דוגמה לשאלות אימפולס

4 דוגמאות לשאלות אימפולסיביות

1. כדור בעל מסה של 0,5 ק"ג נופל בחופשיות מגובה של h1 ₌ 7,2 מטר מעל הרצפה וקופץ לגובה של h2 ₌ 3,2 מטר. אם תאוצת הכבידה היא 10 מילישניות ^-2 , הדחף הפועל על הכדור הוא...

א. 2,0 ננו-שניות

ב. 3,0 ננו-שניות

ג. 10 נ"ס

ד. 40 נ"ס

מזרח 80 נ"ס

דִיוּן

ידוע כי :

מסת הכדור (מ') = 0,5 ק"ג

גובה הכדור הנופל בחופשיות (h1 ₎ = 7,2 מטרים

גובה הכדור הקופץ (h² ₎ = 3,2 מטרים

תאוצת הכבידה של כדור הארץ (g) = 10 מטר/שנייה ²

נשאל : דחף הפועל על הכדור

תשובה :

מהירות הכדור רגע לפני הפגיעה (v)_o)

חשב את מהירות הכדור רגע לפני הפגיעה באמצעות נוסחת הנפילה החופשית. בהינתן הגובה (h) = 7,2 מטרים, תאוצת הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה ² והמהירות הסופית רגע לפני הפגיעה ברצפה, השתמש בנוסחה v ² = 2 gh

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

v _o = 2(10)(7,2) = 12 מטר/שנייה

מהירות הכדור לפני הפגיעה (v _o ) היא -12 מטר/שנייה. הסימן השלילי מציין רק כיוון.

מהירות הכדור מיד לאחר ההתנגשות (v)_t)

חשב את מהירות הכדור מיד לאחר ההתנגשות באמצעות הנוסחה לתנועה אנכית כלפי מעלה. בהינתן הגובה (h) = 3,2 מטרים, תאוצת הכבידה (g) = -10 מטר/שנייה ² , המהירות הסופית בגובה מרבי (vt ₂ ⁾ = 0 והמהירות ההתחלתית מיד לאחר הפגיעה ברצפה נשאלת, לכן השתמש בנוסחה vt ² = v _{o 2} ⁺ 2 gh.

vt² = _v² ^{+ 2} gh_​

0 = v _o ² + 2 (-10)(3,2)

v _o ² = 64

v _o = √64 = 8 מטר/שנייה

מהירות הכדור לאחר ההתנגשות (v _t ) היא 8 מטר/שנייה.

דחף הפועל על הכדור (I)

הדחף מחושב באמצעות נוסחת משפט דחף-מומנטום.

דחף (I) = שינוי בתנע (Δp)

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

התשובה הנכונה היא ג'.

2. כדור פינג פונג בעל מסה של 5 גרם נופל בחופשיות מגובה מסוים (g = 10 ms ^-2 ). כאשר הוא פוגע ברצפה, מהירות הכדור היא 6 ms ^-1 ומיד לאחר הפגיעה ברצפה, הכדור קופץ כלפי מעלה במהירות של 4 ms ^-1 . גודל הדחף הפועל על הכדור הוא...

א. 0,50 ננו-שניות

ב. 0,25 ננו-שניות

ג. 0,10 נ"ס

ד. 0,05 נ"ס

מזרח 0,01 נ"ס

דִיוּן

ידוע כי :

מסת הכדור (מ"ר) = 5 גרם = 0,005 ק"ג

מהירות הכדור רגע לפני שהוא פוגע ברצפה (v _o ) = -6 מטר/שנייה

מהירות הכדור מיד לאחר הפגיעה ברצפה (vt ₎ = 4 מטר/שנייה

מהירויות חיוביות ושליליות פירושן שכיוון מהירות הכדור או כיוון תנועת הכדור לפני ההתנגשות הפוך לכיוון תנועת הכדור לאחר ההתנגשות.

נשאל : אימפולס (I)

תשובה :

משפט התנע-דחף קובע כי הדחף (I) שווה לשינוי בתנע (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 ניוטון-שנייה

התשובה הנכונה היא ד'.

3. כדור במשקל 20 גרם נזרק שמאלה במהירות v ₁ = 4 ms ^-1 . לאחר הפגיעה בקיר, הכדור קופץ ימינה במהירות v ₂ = 2 ms ^{-1 . הדחף המתקבל הוא….}

א. 0,24 ננו-שניות

ב. 0,12 ננו-שניות

ג. 0,08 ננו-שניות

ד. 0,06 ננו-שניות

ה. 0,04 ננו-שניות

דִיוּן

ידוע כי:

מסת הכדור (מ"ר) = 20 גרם = 0,020 ק"ג

מהירות הכדור לפני ההתנגשות (v _o ) = -4 מטר/שנייה (שמאלה)

מהירות הכדור לאחר ההתנגשות (v _t ) = +2 מטר/שנייה (לימין)

ל-v _o ניתן סימן שלילי כדי להבחין בכיוונו מ-v _t.

נשאל: אימפולס

תשובה:

דחף (I) = שינוי בתנע (Δp) = mv _t – mv _o

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

אימפולס (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)

אימפולס (I) = 0,12 ניוטון-שניות.

התשובה הנכונה היא ב'.

4. כדור טניס במשקל 100 גרם נופל לרצפה מגובה של 20 ס"מ ללא מהירות התחלתית. לאחר הפגיעה ברצפה, הכדור קופץ במהירות של 1 אלפיות שנייה ^-1 ו-(g = 10 אלפיות שנייה ^-2 ). השינוי בתנע שחווה הכדור הוא...

א. 0,1 ננו-שניות
ב. 0,3 ננו-שניות
ג. 0,5 נ"ס
ד. 0,8 נ"ס
מזרח 0,9 נ"ס

דִיוּן
זה ידוע :
מסת הכדור (מ"ר) = 100 גרם = 0,1 ק"ג
גובה (h) = 20 ס"מ = 0,2 מטר
תאוצה עקב כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה²
מהירות הכדור מיד לאחר הפגיעה ברצפה (v)_t) = 1 מטר/שנייה
נשאל שינוי במומנטום של הכדור
ג'וואב :
מהירות הכדור לפני הפגיעה (v)_o)
חשב את מהירות הכדור לפני הפגיעה באמצעות נוסחת הנפילה החופשית. בהינתן גובה הנפילה החופשית של הכדור (h) = 0,2 מטרים, תאוצת הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה.² ושאלו מהי מהירות הכדור כשהוא פוגע ברצפה, לכן משתמשים בנוסחה v² = 2 ג'יגה-הרץ
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 מטר/שנייה
ניתן סימן שלילי לכך מכיוון שכיוון תנועת הכדור לפני ההתנגשות ברצפה הפוך לכיוון תנועת הכדור לאחר ההתנגשות ברצפה.
שינוי בתנע של הכדור (Δp)
Δp = mv_t – mv_o = מטר (ו_t - נ_o)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 ניוטון-שנייה
התשובה הנכונה היא ב'.

מקור השאלה:

שאלות בפיזיקה בבחינה הארצית לחטיבת ביניים/תיכון מקצועי