8 przykładów pytań kolizyjnych
Zderzenie idealnie sprężyste
1. Dwa ciała A (3 kg) i B (5 kg) poruszają się w tym samym kierunku z prędkością 8 m/s każdy.-1 i 4 ms-1 . Jeżeli obiekt A uderza w obiekt B z idealną sprężystością, to prędkość każdego obiektu po zderzeniu wynosi...
A. 3 ms -1 i 7 ms -1
B. 6 ms -1 i 10 ms -1
C. 4,25 ms -1 i 10 ms -1
D. 5,5 ms -1 i 5,5 ms -1
E. 8 ms -1 i 4 ms -1
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa obiektu A (m1) = 3 kg
Masa obiektu B (m2) = 5 kg
Prędkość obiektu A (v1) = 8 ms-1
Prędkość obiektu B (v2) = 4 ms-1
Zderzenie idealnie sprężyste
Zapytano: v1i v2"
Jawab:
Jeżeli obiekty zderzające się elastycznie mają różne masy, a prędkość obu obiektów po zderzeniu jest nieznana, wówczas prędkość po zderzeniu oblicza się przy użyciu następującego równania:
Jeśli oba obiekty poruszają się w tym samym kierunku, ich prędkości są dodatnie. Jeśli oba obiekty poruszają się w przeciwnych kierunkach, prędkość jednego obiektu jest dodatnia, a prędkość drugiego obiektu jest ujemna.
Zatem prędkość obiektu A (v1') po zderzeniu wynosi 3 m/s, a prędkość obiektu B (v2') po zderzeniu wynosi 7 m/s.
Prawidłowa odpowiedź to A.
2. Piłka o pędzie P uderza w ścianę i odbija się. Zderzenie jest idealnie sprężyste, a kierunek jest prostopadły. Zmiana pędu piłki wynosi...
A. zero
B. str. 4
C. str. 4
D.P
E. 2P
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa piłki = m
Prędkość piłki przed uderzeniem = v
Prędkość piłki po uderzeniu = -v (piłka odbija się w lewo)
Pęd piłki przed zderzeniem (po) = wartość średnia
Pęd piłki po zderzeniu (pt) = m (-v) = – mv
Zapytano: Wielkość zmiany pędu piłki
Jawab:
Zmiana pędu:
Δp = pt - Po
Δp = – mv – mv
Δp = – 2 mV
Δp = -2p
Wartość zmiany pędu piłki wynosi 2p. Znak ujemny wskazuje kierunek.
Prawidłowa odpowiedź to E.
3. Dwa obiekty A i B o tej samej masie poruszają się obok siebie. A porusza się na wschód, a B na zachód, odpowiednio z prędkościami V i 2V. Jeśli obiekty zderzą się idealnie sprężystie, to natychmiast po zderzeniu...
A.V.A = V do zachodu, VB = V na wschodzie
B.V.A = 2V na zachód, VB = 2V na wschód
C.VA = 2V na zachód, VB = V na wschodzie
D.VA = V do zachodu, VB = 2V na wschód
Pojazd elektrycznyA = 2V na wschód, VB = V do zachodu
Pembahasan
Wiadomo, że:
Oba obiekty mają taką samą masę.
A porusza się na wschód z prędkością V
B porusza się na zachód z prędkością 2V
Zapytano: Prędkość A i B po zderzeniu
Jawab:
Jeżeli masy obu obiektów są takie same i zderzenie jest idealnie sprężyste, to po zderzeniu obiekty te wymieniają się prędkościami.
Po zderzeniu A porusza się na zachód z prędkością 2V, a B porusza się na wschód z prędkością V.
Prawidłowa odpowiedź to C.
Częściowo sprężyste zderzenie
4. Dwa obiekty o tej samej masie poruszają się po linii prostej w kierunku siebie, jak pokazano na rysunku!
Jeśli v2„jest prędkością obiektu (2) po zderzeniu z prawej strony z szybkością 5 ms-1, a następnie wielkość prędkości v1 (1) po zderzeniu jest…..
A. 7 ms-1
B. 9 ms-1
C. 13 ms-1
D. 15 ms-1
E. 17 ms-1
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa obu obiektów jest taka sama = m
Prędkość obiektu 1 przed zderzeniem (v1) = 8 m/s
Prędkość obiektu 2 przed zderzeniem (v2) = 10 m/s
Prędkość obiektu 2 po zderzeniu (v2') = 5 m/s
Zapytano: Prędkość obiektu 1 po zderzeniu (v1”)
Jawab:
Jest to zderzenie niedoskonale sprężyste.1„oblicza się, korzystając z prawa zachowania pędu:
m1 v1+m2 v2 = m1 v1' + m2 v2"
m (w1 +v2) = m (v1' + v2”)
v1 +v2 = v1' + v2"
8 + 10 = v1'+ 5
18 = v1'+ 5
v1' = 13 m/s
Prawidłowa odpowiedź to C.
Zderzenie nieelastyczne
5. Pocisk o masie 10 gramów wystrzelono z prędkością 100 m/s.-1 , zderza się ze nieruchomym klockiem drewna i zostaje w nim uwięziony. Jeśli masa klocka drewna wynosi 490 gramów, prędkość klocka drewna i pocisku bezpośrednio po zderzeniu wynosi...
B. 2,0 ms-1
C. 2,5 ms-1
D. 4,0 ms-1
E. 5,0 ms-1
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa pocisku (m1) = 10 gramów
Prędkość pocisku (v)1) = 100 ms-1
Masa bloku (m2) = 490 gramów
Prędkość bloku (v2) = 0 m/s (blok w spoczynku)
Zapytano: Prędkość drewnianego klocka i kuli bezpośrednio po zderzeniu
Jawab:
Pocisk uderza w nieruchomy klocek drewna i utkwił w nim, więc jest to zderzenie niesprężyste. Wzór na zderzenie niesprężyste to:
Pęd przed zderzeniem = pęd po zderzeniu
m1 v1 +m2 v2 = (m1 +m2) w
(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v'
1000 + 0 = 500 v'
1000 = 500 v'
v' = 1000 / 500
v' = 2 m/s = 2 ms-1
Prawidłowa odpowiedź to B.
6. Ciężarówka porusza się z prędkością 10 m/s-1 potrącony przez samochód jadący z prędkością 20 ms-1Po zderzeniu oba samochody zderzyły się ze sobą. Jeśli masa ciężarówki wynosi 1400 kg, a masa samochodu osobowego 600 kg, prędkość obu pojazdów po zderzeniu wynosi...
A. 6 ms-1
B. 9 ms-1
C. 11 ms-1
D. 13 ms-1
E. 17 ms-1
Pembahasan
Po zderzeniu oba samochody zostały ze sobą połączone, co spowodowało nieelastyczne zderzenie.
Wiadomo, że:
Prędkość ciężarówki (v)1) = 10 m/s
Prędkość samochodu (v)2) = 20 m/s
Masa ciężarówki (m1) = 1400 kg
Masa samochodu (m2) = 600 kg
Zapytano: prędkość obu pojazdów po zderzeniu (v)
Jawab:
Wzór na zderzenie niesprężyste:
m1 v1 +m2 v2 = (m1 +m2) v
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) v
26000 = 2000 v
v = 13 m/s
Prawidłowa odpowiedź to D.
7. S20-gramowa kula porusza się z prędkością 10 ms-1 W kierunku poziomym pocisk uderza w klocek o masie 60 gramów, który leży na podłodze. Jeśli pocisk utknął w klocku, to aktualna prędkość klocka wynosi…
A. 1,0 ms-1
B. 1,5 ms-1
C. 2,0 ms-1
D. 2,5 ms-1
E. 3,0 ms-1
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa pocisku (mP) = 20 gramów = 0,02 kg
Masa bloku (mB) = 60 gramów = 0,06 kg
Prędkość początkowa pocisku (vP) = 10 m/s
Prędkość początkowa bloku (vB) = 0
Zapytano :prędkość pocisku i bloku po zderzeniu (v')
Odpowiedź :
Formuła prawo zachowania pędu jeśli dwa obiekty po zderzeniu przykleją się do siebie:
mP vP +mB vB = (mP +mB) w
(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) v'
0,2 + 0 = 0,08 v'
0,2 = 0,08 v'
v' = 0,2 / 0,08
v' = 2,5 m/s
Prawidłowa odpowiedź to D.
8. Dwa wózki A i B, każdy o wadze 1,5 kg, poruszają się ku sobie z prędkością v.A = 4 ms-1 i vB = 5 ms-1 Jak na rysunku. Jeśli dwa wózki zderzą się w sposób niesprężysty, to prędkość obu wózków po zderzeniu wynosi...
A. 4,5 ms-1 w prawo
B. 4,5 ms-1 w lewo
C. 1,0 ms-1 w lewo
D. 0,5 ms-1 w lewo
E. 0,5 ms-1 w prawo
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa wózka A (mA) = 1,5 kg
Masa wózka B (mB) = 1,5 kg
Prędkość wózka A przed zderzeniem (vA) = 4 m/s (dodatnio w prawo)
Prędkość wózka B przed zderzeniem (vB) = -5 m/s (ujemnie w lewo)
Zapytano: Jeżeli zderzenie jest niesprężyste, określ prędkość obu wózków po zderzeniu.
Jawab:
Prawo zachowania pędu:
mAvA +mBvB = (mA +mB) w
(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v'
6 – 7,5 = (3) v'
-1,5 = (3) v'
v' = -1,5 / 3
v' = -0,5 m/s
Znak minus oznacza, że po zderzeniu oba pojazdy poruszają się w lewo, w tym samym kierunku co wózek B. Jest to logiczne, ponieważ pęd wózka B jest większy niż pęd wózka A.
Źródło pytania:
Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych
