אתם מתרגלים שאלה מתוך בגרות פיזיקה — מכניקה (שאלון 36361)מבחן 2021 · קיץ מועד א · שאלה 6כל שאלות המבחן ←
כבידהחוק הכבידה

בשנת 1895 הציע המדען קונסטנטין ציולקובסקי לבנות "מגדל חלל" — מגדל בגובה עשרות אלפי קילומטר. התברר כי רעיון זה בלתי ישים, אך כיום יש תוכניות חדשות לבניית מעלית שתגיע לחלל.

בשאלה זו נעסוק במקרה דמיוני שבו טיפס יעקב על מגדל גבוה מאוד הנמצא על קו המשווה של כדור הארץ (ראה תרשים 1). כוח הכבידה שפעל על יעקב לפני שהוא התחיל לטפס היה 700 ניוטון.

יעקב הגיע לנקודה שגובהה 3200 ק"מ מעל פני כדור הארץ

תרשים 1 — כדור הארץ (עיגול מוצלל) עם קו אנכי מקווקו (ציר) וקו קו-משווה מקווקו אופקי-עקום על פני הכדור. ממרכז קו המשווה יוצא שמאלה מגדל בצורת חץ/רקטה שכבתי (שלוש 'טבעות' משולבות מצט

תרשים 2 — זהה לתרשים 1 (כדור הארץ, ציר אנכי מקווקו, מגדל שכבתי יוצא שמאלה מקו המשווה), אך בתוספת: חץ סיבוב מעוקל (אפור) בקצה העליון של הציר, המורה על סיבוב כדור הארץ סביב צירו; ואל

סעיף א

בסעיפים א-ב הנח כי כדור הארץ אינו מסתובב סביב צירו.

סעיף א. סרטט תרשים המתאר את הכוחות הפועלים על יעקב בנקודה זו. ליד כל כוח רשום את שם הכוח, וציין מי הגורם שמפעיל כוח זה.

סעיף ב

חשב את גודל הכוח שהפעילה רצפת המגדל על יעקב בנקודה זו.

סעיף ג

בסעיפים ג-ה עליך להתחשב בסיבוב כדור הארץ סביב צירו (ראה תרשים 2).

סעיף ג. קבע אם גודל הכוח שרצפת המגדל הפעילה על יעקב כאשר כדור הארץ מסתובב סביב צירו קטן מגודל הכוח שחישבת בסעיף ב, שווה לו או גדול ממנו. נמק את קביעתך.

תרשים 2 — זהה לתרשים 1 (כדור הארץ, ציר אנכי מקווקו, מגדל שכבתי יוצא שמאלה מקו המשווה), אך בתוספת: חץ סיבוב מעוקל (אפור) בקצה העליון של הציר, המורה על סיבוב כדור הארץ סביב צירו; ואל

סעיף ד

כשהיה יעקב בגובה 3200 ק"מ הוא זרק לחלל כדור טניס. הכדור החל לנוע סביב כדור הארץ, כלוויין, במסלול מעגלי שגובהו 3200 ק"מ מעל פני כדור הארץ.

סעיף ד. חשב את זמן המחזור של כדור הטניס בתנועתו סביב כדור הארץ.

סעיף ה

יעקב המשיך לטפס על המגדל עד לגובה שבו הכוח שרצפת המגדל הפעילה עליו התאפס (המגדל ממשיך להסתובב עם כדור הארץ סביב צירו).

סעיף ה. חשב גובה זה (מעל פני כדור הארץ).

שאלות ותגובות על השאלה

🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה

שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.

🎓 מרצה עונה כאן — תקבלו מענה מקצועי