Przykład pytań impulsowych

4 przykłady pytań impulsywnych

1. Piłka o masie 0,5 kg spada swobodnie z wysokości h1 ₌ 7,2 m nad podłogą i odbija się na wysokość h2 ₌ 3,2 m. Jeżeli przyspieszenie ziemskie wynosi 10 ms ^-2 , to impuls działający na piłkę wynosi...

A. 2,0 Ns

B. 3,0 Ns

C. 10 Ns

D. 40 Ns

E. 80 Ns

Pembahasan

Wiadomo, że :

Masa piłki (m) = 0,5 kg

Wysokość swobodnie spadającej piłki (h1 ₎ = 7,2 metra

Wysokość odbijającej się piłki (h2 ₎ = 3,2 metra

Przyspieszenie grawitacyjne Ziemi (g) = 10 m/ ^s2

Pytanie : Impuls działający na piłkę

Odpowiedź :

Prędkość piłki tuż przed uderzeniem (v)_o)

Oblicz prędkość piłki tuż przed uderzeniem, korzystając ze wzoru na swobodny spadek. Biorąc pod uwagę wysokość (h) = 7,2 metra, przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s² ⁱ prędkość końcową tuż przed uderzeniem w ziemię, skorzystaj ze wzoru v² = 2 gh²^.

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

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

Prędkość piłki przed uderzeniem (vo ₎ wynosi -12 m/s. Znak minus wskazuje jedynie kierunek.

Prędkość piłki bezpośrednio po zderzeniu (v)_t)

Oblicz prędkość piłki bezpośrednio po zderzeniu, korzystając ze wzoru na ruch pionowy w górę. Biorąc pod uwagę wysokość (h) = 3,2 m, przyspieszenie grawitacyjne (g) = -10 m/s² ^, prędkość końcową na maksymalnej wysokości (vt² _{) =} ⁰ oraz prędkość początkową bezpośrednio po uderzeniu w ziemię, skorzystaj ze wzoru _: vt² = ^v² ₊ ^2gh²

v _t ² = vo ₂ ⁺ 2 gh

0 = vo2 ₊ ² (-10)(3,2)

v _o ² = 64

v _o = √64 = 8 m/s

Prędkość piłki po zderzeniu (v _t ) wynosi 8 m/s

Impuls działający na piłkę (I)

Impuls oblicza się za pomocą wzoru twierdzenia o impulsie-pędzie.

Impuls (I) = zmiana pędu (Δp)

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

Prawidłowa odpowiedź to C.

2. Piłeczka pingpongowa o masie 5 gramów spada swobodnie z pewnej wysokości (g = 10 ms ^-2 ). W momencie uderzenia w podłogę jej prędkość wynosi 6 ms ^-1 , a bezpośrednio po uderzeniu piłka odbija się w górę z prędkością 4 ms ^-1 . Wartość impulsu działającego na piłkę wynosi...

A. 0,50 Ns

B. 0,25 Ns

C. 0,10 Ns

D. 0,05 Ns

E. 0,01 Ns

Pembahasan

Wiadomo, że :

Masa piłki (m) = 5 gramów = 0,005 kg

Prędkość piłki tuż przed uderzeniem w podłogę (vo ₎ = -6 m/s

Prędkość piłki bezpośrednio po uderzeniu w podłogę (v _t ) = 4 m/s

Prędkości dodatnie i ujemne oznaczają, że kierunek prędkości piłki lub kierunek ruchu piłki przed zderzeniem jest przeciwny do kierunku ruchu piłki po zderzeniu.

Zapytano : Impuls (I)

Odpowiedź :

Twierdzenie o impulsie i pędzie mówi, że impuls (I) jest równy zmianie pędu (Δp).

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

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

Prawidłowa odpowiedź to D.

3. 20-gramowa piłka została rzucona w lewo z prędkością v ₁ = 4 m/s ^{-1 . Po uderzeniu w ścianę piłka odbiła się z prędkością v} ₂ = 2 m/s ^-1 w prawo. Wytworzony impuls wynosi…

A. 0,24 Ns

B. 0,12 Ns

C. 0,08 Ns

D. 0,06 Ns

E. 0,04 Ns

Pembahasan

Wiadomo, że:

Masa piłki (m) = 20 gramów = 0,020 kg

Prędkość piłki przed zderzeniem (vo ₎ = -4 m/s (w lewo)

Prędkość piłki po zderzeniu (v _t ) = +2 m/s (w prawo)

v _o otrzymuje znak ujemny, aby odróżnić jego kierunek od v _t.

Zapytano: Impuls

Jawab:

Impuls (I) = zmiana pędu (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 niutonsekund.

Prawidłowa odpowiedź to B.

4. 100-gramowa piłka tenisowa spada na podłogę z wysokości 20 cm bez prędkości początkowej. Po uderzeniu w podłogę piłka odbija się z prędkością 1 m/s ⁱ (g = 10 m/ ^s ). Zmiana pędu piłki wynosi...

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

Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 100 gramów = 0,1 kg
Wysokość (h) = 20 cm = 0,2 metra
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²
Prędkość piłki bezpośrednio po uderzeniu w podłogę (v)_t) = 1 m/s
Zapytano :zmiana pędu piłki
Odpowiedź :
Prędkość piłki przed uderzeniem (v)_o)
Oblicz prędkość piłki przed uderzeniem, korzystając ze wzoru na swobodny spadek. Przyjmując wysokość swobodnego spadku piłki (h) = 0,2 metra, przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s.² i zapytano o prędkość piłki w momencie uderzenia o podłogę, dlatego zastosowano wzór v² = 2 gh
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 m/s
Oznaczono ją znakiem ujemnym, ponieważ kierunek ruchu piłki przed uderzeniem w podłogę jest przeciwny do kierunku ruchu piłki po uderzeniu w podłogę.
Zmiana pędu piłki (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 niutona na sekundę
Prawidłowa odpowiedź to B.

Źródło pytania:

Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych