מבחן לחץ לכיתה ח׳: תרגילים עם תשובות
מבחן לחץ כיתה ח’ לתרגול לפני המבחן בכיתה: 10 שאלות, מהקלה לקשה, על לחץ, כוח ושטח, יחידת הפסקל, לחץ בנוזל, לחץ האוויר, מכבש הידראולי וכלי שלובים. מתחת לכל שאלה יש תשובה סופית לבדיקה עצמית.
מה במבחן
השאלות מסודרות לפי נושאים, והקושי עולה בהדרגה. כדאי לפתור לפי הסדר, כי כל חלק נשען על החלק שלפניו:
- לחץ, כוח ושטח — 5 שאלות
- לחץ בנוזל ולחץ האוויר — 3 שאלות
- עקרון פסקל וכלי שלובים — 2 שאלות
למי זה מיועד: תלמידי כיתה ח’ לפני מבחן בפרק הלחץ. השאלות כאן שונות מאלה שבמבחן התרגול לכיתה ח’, כך שאפשר לתרגל את שניהם. מבחנים בנושאים נוספים יש בעמוד מבחנים בפיזיקה.
לחץ, כוח ושטח
לפני שמתחילים — ההסבר המלא על לחץ, עם הנוסחה ותרגיל פתור.
שימו לב: לחץ הוא כוח חלקי שטח, P = F / A. כדי לקבל את התשובה בפסקל, הכוח צריך להיות בניוטון והשטח במטר רבוע.
שאלה 1
ארגז שמשקלו 300 ניוטון מונח על הרצפה. שטח המגע בין הארגז לרצפה הוא 0.5 מטר רבוע.
א. חשבו את הלחץ שהארגז מפעיל על הרצפה.
ב. מסובבים את הארגז כך שהוא עומד על הצד הצר שלו, ששטחו 0.25 מטר רבוע. מה הלחץ עכשיו?
תשובה סופית
א. 600 פסקל.
ב. 1,200 פסקל. הכוח לא השתנה, השטח קטן פי 2, והלחץ גדל פי 2.
שאלה 2
א. מהי יחידת הלחץ, וממה היא בנויה?
ב. כוח של 50 ניוטון פועל על שטח של 2 מטרים רבועים. חשבו את הלחץ.
ג. כמה פסקל הם 3 קילופסקל?
תשובה סופית
א. פסקל. פסקל אחד הוא ניוטון אחד למטר רבוע.
ב. 25 פסקל.
ג. 3,000 פסקל.
שאלה 3
א. כמה מטרים רבועים הם סנטימטר רבוע אחד? הסבירו.
ב. ספר שמשקלו 6 ניוטון מונח על שולחן. שטח המגע בין הספר לשולחן הוא 300 סנטימטרים רבועים. חשבו את הלחץ שהספר מפעיל על השולחן, בפסקל.
תשובה סופית
א. סנטימטר רבוע אחד שווה ל־0.0001 מטר רבוע.
ב. 200 פסקל.
שאלה 4
דנה חותכת עגבנייה ולוחצת על הסכין בכוח של 20 ניוטון. כשהסכין חדה, שטח המגע בין הלהב לעגבנייה הוא 0.1 סנטימטר רבוע. כשהסכין קהה, שטח המגע הוא 1 סנטימטר רבוע.
א. חשבו את הלחץ על העגבנייה בסכין החדה.
ב. חשבו את הלחץ בסכין הקהה.
ג. הסבירו למה סכין חדה חותכת טוב יותר, גם כשלוחצים באותו כוח.
תשובה סופית
א. 2,000,000 פסקל.
ב. 200,000 פסקל.
ג. ללהב החד יש שטח מגע קטן פי 10, ולכן אותו כוח יוצר לחץ גדול פי 10.
שאלה 5
מטייל שמשקלו, יחד עם התרמיל, הוא 800 ניוטון, הולך על שלג רך. השטח של סוליות שתי הנעליים שלו יחד הוא 500 סנטימטרים רבועים. כשהוא נועל נעלי שלג רחבות, השטח של שתיהן יחד הוא 4,000 סנטימטרים רבועים.
א. חשבו את הלחץ על השלג בנעליים הרגילות.
ב. חשבו את הלחץ על השלג בנעלי השלג.
ג. פי כמה קטן הלחץ בנעלי השלג? למה בזכותן המטייל לא שוקע?
ד. הסבירו בעזרת אותו רעיון: למה אפשר לשכב על לוח עם מאות מסמרים, אבל דריכה על מסמר אחד פוצעת את כף הרגל?
תשובה סופית
א. 16,000 פסקל.
ב. 2,000 פסקל.
ג. פי 8. השלג נדחס והרגל שוקעת רק כשהלחץ עליו גדול מספיק, ובנעלי השלג הלחץ קטן פי 8.
ד. על מאות מסמרים המשקל מתחלק על הרבה חודים, והלחץ על כל נקודה בעור קטן. על מסמר אחד כל המשקל מתרכז בחוד אחד, והלחץ עצום.
לחץ בנוזל ולחץ האוויר
לפני שמתחילים — ההסבר המלא על לחץ הידרוסטטי, הלחץ בתוך נוזל. בנוסחה מופיעה הצפיפות של הנוזל, ואם היא עוד לא ברורה לכם, כדאי לעבור קודם על צפיפות.
שימו לב: בשאלות האלה צפיפות המים היא 1,000 קילוגרם למטר מעוקב, ותאוצת הכובד g = 10 m/s². הלחץ ההידרוסטטי מחושב לפי P = ρ · g · h.
שאלה 6
בריכה מלאה מים, והעומק שלה 2.5 מטרים. צפיפות המים 1,000 קילוגרם למטר מעוקב, g = 10 m/s².
א. חשבו את הלחץ ההידרוסטטי בקרקעית הבריכה.
ב. חשבו את הלחץ ההידרוסטטי בעומק של מטר אחד.
ג. פי כמה גדול הלחץ בקרקעית מהלחץ בעומק של מטר אחד?
תשובה סופית
א. 25,000 פסקל.
ב. 10,000 פסקל.
ג. פי 2.5, בדיוק כמו היחס בין העומקים.
שאלה 7
צוללת קטנה יורדת בים. מד הלחץ שלה מראה לחץ הידרוסטטי של 150,000 פסקל. לשם החישוב, צפיפות המים 1,000 קילוגרם למטר מעוקב, g = 10 m/s².
א. באיזה עומק נמצאת הצוללת?
ב. לצוללת יש חלון ששטחו 0.05 מטר רבוע. מה הכוח שהמים מפעילים על החלון בגלל הלחץ ההידרוסטטי?
תשובה סופית
א. 15 מטרים.
ב. 7,500 ניוטון.
שאלה 8
לחץ האוויר בגובה פני הים הוא בקירוב 100,000 פסקל. זה ערך מעוגל: הלחץ הממוצע בגובה פני הים הוא כ־101,325 פסקל, ובתרגילים מעגלים אותו.
א. משטח של שולחן הוא 1.2 מטרים רבועים. מה הכוח שהאוויר מפעיל על המשטח מלמעלה?
ב. הכוח הזה גדול מאוד. למה השולחן לא קורס?
ג. צוללן נמצא בעומק 10 מטרים במים. מה הלחץ הכולל עליו, לחץ המים יחד עם לחץ האוויר? צפיפות המים 1,000 קילוגרם למטר מעוקב, g = 10 m/s².
תשובה סופית
א. 120,000 ניוטון.
ב. האוויר לוחץ גם על הצד התחתון של המשטח, בלחץ כמעט זהה, והכוחות מאזנים זה את זה.
ג. 200,000 פסקל, בערך פי 2 מלחץ האוויר.
עקרון פסקל וכלי שלובים
שימו לב: לפי עקרון פסקל, לחץ שמפעילים על נוזל סגור עובר בשווה לכל הנקודות בנוזל. במכבש הידראולי, בשתי בוכנות שנמצאות באותו גובה, הלחץ זהה: F₁ / A₁ = F₂ / A₂.
שאלה 9
במכבש הידראולי יש בוכנה קטנה ששטחה 10 סנטימטרים רבועים, ובוכנה גדולה ששטחה 500 סנטימטרים רבועים. שתי הבוכנות באותו גובה, ומזניחים את המשקל שלהן. לוחצים על הבוכנה הקטנה בכוח של 200 ניוטון. g = 10 m/s².
א. מה הלחץ בנוזל?
ב. מה הכוח שהנוזל מפעיל על הבוכנה הגדולה?
ג. מה המסה הגדולה ביותר שאפשר להרים על הבוכנה הגדולה?
תשובה סופית
א. 200,000 פסקל.
ב. 10,000 ניוטון, פי 50 מהכוח שהפעלנו.
ג. 1,000 קילוגרמים.
שאלה 10
שלושה כלים בצורות שונות, צר, רחב ומשופע, מחוברים בתחתית בצינור. כלים כאלה נקראים כלי שלובים. מוזגים לתוכם מים ומחכים שיפסיקו לזרום. צפיפות המים 1,000 קילוגרם למטר מעוקב, g = 10 m/s².
א. האם גובה פני המים שווה בכל הכלים, או שבכלי הרחב הוא נמוך יותר? הסבירו.
ב. פני המים נמצאים 30 סנטימטרים מעל הצינור המחבר. חשבו את הלחץ ההידרוסטטי בצינור.
ג. הגוף של קומקום והפייה שלו הם כלי שלובים. הפתח של הפייה נמוך מהשפה העליונה של הקומקום. עד איזה גובה אפשר למלא את הקומקום במים?
תשובה סופית
א. הגובה שווה בכל הכלים, בלי קשר לצורה שלהם.
ב. 3,000 פסקל.
ג. עד הגובה של פתח הפייה. מעבר לזה המים נשפכים מהפייה.
הטעות הכי נפוצה בתרגילי לחץ
להציב שטח בסנטימטרים רבועים בנוסחה, ולקבל תשובה קטנה פי 10,000 מהנכון. סנטימטר רבוע אחד הוא 0.0001 מטר רבוע, כי צריך להמיר את שתי הצלעות. לפני כל הצבה ממירים את השטח למטר רבוע ואת העומק למטר. ועוד דבר: בשאלות כאן g = 10 m/s². יש מורים שעובדים עם 9.81, ואז התשובות יוצאות קרובות אבל לא זהות. כדאי לבדוק מראש באיזה ערך המורה שלכם עובד.
שאלות נפוצות
איפה הפתרונות לשאלות?
מתחת לכל שאלה יש תשובה סופית, כדי שתוכלו לבדוק את עצמכם. מומלץ לפתור קודם לבד, ורק אחר כך לפתוח את התשובה. ההסבר המלא של הנושאים, שלב אחר שלב, נמצא בקורס הפיזיקה לכיתה ח’.
מה הנוסחה של לחץ בכיתה ח’?
יש שתי נוסחאות. לחץ של גוף על משטח: כוח חלקי שטח, P = F / A. לחץ בתוך נוזל: צפיפות כפול תאוצת הכובד כפול העומק, P = ρ · g · h. בשתיהן התוצאה בפסקל.
איך ממירים סנטימטר רבוע למטר רבוע?
מחלקים ב־10,000, או כופלים ב־0.0001. למשל, 250 סנטימטרים רבועים הם 0.025 מטר רבוע.
מה ההבדל בין עקרון פסקל לחוק ארכימדס?
עקרון פסקל אומר שלחץ שמפעילים על נוזל סגור עובר לכל הנוזל, ועליו מבוסס המכבש ההידראולי. חוק ארכימדס עוסק בכוח הציפה, שנוצר כי הלחץ על החלק התחתון של גוף שקוע גדול מהלחץ על החלק העליון שלו.
רוצים לתרגל לחץ וציפה עד הסוף?
בקורס הפיזיקה לכיתה ח’ יש פרקים על לחץ ועל כוח עילוי. כל נושא מוסבר בסרטון, ולכל תרגיל בחוברת יש סרטון פתרון מלא. משלמים פעם אחת, והגישה ללא הגבלת זמן.
לקורס כיתה ח’או מתחילים בחינם: עוד תרגילים בחוברת, להורדה