חללית הנסיכה וספה

מאת: ד"ר אורן שריקי, מורה בביה"ס למדעים ואמנויות ירושלים.

חלליתה של הנסיכה וספה נלכדת על-ידי קרן משיכה מחלליתם של ה- Spaceballs האכזריים. הקרן מנטרלת את המנוע המרכזי של החללית ומפעילה עליה כוח משיכה קבוע שעוצמתו 27,000 ניוטון.
בנסיון להימלט מפעילה הנסיכה וספה מנוע רקטי חד-פעמי אשר פועל במשך 5 שניות. הגרף המצורף מתאר את הכוח שמפעיל המנוע על החללית כתלות בזמן (השינוי במסת החללית במהלך פעולת המנוע זניח).

א. מהו המתקף שמפעיל המנוע הרקטי על חלליתה של הנסיכה במשך 5 השניות?

ב. מהו המתקף שמפעילה הקרן על חלליתה של הנסיכה במשך 5 השניות? (הנח כי החללית לא יצאה את טווח הקרן באותו פרק זמן.)

ג. מהו המתקף הכולל שפעל על החללית באותן 5 שניות?

ד. לפני הפעלת המנוע הרקטי הייתה לחלליתה של הנסיכה מהירות התחלתית של  100 מטר לשניה בכיוון המנוגד לחלליתם של ה- Spaceballs. מסת חלליתה של הנסיכה הינה  1500 ק"ג. מה תהיה המהירות לאחר פעולת המנוע הרקטי?

ה. נתון כי טווח הקרן הוא 4510 מטר ומעבר לטווח זה הכוח מתאפס בבת-אחת ואפשר להימלט. ברגע שבו נכבה המנוע הרקטי המרחק בין החלליות הינו 2000 מטר. חלליתה של וספה מתרחקת אך מהירותה קטנה מרגע לרגע. האם תצליח הנסיכה וספה להימלט מהקרן או שתיפול בידי ה- Spaceballs קרי הלב?

תשובות

א. 435,000 ניוטון x שניה

ב. 135,000- ניוטון x שניה

ג. 300,000 ניוטון x שניה

ד. 300 מטר לשניה

ה. בהנחה שהחללית נשארת בקרן, המרחק שתעבור עד שתיעצר הוא 2500 מטר. המרחק הראשוני היה 2000 מטר ולכן החללית תיעצר בטווח של 4500 מטר. נתון כי טווח הקרן הוא 4510 מטר ומכאן שהנסיכה וספה לא תצליח להימלט מהקרן ותיפול בידי ה- Spaceballs קרי הלב!