Voorbeelden van impulsvragen

4 voorbeelden van impulsieve vragen

1. Een bal met een massa van 0,5 kg valt vrij van een hoogte van h ₁ = 7,2 m boven de vloer en stuitert tot een hoogte van h ₂ = 3,2 m. Als de zwaartekrachtversnelling 10 ms⁻² is ^, is de impuls die op de bal werkt...

A. 2,0 Ns

B. 3,0 Ns

C. 10 Ns

D. 40 Ns

E. 80 Ns

Discussie

Het is bekend dat :

Massa van de bal (m) = 0,5 kg

De hoogte van de vrijvallende bal (h ₁ ) = 7,2 meter

De hoogte van de stuiterende bal (h2 ₎ = 3,2 meter

De zwaartekrachtversnelling van de aarde (g) = 10 m/ ^s²

Gevraagd : Impuls die op de bal inwerkt

Antwoord :

De snelheid van de bal vlak voor de impact (v)_o)

Bereken de snelheid van de bal vlak voor de inslag met behulp van de formule voor vrije val. Gegeven de hoogte (h) = 7,2 meter, de zwaartekrachtversnelling (g) = 10 m/s² ^en de eindsnelheid vlak voor de inslag op de grond, gebruik de formule v² = ^2gh

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

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

De snelheid van de bal vóór de inslag (v₀ ₎ is -12 m/s. Het minteken geeft alleen de richting aan.

De snelheid van de bal direct na de botsing (v)_t)

Bereken de snelheid van de bal direct na de botsing met behulp van de formule voor opwaartse verticale beweging. Gegeven de hoogte (h) = 3,2 meter, de zwaartekrachtversnelling (g) = -10 m/s² ^, de eindsnelheid op maximale hoogte (v _{_t} ² ) = 0 en de beginsnelheid direct na het raken van de grond, wordt de formule v _{_t} ² = v _{_o} ² + 2gh gebruikt.

v _t ² = v _o ² + 2 gh

0 = v _o ² + 2 (-10)(3,2)

v _o ² = 64

v _o = √64 = 8 m/s

De snelheid van de bal na de botsing (v _t ) is 8 m/s

Impuls die op de bal inwerkt (I)

De impuls wordt berekend met behulp van de impuls-momentumstellingformule.

Impuls (I) = verandering in impuls (Δp)

I = m (v _t – v _o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newtonseconden

Het juiste antwoord is C.

2. Een pingpongbal met een massa van 5 gram valt vrij van een bepaalde hoogte (g = 10 ms⁻² ⁾ . Wanneer de bal de grond raakt, is zijn snelheid 6 ms⁻¹ ^en direct na de landing stuitert de bal omhoog met een snelheid van 4 ms⁻¹ ^. De grootte van de impuls die op de bal werkt is...

A. 0,50 Ns

B. 0,25 Ns

C. 0,10 Ns

D. 0,05 Ns

E. 0,01 Ns

Discussie

Het is bekend dat :

Massa van de bal (m) = 5 gram = 0,005 kg

De snelheid van de bal vlak voordat hij de vloer raakt (v _o ) = -6 m/s

De snelheid van de bal direct na het raken van de vloer (v _t ) = 4 m/s

Positieve en negatieve snelheden betekenen dat de richting van de snelheid van de bal, ofwel de bewegingsrichting van de bal vóór de botsing, tegengesteld is aan de bewegingsrichting van de bal ná de botsing.

Gevraagd : Impuls (ik)

Antwoord :

De impuls-momentumstelling stelt dat de impuls (I) gelijk is aan de verandering in momentum (Δp).

ik = Δp = mv _t – mv _o = m (v _t – v _o )

I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 Newtonseconde

Het juiste antwoord is D.

3. Een bal van 20 gram wordt met een snelheid v ₁ = 4 ms ^-1 naar links gegooid. Na de botsing met de muur stuitert de bal met een snelheid v ₂ = 2 ms ^-1 naar rechts. De resulterende impuls is….

A. 0,24 Ns

B. 0,12 Ns

C. 0,08 Ns

D. 0,06 Ns

E. 0,04 Ns

Discussie

Het is bekend dat:

Massa van de bal (m) = 20 gram = 0,020 kg

De snelheid van de bal vóór de botsing (v₀ ₎ = -4 m/s (naar links)

De snelheid van de bal na de botsing (v _t ) = +2 m/s (naar rechts)

v _o krijgt een negatief teken om de richting ervan te onderscheiden van v _t.

Gevraagd: Impuls

Antwoord :

Impuls (I) = verandering in 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 Newtonseconden.

Het juiste antwoord is B.

4. Een tennisbal van 100 gram wordt vanaf een hoogte van 20 cm op de grond gegooid zonder beginsnelheid. Na de landing stuitert de bal met een snelheid van 1 m/s ^en (g = 10 m/ ^s² ). De verandering in impuls die de bal ondervindt is...

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

Discussie
Het is bekend :
Massa van de bal (m) = 100 gram = 0,1 kg
Hoogte (h) = 20 cm = 0,2 meter
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
De snelheid van de bal direct nadat hij de vloer raakt (v)_t) = 1 m/sec
gevraagd : verandering in impuls van de bal
Antwoorden :
De snelheid van de bal vóór de impact (v)_o)
Bereken de snelheid van de bal vóór de inslag met behulp van de formule voor vrije val. Gegeven de valhoogte van de bal (h) = 0,2 meter en de zwaartekrachtversnelling (g) = 10 m/s².² en er werd gevraagd naar de snelheid van de bal wanneer deze de vloer raakt, daarom wordt de formule gebruikt v² = 2 gh
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v = √4 = -2 m/s
Het krijgt een negatief teken omdat de bewegingsrichting van de bal vóór de botsing met de vloer tegengesteld is aan de bewegingsrichting van de bal ná de botsing met de vloer.
Verandering in impuls van de bal (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 Newtonseconde
Het juiste antwoord is B.

Bron van de vraag:

Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.