12 Voorbeelde van Botsingsimpulsmomentumvrae
1. S'n Rubberkoeël in die vorm van 'n bal met 'n massa van 40 gram word horisontaal na 'n muur geskiet soos in die prentjie getoon. As die bal teen dieselfde spoed bons, dan is die verandering in momentum van die bal 'n
dalah…
A. 2 Ns
B. 3 Ns
C. 4 Ns
D. 5 Ns
E. 6 Ns
Bespreking
Dit is bekend dat :
Massa (m) = 40 gram = 0,04 kg
Aanvanklike snelheid (v o ) = – 50 m/s
Eindsnelheid (vt ) = 50 m/s
Die rigting van die bal se beweging (snelheidsrigting) is teenoorgesteld, daarom het die beginsnelheid en eindsnelheid verskillende tekens.
Gevra : hoeveel verandering in momentum van die bal
Antwoord :
Formule vir momentumverandering:
Δp = m( vt – v o ) = (0,04)(50 – (-50)) = (0,04)(50 + 50)
Δp = (0,04)(100) = 4 Ns
Die korrekte antwoord is C.
2. 'n Rubberbal van 75 gram word horisontaal gegooi totdat dit 'n muur tref soos in die prentjie getoon. As die rubberbal teen dieselfde spoed terugbons, dan is die grootte van die gevolglike impuls...
A. 0
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Bespreking
Dit is bekend dat :
Balmassa (m) = 75 gram = 0,075 kg
Aanvanklike snelheid (v o ) = -20 m/s
Eindsnelheid (vt ) = 20 m/s
Die rigting van die bal se beweging (snelheidsrigting) is teenoorgesteld, daarom het die beginsnelheid en eindsnelheid verskillende tekens.
Gevra : impuls
Antwoord :
Impuls = verandering in momentum
Ek = Δp
I = m( vt – v o ) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
Ek = 3 Ns
Ns staan vir Newton-sekonde.
Die korrekte antwoord is C.
3. Twee voorwerpe met dieselfde massa beweeg in 'n reguit lyn na mekaar toe soos in die prentjie getoon!
As v2 ' die spoed van voorwerp (2) na die botsing na regs met 'n spoed van 5 ms –1 is , dan is die grootte van die spoed v1 ' (1) na die botsing…..
A. 7 ms-1
B. 9 ms −1
C. 13 ms −1
D. 15 ms −1
E. 17 ms −1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Die massa van beide voorwerpe is dieselfde = m
Die spoed van voorwerp 1 voor die botsing (v1 ) = 8 m/s
Die spoed van voorwerp 2 voor die botsing (v² ) = 10 m/s
Die spoed van voorwerp 2 na die botsing (v² ' ) = 5 m/s
Vraag: Spoed van voorwerp 1 na botsing (v 1 ')
Antwoord:
Dit is 'n onvolmaakte elastiese botsing. v 1 ' word bereken deur die wet van momentumbehoud te gebruik:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
m (v 1 + v 2 ) = m (v 1 ' + v 2 ')
v1 + v2 = v1 ' + v2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 m/s
Die korrekte antwoord is C.
4. Twee balle, elk met massas m1 = 2 kg en m2 = 1 kg, rol in teenoorgestelde rigtings met snelhede v1 = 2 m/s -1 en v2 = 4 m/s -1 soos in die volgende figuur getoon. Die twee balle bots dan en na die botsing kleef hulle aan mekaar vas. Die spoed van die twee balle na die botsing is…
A. 2 ms-1
B. 1,2 ms -1
C. 1 ms -1
D. 0,5 ms -1
E. nul
Bespreking
Dit is bekend dat :
Massa van bal 1 (m² ) = 2 kg
Massa van bal 2 (m² ) = 1 kg
Spoed van bal 1 voor botsing (v 1 ) = 2 m/s
Spoed van bal 2 voor botsing (v2 ) = -4 m/s
Snelheid is positief en negatief omdat die rigting van die bal se beweging teenoorgesteld is. Die positiewe en negatiewe tekens dui die rigting van die bal se beweging aan.
Vraag : Spoed van die bal na die botsing (v')
Antwoord :
Hierdie vraag het betrekking op onelastiese botsings. In onelastiese botsings is die wet van behoud van kinetiese energie nie van toepassing nie, en slegs die wet van behoud van momentum is van toepassing. Die snelheid van die bal na die botsing word bereken deur die formule vir die wet van behoud van momentum te gebruik.
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Die korrekte antwoord is E.
5. Twee balle A en B het dieselfde massa en beweeg na mekaar toe met 'n spoed van onderskeidelik 4 ms -1 en 6 ms -1 soos in die prentjie getoon! Beide bots dan elasties, en die spoed van voorwerp B na die botsing is 4 ms -1 in die teenoorgestelde rigting van sy oorspronklike beweging. Die spoed van bal A onmiddellik na die botsing is...
A. 2 ms-1
B. 2,5 ms -1
C. 4 ms -1
D. 5 ms -1
E. 6 ms -1
Bespreking
Dit is bekend dat :
Massa van bal A (m A ) = m
Massa van bal B (m B ) = m
Die spoed van bal A voor die botsing (v A ) = 4 m/s
Die spoed van bal B voor die botsing (vB ) = 6 m/s
Die spoed van bal B na die botsing (v B ') = 4 m/s
Vraag : Spoed van bal A na botsing (v A ')
Antwoord :
As twee voorwerpe wat elasties bots dieselfde massa het, dan ruil die twee voorwerpe na die botsing snelhede uit.
Die spoed van bal A voor die botsing (v A ) = die spoed van bal B na die botsing (v B ') = 4 m/s
Die spoed van bal B voor die botsing (v B ) = die spoed van bal A na die botsing (v A ') = 6 m/s
As bal A na links beweeg voor die botsing, dan beweeg bal A na die botsing na regs. Net so, as bal B na regs beweeg voor die botsing, dan beweeg bal B na die botsing na links. Dus, in 'n perfek elastiese botsing, is die bewegingsrigting van die voorwerpe voor en na die botsing teenoorgesteld.
Die korrekte antwoord is E.
6. Voorwerpe A en B, elk met 'n massa van 4 kg en 5 kg, beweeg in teenoorgestelde rigtings soos in die prentjie getoon. Hulle bots dan en na die botsing keer die twee voorwerpe van rigting om met 'n spoed van A = 4 ms -1 en 'n spoed van B = 2 ms -1 . Daarom is die spoed van voorwerp B voor die botsing...
A. 6,0 ms-1
B. 3,0 ms -1
C. 1,6 ms -1
D. 1,2 ms -1
E. 0,4 ms -1
Bespreking
Dit is bekend dat :
Massa van voorwerp A (m A ) = 4 kg
Massa van voorwerp B (mB ) = 5 kg
Die spoed van voorwerp A voor die botsing (v A ) = 6 m/s
Die spoed van voorwerp A na die botsing (v A ') = 4 m/s
Die spoed van voorwerp B na die botsing (v B ') = -2 m/s
Die positiewe en negatiewe tekens beskryf die teenoorgestelde rigting van beweging van die bal.
Vraag : Die spoed van voorwerp B voor die botsing (v B )
Antwoord :
Die tipe botsing word nie in hierdie probleem verduidelik nie. Gebaseer op die bekende hoeveelhede, word die gevolgtrekking egter gemaak dat hierdie probleem verband hou met 'n gedeeltelik elastiese botsing of 'n onvolmaak elastiese botsing. In 'n gedeeltelik elastiese botsing is die wet van behoud van kinetiese energie nie van toepassing nie; slegs die wet van behoud van momentum is van toepassing. Die snelheid van voorwerp B voor die botsing word bereken met behulp van die wet van behoud van momentum.
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(4)(6) + (5)(-2) = (4)(4) + (5)(v B ')
24 – 10 = 16 + 5(v B ')
14 – 16 = 5 (v B ')
-2 = 5 (v B ')
v B ' = -2/5
v B ' = -0,4
Die negatiewe teken beteken dat die bewegingsrigting van voorwerp B na die botsing teenoorgesteld is aan die rigting van die voorwerp voor die botsing.
Die korrekte antwoord is E.
7. 'n Bal van 200 gram word van 'n hoogte van 80 cm laat val sonder 'n aanvanklike snelheid. Nadat dit die vloer getref het, bons die bal terug met 'n snelheid van 1 ms -1 (g = 10 ms -2 ). Die grootte van die impuls op die bal is…
A. 1,6 Ns
B. 1,5 Ns
C. 1,0 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,6 Ns
Bespreking
Dit is bekend dat:
Balmassa = 200 gram = 0,2 kg
Hoogte = 80 cm = 0,80 m
Die spoed van die bal voordat dit die vloer tref = ….
Die spoed van die bal nadat dit die vloer getref het / die bal bons = 1 m/s
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ s²
Vraag: Die grootte van die impuls (I)
Antwoord:
Die spoed van die bal voordat dit die vloer tref
Bereken eers die spoed van die bal voordat dit die vloer tref, deur die vryvalbewegingsformule te gebruik.
Dit is bekend dat:
Hoogte (h) = 80 cm = 0,8 m
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ s²
Vraag: Eindsnelheid (v t )
Antwoord:
vt 2 = 2 gh = 2(10)(0,8) = 2(8) = 16
vt = √16 = 4 m/ s
Impulsgrootte (I)
Dit is bekend dat:
Balmassa (m) = 200 gram = 0,2 kg
Die spoed van die bal voordat dit die vloer tref (v o ) = -4 m/s
Die spoed van die bal nadat dit die vloer getref het / die bal bons (v t ) = 1 m/s
Die rigting van die bal se beweging of die rigting van die bal se spoed is verskillend sodat een spoed positief is en die ander spoed negatief.
Gevra: Impuls (I)
Antwoord:
Die impuls-momentum-stelling stel dat impuls = verandering in momentum. Wiskundig:
Ek = Δp
Ek = m (vt – v o )
Ek = (0,2)(1– (-4))
Ek = (0,2)(1 + 4)
Ek = (0,2)(5)
Ek = 1 Ns
Die korrekte antwoord is C.
8. Kyk na die volgende prentjie!
Twee voorwerpe met dieselfde massa m1 = m2 = 0,5 kg word gelyktydig vanaf dieselfde hoogte vrygestel langs 'n gladde konkawe pad met 'n radius van 1/5 meter. As die twee voorwerpe perfek elasties bots, dan is die spoed van elke voorwerp na die botsing… (g = 10 m s- 1 )
A. v'1 = -1 ms-1 ; v'2 = 2 ms-1
B. v' 1 = +1 ms -1 ; v' 2 = -2 ms -1
C. v' 1 = -2 ms -1 ; v' 2 = +2 ms -1
D. v' 1 = -2 ms -1 ; v' 2 = +3 ms -1
E. v' 1 = +3 ms -1 ; v' 2 = -2 ms -1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa van die voorwerp (m) = m1 = m2 = 0,5 kg
Aanvanklike hoogte (h1 ) = 1/5 meter
Finale hoogte (h² ) = 0 (basis van spoor)
Die aanvanklike spoed van die voorwerp (v1 ) = 0 (aanvanklik is die voorwerp in rus)
Finale snelheid van die voorwerp (v² ) = …. (snelheid van die voorwerp aan die onderkant van die trajek = snelheid van die voorwerp voor die botsing)
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s
Vraag: Die spoed van elke voorwerp na die botsing
Antwoord:
Die spoed van die voorwerp voor die botsing
Bereken eers die spoed van die voorwerp voor die botsing met behulp van die formule vir die wet van behoud van meganiese energie . Die spoed van die voorwerp voor die botsing = die spoed van die voorwerp wanneer dit die onderkant van die trajek bereik = die finale spoed van die voorwerp.
Aanvanklike meganiese energie = Finale meganiese energie
Gravitasiepotensiële energie + Kinetiese energie = Gravitasiepotensiële energie + Kinetiese energie
mgh 1 + 1/2 mv 1 2 = mgh 2 + 1/2 mv 2 2
mgh 1 + 0 = 0 + 1/2 mv 2 2
mgh 1 = 1/2 mv 2 2
gh 1 = 1/2 v 2 2
2 gh 1 = v 2 2
2(10)(1/5) = v 2 2
2(2) = v 2 2
4 = v 2 2
v² = √4
v² = 2 m/ s
Die spoed van elke voorwerp voor die botsing = 2 m/s.
Die spoed van die voorwerp na die botsing
Bereken die spoed van die voorwerpe na die botsing deur die formule vir perfek elastiese botsings te gebruik.
In 'n perfek elastiese botsing, as die massas van beide voorwerpe dieselfde is en hul bewegings teenoorgesteld is, dan ruil die twee voorwerpe spoed uit wanneer hulle bots. Byvoorbeeld, voor die botsing beweeg voorwerp A teen 2 m/s en voorwerp B beweeg teen -4 m/s. Na die botsing beweeg voorwerp A teen 4 m/s en voorwerp B beweeg teen -2 m/s. Die negatiewe en positiewe tekens dui aan dat die twee voorwerpe in teenoorgestelde rigtings is.
In hierdie vraag is die rigting van beweging voor die botsing teenoorgesteld en die spoed van beide voorwerpe voor die botsing is 2 m/s, dus is die spoed van beide voorwerpe na die botsing ook 2 m/s, maar die tekens is verskillend, een is positief en die ander is negatief.
Die korrekte antwoord is C.
9. Kyk na die volgende prentjie!
Voorwerp A met 'n massa van 2 kg en voorwerp B met 'n massa van 3 kg word gelyktydig sonder 'n aanvanklike snelheid uit die middelpunt van 'n 1/4 sirkel vrygestel. Beide voorwerpe beweeg deur 'n gladde geboë oppervlak en bots by punt C op 'n perfek elastiese wyse (g = 10 ms -2 ). Die spoed van voorwerpe A en B onmiddellik na die botsing is…
A. -2 ms-1 en -2 ms-1
B. -3 ms -1 en 7 ms -1
C. -4 ms -1 en 7 ms -1
D. 4 ms -1 en -3 ms -1
E. 7 ms -1 en 3 ms -1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa van voorwerp A (m1 ) = 2 kg
Massa van voorwerp B (m² ) = 3 kg
Aanvanklike hoogte (h1 ) = 5 meter
Finale hoogte (h² ) = 0 (basis van spoor)
Die aanvanklike spoed van die voorwerp (v1 ) = 0 (aanvanklik is die voorwerp in rus)
Finale snelheid van die voorwerp (v² ) = …. (snelheid van die voorwerp aan die onderkant van die trajek = snelheid van die voorwerp voor die botsing)
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s
Vraag: Die spoed van elke voorwerp na die botsing
Antwoord:
Die spoed van die voorwerp voor die botsing
Bereken eers die voorwerp se snelheid voor die botsing met behulp van die wet van behoud van meganiese energie . Die voorwerp se snelheid voor die botsing = die voorwerp se snelheid wanneer dit die onderkant van die baan bereik.
Aanvanklike meganiese energie = Finale meganiese energie
Gravitasie potensiële energie = Kinetiese energie
mgh 1 = 1/2 mv 2 2
gh 1 = 1/2 v 2 2
2 gh 1 = v 2 2
2(10)(5) = v 2 2
100 = v 2 2
v² = √100
v² = 10 m /s
Die spoed van elke voorwerp voor die botsing = 10 m/s. Die massa van die voorwerp beïnvloed nie die finale spoed nie.
Die spoed van die voorwerp na die botsing
Die twee voorwerpe het verskillende massas en beweeg in teenoorgestelde rigtings, dus word die spoed van elke voorwerp na die botsing bereken met behulp van hierdie vergelyking:
Die spoed van elke voorwerp onmiddellik na die botsing:
10. Twee balle het elk massa m1 = 2 kg en m2 = 1 kg rol in die teenoorgestelde rigting met spoed v1 = 2 ms-1 en v2 = 4 ms-1 soos in die volgende beeld. Die twee balle bots dan en na die botsing kleef hulle aan mekaar vas. Spoed die twee balle na die botsing is…
A. 2 ms-1
B. 1,2 ms-1
C. 1 ms-1
D. 0,5 ms-1
E. nul
Bespreking
Is bekend :
Massa van bal 1 (m1) = 2 kg
Massa van bal 2 (m2) = 1 kg
Die spoed van bal 1 voor die botsing (v1) = 2 m/s
Die spoed van bal 2 voor die botsing (v2) = -4 m/s
Snelheid is positief en negatief omdat die rigting van die bal se beweging teenoorgesteld is. Die positiewe en negatiewe tekens dui die rigting van die bal se beweging aan.
Gevra Spoed van die bal na botsing (v')
Jawab :
Hierdie vraag hou verband met onelastiese botsingIn 'n onelastiese botsing is die wet van die behoud van kinetiese energie nie van toepassing nie en geld slegs wet van behoud van momentumDie spoed van die bal na die botsing word bereken deur die formule vir die wet van behoud van momentum te gebruik.
m1 v1 +m2 v2 = (m1 +m2) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Die korrekte antwoord is E.
11. Twee balle A en B het dieselfde massa en beweeg na mekaar toe teen 'n spoed van 4 m/s.-1 en 6 ms-1 soos in die prentjie! Die twee toeperfek elastiese botsing, en die spoed van voorwerp B na die botsing is 4 ms-1 in die teenoorgestelde rigting van sy oorspronklike beweging. Die spoed van bal A onmiddellik na die botsing is…
A. 2 ms-1
B. 2,5 ms-1
C. 4 ms-1
D. 5 ms-1
O. 6 ms-1
Bespreking
Is bekend :
Massa van bal A (mA) = m
Massa van bal B (mB) = m
Die spoed van bal A voor die botsing (vA) = 4 m/s
Die spoed van bal B voor die botsing (vB) = 6 m/s
Die spoed van bal B na die botsing (vB') = 4 m/s
Gevra Spoed van bal A na botsing (vA')
Jawab :
As twee voorwerpe wat elasties bots dieselfde massa het, dan sal die twee voorwerpe na die botsing hul massa uitruil. kecepatan.
Die spoed van bal A voor die botsing (vA) = spoed van bal B na botsing (vB') = 4 m/s
Die spoed van bal B voor die botsing (vB) = spoed van bal A na botsing (vA') = 6 m/s
As bal A na links beweeg voor die botsing, dan beweeg bal A na die botsing na regs. Net so, as bal B na regs beweeg voor die botsing, dan beweeg bal B na die botsing na links. Dus, in 'n perfek elastiese botsing, is die bewegingsrigting van die voorwerpe voor en na die botsing teenoorgesteld.
Die korrekte antwoord is E.
12. Voorwerpe A en B, elk met 'n massa van 4 kg en 5 kg, beweeg in teenoorgestelde rigtings soos in die prentjie getoon. Die twee bots dan en na die botsing keer die twee voorwerpe van rigting om teen 'n spoed van A = 4 ms.-1 en spoed B = 2 ms-1, dan is die spoed van voorwerp B voor die botsing...
A. 6,0 ms-1
B. 3,0 ms-1
C. 1,6 ms-1
D. 1,2 ms-1
O. 0,4 ms-1
Bespreking
Is bekend :
Massa van voorwerp A (mA) = 4 kg
Massa van voorwerp B (mB) = 5 kg
Die spoed van voorwerp A voor die botsing (vA) = 6 m/s
Die spoed van voorwerp A na die botsing (vA') = 4 m/s
Die spoed van voorwerp B na die botsing (vB') = -2 m/s
Die positiewe en negatiewe tekens beskryf die teenoorgestelde rigting van beweging van die bal.
Gevra Die spoed van voorwerp B voor die botsing (vB)
Jawab :
Die tipe botsing word nie in hierdie vraag verduidelik nie. Gebaseer op die bekende hoeveelhede, kan daar egter afgelei word dat hierdie vraag verband hou met 'n gedeeltelik elastiese botsing of 'n onvolmaak elastiese botsing. gedeeltelik elastiese botsing Die wet van die behoud van kinetiese energie is nie van toepassing nie en slegs die wet van die behoud van momentum is van toepassing. Die spoed van voorwerp B voor die botsing word bereken deur die vergelyking van die wet van die behoud van momentum te gebruik.
mA vA +mB vB = mA vA' + mB vB"
(4)(6) + (5)(-2) = (4)(4) + (5)(vB')
24 – 10 = 16 + 5(vB')
14 – 16 = 5 (vB')
-2 = 5 (vB')
vB' = -2/5
vB' = -0,4
Die negatiewe teken beteken dat die bewegingsrigting van voorwerp B na die botsing teenoorgesteld is aan die rigting van die voorwerp voor die botsing.
Die korrekte antwoord is E.
Vraagbron:
Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool
