Eksempel på impulsspørgsmål

4 eksempler på impulsspørgsmål

1. En kugle med en masse på 0,5 kg falder frit fra en højde på h1 ₌ 7,2 m over gulvet og hopper til en højde på h2 ₌ 3,2 m. Hvis tyngdeaccelerationen er 10 ms ^-2 , er impulsen, der virker på kuglen...

A. 2,0 Ns

B. 3,0 Ns

C. 10 Ns

D. 40 Ns

Ø. 80 Ns

Diskussion

Det er kendt, at :

Kuglens masse (m) = 0,5 kg

Højden af ​​den fritfaldende kugle (h1 ₎ = 7,2 meter

Højden på den hoppende bold (h² ₎ = 3,2 meter

Jordens tyngdeacceleration (g) = 10 m/ ^s²

Spurgt : Impulshandling på bolden

Svar :

Boldens hastighed lige før stødet (v)_o)

Beregn boldens hastighed lige før stødet ved hjælp af formlen for frit fald. Givet højden (h) = 7,2 meter, tyngdeaccelerationen (g) = 10 m/s² ^og sluthastigheden lige før stødet mod gulvet, brug formlen v² = ^2gh

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

v _o = 2(10)(7,2) = 12 m/s

Kuglens hastighed før stødet (v _o ) er -12 m/s. Det negative fortegnet angiver kun retning.

Boldens hastighed umiddelbart efter kollisionen (v)_t)

Beregn kuglens hastighed umiddelbart efter kollisionen ved hjælp af formlen for opadgående lodret bevægelse. Givet højden (h) = 3,2 meter, gravitationsaccelerationen (g) = -10 m/s² ^, sluthastigheden ved maksimal højde (vt² ₎ ⁼ 0 og starthastigheden umiddelbart efter at have ramt gulvet, brug derfor formlen vt² = ^v _o² + ^2gh_.

vt² = _v² + ^2gh_​^​

0 = v _o ² + 2 (-10) (3,2)

v _o ² = 64

v _o = √64 = 8 m/s

Kuglens hastighed efter kollisionen (v _t ) er 8 m/s

Impuls, der virker på bolden (I)

Impuls beregnes ved hjælp af impuls-momentum-sætningens formel.

Impuls (I) = ændring i momentum (Δp)

I = m(vt _– v _o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newtonsekunder

Det rigtige svar er C.

2. En bordtennisbold med en masse på 5 gram falder frit fra en bestemt højde (g = 10 ms ^-2 ). Når den rammer gulvet, er boldens hastighed 6 ms ^-1 , og umiddelbart efter at have ramt gulvet, hopper bolden opad med en hastighed på 4 ms ^-1 . Størrelsen af ​​den impuls, der virker på bolden, er...

A. 0,50 Ns

B. 0,25 Ns

C. 0,10 Ns

D. 0,05 Ns

Ø. 0,01 Ns

Diskussion

Det er kendt, at :

Kuglemasse (m) = 5 gram = 0,005 kg

Boldens hastighed lige før den rammer gulvet (v _o ) = -6 m/s

Boldens hastighed umiddelbart efter at den rammer gulvet (v _t ) = 4 m/s

Positive og negative hastigheder betyder, at boldens hastighedsretning eller boldens bevægelsesretning før kollisionen er modsat boldens bevægelsesretning efter kollisionen.

Spurgt : Impuls (I)

Svar :

Impuls-momentum-sætningen siger, at impuls (I) er lig med ændringen i momentum (Δp).

I = Δp = mv _t – mv _o = m (v _t – v _o )

I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 Newtonsekund

Det rigtige svar er D.

3. En 20-grams kugle kastes med en hastighed v ₁ = 4 ms ^-1 til venstre. Efter at have ramt væggen, hopper kuglen med en hastighed v ₂ = 2 ms ^-1 til højre. Den resulterende impuls er….

A. 0,24 Ns

B. 0,12 Ns

C. 0,08 Ns

D. 0,06 Ns

E. 0,04 Ns

Diskussion

Det er kendt, at:

Kuglemasse (m) = 20 gram = 0,020 kg

Kuglens hastighed før kollisionen (v _o ) = -4 m/s (til venstre)

Kuglens hastighed efter kollisionen (v _t ) = +2 m/s (til højre)

v _o får et negativt fortegn for at skelne dens retning fra v _t.

Spurgt: Impuls

Svar:

Impuls (I) = ændring i momentum (Δp) = mv _t – mv _o

Impuls (I) = m (v _t – v _o ) = 0,02 (2 – (-4))

Impuls (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)

Impuls (I) = 0,12 Newton sekunder.

Det rigtige svar er B.

4. En tennisbold på 100 gram tabes fra en højde på 20 cm på gulvet uden starthastighed. Efter at have ramt gulvet, hopper bolden med en hastighed på 1 ms⁻¹ ^og (g = 10 ms⁻² ⁾ . Ændringen i momentum, som bolden oplever, er...

A. 0,1 Ns
B. 0,3 Ns
C. 0,5 Ns
D. 0,8 Ns
Ø. 0,9 Ns

Diskussion
Det er kendt :
Kuglemasse (m) = 100 gram = 0,1 kg
Højde (h) = 20 cm = 0,2 meter
Tyngdeacceleration (g) = 10 m/s²
Boldens hastighed umiddelbart efter at den rammer gulvet (v)_t) = 1 m/s
Spurgte ændring i boldens momentum
Jawab :
Boldens hastighed før stødet (v)_o)
Beregn boldens hastighed før stødet ved hjælp af formlen for frit fald. Givet at boldens frie faldhøjde (h) = 0,2 meter, er tyngdeaccelerationen (g) = 10 m/s² og spurgte efter boldens hastighed, når den rammer gulvet, derfor bruges formlen v² = 2 gh
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 m/s
Det gives et negativt fortegn, fordi boldens bevægelsesretning før kollisionen med gulvet er modsat boldens bevægelsesretning efter kollisionen med gulvet.
Ændring i kuglens momentum (Δp)
Δp = mv_t – mv_o = m (v_t - v_o)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 Newtonsekund
Det rigtige svar er B.

Spørgsmålskilde:

Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet