14 דוגמאות לשאלות דינמיקת חלקיקים
1. בלוק A עם מסה של 5 ק"ג מונח על משטח חלק וישר, בלוק B עם מסה של 3 ק"ג נתלה בחבל ומחובר לבלוק A באמצעות גלגלת, אם g = 10 מטר/שנייה 2 קבע את תאוצת הבלוק!
א. 3,50 מטר/שנייה2
ב. 3,75 מטר/שנייה ²
ג. 4,00 מטר/שנייה ²
ד. 5,00 מטר/שנייה 2
מזרח 5,25 מטר/שנייה ²
דִיוּן
ידוע כי:
משטח חלק ושטוח.
מסת בלוק A (מ² A ) = 5 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר/ ב ) = 3 ק"ג
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
משקל בלוק B (w B ) = m B g = (3)(10) = 30 ניוטון
שאלה: תאוצה של הבלוק (א)
תשובה:
המשטח השטוח חלק ולכן אין כוח חיכוך שמעכב את תנועתו של בלוק A. הכוח שמניע את מערכת הבלוקים הוא משקלו של בלוק B.
ΣF = ma
w B = (m A + m B ) a
30 = (5 + 3) א
30 = 8 א
א = 30 / 8
a = 3,75 מטר/שנייה 2
התשובה הנכונה היא ב'.
2. בהתבסס על התמונה, ידוע כי:
(1) תאוצה אפסית של האובייקט
(2) עצמים הנעים בקו ישר במהירות קבועה
(3) עצמים במצב מנוחה
(4) חפץ יזוז אם משקלו קטן מכוח המשיכה
האמירה הנכונה היא….
א. (1) ו-(2) בלבד
ב. (1) ו-(3) בלבד
ג. (1) ו-(4)
ד. (1), (2) ו-(3) בלבד
ה. (1), (2), (3) ו-(4)
דִיוּן
(1) תאוצה אפסית של האובייקט
התאוצה של גוף היא אפס אם הכוח המתקבל שווה לאפס. כוח מתקבל:
∑F = ma 
תאוצה (a) = 0
∑ F = 0
F1 + F2 – F3 = 12 + 24 – 36 = 36 – 36 = 0 N
(2) עצמים הנעים בקו ישר במהירות קבועה
תאוצה אפסית של עצם יכולה להיות שהעצם נמצא במנוחה או שהעצם נע בקו ישר במהירות קבועה (העצם נע במהירות קבועה).
(3) עצמים במצב מנוחה
כוח תוצאה של אפס יכול להעיד על כך שהגוף נמצא במנוחה.
(4) חפץ יזוז אם משקלו קטן מכוח המשיכה
משקלו של גוף פועל אנכית, בעוד שכוח המתיחה פועל אופקית. מכיוון שהגוף נע אופקית, רק כוחות אופקיים משפיעים עליו.
התשובה הנכונה היא ד'.
3. תסתכלו על התמונה בצד!
אם מקדם החיכוך הקינטי בין בלוק A לשולחן הוא 0,1 ותאוצת הכבידה היא 10 מטר/שנייה-2 אז הכוח שיש להפעיל על A כדי שהמערכת תנוע שמאלה בתאוצה
n 2 אלפיות שנייה-2 הוא …
א. 70 צפון
ב. 90 צפון
C. 150 צפון
ד. 250 צפון
מזרח 330 צפון
דִיוּן
ידוע כי:
מסת בלוק A (מ² A ) = 30 ק"ג
משקל בלוק A (w A ) = (30 ק"ג)(10 מטר/שנייה 2 ) = 300 ק"ג מטר/שנייה 2 או 300 ניוטון
מסת בלוק B (מ"ר/ ב ) = 20 ק"ג
משקל בלוק B (w B ) = (20 ק"ג)(10 מטר/שנייה 2 ) = 200 ק"ג מטר/שנייה 2 או 200 ניוטון
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
מקדם החיכוך הקינטי (
) = 0,1
תאוצת המערכת (a) = 2 מטר/שנייה 2 (כיוון התאוצה שמאלה)
כוח חיכוך קינטי (fk) = N= wA = (0,1)(300) = 30 ניוטון
שאלה: מהו גודל הכוח F?
תשובה:
החוק השני של ניוטון:
Σ F = ma
המערכת נעה שמאלה
F – f k – w B = (m A + m B ) a
F – 30 – 200 = (30 + 20)(2)
פ – 230 = (50)(2)
פרנהייט – 230 = 100
F = 230 + 100
F = 330 ניוטון
התשובה הנכונה היא ה'.
4. שני עצמים A ו-B, בהתאמה, בעלי מסות של 2 ק"ג ו-6 ק"ג, קשורים בחבל באמצעות גלגלת חלקה כפי שמוצג בתמונה. ראשית, עצם B מוחזק ולאחר מכן משתחרר. אם g = 10 ms -2 אזי התאוצה של עצם B היא...
א. 8,0 מילישניות-2
ב. 7,5 אלפיות שנייה -2
ג. 6,0 אלפיות שנייה -2
ד. 5,0 אלפיות שנייה -2
ה. 4,0 אלפיות שנייה -2
דִיוּן
ידוע כי:
m A = 2 ק"ג, m B = 6 ק"ג, g = 10 m/s 2
w A = (m A )(g) = (2)(10) = 20 N
w B = (m B )(g) = (6)(10) = 60 ניוטון
שאלה: תאוצת עצם B או תאוצת המערכת?
תשובה:
w B > w A לכן אובייקט B זז למטה, אובייקט A זז למעלה (המערכת נעה עם כיוון השעון).
Σ F = ma
w B – w A = (m A + m B ) a
60 – 20 = (2 + 6) א
40 = (8) א
a = 5 מטר/שנייה 2
התשובה הנכונה היא ד'.
5. גוף בעל מסה מחובר באמצעות חבל העובר דרך גלגלת חלקה כפי שמוצג בתמונה. אם m1 = 1 ק"ג, m2 = 2 ק"ג, ו-g = 10 ms -2 , אז המתח T הוא ….
א. 10,2 צפון 
ב. 13,3 צפון
C. 15,5 צפון
ד. 18,3 צפון
מזרח 20,0 צפון
דִיוּן
ידוע כי:
מטר 1 = 1 ק"ג, מטר 2 = 2 ק"ג, גרם = 10 מטר/שנייה 2
w² = m² g = (1 ק"ג)(10 מטר/שנייה ) = 10 ק"ג מטר/שנייה או 10 ניוטון
w² = m² g = (2 ק"ג)(10 מטר/שנייה ) = 20 ק"ג מטר/שנייה או 20 ניוטון
שאלה: מהו כוח המתיחה של החבל (T)?
תשובה:
האצת המערכת
w 2 > w 1 לכן המערכת נעה עם כיוון השעון (m 2 נע למטה, m 1 נע למעלה).
החוק השני של ניוטון:
Σ F = ma
w² – w¹ = ( מ¹ + מ² )
20 – 10 = (1 + 2) א
10 = (3) א
a = 3,3 מטר/שנייה 2
תאוצת המערכת היא 3,3 מטר/שנייה 2.
מתח מיתרים?
מ' 2 זז למטה
w² – T² = m²a
20 – T2 = (2)(3,33)
20 – T2 = 6,66
T2 = 20 – 6,66
T2 = 13,3 ניוטון
מ ' 1 עולה
T 1 – w 1 = m 1 a
T1 – 10 = (1)(3,3)
1 – 10 = 3,33
T1 = 10 + 3,33
T1 = 13,3 ניוטון
מתח המיתר (T) = 13,3 ניוטון.
התשובה הנכונה היא ב'.
6. התבוננו בתמונה בצד! מסות הבלוקים הן m1 = 6 ק"ג ו- m2 = 4 ק"ג, ומסת הגלגלת מתעלמים ממנה. אם פני השטח של המישור חלקים ו- g = 10 m s −2 , אז תאוצת המערכת היא….
א. 0,5 אלפיות השנייה-2
ב. 2,0 מילישניות −2
ג. 2,5 מילישניות −2
ד. 4,0 מילישניות −2
ה. 5,0 מילישניות −2
דִיוּן
ידוע כי:
מטר 1 = 6 ק"ג, מטר 2 = 4 ק"ג, גרם = 10 מטר/שנייה 2
w² = m² g = (6 ק"ג)(10 מטר/שנייה ) = 60 ק"ג מטר/שנייה או 60 ניוטון
w² = m² g = (4 ק"ג)(10 מטר/שנייה ) = 40 ק"ג מטר/שנייה או 40 ניוטון
נשאל: תאוצה של מערכת (א)?
תשובה:
m1 נמצא על משטח שטוח וחלק ללא חיכוך, כך שהמערכת מונעת על ידי כוח הכבידה של בלוק 2.
יישם את החוק השני של ניוטון:
∑ F = ma
w² = ( מטר³ + מטר² ) a
40 ניוטון = (6 ק"ג + 4 ק"ג) א
40 ניוטון = (10 ק"ג) א
a = 40 ניוטון / 10 ק"ג
a = 4 מטר/שנייה 2
התשובה הנכונה היא ד'.
7. שני בלוקים, כל אחד עם מסה של 2 ק"ג, מחוברים באמצעות חבל וגלגלת כפי שמוצג באיור. המשטח והגלגלת חלקים. אם בלוק B נמשך בכוח אופקי של 40 ניוטון, תאוצת הבלוק היא... (g = 10 מטר/שנייה 2 )
א. 5 מטר/שנייה2
ב. 7,5 מטר/שנייה ²
ג. 10 מטר/שנייה ²
ד. 12,5 מטר/שנייה 2
מזרח 15 מטר/שנייה ²
דיון:
ידוע כי:
m A = m B = 2 ק"ג, g = 10 m/s 2 , F = 40 N
w A = mg = (2)(10) = 20 N
שאלה: תאוצת הבלוק (א)?
תשובה:
פני השטח של הבלוק חלקים, לכן הכוחות המשפיעים על תנועת הבלוק הם רק כוח F ומשקל הבלוק A.
יישם את החוק השני של ניוטון:
∑ F = ma
F – w A = (m A + m B ) a
40 – 20 = (2 + 2) א
20 = (4) א
א = 20 / 4
a = 5 מטר/שנייה 2
התשובה הנכונה היא א'.
8. מהתמונה הבאה, לבלוק A יש מסה של 2 ק"ג ובלוק B = 1 ק"ג. בלוק B נייח בתחילה ואז נע למטה עד שהוא נוגע ברצפה. אם g = 10 ms -2 , ערך המתח במיתר T הוא...
א. 20,0 ניוטון
ב. 10,0 ניוטון
ניוטון 6,7
ד. 3,3 ניוטון
1,7 ניוטון (E. 1.7 ניוטון)
דִיוּן
ידוע כי :
מסת בלוק A (מ² A ) = 2 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר/ ב ) = 1 ק"ג
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
משקל בלוק B (w B ) = m B g = (1)(10) = 10 ניוטון
שאלה : ערך מתח החבל (T)
תשובה :
בשאלה אין מידע על חיכוך, אז פשוט התעלמו מהחיכוך.
תאוצת מערכת (א)
ראשית, חשבו את תאוצת המערכת באמצעות החוק השני של ניוטון. בלוק B תלוי כך שפועל כוח הכבידה של בלוק B שמניע את בלוק B כלפי מטה. בלוק B ובלוק A מחוברים באמצעות חבל כך שבלוק B מושך את בלוק A עד ששניהם נעים יחד. ההבדל הוא שבלוק B נע כלפי מטה ובלוק A נע ימינה. יש רק כוח אחד במקביל לתנועת שני הבלוקים, כלומר כוח הכבידה של בלוק B (wB). כוח הכבידה של בלוק A ניצב לכיוון תנועת בלוק A ולכן הוא אינו נלקח בחשבון בפתרון הבעיה. כוח המתיחה של החבל הוא בעל גודל שווה לאורך החבל ובכיוונים מנוגדים, כך שהם מבטלים זה את זה.
∑ F = ma
w B = (m A + m B ) a
10 = (2 + 1) א
10 = 3 א
א = 10/3
מתח חבל (T)
המתיחות בחבל מחושבת על ידי התחשבות בכל בלוק בנפרד.
המתח בחבל על בלוק A
∑ F = ma
T = m A a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 ניוטון
המתח בחבל על בלוק B
∑ F = ma
w B – T = m B a
10 – T = (1)(10/3)
10 – T = 3,3
T = 10 – 3,3 = 6,7 ניוטון
מתח חבל (T) = 6,7 ניוטון
התשובה הנכונה היא ג'.
9. מהתמונה הבאה, לבלוק A יש מסה של 2 ק"ג ובלוק B = 1 ק"ג. אם כוח החיכוך בין עצם A למישור הוא 2,5 ניוטון, בעוד שכוח החיכוך בין החבל לגלגלת מתעלמים ממנו, אז התאוצה של שני העצמים היא...
א. 20,0 אלפיות השנייה-2
ב. 10,0 אלפיות שנייה -2
ג. 6,7 אלפיות שנייה -2
ד. 3,3 אלפיות שנייה -2
ה. 2,5 אלפיות שנייה -2
דִיוּן
ידוע כי :
מסת בלוק A (מ² A ) = 2 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר/ ב ) = 1 ק"ג
כוח החיכוך בין בלוק A למשטח ישר (fges A ) = 2,5 ניוטון
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
משקל בלוק B (w B ) = m B g = (1)(10) = 10 ניוטון
שאלה : תאוצה של שני העצמים (א)
תשובה :
התאוצה של שני העצמים מחושבת באמצעות נוסחת החוק השני של ניוטון.
∑ F = ma
w B – f ges = (m A + m B ) a
10 – 2,5 = (2 + 1) א
7,5 = 3 א
a = 7,5 / 3 = 2,5 מטר/שנייה 2
התשובה הנכונה היא ה'.
10. התבוננו בתמונה! בלוק A עם מסה של 30 ק"ג המונח על רצפה חלקה מחובר לבלוק B עם מסה של 10 ק"ג באמצעות גלגלת. בלוק B מוחזק בתחילה ולאחר מכן משתחרר כך שהוא נע למטה. תאוצת המערכת היא... (g = 10 ms -2 )
א. 2,5 מילישניות-2
ב. 10 אלפיות שנייה -2
ג. 12 אלפיות שנייה -2
ד. 15 אלפיות שנייה -2
ה. 18 אלפיות שנייה -2
דִיוּן
ידוע כי :
מסת בלוק A (מ² A ) = 30 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר/ ב ) = 10 ק"ג
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
משקל בלוק B (w B ) = m B g = (10)(10) = 100 ניוטון
שאלה : האצת מערכת (א)
תשובה :
∑ F = ma
w B = (m A + m B ) a
100 = (30 + 10) א
100 = 40 א
א = 100 / 40
a = 2,5 מטר/שנייה 2
התשובה הנכונה היא א'.
11. בלוקים A ו-B, כל אחד עם מסה של 8 ק"ג ו-12 ק"ג, מונחים על שולחן כפי שמוצג באיור. מקדם החיכוך בין בלוק A לשולחן הוא 0,3. בלוק C, עם מסה של 4 ק"ג, מונח לאחר מכן על גבי בלוק A. איזו מהטענות הבאות נכונה?
א. המתח בחבל גדול יותר מבעבר, התאוצה קטנה יותר מבעבר
ב. המתח בחבל ותאוצת המערכת אינם משתנים.
ג. המתח בחבל קטן יותר מבעבר, התאוצה גדולה יותר מבעבר.
ד. המתח בחבל גדול מבעבר, התאוצה נשארת קבועה.
ה. המתח בחבל נשאר קבוע בעוד שהתאוצה קטנה יותר מבעבר.
דִיוּן
ידוע כי:
מסת בלוק A (מ² A ) = 8 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר/ ב ) = 12 ק"ג
מסת בלוק C (mC ) = 4 ק"ג
מקדם החיכוך בין בלוק A לשולחן ( μk ) = 0,3
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
משקל בלוק A (w A ) = m A g = (8 ק"ג)(10 מטר/שנייה 2 ) = 80 ק"ג מטר/שנייה 2
משקל בלוק B (w B ) = m B g = (12 ק"ג)(10 מטר/שנייה 2 ) = 120 ק"ג מטר/שנייה 2
כוח החיכוך בין בלוק A לשולחן (fk ) = μk / N A = μk / w A = (0,3)(80) = 24N
תשובה:
תאוצת מערכת:
Σ F = ma
w B – f k = (m A + m B ) a
120 – 24 = ( 8 + 12 ) א
96 = ( 20 ) א
א = 96 / 20
a = 4,8 מטר/שנייה 2
מתח חבל:
קחו לדוגמה אחד מהאובייקטים B.
Σ F = ma
w B – T = (m B ) a
120 – T = ( 12 ) 4,8
120 – T = 57,6
T = 120 – 57,6
T = 62,4 ניוטון
בלוק C בעל מסה של 4 ק"ג נערם לאחר מכן על גבי בלוק A.
תאוצת מערכת:
Σ F = ma
w B – f k = (m A + m B + m C ) a
120 – 24 = ( 8 + 12 + 4 ) א
96 = ( 24 ) א
א = 96 / 24
a = 4 מטר/שנייה 2
מתח חבל:
קחו לדוגמה אחד מהאובייקטים B.
Σ F = ma
w B – T = (m B ) a
120 – T = ( 12 ) 4
120 – T = 48
T = 120 – 48
T = 72 ניוטון
התשובה הנכונה היא א'.
12. מהתמונה הבאה, לבלוק A יש מסה של 2 ק"ג ובלוק B = 1 ק"ג. בלוק B נייח בתחילה ואז נע למטה עד שהוא נוגע ברצפה. אם g = 10 ms -2 , ערך המתח במיתר T הוא...
א. 20,0 ניוטון
ב. 10,0 ניוטון
ניוטון 6,7
ד. 3,3 ניוטון
1,7 ניוטון (E. 1.7 ניוטון)
דִיוּן
זה ידוע :
מסת בלוק A (מ"ר)A) = 2 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר)B) = 1 ק"ג
תאוצה עקב כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה2
משקל בלוק B (משקלB) = מ'B g = (1)(10) = 10 ניוטון
נשאל ערך מתיחת החבל (T)
ג'וואב :
בשאלה אין מידע על חיכוך, אז פשוט התעלמו מהחיכוך.
תאוצת מערכת (א)
ספירה ראשונה תְאוּצָה מערכת באמצעות הנוסחה החוק השני של ניוטוןבלוק ב' תלוי כך שפועל כוח הכבידה של בלוק ב' שמניע את בלוק ב' כלפי מטה. בלוק ב' ובלוק א' מחוברים באמצעות חבל כך שבלוק ב' מושך את בלוק א' עד ששניהם נעים יחד. ההבדל הוא שבלוק ב' נע כלפי מטה ובלוק א' נע ימינה. יש רק כוח אחד במקביל לתנועת שני הבלוקים, כלומר כוח הכבידה של בלוק ב' (wB). כּוֹחַ מְשִׁיכָה בלוק A ניצב לכיוון התנועה של בלוק A ולכן הוא אינו נלקח בחשבון בפתרון הבעיה. כוחות המתיחה בחבל הם בעלי גודל שווה לאורך החבל ובכיוונים מנוגדים, ולכן הם מבטלים זה את זה.
∑F = ma
wB = (מ'A + מ 'B) כדי
10 = (2 + 1) א
10 = 3 א
א = 10/3
מתח חבל (T)
המתיחות בחבל מחושבת על ידי התחשבות בכל בלוק בנפרד.
המתח בחבל על בלוק A
∑F = ma
T = mA a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 ניוטון
המתח בחבל על בלוק B
∑F = ma
wB – T = mB a
10 – T = (1)(10/3)
10 – T = 3,3
T = 10 – 3,3 = 6,7 ניוטון
מתח חבל (T) = 6,7 ניוטון
התשובה הנכונה היא ג'.
13. מהתמונה הבאה, לבלוק A יש מסה של 2 ק"ג ובלוק B = 1 ק"ג. כאשר כוח החיכוך בין עצם A למישור 2,5 ניוטון, בעוד שכוח החיכוך של החבל והגלגלת מתעלמים ממנו, אזי התאוצה של שני העצמים היא...
א. 20,0 אלפיות השנייה-2
ב. 10,0 אלפיות שנייה-2
ג. 6,7 אלפיות שנייה-2
ד. 3,3 אלפיות שנייה-2
2,5 אלפיות השנייה-2
דִיוּן
זה ידוע :
מסת בלוק A (מ"ר)A) = 2 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר)B) = 1 ק"ג
כוח החיכוך בין בלוק A למשטח השטוח (fג'ס א') = 2,5 ניוטון
תאוצה עקב כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה2
משקל בלוק B (משקלB) = מ'B g = (1)(10) = 10 ניוטון
נשאל תאוצה של שני העצמים (א)
ג'וואב :
התאוצה של שני העצמים מחושבת באמצעות נוסחת החוק השני של ניוטון.
∑F = ma
wB - וGES = (מ'A + מ 'B) כדי
10 – 2,5 = (2 + 1) א
7,5 = 3 א
a = 7,5 / 3 = 2,5 מטר/שנייה2
התשובה הנכונה היא ה'.
14. 
התבוננו בתמונה! בלוק A עם מסה של 30 ק"ג המונח על רצפה חלקה מחובר לבלוק B עם מסה של 10 ק"ג באמצעות גלגלת. בלוק B מוחזק בתחילה ולאחר מכן משתחרר כך שהוא נע למטה. תאוצת המערכת היא... (g = 10 מטר/שנייה)-2)
א. 2,5 מילישניות-2
ב. 10 מילישניות-2
כ-12 מילישניות-2
ד. 15 אלפיות שנייה-2
18 מילישניות-2
דִיוּן
זה ידוע :
מסת בלוק A (מ"ר)A) = 30 ק"ג
מסת בלוק B (מ"ר)B) = 10 ק"ג
תאוצה עקב כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה2
משקל בלוק B (משקלB) = מ'B g = (10)(10) = 100 ניוטון
נשאל תאוצת המערכת (a)
ג'וואב :
∑F = ma
wB = (מ'A + מ 'B) כדי
100 = (30 + 10) א
100 = 40 א
א = 100 / 40
a = 2,5 מטר/שנייה2
התשובה הנכונה היא א'.
מקור השאלה:
שאלות בפיזיקה בבחינה הארצית לחטיבת ביניים/תיכון מקצועי
