12 voorbeelden van vragen over botsingsimpuls en momentum
1. SEen rubberen kogel in de vorm van een bal met een massa van 40 gram wordt horizontaal tegen een muur afgeschoten, zoals weergegeven in de afbeelding. Als de kogel met dezelfde snelheid terugkaatst, dan is de verandering in impuls van de kogel gelijk aan...
dalah…
A. 2 Ns
B. 3 Ns
C. 4 Ns
D. 5 Ns
E. 6 Ns
Discussie
Het is bekend dat :
Massa (m) = 40 gram = 0,04 kg
Beginsnelheid (v o ) = – 50 m/s
Eindsnelheid (v t ) = 50 m/s
De bewegingsrichting van de bal (de richting van de snelheid) is tegengesteld, daarom hebben de beginsnelheid en de eindsnelheid een verschillend teken.
Gevraagd : hoeveel verandering in impuls van de bal?
Antwoord :
Formule voor verandering van impuls:
Δp = m (v t – v o ) = (0,04)(50 – (-50)) = (0,04)(50 + 50)
Δp = (0,04)(100) = 4 Ns
Het juiste antwoord is C.
2. Een rubberen bal van 75 gram wordt horizontaal gegooid totdat hij tegen een muur botst, zoals in de afbeelding te zien is. Als de rubberen bal met dezelfde snelheid terugkaatst, wat is dan de grootte van de resulterende impuls?
Een 0
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Discussie
Het is bekend dat :
Massa van de bal (m) = 75 gram = 0,075 kg
Beginsnelheid (v o ) = -20 m/s
Eindsnelheid (v t ) = 20 m/s
De bewegingsrichting van de bal (de richting van de snelheid) is tegengesteld, daarom hebben de beginsnelheid en de eindsnelheid een verschillend teken.
Gevraagd : impuls
Antwoord :
Impuls = verandering in momentum
I = Δp
I = m (v t – v o ) = 0,075 (20 – (-20)) = 0,075 (20 + 20) = 0,075 (40)
I = 3 Ns
Ns staat voor Newtonseconde.
Het juiste antwoord is C.
3. Twee objecten met dezelfde massa bewegen in een rechte lijn naar elkaar toe, zoals in de afbeelding te zien is!
Als v 2 ' de snelheid is van object (2) na de botsing naar rechts met een snelheid van 5 ms –1 , dan is de grootte van de snelheid v 1 ' (1) na de botsing…..
A. 7 ms-1
B. 9 ms −1
C. 13 ms −1
D. 15 ms −1
E. 17 ms −1
Discussie
Het is bekend dat:
De massa van beide objecten is gelijk = m
De snelheid van object 1 vóór de botsing (v 1 ) = 8 m/s
De snelheid van object 2 vóór de botsing (v 2 ) = 10 m/s
De snelheid van object 2 na de botsing (v 2 ') = 5 m/s
Vraag: Snelheid van object 1 na botsing (v 1 ')
Antwoord :
Dit is een onvolmaakte elastische botsing. v 1 ' wordt berekend met behulp van de wet van behoud van impuls:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
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
Het juiste antwoord is C.
4. Twee ballen, elk met een massa m₁ = 2 kg en m₂ = 1 kg, rollen in tegengestelde richting met snelheden v₁ = 2 m s⁻¹ en v₂ = 4 m s⁻¹ zoals weergegeven in de volgende figuur. De twee ballen botsen vervolgens en blijven na de botsing aan elkaar plakken. De snelheid van de twee ballen na de botsing is…
A. 2 ms-1
B. 1,2 ms -1
C. 1 ms -1
D. 0,5 ms -1
E. nul
Discussie
Het is bekend dat :
Massa van bal 1 (m 1 ) = 2 kg
Massa van bal 2 (m 2 ) = 1 kg
Snelheid van bal 1 vóór de botsing (v 1 ) = 2 m/s
Snelheid van bal 2 vóór de botsing (v 2 ) = -4 m/s
Snelheid is positief en negatief omdat de bewegingsrichting van de bal tegengesteld is. De positieve en negatieve tekens geven de bewegingsrichting van de bal aan.
Vraag : Snelheid van de bal na de botsing (v')
Antwoord :
Deze vraag gaat over inelastische botsingen. Bij inelastische botsingen geldt de wet van behoud van kinetische energie niet, maar alleen de wet van behoud van impuls. De snelheid van de bal na de botsing wordt berekend met behulp van de formule voor de wet van behoud van impuls.
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Het juiste antwoord is E.
5. Twee ballen A en B hebben dezelfde massa en bewegen naar elkaar toe met een snelheid van respectievelijk 4 m/ s en 6 m/ s, zoals weergegeven in de afbeelding! Beide ballen botsen vervolgens elastisch tegen elkaar. De snelheid van bal B na de botsing is 4 m/ s in de tegenovergestelde richting van zijn oorspronkelijke beweging. De snelheid van bal A direct na de botsing is...
A. 2 ms-1
B. 2,5 ms -1
C. 4 ms -1
D. 5 ms -1
E. 6 ms -1
Discussie
Het is bekend dat :
Massa van bal A (m A ) = m
Massa van bal B (m B ) = m
De snelheid van bal A vóór de botsing (v A ) = 4 m/s
De snelheid van bal B vóór de botsing (v B ) = 6 m/s
De snelheid van bal B na de botsing (v B ') = 4 m/s
Vraag : Snelheid van bal A na botsing (v A ')
Antwoord :
Als twee objecten die elastisch botsen dezelfde massa hebben, wisselen de twee objecten na de botsing van snelheid.
De snelheid van bal A vóór de botsing (v A ) = de snelheid van bal B na de botsing (v B ') = 4 m/s
De snelheid van bal B vóór de botsing (vB ) = de snelheid van bal A na de botsing (vA ' ) = 6 m/s
Als bal A vóór de botsing naar links beweegt, beweegt bal A na de botsing naar rechts. Evenzo, als bal B vóór de botsing naar rechts beweegt, beweegt bal B na de botsing naar links. Bij een perfect elastische botsing is de bewegingsrichting van de objecten vóór en na de botsing dus tegengesteld.
Het juiste antwoord is E.
6. Objecten A en B, elk met een massa van respectievelijk 4 kg en 5 kg, bewegen in tegengestelde richting zoals weergegeven in de afbeelding. Ze botsen vervolgens en na de botsing keren de twee objecten van richting om met een snelheid van A = 4 m/ s en een snelheid van B = 2 m/ s . De snelheid van object B vóór de botsing is dus...
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
Discussie
Het is bekend dat :
Massa van object A (m A ) = 4 kg
Massa van object B (m B ) = 5 kg
De snelheid van object A vóór de botsing (v A ) = 6 m/s
De snelheid van object A na de botsing (v A ') = 4 m/s
De snelheid van object B na de botsing (v B ') = -2 m/s
Het positieve en negatieve teken beschrijven de tegenovergestelde bewegingsrichting van de bal.
Vraag : De snelheid van object B vóór de botsing ( vB )
Antwoord :
Het type botsing wordt in deze opgave niet uitgelegd. Op basis van de bekende grootheden wordt echter geconcludeerd dat het hier gaat om een gedeeltelijk elastische botsing of een imperfect elastische botsing. Bij een gedeeltelijk elastische botsing is de wet van behoud van kinetische energie niet van toepassing; alleen de wet van behoud van impuls is van toepassing. De snelheid van object B vóór de botsing wordt berekend met behulp van de wet van behoud van impuls.
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
Het minteken betekent dat de bewegingsrichting van object B na de botsing tegengesteld is aan de bewegingsrichting van het object vóór de botsing.
Het juiste antwoord is E.
7. Een bal van 200 gram wordt vanaf een hoogte van 80 cm losgelaten zonder beginsnelheid. Na de landing stuitert de bal terug met een snelheid van 1 m/ s (g = 10 m/ s² ). De grootte van de impuls op de bal is…
A. 1,6 Ns
B. 1,5 Ns
C. 1,0 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,6 Ns
Discussie
Het is bekend dat:
Massa van de bal = 200 gram = 0,2 kg
Hoogte = 80 cm = 0,80 m
De snelheid van de bal voordat hij de grond raakt = ….
De snelheid van de bal na het raken van de vloer / de stuitersnelheid van de bal = 1 m/s
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Vraag: De grootte van de impuls (I)
Antwoord :
De snelheid van de bal voordat hij de vloer raakt.
Bereken eerst de snelheid van de bal voordat deze de grond raakt, met behulp van de formule voor vrije val.
Het is bekend dat:
Hoogte (h) = 80 cm = 0,8 m
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Vraag: Eindsnelheid (v t )
Antwoord :
v t 2 = 2 gh = 2(10)(0,8) = 2(8) = 16
v t = √ 16 = 4 m/s
Impulsgrootte (I)
Het is bekend dat:
Massa van de bal (m) = 200 gram = 0,2 kg
De snelheid van de bal voordat hij de vloer raakt (v o ) = -4 m/s
De snelheid van de bal nadat deze de vloer raakt / de bal stuitert (v t ) = 1 m/s
De bewegingsrichting van de bal, ofwel de snelheid van de bal, is verschillend, waarbij de ene snelheid positief is en de andere negatief.
Gevraagd: Impuls (ik)
Antwoord :
De impuls-momentumstelling stelt dat impuls gelijk is aan de verandering in momentum. Mathematisch gezien:
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
Het juiste antwoord is C.
8. Bekijk de volgende afbeelding!
Twee objecten met dezelfde massa m 1 = m 2 = 0,5 kg worden gelijktijdig vanaf dezelfde hoogte losgelaten langs een gladde, concave baan met een straal van 1/5 meter. Als de twee objecten perfect elastisch botsen, dan is de snelheid van elk object na de botsing… (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
Discussie
Het is bekend dat:
Massa van het object (m) = m 1 = m 2 = 0,5 kg
Initiële hoogte (h 1 ) = 1/5 meter
Eindhoogte (h 2 ) = 0 (basis van de baan)
De beginsnelheid van het object (v 1 ) = 0 (het object is aanvankelijk in rust).
Eindsnelheid van het object (v₂ ) = …. (snelheid van het object onderaan de baan = snelheid van het object vóór de botsing)
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²
Vraag: Wat is de snelheid van elk object na de botsing?
Antwoord :
De snelheid van het object vóór de botsing
Bereken eerst de snelheid van het object vóór de botsing met behulp van de formule voor de wet van behoud van mechanische energie . De snelheid van het object vóór de botsing = de snelheid van het object wanneer het het laagste punt van de baan bereikt = de eindsnelheid van het object.
Initiële mechanische energie = Finale mechanische energie
Gravitationele potentiële energie + kinetische energie = gravitationele potentiële energie + kinetische energie
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
De snelheid van elk object vóór de botsing = 2 m/s.
De snelheid van het object na de botsing
Bereken de snelheid van de objecten na de botsing met behulp van de formule voor een perfect elastische botsing.
Bij een perfect elastische botsing, als de massa van beide objecten gelijk is en hun bewegingen tegengesteld zijn, wisselen de twee objecten van snelheid wanneer ze botsen. Bijvoorbeeld: vóór de botsing beweegt object A met 2 m/s en object B met -4 m/s. Na de botsing beweegt object A met 4 m/s en object B met -2 m/s. De min- en plustekens geven aan dat de twee objecten in tegengestelde richting bewegen.
In deze vraag is de bewegingsrichting vóór de botsing tegengesteld en de snelheid van beide objecten vóór de botsing is 2 m/s. De snelheid van beide objecten ná de botsing is dus ook 2 m/s, maar de tekens zijn verschillend: de ene is positief en de andere negatief.
Het juiste antwoord is C.
9. Bekijk de volgende afbeelding!
Object A met een massa van 2 kg en object B met een massa van 3 kg worden tegelijkertijd zonder beginsnelheid losgelaten vanuit het middelpunt van een kwartcirkel. Beide objecten passeren een glad, gebogen oppervlak en botsen in punt C op een volkomen elastische manier (g = 10 ms⁻² ) . De snelheid van object A en B direct na de botsing is…
A. -2 ms-1 en -2 ms-1
B. -3 ms -1 en 7 ms -1
C. -4 ms -1 en 7 ms -1
D. 4 ms -1 en -3 ms -1
E. 7 ms -1 en 3 ms -1
Discussie
Het is bekend dat:
Massa van object A (m 1 ) = 2 kg
Massa van object B (m² ) = 3 kg
Initiële hoogte (h 1 ) = 5 meter
Eindhoogte (h 2 ) = 0 (basis van de baan)
De beginsnelheid van het object (v 1 ) = 0 (het object is aanvankelijk in rust).
Eindsnelheid van het object (v₂ ) = …. (snelheid van het object onderaan de baan = snelheid van het object vóór de botsing)
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²
Vraag: Wat is de snelheid van elk object na de botsing?
Antwoord :
De snelheid van het object vóór de botsing
Bereken eerst de snelheid van het object vóór de botsing met behulp van de wet van behoud van mechanische energie . De snelheid van het object vóór de botsing is gelijk aan de snelheid van het object wanneer het de onderkant van de baan bereikt.
Initiële mechanische energie = Finale mechanische energie
Gravitationele potentiële energie = kinetische energie
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
De snelheid van elk object vóór de botsing is 10 m/s. De massa van het object heeft geen invloed op de eindsnelheid.
De snelheid van het object na de botsing
De twee objecten hebben verschillende massa's en bewegen in tegengestelde richting, dus de snelheid van elk object na de botsing wordt berekend met behulp van deze vergelijking:
De snelheid van elk object direct na de botsing:
10. Twee ballen hebben elk een massa m1 = 2 kg en m2 = 1 kg rolt in de tegenovergestelde richting met snelheid v1 = 2 msec-1 en v2 = 4 msec-1 zoals in de volgende afbeelding. De twee ballen botsen vervolgens tegen elkaar en blijven na de botsing aan elkaar plakken. Snelheid De twee ballen na de botsing zijn...
A. 2 ms-1
B. 1,2 ms-1
C. 1 ms-1
D. 0,5 ms-1
E. nul
Discussie
Het is bekend :
Massa van bal 1 (m1) = 2kg
Massa van bal 2 (m2) = 1kg
De snelheid van bal 1 vóór de botsing (v1) = 2 m/sec
De snelheid van bal 2 vóór de botsing (v2) = -4 m/s
Snelheid is positief en negatief omdat de bewegingsrichting van de bal tegengesteld is. De positieve en negatieve tekens geven de bewegingsrichting van de bal aan.
gevraagd : Snelheid van de bal na de botsing (v')
Antwoorden :
Deze vraag heeft betrekking op inelastische botsingBij een inelastische botsing is de wet van behoud van kinetische energie niet van toepassing en geldt alleen de wet van behoud van kinetische energie. wet van behoud van impulsDe snelheid van de bal na de botsing wordt berekend met behulp van de formule voor de wet van behoud van impuls.
m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) v'
(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v'
4 – 4 = (3) v'
0 = (3) v'
v' = 0
Het juiste antwoord is E.
11. Twee ballen A en B hebben dezelfde massa en bewegen met een snelheid van 4 m/s naar elkaar toe.-1 en 6 ms-1 zoals op de foto! De twee danperfect elastische botsingen de snelheid van object B na de botsing is 4 ms-1 in de tegenovergestelde richting van zijn oorspronkelijke beweging. De snelheid van bal A direct na de botsing is…
A. 2 ms-1
B. 2,5 ms-1
C. 4 ms-1
D. 5 ms-1
E. 6 ms-1
Discussie
Het is bekend :
Massa van bal A (mA) = m
Massa van bal B (mB) = m
De snelheid van bal A vóór de botsing (vA) = 4 m/sec
De snelheid van bal B vóór de botsing (vB) = 6 m/sec
De snelheid van bal B na de botsing (vB') = 4 m/s
gevraagd : Snelheid van bal A na botsing (vA')
Antwoorden :
Als twee objecten die elastisch botsen dezelfde massa hebben, dan wisselen de twee objecten na de botsing van massa. kecepatan.
De snelheid van bal A vóór de botsing (vA) = snelheid van bal B na botsing (vB') = 4 m/s
De snelheid van bal B vóór de botsing (vB) = snelheid van bal A na botsing (vA') = 6 m/s
Als bal A vóór de botsing naar links beweegt, beweegt bal A na de botsing naar rechts. Evenzo, als bal B vóór de botsing naar rechts beweegt, beweegt bal B na de botsing naar links. Bij een perfect elastische botsing is de bewegingsrichting van de objecten vóór en na de botsing dus tegengesteld.
Het juiste antwoord is E.
12. Objecten A en B, elk met een massa van respectievelijk 4 kg en 5 kg, bewegen in tegengestelde richting zoals weergegeven in de afbeelding. Ze botsen vervolgens en na de botsing keren de twee objecten van richting om met een snelheid van A = 4 m/s.-1 en snelheid B = 2 ms-1, dan is de snelheid van object B vóór de botsing...
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
Discussie
Het is bekend :
Massa van object A (mA) = 4kg
Massa van object B (mB) = 5kg
De snelheid van object A vóór de botsing (vA) = 6 m/sec
De snelheid van object A na de botsing (vA') = 4 m/s
De snelheid van object B na de botsing (vB') = -2 m/s
Het positieve en negatieve teken beschrijven de tegenovergestelde bewegingsrichting van de bal.
gevraagd : De snelheid van object B vóór de botsing (vB)
Antwoorden :
Het type botsing wordt in deze vraag niet toegelicht. Op basis van de bekende grootheden kan echter worden geconcludeerd dat het hier gaat om een gedeeltelijk elastische botsing of een imperfect elastische botsing. gedeeltelijk elastische botsing De wet van behoud van kinetische energie is niet van toepassing; alleen de wet van behoud van impuls geldt. De snelheid van object B vóór de botsing wordt berekend met behulp van de vergelijking van de wet van behoud van impuls.
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
Het minteken betekent dat de bewegingsrichting van object B na de botsing tegengesteld is aan de bewegingsrichting van het object vóór de botsing.
Het juiste antwoord is E.
Bron van de vraag:
Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.
