12 Esempi di domande su collisione, impulso e quantità di moto
1. SUn proiettile di gomma a forma di palla con una massa di 40 grammi viene sparato orizzontalmente verso un muro come mostrato in figura. Se la palla rimbalza alla stessa velocità, allora la variazione della quantità di moto della palla è
dalah…
A. 2 Ns
B. 3 Ns
C. 4 Ns
D. 5 Ns
E. 6 Ns
Discussione
È noto che :
Massa (m) = 40 grammi = 0,04 kg
Velocità iniziale (v o ) = – 50 m/s
Velocità finale (v t ) = 50 m/s
La direzione del movimento della palla (direzione della velocità) è opposta, pertanto la velocità iniziale e la velocità finale hanno segni diversi.
Domanda : quanto cambia la quantità di moto della palla?
Risposta :
Formula per la variazione della quantità di moto:
Δp = m (v t – v o ) = (0,04)(50 – (-50)) = (0,04)(50 + 50)
Δp = (0,04)(100) = 4 Ns
La risposta corretta è C.
2. Una palla di gomma da 75 grammi viene lanciata orizzontalmente fino a colpire un muro, come mostrato in figura. Se la palla di gomma rimbalza indietro con la stessa velocità, l'intensità dell'impulso risultante è...
A 0
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Discussione
È noto che :
Massa della sfera (m) = 75 grammi = 0,075 kg
Velocità iniziale (v o ) = -20 m/s
Velocità finale (v t ) = 20 m/s
La direzione del movimento della palla (direzione della velocità) è opposta, pertanto la velocità iniziale e la velocità finale hanno segni diversi.
Domanda : impulso
Risposta :
Impulso = variazione della quantità di moto
I = Δp
I = m (v t – v o ) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Ns
N sta per Newton secondo.
La risposta corretta è C.
3. Due oggetti con la stessa massa si muovono in linea retta l'uno verso l'altro come mostrato in figura!
Se v 2 ' è la velocità dell'oggetto (2) dopo la collisione a destra con una velocità di 5 ms –1 , allora il modulo della velocità v 1 ' (1) dopo la collisione è…..
A. 7 ms-1
B. 9 ms −1
C. 13 ms −1
D. 15 ms −1
E. 17 ms −1
Discussione
È noto che:
La massa di entrambi gli oggetti è la stessa = m
La velocità dell'oggetto 1 prima della collisione (v 1 ) = 8 m/s
La velocità dell'oggetto 2 prima della collisione (v 2 ) = 10 m/s
La velocità dell'oggetto 2 dopo la collisione (v 2 ') = 5 m/s
Domanda: Velocità dell'oggetto 1 dopo la collisione (v 1 ')
Risposta :
Si tratta di una collisione elastica imperfetta. v 1 ' viene calcolato utilizzando la legge di conservazione della quantità di moto:
m1v1 + m2v2 = m1v1 ' + m2v2 '
m (v 1 + v 2 ) = m (v 1 ' + v 2 ')
v 1 + v 2 = v 1 ' + v 2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 m/s
La risposta corretta è C.
4. Due sfere, ciascuna con massa m 1 = 2 kg e m 2 = 1 kg, rotolano in direzioni opposte con velocità v 1 = 2 m s -1 e v 2 = 4 m s -1 come mostrato nella figura seguente. Le due sfere poi si scontrano e dopo la collisione si uniscono. La velocità delle due sfere dopo la collisione è…
A. 2 ms-1
B. 1,2 ms -1
C. 1 ms -1
D. 0,5 ms -1
E. zero
Discussione
È noto che :
Massa della sfera 1 (m 1 ) = 2 kg
Massa della sfera 2 (m 2 ) = 1 kg
Velocità della palla 1 prima della collisione (v 1 ) = 2 m/s
Velocità della palla 2 prima della collisione (v 2 ) = -4 m/s
La velocità può essere positiva o negativa perché la direzione del movimento della palla è opposta. I segni positivo e negativo indicano la direzione del movimento della palla.
Domanda : Velocità della palla dopo la collisione (v')
Risposta :
Questa domanda riguarda le collisioni anelastiche. Nelle collisioni anelastiche, la legge di conservazione dell'energia cinetica non si applica, ma solo la legge di conservazione della quantità di moto. La velocità della palla dopo la collisione viene calcolata utilizzando la formula della legge di conservazione della quantità di moto.
m1v1 + m2v2 = ( m1 + m2 ) v '
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
La risposta corretta è E.
5. Due sfere A e B hanno la stessa massa e si muovono l'una verso l'altra con una velocità rispettivamente di 4 ms⁻¹ e 6 ms⁻¹ , come mostrato in figura. Entrambe si scontrano elasticamente e la velocità dell'oggetto B dopo la collisione è di 4 ms⁻¹ nella direzione opposta al suo moto iniziale. La velocità della sfera A immediatamente dopo la collisione è...
A. 2 ms-1
B. 2,5 ms -1
C. 4 ms -1
D. 5 ms -1
E. 6 ms -1
Discussione
È noto che :
Massa della sfera A (m A ) = m
Massa della sfera B (m B ) = m
La velocità della palla A prima della collisione (v A ) = 4 m/s
La velocità della palla B prima della collisione (v B ) = 6 m/s
La velocità della palla B dopo la collisione (v B ') = 4 m/s
Domanda : Velocità della palla A dopo la collisione (v A ')
Risposta :
Se due oggetti che collidono elasticamente hanno la stessa massa, dopo la collisione i due oggetti si scambiano le velocità.
La velocità della palla A prima della collisione (v A ) = la velocità della palla B dopo la collisione (v B ') = 4 m/s
La velocità della palla B prima della collisione (v B ) = la velocità della palla A dopo la collisione (v A ') = 6 m/s
Se la sfera A si muove verso sinistra prima della collisione, dopo la collisione si muove verso destra. Analogamente, se la sfera B si muove verso destra prima della collisione, dopo la collisione si muove verso sinistra. Pertanto, in una collisione perfettamente elastica, la direzione del moto degli oggetti prima e dopo la collisione è opposta.
La risposta corretta è E.
6. Gli oggetti A e B, ciascuno con una massa di 4 kg e 5 kg, si muovono in direzioni opposte come mostrato in figura. Successivamente si scontrano e, dopo la collisione, i due oggetti invertono la direzione con una velocità di A = 4 ms⁻¹ e una velocità di B = 2 ms⁻¹ . Pertanto, la velocità dell'oggetto B prima della collisione è...
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
Discussione
È noto che :
Massa dell'oggetto A (m A ) = 4 kg
Massa dell'oggetto B (m B ) = 5 kg
La velocità dell'oggetto A prima della collisione (v A ) = 6 m/s
La velocità dell'oggetto A dopo la collisione (v A ') = 4 m/s
La velocità dell'oggetto B dopo la collisione (v B ') = -2 m/s
I segni positivo e negativo descrivono la direzione opposta del movimento della palla.
Domanda : La velocità dell'oggetto B prima della collisione (v B )
Risposta :
In questo problema non viene specificato il tipo di collisione. Tuttavia, in base alle grandezze note, si conclude che il problema si riferisce a una collisione parzialmente elastica o a una collisione imperfettamente elastica. In una collisione parzialmente elastica, la legge di conservazione dell'energia cinetica non si applica; si applica solo la legge di conservazione della quantità di moto. La velocità dell'oggetto B prima della collisione viene calcolata utilizzando la legge di conservazione della quantità di moto.
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
Il segno negativo indica che la direzione del movimento dell'oggetto B dopo la collisione è opposta alla direzione dell'oggetto prima della collisione.
La risposta corretta è E.
7. Una palla di 200 grammi viene lasciata cadere da un'altezza di 80 cm senza velocità iniziale. Dopo aver colpito il pavimento, la palla rimbalza con una velocità di 1 ms⁻¹ ( g = 10 ms⁻² ) . L'entità dell'impulso sulla palla è…
A. 1,6 Ns
B. 1,5 Ns
C. 1,0 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,6 Ns
Discussione
È noto che:
Massa della sfera = 200 grammi = 0,2 kg
Altezza = 80 cm = 0,80 m
La velocità della palla prima di toccare il pavimento = ….
La velocità della palla dopo aver colpito il pavimento / la velocità dopo il rimbalzo = 1 m/s
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Domanda: L'ampiezza dell'impulso (I)
Risposta :
La velocità della palla prima di toccare il pavimento
Innanzitutto, calcola la velocità della palla prima che tocchi il pavimento, utilizzando la formula del moto di caduta libera.
È noto che:
Altezza (h) = 80 cm = 0,8 m
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Domanda: Velocità finale (v t )
Risposta :
v t 2 = 2 gh = 2(10)(0,8) = 2(8) = 16
v t = √ 16 = 4 m/s
Ampiezza dell'impulso (I)
È noto che:
Massa della sfera (m) = 200 grammi = 0,2 kg
La velocità della palla prima di colpire il pavimento (v o ) = -4 m/s
La velocità della palla dopo aver colpito il pavimento / la velocità di rimbalzo della palla (v t ) = 1 m/s
La direzione del movimento della palla, o la direzione della sua velocità, è diversa, quindi una velocità è positiva e l'altra negativa.
Domanda: Impulso (I)
Risposta :
Il teorema dell'impulso-quantità di moto afferma che l'impulso è uguale alla variazione della quantità di moto. Matematicamente:
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 risposta corretta è C.
8. Guarda l'immagine seguente!
Due oggetti con la stessa massa m 1 = m 2 = 0,5 kg vengono rilasciati simultaneamente dalla stessa altezza lungo una traiettoria concava liscia con un raggio di 1/5 di metro. Se i due oggetti collidono in modo perfettamente elastico, la velocità di ciascun oggetto dopo la collisione è… (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
Discussione
È noto che:
Massa dell'oggetto (m) = m 1 = m 2 = 0,5 kg
Altezza iniziale (h 1 ) = 1/5 di metro
Altezza finale (h 2 ) = 0 (base del tracciato)
La velocità iniziale dell'oggetto (v 1 ) = 0 (inizialmente l'oggetto è fermo)
Velocità finale dell'oggetto (v 2 ) = …. (velocità dell'oggetto nel punto più basso della traiettoria = velocità dell'oggetto prima della collisione)
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s
Domanda: La velocità di ciascun oggetto dopo la collisione
Risposta :
La velocità dell'oggetto prima della collisione
Innanzitutto, calcoliamo la velocità dell'oggetto prima della collisione utilizzando la formula della legge di conservazione dell'energia meccanica . La velocità dell'oggetto prima della collisione = la velocità dell'oggetto quando raggiunge il punto più basso della traiettoria = la velocità finale dell'oggetto.
Energia meccanica iniziale = Energia meccanica finale
Energia potenziale gravitazionale + Energia cinetica = Energia potenziale gravitazionale + Energia cinetica
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
v 2 = √4
v 2 = 2 m/s
La velocità di ciascun oggetto prima della collisione era pari a 2 m/s.
La velocità dell'oggetto dopo la collisione
Calcola la velocità degli oggetti dopo la collisione utilizzando la formula della collisione perfettamente elastica.
In una collisione perfettamente elastica, se le masse dei due oggetti sono uguali e i loro movimenti sono opposti, allora al momento della collisione i due oggetti si scambiano velocità. Ad esempio, prima della collisione, l'oggetto A si muove a 2 m/s e l'oggetto B si muove a -4 m/s. Dopo la collisione, l'oggetto A si muove a 4 m/s e l'oggetto B si muove a -2 m/s. I segni negativo e positivo indicano che i due oggetti si muovono in direzioni opposte.
In questo problema, la direzione del moto prima della collisione è opposta e la velocità di entrambi gli oggetti prima della collisione è di 2 m/s, quindi anche la velocità di entrambi gli oggetti dopo la collisione è di 2 m/s, ma i segni sono diversi, uno è positivo e l'altro è negativo.
La risposta corretta è C.
9. Guarda l'immagine seguente!
L'oggetto A con una massa di 2 kg e l'oggetto B con una massa di 3 kg vengono rilasciati simultaneamente dal centro di un quarto di cerchio senza velocità iniziale. Entrambi gli oggetti attraversano una superficie curva liscia e si scontrano nel punto C in modo perfettamente elastico (g = 10 ms⁻² ) . La velocità degli oggetti A e B immediatamente dopo la collisione è…
A. -2 ms-1 e -2 ms-1
B. -3 ms -1 e 7 ms -1
C. -4 ms -1 e 7 ms -1
D. 4 ms -1 e -3 ms -1
E. 7 ms -1 e 3 ms -1
Discussione
È noto che:
Massa dell'oggetto A (m 1 ) = 2 kg
Massa dell'oggetto B (m 2 ) = 3 kg
Altezza iniziale (h 1 ) = 5 metri
Altezza finale (h 2 ) = 0 (base del tracciato)
La velocità iniziale dell'oggetto (v 1 ) = 0 (inizialmente l'oggetto è fermo)
Velocità finale dell'oggetto (v 2 ) = …. (velocità dell'oggetto nel punto più basso della traiettoria = velocità dell'oggetto prima della collisione)
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s
Domanda: La velocità di ciascun oggetto dopo la collisione
Risposta :
La velocità dell'oggetto prima della collisione
Innanzitutto, calcoliamo la velocità dell'oggetto prima della collisione utilizzando la legge di conservazione dell'energia meccanica . La velocità dell'oggetto prima della collisione è uguale alla velocità dell'oggetto quando raggiunge il fondo della pista.
Energia meccanica iniziale = Energia meccanica finale
Energia potenziale gravitazionale = Energia cinetica
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
v 2 = √100
v 2 = 10 m/s
La velocità di ciascun oggetto prima della collisione è pari a 10 m/s. La massa dell'oggetto non influisce sulla velocità finale.
La velocità dell'oggetto dopo la collisione
I due oggetti hanno masse diverse e si muovono in direzioni opposte, quindi la velocità di ciascun oggetto dopo la collisione viene calcolata utilizzando questa equazione:
La velocità di ciascun oggetto immediatamente dopo la collisione:
10. Due sfere hanno ciascuna massa m1 = 2 kg e m2 = 1 kg rotola nella direzione opposta con velocità v1 = 2 ms-1 e v2 = 4 ms-1 come nell'immagine seguente. Le due sfere si scontrano e, dopo la collisione, rimangono unite. Kecepatano le due palle dopo la collisione sono…
A. 2 ms-1
B. 1,2 ms-1
C. 1 ms-1
D. 0,5 ms-1
E. zero
Discussione
È conosciuto :
Massa della sfera 1 (m1) = 2 kg
Massa della sfera 2 (m2) = 1 kg
La velocità della palla 1 prima della collisione (v1) = 2 m/s
La velocità della palla 2 prima della collisione (v2) = -4 m/s
La velocità può essere positiva o negativa perché la direzione del movimento della palla è opposta. I segni positivo e negativo indicano la direzione del movimento della palla.
Chiesto : Velocità della palla dopo la collisione (v')
Jawab :
Questa domanda è correlata a collisione anelastica. In una collisione anelastica, la legge di conservazione dell'energia cinetica non si applica e si applica solo legge di conservazione della quantità di motoLa velocità della palla dopo la collisione viene calcolata utilizzando la formula della legge di conservazione della quantità di moto.
m1 v1 +m2 v2 = (m1 +m2) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
La risposta corretta è E.
11. Due sfere A e B hanno la stessa massa e si muovono l'una verso l'altra a una velocità di 4 m/s.-1 e 6 ms-1 come nella foto! I due poicollisione perfettamente elasticae la velocità dell'oggetto B dopo la collisione è di 4 m/s-1 nella direzione opposta al suo moto originale. La velocità della palla A immediatamente dopo la collisione è…
A. 2 ms-1
B. 2,5 ms-1
C. 4 ms-1
D. 5 ms-1
E. 6 ms-1
Discussione
È conosciuto :
Massa della sfera A (mA) = m
Massa della sfera B (mB) = m
La velocità della palla A prima della collisione (vA) = 4 m/s
La velocità della palla B prima della collisione (vB) = 6 m/s
La velocità della palla B dopo la collisione (vB') = 4 m/s
Chiesto : Velocità della palla A dopo la collisione (vA')
Jawab :
Se due oggetti che si scontrano elasticamente hanno la stessa massa, dopo la collisione i due oggetti si scambieranno la massa. kecepatan.
La velocità della palla A prima della collisione (vA) = velocità della palla B dopo la collisione (vB') = 4 m/s
La velocità della palla B prima della collisione (vB) = velocità della palla A dopo la collisione (vA') = 6 m/s
Se la sfera A si muove verso sinistra prima della collisione, dopo la collisione si muove verso destra. Analogamente, se la sfera B si muove verso destra prima della collisione, dopo la collisione si muove verso sinistra. Pertanto, in una collisione perfettamente elastica, la direzione del moto degli oggetti prima e dopo la collisione è opposta.
La risposta corretta è E.
12. Gli oggetti A e B, ciascuno con una massa di 4 kg e 5 kg, si muovono in direzioni opposte come mostrato in figura. Successivamente si scontrano e, dopo la collisione, i due oggetti invertono la direzione con una velocità A = 4 m/s.-1 e velocità B = 2 ms-1, quindi la velocità dell'oggetto B prima della collisione è...
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
Discussione
È conosciuto :
Massa dell'oggetto A (mA) = 4 kg
Massa dell'oggetto B (mB) = 5 kg
La velocità dell'oggetto A prima della collisione (vA) = 6 m/s
La velocità dell'oggetto A dopo la collisione (vA') = 4 m/s
La velocità dell'oggetto B dopo la collisione (vB') = -2 m/s
I segni positivo e negativo descrivono la direzione opposta del movimento della palla.
Chiesto : La velocità dell'oggetto B prima della collisione (vB)
Jawab :
Il tipo di collisione non è specificato in questa domanda. Tuttavia, in base alle grandezze note, si può concludere che la domanda si riferisce a una collisione parzialmente elastica o a una collisione imperfettamente elastica. collisione parzialmente elastica La legge di conservazione dell'energia cinetica non si applica e si applica solo la legge di conservazione della quantità di moto. La velocità dell'oggetto B prima della collisione viene calcolata utilizzando l'equazione della legge di conservazione della quantità di moto.
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
Il segno negativo indica che la direzione del movimento dell'oggetto B dopo la collisione è opposta alla direzione dell'oggetto prima della collisione.
La risposta corretta è E.
Fonte della domanda:
Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.
