אנרגיה מכנית ושימורה›אנרגיה קינטית, עבודה והקשר ביניהן

גוף שמסתו m = 2kg מונח על משטח אופקי מחוספס. מקדם החיכוך הקינטי בין הגוף לבין המשטח הוא μ = 0.2.

מגדירים ציר מקום, x , שראשיתו x_0 = 0 במיקום שבו הגוף מונח, וכיוונו החיובי ימינה (ראו תרשים א). מפעילים על הגוף כוח אופקי F שכיוונו ימינה והגוף מתחיל לנוע על המשטח. כאשר הגוף מגיע לנקודה A ששיעורה x_A = 5m , הכוח F מפסיק לפעול. מן הנקודה A הגוף ממשיך לנוע על המשטח עד שהוא נעצר בנקודה B . נסמן ב־ x_B את המיקום של הנקודה B . שימו לב: תרשים א אינו בקנה מידה. בגרף שבתרשים ב מוצג גודלו של הכוח F כפונקצייה של מיקום הגוף.

ציר מקום x שראשיתו x_0 = 0 במיקום שבו הגוף מונח, כיוונו החיובי ימינה

x_A = 5m ; בנקודה A הכוח F מפסיק לפעול

[נקרא מן הגרף שבתרשים ב] F = 5N קבוע מ־ x = 0 עד x = 3m , ומשם עולה בקו ישר עד F = 15N ב־ x = 5m

בסעיף ה: הכוח F_1 מוטה בזווית α כלפי מעלה, והגרף שבתרשים ב מתאר גם את גודל הרכיב האופקי של F_1

תרשים א — גוף על משטח אופקי מחוספס. קו אופקי מודגש שמתחתיו קווקוו אלכסוני צפוף (משטח מחוספס); משמאל לו הכיתוב «משטח אופקי». על המשטח, בצד שמאל, מלבן ובתוכו האות m ; מימין לתיבה יוצ

תרשים ב — גרף של גודל הכוח כפונקצייה של המקום, על רשת קווים. הציר האנכי מסומן F(N) ומסומן בערכים 0, 5, 10, 15. הציר האופקי מסומן x(m) ומסומן בערכים 0, 1, 2, 3, 4, 5. הגרף מתחיל בנק

תרשים ג — אותו גוף על משטח אופקי מחוספס, אך הכוח מוטה. קו אופקי מודגש שמתחתיו קווקוו אלכסוני צפוף; משמאל לו הכיתוב «משטח אופקי». על המשטח, בצד שמאל, מלבן ובתוכו האות m . מן הפינה ה

סעיף א

קבעו מהו הגודל הפיזיקלי שמבטא השטח הכלוא בין הגרף לבין ציר המקום (x) כאשר הכוח F פועל, וחשבו את גודלו של השטח הכלוא.

סעיף ב

חשבו את עבודת כוח החיכוך מתחילת תנועתו של הגוף עד להגעתו לנקודה A .

סעיף ג

חשבו את מהירות הגוף בחולפו בנקודה A .

סעיף ד

חשבו את x_B , שיעור הנקודה B שבה נעצר הגוף.

סעיף ה

(שימו לב: המשך השאלה בעמוד הבא.) במקרה אחר, מפעילים על הגוף כוח F_1 שאינו אופקי, אלא מוטה בזווית α כלפי מעלה (ראו תרשים ג), כך שהגוף אינו מתנתק מן המשטח במהלך תנועתו. הגרף שבתרשים ב מתאר גם את גודל הרכיב האופקי של הכוח F_1 כפונקצייה של מיקום הגוף. בהשפעת הכוח F_1 הגוף מתחיל לנוע על המשטח מן הנקודה x_0 = 0 . כאשר הגוף מגיע לנקודה A הכוח F_1 מפסיק לפעול. מן הנקודה A הגוף ממשיך לנוע על המשטח עד שהוא נעצר בנקודה C . נסמן ב־ x_C את המיקום של הנקודה C . שימו לב: תרשים ג אינו בקנה מידה.

סעיף ה. לפניכם ארבעה ביטויים, 1–4. קבעו מהו הביטוי הנכון. נמקו את קביעתכם.

x_C < x_B
x_C = x_B
x_C > x_B
אי אפשר לקבוע את הקשר בין x_B לבין x_C ללא מידע נוסף.
x_C < x_B
x_C = x_B
x_C > x_B
אי אפשר לקבוע את הקשר בין x_B לבין x_C ללא מידע נוסף.

שאלות ותגובות על השאלה

🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה

שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.

🎓 מרצה עונה כאן — תקבלו מענה מקצועי

לתרגל עוד שאלות — חינם ←