוקר הצריכה נמוכה מאוד, ואז חלק מהאנרגיה שהתחנות מספקות אינו מנוצל והולך לאיבוד.

3

מהנדסים הציעו מתקן שבו אוגרים את עודפי האנרגיה החשמלית כשהצריכה נמוכה, ומחזירים אותם לרשת כשהצריכה גבוהה. במתקן הזה האנרגיה העודפת נאגרת כאנרגיית גובה של קרון כבד הנע על מסילה במעלה גבעה. איור 1 ואיור 2 מתארים את המתקן ואת דרך הפעולה שלו (האיורים להמחשה בלבד, והם אינם בקנה מידה).

4

אגירת אנרגיה (איור 1): בראש הגבעה נמצאים מנוע חשמלי וגנרטור (מחולל), והקרון מחובר אליהם בכבל. אנרגיה חשמלית עודפת מרשת החשמל (1) מפעילה את המנוע (2), והמנוע מושך את הכבל וגורר את הקרון במעלה המסילה (3).

5

ניצול האנרגיה האגורה (איור 2): המנוע מפסיק לפעול, והקרון מתחיל לנסוע במורד המסילה (4). הקרון מושך את הכבל, והכבל מסובב את הגנרטור. הגנרטור מייצר אנרגיה חשמלית (5), והיא מועברת לרשת החשמל (6).

נוסחאות

1

אנרגיית גובה: Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h

2

אנרגיית תנועה: Ek=12⋅m⋅v2E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2

3

על פני כדור הארץ: g=10 Nkgg = 10 \ \frac{N}{kg}

שאלה 1

(2 נק')כימיה / חומרים – שינויים בחומר

השאלה מתייחסת ל"יחידה 1: בוטנול – כוהל שמשמש דלק"

המים (H2OH_2O) רותחים בטמפרטורה של 100°C.

כתבו טמפרטורה אחת שבה הבוטנול נמצא במצב צבירה נוזל והמים נמצאים במצב צבירה גז.

תשובה: ______ °C

◂ פתרון מלא לשאלה 1
תשובה:

כל טמפרטורה בין 100°C ל־118°C, למשל 110°C.

התשובה: כל טמפרטורה בין 100°C ל־118°C (כולל הקצוות), למשל 110°C.

שלב 1 – מתי המים הם גז? המים רותחים ב־100°C. בטמפרטורה של 100°C ומעליה המים הופכים לאדים (גז).

שלב 2 – מתי הבוטנול הוא נוזל? לפי הקטע, הבוטנול רותח רק ב־118°C. מתחת ל־118°C (ומעל טמפרטורת ההיתוך שלו) הוא נוזל.

שלב 3 – מחפשים טמפרטורה שמתאימה לשני התנאים יחד: גבוהה מ־100°C (המים כבר גז) ונמוכה מ־118°C (הבוטנול עדיין נוזל). לכן, למשל, ב־110°C המים הם גז והבוטנול נוזל.

טעות נפוצה: לבחור טמפרטורה נמוכה מ־100°C, למשל 90°C. בטמפרטורה כזאת שני החומרים נוזלים.

מה נדרש לניקוד מלא

2 נק': כל טמפרטורה בין 100°C ל־118°C (כולל הקצוות).

הערות: כתיבת טווח טמפרטורות נכון במקום טמפרטורה אחת – תשובה נכונה. כתיבת שתי טמפרטורות שונות ששתיהן בתוך הטווח 100–118°C – תשובה נכונה.

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל כתיבת שתי טמפרטורות שאחת מהן מחוץ לטווח 100–118°C.

שאלה 2

(3 נק')כימיה / הקשר הכימי והאנרגיה בתהליך הכימי

השאלה מתייחסת ל"יחידה 1: בוטנול – כוהל שמשמש דלק"

בטבלה מוצגת יכולת הקישור של שלושת סוגי האטומים שבונים את מולקולת הבוטנול.

סוג האטוםסמל כימייכולת קישור
פחמןC4
חמצןO2
מימןH1

במלבן מופיע מודל חלקי של מולקולת בוטנול, C4H10OC_4H_{10}O: מופיעים בו רק אטומי הפחמן והחמצן והקשרים ביניהם.

השלימו את המודל: הוסיפו את כל אטומי המימן ואת הקשרים שמחברים אותם לשאר האטומים. היעזרו בנתונים שבטבלה.

◂ פתרון מלא לשאלה 2
תשובה:

שלושה H קשורים לפחמן השמאלי, שני H לכל אחד משני הפחמנים האמצעיים, שני H לפחמן שקשור לחמצן, ו־H אחד קשור לחמצן (סך הכול 10 אטומי H).

התשובה: מוסיפים 10 אטומי מימן כך שלכל אטום יהיה מספר הקשרים שמתאים ליכולת הקישור שלו.

שלב 1 – סופרים כמה קשרים כבר יש לכל אטום במודל:

• הפחמן השמאלי קשור לפחמן אחד בלבד – יש לו קשר 1, והוא צריך 4. חסרים לו 3 קשרים ← מוסיפים 3 אטומי H.

• שני הפחמנים האמצעיים קשורים כל אחד לשני פחמנים – יש להם 2 קשרים. חסרים 2 ← מוסיפים לכל אחד 2 אטומי H.

• הפחמן הרביעי קשור לפחמן ולחמצן – יש לו 2 קשרים. חסרים 2 ← מוסיפים 2 אטומי H.

• החמצן קשור לפחמן אחד – יש לו קשר 1, והוא צריך 2. חסר קשר 1 ← מוסיפים אטום H אחד.

שלב 2 – בודקים: 3+2+2+2+1=103 + 2 + 2 + 2 + 1 = 10 אטומי מימן, בדיוק כמו בנוסחה C4H10OC_4H_{10}O. לכל אטום מימן יש קשר אחד בלבד, כמו שכתוב בטבלה.

טעות נפוצה: לשכוח את אטום המימן שקשור לחמצן, או לחבר את החמצן לפחמן בקשר כפול (שני קווים). אז הפחמן האחרון יקבל קשר מיותר, ומספר אטומי המימן לא יתאים לנוסחה.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': הוספת כל הרכיבים האלה למודל: שלושה קווים מחוברים לפחמן השמאלי ובקצה כל קו אטום H; שני קווים מחוברים לכל אחד משני הפחמנים האמצעיים ובקצה כל קו אטום H; שני קווים מחוברים לפחמן הקשור לחמצן ובקצה כל קו אטום H; קו אחד מחובר לחמצן ובקצהו אטום H.

הערות: אם צוירו אטומי H סמוך לאטומים בלי קווים, אבל ברור מהציור לאיזה אטום קשור כל H – התשובה נכונה. אם נכתב מספר ליד האטומים, אבל ברור ממנו לאיזה אטום קשור כל H – התשובה נכונה.

0 נק': כל תשובה אחרת (למשל קשר כפול בין פחמן לחמצן, או אטום H שקשור לשני אטומים).

שאלה 3

(3 נק')כימיה / הקשר הכימי והאנרגיה בתהליך הכימי

השאלה מתייחסת ל"בעירת בוטנול"

השלימו את המשפט:

בעירת בוטנול היא תהליך ______ (פולט / קולט) אנרגיה.

איזה מן הפרטים שבקטע מאפשר לקבוע אם הבעירה פולטת אנרגיה או קולטת אנרגיה? סמנו את התשובה הנכונה.

  1. 1

    בזמן הבעירה נוצרים אדי מים.

  2. 2

    בזמן הבעירה משתחררים חום ואור.

  3. 3

    בזמן הבעירה מגיב חמצן מהאוויר.

◂ פתרון מלא לשאלה 3
התשובה הנכונה:2

בזמן הבעירה משתחררים חום ואור.

התשובה הנכונה: פולט, והפרט שמאפשר לקבוע זאת הוא (2) – בזמן הבעירה משתחררים חום ואור.

תהליך פולט אנרגיה הוא תהליך שבו אנרגיה יוצאת מהחומרים אל הסביבה. בקטע כתוב: "בתגובה משתחררים חום ואור". חום ואור הם צורות של אנרגיה, והם יוצאים מהבעירה אל הסביבה – ולכן הבעירה פולטת אנרגיה (ולכן אפשר להשתמש בה להנעת מכונית).

למה לא (1)? אדי מים הם חומר שנוצר בתגובה (תוצר). העובדה שנוצר חומר מסוים לא מלמדת אם אנרגיה יצאה מהתגובה או נכנסה אליה.

למה לא (3)? חמצן הוא חומר שמגיב (מגיב בתגובה). גם הוא חומר ולא אנרגיה, ולכן הוא לא מעיד על כיוון מעבר האנרגיה.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': השלמת המשפט במילה "פולט" וגם סימון תשובה (2) – בזמן הבעירה משתחררים חום ואור.

הערה: אם הוקפה או סומנה המילה "פולט" במקום לכתוב אותה, או שנכתב "פליטה של", "פולטת" וכדומה – התשובה נכונה.

1 נק': המשפט לא הושלם או הושלם באופן שגוי, וגם סימון תשובה (2). (התלמיד זיהה שחום ואור הם אנרגיה שעוברת בתהליך, בניגוד לחומרים.)

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 4

(3 נק')כימיה / הקשר הכימי והאנרגיה בתהליך הכימי

השאלה מתייחסת ל"יחידה 1: בוטנול – כוהל שמשמש דלק" ול"בעירת בוטנול"

בקטעים שקראתם מתוארים שני תהליכים שבוטנול יכול לעבור: רתיחה ובעירה.

באיזה מהתהליכים נשברים הקשרים שבין האטומים שבתוך מולקולת הבוטנול?

  1. 1

    גם ברתיחה וגם בבעירה נשברים קשרים בין האטומים שבמולקולה.

  2. 2

    ברתיחה נשברים קשרים בין האטומים שבמולקולה, ובבעירה לא.

  3. 3

    לא ברתיחה ולא בבעירה נשברים קשרים בין האטומים שבמולקולה.

  4. 4

    בבעירה נשברים קשרים בין האטומים שבמולקולה, וברתיחה לא.

◂ פתרון מלא לשאלה 4
התשובה הנכונה:4

בבעירה נשברים קשרים בין האטומים שבמולקולה, וברתיחה לא.

התשובה הנכונה: (4) – בבעירה נשברים קשרים בין האטומים שבמולקולה, וברתיחה לא.

רתיחה היא שינוי של מצב צבירה (שינוי פיזיקלי). כשבוטנול רותח, המולקולות מתרחקות זו מזו ועוברות ממצב נוזל למצב גז, אבל כל מולקולה נשארת שלמה – עדיין C4H10OC_4H_{10}O. רק הכוחות בין המולקולות נחלשים; הקשרים בין האטומים בתוך המולקולה אינם נשברים.

בעירה היא תגובה כימית. מולקולות הבוטנול מגיבות עם חמצן ונוצרים חומרים חדשים: CO2CO_2 ו־H2OH_2O. כדי שייווצרו חומרים חדשים, הקשרים בתוך מולקולות הבוטנול חייבים להישבר, והאטומים מתחברים מחדש בסידור אחר.

למה לא (1)? ברתיחה הבוטנול נשאר בוטנול (רק במצב גז), ולכן הקשרים בתוך המולקולה לא נשברים.

למה לא (2)? זה הפוך: ברתיחה המולקולות נשארות שלמות, ובבעירה הן מתפרקות ונוצרים חומרים חדשים.

למה לא (3)? בבעירה נוצרים חומרים חדשים (CO2CO_2 ומים). זה אפשרי רק אם הקשרים במולקולות הבוטנול נשברו.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (4).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 5

(3 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"תערובות של בנזין ובוטנול"

פחמן חד־חמצני (COCO) מסוכן כי הוא נצמד לתאי הדם האדומים ותופס בהם את המקום של החמצן. אדם שנושם אוויר שיש בו COCO מרגיש עייפות וחולשה, כי לתאי הגוף שלו מגיע פחות חמצן, והם מבצעים פחות נשימה תאית.

מהו התפקיד של תהליך הנשימה התאית בתאי הגוף?

  1. 1

    שחרור אנרגיה שהתא יכול לנצל לפעילויות שלו

  2. 2

    ייצור גלוקוז מפחמן דו־חמצני וממים

  3. 3

    אחסון חמצן בתוך התא לשעת הצורך

  4. 4

    סילוק פחמן דו־חמצני מהתאים

◂ פתרון מלא לשאלה 5
התשובה הנכונה:1

שחרור אנרגיה שהתא יכול לנצל לפעילויות שלו

התשובה הנכונה: (1) – שחרור אנרגיה שהתא יכול לנצל לפעילויות שלו.

בנשימה התאית, שמתרחשת במיטוכונדריות, הגלוקוז מגיב עם חמצן ונוצרים פחמן דו־חמצני ומים. בתהליך הזה משתחררת אנרגיה שהייתה אגורה בגלוקוז, והתא משתמש בה לכל פעילויותיו (למשל התכווצות שריר, בניית חומרים, חלוקת תאים). כשמגיע פחות חמצן, משתחררת פחות אנרגיה – ולכן האדם מרגיש עייף וחלש.

למה לא (2)? ייצור גלוקוז מפחמן דו־חמצני ומים הוא פוטוסינתזה, שמתרחשת בצמחים, ולא נשימה תאית.

למה לא (3)? בנשימה התאית החמצן מנוצל (מגיב עם הגלוקוז), ולא נאגר.

למה לא (4)? פחמן דו־חמצני הוא תוצר לוואי של הנשימה התאית, והגוף מסלק אותו. הסילוק הוא לא המטרה של התהליך – המטרה היא האנרגיה.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (1).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 6

(3 נק')כימיה / השפעת השימוש בחומרים על הפרט, החברה והסביבה

השאלה מתייחסת ל"תערובות של בנזין ובוטנול"

מדוע הקפידו המהנדסים להפעיל את המנוע באותה מהירות סיבוב בכל המדידות?

  1. 1

    כדי שהמכשירים ימדדו בדיוק רב יותר את נפח ה־COCO ואת האנרגיה.

  2. 2

    כדי שמהירות הסיבוב לא תגרום להבדלים בין התוצאות של המדידות השונות.

  3. 3

    כדי שטעויות של המהנדסים בזמן המדידה ישפיעו פחות על התוצאות.

  4. 4

    כדי שהבוטנול יהיה המקור היחיד לאנרגיה שהמנוע מפיק.

◂ פתרון מלא לשאלה 6
התשובה הנכונה:2

כדי שמהירות הסיבוב לא תגרום להבדלים בין התוצאות של המדידות השונות.

התשובה הנכונה: (2) – כדי שמהירות הסיבוב לא תגרום להבדלים בין התוצאות של המדידות השונות.

בניסוי משנים רק גורם אחד – ריכוז הבוטנול בתערובת (המשתנה הבלתי תלוי) – ובודקים איך הוא משפיע על נפח ה־COCO ועל האנרגיה (המשתנים התלויים). מהירות הסיבוב של המנוע יכולה בעצמה להשפיע על כמות הפליטה ועל האנרגיה. אם היא הייתה משתנה בין מדידה למדידה, לא היינו יודעים אם ההבדל בתוצאות נגרם בגלל הבוטנול או בגלל המהירות. לכן מהירות הסיבוב היא משתנה קבוע (גורם שנשמר זהה בכל המדידות).

למה לא (1)? הדיוק של המדידה תלוי במכשיר המדידה ובאופן השימוש בו, ולא בשאלה אם מהירות הסיבוב זהה בכל הפעמים.

למה לא (3)? כדי להקטין השפעה של טעויות אנוש חוזרים על המדידות כמה פעמים. שמירה על מהירות קבועה לא מונעת טעויות של המודדים.

למה לא (4)? גם הבנזין שבתערובת נשרף ומפיק אנרגיה, ומהירות הסיבוב לא משנה את זה.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (2).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 7

(7 נק')כימיה / השפעת השימוש בחומרים על הפרט, החברה והסביבה

השאלה מתייחסת ל"תוצאות המדידות"

היעזרו בגרף 1 ובגרף 2 וענו על הסעיפים.

א.

השלימו בטבלה את הנתונים על שתי תערובות: Bu40 ו־Bu60.

התערובתנפח ה־CO שנפלט (יחידות יחסיות)האנרגיה המופקת בכל שנייה (ג'ול)
Bu40 (40% בוטנול)____________
Bu60 (60% בוטנול)____________
(4 נק')
ב.

משרד האנרגיה שוקל לאשר מכירה של אחד משני סוגי הדלק: Bu40 או Bu60.

איזה מהם כדאי לאשר? סמנו:

(1) Bu40 (2) Bu60

נמקו את תשובתכם על סמך נתונים משני הגרפים.

(3 נק')
  1. 1

    Bu40

  2. 2

    Bu60

◂ פתרון מלא לשאלה 7

סעיף א

תשובה:

Bu40: נפח CO 7, אנרגיה 3,000 ג'ול. Bu60: נפח CO 5, אנרגיה 3,000 ג'ול.

התשובה:

התערובתנפח ה־CO שנפלטהאנרגיה בכל שנייה (ג'ול)
Bu4073,000
Bu6053,000

איך קוראים את הגרף: מוצאים על הציר האופקי את הריכוז (40 או 60), עולים ישר למעלה עד הנקודה, ומשם הולכים ישר שמאלה עד הציר האנכי.

• גרף 1: הנקודה שמעל 40 נמצאת על הקו של 7, והנקודה שמעל 60 נמצאת על הקו של 5.

• גרף 2: שתי הנקודות שמעל 40 ומעל 60 נמצאות על הקו של 3,000 ג'ול.

טעות נפוצה: להחליף בין הגרפים (לכתוב את ערכי ה־CO בעמודת האנרגיה), או לקרוא את הנקודה של ריכוז סמוך (למשל 80%).

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': כתיבת ארבעת הערכים בטבלה: Bu40 – 7 ו־3,000; Bu60 – 5 ו־3,000.

3 נק': שלושה ערכים נכונים, והערך הרביעי שגוי או חסר.

2 נק': שני ערכים נכונים, ושני ערכים שגויים או חסרים.

1 נק': ערך נכון אחד, ושלושה ערכים שגויים או חסרים.

0 נק': כל תשובה אחרת.

סעיף ב

התשובה הנכונה:2

Bu60

התשובה הנכונה: (2) Bu60.

משווים בין שתי התערובות לפי שני הגרפים:

• גרף 2 (אנרגיה): בשתי התערובות המנוע מפיק 3,000 ג'ול בכל שנייה – אין הבדל, ולכן מבחינת הפעלת המכונית שתיהן טובות באותה מידה.

• גרף 1 (פליטת CO): ב־Bu60 נפלטות 5 יחידות CO, וב־Bu40 נפלטות 7 יחידות. כלומר Bu60 פולט פחות גז רעיל.

מכיוון שהאנרגיה זהה והפליטה המזיקה קטנה יותר, עדיף לאשר את Bu60.

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "Bu60. לפי גרף 2 שתי התערובות מפיקות אותה כמות אנרגיה בכל שנייה, ולפי גרף 1 ב־Bu60 נפלט פחות פחמן חד־חמצני, שהוא גז רעיל."

למה לא Bu40? Bu40 לא נותן יותר אנרגיה מ־Bu60, ובנוסף הוא פולט יותר CO. אין אף נתון בגרפים שבו Bu40 עדיף.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': בחירה ב־(2) Bu60, ונימוק שעוסק בשני הרכיבים האלה:

1. כמות האנרגיה המופקת בכל שנייה זהה בשתי התערובות (או: התוצאות בגרף 2 זהות).

2. בשריפת Bu60 נפלט פחות פחמן חד־חמצני מאשר בשריפת Bu40 (או: בגרף 1 התוצאה של Bu60 נמוכה יותר).

הערה: נימוק שעוסק בפחמן דו־חמצני במקום בפחמן חד־חמצני – נחשב נכון, אם ברור שהכוונה לגז שנפלט בניסוי.

2 נק': בחירה ב־Bu60, ונימוק שעוסק רק ברכיב 2 (פחות פליטה של פחמן חד־חמצני).

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל בחירה ב־Bu40, או נימוק שעוסק רק ברכיב 2 וכולל מידע שגוי (למשל: "ב־Bu60 מופקת יותר אנרגיה").

שאלה 8

(6 נק')כימיה / השפעת השימוש בחומרים על הפרט, החברה והסביבה

השאלה מתייחסת ל"תערובות של בנזין ובוטנול" ול"תוצאות המדידות"

שאלת החקר של המהנדסים הייתה: "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול בתערובת על נפח הפחמן החד־חמצני שנפלט ועל כמות האנרגיה המופקת בכל שנייה?"

תלמידה קראה על הניסוי והציעה למהנדסים לבדוק שאלת חקר נוספת: "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול בתערובת על כמות תחמוצות החנקן שנפלטות מהמנוע?" לדבריה, חשוב לבדוק זאת כי תחמוצות חנקן גורמות לזיהום אוויר ולגשם חומצי.

חשבו על גורם אחר שריכוז הבוטנול בתערובת יכול להשפיע עליו, ושהייתם ממליצים למהנדסים לבדוק.

א.

נסחו שאלת חקר שתציעו למהנדסים לבדוק.

(3 נק')
ב.

חשבו איזו תועלת תצמח מבדיקת השאלה שהצעתם, והסבירו מדוע לדעתכם חשוב שהמהנדסים יבדקו דווקא אותה.

(3 נק')
◂ פתרון מלא לשאלה 8

סעיף א

תשובה:

למשל: "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול בתערובת על כמות הדלק (בליטרים) שהמכונית צורכת בנסיעה של 100 ק"מ?"

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול בתערובת על כמות הדלק (בליטרים) שהמכונית צורכת בנסיעה של 100 ק"מ?"

שאלת חקר טובה מקשרת בין משתנה בלתי תלוי – מה שהחוקרים משנים (כאן: ריכוז הבוטנול בתערובת) – ובין משתנה תלוי – מה שמודדים. המשתנה התלוי צריך להיות:

• חדש – לא נפח ה־CO, לא האנרגיה בכל שנייה ולא תחמוצות החנקן, שכבר נבדקו או הוצעו;

• מדיד – ברור מה בודקים ואיך אפשר למדוד אותו.

דוגמאות נוספות: "מה ההשפעה של ריכוז הבוטנול בתערובת על כמות הפיח (חלקיקי פחמן) שנפלטת מהמנוע?", "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול בתערובת על מחיר ליטר דלק?", "מה ההשפעה של ריכוז הבוטנול על מספר הקילומטרים שהמנוע עובר עד שהוא צריך תיקון?"

שאלות שאינן מקבלות ניקוד: "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול על יעילות התערובת?" (לא ברור מה מודדים); "כיצד משפיע סוג הבנזין על האנרגיה?" (המשתנה הבלתי תלוי אינו ריכוז הבוטנול).

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': כל שאלת חקר שמקשרת בין המשתנה הבלתי תלוי – ריכוז הבוטנול (בתערובת) – ובין משתנה תלוי חדש שאפשר לבדוק באמצעות מדדים ברורים.

הערה: שאלה שאפשר לענות עליה רק ב"כן" או "לא" (למשל "האם ריכוז הבוטנול משפיע על מחיר הדלק?") – תשובה מלאה.

2 נק': צירוף או משפט שמקשר בין ריכוז הבוטנול ובין משתנה תלוי חדש שאפשר לבדוק במדדים ברורים, אבל אינו מנוסח כשאלה (למשל "השפעת ריכוז הבוטנול על אורך החיים של המנוע").

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל: שאלה שחוזרת על המשתנים שבקטע (CO, אנרגיה בכל שנייה, תחמוצות חנקן, פחמן דו־חמצני); שאלה שלא ברור בה מה מודדים ("יעילות", "איכות הדלק"); שאלה שבה המשתנה הבלתי תלוי אינו ריכוז הבוטנול.

סעיף ב

תשובה:

הסבר של התרומה של תוצאות המחקר לאדם, לחברה או לסביבה, שקשור לשאלה בסעיף א.

תשובה לדוגמה (ציון מלא, לשאלה על צריכת הדלק): "אם יתברר שבתערובות עם הרבה בוטנול המכונית צורכת יותר דלק כדי לנסוע אותו מרחק, הנהגים יצטרכו לתדלק לעיתים קרובות יותר ולשלם יותר. חשוב לדעת את זה לפני שממליצים לנהגים לעבור לדלק עם הרבה בוטנול."

מה צריך להיות בהסבר: מה נלמד מהתוצאות, ולמי זה יועיל – לאדם (בריאות, כסף, נוחות), לחברה או לסביבה. ההסבר חייב להתאים לשאלה שכתבתם בסעיף א.

דוגמאות נוספות: לשאלה על פיח – "פיח פוגע בריאות ומלכלך את האוויר בערים, ולכן כדאי לבחור תערובת שפולטת פחות פיח"; לשאלה על אורך חיי המנוע – "אם הבוטנול גורם לבלאי מהיר של המנוע, הנהגים יצטרכו לשלם על תיקונים, וכדאי לדעת זאת מראש".

תשובות שאינן מקבלות ניקוד: "כדי לדעת אם ריכוז הבוטנול משפיע על הרכב" (חזרה על השאלה, בלי להסביר מה התועלת); "כי זה מעניין".

מה נדרש לניקוד מלא

הערה: יש לבדוק את סעיף ב לפי התשובה לסעיף א. בסעיף ב, ההסבר צריך להתייחס לשאלה שנכתבה בסעיף א (גם אם בסעיף א התקבל ניקוד חלקי או 0).

3 נק': הסבר שעוסק בתרומה של תוצאות המחקר לאדם, לחברה או לסביבה (למשל חיסכון בכסף, שמירה על הבריאות, הקטנת זיהום, בחירת דלק מתאים).

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל תשובה שאינה קשורה לשאלה מסעיף א, או תשובה שחוזרת על שאלת החקר בלי להסביר מה חשיבותה.

שאלה 9

(3 נק')כימיה / השפעת השימוש בחומרים על הפרט, החברה והסביבה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 2: כבשים על קרקע שנחשפה"

מהם גזי חממה?

  1. 1

    גזים שמייצרים בעצמם חום ומחממים את האוויר.

  2. 2

    גזים שמגינים על כדור הארץ מפני קרינה מזיקה של השמש.

  3. 3

    גזים באטמוספרה שבולעים חום שנפלט מפני כדור הארץ ומעכבים את יציאתו לחלל.

  4. 4

    גזים שמשחררים לאטמוספרה קרינה המזיקה ליצורים חיים.

◂ פתרון מלא לשאלה 9
התשובה הנכונה:3

גזים באטמוספרה שבולעים חום שנפלט מפני כדור הארץ ומעכבים את יציאתו לחלל.

התשובה הנכונה: (3) – גזים באטמוספרה שבולעים חום שנפלט מפני כדור הארץ ומעכבים את יציאתו לחלל.

קרינת השמש מחממת את פני כדור הארץ, ופני כדור הארץ פולטים חלק מהאנרגיה בחזרה כקרינת חום. גזי חממה, כמו פחמן דו־חמצני ומתאן, בולעים חלק מקרינת החום הזאת ושומרים אותה באטמוספרה – כמו קירות של חממה. כשריכוז הגזים האלה עולה, נשאר יותר חום ליד כדור הארץ, והטמפרטורה הממוצעת עולה.

למה לא (1)? גזי החממה אינם מקור של חום. הם רק "לוכדים" חום שמקורו בשמש ושנפלט מפני כדור הארץ.

למה לא (2)? כאן מתוארת שכבת האוזון, שבולעת קרינה אולטרה־סגולה מהשמש. זו תופעה אחרת.

למה לא (4)? גזי החממה אינם פולטים קרינה מזיקה; ההשפעה שלהם היא עיכוב של יציאת החום.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (3).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 10

(3 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"יחידה 2: כבשים על קרקע שנחשפה"

ערים רבות מגדילות את השטחים הירוקים שבהן ושותלות עצים ושיחים.

מדוע צעד כזה יכול לעזור להאט את ההתחממות הגלובלית?

  1. 1

    כי הצמחים קולטים מהאוויר פחמן דו־חמצני בתהליך הפוטוסינתזה.

  2. 2

    כי הצמחים משחררים לאוויר חמצן בתהליך הפוטוסינתזה.

  3. 3

    כי הצמחים קולטים מהאוויר פחמן דו־חמצני בתהליך הנשימה התאית.

  4. 4

    כי הצמחים משחררים לאוויר חמצן בתהליך הנשימה התאית.

◂ פתרון מלא לשאלה 10
התשובה הנכונה:1

כי הצמחים קולטים מהאוויר פחמן דו־חמצני בתהליך הפוטוסינתזה.

התשובה הנכונה: (1) – כי הצמחים קולטים מהאוויר פחמן דו־חמצני בתהליך הפוטוסינתזה.

לפי הקטע, ההתחממות הגלובלית נגרמת בעיקר בגלל עלייה בריכוז גזי החממה, כמו CO2CO_2. בפוטוסינתזה הצמח קולט CO2CO_2 מהאוויר, ובעזרת אנרגיית האור ומים הוא בונה ממנו גלוקוז (ומשחרר חמצן). הפחמן נשאר בגוף הצמח – בעצה, בעלים ובשורשים. כך יותר צמחים מוציאים יותר CO2CO_2 מהאטמוספרה, וזה מאט את ההתחממות.

למה לא (2)? נכון שבפוטוסינתזה משתחרר חמצן, אבל חמצן אינו גז חממה. הוספת חמצן לאוויר לא מקטינה את ההתחממות.

למה לא (3)? בנשימה התאית הצמח פולט CO2CO_2, ולא קולט אותו.

למה לא (4)? בנשימה התאית הצמח צורך חמצן, ולא משחרר אותו. וגם אילו שחרר – חמצן אינו גז חממה.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (1).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 11

(3 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"קרחונים נסוגים"

בשטחים שנחשפים אחרי נסיגה של קרחון יש מעט מאוד צמחים.

הסבירו מדוע בשטחים כאלה יכולים לחיות בעלי חיים מעטים בלבד.

◂ פתרון מלא לשאלה 11
תשובה:

צמחים הם היצרנים שבתחילת שרשרת המזון; כשיש מעט צמחים יש מעט מזון (מקור אנרגיה) לבעלי חיים אוכלי צמחים, ובעקבותיהם גם לטורפים.

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "הצמחים הם היצרנים – הם מייצרים מזון בפוטוסינתזה. בעלי החיים אוכלי הצמחים ניזונים מהם, והטורפים ניזונים מאוכלי הצמחים. אם יש מעט צמחים, אין מספיק מזון לבעלי החיים, ולכן רק מעט בעלי חיים יכולים לחיות שם."

ההסבר: בעלי חיים אינם יכולים לייצר מזון בעצמם. כל האנרגיה שנכנסת לשרשרת המזון מגיעה מהיצרנים – הצמחים. כשיש מעט צמחים, יש מעט מזון ואנרגיה לכל שאר היצורים בבית הגידול.

אפשר גם להסביר שהצמחים מספקים לבעלי החיים מחסה – מקום להסתתר בו מטורפים או מפני מזג האוויר – וכשאין צמחים, אין מחסה.

תשובות שאינן מקבלות ניקוד: "כי צמחים פולטים חמצן ובלעדיהם אין חמצן" – בשטח פתוח החמצן מגיע מכל האטמוספרה, וכמה צמחים מעטים לא ישנו את ריכוזו; "כי הקרקע דלה במינרלים" – זו הסיבה למיעוט הצמחים, לא הסבר למיעוט בעלי החיים.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': הסבר שעוסק באחת האפשרויות האלה:

1. (בגלל מיעוט הצמחים) אין מספיק מזון או מקור אנרגיה לבעלי החיים.

2. צמחים הם יצרנים או חלק חיוני בשרשרת המזון, ובעלי חיים אוכלי צמחים (צרכנים) תלויים בהם.

3. צמחים מספקים לבעלי חיים מחסה או מסתור (וכך מצמצמים פגיעה בהם).

0 נק': כל תשובה אחרת (למשל: הסבר שעוסק בייצור חמצן בפוטוסינתזה, או חזרה על כך שהקרקע דלה במינרלים).

שאלה 12

(3 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"המחקר בהרי האלפים"

מה אפשר להסיק מגרף 3 על השינוי בכמות החנקן בקרקע בין השנים 2020 ל־2024?

  1. 1

    כמות החנקן עלתה רק בחלקת הניסוי, ובחלקת הבקרה היא נשארה כמו שהייתה.

  2. 2

    כמות החנקן עלתה רק בחלקת הבקרה, ובחלקת הניסוי היא נשארה כמו שהייתה.

  3. 3

    כמות החנקן עלתה בשתי החלקות, והעלייה בחלקת הבקרה הייתה גדולה יותר.

  4. 4

    כמות החנקן עלתה בשתי החלקות, והעלייה בחלקת הניסוי הייתה גדולה יותר.

◂ פתרון מלא לשאלה 12
התשובה הנכונה:4

כמות החנקן עלתה בשתי החלקות, והעלייה בחלקת הניסוי הייתה גדולה יותר.

התשובה הנכונה: (4) – כמות החנקן עלתה בשתי החלקות, והעלייה בחלקת הניסוי הייתה גדולה יותר.

קוראים את גובה העמודות בגרף 3:

• חלקת הבקרה (בלי כבשים): 5 יחידות ב־2020 ו־9 יחידות ב־2024 ← עלייה של 9−5=49 - 5 = 4 יחידות.

• חלקת הניסוי (עם כבשים): 6 יחידות ב־2020 ו־16 יחידות ב־2024 ← עלייה של 16−6=1016 - 6 = 10 יחידות.

בשתי החלקות הייתה עלייה, והעלייה בחלקת הניסוי (10 יחידות) גדולה מהעלייה בחלקת הבקרה (4 יחידות). זה מתאים להשערה שהגללים של הכבשים מוסיפים חנקן לקרקע.

למה לא (1)? גם בחלקת הבקרה העמודה של 2024 גבוהה מהעמודה של 2020 – כלומר גם שם הייתה עלייה.

למה לא (2)? בחלקת הניסוי הייתה עלייה גדולה מאוד (מ־6 ל־16), ולא נשארה אותה כמות.

למה לא (3)? זה הפוך: העלייה בחלקת הבקרה (4 יחידות) קטנה מהעלייה בחלקת הניסוי (10 יחידות). מי שבוחר בזה אולי השווה רק את גובה העמודות של 2020.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (4).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 13

(4 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"המחקר בהרי האלפים"

בכל חלקה לקחו החוקרים 12 דגימות קרקע ממקומות שונים בחלקה. בכל דגימה נמדדה כמות החנקן, ובגרף מוצג הממוצע של כל חלקה.

הסבירו מדוע החוקרים לא הסתפקו בדגימת קרקע אחת מכל חלקה.

◂ פתרון מלא לשאלה 13
תשובה:

כמות החנקן יכולה להיות שונה ממקום למקום בחלקה; דגימה אחת יכולה להיות מקרית ולא לייצג את כל החלקה, ורק ממוצע של דגימות רבות מאפשר מסקנה מבוססת.

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "כמות החנקן בקרקע לא זהה בכל מקום בחלקה – למשל, במקום שבו כבשה השאירה גללים יהיה הרבה חנקן, ובמקום אחר מעט. אם החוקרים היו לוקחים דגימה אחת, ייתכן שהיא הייתה נלקחת במקרה ממקום חריג, והתוצאה לא הייתה מייצגת את כל החלקה."

ההסבר: דגימה אחת יכולה להיות מקרית – גבוהה או נמוכה במיוחד. כשלוקחים הרבה דגימות ממקומות שונים ומחשבים ממוצע, ההשפעה של דגימה חריגה אחת קטנה, והתוצאה מייצגת טוב יותר את החלקה כולה. כך אפשר לבסס עליה מסקנה (וגם לבדוק שהתוצאות חוזרות על עצמן).

תשובות שאינן מקבלות ניקוד: "כי דגימה אחת לא מספיקה" (חוזר על השאלה בלי להסביר למה); "כדי שהניסוי יהיה אמין" (הסבר כללי מדי); "כדי לראות את השינוי בין 2020 ל־2024" (זו מטרת המדידה בשתי שנים, לא מטרת הדגימות הרבות); "כדי שיהיה עוד חנקן לבדוק אם דגימה תיפסל".

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': הסבר שעוסק באחת האפשרויות האלה:

1. צריך לוודא שהתוצאות אינן מקריות, או שהתוצאות חוזרות על עצמן.

2. דגימה אחת יכולה לא לייצג את החלקה (את התופעה), או שאי אפשר לבסס מסקנה על דגימה אחת.

3. יש הבדלים בין אזורים שונים בכל חלקה (ולכן יש תוצאות מקריות שאינן בשליטת החוקר).

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל הסבר כללי מדי ("כדי שהניסוי יהיה טוב יותר"), חזרה על השאלה, או הסבר שעוסק בהשוואה בין השנים או בין החלקות.

שאלה 14

(3 נק')ביולוגיה / התא: מבנה ותפקוד

השאלה מתייחסת ל"חנקן בצמחים"

מהו אחד התפקידים של חלבונים בצמח?

  1. 1

    לשמור את המידע התורשתי ולהעביר אותו לתאים חדשים.

  2. 2

    לשמש אנזימים, שמזרזים תגובות כימיות בתאי הצמח.

  3. 3

    לשמש המקור העיקרי שממנו הצמח מפיק אנרגיה.

  4. 4

    לתפוס את רוב הנפח של התא ולשמור על צורתו.

◂ פתרון מלא לשאלה 14
התשובה הנכונה:2

לשמש אנזימים, שמזרזים תגובות כימיות בתאי הצמח.

התשובה הנכונה: (2) – לשמש אנזימים, שמזרזים תגובות כימיות בתאי הצמח.

רוב האנזימים הם חלבונים. אנזים מזרז תגובה כימית מסוימת בתא – למשל תגובות של הפוטוסינתזה או של הנשימה התאית – בלי שהוא עצמו מתכלה. לחלבונים יש גם תפקידים נוספים, למשל בבניית מבנים בתא ובהעברת חומרים דרך קרום התא.

למה לא (1)? את המידע התורשתי שומר ה־DNA שבגרעין התא, ולא החלבונים.

למה לא (3)? המקור העיקרי לאנרגיה בצמח הוא פחמימות (למשל גלוקוז ועמילן), שמפורקות בנשימה התאית.

למה לא (4)? בתא צמחי את רוב הנפח תופס החלולית (הוואקואולה) המלאה במים, והיא עוזרת לשמור על צורת התא.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (2).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 15

(4 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"המחקר בהרי האלפים" ול"חנקן בצמחים"

אטום חנקן שהיה בגללים של כבשה בחלקת הניסוי הגיע בסוף לחלבון שבעלה של צמח עשב.

בתרשים מתואר המסלול של האטום, והשלב הראשון כבר כתוב בו. היעזרו במידע שביחידה, וכתבו כל אחד מארבעת השלבים שלהלן במקום המתאים בתרשים:

• חומצה אמינית בעלה של העשב

• מינרלים שנקלטו בשורשי העשב

• חלבון בעלה של העשב

• מינרלים המומסים במי הקרקע

◂ פתרון מלא לשאלה 15
תשובה:

(1) מינרלים המומסים במי הקרקע ← (2) מינרלים שנקלטו בשורשי העשב ← (3) חומצה אמינית בעלה של העשב ← (4) חלבון בעלה של העשב

התשובה:

עוקבים אחרי האטום שלב אחר שלב:

(1) הגללים נשארים על הקרקע ומתפרקים, והמינרלים שבהם מתמוססים במים שבקרקע – מינרלים המומסים במי הקרקע.

(2) הצמח קולט מים ומינרלים מומסים דרך השורשים – מינרלים שנקלטו בשורשי העשב.

(3) לפי הקטע, הצמח משתמש במינרלים המכילים חנקן כדי לבנות חומצות אמיניות – חומצה אמינית בעלה של העשב.

(4) מחומצות אמיניות הצמח בונה חלבונים – חלבון בעלה של העשב.

טעות נפוצה: להחליף בין (3) ל־(4). חומצות אמיניות הן "אבני הבניין", והחלבון בנוי מהן – לכן החומצה האמינית חייבת לבוא לפני החלבון.

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': השלמת ארבעת השלבים בתרשים בסדר הזה: (1) מינרלים המומסים במי הקרקע; (2) מינרלים שנקלטו בשורשי העשב; (3) חומצה אמינית בעלה של העשב; (4) חלבון בעלה של העשב.

2 נק': שלבים (1) ו־(2) הושלמו נכון, אבל שלבים (3) ו־(4) נכתבו בסדר הפוך.

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 16

(3 נק')ביולוגיה / התא: מבנה ותפקוד

השאלה מתייחסת ל"יחידה 3: דג מתורבת"

לפי הקטע, התאים בביוריאקטור מתחלקים פעמים רבות, וכך נוצרים תאים חדשים.

איזה צירוף של חומרים חייבים לספק לתאי הדג במצע הגידול כדי שיוכלו לגדול ולהתחלק?

  1. 1

    פחמן דו־חמצני ואור

  2. 2

    חומרים אורגניים ואור

  3. 3

    חומרים אורגניים וחמצן

  4. 4

    כלורופיל וחמצן

◂ פתרון מלא לשאלה 16
התשובה הנכונה:3

חומרים אורגניים וחמצן

התשובה הנכונה: (3) – חומרים אורגניים וחמצן.

תאי דג הם תאים של בעל חיים. אין בהם כלורופיל, והם אינם מבצעים פוטוסינתזה – כלומר הם לא יכולים לייצר מזון בעצמם. לכן צריך לתת להם:

• חומרים אורגניים (חומרי מזון כמו גלוקוז וחומצות אמיניות) – מקור אנרגיה וחומרי בניין לתאים החדשים;

• חמצן – כדי לבצע נשימה תאית ולשחרר מהגלוקוז את האנרגיה שהתאים צריכים כדי לגדול ולהתחלק.

למה לא (1)? פחמן דו־חמצני ואור הם מה שצמח צריך לפוטוסינתזה. תאי בעל חיים אינם מבצעים פוטוסינתזה.

למה לא (2)? חומרים אורגניים אכן נחוצים, אבל אור אינו נחוץ לתאי בעל חיים – אין להם כלורופיל שקולט אותו.

למה לא (4)? חמצן נחוץ, אבל כלורופיל הוא פיגמנט של צמחים, ותאי בעל חיים אינם משתמשים בו.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (3).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 17

(7 נק')ביולוגיה / התא: מבנה ותפקוד

השאלה מתייחסת ל"יחידה 3: דג מתורבת"

גם בגוף האדם, כמו בנתח דג, יש תאי שריר ותאי שומן, ולכל סוג תא יש מבנה שמתאים לתפקיד שלו.

באיור מוצגים תא שומן וקטע של תא שריר, ומסומנים בהם כמה מרכיבים.

א.

מהו התפקיד העיקרי של סיבי החלבון שבתא השריר?

(3 נק')
  1. 1

    לאגור חומר שמשמש מקור אנרגיה לגוף בזמן רעב

  2. 2

    לשמור את המידע התורשתי של התא

  3. 3

    לאפשר לתא להתקצר (להתכווץ) וכך להזיז חלקים בגוף

  4. 4

    למלא את התא וכך לשמור על צורה קבועה שלו

ב.

באיור רואים שבתא השריר יש הרבה יותר מיטוכונדריות מאשר בתא השומן.

הסבירו כיצד ההבדל הזה קשור לתפקוד של כל אחד משני התאים.

(4 נק')
◂ פתרון מלא לשאלה 17

סעיף א

התשובה הנכונה:3

לאפשר לתא להתקצר (להתכווץ) וכך להזיז חלקים בגוף

התשובה הנכונה: (3) – לאפשר לתא להתקצר (להתכווץ) וכך להזיז חלקים בגוף.

התפקיד של תאי השריר הוא לייצר תנועה. סיבי החלבון שבתא השריר מסודרים לאורך התא, והם יכולים להחליק זה על זה ולקצר את התא. כשתאי שריר רבים מתקצרים יחד, השריר מתכווץ ומושך עצם – וכך אנחנו מזיזים איברים.

למה לא (1)? זה התפקיד של מאגר השומן שבתא השומן, ולא של סיבי החלבון שבתא השריר.

למה לא (2)? המידע התורשתי (DNA) שמור בגרעין התא.

למה לא (4)? סיבי החלבון בתא השריר אינם "ממלאים" את התא – התפקיד שלהם הוא התכווצות, כלומר דווקא שינוי של צורת התא.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (3).

0 נק': כל תשובה אחרת.

סעיף ב

תשובה:

במיטוכונדריות מתרחשת נשימה תאית שמשחררת אנרגיה; תא השריר מתכווץ ופעיל מאוד ולכן צריך הרבה יותר אנרגיה מתא השומן, ולכן יש בו יותר מיטוכונדריות.

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "במיטוכונדריות מתרחשת הנשימה התאית, שבה משתחררת אנרגיה לתא. תא שריר מתכווץ שוב ושוב ולכן צורך הרבה אנרגיה, ואילו תא שומן בעיקר אוגר שומן וצורך מעט אנרגיה. לכן בתא השריר יש הרבה יותר מיטוכונדריות."

שני הרכיבים שצריכים להופיע בהסבר:

1. מה קורה במיטוכונדריה: היא מקום הנשימה התאית, שבה מופקת אנרגיה זמינה לתא ("תחנת הכוח" של התא).

2. ההבדל בתפקוד: תא השריר פעיל – הוא מתכווץ ומניע את הגוף – ולכן צריך הרבה יותר אנרגיה מתא השומן, שתפקידו בעיקר לאגור שומן.

מחברים: יותר מיטוכונדריות ← יותר נשימה תאית ← יותר אנרגיה, בדיוק מה שתא פעיל צריך.

טעות נפוצה: לכתוב שתא השריר צריך יותר מיטוכונדריות "כדי להיות חזק" או "כדי שיהיה לו יותר כוח". כוח אינו אנרגיה; צריך להסביר שהמיטוכונדריות מספקות אנרגיה.

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': הסבר שעוסק בשני הרכיבים האלה:

1. במיטוכונדריה מתרחשת נשימה תאית, או מופקת אנרגיה, או המיטוכונדריה משמשת "תחנת כוח" של התא.

2. בתאי השריר יש יותר נשימה תאית, או הפקת אנרגיה רבה יותר (מאשר בתאי שומן), או שתאי השריר צורכים יותר אנרגיה, או פעילים יותר (מתאי השומן).

3 נק': הסבר שעוסק רק ברכיב 2 (למשל: "תא שריר צריך יותר אנרגיה כי הוא מתכווץ ומזיז את הגוף").

2 נק': הסבר שעוסק רק ברכיב 1 (למשל: "במיטוכונדריה יש נשימה תאית, ולכן בתא שיש בו יותר מיטוכונדריות יש יותר נשימה תאית").

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל הסבר שעוסק במושגים "כוח" או "חוזק" במקום באנרגיה.

שאלה 18

(3 נק')כימיה / השפעת השימוש בחומרים על הפרט, החברה והסביבה

השאלה מתייחסת ל"דג מתורבת והסביבה"

כדי לדעת אם טביעת הרגל הפחמנית של דג מתורבת קטנה מזו של דג מחוות דגים, צריך לערוך כמה השוואות.

באחת ההשוואות בודקים כמה אנרגיה צורך כל אחד מתהליכי הייצור – למשל כדי לחמם את הביוריאקטורים או כדי להפעיל את משאבות המים בחווה.

הסבירו מדוע כמות האנרגיה שצורך תהליך הייצור משפיעה על טביעת הרגל הפחמנית שלו.

◂ פתרון מלא לשאלה 18
תשובה:

רוב האנרגיה (החשמל) מופקת משריפת דלקים כמו פחם וגז טבעי; ככל שתהליך צורך יותר אנרגיה, נשרף יותר דלק ונפלט יותר פחמן דו־חמצני (גז חממה), ולכן טביעת הרגל הפחמנית גדלה.

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "את רוב החשמל מייצרים בתחנות כוח ששורפות דלקים כמו פחם וגז טבעי. ככל שהייצור צורך יותר אנרגיה, צריך לשרוף יותר דלק, ובשריפה נפלט יותר פחמן דו־חמצני – גז חממה. לכן טביעת הרגל הפחמנית גדלה."

שני הרכיבים של ההסבר:

1. מאין מגיעה האנרגיה: הפקת אנרגיה (למשל חשמל לחימום ולמשאבות) כרוכה בדרך כלל בשריפה של דלקים מתכלים (פחם, נפט, גז טבעי).

2. מה הקשר לטביעת הרגל הפחמנית: בשריפה נפלטים גזי חממה (בעיקר CO2CO_2). טביעת רגל פחמנית מודדת בדיוק את כמות גזי החממה שנפלטים בגלל התהליך.

לכן יותר אנרגיה ← יותר שריפה ← יותר גזי חממה ← טביעת רגל פחמנית גדולה יותר.

ניקוד חלקי: "כי ככל שצורכים יותר אנרגיה נפלט יותר פחמן דו־חמצני" – נכון, אבל חסר ההסבר מדוע (שהאנרגיה מגיעה משריפת דלקים).

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': הסבר שעוסק בשני הרכיבים האלה:

1. (הפקת האנרגיה הנדרשת לייצור דורשת) שריפה או שימוש בדלקים או במשאבים מתכלים.

2. (בעקבות השריפה או השימוש בדלקים) נפלטים גזים, או חומרים מזהמים, או גזי חממה.

2 נק': הסבר שעוסק רק באחד משני הרכיבים (למשל: "ככל שמשתמשים ביותר אנרגיה נפלט יותר פחמן דו־חמצני וזה יוצר יותר זיהום").

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 19

(3 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"המחיר של דג מתורבת"

מאז שהוצג לראשונה נתח דג מתורבת, העלות לייצר אותו ירדה מאוד. בטבלה מוצגת עלות הייצור של 1 ק"ג דג מתורבת בכמה שנים (הנתונים להמחשה).

שנהעלות ייצור של 1 ק"ג דג מתורבת (בדולרים)
20151,800,000
201840,000
2021700
202460

באיזה גרף מוצגת בצורה נכונה המגמה של הנתונים שבטבלה?

  1. 1

    גרף 1

  2. 2

    גרף 2

  3. 3

    גרף 3

  4. 4

    גרף 4

◂ פתרון מלא לשאלה 19
התשובה הנכונה:4

גרף 4

התשובה הנכונה: (4) – גרף 4.

מה רואים בטבלה:

• בין 2015 ל־2018 העלות ירדה ב־1,800,000−40,000=1,760,0001{,}800{,}000 - 40{,}000 = 1{,}760{,}000 דולר – ירידה עצומה.

• בין 2018 ל־2021 העלות ירדה ב־40,000−700=39,30040{,}000 - 700 = 39{,}300 דולר – ירידה קטנה בהרבה.

• בין 2021 ל־2024 העלות ירדה רק ב־700−60=640700 - 60 = 640 דולר.

כלומר, העלות כל הזמן יורדת, אבל הירידה הגדולה הייתה בהתחלה, ואחר כך הקו כמעט שטוח וקרוב מאוד לאפס (60 דולר הם כמעט אפס לעומת 1,800,000). זו בדיוק הצורה של גרף 4: ירידה תלולה מאוד בהתחלה ואחר כך התמתנות.

למה לא גרף 1? בגרף 1 הקו ישר – כלומר העלות יורדת באותה כמות בכל שלוש שנים. בטבלה הירידות שונות מאוד זו מזו.

למה לא גרף 2? בגרף 2 העלות כמעט לא משתנה בהתחלה ויורדת חזק רק בסוף – הפוך מהטבלה.

למה לא גרף 3? בגרף 3 העלות יורדת בקצב קבוע ואז נעצרת בגובה שנשאר רחוק מאפס. בטבלה, ב־2021 וב־2024 העלות קרובה מאוד לאפס לעומת 2015, והיא ממשיכה לרדת.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (4).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 20

(4 נק')ביולוגיה / הזנה בצמחים, בבעלי חיים ובאדם

השאלה מתייחסת ל"יחידה 3: דג מתורבת" ול"דג מתורבת והסביבה" ול"המחיר של דג מתורבת"

לאור המידע שקראתם ביחידה, האם הייתם ממליצים להשקיע עוד משאבים, כמו כסף ושעות עבודה, בפיתוח של תעשיית הדג המתורבת ובהרחבה שלה?

סמנו: (1) כן (2) לא

נמקו את בחירתכם בעזרת שני נימוקים שונים.

נימוק 1: ______

נימוק 2: ______

  1. 1

    כן

  2. 2

    לא

◂ פתרון מלא לשאלה 20
תשובה:

כל עמדה (כן או לא) עם שני נימוקים מקטגוריות שונות שתומכים בה ואינם סותרים את המידע ביחידה.

אין תשובה אחת נכונה – בודקים את איכות הנימוקים. צריך לבחור עמדה ולכתוב שני נימוקים מסוגים שונים שתומכים בה.

תשובה לדוגמה (ציון מלא) – כן:

נימוק 1 (סביבה – ים): "דג מתורבת יכול להקטין את הדיג־היתר, וכך אוכלוסיות הדגים בים יוכלו להתאושש."

נימוק 2 (מחיר): "לפי הטבלה העלות יורדת מאוד משנה לשנה, ולכן אם ימשיכו לפתח את התחום, הדג המתורבת יהיה זול מספיק כדי שאנשים רבים יוכלו לקנות אותו."

תשובה לדוגמה (ציון מלא) – לא:

נימוק 1 (עלות): "כיום הייצור עדיין יקר מאוד, ורוב האנשים לא יכולים לקנות את המוצר."

נימוק 2 (בריאות/טעם): "עדיין לא ברור אם לדג מתורבת יש את כל רכיבי התזונה של דג רגיל, ואם הוא טעים לאנשים."

רעיונות לנימוקים בעד: פחות פגיעה בדגים ובבעלי חיים; פחות זיהום מים מחוות דגים; טביעת רגל פחמנית קטנה יותר; ירידה צפויה במחיר; ייצור כמות גדולה של מזון מדגימה קטנה; מקורות תעסוקה חדשים.

רעיונות לנימוקים נגד: עלות ייצור גבוהה כיום; ספק לגבי ערך תזונתי או בטיחות; פגיעה בפרנסה של דייגים ומגדלי דגים; עדיף להשקיע את הכסף בצרכים אחרים; אנשים אולי לא ירצו לאכול מזון שגודל במעבדה.

שימו לב: שני נימוקים מאותו סוג (למשל "פחות זיהום מים" ו"פחות פגיעה בים") נחשבים נימוק אחד. נימוק שתומך בעמדה ההפוכה מזו שסימנתם יגרום להורדת נקודות.

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': סימון "כן" או "לא", וכתיבת שני נימוקים מקטגוריות שונות שתומכים בעמדה שנבחרה ואינם סותרים את המידע ביחידה.

קטגוריות לעמדה "כן": צמצום הפגיעה בבעלי חיים (בדגים); צמצום זיהום מקורות מים; צמצום פליטת גזי חממה או טביעת הרגל הפחמנית; ירידה במחיר בעתיד; חיסכון במשאבים הנחוצים לגידול דגים; ייצור כמויות גדולות של מזון; יצירת מקומות עבודה חדשים.

קטגוריות לעמדה "לא": עלות גבוהה (בהווה); חשש לטעם או לערך התזונתי; חשש לבריאות או לבטיחות; פגיעה בפרנסת הדייגים ומגדלי הדגים; עדיפות להשקעה בצרכים אחרים; התנגדות של צרכנים למזון ממעבדה.

הערה: כתיבת שני נימוקים נכונים תחת "נימוק 1" נחשבת תשובה מלאה, אלא אם נכתב נימוק נוסף שסותר את העמדה שנבחרה.

2 נק': סימון כן או לא, ואחת האפשרויות: (1) נימוק אחד בלבד שתומך בעמדה; (2) שני נימוקים מאותה קטגוריה; (3) נימוק אחד שתומך בעמדה ונימוק אחד שסותר אותה.

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל נימוק שאינו רלוונטי לשאלה.

שאלה 21

(3 נק')פיזיקה וטכנולוגיה / סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה וחוק שימור האנרגיה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה"

בתרשים מתוארות המרות האנרגיה שמתרחשות במתקן – מאגירת האנרגיה (איור 1) ועד ניצול האנרגיה האגורה (איור 2).

בכל אחד משלושת המלבנים הקיפו את סוג האנרגיה הנכון.

◂ פתרון מלא לשאלה 21
תשובה:

חשמלית ← גובה ← חשמלית

התשובה: חשמלית ← גובה ← חשמלית.

עוקבים אחרי האנרגיה לפי האיורים:

• המלבן הראשון (מימין): האנרגיה מגיעה מרשת החשמל ומפעילה את המנוע – זו אנרגיה חשמלית (שלב 1 באיור 1).

• המלבן האמצעי: המנוע גורר את הקרון במעלה הגבעה, והקרון נמצא עכשיו גבוה יותר. לפי הקטע, האנרגיה נאגרת כאנרגיית גובה (שלב 3).

• המלבן האחרון (משמאל): כשהקרון יורד הוא מסובב את הגנרטור, והגנרטור מייצר אנרגיה חשמלית שעוברת לרשת (שלבים 5–6 באיור 2).

(בזמן הירידה יש גם שלב ביניים של אנרגיית תנועה, אבל התרשים מבקש לבחור רק בין גובה לחשמלית.)

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': הקפת סוגי האנרגיה בסדר הזה: חשמלית ← גובה ← חשמלית.

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 22

(8 נק')פיזיקה וטכנולוגיה / סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה וחוק שימור האנרגיה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה" ול"נוסחאות"

הפרש הגובה בין תחתית המסילה לראש המסילה הוא 250 מטרים. כדי לגרור את הקרון מהתחתית עד הראש, צריך להשקיע בו אנרגיה של 50,000,000 (חמישים מיליון) ג'ול.

א.

היעזרו בנוסחאות (בקטע "נוסחאות") וחשבו את המסה של הקרון.

הציגו את דרך החישוב, והקפידו לכתוב יחידות מידה.

המסה של הקרון: ______

(4 נק')
ב.

הציעו שתי דרכים להגדיל את כמות האנרגיה שאפשר לאגור במתקן.

1. ______

2. ______

(4 נק')
◂ פתרון מלא לשאלה 22

סעיף א

תשובה:

20,000 ק"ג (20 טונות)

התשובה: המסה של הקרון היא 20,000 ק"ג (20 טונות).

שלב 1 – בוחרים את הנוסחה המתאימה. האנרגיה שהשקיעו בקרון נאגרת כאנרגיית גובה, ולכן משתמשים בנוסחה:

Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h

שלב 2 – מציבים את הנתונים: Eh=50,000,000 JE_h = 50{,}000{,}000 \ J, g=10 Nkgg = 10 \ \frac{N}{kg}, h=250 mh = 250 \ m:

50,000,000=m⋅10⋅25050{,}000{,}000 = m \cdot 10 \cdot 250

50,000,000=m⋅2,50050{,}000{,}000 = m \cdot 2{,}500

שלב 3 – מחלקים את שני האגפים ב־2,500:

m=50,000,0002,500=20,000 kgm = \frac{50{,}000{,}000}{2{,}500} = 20{,}000 \ kg

בדיקה: 20,000⋅10⋅250=50,000,00020{,}000 \cdot 10 \cdot 250 = 50{,}000{,}000 ✓

שימו לב: hh הוא הפרש הגובה (המרחק האנכי) בין תחתית המסילה לראשה, ולא אורך המסילה המשופעת.

טעות נפוצה: להשתמש בנוסחה E=W⋅hE = W \cdot h (משקל כפול גובה) ולכתוב את התוצאה, 200,000200{,}000, כאילו היא המסה. התוצאה הזאת היא המשקל בניוטונים, ולא המסה בקילוגרמים.

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': הצגת חישוב נכון ותשובה סופית נכונה כולל יחידת מידה.

הצגת החישוב: (Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h); 50,000,000=m⋅10⋅25050{,}000{,}000 = m \cdot 10 \cdot 250; (m=20,000m = 20{,}000).

המסה של הקרון: 20,000 קילוגרם / ק"ג / kg, או 20 טונות.

הערה: אין חובה לכתוב את הנוסחה לפני הצבת הערכים.

3 נק': אחת האפשרויות: (1) שימוש בנוסחה וחישוב נכון כמו בתשובה המלאה, בלי יחידת מידה בתשובה הסופית או עם יחידת מידה שגויה; (2) שימוש בנוסחה נכונה וטעות חישוב (עם יחידת מידה נכונה).

2 נק': שימוש בנוסחה הנכונה, טעות חישוב וגם יחידת מידה שגויה או שאינה מופיעה.

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל תשובה סופית נכונה בלי הצגת החישוב, או מציאת המשקל בעזרת Eh=W⋅hE_h = W \cdot h והצגת התוצאה כמסה של הקרון.

סעיף ב

תשובה:

למשל: (1) להשתמש בקרון כבד יותר או בכמה קרונות; (2) לבנות את המסילה על גבעה גבוהה יותר (הפרש גובה גדול יותר).

תשובה לדוגמה (ציון מלא):

1. להשתמש בקרון כבד יותר (בעל מסה גדולה יותר), או לגרור כמה קרונות.

2. לבנות את המסילה על גבעה גבוהה יותר, כך שהפרש הגובה בין התחתית לראש יהיה גדול יותר.

ההסבר: האנרגיה שנאגרת היא אנרגיית גובה, Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h. את gg אי אפשר לשנות על פני כדור הארץ, ולכן כדי להגדיל את EhE_h צריך להגדיל את mm (המסה) או את hh (הפרש הגובה). לדוגמה, אם מכפילים את המסה – מכפילים את האנרגיה האגורה.

דרך נוספת שמתקבלת: להקטין את החיכוך בין חלקי המתקן (למשל בשימון הגלגלים), כך שפחות אנרגיה תהפוך לחום ויותר אנרגיה תישאר מנוצלת.

שימו לב: שתי הדרכים צריכות להיות שונות זו מזו. "קרון כבד יותר" ו"להעמיס משקולות על הקרון" הן אותה דרך (הגדלת המסה). גם "להאריך את המסילה" אינה תשובה טובה: מסילה ארוכה יותר על אותה גבעה (שיפוע מתון יותר) לא משנה את הפרש הגובה.

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': כתיבת שתיים מהדרכים האלה:

• להגדיל את המסה או את המשקל (של הקרון), למשל: קרון כבד יותר, להוסיף מטען לקרון, להוסיף קרונות.

• להגדיל את הגובה (של המתקן, או את הפרש הגובה שאליו מגיע הקרון), למשל: גבעה גבוהה יותר.

• להקטין את החיכוך בין חלקי המערכת.

2 נק': כתיבת אחת מהדרכים שלעיל, או כתיבת שתי דרכים שונות המבוססות על אותו עיקרון (למשל "קרון כבד יותר" ו"להעמיס עליו הרבה מטען").

0 נק': כל תשובה אחרת, למשל: "להגדיל את הקרון" (לא ברור אם הכוונה למסה), "להאריך את המסילה" (לא ברור שהכוונה להפרש הגובה), "להוסיף מנועים" (מנועים לבדם לא מגדילים את אנרגיית הגובה האגורה; אבל "עוד מנועים שיגררו עוד קרונות" נחשב הגדלת מסה).

שאלה 23

(6 נק')פיזיקה וטכנולוגיה / סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה וחוק שימור האנרגיה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה" ול"נוסחאות"

כך נע הקרון בזמן הירידה: בהתחלה הוא עומד במנוחה בראש המסילה. כשהוא מתחיל לנסוע, הוא מאיץ לאורך 2 מטרים בלבד. אחר כך, במשך כל שאר הירידה, המהירות שלו נשארת קבועה, עד שהוא נבלם כמה מטרים לפני סוף המסילה.

א.

באיזה גרף מוצג נכון השינוי באנרגיית התנועה של הקרון, מהרגע שהוא מתחיל לנסוע מראש המסילה ועד שהוא נבלם?

(3 נק')
  1. 1

    גרף 1

  2. 2

    גרף 2

  3. 3

    גרף 3

  4. 4

    גרף 4

ב.

אם מערכת הבלימה תתקלקל, הקרון עלול להתנגש במחסום שבסוף המסילה.

לפניכם תיאור של ארבעה קרונות שונים. איזה מהם עלול לגרום לנזק הגדול ביותר בהתנגשות במחסום?

היעזרו בנוסחאות (בקטע "נוסחאות").

(3 נק')
  1. 1

    קרון שמסתו 6,000 ק"ג, הנע במהירות של 6 מטרים בשנייה.

  2. 2

    קרון שמסתו 4,000 ק"ג, הנע במהירות של 8 מטרים בשנייה.

  3. 3

    קרון שמסתו 20,000 ק"ג, הנע במהירות של 3 מטרים בשנייה.

  4. 4

    קרון שמסתו 15,000 ק"ג, הנע במהירות של 4 מטרים בשנייה.

◂ פתרון מלא לשאלה 23

סעיף א

התשובה הנכונה:1

גרף 1

התשובה הנכונה: (1) – גרף 1.

אנרגיית התנועה תלויה במהירות: Ek=12⋅m⋅v2E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2. המסה של הקרון לא משתנה, ולכן אנרגיית התנועה משתנה רק כשהמהירות משתנה. עוקבים אחרי שלושת שלבי התנועה:

1. בהתחלה הקרון במנוחה (v=0v = 0) ← אנרגיית התנועה מתחילה מ־0.

2. הקרון מאיץ לאורך קטע קצר ← המהירות עולה, ולכן אנרגיית התנועה עולה, במשך זמן קצר בלבד.

3. מהירות קבועה במשך רוב הירידה ← אנרגיית התנועה לא משתנה: קו אופקי ארוך.

4. בלימה ← המהירות יורדת במהירות ל־0, וגם אנרגיית התנועה יורדת ל־0.

רק גרף 1 מתחיל מאפס, עולה במשך זמן קצר, נשאר קבוע ואז יורד לאפס.

למה לא גרף 2? הגרף מתחיל בערך גבוה מ־0, כאילו לקרון הייתה מהירות כבר ברגע ההתחלה. אבל הקרון התחיל במנוחה.

למה לא גרף 3? בגרף 3 אנרגיית התנועה עולה כל הזמן עד הבלימה – כלומר הקרון מאיץ לאורך כל הירידה. זה מה שהיה קורה בנפילה חופשית, אבל לפי התיאור המהירות קבועה ברוב הדרך.

למה לא גרף 4? גם כאן הגרף מתחיל מעל 0 ואנרגיית התנועה עולה לאורך כל הדרך – שתי טעויות לעומת התיאור.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (1).

0 נק': כל תשובה אחרת.

סעיף ב

התשובה הנכונה:2

קרון שמסתו 4,000 ק"ג, הנע במהירות של 8 מטרים בשנייה.

התשובה הנכונה: (2) – הקרון שמסתו 4,000 ק"ג, הנע במהירות של 8 מטרים בשנייה.

הנזק בהתנגשות גדול יותר ככל שלקרון יש יותר אנרגיית תנועה, כי זו האנרגיה שמועברת למחסום. מחשבים את Ek=12⋅m⋅v2E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 לכל קרון:

(1) 12⋅6,000⋅62=3,000⋅36=108,000 J\frac{1}{2} \cdot 6{,}000 \cdot 6^2 = 3{,}000 \cdot 36 = 108{,}000 \ J

(2) 12⋅4,000⋅82=2,000⋅64=128,000 J\frac{1}{2} \cdot 4{,}000 \cdot 8^2 = 2{,}000 \cdot 64 = 128{,}000 \ J

(3) 12⋅20,000⋅32=10,000⋅9=90,000 J\frac{1}{2} \cdot 20{,}000 \cdot 3^2 = 10{,}000 \cdot 9 = 90{,}000 \ J

(4) 12⋅15,000⋅42=7,500⋅16=120,000 J\frac{1}{2} \cdot 15{,}000 \cdot 4^2 = 7{,}500 \cdot 16 = 120{,}000 \ J

לקרון (2) יש אנרגיית התנועה הגדולה ביותר – 128,000 ג'ול.

למה לא (1)? 108,000 ג'ול – פחות מקרון (2). הקרון כבד יותר, אבל המהירות שלו קטנה יותר, והמהירות משפיעה חזק יותר כי היא מופיעה בריבוע.

למה לא (3)? זה הקרון הכבד ביותר, אבל המהירות שלו הקטנה ביותר, ולכן יש לו הכי מעט אנרגיית תנועה (90,000 ג'ול). זו הטעות של מי שחושב שהקרון הכבד ביותר תמיד גורם לנזק הגדול ביותר.

למה לא (4)? 120,000 ג'ול – קרוב, אבל עדיין פחות מ־128,000 ג'ול.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (2).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 24

(4 נק')פיזיקה וטכנולוגיה / סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה וחוק שימור האנרגיה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה" ול"נוסחאות"

נועם קרא על המתקן ושאל את עצמו אם כדאי לבנות מתקן כזה על כוכב הלכת מאדים, כדי לספק חשמל לתחנת מחקר שאולי תוקם שם בעתיד. הוא הגיע למסקנה שעל מאדים, קרון זהה שייגרר לגובה זהה יאגור הרבה פחות אנרגיה מאשר בכדור הארץ.

הטענה של נועם נכונה. נמקו אותה.

◂ פתרון מלא לשאלה 24
תשובה:

על מאדים תאוצת הכובד (gg) קטנה יותר (בערך 3.7 N/kg), כלומר כוח המשיכה וכוח הכובד שפועל על הקרון קטנים יותר; לפי Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h, עם אותה מסה ואותו גובה נאגרת פחות אנרגיה.

תשובה לדוגמה (ציון מלא): "כוח המשיכה על מאדים חלש יותר מאשר בכדור הארץ, כלומר gg שם קטן יותר. אנרגיית הגובה היא Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h, ולכן אם mm ו־hh זהים ו־gg קטן יותר, גם האנרגיה האגורה קטנה יותר."

ההסבר: המסה של הקרון (mm) היא אותה מסה בכל מקום, והגובה (hh) זהה לפי השאלה. הדבר היחיד שמשתנה הוא gg – תאוצת הכובד, שמתארת כמה חזק כוכב הלכת מושך גופים. על מאדים gg הוא בערך 3.7 ניוטון לקילוגרם, בערך פי 2.7 פחות מבכדור הארץ. לכן אנרגיית הגובה של אותו קרון באותו גובה קטנה בערך פי 2.7, והגנרטור יוכל להפיק פחות חשמל.

ניקוד חלקי: "על מאדים הקרון ייסע לאט יותר ולכן ייצר פחות אנרגיה" – כיוון נכון, אבל ההסבר אינו מגיע לסיבה עצמה: gg (כוח המשיכה) קטן יותר. שימו לב: המסה של הקרון לא משתנה; מה שקטן הוא המשקל, בגלל ש־gg קטן יותר.

תשובות שאינן מקבלות ניקוד: "על מאדים אין כוח משיכה" – שגוי, יש כוח משיכה, רק חלש יותר; "על מאדים אין אוויר" – לא קשור לאנרגיית גובה.

מה נדרש לניקוד מלא

4 נק': נימוק שעוסק בכך שתאוצת הכובד, או gg, או כוח המשיכה, או כוח הכובד, או המשקל של הקרון קטנים יותר על מאדים.

2 נק': נימוק שעוסק בכך שעל מאדים הקרון ייסע במורד לאט יותר (במהירות קטנה יותר), ולכן לא יפיק אותה כמות אנרגיה.

0 נק': כל תשובה אחרת, כולל: "על מאדים אין כוח משיכה"; חזרה על הטענה בלי נימוק; "כוח המשיכה על מאדים שונה" (בלי לציין שהוא קטן יותר); החלפה בין תאוצת הכובד ובין המשקל או המסה (למשל "המסה של הקרון קטנה יותר על מאדים").

שאלה 25

(3 נק')פיזיקה וטכנולוגיה / סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה וחוק שימור האנרגיה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה"

בין החלקים הנעים של המתקן (גלגלי הקרון, המסילה, הכבל והגלגלות) יש חיכוך, ואי אפשר להזניח אותו.

אם מביאים בחשבון את החיכוך, מה נכון לומר על כמות האנרגיה החשמלית שהמתקן מחזיר לרשת החשמל?

  1. 1

    היא קטנה מהאנרגיה שנאגרה במתקן, כי חלק מהאנרגיה הופך לחום.

  2. 2

    היא שווה לאנרגיה שנאגרה במתקן, כי לפי חוק שימור האנרגיה אנרגיה אינה נעלמת.

  3. 3

    היא קטנה מהאנרגיה שנאגרה במתקן, כי חלק מהאנרגיה הופך לכוח חיכוך.

  4. 4

    היא שווה לאנרגיה שנאגרה במתקן, כי החום שנוצר בחיכוך מחזיר לקרון את אנרגיית הגובה שהוא איבד.

◂ פתרון מלא לשאלה 25
התשובה הנכונה:1

היא קטנה מהאנרגיה שנאגרה במתקן, כי חלק מהאנרגיה הופך לחום.

התשובה הנכונה: (1) – היא קטנה מהאנרגיה שנאגרה במתקן, כי חלק מהאנרגיה הופך לחום.

כשיש חיכוך בין חלקים נעים, הם מתחממים. החום הזה הוא אנרגיה שעוברת לסביבה ואינה מגיעה לגנרטור. לכן מתוך אנרגיית הגובה שנאגרה, רק חלק הופך לאנרגיה חשמלית, והשאר הופך לחום.

חוק שימור האנרגיה עדיין מתקיים: סך כל האנרגיה נשמר – אנרגיה חשמלית + חום = האנרגיה שנאגרה. אבל האנרגיה החשמלית לבדה קטנה מהאנרגיה שנאגרה.

למה לא (2)? נכון שאנרגיה אינה נעלמת, אבל היא יכולה להפוך לסוג אחר (חום) שאי אפשר לנצל לייצור חשמל. השאלה היא על האנרגיה החשמלית בלבד.

למה לא (3)? כוח ואנרגיה הם מושגים שונים. כוח החיכוך הוא הגורם להמרה, אבל האנרגיה עצמה הופכת לחום, ולא "לכוח".

למה לא (4)? החום מתפזר לסביבה ואינו מרים את הקרון בחזרה. אנרגיה שהפכה לחום כבר אינה זמינה למתקן.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (1).

0 נק': כל תשובה אחרת.

שאלה 26

(3 נק')כימיה / השפעת השימוש בחומרים על הפרט, החברה והסביבה

השאלה מתייחסת ל"יחידה 4: אגירת אנרגיה בקרון על גבעה"

רוב תחנות הכוח שמספקות את החשמל למתקן שורפות דלקים ופולטות לאוויר פחמן דו־חמצני.

ובכל זאת, המתקן עוזר לשמור על הסביבה. מדוע?

  1. 1

    כי המתקן פועל רק בחלק מהשעות ביממה.

  2. 2

    כי המתקן עוזר לנצל ביעילות רבה יותר דלקים שאינם מתחדשים.

  3. 3

    כי המתקן מופעל רק בעזרת אנרגיה מתחדשת.

  4. 4

    כי המתקן צורך משאבים מתכלים בזמן שהוא פועל.

◂ פתרון מלא לשאלה 26
התשובה הנכונה:2

כי המתקן עוזר לנצל ביעילות רבה יותר דלקים שאינם מתחדשים.

התשובה הנכונה: (2) – כי המתקן עוזר לנצל ביעילות רבה יותר דלקים שאינם מתחדשים.

לפי הקטע, בשעות שבהן הצריכה נמוכה, חלק מהאנרגיה שתחנות הכוח מייצרות הולך לאיבוד – כלומר דלק נשרף (ופחמן דו־חמצני נפלט) בלי שמישהו נהנה מהאנרגיה. המתקן אוגר את העודף הזה ומחזיר אותו לרשת בשעות השיא. כך פחות דלק נשרף לשווא, ובשעות השיא אולי אפשר לשרוף פחות דלק נוסף. ניצול יעיל יותר של אותו דלק פירושו פחות זיהום על כל יחידת אנרגיה שמנוצלת.

למה לא (1)? העובדה שהמתקן פועל רק בחלק מהשעות לא מסבירה איך הוא עוזר לסביבה. ההגנה על הסביבה נובעת ממה שהוא עושה בשעות האלה – אגירת אנרגיה שהייתה הולכת לאיבוד.

למה לא (3)? בשאלה כתוב במפורש שהחשמל מגיע מתחנות כוח ששורפות דלקים – אלה לא מקורות אנרגיה מתחדשים.

למה לא (4)? צריכת משאבים מתכלים אינה עוזרת לסביבה – זה דווקא חיסרון. המתקן עוזר כי הוא מונע בזבוז של המשאבים האלה.

מה נדרש לניקוד מלא

3 נק': תשובה (2).

0 נק': כל תשובה אחרת.

◂ טבלת תשובות
שאלהתשובה
1

כל טמפרטורה בין 100°C ל־118°C, למשל 110°C.

2

שלושה H קשורים לפחמן השמאלי, שני H לכל אחד משני הפחמנים האמצעיים, שני H לפחמן שקשור לחמצן, ו־H אחד קשור לחמצן (סך הכול 10 אטומי H).

3

תשובה 2

4

תשובה 4

5

תשובה 1

6

תשובה 2

7

א: Bu40: נפח CO 7, אנרגיה 3,000 ג'ול. Bu60: נפח CO 5, אנרגיה 3,000 ג'ול.

ב: תשובה 2

8

א: למשל: "כיצד משפיע ריכוז הבוטנול בתערובת על כמות הדלק (בליטרים) שהמכונית צורכת בנסיעה של 100 ק"מ?"

ב: הסבר של התרומה של תוצאות המחקר לאדם, לחברה או לסביבה, שקשור לשאלה בסעיף א.

9

תשובה 3

10

תשובה 1

11

צמחים הם היצרנים שבתחילת שרשרת המזון; כשיש מעט צמחים יש מעט מזון (מקור אנרגיה) לבעלי חיים אוכלי צמחים, ובעקבותיהם גם לטורפים.

12

תשובה 4

13

כמות החנקן יכולה להיות שונה ממקום למקום בחלקה; דגימה אחת יכולה להיות מקרית ולא לייצג את כל החלקה, ורק ממוצע של דגימות רבות מאפשר מסקנה מבוססת.

14

תשובה 2

15

(1) מינרלים המומסים במי הקרקע ← (2) מינרלים שנקלטו בשורשי העשב ← (3) חומצה אמינית בעלה של העשב ← (4) חלבון בעלה של העשב

16

תשובה 3

17

א: תשובה 3

ב: במיטוכונדריות מתרחשת נשימה תאית שמשחררת אנרגיה; תא השריר מתכווץ ופעיל מאוד ולכן צריך הרבה יותר אנרגיה מתא השומן, ולכן יש בו יותר מיטוכונדריות.

18

רוב האנרגיה (החשמל) מופקת משריפת דלקים כמו פחם וגז טבעי; ככל שתהליך צורך יותר אנרגיה, נשרף יותר דלק ונפלט יותר פחמן דו־חמצני (גז חממה), ולכן טביעת הרגל הפחמנית גדלה.

19

תשובה 4

20

כל עמדה (כן או לא) עם שני נימוקים מקטגוריות שונות שתומכים בה ואינם סותרים את המידע ביחידה.

21

חשמלית ← גובה ← חשמלית

22

א: 20,000 ק"ג (20 טונות)

ב: למשל: (1) להשתמש בקרון כבד יותר או בכמה קרונות; (2) לבנות את המסילה על גבעה גבוהה יותר (הפרש גובה גדול יותר).

23

א: תשובה 1

ב: תשובה 2

24

על מאדים תאוצת הכובד (gg) קטנה יותר (בערך 3.7 N/kg), כלומר כוח המשיכה וכוח הכובד שפועל על הקרון קטנים יותר; לפי Eh=m⋅g⋅hE_h = m \cdot g \cdot h, עם אותה מסה ואותו גובה נאגרת פחות אנרגיה.

25

תשובה 1

26

תשובה 2

כל האתר במבט אחד

קיצורי דרך לכל הכלים, הבגרויות והקורסים

GuyAI הוא המורה הפרטי המתקדם בישראל, המבוסס על מודלי הבינה המלאכותית החזקים בעולם בשילוב הידע הפדגוגי של GOOL. המערכת מספקת פתרונות לכל המקצועות ולכל הרמות - מיסודי ועד אקדמיה, וממתמטיקה ועד היסטוריה.