Определение направления вращения блоков в механической системе

שאלה 15

השאלה מתארת מערכת של גלגלות המחוברות באמצעות רצועה. נתונים כיווני הסיבוב של הגלגלת הראשונה (מסומנת ב-1) והגלגלת השנייה (מסומנת ב-2). יש לקבוע את כיוון הסיבוב של הגלגלת השלישית (הכחולה).

ניתוח המערכת:

1. גלגלת 1: מסומנת כ-1, והחץ מצביע על סיבוב עם כיוון השעון.
2. גלגלת 2: מסומנת כ-2, והחץ מצביע על סיבוב נגד כיוון השעון.
3. חיבור הרצועה: הרצועה מחברת את הגלגלות באופן שבו סיבוב של גלגלת אחת גורם לסיבוב של הגלגלת הבאה. כאשר שתי גלגלות מחוברות ברצועה, כיוון הסיבוב שלהן הפוך. אם גלגלת אחת מסתובבת עם כיוון השעון, הגלגלת המחוברת אליה ברצועה תסתובב נגד כיוון השעון, ולהיפך.

קביעת כיוון הסיבוב של הגלגלת השלישית:

• גלגלת 1 וגלגלת 2: גלגלת 1 מסתובבת עם כיוון השעון. מכיוון שהן מחוברות ברצועה, גלגלת 2 אמורה להסתובב נגד כיוון השעון. הנתון בשאלה מאשר זאת (סימון 2).
• גלגלת 2 וגלגלת 3: גלגלת 2 מסתובבת נגד כיוון השעון. מכיוון שהן מחוברות ברצועה, גלגלת 3 (הכחולה) אמורה להסתובב בכיוון ההפוך, כלומר עם כיוון השעון.

בדיקת האפשרויות:

1. 1 (עם כיוון השעון): זו האפשרות הנכונה.
2. 2 (נגד כיוון השעון): זו האפשרות השגויה.
3. לא ניתן לדעת: ניתן לדעת את כיוון הסיבוב.
4. הגלגל הימני תמיד יסתובב נגד כיוון השעון: זו טענה כללית שאינה בהכרח נכונה בהינתן כיוון הסיבוב של הגלגלת הראשונה.

תשובה סופית:

הגלגלת השלישית (הכחולה) תסתובב עם כיוון השעון.

לכן, התשובה הנכונה היא 1.

שאלה 15

השאלה מתארת מערכת של שלוש גלגלות המחוברות באמצעות רצועה. נתונים כיווני הסיבוב של שתי הגלגלות הראשונות, ויש לקבוע את כיוון הסיבוב של הגלגלת השלישית (הכחולה).

ניתוח המערכת:

1. גלגלת 1: מסומנת במספר 1. החץ המצביע עליה מציין סיבוב עם כיוון השעון.
2. גלגלת 2: מסומנת במספר 2. החץ המצביע עליה מציין סיבוב נגד כיוון השעון.
3. גלגלת 3: הגלגלת השלישית היא הכחולה.
4. עקרון פעולה: כאשר שתי גלגלות מחוברות ברצועה, כיוון הסיבוב שלהן הפוך. אם גלגלת אחת מסתובבת עם כיוון השעון, הגלגלת המחוברת אליה ברצועה תסתובב נגד כיוון השעון, ולהיפך.

קביעת כיוון הסיבוב של הגלגלת השלישית:

• גלגלת 1 וגלגלת 2: גלגלת 1 מסתובבת עם כיוון השעון. מכיוון שהן מחוברות ברצועה, גלגלת 2 אמורה להסתובב נגד כיוון השעון. הנתון בשאלה מאשר זאת (סימון 2).
• גלגלת 2 וגלגלת 3: גלגלת 2 מסתובבת נגד כיוון השעון. מכיוון שהן מחוברות ברצועה, גלגלת 3 (הכחולה) אמורה להסתובב בכיוון ההפוך לגלגלת 2. לכן, גלגלת 3 תסתובב עם כיוון השעון.

בדיקת האפשרויות:

1. 1 (עם כיוון השעון): זו האפשרות הנכונה, כפי שחישבנו.
2. 2 (נגד כיוון השעון): זו האפשרות השגויה.
3. לא ניתן לדעת: ניתן לדעת את כיוון הסיבוב.
4. הגלגל הימני תמיד יסתובב נגד כיוון השעון: זו טענה כללית שאינה בהכרח נכונה, שכן כיוון הסיבוב תלוי בכיוון הסיבוב של הגלגלת הראשונה.

תשובה סופית:

הגלגלת השלישית (הכחולה) תסתובב עם כיוון השעון.

לכן, התשובה הנכונה היא 1.

הסבר מדוע האפשרויות האחרות שגויות

בשאלה זו, אנו מנתחים מערכת של גלגלות המחוברות באמצעות רצועה, וקובעים את כיוון הסיבוב של הגלגלת השלישית (הכחולה) בהתבסס על כיווני הסיבוב של שתי הגלגלות הראשונות.

הנתונים:
* גלגלת 1 מסתובבת עם כיוון השעון.
* גלגלת 2 מסתובבת נגד כיוון השעון.
* גלגלות 1 ו-2 מחוברות ברצועה.
* גלגלות 2 ו-3 מחוברות ברצועה.

העיקרון הפיזיקלי: כאשר שתי גלגלות מחוברות ברצועה, כיוון הסיבוב שלהן הפוך.

ניתוח האפשרויות:

• אפשרות 1: 1 (עם כיוון השעון)

  • גלגלת 2 מסתובבת נגד כיוון השעון.
  • מכיוון שגלגלת 3 מחוברת לגלגלת 2 ברצועה, כיוון הסיבוב של גלגלת 3 יהיה הפוך לזה של גלגלת 2.
  • לכן, גלגלת 3 תסתובב עם כיוון השעון.
  • אפשרות זו נכונה.

• אפשרות 2: 2 (נגד כיוון השעון)

  • כפי שהוסבר לעיל, גלגלת 3 מסתובבת עם כיוון השעון, ולא נגד כיוון השעון.
  • אפשרות זו שגויה.

• אפשרות 3: לא ניתן לדעת

  • בהינתן כיווני הסיבוב של הגלגלות 1 ו-2, ובהתחשב בעקרון העברת התנועה באמצעות רצועה, ניתן לקבוע בוודאות את כיוון הסיבוב של הגלגלת השלישית.
  • אפשרות זו שגויה.

• אפשרות 4: הגלגל הימני תמיד יסתובב נגד כיוון השעון

  • הטענה הזו אינה נכונה באופן כללי. כיוון הסיבוב של הגלגל הימני (גלגלת 3) תלוי בכיוון הסיבוב של הגלגל השמאלי המחובר אליו (גלגלת 2). במקרה זה, גלגלת 2 מסתובבת נגד כיוון השעון, ולכן גלגלת 3 מסתובבת עם כיוון השעון. אם גלגלת 2 הייתה מסתובבת עם כיוון השעון, אז גלגלת 3 הייתה מסתובבת נגד כיוון השעון.
  • אפשרות זו שגויה.