Ejemplo de preguntas sobre impulso y momento en colisiones

12 ejemplos de preguntas sobre impulso y momento en colisiones

1. SUna bala de goma con forma de bola y una masa de 40 gramos se dispara horizontalmente hacia una pared como se muestra en la imagen. Si la bola rebota a la misma velocidad, entonces el cambio en el momento de la bola esdalah…

A. 2 Ns

B. 3 Ns

C. 4 Ns

D. 5 Ns

E. 6 Ns

Discusión

Es conocida :

Masa (m) = 40 gramos = 0,04 kg

Velocidad inicial (v_o) = – 50 m/s

Velocidad final (v_t) = 50 m/s

La dirección del movimiento de la pelota (dirección de la velocidad) es opuesta, por lo tanto, la velocidad inicial y la velocidad final tienen signos diferentes.

Preguntó : la magnitud del cambio en el momento de la pelota

Mandíbula :

Fórmula de cambio de impulso:

Δp = m (v_t - v_o) = (0,04)(50 – (-50)) = (0,04)(50 + 50)

Δp = (0,04)(100) = 4 Ns

La respuesta correcta es C.

2. Se lanza una pelota de goma de 75 gramos horizontalmente hasta que golpea una pared, como se muestra en la figura. Si la pelota rebota con la misma velocidad, el impulso resultante es...

A. 0

B. 1,5 Ns

C. 3,0 Ns

D. 3,7 Ns

E. 5,5 Ns

Discusión

Es conocida :

Masa de la bola (m) = 75 gramos = 0,075 kg

Velocidad inicial (v_o) = -20 m/s

Velocidad final (v_t) = 20 m/s

La dirección del movimiento de la pelota (dirección de la velocidad) es opuesta, por lo tanto, la velocidad inicial y la velocidad final tienen signos diferentes.

Preguntó : impulso

Mandíbula :

Impulso = cambio en el momento

I = Δp

I = m (v_t - v_o) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)

I = 3 Ns

Ns significa Newton segundo.

La respuesta correcta es C.

3. Dos objetos de la misma masa se mueven en línea recta uno hacia el otro, como se muestra en la imagen.

Si v₂' es la velocidad del objeto (2) después de la colisión hacia la derecha a una tasa de 5 ms^-1, entonces la magnitud de la velocidad v₁ ' (1) después de la colisión es…..

A. 7 ms^-1

B. 9 ms^-1

C. 13 ms^-1

D. 15 ms^-1

E. 17 ms^-1

Discusión

Se sabe que:

La masa de ambos objetos es la misma = m

La velocidad del objeto 1 antes de la colisión (v₁) = 8 m/s

La velocidad del objeto 2 antes de la colisión (v₂) = 10 m/s

La velocidad del objeto 2 después de la colisión (v₂') = 5 m/s

Preguntó: La velocidad del objeto 1 después de la colisión (v₁')

Respuesta :

Esta es una colisión elástica imperfecta.₁' se calcula utilizando la ley de conservación del momento:

m₁ v₁+m₂ v₂ = m₁ v₁' + m₂ v₂'

m (v₁ + v₂) = m (v₁' + v₂')

v₁ + v₂ = v₁' + v₂'

8 + 10 = v₁' + 5

18 = v₁' + 5

v₁' = 18-5

v₁' = 13 m/s

La respuesta correcta es C.

 

4.  Dos bolas, cada una con masa m₁ = 2 kg y m₂ = 1 kg rueda en la dirección opuesta con velocidad v₁ = 2ms^-1 y v₂ = 4ms^-1 Como se muestra en la siguiente imagen, las dos bolas chocan y, tras la colisión, quedan unidas. La velocidad de las dos bolas después de la colisión es...

A. 2 ms^-1

B. 1,2 ms^-1

C. 1 ms^-1

D. 0,5 ms^-1

E. cero

Discusión

Es conocida :

Masa de la bola 1 (m₁) = 2 kg

Masa de la bola 2 (m₂) = 1 kg

La velocidad de la bola 1 antes de la colisión (v₁) = 2 m/s

La velocidad de la bola 2 antes de la colisión (v₂) = -4 m/s

La velocidad es positiva y negativa porque la dirección del movimiento de la pelota es opuesta. Los signos positivo y negativo indican la dirección del movimiento de la pelota.

Preguntó : Velocidad de la pelota después de la colisión (v')

Mandíbula :

Esta pregunta se refiere a colisiones inelásticas. En las colisiones inelásticas, no se aplica la ley de conservación de la energía cinética, sino únicamente la ley de conservación del momento lineal. La velocidad de la bola tras la colisión se calcula mediante la fórmula de la ley de conservación del momento lineal.

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (metro₁ +m₂) v'

(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'

4 – 4 = (3) v'

0 = (3) v'

v' = 0

La respuesta correcta es E.

5. Dos bolas, A y B, tienen la misma masa y se mueven una hacia la otra a una velocidad de 4 m/s.^-1 y 6 ms^-1 ¡Como en la imagen! Los dos chocan entonces de forma perfectamente elástica, y la velocidad del objeto B después de la colisión es de 4 m/s.^-1 en la dirección opuesta a su movimiento original. La velocidad de la bola A inmediatamente después de la colisión es…

A. 2 ms^-1

B. 2,5 ms^-1

C. 4 ms^-1

D. 5 ms^-1

E. 6 ms^-1

Discusión

Es conocida :

Masa de la bola A (m_A) = metro

Masa de la bola B (m_B) = metro

La velocidad de la bola A antes de la colisión (v_A) = 4 m/s

La velocidad de la bola B antes de la colisión (v_B) = 6 m/s

La velocidad de la bola B después de la colisión (v_B') = 4 m/s

Preguntó : Velocidad de la bola A después de la colisión (v_A')

Mandíbula :

Si dos objetos que colisionan elásticamente tienen la misma masa, entonces después de la colisión los dos objetos intercambian velocidades.

La velocidad de la bola A antes de la colisión (v_A) = velocidad de la bola B después de la colisión (v_B') = 4 m/s

La velocidad de la bola B antes de la colisión (v_B) = velocidad de la bola A después de la colisión (v_A') = 6 m/s

Si la bola A se mueve hacia la izquierda antes de la colisión, después de la colisión se moverá hacia la derecha. Del mismo modo, si la bola B se mueve hacia la derecha antes de la colisión, después de la colisión se moverá hacia la izquierda. Por lo tanto, en una colisión perfectamente elástica, la dirección del movimiento de los objetos antes y después de la colisión es opuesta.

La respuesta correcta es E.

6. Los objetos A y B, con una masa de 4 kg y 5 kg respectivamente, se mueven en direcciones opuestas como se muestra en la imagen. Luego chocan y, tras la colisión, ambos objetos invierten su dirección con una velocidad de A = 4 m/s.^-1 y velocidad B = 2 ms^-1Entonces, la velocidad del objeto B antes de la colisión es...

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

Discusión

Es conocida :

Masa del objeto A (m_A) = 4 kg

Masa del objeto B (m_B) = 5 kg

La velocidad del objeto A antes de la colisión (v_A) = 6 m/s

La velocidad del objeto A después de la colisión (v_A') = 4 m/s

La velocidad del objeto B después de la colisión (v_B') = -2 m/s

Los signos positivo y negativo describen la dirección opuesta del movimiento de la pelota.

Preguntó : La velocidad del objeto B antes de la colisión (v_B)

Mandíbula :

En este problema no se explica el tipo de colisión. Sin embargo, con base en las cantidades conocidas, se concluye que se trata de una colisión parcialmente elástica o imperfectamente elástica. En una colisión parcialmente elástica, no se aplica la ley de conservación de la energía cinética; solo se aplica la ley de conservación del momento lineal. La velocidad del objeto B antes de la colisión se calcula utilizando la ley de conservación del momento lineal.

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

El signo negativo significa que la dirección del movimiento del objeto B después de la colisión es opuesta a la dirección del objeto antes de la colisión.

La respuesta correcta es E.

7. Se deja caer una pelota de 200 gramos desde una altura de 80 cm sin velocidad inicial. Tras golpear el suelo, la pelota rebota con una velocidad de 1 m/s.^-1 (g = 10 ms^-2). La magnitud del impulso sobre la pelota es...

A. 1,6 Ns

B. 1,5 Ns

C. 1,0 Ns

D. 0,8 Ns

E. 0,6 Ns

Discusión

Se sabe que:

Masa de la bola = 200 gramos = 0,2 kg

Altura = 80 cm = 0,80 m

La velocidad de la pelota antes de tocar el suelo = ….

La velocidad de la pelota después de golpear el suelo / la pelota rebota = 1 m/s

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²

Preguntó: Magnitud del impulso (I)

Respuesta :

La velocidad de la pelota antes de tocar el suelo.

Primero calcula la velocidad de la pelota antes de que toque el suelo, usando la fórmula. movimiento de caída libre.

Se sabe que:

Altura (h) = 80 cm = 0,8 m

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²

Preguntó: Velocidad final (v_t)

Respuesta :

v_t² = 2 gh = 2(10)(0,8) = 2(8) = 16

v_t = √16 = 4 m/s

Magnitud del impulso (I)

Se sabe que:

Masa de la bola (m) = 200 gramos = 0,2 kg

La velocidad de la pelota antes de tocar el suelo (v)_o) = -4 m/s

La velocidad de la pelota después de golpear el suelo / pelota que rebota (v)_t) = 1 m/s

La dirección del movimiento de la pelota o la dirección de su velocidad es diferente, de modo que una velocidad es positiva y la otra es negativa.

Preguntó: Impulso (I)

Respuesta :

El teorema impulso-cantidad de movimiento establece que impulso = cambio en la cantidad de movimiento. Matemáticamente:

I = Δp

I = m (v_t - v_o)

I = (0,2)(1– (-4))

I = (0,2)(1 + 4)

I = (0,2)(5)

I = 1 Ns

La respuesta correcta es C.

8. ¡Perhatikan gambar berikut!

Dos objetos con la misma masa m₁ = m₂ = 0,5 kg se liberan simultáneamente desde la misma altura a través de una trayectoria cóncava lisa con un radio de 1/5 de metro. Si los dos objetos colisionan de forma perfectamente elástica, entonces la velocidad de cada objeto después de la colisión es… (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

Discusión

Se sabe que:

Masa del objeto (m) = m₁ = m₂ = 0,5 kg

Altura inicial (h₁) = 1/5 de metro

Altura final (h₂) = 0 (base de la pista)

Velocidad inicial del objeto (v₁) = 0 (inicialmente el objeto está quieto)

Velocidad final del objeto (v₂) = …. (velocidad del objeto en la parte inferior de la pista = velocidad del objeto antes de la colisión)

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s

Preguntó: La velocidad de cada objeto después de la colisión.

Respuesta :

La velocidad del objeto antes de la colisión

Primero calcula la velocidad del objeto antes de la colisión usando la fórmula Ley de conservación de la energía mecánica. La velocidad del objeto antes de la colisión = la velocidad del objeto cuando alcanza el punto más bajo de la trayectoria = la velocidad final del objeto.

Energía mecánica inicial = Energía mecánica final

Energía potencial gravitatoria + Energía cinética = Energía potencial gravitatoria + Energía cinética

mgh₁ + 1/2 mv₁² = mgh₂ + 1/2 mv₂²

mgh₁ + 0 = 0 + 1/2 mv₂²

mgh₁ = 1/2 mv₂²

gh₁ = 1/2 v₂²

2 gh₁ = v₂²

2(10)(1/5) = v₂²

2(2) = v₂²

4 = v₂²

v₂ = √4

v₂ = 2 m / s

La velocidad de cada objeto antes de la colisión = 2 m/s.

La velocidad del objeto después de la colisión

Calcula la velocidad del objeto después de la colisión usando la fórmula colisión perfectamente elástica.

En una colisión perfectamente elástica, si las masas de ambos objetos son iguales y sus movimientos son opuestos, entonces al colisionar intercambian velocidades. Por ejemplo, antes de la colisión, el objeto A se mueve a 2 m/s y el objeto B a -4 m/s. Después de la colisión, el objeto A se mueve a 4 m/s y el objeto B a -2 m/s. Los signos negativo y positivo indican que los dos objetos se mueven en direcciones opuestas.

En esta pregunta, la dirección del movimiento antes de la colisión es opuesta y la velocidad de ambos objetos antes de la colisión es de 2 m/s, por lo que la velocidad de ambos objetos después de la colisión también es de 2 m/s, pero los signos son diferentes, uno es positivo y el otro es negativo.

La respuesta correcta es C.

9. ¡Perhatikan gambar berikut!

El objeto A, con una masa de 2 kg, y el objeto B, con una masa de 3 kg, se sueltan simultáneamente desde el centro de un plano semicircular sin velocidad inicial. Ambos objetos atraviesan un plano curvo liso y colisionan en el punto C con elasticidad perfecta (g = 10 m/s²).^-2). La velocidad de los objetos A y B inmediatamente después de la colisión es…

A. -2 ms^-1 y -2 ms^-1

B. -3 ms^-1 y 7 ms^-1

C. -4 ms^-1 y 7 ms^-1

D. 4 ms^-1 y -3 ms^-1

E. 7 ms^-1 y 3 ms^-1

Discusión

Se sabe que:

Masa del objeto A (m₁) = 2 kg

Masa del objeto B (m₂) = 3 kg

Altura inicial (h₁) = 5 metro

Altura final (h₂) = 0 (base de la pista)

Velocidad inicial del objeto (v₁) = 0 (inicialmente el objeto está quieto)

Velocidad final del objeto (v₂) = …. (velocidad del objeto en la parte inferior de la pista = velocidad del objeto antes de la colisión)

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s

Preguntó: La velocidad de cada objeto después de la colisión.

Respuesta :

La velocidad del objeto antes de la colisión

Primero calcula la velocidad del objeto antes de la colisión usando la fórmula Ley de conservación de la energía mecánicaLa velocidad del objeto antes de la colisión es igual a la velocidad del objeto cuando llega al final de la pista.

Energía mecánica inicial = Energía mecánica final

Energía potencial gravitatoria = Energía cinética

mgh₁ = 1/2 mv₂²

gh₁ = 1/2 v₂²

2 gh₁ = v₂²

2(10)(5) = v₂²

100 = v₂²

v₂ = √100

v₂ = 10 m/s

La velocidad de cada objeto antes de la colisión es de 10 m/s. La masa del objeto no afecta la velocidad final.

La velocidad del objeto después de la colisión

Los dos objetos tienen masas diferentes y se mueven en direcciones opuestas, por lo que la velocidad de cada objeto después de la colisión se calcula utilizando esta ecuación:

La velocidad de cada objeto inmediatamente después de la colisión:

10. Dos bolas tienen cada una una masa m.₁ = 2 kg y m₂ = 1 kg rueda en la dirección opuesta con velocidad v₁ = 2ms^-1 y v₂ = 4ms^-1 como se muestra en la siguiente imagen. Las dos bolas chocan y, tras la colisión, quedan unidas. Kecepatán Las dos bolas después de la colisión son…

A. 2 ms^-1
B. 1,2 ms^-1
C. 1 ms^-1
D. 0,5 ms^-1
E. cero

Discusión
Es conocida :
Masa de la bola 1 (m₁) = 2 kg
Masa de la bola 2 (m₂) = 1 kg
La velocidad de la bola 1 antes de la colisión (v₁) = 2 m/s
La velocidad de la bola 2 antes de la colisión (v₂) = -4 m/s
La velocidad es positiva y negativa porque la dirección del movimiento de la pelota es opuesta. Los signos positivo y negativo indican la dirección del movimiento de la pelota.
Preguntó : Velocidad de la pelota después de la colisión (v')
Mandíbula :

Esta pregunta está relacionada con colisión inelásticaEn una colisión inelástica, la ley de conservación de la energía cinética no se aplica y solo se aplica Ley de conservación del momento linealLa velocidad de la pelota después de la colisión se calcula utilizando la fórmula de la ley de conservación del momento lineal.
m₁ v₁ +m₂ v₂ = (metro₁ +m₂) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
La respuesta correcta es E.

11. Dos bolas A y B tienen la misma masa y se mueven una hacia la otra a una velocidad de 4 m/s.^-1 y 6 ms^-1 ¡Como en la foto! Los dos entoncescolisión perfectamente elásticay la velocidad del objeto B después de la colisión es de 4 m/s.^-1 en la dirección opuesta a su movimiento original. La velocidad de la bola A inmediatamente después de la colisión es…

A. 2 ms^-1
B. 2,5 ms^-1
C. 4 ms^-1
D. 5 ms^-1
E. 6 ms^-1

Discusión
Es conocida :
Masa de la bola A (m_A) = m
Masa de la bola B (m_B) = metro
La velocidad de la bola A antes de la colisión (v_A) = 4 m/s
La velocidad de la bola B antes de la colisión (v_B) = 6 m/s
La velocidad de la bola B después de la colisión (v_B') = 4 m/s
Preguntó : Velocidad de la bola A después de la colisión (v_A')
Mandíbula :
Si dos objetos que colisionan elásticamente tienen la misma masa, entonces después de la colisión los dos objetos intercambiarán su masa. cecepatan.
La velocidad de la bola A antes de la colisión (v_A) = velocidad de la bola B después de la colisión (v_B') = 4 m/s
La velocidad de la bola B antes de la colisión (v_B) = velocidad de la bola A después de la colisión (v_A') = 6 m/s
Si la bola A se mueve hacia la izquierda antes de la colisión, después de la colisión se moverá hacia la derecha. Del mismo modo, si la bola B se mueve hacia la derecha antes de la colisión, después de la colisión se moverá hacia la izquierda. Por lo tanto, en una colisión perfectamente elástica, la dirección del movimiento de los objetos antes y después de la colisión es opuesta.
La respuesta correcta es E.

12. Los objetos A y B, cada uno con una masa de 4 kg y 5 kg, se mueven en direcciones opuestas como se muestra en la imagen. Luego chocan y, después de la colisión, los dos objetos invierten su dirección con una velocidad de A = 4 m/s.^-1 y velocidad B = 2 ms^-1Entonces, la velocidad del objeto B antes de la colisión es...
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
Discusión
Es conocida :
Masa del objeto A (m_A) = 4 kg
Masa del objeto B (m_B) = 5 kg
La velocidad del objeto A antes de la colisión (v_A) = 6 m/s
La velocidad del objeto A después de la colisión (v_A') = 4 m/s
La velocidad del objeto B después de la colisión (v_B') = -2 m/s
Los signos positivo y negativo describen la dirección opuesta del movimiento de la pelota.
Preguntó : La velocidad del objeto B antes de la colisión (v_B)
Mandíbula :
En esta pregunta no se especifica el tipo de colisión. Sin embargo, a partir de los datos conocidos, se puede concluir que se trata de una colisión parcialmente elástica o imperfectamente elástica. colisión parcialmente elástica La ley de conservación de la energía cinética no se aplica; solo se aplica la ley de conservación del momento lineal. La velocidad del objeto B antes de la colisión se calcula utilizando la ecuación de la ley de conservación del momento lineal.
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
El signo negativo significa que la dirección del movimiento del objeto B después de la colisión es opuesta a la dirección del objeto antes de la colisión.
La respuesta correcta es E.

 

Fuente de la pregunta:

Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional