۴ نمونه از سوالات انگیزشی
۱. توپی به جرم ۰.۵ کیلوگرم از ارتفاع h1 = 7,2 متر از سطح زمین به صورت آزاد سقوط می‌کند و تا ارتفاع h2 = 3,2 متر بالا می‌رود . اگر شتاب گرانش ۱۰ متر بر ثانیه باشد ، ضربه وارد بر توپ ...
الف. ۲.۰ ن
ب. ۳.۰ نانوثانیه
ج. 10 نانوثانیه
د. ۴۰ نانوثانیه
ه. ۸۰ نانوثانیه
پمباهاسان
معلوم است که :
جرم توپ (متر) = ۱ کیلوگرم
ارتفاع توپ در حال سقوط آزاد (h1 ) = 7,2 متر
ارتفاع توپ جهنده (h^ 2 ) = 3,2 متر
شتاب گرانشی زمین (g) = 10 متر بر ثانیه
پرسیده شد : ضربه‌ای که روی توپ عمل می‌کند
پاسخ :
سرعت توپ درست قبل از ضربه (v)o)
سرعت توپ را درست قبل از برخورد با زمین با استفاده از فرمول سقوط آزاد محاسبه کنید. با توجه به ارتفاع (h) = 7,2 متر، شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه و سرعت نهایی درست قبل از برخورد با زمین، از فرمول v ^2 = 2 gh استفاده کنید.
v o 2 = 2(10)(7,2) = 144
v o = 2(10)(7,2) = 12 متر بر ثانیه
سرعت توپ قبل از برخورد (v o ) برابر با -12 متر بر ثانیه است. علامت منفی فقط جهت را نشان می‌دهد.
سرعت توپ بلافاصله پس از برخورد (v)t)
سرعت توپ را بلافاصله پس از برخورد با استفاده از فرمول حرکت عمودی رو به بالا محاسبه کنید. با توجه به ارتفاع (h) = 3,2 متر، شتاب گرانشی (g) = -10 متر بر ثانیه ، سرعت نهایی در حداکثر ارتفاع (v t 2 ) = 0 و سرعت اولیه بلافاصله پس از برخورد با زمین مورد نظر است، بنابراین از فرمول v t 2 = v o 2 + 2 gh استفاده کنید.
v t 2 = v o 2 + 2 gh
0 = v o 2 + 2 (-10)(3,2)
حجم o2 = 64
v o = √64 = 8 متر بر ثانیه
سرعت توپ پس از برخورد (v t ) 8 متر بر ثانیه است.
ضربه وارده به توپ (I)
تکانه با استفاده از فرمول قضیه تکانه-تکانه محاسبه می‌شود.
تکانه (I) = تغییر در تکانه (Δp)
I = m (v t – v o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 نیوتن ثانیه
جواب صحیح C است.
۲. یک توپ پینگ‌پنگ با جرم ۵ گرم از ارتفاع مشخصی (g = 10 ms -2 ) به صورت آزاد سقوط می‌کند. وقتی به زمین برخورد می‌کند، سرعت توپ ۶ ms -1 است و بلافاصله پس از برخورد به زمین، توپ با سرعت ۴ ms -1 به سمت بالا جهش می‌کند . بزرگی ضربه وارد بر توپ ... است.
الف. ۲.۰ ن
ب. ۳.۰ نانوثانیه
ج. 0,10 نانوثانیه
د. ۴۰ نانوثانیه
ه. ۸۰ نانوثانیه
پمباهاسان
معلوم است که :
جرم توپ (متر) = 5 گرم = 0,005 کیلوگرم
سرعت توپ درست قبل از برخورد به زمین (v o ) = -6 متر بر ثانیه
سرعت توپ بلافاصله پس از برخورد به زمین (v t ) = 4 متر بر ثانیه
سرعت مثبت و منفی به این معنی است که جهت سرعت توپ یا جهت حرکت توپ قبل از برخورد، خلاف جهت حرکت توپ بعد از برخورد است.
پرسیده شده : ضربه (I)
پاسخ :
قضیه تکانه-تکانه بیان می‌کند که تکانه (I) برابر با تغییر تکانه (Δp) است.
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 نیوتن ثانیه
جواب صحیح D است.
۳. یک توپ ۲۰ گرمی با سرعت v 1 = 4 ms -1 به سمت چپ پرتاب می‌شود. پس از برخورد به دیوار، توپ با سرعت v 2 = 2 ms -1 به سمت راست برمی‌گردد. ضربه حاصل ... است.
الف. ۲ ن
ب. ۳ ن
ج. ۴ ن
د. 0,06 نانوثانیه
ه. 0,04 ن
پمباهاسان
معلوم است که:
جرم توپ (متر) = 20 گرم = 0,020 کیلوگرم
سرعت توپ قبل از برخورد (v o ) = -4 متر بر ثانیه (به سمت چپ)
سرعت توپ پس از برخورد (v t ) = +2 متر بر ثانیه (به سمت راست)
به v o علامت منفی داده شده است تا جهت آن از v t متمایز شود.
پرسیده شد: انگیزه
جواب:
تکانه (I) = تغییر در تکانه (Δp) = mv t – mv o
ضربه (I) = m (v t – v o ) = 0,02 (2 – (-4))
ضربه (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)
ضربه (I) = 0,12 نیوتن ثانیه.
جواب صحیح B است.
۴. یک توپ تنیس ۱۰۰ گرمی از ارتفاع ۲۰ سانتی‌متر و بدون سرعت اولیه به زمین رها می‌شود. پس از برخورد به زمین، توپ با سرعت ۱ متر بر ثانیه و (g = ۱۰ متر بر ثانیه ) به بالا می‌پرد . تغییر تکانه تجربه شده توسط توپ ...
الف. ۲.۰ ن
ب. ۳.۰ نانوثانیه
ج. 0,5 نانوثانیه
د. ۴۰ نانوثانیه
ه. ۸۰ نانوثانیه
پمباهاسان
شناخته شده است :
جرم توپ (متر) = 100 گرم = 0,1 کیلوگرم
ارتفاع (ساعت) = 20 سانتی‌متر = 0,2 متر
شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه2
سرعت توپ بلافاصله پس از برخورد به زمین (v)t) = 1 متر بر ثانیه
پرسیده شد : تغییر در تکانه توپ
جواب :
سرعت توپ قبل از برخورد (v)o)
سرعت توپ را قبل از برخورد با استفاده از فرمول سقوط آزاد محاسبه کنید. با توجه به ارتفاع سقوط آزاد توپ (h) = 0,2 متر، شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه2 و سرعت توپ هنگام برخورد به زمین را پرسید، بنابراین از فرمول استفاده می‌شود v2 = ۲ گرم
v2 = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 متر بر ثانیه
علامت منفی به آن داده شده است زیرا جهت حرکت توپ قبل از برخورد با زمین، خلاف جهت حرکت توپ پس از برخورد با زمین است.
تغییر در تکانه توپ (Δp)
Δp = میلی ولتt – ام ویo = متر (ولت)t - vo)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 نیوتن ثانیه
جواب صحیح B است.
منبع سوال:
سوالات فیزیک آزمون سراسری برای دبیرستان/هنرستان فنی و حرفه ای
