Transcript îáçï áâìéí - çéì àååéø ðåáîáø 2004.ppt

‫אקדמיה לטייס‪ .‬מבחן סיום בגלים‪.‬‬
‫קבלת המבחן יום ג ‪16/10/2004‬‬
‫החזרת המבחן‪ :‬יום ג ‪ 23.10.2004‬בשעה ‪1400‬‬
‫ענה על שאלה ‪ 10‬ועוד ‪ 6‬שאלות לבחירתך‪ .‬כל שאלה שווה ‪ 15‬נקודות‬
‫‪ .1‬פוטון בעל אנרגיה של ‪ 511 kev‬פוגע באלקטרון נייח ומפוזר בזווית של ‪ .90º‬השתמש בחוקי השימור הרלבנטיים‬
‫והראה שהזווית בין הפוטון הפוגע והאלקטרון הנרתע מקיים את המשוואה‬
‫‪5‬‬
‫‪sin  cos  cos  sin ‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .2‬בסרטים רואים שריף שיורה בפושע והורג אותו‪ .‬האם קיימת מערכת אינרציאלית שרואים את הקליע פוגע בפושע‬
‫ולאחר מכן את הירי‪ .‬כלומר האם תורת היחסות מאפשרת היפוך סדר הזמן?‬
‫‪ .3‬גוף שמימי מחוץ לגלקסיה שלנו מתרחק מכדור הארץ במהירות ‪ .V‬הגוף פולט קו ספקטרלי (צבע) שאורך הגל שלו‬
‫במערכת הייחוס שלו הוא ‪ .λ0‬על פני כדור הארץ נמדד אורך גל ‪ .λ‬הגודל ‪ z = ( λ - λ0 ) / λ0‬קרוי ההיסט לאדום‪.‬‬
‫הראה כי‬
‫‪V (1  z ) 2  1‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪c (1  z ) 2  1‬‬
‫לגוף שמימי ‪ 1‬יש ערך ‪ .z = 3.53‬לגוף שמימי ‪ 2‬שנע בכיוון הפוך מכדור הארץ יש אותו ערך של ‪ .z‬ספקטרום‬
‫המנוחה של הגלקסיה שלנו ושל שני הגופים השמימיים כולל קו של ‪ .121.6 nm‬מה יהיה אורך הגל הזה כפי‬
‫שנמדד ע"י אסטרונום על פני כדור הארץ‪ .‬מה יהיה ארוך הגל כפי שנמדד על ידי אסטרונום על הגוף השמימי‬
‫השני‪.‬‬
‫‪ .4‬מראה מישורית נעה במהירות ‪ V‬בכיוון חיובי של ציר ה‪ .x-‬מישור‬
‫המראה מקביל למישור ‪ yz‬כמתואר בציור‪ .‬קרן אור במישור ‪xz‬‬
‫מראשית הצירים יוצרת בזווית ‪ θ‬עם כיוון חיובי של ציר ה‪ x-‬ופוגעת‬
‫במראה‪ .‬מה הקשר בין הזווית ‪ θ‬והזווית ‪ Φ‬שהקרן המוחזרת יוצרת עם‬
‫ציר ה‪.x-‬‬
‫‪ .5‬הערך הנמוך ביותר של עוצמת גל קול הניתן למדידה הוא ‪ .10-12 W/m2‬חשב את השינוי בלחץ‪,‬מהירות‬
‫החלקיקים והמשרעת של גל קול באוויר בעל העוצמה הנ"ל‪ .‬הנח כי צפיפות האוויר היא ‪ 1.2 kg/m3‬ומהירות הקול‬
‫היא ‪.340 m/sec‬‬
‫‪ .6‬פולס בעל הצורה‬
‫‪ ( az bt ) 2 / 2  2‬‬
‫‪y ( z , t )  y0 e‬‬
‫מתפשט במיתר‪.‬‬
‫א‪ .‬לאורך איזה ציר נמצא המיתר ולאורך איזה ציר הוא מתנדנד‬
‫ב‪ .‬הסבר את משמעות הגדלים ‪.y0,a,b,σ‬‬
‫ג‪ .‬שרטט את צורת הפולס בזמן אפס ובזמן ‪.t‬‬
‫ד‪ .‬מהי מהירות הפולס‪.‬‬
‫ה‪ .‬חשב כיצד המהירות הרוחבית של המיתר משתנה לאורך הפולס בזמן נתון‪.‬‬
‫‪ .7‬בציור ‪ ,a‬קרן אור בחומר ‪ 1‬פוגעת במשטח הימני בזווית ‪ .θ1 = 40º‬חלק מהאור נע דרך משטח ‪ 2‬ובחלקו עובר‬
‫למשטח ‪ .3‬המשטחים בין שלושת החומרים מקבילים‪ .‬הכיוון הסופי של הקרן תלוי במקדם השבירה ‪ n3‬של‬
‫החומר השלישי‪.‬ציור ‪ b‬נותן את זווית השבירה ‪ θ3‬כפונקציה של מקדם השבירה ‪ n3‬עבור תחום של ערכי ‪n3‬‬
‫אפשריים‪.‬‬
‫א‪ .‬מהו מקדם השבירה של חומר ‪ 1‬או האם בלתי אפשרי‬
‫לחשב אותו ללא נתונים נוספים‪.‬‬
‫ב‪ .‬מהו מקדם השבירה של חומר ‪ 2‬או האם בלתי אפשרי‬
‫לחשב אותו ללא נתונים נוספים‪.‬‬
‫ג‪ .‬משנים את ערכה של ‪ θ1‬ל‪ 70º -‬ומקדם השבירה של‬
‫חומר ‪ 3‬הוא ‪ ,2.4‬מה תהיה ‪.θ3‬‬
‫‪ .8‬גלי מים קרויים גלי מים עמוקים אם עומק המים הוא יותר מאשר רבע אורך גל‪ .‬המהירות של גלי מים עמוקים‬
‫תלויה באורך הגל וניתנת ע"י‬
‫‪g‬‬
‫‪v‬‬
‫‪2‬‬
‫גלים ארוכים נעים מהר יותר‪ .‬נתונה בריכה שעומקה ‪ 5‬מטרים ורחבה ‪ 10‬מטרים‪ .‬גלי מים עומדים יכולים להיווצר‬
‫לרוחב הבריכה‪ .‬כיוון שהמים מותזים הלוך וחזור בצידי הבריכה‪ ,‬תנאי הגבול הם העתק מקסימלי כאשר ‪ x = 0‬ו‪-‬‬
‫‪ .x = L‬כך שגלי המים דומים לגלי קול בשפופרת פתוחה‪.‬‬
‫א‪ .‬מהם אורכי הגל של שלושת אופני התנודה הראשונים‪ .‬האם הם מקיימים את התנאי של גלי מים עמוקים‪.‬‬
‫ב‪ .‬מהי מהירותו של כל גל‪.‬‬
‫ג‪ .‬מצא ביטוי כללי לתדירות ‪ νn‬של גלים עומדים אפשריים‪ .‬השתמש רק ב‪.g, λ, n -‬‬
‫ד‪ .‬מהי תדירות התנודות של שלושת הגלים הראשונים‪.‬‬
‫‪ .10‬כאשר מתבוננים בתקליטור (‪ )CD‬מול מקור אור‪ ,‬מבחינים בקשת‬
‫צבעים‪ .‬הזזה של התקליטור גורמת להזזת הקשת (או הקשתות)‬
‫הנראית עליו בהתאם לזווית ההזזה‪.‬‬
‫מהן הסיבות הפיסיקליות ליצירת הקשת בתקליטור?‬
‫רמז‪ :‬חפש שתי סיבות שונות הנובעות מהמבנה המכני של התקליטור‬
‫ומהאופן בו המידע נשמר עליו‪.‬‬
‫‪ .10‬מגבירי אור כוכבים )‪ (SLS‬מבוססים על ההתקן שבציור‪ .‬הוא קרוי מכפיל‬
‫אור‪ .‬הוא כולל קתודה שבה פוגעים פוטונים‪ ,‬אנודה שאוספת את‬
‫האלקטרונים ואלקטרודות ביניים הקרויות דינודות‪ .‬השפופרת שבתמונה‬
‫כוללת ‪ 9‬דינודות‪ ,‬אבל נתבונן בשפופרת בעלת ‪ N‬דינודות‪ .‬כאשר פוגע‬
‫פוטון בקתןדה היא משחררת אלקטרון‪ .‬האלקטרון מואץ לדינודה‬
‫הראשונה‪ ,‬פוגע בה ומשחרר בממוצע ‪ ε‬אלקטרונים משניים‪ .‬הגודל ‪ ε‬קרוי‬
‫מקדם הפליטה המשנית‪ .‬כל אחד מהאלקטרונים המשניים משחרר ‪N‬‬
‫אלקטרונים מהדינודה השנייה‪ .‬התהליך נמשך כך שכל אלקטרון משחרר‬
‫‪ ε‬אלקטרונים מהדינודה הבאה‪.‬‬
‫א‪ .‬חשב‪ ,‬באמצעות ‪ ε‬ו‪ ,N-‬את מספר האלקטרונים המגיעים לאנודה שבור‬
‫פגיעת פוטון בודד הקתודה‪.‬‬
‫ב‪ .‬הגרף הנתון מראה את מתח הפולס הנוצר כאשר זרם של אלקטרונים‬
‫עובר דרך נגד של ‪ .50Ω‬מהו הזרם המקסימלי של פולס זה‪.‬‬
‫ג‪ .‬כיוון ש‪ ,I = dQ/dt -‬המטען הנמסר ע"י הפולס הוא ‪ .Q =Idt‬הערך את‬
‫מספר האלקטרונים בפולס הזרם הנתון‪.‬‬
‫ד‪ .‬הפולס הנ"ל הוא תוצאה של ‪ 14‬דינודות‪ .‬מהו מקדם הפליטה המשנית‪.‬‬
‫ה‪ .‬כיצד היית משפר את ההתקן ומשפר את יכולת הראיה הלילית‪ .‬הבא‬
‫בחשבון שחייל בשדה הקרב מוגבל במשקל הציוד שהוא יכול לשאת‪.‬‬