Beispill vun Impulsfroen

4 Beispiller vun Impulsfroen

1. E Ball mat enger Mass vun 0,5 kg fällt fräi vun enger Héicht vun h1 ₌ 7,2 m iwwer dem Buedem a sprängt op eng Héicht vun h2 ₌ 3,2 m. Wann d'Schwéierkraaftbeschleunigung 10 ms ^-2 ass , ass den Impuls, deen op de Ball wierkt...

A. 2,0 Ns

B. 3,0 Ns

C. 10 Ns

D. 40 Ns

E. 80 Ns

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

Mass vun der Kugel (m) = 0,5 kg

D'Héicht vun der fräi falender Kugel (h1 ₎ = 7,2 Meter

D'Héicht vum sprangende Ball (h² ₎ = 3,2 Meter

D'Gravitatiounsbeschleunigung vun der Äerd (g) = 10 m/ ^s²

Gefrot : Impuls, deen um Ball handelt

Äntwert :

D'Geschwindegkeet vum Ball just virum Impakt (v)_o)

Berechent d'Geschwindegkeet vum Ball just virum Impakt mat der Formel fir de Fräifall. Wann d'Héicht (h) = 7,2 Meter, d'Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s² ^an d'Endgeschwindegkeet just virum Impakt um Buedem sinn, benotzt d'Formel v² = 2gh^.

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

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

D'Geschwindegkeet vun der Kugel virum Impakt (v _o ) ass -12 m/s. Dat negativt Zeechen weist nëmmen d'Richtung un.

D'Geschwindegkeet vum Ball direkt nom Kollisioun (v)_t)

Berechent d'Geschwindegkeet vum Ball direkt nom Kollisioun mat der Formel fir no uewen vertikal Bewegung. Wann d'Héicht (h) = 3,2 Meter ass, gëtt d'Gravitatiounsbeschleunigung (g) = -10 m/s² ^, d'Endgeschwindegkeet op maximaler Héicht (vt² _{) =} ⁰ an d'Ufanksgeschwindegkeet direkt nom Buedemtreffen gefrot, dofir benotzt d'Formel ^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

D'Geschwindegkeet vun der Kugel nom Kollisioun (v _t ) ass 8 m/s

Impuls, deen op de Ball wierkt (I)

Den Impuls gëtt mat der Formel vum Impuls-Impuls-Theorem berechent.

Impuls (I) = Ännerung vum Impuls (Δp)

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

Déi richteg Äntwert ass C.

2. E Pingpongball mat enger Mass vu 5 Gramm fällt fräi vun enger bestëmmter Héicht (g = 10 ms ^-2 ). Wann e de Buedem trëfft, ass d'Geschwindegkeet vum Ball 6 ms ^-1 an direkt nodeems e de Buedem getraff huet, sprängt de Ball mat enger Geschwindegkeet vu 4 ms ^-1 no uewen . D'Gréisst vum Impuls, deen op de Ball wierkt, ass...

A. 0,50 Ns

B. 0,25 Ns

C. 0,10 Ns

D. 0,05 Ns

E. 0,01 Ns

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

Kugelmass (m²) = 5 Gramm = 0,005 kg

D'Geschwindegkeet vum Ball just virum Buedemtreffen (v _o ) = -6 m/s

D'Geschwindegkeet vum Ball direkt nodeems en de Buedem getraff huet (vt ₎ = 4 m/s

Positiv an negativ Geschwindegkeete bedeiten, datt d'Richtung vun der Geschwindegkeet vum Ball oder d'Richtung vun der Bewegung vum Ball virun der Kollisioun entgéintgesat ass zu der Richtung vun der Bewegung vum Ball no der Kollisioun.

Gefrot : Impuls (I)

Äntwert :

Den Impuls-Dréimoment-Theorem seet, datt den Impuls (I) gläich ass mat der Ännerung vum Dréimoment (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 Newton-Sekonnen

Déi richteg Äntwert ass D.

3. E Ball mat 20 Gramm gëtt mat enger Geschwindegkeet v ₁ = 4 ms ^-1 no lénks geheit. Nodeems e géint d'Mauer getraff huet, sprängt e mat enger Geschwindegkeet v ₂ = 2 ms ^-1 no riets. Den resultéierenden Impuls ass….

A. 0,24 Ns

B. 0,12 Ns

C. 0,08 Ns

D. 0,06 Ns

E. 0,04 Ns

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Kugelmass (m²) = 20 Gramm = 0,020 kg

D'Geschwindegkeet vum Ball virun der Kollisioun (v _o ) = -4 m/s (no lénks)

D'Geschwindegkeet vum Ball no der Kollisioun (v _t ) = +2 m/s (no riets)

V _o kritt e negativt Zeechen fir seng Richtung vun v _t z'ënnerscheeden.

Gefrot: Impuls

Äntwert:

Impuls (I) = Ännerung vum Impuls (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-Sekonnen.

Déi richteg Äntwert ass B.

4. En 100-Gramm-Tennisball gëtt vun enger Héicht vun 20 cm ouni Ufanksgeschwindegkeet op de Buedem gefall. Nodeems de Ball de Buedem getraff huet, sprängt en mat enger Geschwindegkeet vun 1 ms ^-1 an (g = 10 ms ^-2 ). D'Ännerung vum Impuls, déi de Ball erlieft, ass...

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

Diskussioun
Et ass bekannt :
Kugelmass (m²) = 100 Gramm = 0,1 kg
Héicht (h) = 20 cm = 0,2 Meter
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s²
D'Geschwindegkeet vum Ball direkt nodeems en de Buedem getraff huet (v)_t) = 1 m/s
Gefrot Ännerung vum Impuls vum Ball
Jawab :
D'Geschwindegkeet vum Ball virum Impakt (v)_o)
Berechent d'Geschwindegkeet vun der Kugel virum Impakt mat der Formel fir de Fräifall. Wann d'Héicht vum fräie Fall vun der Kugel (h) = 0,2 Meter ass, ass d'Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s.² a gefrot no der Geschwindegkeet vum Ball wann en de Buedem trëfft, dofir gëtt d'Formel benotzt v² = 2 gh
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 m/s
Et kritt e negativt Zeeche well d'Richtung vun der Bewegung vum Ball virun der Kollisioun mam Buedem entgéintgesat ass zu der Richtung vun der Bewegung vum Ball no der Kollisioun mam Buedem.
Ännerung vum Impuls vun der Kugel (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 Newton-Sekonnen
Déi richteg Äntwert ass B.

Quell vun der Fro:

Froen zur nationaler Physikprüfung fir de Lycée/Beruffslycée