עגלה שמסתה M מונחת על משטח אופקי חלק. קפיץ המכווץ ב-20cm ביחס למצבו הרפוי מחובר בצידו האחד אל העגלה ובצידו האחר אל קיר (ראה תרשים).

שחררו ממנוחה את העגלה, וצילמו אותה במצלמה מן הרגע שהיא התחילה לנוע בנקודה B_1 עד שהיא נעצרה רגעית בנקודה B_2. לאחר מכן המשיכה העגלה לנוע בין הנקודות B_1 ו- B_2 בתנועה הרמונית פשוטה. מתוך סדרת תמונות שהפיקו בהפרשי זמן של 0.1s, מדדו את מיקום העגלה באמצעות סרגל המונח על המשטח (ראה תרשים). תוצאות המדידות מוצגות בטבלה שלפניך.

סעיף א. קבע את זמן המחזור T ואת המשרעת (אמפליטודה) A של התנועה ההרמונית הפשוטה של העגלה.

על פי נתוני הטבלה, חשב את המהירות המרבית (המקסימלית) של העגלה.

נתון: מסת העגלה היא M=3kg.

סעיף ג. חשב את קבוע הקפיץ k.

העגלה חלפה בנקודה C בפעם הראשונה בזמן t_1=0.8s מרגע שחרורה בנקודה B_1 (ראה טבלה).

סעיף ד. (1) סרטט במחברתך את תרשים כל הכוחות הפועלים על העגלה בנקודה C. (2) חשב את הכוח השקול (גודל וכיוון) הפועל על העגלה. (3) בזמן t_2, (0.8s<t_2), שוב פעל על העגלה כוח הזהה (בגודל ובכיוון) לזה שחישבת בתת-סעיף (2). קבע מהו t_2 הקטן ביותר. הסבר את קביעתך.

בכל אחד מן התת-סעיפים (1)-(3) שלפניך מתואר שינוי שעורכים במערכת המוצגת בתחילת השאלה. לאחר כל שינוי מחזירים את המערכת למצבה ההתחלתי.

סעיף ה. קבע בכל אחד מן התת-סעיפים (1)-(3), אם בעקבות השינוי זמן המחזור T של התנועה יגדל, יקטן או לא ישתנה. נמק את כל קביעותיך. (1) מחליפים את העגלה בעגלה אחרת, M_1, שמסתה כפולה, M_1=2M. (2) בתחילת התנועה מכווצים את הקפיץ ב-10cm ביחס למצבו הרפוי (במקום ב-20cm). (3) מחליפים את הקפיץ הקיים בקפיץ אחר, k_1, שיש לו קבוע קפיץ גדול פי 2, k_1=2k.