8 exemples de preguntes sobre col·lisions
Col·lisió perfectament elàstica
1. Dos objectes A (3 kg) i B (5 kg) es mouen en la mateixa direcció amb velocitats de 8 ms –1 i 4 ms –1 respectivament . Si l'objecte A colpeja l'objecte B amb una elasticitat perfecta, la velocitat de cada objecte després de la col·lisió és...
A. 3 ms –1 i 7 ms –1
B. 6 ms –1 i 10 ms –1
C. 4,25 ms –1 i 10 ms –1
D. 5,5 ms –1 i 5,5 ms –1
E. 8 ms –1 i 4 ms –1
Discussió
Se sap que:
Massa de l'objecte A (m1 ) = 3 kg
Massa de l'objecte B (m² ) = 5 kg
La velocitat de l'objecte A (v 1 ) = 8 ms –1
La velocitat de l'objecte B (v² ) = 4 ms –1
Col·lisió perfectament elàstica
Preguntat: v 1 ' i v 2 '
Resposta:
Si els objectes que xoquen elàsticament tenen masses diferents i la velocitat dels dos objectes després de la col·lisió és desconeguda, aleshores la velocitat després de la col·lisió es calcula mitjançant la següent equació:
Si tots dos objectes es mouen en la mateixa direcció, les seves velocitats són positives. Si tots dos objectes es mouen en direccions oposades, la velocitat d'un objecte és positiva i la velocitat de l'altre objecte és negativa.
Així doncs, la velocitat de l'objecte A (v 1 ') després de la col·lisió és de 3 m/s i la velocitat de l'objecte B (v 2 ') després de la col·lisió és de 7 m/s.
La resposta correcta és A.
2. Una pilota amb momentum P colpeja una paret i rebota. La col·lisió és perfectament elàstica i la direcció és perpendicular. El canvi de momentum de la pilota és...
A. zero
B. p/4
C. p/4
D.P.
E. 2P
Discussió
Se sap que:
Massa de la pilota = m
Velocitat de la pilota abans de l'impacte = v
Velocitat de la pilota després de l'impacte = -v (la pilota rebota cap a l'esquerra)
Moment de la pilota abans de la col·lisió (p o ) = m v
Moment de la pilota després de la col·lisió (p t ) = m (-v) = – mv
Pregunta: Quina és la magnitud del canvi de moment de la pilota?
Resposta:
Canvi de momentum:
Δp = p t – p o
Δp = – mv – mv
Δp = – 2 mV
Δp = -2p
La magnitud del canvi de moment de la pilota és 2p. El signe negatiu indica la direcció.
La resposta correcta és E.
3. Dos objectes A i B amb la mateixa massa es mouen l'un al costat de l'altre. A es mou cap a l'est i B cap a l'oest, amb velocitats V i 2V respectivament. Si els objectes experimenten una col·lisió perfectament elàstica, aleshores immediatament després de la col·lisió és...
A. V A = V a l'oest, V B = V a l'est
B. V A = 2V a l'oest, V B = 2V a l'est
C. V A = 2V a l'oest, V B = V a l'est
D. V A = V a l'oest, V B = 2V a l'est
E. V A = 2V cap a l'est, V B = V cap a l'oest
Discussió
Se sap que:
Els dos objectes tenen la mateixa massa.
A es mou cap a l'est a una velocitat de V
B es mou cap a l'oest a una velocitat de 2 V
Pregunta: Velocitat d'A i B després de la col·lisió
Resposta:
Si les masses d'ambdós objectes són iguals i la col·lisió és perfectament elàstica, aleshores els dos objectes intercanvien velocitat després de la col·lisió.
Així doncs, després de la col·lisió, A es mou cap a l'oest amb una velocitat de 2V i B es mou cap a l'est amb una velocitat de V.
La resposta correcta és C.
Col·lisió parcialment elàstica
4. Dos objectes amb la mateixa massa es mouen en línia recta l'un cap a l'altre, tal com es mostra a la imatge!
Si v 2 ' és la velocitat de l'objecte (2) després de la col·lisió a la dreta amb una velocitat de 5 ms –1 , aleshores la magnitud de la velocitat v 1 ' (1) després de la col·lisió és…..
A. 7 ms −1
B. 9 ms −1
C. 13 ms −1
D. 15 ms −1
E. 17 ms −1
Discussió
Se sap que:
La massa dels dos objectes és la mateixa = m
La velocitat de l'objecte 1 abans de la col·lisió (v1 ) = 8 m/s
La velocitat de l'objecte 2 abans de la col·lisió (v² ) = 10 m/s
La velocitat de l'objecte 2 després de la col·lisió (v² ' ) = 5 m/s
Pregunta: Velocitat de l'objecte 1 després de la col·lisió (v 1 ')
Resposta:
Aquesta és una col·lisió elàstica imperfecta. v 1 ' es calcula utilitzant la llei de conservació del moment:
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
v1 ' = 13 m/s
La resposta correcta és C.
Col·lisió inelàstica
5. Una bala de 10 grams que viatja a una velocitat de 100 m/s -1 colpeja un bloc de fusta immòbil i s'hi queda enganxada. Si la massa del bloc de fusta és de 490 grams, la velocitat del bloc de fusta i la bala immediatament després de la col·lisió és...
A. 1,0 ms -1
B. 2,0 ms -1
C. 2,5 ms -1
D. 4,0 ms -1
E. 5,0 ms -1
Discussió
Se sap que:
Massa de la bala (m1 ) = 10 grams
Velocitat de la bala (v 1 ) = 100 ms -1
Massa del bloc (m² ) = 490 grams
Velocitat del bloc (v2 ) = 0 m/s (bloc en repòs)
Pregunta: La velocitat del bloc de fusta i la bala immediatament després de la col·lisió
Resposta:
La bala colpeja un bloc de fusta immòbil i s'hi queda allotjada, per tant, es tracta d'una col·lisió inelàstica. La fórmula d'una col·lisió inelàstica és:
Moment abans de la col·lisió = moment després de la col·lisió
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v'
1000 + 0 = 500 v'
1000 = 500 v'
v' = 1000 / 500
v' = 2 m/s = 2 ms -1
La resposta correcta és B.
6. Un camió que es mou a una velocitat de 10 m/ s és atropellat per un cotxe que es mou a una velocitat de 20 m/ s . Després de la col·lisió, els dos cotxes xoquen entre si. Si la massa del camió és de 1400 kg i la massa del cotxe és de 600 kg, la velocitat dels dos vehicles després de la col·lisió és...
A. 6 ms –1
B. 9 ms –1
C. 11 ms –1
D. 13 ms –1
E. 17 ms –1
Discussió
Després de la col·lisió, els dos cotxes van quedar enganxats, cosa que va provocar una col·lisió inelàstica.
Se sap que:
Velocitat del camió (v 1 ) = 10 m/s
Velocitat del cotxe (v² ) = 20 m/s
Massa del camió (m1 ) = 1400 kg
Massa del cotxe (m² ) = 600 kg
Pregunta: la velocitat dels dos vehicles després de la col·lisió (v)
Resposta:
Fórmula de col·lisió inelàstica:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) v
26000 = 2000 v
v = 13 m/s
La resposta correcta és D.
7. Una bala de 20 grams que es mou horitzontalment a una velocitat de 10 m/s - 1 colpeja un bloc de 60 grams que està immòbil a terra. Si la bala està enganxada al bloc, la velocitat actual del bloc és...
A. 1,0 ms -1
B. 1,5 ms -1
C. 2,0 ms -1
D. 2,5 ms -1
E. 3,0 ms -1
Discussió
Se sap que :
Massa de la bala (mP ) = 20 grams = 0,02 kg
Massa del bloc (m B ) = 60 grams = 0,06 kg
Velocitat inicial de la bala (v P ) = 10 m/s
Velocitat inicial del bloc (v B ) = 0
Pregunta : la velocitat de la bala i el bloc després de la col·lisió (v')
Resposta :
La fórmula de la llei de conservació del moment si els dos objectes s'uneixen després de la col·lisió:
m P v P + m B v B = (m P + m B ) v'
(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) v'
0,2 + 0 = 0,08 v'
0,2 = 0,08 v'
v' = 0,2 / 0,08
v' = 2,5 m/s
La resposta correcta és D.
8. Dos carrets A i B, cadascun amb un pes d'1,5 kg, es mouen l'un cap a l'altre amb v A = 4 ms -1 i v B = 5 ms -1, tal com es mostra a la figura. Si els dos carrets xoquen de manera inelàstica, la velocitat dels dos carrets després de la col·lisió és...
A. 4,5 ms-1 a la dreta
B. 4,5 ms -1 a l'esquerra
C. 1,0 ms -1 a l'esquerra
D. 0,5 ms -1 a l'esquerra
E. 0,5 ms -1 a la dreta
Discussió
Se sap que:
Massa del carretó A (m² A ) = 1,5 kg
Massa del carretó B (m² B ) = 1,5 kg
La velocitat del carro A abans de la col·lisió (v A ) = 4 m/s (positiva a la dreta)
La velocitat del carro B abans de la col·lisió (v B ) = -5 m/s (negativa cap a l'esquerra)
Pregunta: Si la col·lisió és inelàstica, determineu la velocitat dels dos vagons després de la col·lisió.
Resposta:
Llei de conservació de la quantitat de moviment:
m A v A + m B v B = (m A + m B ) v'
(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v'
6 – 7,5 = (3) v'
-1,5 = (3) v'
v' = -1,5 / 3
v' = -0,5 m/s
El signe negatiu significa que després de la col·lisió tots dos es mouen cap a l'esquerra, en la mateixa direcció que el carretó B. Això té sentit perquè la quantitat de moviment del carretó B és més gran que la quantitat de moviment del carretó A.
Font de la pregunta:
Preguntes de física de l'examen nacional per a secundària/institut professional
