Eksempel på impulsspørsmål

4 eksempler på impulsspørsmål

1. En ball med en masse på 0,5 kg faller fritt fra en høyde på h1 ₌ 7,2 m over gulvet og spretter til en høyde på h2 ₌ 3,2 m. Hvis tyngdeakselerasjonen er 10 ms ^-2 , er impulsen som virker på ballen...

A. 2,0 Ns

B. 3,0 Ns

C. 10 Ns

D. 40 Ns

E. 80 Ns

Diskusjon

Det er kjent at :

Ballens masse (m) = 0,5 kg

Høyden på den fritt fallende ballen (h1 ₎ = 7,2 meter

Høyden på den sprettende ballen (h² ₎ = 3,2 meter

Jordens gravitasjonsakselerasjon (g) = 10 m/ ^s²

Spurt : Impuls som handler på ballen

Svar :

Ballens hastighet rett før treffet (v)_o)

Beregn ballens hastighet rett før treffet ved hjelp av formelen for fritt fall. Gitt høyden (h) = 7,2 meter, tyngdeakselerasjonen (g) = 10 m/s² ^og slutthastigheten rett før den treffer gulvet, bruk formelen v² = 2gh^.

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

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

Ballens hastighet før støtet (v _o ) er -12 m/s. Minustegnet indikerer kun retning.

Ballens hastighet umiddelbart etter kollisjonen (v)_t)

Beregn ballens hastighet umiddelbart etter kollisjonen ved å bruke formelen for vertikal bevegelse oppover. Gitt høyden (h) = 3,2 meter, gravitasjonsakselerasjonen (g) = -10 m/s² ^, slutthastigheten ved maksimal høyde (vt² _{) =} ⁰ og starthastigheten umiddelbart etter at den treffer gulvet, bruk derfor formelen 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

Ballens hastighet etter kollisjonen (v _t ) er 8 m/s

Impuls som virker på ballen (I)

Impuls beregnes ved hjelp av formelen for impuls-momentum-teoremet.

Impuls (I) = endring i momentum (Δp)

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

Det riktige svaret er C.

2. En pingpongball med en masse på 5 gram faller fritt fra en viss høyde (g = 10 ms⁻² ⁾ . Når den treffer gulvet, er ballens hastighet 6 ms⁻¹ ^, og umiddelbart etter at den treffer gulvet, spretter ballen oppover med en hastighet på 4 ms⁻¹ ^. Størrelsen på impulsen som virker på ballen er...

A. 0,50 Ns

B. 0,25 Ns

C. 0,10 Ns

D. 0,05 Ns

E. 0,01 Ns

Diskusjon

Det er kjent at :

Kulemasse (m) = 5 gram = 0,005 kg

Ballens hastighet rett før den treffer gulvet (v _o ) = -6 m/s

Ballens hastighet rett etter at den treffer gulvet (v _t ) = 4 m/s

Positive og negative hastigheter betyr at retningen på ballens hastighet eller retningen på ballens bevegelse før kollisjonen er motsatt av retningen på ballens bevegelse etter kollisjonen.

Spurt : Impuls (I)

Svar :

Impuls-momentum-teoremet sier at impuls (I) er lik endringen i momentum (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 Newtonsekund

Det riktige svaret er D.

3. En ball på 20 gram kastes med en hastighet v ₁ = 4 ms ^-1 til venstre. Etter å ha truffet veggen, spretter ballen med en hastighet v ₂ = 2 ms ^-1 til høyre. Den resulterende impulsen er….

A. 0,24 N-er

B. 0,12 N-er

C. 0,08 Ns

D. 0,06 Ns

Ø. 0,04 Ns

Diskusjon

Det er kjent at:

Kulemasse (m) = 20 gram = 0,020 kg

Ballens hastighet før kollisjonen (v _o ) = -4 m/s (til venstre)

Ballens hastighet etter kollisjonen (v _t ) = +2 m/s (mot høyre)

v _o får et negativt fortegn for å skille retningen fra v _t.

Spurt: Impuls

Jawab:

Impuls (I) = endring i momentum (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 Newtonsekunder.

Det riktige svaret er B.

4. En tennisball på 100 gram slippes i gulvet fra en høyde på 20 cm uten starthastighet. Etter å ha truffet gulvet, spretter ballen med en hastighet på 1 ms⁻¹ ^og (g = 10 ms⁻² ⁾ . Endringen i momentum som ballen opplever er...

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

Diskusjon
Det er kjent :
Kulemasse (m) = 100 gram = 0,1 kg
Høyde (h) = 20 cm = 0,2 meter
Tyngdeakselerasjon (g) = 10 m/s²
Ballens hastighet rett etter at den treffer gulvet (v)_t) = 1 m/s
Spurt endring i ballens momentum
Jawab :
Ballens hastighet før treff (v)_o)
Beregn ballens hastighet før treff ved hjelp av formelen for fritt fall. Gitt at høyden på ballens fritt fall (h) = 0,2 meter, er tyngdeakselerasjonen (g) = 10 m/s² og spurte etter ballens fart når den treffer gulvet, derfor brukes formelen v² = 2 gh
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 m/s
Den får et negativt fortegn fordi retningen på ballens bevegelse før den kolliderer med gulvet er motsatt av retningen på ballens bevegelse etter at den kolliderer med gulvet.
Endring i ballens momentum (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 Newtonsekund
Det riktige svaret er B.

Kilde for spørsmålet:

Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole